Relais zum Schalten von 500V Gleichspannung und 7A gesucht

Hallo,
ich suche ein Relais, welches 7A bei einer (Leerlauf-) Gleichspannung von maximal 500V schalten kann. Die Spulenspannung soll 230V/50Hz betragen. Es soll zur Umschaltung von Solarmodulen dienen und in einer AP-Abzweigdose Platz finden. Bei den üblichen Installationsrelais welche ich gefunden habe ist immer eine Wechselspannung für die Kontakte angegeben.
Kennt jemand geeignete Relais, welche zum Schalten von 500V Gleichspannung geeignet sind?
Gibt es vielleicht eine grobe Faustformel um die Daten der Schaltkontakte eines Wechselstromrelais in Gleichspannung umzurechnen?
Notfalls könnte die Umschaltung auch spannungslos in der Nacht erfolgen, aber nur falls sich keine geeignete Lösung abzeichnet.

Martin Kobilschrieb: "
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Das sieht schlecht aus. Bei DC 300V ist Ende.
  Quoted Text Here  
Nö. Hängt von vielen Faktoren ab. Und nicht denken, dass wenn du eines für 500V DC gefunden hast, es bei dieser Spannung auch die 7A abschalten kann. Also immer schön in die Diagramme des Datenblattes schauen.
  Quoted Text Here  
Schau mal bei den Halbleiterrelais http://www.crydom.com/en/Products/Catalog/1_dc.pdf (D5D07) Die werden aber nicht mit 230V geschaltet und der Preis ist auch nicht ohne. Kühlkörper nicht vergessen.
Dirk

Dirk Ruthschrieb: "
  Quoted Text Here  
Nachtrag. Kann man natürlich auch selber basteln, mit z.B. IPW60R045CP ist bezahlbar und Ansteuerung mit kleinem Steckernetzteil. Die knapp zweieinhalb Watt bekommt man mühelos weg.
  Quoted Text Here  

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begin quoting, Dirk Ruth schrieb:
  Quoted Text Here  
Stichwort Lichtbogenlöschung.
  Quoted Text Here  
Was spricht eigentlich gegen Snubber, also im Prinzip einen dicken Parallelkondensator am Relaiskontakt (den man dann ggf. durch einen zweiten, abfallverzögerten Kontakt auch noch abschalten könnte)?
Gruß aus Bremen Ralf

Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:
  Quoted Text Here  
Der Kondensator müsste schon ganz schön groß werden.
Angenommen der Kontakt hat nach 1ms hinreichen großen Abstand und 7 A -> 7mAs muss der Kondensator aufnehmen. Und das bei 500V macht etwa 10uF. Und das eben bei 500V.
Nun gut, unmöglich ist das sicher nicht. 100uF für 300V habe ich schon in der Hand gehabt, Endkundenpreis 100? - ach nee, das war ein Bipolar-Elko. Unipolar wird's sicher viel billiger und kleiner.
Könnte also gehen.
CU Rollo

X-No-Archive: Yes
begin quoting, Roland Damm schrieb:
  Quoted Text Here  
Stimmt, hatte ich nicht nachgerechnet.
  Quoted Text Here  
Größer, weil der Kontakt schon löschen soll, wenn die Kondensatorspannung noch niedrig ist. Kann man aber anders machen: Kondensator vorher "verkehrt herum" aufladen und dann vom Schalter kurzschließen lassen, dann zieht der den Laststrom komplett vom Schalter ab, und der öffent dann völlig stromlos bzw. sogar in einen Stromnulldurchgang hinein.
  Quoted Text Here  
Trotzdem unhandlich. Machen wir das also anders:
Eine Reihe von Widerständen in Reihe, einzeln durch Schaltkontakte kurzgeschlossen. Durch sukzessives Einschalten von Widerständen wird erst der Strom runtergedreht, dann knipst am Schluß der letzte Kontakt mit dem Snubber den Strom ganz aus.
Eine andere Idee hatte ich auch noch: Verstellbarer Widerstand. Dafür nimmt man einen voll durchgesteuerten Leistungstransistor (der natürlich im Ruhezustand durch einen Schaltkontakt überbrückt ist, also nur zum Schalten Basisstrom kriegt), der dann den Strom abdreht, und sobald der klein ist, wird er (falls erforderlich) auch noch mechanisch abgeschaltet. Kühlkörper überflüssig, weil für "einen Schuß" das Gehäuse die Wärme aufnimmt.
Aber auch rein mechanisch sehe ich noch nicht Matthäi am letzten: Der Trick ist dabei die Parallelschaltung von Halte- und Löschkontakten. Der Haltekontakt ist was teures Vergoldetes mit gutem Stromtragvermögen, dem ist der Schaltkontakt parallel. Beim Löschen wird zunächst der Haltekontakt geöffnet, darauf kommutiert der Strom auf den Schaltkontakt, und der schaltet dann ggf. mit einer langen lauten funkigen Schaltstrecke ab, einschalten umgekehrt: Erst den Schaltkontakt schließen, dann den Haltekontakt.
Sinn der Sache: Der "gute" Kontakt wird nicht von Schaltfunken beansprucht, bleibt daher sauber und niederohmig, und der andere (gern auch Reihenschaltung von Kontakten, Schalttransistor o. ä.) macht die "Drecksarbeit". Transistor gefällt mir übrigens: Schaltleistung 5 kW bei 500 V ist ja nun noch handlich, und die riesigen Kühlkörper braucht man dabei nicht. Ist nur ein bißchen zeitkritisch: Wenn der Kontakt trödelt, sagt der Halbleiter (oder dessen Sicherung) leise Servus.
Gruß aus Bremen Ralf

