Bei Wechselspannung (50Hz) erlischt der Lichtbogen bei jedem Nulldurchgang und zündet danach neu. Da der Lichtbogen eine gewisse Trägheit hat gibt es eine dynamische Kennlinie des Lichtbogenens. Mit zunehmender Frequenz verschiebt sich diese dynamische Kennlinie. Welches Verhalten hat jedoch der Lichtbogen bei höheren Frequenzen (50kHz). Erlischt und zündet er dann immer noch im Nulldurchgang oder kann aber ab einer bestimmten Frequenz davon ausgegangen werden, dass der Lichtbogen auf Grund der Trägheit nicht verlischt.
Kann mir jemand den genauen Zusammenhang zwischen Frequenz und Lichtbogen mittteilen.
Vielen Dank im voraus.
Hallo,
der Lichtbogen entsteht dadurch, daß die Luft ionisiert und dadurch leitend wird. Wenn der Lichtbogen erlischt (mangels Spannung bzw Strom) ‚entionisiert‘ sich die Luft auch wieder. Dieser Vorgang nimmt Zeit in Anspruch und führt dazu, daß bei geringer Frequenz jedesmal wieder neue Ladungsträger (Ionen) erzeugt werden müssen, wohingegen bei hohen Frequenzen die Ladungsträger nahezu erhalten bleiben. Dementsprechend verändern sich die Kennlinien frequenzabhängig, wobei das Ganze auch noch vom Strom und damit der Anzahl der erzeugten Ladungsträger sowie der Geometrie und natürlich dem vorhandenen Gasgemisch abhängig ist. Formeln und Schautafeln dazu habe ich keine.
Hallo Klotzsche.
Über Kennlinie und Verhalten des Lichtbogens kann ich keine quantitativen Aussagen machen, aber qualitative schon.
Es gab Demonstrationen von sogen. ‚sprechenden‘ oder ‚singenden‘ Lichtbögen, deren Gleichstromspeisung mit Tonfrequenz moduliert wurde. Also so ungefähr bis einige KHz mit Sicherheit, folgte die Geometrie der ionisierten Gasblase dem Strom. Wenn es Dich weiter interessiert müßte ich mal in alten Büchern der Experimentalphysik stöbern.
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim
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Die Gleichstromspeisung mit Modualtion ist für mich nicht interessant. Mich interessieren die Vorgänge wenn der Lichtbogen im Nulldurchgang abreist und neu zündet vor allem ab welchen Frequenzen dies nicht mehr geschieht. Ich bewege mich derzeit im Bereich von 60kHz und einer 3Kv schwigende Lichtbogenspannung, die wie es aussieht nicht abreist.
kann man also sagen, dass bei (auf die Geometrie und
Funkenstrecke bezogen) hohen Frequenzen der Lichtbogen im
Nulldurchgang nicht erlischt?
Würd’ ich mal so annehmen. Wobei ich die ‚Höhe‘ der Frequenzen nicht kenne.
Weiterhin kann man dann die statische Kennlinie mit Hilfe der
Effektivwerte von Strom und Spannung benutzen?
Je höher die Frequenz, desto näher müßte es dieser Kennlinie kommen. Allerdings würde ich ‚unterwegs‘, d.h. bei steigender Frequenz Resonanzen erwarten je nach (wirksamer) Länge des Lichtbogens. Und irgendwann kann es evt. sogar zu rein kapazitivem Stromfluß kommen, ohne Lichtbogen. Zudem muß man äußere Einflüsse bedenken (z.B. Wind, Temperatur, Feuchtigkeit, Verschleiß der Elektroden), die die Geometrie der Anordnung stören könnten.
Habe ich aber keine praktische Erfahrung mit. Sorry.
Allerdings würde ich ‚unterwegs‘, d.h. bei steigender
Frequenz Resonanzen erwarten je nach (wirksamer) Länge des
Lichtbogens. Und irgendwann kann es evt. sogar zu rein
kapazitivem Stromfluß kommen, ohne Lichtbogen.
An für sich hat der Lichtbogen nur rein ohmsche Anteile. Die Funkenstrecke beispielsweise eine Kugelfunkenstrecke bildet jedoch eine geringe Kapazität. Die jedoch in meiner Anordnung keine Rolle spielt. Meine Schwingung ist so gedämpft, Dass der Lichtbogen die ganze zeit brennen muss. Ich habe die Spannung über der Funkenstrecke aufgezeichnet diese ist sinusförmig. Das heist der ohmsche Anteil des Lichtbogens bleibt konstant. Mein Lichtbogen hat ca 20Ohm. Ich werde mich demnächst im Labor noch einmal genauer damit befassen.
Hallo,
was definierst Du als erlöschen des Lichtbogens?
Das ist ja kein digitaler Vorgang, wie Axel ja schon beschrieben
hat.
Das ionisierte Gas braucht ja Zeit zum Abkühlen.
Bei 60kHz dauert eine Halbwelle gerade mal 8 us.
Das Erlöschen wird im Nulldurchgang erfolgen, der aber nur
ca. 1…2us dauert. Das ist schon eine recht kurze Zeit, in der
das Gas wohl nicht stark abkühlt und also freundlich weiterleuchtet
und damit auch seine Leitfähigkeit fast unverändert erhält.
Das Maß Abkühlung könntest Du auch indirekt messen, indem Du die
Lichtmodulation mit einem Fotodetektor erfasst. Da sind 60KHz
kein Problem.
Die Messung Lichtbogenwiderstandes mit dem Oszi wird sicher das
gleiche Aussagen.
Gruß Uwi
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dass der verlischt, kann man nicht generell sagen: bei schaltern ist das erwünscht, bei lampen nicht. Das Gas kann über paar ms derart ionisiert bleiben, dass kein neuzünden auftreten muss (dewegen muss man es bei schaltern irgendwie wegbringen).
Die Rekombinationsrate der ionen ist von vielen dingen, u.a. vom druck abhängig und von der ionenart und beteiligten anderen stoffen.( organische wirken gegen die ionisierung, metalle sind hilfreich). was ist dein eigentliches problem? möchtest du möglichst kontinuierlich leuchten? Auch die bildung der ionen braucht zeit, daher wird die statisch negative UI Kennlinie eines DC Lichbogens bei hohen frequenzen positiv. Daher hast du auch keinen verzerrten sinus gemessen bei 50kHz.
relativ jung ist die Forschung im Bereich der thermischen Funkenentladung und weisen noch erhebliche Mängel auf.
Such einmal unter ROMPE und WEIZEL, TOEPLER, BRAGINSKIJ (Funkengesetze), sowie nach der MAXWELLSCHE Geschwindigkeitsverteilung für Elektronen und nach SPITZER für sog. Self collision time . Statistische Durchschlagszeiten findet man auch von Helmut HESS, Elektrodenabstände haben KERNS + YGURABIDE untersucht.
Ich bezweifle, daß Du auf den richtigen Weg bist. Hier solltest Du Dir einmal die Zündimpulszeiten und die Löschzeiten anschauen. Die Abhängigkeiten liegen woanders. Schau Dir mal das Energieerhaltungsgesetz an.
Der Lichtbogen wird sich erhalten und er wird nicht gelöscht. Wieviel Valenzelektronen hat die Elektrode, was für ein Medium usw. Bildet die Elektrode vorher eine dunkle Entladung (Korona).
Wie hoch ist nach dem Zünden zum Plasma die Diffusionsspannung? -usw.