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 Łblichen Installationsrelais welche ich gefunden habe ist immer eine Wechselspannung fŁr 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 kŲnnte die Umschaltung auch spannungslos in der Nacht erfolgen, aber nur falls sich keine geeignete LŲsung abzeichnet.
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Martin Kobilschrieb: "

Das sieht schlecht aus. Bei DC 300V ist Ende.

N√∂. H√§ngt von vielen Faktoren ab. Und nicht denken, dass wenn du eines f√ľr 500V DC gefunden hast, es bei dieser Spannung auch die 7A abschalten kann. Also immer sch√∂n in die Diagramme des Datenblattes schauen.

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. K√ľhlk√∂rper nicht vergessen.
Dirk
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Dirk Ruthschrieb: "

Nachtrag. Kann man nat√ľrlich auch selber basteln, mit z.B. IPW60R045CP ist bezahlbar und Ansteuerung mit kleinem Steckernetzteil. Die knapp zweieinhalb Watt bekommt man m√ľhelos weg.

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begin quoting, Dirk Ruth schrieb:

Stichwort Lichtbogenlöschung.

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
--
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Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:

Der Kondensator m√ľsste schon ganz sch√∂n gro√ü 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, unm√∂glich ist das sicher nicht. 100uF f√ľr 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
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Stimmt, hatte ich nicht nachgerechnet.

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.

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. Daf√ľr nimmt man einen voll durchgesteuerten Leistungstransistor (der nat√ľrlich im Ruhezustand durch einen Schaltkontakt √ľberbr√ľckt 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. K√ľhlk√∂rper √ľberfl√ľssig, weil f√ľr "einen Schu√ü" das Geh√§use die W√§rme 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. √§.) macht die "Drecksarbeit". Transistor gef√§llt mir √ľbrigens: Schaltleistung 5 kW bei 500 V ist ja nun noch handlich, und die riesigen K√ľhlk√∂rper braucht man dabei nicht. Ist nur ein bi√üchen zeitkritisch: Wenn der Kontakt tr√∂delt, sagt der Halbleiter (oder dessen Sicherung) leise Servus.
Gruß aus Bremen Ralf
--
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Hallo, Ralf,
Du meintest am 25.08.09:

Klingt (ohne dass ich nachgelesen h√§tte) nach der Standardschaltung f√ľr abschaltbare Thyristoren ...
Viele Gruesse! Helmut
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Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:

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 f√ľr eine Z√ľndung √ľber eine Distanz von rund 0,1mm (Paschenkurve aus dem Kopf gesch√§tzt). 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 Gr√∂√üenordnungsabsch√§tzung.

Klingt brauchbar, ist f√ľr diesen Fall aber unn√∂tig: Hier geht es nicht um induktive Lasten. Weil das Stromnetz ist ziemlich starr und die Solarzellen haben keine Induktivit√§t.
Nur die Induktivit√§t sorgt daf√ľr, dass es bei Unterbrechung eine gigantisch gro√üe √úberh√∂hung in der Spannung gibt, die jeden Kontakt z√ľnden l√§sst. Aber ohne Induktivit√§t ist das garnicht das Problem.

Jau. Gro√üe Schleifer in Salzwasserbad. Habe sowas in der Art mal als Anlaufwiderstand f√ľr einen 60MW-Motor gesehen, funktioniert. Riecht nur w√§rend des Schaltvorgangs etwas nach Chlor:-)

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 Kontaktfl√§chen halbwegs sauber halten d√ľrfte. Beim Trennen brizzelt es sicher, aber nur an den Kanten des Blechs, also nicht auf der eigentlichen Kontaktfl√§che.
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Er *ist* nicht, er wird.

Wir betrachten mal einen stromdurchflossenen Leiter. (Auf einem kurzen St√ľck dieses Leiters f√§llt dann eine ziemlich kleine Spannung ab.) Darein m√∂ge ein geschlossener Schalter eingeschleift sein, was praktisch keinen Unterschied macht. Und nun nimmt man einen aufgeladenen Kondensator und schlie√üt den an einem St√ľck dieses Leiters kurz. Dann flie√üt √ľber den Leiterabschnitt ein kurzer Entladestromstro√ü, der sich zu dem vorher flie√üenden Strom einfach addiert, sich also von dem nicht beeindrucken l√§√üt.
Wenn man jetzt die Entladung des Kondensators durch eine geeignete RC-Kombination so dimensioniert, da√ü f√ľr einen relevanten Zeitabschnitt der Entladestrom entgegengesetzt gleich gro√ü zum urspr√ľnglich flie√üenden 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 Stre√ü zu √∂ffnen.