Hallo, Ralf,
Du meintest am 25.08.09:
  Quoted Text Here  
Klingt (ohne dass ich nachgelesen hätte) nach der Standardschaltung für abschaltbare Thyristoren ...
Viele Gruesse! Helmut

Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:
  Quoted Text Here  
Hm?
Der Kondensator ist parallel zum Schalter geschaltet. Der hat dann unter 1V Spannung, halt so viel, wie am Schalter abfällt. Wenn der Schalter öffnet, ist die Spannung zunächst auch nicht so großartig groß, der Kondensator muss ja erst geladen werden.
Bis zu einer Kondensatorspannung von rund 350V passiert erst mal garnichts, mit 350V bekommt man keinen Lichtbogen gestartet, egal wie klein der Kontaktabstand ist. Die Spitzenspannung von 500V reicht für eine Zündung über eine Distanz von rund 0,1mm (Paschenkurve aus dem Kopf geschätzt). Der Schalter muss also einen Kontaktabstand von 0,1mm in der Zeit erzeugen, in der die Kondensatorspannung bei 7A von 0V auf 500V hochgegangen ist. Nur so zur Größenordnungsabschätzung.
  Quoted Text Here  
Klingt brauchbar, ist für diesen Fall aber unnötig: Hier geht es nicht um induktive Lasten. Weil das Stromnetz ist ziemlich starr und die Solarzellen haben keine Induktivität.
Nur die Induktivität sorgt dafür, dass es bei Unterbrechung eine gigantisch große Überhöhung in der Spannung gibt, die jeden Kontakt zünden lässt. Aber ohne Induktivität ist das garnicht das Problem.
  Quoted Text Here  
Jau. Große Schleifer in Salzwasserbad. Habe sowas in der Art mal als Anlaufwiderstand für einen 60MW-Motor gesehen, funktioniert. Riecht nur wärend des Schaltvorgangs etwas nach Chlor:-)
  Quoted Text Here  
Habe mal so Schalter gesehen, bei denen der eine Kontakt ein Blech ist, welches zwischen zwei andere Bleche reingesteckt/gedreht wird. Kontakt ist, wenn die beiden Bleche flach aufeinander liegen, beim Schalten reiben sie aneinander, was die Kontaktflächen halbwegs sauber halten dürfte. Beim Trennen brizzelt es sicher, aber nur an den Kanten des Blechs, also nicht auf der eigentlichen Kontaktfläche.
CU Rollo

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begin quoting, Roland Damm schrieb:
  Quoted Text Here  
Er *ist* nicht, er wird.
  Quoted Text Here  
Wir betrachten mal einen stromdurchflossenen Leiter. (Auf einem kurzen Stück dieses Leiters fällt dann eine ziemlich kleine Spannung ab.) Darein möge ein geschlossener Schalter eingeschleift sein, was praktisch keinen Unterschied macht. Und nun nimmt man einen aufgeladenen Kondensator und schließt den an einem Stück dieses Leiters kurz. Dann fließt über den Leiterabschnitt ein kurzer Entladestromstroß, der sich zu dem vorher fließenden Strom einfach addiert, sich also von dem nicht beeindrucken läßt.
Wenn man jetzt die Entladung des Kondensators durch eine geeignete RC-Kombination so dimensioniert, daß für einen relevanten Zeitabschnitt der Entladestrom entgegengesetzt gleich groß zum ursprünglich fließenden Strom ist, dann ist der betreffende Leiterabschnitt in dieser Zeit stromlos. Ein Thyristor geht dann z. B. einfach aus. Und ein mechanischer Schalter hat Zeit, ohne Streß zu öffnen.
  Quoted Text Here  
Wie erklärst Du die Lichterscheinungen, wenn man eine Autobatterie kurzschließt?
  Quoted Text Here  
Ein für WS ausgelegter Relaiskontakt kriegt eine gleich hohe GS-Strombeanspruchung normalerweise nicht sicher gelöscht, das ist der Punkt. Induktivitäten sind dabei noch ein ganz anderes Thema (und bei WS vergleichsweise unwichtig, weil dort üblicherweise im Stromnulldurchgang gelöscht wird, da wirken die sich nur in etwas unübersichtlicher Weise auf den Verlauf der wiederkehrenden Spannung aus).
  Quoted Text Here  
Falsch.
Du hattest bemerkt, daß ich keine mechanische Lösung vorgeschlagen hatte?
  Quoted Text Here  
Es ist ja nicht so, als ob es prinzipiell unmöglich wäre, die verhältnismäßig kleine Schaltleistung zu bewältigen - Schütze oder kleine Leistungsschalter schaffen das mit Sicherheit. Das Problem ist nur, daß man dafür eben nicht unbedingt ein popeliges Feld-, Wald- und Wiesenrelais findet.
(Nach der nachgeschobenen Erklärung des OP ist das Problem allerdings sowieso keines.)
Gruß aus Bremen Ralf

Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:
  Quoted Text Here  
Wäre dann die umgekerhte Rechnung, ist aber das selbe.
  Quoted Text Here  
Mit höheren Spannungen. man Induktivität
  Quoted Text Here  
Aha? Weswegen? Weil die Induktivität eines Kabels von 1m Länge deiner Meinung nach so klein ist, dass sie Null ist? Nun gut, aber die Natur hält sich IMO nicht an deine Meinung.
Rechne nach: Um einen Luftspalt von 10um zu überbrücken brauchst du rund 350V. Wie lange braucht ein Schalter, um die Kontakte auf diesen Abstand zu bringen? Wie viel Induktivität hat ein Kabel, wie viel Kapazität gegen Masse oder gegen die Umgebung hat es? Welche Spannungen können demzufolge auftreten, wenn im Leerlauf nur 12V zur Verfügung stehen? Ach ja, bei Kontaktabständen unterhalb (rund) 10um ist eine _höhere_ Spannung als 350V nötig, um einen Lichtbogen zu zünden. Klingt komisch, is' aber so.
  Quoted Text Here  
Tcha ja... ich hatte mal eine elektronische Zeitschaltuhr. Die hat nach 6 Monaten den Geist aufgegeben. Aufgemacht, nachgesehen: Da drin war ein Relais, welches laut Aufschrift für 110V~ ausgelegt war. Nun, wenn man aus solchen Quellen einkauft, wird man sicher nichts zuverlässiges bekommen. Man muss schon was kaufen, was auch wirklich dafür da ist.
CU Rollo

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begin quoting, Roland Damm schrieb:
  Quoted Text Here  
Nein, es ist ein prinzipiell unterschiedlicher Ablauf: Wenn der ungeladene Kondensator dem sich öffnenden Schalter parallel liegt, dann ist der Schalterstrom im ersten Moment Null, und die Spannung steigt dann mit zunehmender Kondensatoraufladung an, der Schalterstrom bis zur endgültigen Löschung evtl. auch. Wenn dagegen während der Öffnung des Schalters über diesen der Entladestrom eines umgekehrt aufgeladenen Kondensators fließt, dann sinkt die Spannung während des Öffnens ab, und der Schalterstrom macht einen Nulldurchgang.
  Quoted Text Here  
Wenn Du eine Autobatterie mit einem Schraubenschlüssel o. ä. kurzschließt, dann wird der Kurzschlußstrom durch den Innenwiderstand der Batterie und auftretende Leitungswiderstände auf irgendwas in der Gegend von kA begrenzt - Induktivitäten spielen dabei keine Rolle.
  Quoted Text Here  
Doch, das tut sie. (Bzw.halte ich mich an die Natur.)
  Quoted Text Here  
Das wären 350 kV/cm - wie kommst Du auf solche Phantasiewerte? Die Durchschlagfeldstärke liegt bei ca. 10 kV/cm, ein Lichtbogen hat lediglich einen Spannungsbedarf von ca. 50-100 V/cm, das wäre also irgendwas in der Gegend von 10 mV für 10 µm. Daher kommt es beim Öffnen von Schaltern auch bei haushaltsüblichen kleinen Strömen von wenigen A regelmäßig zu Öffnungsfunken, völlig unabhängig von Induktivitäten im Kreis. Wie gut der Schalter damit fertig wird, ist im wesentlichen eine Frage der thermischen Verhältnisse: Kühlt die Kontaktstelle schnell genug ab, dann erlischt der (Mikro-)Lichtbogen, weil ihm die initiale thermische Anregung fehlt, wenn nicht, kriegt der Schaltkontakt sehr schnell mehr oder weniger starke Benutzungsspuren. Bei WS ist das unproblematisch: Bei einer "normalen" Betätigung (Schaltkontakte sind meistens "springend" ausgelegt, d. h. eine Feder läßt den Kontakt nach überschreiten einer Mindestkraft plötzlich wegschnellen) kommt nach spätestens 10 ms ein Stromnulldurchgang, und dann ist der Zauber aus, bei GS kann das schonmal heftiger werden.
Ja, wie lange dauert das? Laß die Beschleunigung mal 1000 m/s^2 betragen (100 g), dann braucht man für 10 µm gut 140 µs, bei 1 g wären es 1,4 ms. Öffnungsgeschwindigkeiten von über 1 m/s (auch 100 m/s) lassen sich aber leicht realisieren, indem ein fliegendes Hämmerchen die Kontakte auseinanderhaut, das wären dann für 10 µm nur 100 ns bis 10 µs.
Induktivität: Der Induktivitätsbelag liegt in der Gegend von µH/m, bei einem Kreiswiderstand von 1 Ohm kämen wir damit auf Zeitkonstanten im µs-Bereich - die kann man wirklich vernachlässigen.
  Quoted Text Here  
Nee, ist schlicht falsch. Du verwechselst Lichtbögen und Funkenüberschläge. Was bei Schalteröffnen wirklich passiert, ist, daß sich der Strom im Öffnungsmoment, begünstigt durch Quenching, auf einen sehr kleinen Kontaktpunkt zusammenzieht, der dadurch aufgrund Joulescher Wärme thermisch ziemlich hoch belastet wird. Dabei kommt es zu ziemlich feldstärkeunabhängigen thermischen Emissionen. Du hast also auf jeden Fall erst einmal ein Plasma, selbst am Schalter einer Taschenlampe. Die ganzen Teilentladungsmechanismen spielen an der Stelle überhaupt noch keine Rolle. (Was da an der kurzgeschlossenen Batterie so interessant rumfunkt, sind übrigens brennende Metalltröpfchen. Die verzweigen sich dann auch mal gerne wie die Funken am Schleifstein.)
  Quoted Text Here  
Prinzipell beim Gewerbeaufsichtsamt verzinken, sowas. Dieses Drecksgesindel braucht häufiger mal eine ruinöse Ruckrufaktion, die ist viel wirksamer als irgend so ein lächerliches Bußgeld.
Gruß aus Bremen Ralf

Ralf . K u s m i e r z wrote:
  Quoted Text Here  
Letzteren Faustwert kenne ich zwar auch, glaube ihn aber nicht. Er würde bedeuten, dass Netzspannung 0,325 mm überspringen kann. Tut sie vermutlich aber nicht. Bei Gelegenheit mal ausprobieren.

