K40 Leistungsabfall bei zu viel Strom

[max123]

Hallo liebe Laser-Freunde,

ich beobachte seit heute ein merkwürdiges Verhalten bei meinem K40 CO2 Laser:
Wenn ich die Stomstärke zu hoch einstelle nimmt die Ausgangsleistung wieder ab. Maximal Leistung erziele ich bei ca. 6mA, wenn ich höher gehe nimmt die Leistung wieder ab und bei 10mA bekomme ich keine Ausgangsleistung mehr. Ist das ein typisches Zeichen für eine verschlissene Röhre? Oder ist das Netzteil nicht in Ordnung? Die Röhre ist ca. 3 Jahre alt, wurde aber immer nur etappenweise genutzt. Am Anfang habe ich sie bis zu 15 mA und max 25°C gefahren bin dann aber relativ bald auf max 8mA und max 20°C mit Eiswasserkühlung umgestiegen um den Alterungsprozess zu verlangsamen.

Freue mich über eine Einschätzung!

[Death]

Wie sieht der Plasmastrahl in der Röhre aus ?

Weißlich oder rosefarben ?

[max123]

Der Strahl in der Röhre ist violett. Allerdings haben sich offensichtlich ein paar Algen im Kühlsystem der Röhre angesiedelt, vielleicht, weil ich kein destilliertes Wasser verwendet habe. Vielleicht macht es Sinn die mal mit verdünnter Salzsäure oder so zu entfernen? Hat das Wassersystem eigentlich Kontakt zu den Elektroden, oder ist das räumlich getrennt so dass nur die Wärme über die Glaswände abgeführt wird?

[Death]

Nein, Kontakt zu den Elektroden hat das Kühlwasser nicht.
Aber wenn es Leitfähig ist, beeinflusst du damit die Plasmabildung.

Leg dir ne neue Röhre zu und nim sofort destilliertes/deionisiertes Wasser und halte den Wasserkreislauf geschlossen.
Die Röhre liegt wahrscheinlich in den letzten Zügen. Aber auch ein sterben des Netzteiles ist denkbar.

Beides bei dem K40 durchaus in kurzer Zeit möglich, selbst wenn neu.

[max123]

Vielen Dank!
Neue Röhre ist bestellt. Werd ich so machen. Hoffe ich bekomme die Verbindung zu der neuen Röhre gut Isoliert damit ich keinen Lichtbogen zum Gehäuse bekomme...

[Death]

Damit du da nichts kaputt machst beim Versuch, das kabel an die Röhre zu löten, nehme ich für sowas Lötsteckschuhe.

Die bekommt man z.B. bei reichelt.

lötsteckschuh.jpg

Da lötet man das Hochvoltkabel dran an und steckt es dann nachher einfach nur auf den Pin.

Über das Kabel tust du vorher ein Stück dickeren Silikonschlauch und den stülpst du nachher das über den Pin mit dem Lötsteckschuh.

Danach füllst du das ganze mit Hochspannungssilikon auf oder kannst auch Plastidip nehmen. Das ist allerdings teurer, meine ich.

Bindulin Flüssiggummi

Dann lässt du das einen Tag trocknen und alles wird gut.

[Death]

Und vergiß nicht, den Minus der Röhre ( das dünne Kabel ) wieder zu verbinden.

Gibst du einen Testschuß ab mit der Röhre und hast keinen Minus angeschlossen, himmelst du dir sofort die Röhre, weil sich dann die Hochspannung durch die Dichtungen durch den Weg ins Kühlwasser sucht und dann macht es *pffffft* und das wars dann.

[max123]

Vielen Dank für die hifreichen Antworten!

Zu der Isolierung des Anschlusses: Normales Baumarkt-Silikon geht nicht, wegen der leitfähigen Kondensationsprodukte, richtig?
Eignet sich grundsätzlich jedes 2-Komponenten Silikon? Oder kann ich nicht einfach Epoxydharz nehmen, das hätte ich noch da? Die Kabel sind ja lang genug, dass man sie nochmal abschneiden kann wenn ich die Röhre nochmal tauschen muss. Was sind eure Erfahrungen?