Wie erklärst Du die Lichterscheinungen, wenn man eine Autobatterie kurzschließt?

Ein f√ľr WS ausgelegter Relaiskontakt kriegt eine gleich hohe GS-Strombeanspruchung normalerweise nicht sicher gel√∂scht, das ist der Punkt. Induktivit√§ten sind dabei noch ein ganz anderes Thema (und bei WS vergleichsweise unwichtig, weil dort √ľblicherweise im Stromnulldurchgang gel√∂scht wird, da wirken die sich nur in etwas un√ľbersichtlicher Weise auf den Verlauf der wiederkehrenden Spannung aus).

Falsch.
Du hattest bemerkt, daß ich keine mechanische Lösung vorgeschlagen hatte?

Es ist ja nicht so, als ob es prinzipiell unm√∂glich w√§re, die verh√§ltnism√§√üig kleine Schaltleistung zu bew√§ltigen - Sch√ľtze oder kleine Leistungsschalter schaffen das mit Sicherheit. Das Problem ist nur, da√ü man daf√ľr 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
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Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:

Wäre dann die umgekerhte Rechnung, ist aber das selbe.

Mit höheren Spannungen. man Induktivität

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 √ľberbr√ľcken brauchst du rund 350V. Wie lange braucht ein Schalter, um die Kontakte auf diesen Abstand zu bringen? Wie viel Induktivit√§t hat ein Kabel, wie viel Kapazit√§t gegen Masse oder gegen die Umgebung hat es? Welche Spannungen k√∂nnen demzufolge auftreten, wenn im Leerlauf nur 12V zur Verf√ľgung stehen? Ach ja, bei Kontaktabst√§nden unterhalb (rund) 10um ist eine _h√∂here_ Spannung als 350V n√∂tig, um einen Lichtbogen zu z√ľnden. Klingt komisch, is' aber so.

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 f√ľr 110V~ ausgelegt war. Nun, wenn man aus solchen Quellen einkauft, wird man sicher nichts zuverl√§ssiges bekommen. Man muss schon was kaufen, was auch wirklich daf√ľr da ist.
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Nein, es ist ein prinzipiell unterschiedlicher Ablauf: Wenn der ungeladene Kondensator dem sich √∂ffnenden Schalter parallel liegt, dann ist der Schalterstrom im ersten Moment Null, und die Spannung steigt dann mit zunehmender Kondensatoraufladung an, der Schalterstrom bis zur endg√ľltigen L√∂schung evtl. auch. Wenn dagegen w√§hrend der √Ėffnung des Schalters √ľber diesen der Entladestrom eines umgekehrt aufgeladenen Kondensators flie√üt, dann sinkt die Spannung w√§hrend des √Ėffnens ab, und der Schalterstrom macht einen Nulldurchgang.

Wenn Du eine Autobatterie mit einem Schraubenschl√ľssel o. √§. kurzschlie√üt, dann wird der Kurzschlu√üstrom durch den Innenwiderstand der Batterie und auftretende Leitungswiderst√§nde auf irgendwas in der Gegend von kA begrenzt - Induktivit√§ten spielen dabei keine Rolle.

Doch, das tut sie. (Bzw.halte ich mich an die Natur.)