  Quoted Text Here  
Das ist eher der Wert, bei dem sie ziemlich sicher nimmer überspringt. Ansonsten, viel braucht es nicht, spanne mal zwei Stecknadeln ein, belege sie mit 230 V, fahre sie auf geringen Abstand...
-ras

Moin,
Ralph A. Schmid, dk5ras schrub:
  Quoted Text Here  
Kommt auf die Form der Elektroden an.
  Quoted Text Here  
Im Feld zwischen zwei Nadelspitzen auf 1mm Abstand und 200V Spannung hast du partiell erheblich höhere Feldstärken als 200V/mm. Solche Versuche macht man deswegen meist mit sehr stumpfen Nadeln, also großen Metallkugeln.
Dass es so sein muss, wird einfach aus folgender Ãœberlegung heraus klar:
Man nehme eine Kugel von mehr oder weniger großem Durchmesser. Man betrachte diese Nadelspitze/Kugel als Mittelelektrode eines Kugelkondensators. Die Kugel außen herum sei unendlich groß, wir betrachten also die geladene Kugel in einem unendlich großen Raum.
Nun kann man die Feldstärke an der Kugeloberfläche ausrechnen. Habe die Formel nicht im Kopf, war aber recht einfach.
Wenn es nun so wäre, dass es zu einer Entladung käme, sobald die Feldstärke 10kV/cm übersteigt, kann man sich leicht ausrechnen, ab welchem Radius schon die Netzspannung ausreicht, um eine Entladung zu starten.
Bitte nachrechnen, aber wenn das so wäre, dann wären Litzen nicht zulässig. Lüsterklemmen müsste man mit Kunststoffschraubendrehern anziehen, denn wenn man einmal kurz abrutscht, erzeugt man eine Spitze/einen Span an der Schraube, dessen Spitze einen zu kleinen Krümmungsradius hätte. Sprich es würde ständig an allen Steckdosen/Verteilerkästen/Schaltern ... - einfach überall, wo der Elektriker die spannungsführenden Bauteile nicht geflissentlich abgerundet und poliert hat, zu spontanen Entladungen kommen.
Wir wissen, dass dem nicht so ist.
Und der Grund ist der, dass eine Spitze zwar lokal eine sehr hohe Feldstärke bewirkt, deswegen aber nicht nicht automatisch eine Entladung passiert, denn diese Feldstärke muss auch über eine gewisse Strecke aufrechterhalten werden. Damit die Elektronen genug Weg zum Beschleunigen haben.
CU Rollo

Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:
  Quoted Text Here  
Ja wieso sollte er, wenn nebenan ein ungeladener Kondensator ist?
  Quoted Text Here  
Ja, das habe ich schon verstanden, nur wieso?
  Quoted Text Here  
... eben, wieso?
  Quoted Text Here  
Ab welcher Induktivität ist eine solche nicht mehr vorhanden?
  Quoted Text Here  
Sicher doch. Wie sonst sollte ein Strom durch einen Lichtbogen fließen oder so?
  Quoted Text Here  
Wieso? Ich finde das ist genau die richtige Baustelle.
  Quoted Text Here  
Mag auch mit dabei sein. Aber wozu sollte der Lichtbogen diesen Umweg nehmen, wenn nebenan ein ungeladener Kondensator ist?
  Quoted Text Here  
Aber nur deiner Meinung nach.
  Quoted Text Here  
Noch nicht ganz.
  Quoted Text Here  
Praktisch keine.... wie groß ist praktisch keine?
  Quoted Text Here  
Genau so, wie hier diskutiert: Diese Kapazität puffert die Spannungsspitze infolge der Induktivität weg.
  Quoted Text Here  
Ich meine was anderes: Man schalte den Strom schlagartig ab, man macht das halt einfach so. Wie hoch wird die Spannung kurzzeitig maximal? Eben, das hängt von der vorhandenen Kapazität ab. Und übrigens bilden Kontaktflächen, die noch ziemlich dicht beieinander sind, eine sehr große Kapazität.
  Quoted Text Here  
Ebenso.
Genügend Zeit... 1ns reichen. Die Frage ist übrigens, ob ein Puls von sagen wir 10kV Höhe eine größere Strecke zum Durchschlag bringt wenn er 10ns breit ist oder wenn er 1us breit ist.
  Quoted Text Here  
Denke ich auch. Die Heizung der Kontaktflächen erfolgt ja nur durch den Strom, der vorher in der selben Stärke auch schon floss. Vielleicht auf einer kleineren Fläche, aber je kleiner die Fläche, desto effektiver die Kühlung durch umgebendes kaltes Material.
  Quoted Text Here  
Ich gehe davon aus, dass sich der Lichtbogen innerhalb kürzester Zeit bildet, wenn er sich bildet. Mit anderen Worten es könnte möglich sein, einen Strom von sagen wir 1A abzuschalten, ohne dass sich ein Lichtbogen bildet. Dazu muss nur die Induktivität klein genug sein b.z.w. die Kapazität zwischen den Kontaktflächen muss groß genug sein. Man könnte das vielleicht konstruieren.
CU Rollo