In jedem Fall solle ich vor diesem Tausch vermutlich nochmal meine Erdung verbessern nehme ich an. Der Laser befindet sich in einer Werkstatt im Nebengebäude ohne eigene Erdung, mit einer sehr langen Zuleitung (>100m). Vermutlich wäre da ein Erdungsstab sinnvoll, der über eine kurze dicke Leitung direkt mit dem Gehäuse verbunden wird, oder? Reicht da tendenziell ein 1m Kreuzerder für 20 € von Ebay, oder sollte ich einen professionellen Tiefenerder (3m oder sogar 6m) installieren? Boden ist immer feucht auf Grund der Lage...

[Death]

Das Hochvoltsilikon hat den Vorteil, man kann es wieder abknabbern.

Man könnte auch mal testen, wie es sich mit Aquariensilikon verhält. Das gibt es in kleinen Tuben im Baumarkt und ist wesentlich Höherwertiger als das normale preiswerte Badsilikon.

Wieso machst du dir jetzt Sorgen über deine Erdung ?

Welche Dicke hat deine 100m Zuleitung zur Werkstatt ?

Besorg dir im Baumarkt auf jedenfall Destilliertes und Deionisiertes Wasser, da kostet der 5 Literkanister keinen Wahnsinnspreis.

Auf jedenfall brauchst du einen FI/RCD. Falls keiner in deiner Unterverteilung verbaut ist, die gibt es auch Steckerfertig mit 30mA und sind sehr Sinnvoll und schützen dich.

[Death]

Ein Stab- oder Tiefenerder als Potentialausgleich muss auch passend gemessen werden.

Die Zuleitung zur Werkstatt muss einen vernünftigen Querschnitt haben, damit der Spannungsabfall nicht zu hoch ausfällt und die Schleife muss passen, sonst kann nicht der erforderliche Kurzschlußstrom fließen im Fehlerfall und dann lösen die Leitungsschutzschalter nicht vernünftig aus und dann besteht Brandgefahr.

Die Erdung ansich von deinem K40 sollte durchgepiept werden und sollte untereinander von den Gehäuseteilen unter 1 Ohm liegen.

Wenn du in Deutschland wohnst, wird der PE ja mitgeliefert über die Schuko-Steckdose. Das ist in anderen Ländern nicht so und deswegen haben Lasermaschinen eine Erdungsklemme hinten am Laser zur seperaten Erdung über Erdungsstab.

[Death]

Und nur um meinen Rücken frei zu halten....

Arbeiten am 230 Volt Netz dürfen nur Fachkräfte, weil da besteht sonst Lebensgefahr und kann schmerzhaft tödlich enden und Strom mach klein, schwarz und häßlich.

[max123]

Also über die Erdung hatte ich mir bisher gar keine großen Gedanken gemacht, aber als ich das Video hier gesehen habe, habe ich gemerkt dass das wohl etwas leichtsinnig war: https://www.youtube.com/watch?v=QgShwNLtpq8

Mein Widerstand Gehäuse gegen den Schutzkontakt am 230V Stecker ist 0.4 Ohm, das sollte passen. Ich hatte als die Kiste Neu war den Lack abgeschliffen an der Erdungsklemme. Inzwischen steht der Laser halt an einem anderen Ort und da es sind ca. 50 m mit 2.5 mm² und weitere 50 Meter mit 1.5 mm². FI Schalter ist 100m weg Unterverteilung mit 10 A Sichertung nur wenige Meter. Keine Ahnung, ob ein 2. näherer FI in der lokalen Unterverteilung Sinn machen würde, aber wenn ich dieses Video hier richtig verstehe würde FI bei einem Überschlag zum Gehäuse eh nicht auslösen, auf Grund der galvanischen Trennung des Netzteils. Sprich der ganze Strom der über den Phasenleiter in der Zuleitung reingeht kommt über den Nullleiter zurück auch wenn jenseits des galvanisch trennenden Hochspannungsnetzteils ein Lichtbogen zum Gehäuse und damit zur Erde abfließt. Also misst der FI keinen Fehlstrom (Differenz wischen Phase und Nulleiter) und löst nicht aus.