Das w√§ren 350 kV/cm - wie kommst Du auf solche Phantasiewerte? Die Durchschlagfeldst√§rke liegt bei ca. 10 kV/cm, ein Lichtbogen hat lediglich einen Spannungsbedarf von ca. 50-100 V/cm, das w√§re also irgendwas in der Gegend von 10 mV f√ľr 10 ¬Ķm. Daher kommt es beim √Ėffnen von Schaltern auch bei haushalts√ľblichen kleinen Str√∂men von wenigen A regelm√§√üig zu √Ėffnungsfunken, v√∂llig unabh√§ngig von Induktivit√§ten im Kreis. Wie gut der Schalter damit fertig wird, ist im wesentlichen eine Frage der thermischen Verh√§ltnisse: K√ľhlt 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" Bet√§tigung (Schaltkontakte sind meistens "springend" ausgelegt, d. h. eine Feder l√§√üt den Kontakt nach √ľberschreiten einer Mindestkraft pl√∂tzlich wegschnellen) kommt nach sp√§testens 10 ms ein Stromnulldurchgang, und dann ist der Zauber aus, bei GS kann das schonmal heftiger werden.
Ja, wie lange dauert das? La√ü die Beschleunigung mal 1000 m/s^2 betragen (100 g), dann braucht man f√ľr 10 ¬Ķm gut 140 ¬Ķs, bei 1 g w√§ren es 1,4 ms. √Ėffnungsgeschwindigkeiten von √ľber 1 m/s (auch 100 m/s) lassen sich aber leicht realisieren, indem ein fliegendes H√§mmerchen die Kontakte auseinanderhaut, das w√§ren dann f√ľr 10 ¬Ķm nur 100 ns bis 10 ¬Ķs.
Induktivit√§t: Der Induktivit√§tsbelag liegt in der Gegend von ¬ĶH/m, bei einem Kreiswiderstand von 1 Ohm k√§men wir damit auf Zeitkonstanten im ¬Ķs-Bereich - die kann man wirklich vernachl√§ssigen.

Nee, ist schlicht falsch. Du verwechselst Lichtb√∂gen und Funken√ľberschl√§ge. Was bei Schalter√∂ffnen wirklich passiert, ist, da√ü sich der Strom im √Ėffnungsmoment, beg√ľnstigt durch Quenching, auf einen sehr kleinen Kontaktpunkt zusammenzieht, der dadurch aufgrund Joulescher W√§rme thermisch ziemlich hoch belastet wird. Dabei kommt es zu ziemlich feldst√§rkeunabh√§ngigen thermischen Emissionen. Du hast also auf jeden Fall erst einmal ein Plasma, selbst am Schalter einer Taschenlampe. Die ganzen Teilentladungsmechanismen spielen an der Stelle √ľberhaupt noch keine Rolle. (Was da an der kurzgeschlossenen Batterie so interessant rumfunkt, sind √ľbrigens brennende Metalltr√∂pfchen. Die verzweigen sich dann auch mal gerne wie die Funken am Schleifstein.)

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
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Ralf . K u s m i e r z wrote:

Letzteren Faustwert kenne ich zwar auch, glaube ihn aber nicht. Er w√ɬľrde bedeuten, dass Netzspannung 0,325 mm √ɬľberspringen kann. Tut sie vermutlich aber nicht. Bei Gelegenheit mal ausprobieren.
--
Gruß Werner
http://www.manndat.de/fileadmin/Dokumente/Plakat_Genitalverst_mmelung.pdf
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Das ist eher der Wert, bei dem sie ziemlich sicher nimmer √ľberspringt. Ansonsten, viel braucht es nicht, spanne mal zwei Stecknadeln ein, belege sie mit 230 V, fahre sie auf geringen Abstand...
-ras
--

Ralph A. Schmid

http://www.dk5ras.de/ http://www.db0fue.de /
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Moin,
Ralph A. Schmid, dk5ras schrub:

Kommt auf die Form der Elektroden an.

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 √úberlegung 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 w√§re, dass es zu einer Entladung k√§me, sobald die Feldst√§rke 10kV/cm √ľbersteigt, kann man sich leicht ausrechnen, ab welchem Radius schon die Netzspannung ausreicht, um eine Entladung zu starten.
Bitte nachrechnen, aber wenn das so w√§re, dann w√§ren Litzen nicht zul√§ssig. L√ľsterklemmen m√ľsste man mit Kunststoffschraubendrehern anziehen, denn wenn man einmal kurz abrutscht, erzeugt man eine Spitze/einen Span an der Schraube, dessen Spitze einen zu kleinen Kr√ľmmungsradius h√§tte. Sprich es w√ľrde st√§ndig an allen Steckdosen/Verteilerk√§sten/Schaltern ... - einfach √ľberall, wo der Elektriker die spannungsf√ľhrenden 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 Feldst√§rke bewirkt, deswegen aber nicht nicht automatisch eine Entladung passiert, denn diese Feldst√§rke muss auch √ľber eine gewisse Strecke aufrechterhalten werden. Damit die Elektronen genug Weg zum Beschleunigen haben.
CU Rollo
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Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:

Ja wieso sollte er, wenn nebenan ein ungeladener Kondensator ist?

Ja, das habe ich schon verstanden, nur wieso?

... eben, wieso?

Ab welcher Induktivität ist eine solche nicht mehr vorhanden?