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begin quoting, Roland Damm schrieb:
  Quoted Text Here  
Weil der Strom dazu erst einmal einen Umweg machen muß, dem dann in der Tat auch kleine Induktivitäten (und Widerstände) im Weg stehen. Aber natürlich ist es dann auch ein Wettlauf zwischen Kontaktöffnung und Spannungsanstiegsgeschwindigkeit, denn auch Lichtbögen haben eine minimalen Spannungsbedarf pro Länge. Aber grundsätzlich ist es richtig (und auch empirisch belegt), daß auch kleine Kondensatoren sehr deutlich kontaktschonend wirken (weswegen man die z. B. an die Unterbrecherkontakte von Zündanlagen dranbaut).
  Quoted Text Here  
Na, um einen echten Nulldurchgang des Stroms bei evtl. bereits signifikant geöffnetem Kontaktspalt zu erzwingen: Strom erst negativ, und dann wiedekehrende Spannung positiv - das verwirrt den impertinentesten Schaltfunken so, daß er vor lauter Schreck vergißt, weiterzubrennen, und dann einfach ausgeht. (So kann man übrigens Thyristoren bei Gleichstrom ausmachen - ich erwähnte das wohl schon. Ja, inzwischen gibt es auch GTOs und so'n Zeugs. Ein GTO wäre übrigens möglicherweise eine ziemlich gute Lösung für den OP - man könnte ihn sogar mit einem weniger leistungsfähigen Relais kombinieren, wenn man eine echte galvanische Trennung braucht.)
  Quoted Text Here  
Ich würde es an der Zeitkonstante L/R bemessen und die mit der Schalteröffnungszeit vergleichen.
  Quoted Text Here  
Na, ohne L. "Einfach so". Nur durch R begrenzt. (Sorry, Demonstration Lichtbogen: ca. 500 W Glühlampen (auch als passende Parallelschaltung) als Vorwiderstand benutzen, zwei alte Monozellen (Zink-Kohle-Typ) schlachten, in Reihe mit dem Kreis, Gummihandschuhe zum Isolieren anziehen, hitzefeste drüber, Schutzbrille aufsetzen, Kohlestiftspitzen aneinandertitschen und ein bißchen auseinanderziehen, britzel - qualm - leucht. (Kommen ca. 1-2 A zusammen, bißchen knapp für einen "schönen" Lichtbogen, aber ein bißchen hellweiß wird das schon.) Induktivitäten spielen dabei nachrechnbar keine Rolle. Nie gemacht?)
  Quoted Text Here  
Dabei geht es um Durchschläge: Erst isolierend (kein Strom), dann *Peng*. Bei Schalter fließt aber schon Strom, der bricht beim Öffnen nicht ab und braucht deswegen auch nicht neu zu zünden. Oszillographier einfach Strom und Spannung, dann siehst Du es: Der Spannungsanstieg kommt lange vor dem ersten Stromabriß.
  Quoted Text Here  
Weil der auch erstmal um die Kurve muß: Der hat nämlich anfangs die Wahl zwischen null Volt und null Volt, sieht aber eine Induktivität, die ihm "Eile mit Weile" sagt. Warum fließt der Strom eigentlich nicht bei geschlossenem Schalter in den ungeladenen Kondensator? Weil der dafür nämlich gar nicht hinreichend ungeladen ist, sondern gerade soviel Spannung hat, daß es für den Strom durch den Schalter "bergab" geht.
  Quoted Text Here  
Das große W behauptet unter Alltagsbedingungen für das Spannungsminimum 340 V bei ca. 7 µm*bar, das wären ca. 50 MV/m gegenüber den 1 MV/m aus den 10 kV/cm. Wenn ich mir mal die Funktion x/ln(x) hernehme, dann hat die bei e ein Minimum von e. Bei 10 e kommen da aber ca. 3,03e heraus, d. h. da ist die Durchschlagsfeldstärke schon wieder auf ein Drittel gefallen. Bei 0,1 mm käme ich auf ca. 13 MV/m - so weit ist das von den 1 MV/m dann aber auch nicht mehr weg.
Und außerdem glaube ich das sowieso nicht und bestreite schlicht die Anwendbarkeit: Im RL hat man keine polierten Meßelektroden, sondern irgendwelche Spitzenentladungen, deren Feldstärke durch den Radius der sich davor bildenden Raumladungskugeln begrenzt wird - bei realen Anordnungen kann man keine 300 V an 10 µm anlegen, wenn man noch alle Tassen im Schrank hat.
Diese Paschen-Messungen sollte man schlicht mal nachkochen, mit modernen Meßmethoden und genau kontrollierten Bedingungen, ob das überhaupt so stimmt. Ich habe dabei einen ziemlichen Legendenverdacht.
Gut, die Townsend-Bedingung ist natürlich theoretisch ganz gut verstanden, aber die beschreibt eben nur die Voraussetzungen für einen spontanen Durchschlag - die Teilentladungen (Glimm- und Koronaentladungen) setzen aber schon bei niedrigeren Feldstärken ein, können sich dann aber doch auch ziemlich spontan zu Streamern auswachsen.
  Quoted Text Here  
Na, das sind aus geometrischen Gründen Mikro-Henrys, mehr ist da nicht, bei Kreiswiderständen von wenigstens einigen zehn Milliohm.
  Quoted Text Here  
Und wirkt damit der Funkenbildung entgegen: Ja eben, die Induktivitäten spielen gar nicht die Rolle dabei, sondern werden durch die Kapazitäten sogar kompensiert, und trotzdem funkt es sichtbar.
  Quoted Text Here  
Sag ich doch: Der Strom läßt sich nicht "schlagartig" abschalten, erstens, weil sich der Abschaltimpuls von der Kontaktstelle aus auch nur mit (ca. halber) Lichtgeschwindigkeit ausbreitet (aber immerhin!) und der Leiter "außerhalb" deswegen noch gar nicht weiß, daß das jetzt kein Strom mehr fließt, und zweitens, weil es der Schalter sichtbar nicht kann, denn der Strom fließt einfach weiter - in deutlich längeren Zeiten, als sich durch den elektromagnetischen Ausgleichsvorgang (Wellenausbreitung auf dem Leiter) ergibt. (1 ns sind 30 cm, Schaltkontakte brauchen Millisekunden oder hunderte Kilometer.)
  Quoted Text Here  
Hm, das müßte man wirklich mal nachrechnen, aber das "wirklich groß" möchte ich doch arg bezweifeln: Die Kapazität zweier gegenüberliegender Würfelflächen ist proportional zur Kantenlänge, verschwindet also mit verschwindender Würfelgröße.
  Quoted Text Here  
Done.
Nee.
Ganz klar: Je breiter, desto Peng. Isolationsfestigkeit ist nämlich wie Zugfestigkeit eine statistische Größe: Wie zugfest ein Seil ist, hängt auch davon ab, wie lange die Prüflast dranhängt. Die Paschen-Annahmen sind ja gut und schön, aber real werden Durchschläge u. a. durch ionisierende Strahlung usw. getriggert. (Deshalb isoliert feuchte Luft besser: weniger Keime, mehr Ionenfänger.)
  Quoted Text Here  
Auch falsch: Die thermische Zeitkonstante geht quadratisch mit den charakteristischen Abmessungen, also in kleinen Bereich gegen null (während dort die Stromdichte gegen unendlich geht) - die sind also "sofort" glühheiß, daher kann man ja auch mit Taschenlampenbatterien "funken", obwohl die gar nicht genug Spannung für Ionisierungen haben. Du hast bei jeder Schalteröffnung, bei der vorher wenigstens ein bißchen "richtiger Strom" fließt (also nicht nur ein Milliampère), Lichtbogenfunken aufgrund von Glühemission, und wenn dahinter auch noch "richtige" Spannungen sind, dann gehen die auch nicht "von alleine" aus.
  Quoted Text Here  
Das stimmt auch.
  Quoted Text Here  
Nein, eben nicht.
  Quoted Text Here  
Das hat mit der Induktivität nichts zu tun, die wird dafür nicht gebraucht.
  Quoted Text Here  
Die Kapazität könnte es vermasseln.
  Quoted Text Here  
Das wäre eine interessante Frage, ob jemand das Löschverhalten von Kleinkontakten schonmal "ex principiis" simuliert hat. Ich vermute, daß da mehr nach Versuch und Irrtum konstruiert wird, weil man praktisch zu viele Dreckeffekte und äußere Einflüsse hat.
Gruß aus Bremen Ralf

Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:
  Quoted Text Here  
Klar. Nur halte ich den technischen Mehraufwand für recht groß - überflüssig groß. Man muss Aufwand und Kosten mit der Alternative vergleichen, den Kondensator einfach nur etwas größer zu machen.
  Quoted Text Here  
Wenn der Nulldurchgang langsam genug geht. Ein richtig großer Lichtbogen bei 50Hz Hochspannung brennt auch munter über den Nulldurchgang hinaus weiter. Ich nehme an, dass das dann passiert, wenn der Lichtbogen so heiß ist, dass er sich in der kurzen Zeit nicht hinreichend abkühlen kann. Jedenfalls haben Anregungszustände, Ionisation und sowas in Luft bei Atmosphärendruck nicht die nötige Lebensdauer.
  Quoted Text Here  
Na gut. 3V-Batterie, sagen wir 1A im Kurzschluss und ein Draht von 10cm Länge.
Induktivität des Kabels (Achtung, jetzt nur Überschlagsrechnung, weil eigentlich haben wir einen Kapazitäts- und Induktivitätsbelag): L=1,26e-7H
Wenn da 1A durch fließen, hat das Magnetfeld eine Energie von: El=1/2*L*I^2 = 6,3e-8J
Energie eines Kondensators: Ec=1/2*c*U^2
Kapazität von 10cm Kabel: kann man nur Schätzen, kommt auf die Umgebung an. Sagen wir mal rund 1pF.
Wenn also die Energie aus dem Magnetfeld in das Elektrische Feld umgesetzt wurde, also Ec=El, dann ist: U=sqrt(2/c*El) = sqrt(2/1e-12*8,3e-8) = ~400V
So, und jetzt kommst du:-) Mag ja sein, dass man zum Zünden eine so hohe Spannung gar nicht braucht, aber sie ist _da_ .
  Quoted Text Here  
Klar, wenn du das als ähnlich ansiehst.
  Quoted Text Here  
laber laber.... ich habe mal nach echten Zahlenwerten für die Paschenkurve gesucht, und bin dabei auch dauernd auf diese blöden Kommentare gestoßen, dass das alles ja garnicht so stimmt, weil ja die Elektrodenform auch wichtig ist und anders ist und spitz ist und so - nervig.... Ist mir doch alles bekannt. Deswegen rechnet man ja auch das elektrische Feld so aus, wie es wirklich ist und nimmt nicht einfach Spannung/Elektrodenabstand.
  Quoted Text Here  
Es stimmt im Großen und Ganzen schon. Nur dass es noch allerlei Randbedingungen gibt, die auch noch mit reinspielen. Aber an dem grundsätzlichen Ergebnis, dass die Zündspannung bei einem gewissen Abstand ein Minimum hat, steht fest. Das kann man auch mit einem sehr verblüffenden Experiment demonstrieren:
http://www.physics.csbsju.edu/tk/370/jcalvert/dischg.htm.html
zeigt irgendwo links eine Skizze von einem Versuchsaufbau mit einem Glasrohr in etwa in der Form: ____ | | ------------
Bei bestimmtem Druck nimmt die Entladung den langen Weg anstatt dem kurzen. Das ginge wohl kaum, wenn es in der Paschenkurve kein Minimum gäbe.
  Quoted Text Here  
Richtig, Townsend-Mechanismus ist nicht alles.
  Quoted Text Here  
Rechnung siehe oben. Die Spannungen sind nicht vernachlässigbar, genausowenig wie die Induktivitäten und Kapazitäten.
  Quoted Text Here  
Sicher, wenn du mit abnehmendem Abstand der Elektroden auch gleich ihre Fläche verkleinerst, dann ja. Aber mal ernsthaft:
10um Abstand und 1mm^2 Fläche macht ein C von C= (oh, verblüffung) 8,8e-12F -> runde 9pF.
Oben hatte ich mit 1pF gerechnet. Die Kapazität der Kontaktflächen spielt also u.U. sogar eine entscheidende Rolle.
  Quoted Text Here  
Paschenformel und so gehen davon aus, dass ionisierende Strahlung vorhanden ist. Die Bedingung beschreibt nur, ab welcher Feldstärke sich eine einzelne Ionisierung zu einem Lichtbogen ausweiten kann
  Quoted Text Here  
Und sofort wieder kalt, die Zeitkonstante wirkt in beide Richtungen.
Wenn du mit einem halbwegs kurzpulsigen Laser auf Alu schießt, verdampft das Material auch nicht unbedingt. Selbst mal gemacht: 8mJ in einem Puls von 15ns Dauer macht eine Peakleistung von 500kW. diese auf eine Fläche von rund (0,2mm)^2. Also eine Flächenleistung von 1,25MW/cm^2.
Die ersten paar Pulse schießen das Aluminiumoxid weg (mit sichtbarem Plasma), aber dann passiert nichts mehr. Klar, das Material schmilzt und erstarrt und es bildet sich ein Krater. Aber auch nach mehreren Minuten Dauerfeuer fehlt nichts an Material, es reicht einfach nicht zum Verdampfen.
Nun kann man sich aber einfach vorstellen, was passiert, wenn man 1MW auf eine Fläche von 1cm^2 bringt.
Mit den Zahlen aus meiner Rechnung oben, kann man ja mal weiterspinnen und abschätzen, wie viel Energie (steht oben) in welcher Zeit umgesetzt wird.
  Quoted Text Here  
Bei kleinen Spannungen und Strömen ist die Funkenbildung wohl praktisch egal. Der Schalter einer Taschenlampe wird wohl kaum 1e6 Schaltzyklen vertragen können müssen.
CU Rollo