Bisher ist ja nichts passiert, aber diese Herangehensweise ist potentiell Lebensgefährlich. Gerade wenn ich jetzt die Isolierung abnehme und meine eigene neue einbaue. Deshalb will ich sichergehen, dass wenn doch mal (beim ersten Test, ober später durch höhere Luftfeuchte, Alterung des Silikons, etc.) was schief geht der Strom zumindest vernünftig vom Gehäuse abgeleitet wird und zwar nicht durch mich .

Die einfachste Variante wäre so einen Erdungsstab in die Wiese direkt vor der Werkstatt zu rammen und mit 4mm² direkt zum K40 Gehäuse zu gehen.

https://www.ebay.de/itm/400200942868?ha ... R87OrMzuYg

Entspricht vermutlich nicht der Norm, aber wäre vermutlich schonmal besser als bisher. Alternativ könnte ich natürlich einen richtigen Tiefenerder in 3-6 m Länge kaufen und mit einem SDS Bohrhammer in den Boden rammen. Ist halt teurer und mehr Aufwand und ggf. Stoße ich auch auf Sandstein, dann geht es eh nicht weiter:

https://www.ebay.de/itm/114862943906?ha ... R87OrMzuYg

Wo bekommt man HV Silikon her? Ich brauche ja nur minimale Mengen.

[Hatschi]

Halli Hallo

- Nicht überall wird schon die Erdung PE mit dem N (dann PEN) vom Netzbetreiber mit in´s Haus geliefert!
- 2 RCD´s hintereinander sind murks und bringen keine zusätzliche Sicherheit.
- Tausche den RCD auf einen -A aus (bei Neubauten Pflicht, unter anderem wegen der SNTs)
- ein extra Erder bei dieser Entfernung könnte ein anderes Potential haben als der Haus/Netzbetreibererder, dann fließen über den PE stetig Ausgleichsströme zwischen den Erdern.

RCD Typen.jpg

Hatschi

[Death]

Ja, die Netzform ist wichtig, gar keine Frage

Mit deiner zusammenwürfelung der Leitungslängen von 2x50m hast du niemals nicht mehr eine vernünftige Schleife.

Eine solche Leitungslänge macht man nicht unter 4mm².

Aber, da will ich jetzt nicht drauf rumreiten.

Dein Hochspannunsgnetzteil ist auf der Minusseite geerdet.

Also wird im Fehlerfalle ( Überschlag ) die Hochspannung über das Gehäuse zurück zum Minus des Netzteiles befördert.

Den link vom Bindulin Shop hast du gesehen ?

[max123]

Vielen Dank für die Unterstützung,

Röhre ist getauscht und vernünftig Isoliert. Jetzt läuft er der Laser wieder einwandfrei. Also kann eine fast defekte Röhre offensichtlich dazu führen, dass sie nur noch in einem kleinen Strombereich mit geringer Leistung funktioniert und bei stärkeren Strömen die Ausgangsleistung wieder abnimmt bzw. auf null zurückgeht.

Das mit der zu dünnen Zuleitung ist richtig, ist ein Provisorium, aber es hängen außer dem Laser keine großen Verbraucher dran und ich hab zur Sicherheit eine weitere Erde gelegt, die ich nur beim Laserbetrieb direkt mit dem Gehäuse verbinde, Erdpotentialausgleichströme hin oder her...

[Death]

In der Röhre ist nicht einfach nur CO² drinn, was du zum leuchten bringst...

In der Röhre sind Stickstoff, Helium, Kohlendioxid und bei guten Röhren sogar Xenon mit drinn.

Der CO² Anteil ist recht wenig.

Wenn ein Anteil, vermutlich der Heliumteil sich zu stark verflüchtigt hat ( diffundierung durch das Dichtungsmaterial der Spiegel ) dann kann sich die Röhre vom Gas her nicht mehr schnell genug erholen. Dafür dienen die Metellringe in der Röhre. Dann bricht das Recyclingsystem zu sammen und du pumpst nur dusselig strom durch die Röhre. Und das funktioniert auch nur solange, solange Unterdruck in der Röhre ist. Das ist wichtig, damit man weniger Hochspannung braucht, um die Plasmastrecke zu überwinden. In Normaldruck-Umgebung bräuchtest du Affenartig mehr Hochspannung um die zu überbrücken und dann hast du Netzteile, die hebst du nicht mehr mal eben hoch.