Sicher doch. Wie sonst sollte ein Strom durch einen Lichtbogen fließen oder so?

Wieso? Ich finde das ist genau die richtige Baustelle.

Mag auch mit dabei sein. Aber wozu sollte der Lichtbogen diesen Umweg nehmen, wenn nebenan ein ungeladener Kondensator ist?

Aber nur deiner Meinung nach.

Noch nicht ganz.

Praktisch keine.... wie groß ist praktisch keine?

Genau so, wie hier diskutiert: Diese Kapazität puffert die Spannungsspitze infolge der Induktivität weg.

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 h√§ngt von der vorhandenen Kapazit√§t ab. Und √ľbrigens bilden Kontaktfl√§chen, die noch ziemlich dicht beieinander sind, eine sehr gro√üe Kapazit√§t.

Ebenso.
Gen√ľgend Zeit... 1ns reichen. Die Frage ist √ľbrigens, ob ein Puls von sagen wir 10kV H√∂he eine gr√∂√üere Strecke zum Durchschlag bringt wenn er 10ns breit ist oder wenn er 1us breit ist.

Denke ich auch. Die Heizung der Kontaktfl√§chen erfolgt ja nur durch den Strom, der vorher in der selben St√§rke auch schon floss. Vielleicht auf einer kleineren Fl√§che, aber je kleiner die Fl√§che, desto effektiver die K√ľhlung durch umgebendes kaltes Material.

Ich gehe davon aus, dass sich der Lichtbogen innerhalb k√ľrzester Zeit bildet, wenn er sich bildet. Mit anderen Worten es k√∂nnte m√∂glich sein, einen Strom von sagen wir 1A abzuschalten, ohne dass sich ein Lichtbogen bildet. Dazu muss nur die Induktivit√§t klein genug sein b.z.w. die Kapazit√§t zwischen den Kontaktfl√§chen muss gro√ü genug sein. Man k√∂nnte das vielleicht konstruieren.
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Weil der Strom dazu erst einmal einen Umweg machen mu√ü, dem dann in der Tat auch kleine Induktivit√§ten (und Widerst√§nde) im Weg stehen. Aber nat√ľrlich ist es dann auch ein Wettlauf zwischen Kontakt√∂ffnung und Spannungsanstiegsgeschwindigkeit, denn auch Lichtb√∂gen haben eine minimalen Spannungsbedarf pro L√§nge. Aber grunds√§tzlich ist es richtig (und auch empirisch belegt), da√ü auch kleine Kondensatoren sehr deutlich kontaktschonend wirken (weswegen man die z. B. an die Unterbrecherkontakte von Z√ľndanlagen dranbaut).

Na, um einen echten Nulldurchgang des Stroms bei evtl. bereits signifikant ge√∂ffnetem Kontaktspalt zu erzwingen: Strom erst negativ, und dann wiedekehrende Spannung positiv - das verwirrt den impertinentesten Schaltfunken so, da√ü er vor lauter Schreck vergi√üt, weiterzubrennen, und dann einfach ausgeht. (So kann man √ľbrigens Thyristoren bei Gleichstrom ausmachen - ich erw√§hnte das wohl schon. Ja, inzwischen gibt es auch GTOs und so'n Zeugs. Ein GTO w√§re √ľbrigens m√∂glicherweise eine ziemlich gute L√∂sung f√ľr den OP - man k√∂nnte ihn sogar mit einem weniger leistungsf√§higen Relais kombinieren, wenn man eine echte galvanische Trennung braucht.)

Ich w√ľrde es an der Zeitkonstante L/R bemessen und die mit der Schalter√∂ffnungszeit vergleichen.

Na, ohne L. "Einfach so". Nur durch R begrenzt. (Sorry, Demonstration Lichtbogen: ca. 500 W Gl√ľhlampen (auch als passende Parallelschaltung) als Vorwiderstand benutzen, zwei alte Monozellen (Zink-Kohle-Typ) schlachten, in Reihe mit dem Kreis, Gummihandschuhe zum Isolieren anziehen, hitzefeste dr√ľber, Schutzbrille aufsetzen, Kohlestiftspitzen aneinandertitschen und ein bi√üchen auseinanderziehen, britzel - qualm - leucht. (Kommen ca. 1-2 A zusammen, bi√üchen knapp f√ľr einen "sch√∂nen" Lichtbogen, aber ein bi√üchen hellwei√ü wird das schon.) Induktivit√§ten spielen dabei nachrechnbar keine Rolle. Nie gemacht?)