X-No-Archive: Yes
begin quoting, Roland Damm schrieb:
  Quoted Text Here  
Ok, gekauft.
  Quoted Text Here  
Auch richtig. Andererseits haben es Bahnstromschalter nicht unbedingt leichter als "normale", denn sie müssen evtl. dreimal so lange auf den Nulldurchgang warten (können in der Zeit aber auch das Maul deutlich weiter aufreißen).
  Quoted Text Here  
Natürlich nicht: 0,1 µH und 1 pF gibt 500 MHz - wie willst Du denn in 1 ns den Strom abschalten? (Mit etwas realistischeren Zahlen wird das auch nicht besser: Alle Zeitkonstanten im µs-Bereich kannst Du vergessen, jeder Schalter prellt mehrere ms lang.)
  Quoted Text Here  
Ja, stimmt aber doch, oder?
  Quoted Text Here  
Das Problem ist doch: Man /weiß/ nicht, wie es wirklich ist. Man kann nur rechnen.
  Quoted Text Here  
Naja, sollte man annehmen.
  Quoted Text Here  
Jo, nicht schlecht.
  Quoted Text Here  
Das ist immer noch nicht trivial: Wenn der Durchschlag gezündet hat, sind Ladungsträger in Massen da. Warum wird die Entladung nicht anschließend auf dem kurzen Weg kurzgeschlossen?
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Glaubichnich...
Du bist ja schon wieder im ns-Bereich.
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Das einzelne Ionisationsereignis macht es auch nicht, einzelne Ionen sind sowieso "immer da". Die Frage ist halt, was mit Schauern ist, z. B. wenn jemand ein el. Blitzlicht (mit UV-Anteil) zündet, dann müßte es nämlich ggf. sofort krachen.
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Schon, aber wenn's gezündet hat, wird ja gleich nachgeheizt.
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Dieses "Dauerfeuer" hat ein kleines Tastverhältnis. Ist eben der Punkt: Es wird nicht nachgeheizt.
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Bei der Impulslänge: Das gleiche.
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Klar.
Beim OP das Relais auch nicht. Der Punkt ist: Der Zündmechanismus ist halt da - um den Rest kümmern sich dann die 500 V, oder was es waren.
Gruß aus Bremen Ralf

Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:
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Und? Irgendein Ausschaltvorgang wird der letzte gewesen sein, egal wie viele es vorher gegeben hat.
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Klar stimmt das. Es nervt nur, wenn du auf die Frage nach der richtigen Temperatur für ein Spiegelei in der Bratpfanne als Antwort bekommst, dass man das so einfach nicht sagen kann, es kommt darauf an, ob der Herd 5 oder 7 Schaltstufen hat, ob er mit Gas oder Elekro geheizt wird,.... Hallo? Ich habe nach der Temperatur gefragt. Wie ich diese Temperatur erreiche ist dann mein Problem. Genauso hier: Natürlich spielt die Elektrodengeometrie eine Rolle.
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Wie? Man kann das elektrische Feld errechnen und dann kennt man es.
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Gute Frage. Würde sagen, da wo es ein mal gezündet hat, ist das Gas noch angeregt, hier ist der weitere Durchschlag einfacher. Anderer Punkt: Nachdem sich eine erste Entladung gebildet hat, entstehen diverse komische Schichten an den Elektroden, habe das auch nicht ganz verstanden. Eventuell fällt die Potentialdifferenz gar nicht mehr an der kürzesten Stelle ab, sondern dicht vor der einen oder anderen Elektrode.
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Und? Probleme mit kleinen Zahlen? Jede Entladung fängt mal klein an:-)
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Na ja... Spontan entstandene Ionen/Elektronen leben nicht lange (vereinigen sich wider), wenn es kein Feld gibt. Nun ist die Frage, wie lange es braucht, bis das Feld aufgebaut ist. Ein wie starkes Feld kann man in der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ionisationen aufbauen? Das ist ein interessantes Thema. 'Nen Kollege bastelst gerade an einem Netzteil, welches innerhalb weniger als 20ns 10kV aufbauen kann. Weniger als... weil die Messtechnik bei diesen kurzen Zeiten nicht ganz einfach ist. Da passieren eventuell lustige Effekte. Irgendwer hat mal was gemessen in Sachen kurze Pulse, da kam heraus, dass man mit solch steilflankigen Pulsen Streamer erzeugen kann, die sich mit 1/3 Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Ganz im Gegenteil zu normalen Hochspannungspulsen, die sich deutlich langsamer ausbreiten. Da passiert noch was...
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Und, wie lange heizt denn die Taschenlampenbatterie nach, und weswegen sollte sie das tun?
Also angenommen, die Kontakte wären kurz vorm Schalter-öffnen wirklich heiß. Wie heiß? Austrittsarbeit bei Kupfer liegt in der Größenordnung von 5eV (geschätzt). Für den äußeren photoelektrischen Effekt brauchst du schon UV. Die Elektronen im Kupfer haben diese Energie erst (im Mittel), wenn das Kupfer 50000K heiß ist. No Way. Also muss sich der Prozess mit den wenigen Elektronen zufrieden geben, die trotz deutlich geringerer Temperatur genügend Energie haben. Gibt's ja. Nur jetzt der Trick: Diese Elektronen dampfen ab, sie kühlen das verbleibende Kupfer also. Das heißt: Glühemission gibt es zwar, aber sie kühlt das Material.
Aber gut, angenommen es treten Elektronen aus. Und dann? Dann treffen sie auf die Anode, die Kathode wird kälter, irgendwann treten keine Elektronen mehr aus. Ende.
Es sei denn: Die Elektonen können ihrerseits Ionen aus der Anode herausschalgen. Dann können diese nämlich wieder auf der Kathode einschalgen und so weiter. Aber genau das ist der Townsend-Prozess.
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Unter Wasser schalten:-)
CU Rollo

X-No-Archive: Yes
begin quoting, Roland Damm schrieb:
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Da fließt dann aber nicht mehr der anfängliche Strom.
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Ich habe nur darauf hingewiesen, daß die Temperatur in der Bratpfanne nicht die ist, die auf dem Schalter draufsteht.
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Nein, dafür muß man die Spannung(sverteilung) kennen.
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Das mit den Schichten ist klar: Die Elektronen brauchen für unelastische Stöße immer eine gewisse Mindestenergie, d. h. sie brauchen halt ein paar Volt Anlaufstrecke und können erst dann Gasatome ionisieren und dadurch zum Leuchten anregen. Danach ist ihre Energie wieder weg, und sie brauchen einen neuen Anlauf. Das stabilisiert sich wahrscheinlich, weil in den leuchtenden Zonen das Feld wegen der höheren Leitfähigkeit zusammenbricht, so daß man den beschleunigenden Feldraum immer nur in den Dunkelschichten hat.
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Sie hat dann aber nicht genug Zeit dafür. Nach der Halbschwingung ist sie nämlich wieder aus.
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Rein ekeltronisch? Alle Achtung! (Naja, UKW-Sendeendstufe im Pulsbetrieb und hochtransformieren - geht schon. Zum transformieren einfach eine offene lambda-Viertel-Leitung nehmen, vorne Strompuls reinknallen, hinten Bumm. Und Späher auf dem Dach postieren, der nach den BNA-Autos Ausschau hält ...)
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Wanderwellenröhre. Ach so, zu teuer.
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Naja, da dürften Verschiebungsströme mit dem Gas wechselwirken. Noch ein paar Magnetfelder dazu, dann wird das noch deutlich lustiger.
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Die Taschenlampenbatterie hat ein Tastverhältnis von eins: Da fließt der Strom, bis er aus ist.
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10 kK
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Ja.
Jein.
Nein: Die Energie geht im Schaltkontaktspalt gar nicht verloren. Zwar kühlt sich die Kathode in sehr dünner Schicht durch die Emission ab, aber die Elektronen liefern die Energie gleich wieder auf der anderen Seite ab, und die strahlt dann thermisch und wirft sie als Photonen wieder zurück. Da bildet sich ein wachsender Plasmaball von mehreren µ Durchmesser.
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Die Idee ist gar nicht so blöd. Hau mal Euren Glasbläser an: Reedkontakt anbohren, wässern, wieder zuschmelzen (zum Testen erst einmal mit Heißkleber oder auch gar nicht, einfach im Wasser drinlassen). Der hat danach wahrscheinlich fabulöse Ausschaltleistungen. Isoliert aber nicht? Macht nichts, das tun Hochspannungsleistungsschalter auch nicht, dafür baut man da noch Trenner dran.
Gruß aus Bremen Ralf