Dabei geht es um Durchschl√§ge: Erst isolierend (kein Strom), dann *Peng*. Bei Schalter flie√üt aber schon Strom, der bricht beim √Ėffnen nicht ab und braucht deswegen auch nicht neu zu z√ľnden. Oszillographier einfach Strom und Spannung, dann siehst Du es: Der Spannungsanstieg kommt lange vor dem ersten Stromabri√ü.

Weil der auch erstmal um die Kurve mu√ü: Der hat n√§mlich anfangs die Wahl zwischen null Volt und null Volt, sieht aber eine Induktivit√§t, die ihm "Eile mit Weile" sagt. Warum flie√üt der Strom eigentlich nicht bei geschlossenem Schalter in den ungeladenen Kondensator? Weil der daf√ľr n√§mlich gar nicht hinreichend ungeladen ist, sondern gerade soviel Spannung hat, da√ü es f√ľr den Strom durch den Schalter "bergab" geht.

Das gro√üe W behauptet unter Alltagsbedingungen f√ľr das Spannungsminimum 340 V bei ca. 7 ¬Ķm*bar, das w√§ren ca. 50 MV/m gegen√ľber 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 Durchschlagsfeldst√§rke schon wieder auf ein Drittel gefallen. Bei 0,1 mm k√§me ich auf ca. 13 MV/m - so weit ist das von den 1 MV/m dann aber auch nicht mehr weg.
Und au√üerdem glaube ich das sowieso nicht und bestreite schlicht die Anwendbarkeit: Im RL hat man keine polierten Me√üelektroden, sondern irgendwelche Spitzenentladungen, deren Feldst√§rke durch den Radius der sich davor bildenden Raumladungskugeln begrenzt wird - bei realen Anordnungen kann man keine 300 V an 10 ¬Ķm anlegen, wenn man noch alle Tassen im Schrank hat.
Diese Paschen-Messungen sollte man schlicht mal nachkochen, mit modernen Me√ümethoden und genau kontrollierten Bedingungen, ob das √ľberhaupt so stimmt. Ich habe dabei einen ziemlichen Legendenverdacht.
Gut, die Townsend-Bedingung ist nat√ľrlich theoretisch ganz gut verstanden, aber die beschreibt eben nur die Voraussetzungen f√ľr einen spontanen Durchschlag - die Teilentladungen (Glimm- und Koronaentladungen) setzen aber schon bei niedrigeren Feldst√§rken ein, k√∂nnen sich dann aber doch auch ziemlich spontan zu Streamern auswachsen.

Na, das sind aus geometrischen Gr√ľnden Mikro-Henrys, mehr ist da nicht, bei Kreiswiderst√§nden von wenigstens einigen zehn Milliohm.

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.

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.)

Hm, das m√ľ√üte man wirklich mal nachrechnen, aber das "wirklich gro√ü" m√∂chte ich doch arg bezweifeln: Die Kapazit√§t zweier gegen√ľberliegender W√ľrfelfl√§chen ist proportional zur Kantenl√§nge, verschwindet also mit verschwindender W√ľrfelgr√∂√üe.

Done.
Nee.
Ganz klar: Je breiter, desto Peng. Isolationsfestigkeit ist n√§mlich wie Zugfestigkeit eine statistische Gr√∂√üe: Wie zugfest ein Seil ist, h√§ngt auch davon ab, wie lange die Pr√ľflast dranh√§ngt. Die Paschen-Annahmen sind ja gut und sch√∂n, aber real werden Durchschl√§ge u. a. durch ionisierende Strahlung usw. getriggert. (Deshalb isoliert feuchte Luft besser: weniger Keime, mehr Ionenf√§nger.)

Auch falsch: Die thermische Zeitkonstante geht quadratisch mit den charakteristischen Abmessungen, also in kleinen Bereich gegen null (w√§hrend dort die Stromdichte gegen unendlich geht) - die sind also "sofort" gl√ľhhei√ü, daher kann man ja auch mit Taschenlampenbatterien "funken", obwohl die gar nicht genug Spannung f√ľr Ionisierungen haben. Du hast bei jeder Schalter√∂ffnung, bei der vorher wenigstens ein bi√üchen "richtiger Strom" flie√üt (also nicht nur ein Milliamp√®re), Lichtbogenfunken aufgrund von Gl√ľhemission, und wenn dahinter auch noch "richtige" Spannungen sind, dann gehen die auch nicht "von alleine" aus.

Das stimmt auch.

Nein, eben nicht.

Das hat mit der Induktivit√§t nichts zu tun, die wird daf√ľr nicht gebraucht.

Die Kapazität könnte es vermasseln.

Das w√§re eine interessante Frage, ob jemand das L√∂schverhalten von Kleinkontakten schonmal "ex principiis" simuliert hat. Ich vermute, da√ü da mehr nach Versuch und Irrtum konstruiert wird, weil man praktisch zu viele Dreckeffekte und √§u√üere Einfl√ľsse hat.
Gruß aus Bremen Ralf
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Ralf . K u s m i e r z schrub:

Klar. Nur halte ich den technischen Mehraufwand f√ľr recht gro√ü - √ľberfl√ľssig gro√ü. Man muss Aufwand und Kosten mit der Alternative vergleichen, den Kondensator einfach nur etwas gr√∂√üer zu machen.

Wenn der Nulldurchgang langsam genug geht. Ein richtig gro√üer Lichtbogen bei 50Hz Hochspannung brennt auch munter √ľber den Nulldurchgang hinaus weiter. Ich nehme an, dass das dann passiert, wenn der Lichtbogen so hei√ü ist, dass er sich in der kurzen Zeit nicht hinreichend abk√ľhlen kann. Jedenfalls haben Anregungszust√§nde, Ionisation und sowas in Luft bei Atmosph√§rendruck nicht die n√∂tige Lebensdauer.

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 Z√ľnden eine so hohe Spannung gar nicht braucht, aber sie ist _da_ .

Klar, wenn du das als ähnlich ansiehst.

laber laber.... ich habe mal nach echten Zahlenwerten f√ľr die Paschenkurve gesucht, und bin dabei auch dauernd auf diese bl√∂den Kommentare gesto√üen, 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.

Es stimmt im Gro√üen und Ganzen schon. Nur dass es noch allerlei Randbedingungen gibt, die auch noch mit reinspielen. Aber an dem grunds√§tzlichen Ergebnis, dass die Z√ľndspannung bei einem gewissen Abstand ein Minimum hat, steht fest. Das kann man auch mit einem sehr verbl√ľffenden 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.

Richtig, Townsend-Mechanismus ist nicht alles.

Rechnung siehe oben. Die Spannungen sind nicht vernachlässigbar, genausowenig wie die Induktivitäten und Kapazitäten.

Sicher, wenn du mit abnehmendem Abstand der Elektroden auch gleich ihre Fläche verkleinerst, dann ja. Aber mal ernsthaft:
10um Abstand und 1mm^2 Fl√§che macht ein C von C= (oh, verbl√ľffung) 8,8e-12F -> runde 9pF.
Oben hatte ich mit 1pF gerechnet. Die Kapazität der Kontaktflächen spielt also u.U. sogar eine entscheidende Rolle.

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

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.

Bei kleinen Spannungen und Str√∂men ist die Funkenbildung wohl praktisch egal. Der Schalter einer Taschenlampe wird wohl kaum 1e6 Schaltzyklen vertragen k√∂nnen m√ľssen.
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Ok, gekauft.

Auch richtig. Andererseits haben es Bahnstromschalter nicht unbedingt leichter als "normale", denn sie m√ľssen evtl. dreimal so lange auf den Nulldurchgang warten (k√∂nnen in der Zeit aber auch das Maul deutlich weiter aufrei√üen).

Nat√ľrlich nicht: 0,1 ¬ĶH 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 ¬Ķs-Bereich kannst Du vergessen, jeder Schalter prellt mehrere ms lang.)

Ja, stimmt aber doch, oder?

Das Problem ist doch: Man /weiß/ nicht, wie es wirklich ist. Man kann nur rechnen.

Naja, sollte man annehmen.

Jo, nicht schlecht.

Das ist immer noch nicht trivial: Wenn der Durchschlag gez√ľndet hat, sind Ladungstr√§ger in Massen da. Warum wird die Entladung nicht anschlie√üend auf dem kurzen Weg kurzgeschlossen?

Glaubichnich...
Du bist ja schon wieder im ns-Bereich.

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) z√ľndet, dann m√ľ√üte es n√§mlich ggf. sofort krachen.

Schon, aber wenn's gez√ľndet hat, wird ja gleich nachgeheizt.

Dieses "Dauerfeuer" hat ein kleines Tastverhältnis. Ist eben der Punkt: Es wird nicht nachgeheizt.

Bei der Impulslänge: Das gleiche.

Klar.
Beim OP das Relais auch nicht. Der Punkt ist: Der Z√ľndmechanismus ist halt da - um den Rest k√ľmmern sich dann die 500 V, oder was es waren.
Gruß aus Bremen Ralf
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Moin,
Ralf . K u s m i e r z schrub:

Und? Irgendein Ausschaltvorgang wird der letzte gewesen sein, egal wie viele es vorher gegeben hat.

Klar stimmt das. Es nervt nur, wenn du auf die Frage nach der richtigen Temperatur f√ľr 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: Nat√ľrlich spielt die Elektrodengeometrie eine Rolle.

Wie? Man kann das elektrische Feld errechnen und dann kennt man es.

Gute Frage. W√ľrde sagen, da wo es ein mal gez√ľndet 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 f√§llt die Potentialdifferenz gar nicht mehr an der k√ľrzesten Stelle ab, sondern dicht vor der einen oder anderen Elektrode.

Und? Probleme mit kleinen Zahlen? Jede Entladung fängt mal klein an:-)

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...

Und, wie lange heizt denn die Taschenlampenbatterie nach, und weswegen sollte sie das tun?
Also angenommen, die Kontakte w√§ren kurz vorm Schalter-√∂ffnen wirklich hei√ü. Wie hei√ü? Austrittsarbeit bei Kupfer liegt in der Gr√∂√üenordnung von 5eV (gesch√§tzt). F√ľr den √§u√üeren photoelektrischen Effekt brauchst du schon UV. Die Elektronen im Kupfer haben diese Energie erst (im Mittel), wenn das Kupfer 50000K hei√ü ist. No Way. Also muss sich der Prozess mit den wenigen Elektronen zufrieden geben, die trotz deutlich geringerer Temperatur gen√ľgend Energie haben. Gibt's ja. Nur jetzt der Trick: Diese Elektronen dampfen ab, sie k√ľhlen das verbleibende Kupfer also. Das hei√üt: Gl√ľhemission gibt es zwar, aber sie k√ľhlt 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.

Unter Wasser schalten:-)
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Da fließt dann aber nicht mehr der anfängliche Strom.

Ich habe nur darauf hingewiesen, daß die Temperatur in der Bratpfanne nicht die ist, die auf dem Schalter draufsteht.

Nein, daf√ľr mu√ü man die Spannung(sverteilung) kennen.

Das mit den Schichten ist klar: Die Elektronen brauchen f√ľr unelastische St√∂√üe immer eine gewisse Mindestenergie, d. h. sie brauchen halt ein paar Volt Anlaufstrecke und k√∂nnen 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 h√∂heren Leitf√§higkeit zusammenbricht, so da√ü man den beschleunigenden Feldraum immer nur in den Dunkelschichten hat.

Sie hat dann aber nicht genug Zeit daf√ľr. Nach der Halbschwingung ist sie n√§mlich wieder aus.

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 ...)

Wanderwellenröhre. Ach so, zu teuer.

Naja, da d√ľrften Verschiebungsstr√∂me mit dem Gas wechselwirken. Noch ein paar Magnetfelder dazu, dann wird das noch deutlich lustiger.

Die Taschenlampenbatterie hat ein Tastverhältnis von eins: Da fließt der Strom, bis er aus ist.

10 kK

Ja.
Jein.
Nein: Die Energie geht im Schaltkontaktspalt gar nicht verloren. Zwar k√ľhlt sich die Kathode in sehr d√ľnner 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 zur√ľck. Da bildet sich ein wachsender Plasmaball von mehreren ¬Ķ Durchmesser.

Die Idee ist gar nicht so bl√∂d. Hau mal Euren Glasbl√§ser an: Reedkontakt anbohren, w√§ssern, wieder zuschmelzen (zum Testen erst einmal mit Hei√ükleber oder auch gar nicht, einfach im Wasser drinlassen). Der hat danach wahrscheinlich fabul√∂se Ausschaltleistungen. Isoliert aber nicht? Macht nichts, das tun Hochspannungsleistungsschalter auch nicht, daf√ľr baut man da noch Trenner dran.
Gruß aus Bremen Ralf
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