Gasentladung, Zündspannung, Brennspannung, Druck

[richardk]

Hallo Leute,

Ich bin auf der Suche nach folgender Antwort:

Wie hoch ist die Gleichspannungs Zündspannung bei
einer Helium gefülten Entladungsröhre mit einer Länge
von 40cm, einem Durchmesser von 8mm und einem
Absulut Gasruck von 20mbar ?

Welche Brennspannung stellt sich in selbiger Röhre ein bei
einem Stromfluss von 285A ?

Am allermeisten interresiert mich, wie man sowas berechnet.
Kennt jemand eine Literatur die mir die Wegleitung zu
zur Lösung aufzeigt, oder kann mir jemand mit einer Herleitung weiterhelfen ?

Gruss RichardK

[juk]

Hallo,

es gibt wohl die paschen gleichung und faustformeln, aber wenn du das korrekt berechnen willst, dann bist du wohl der held, wenn es dir gelingt!

Da spielt nicht nur druck, art des gases usw. rein, sondern auch material der elektroden.

Selbst die faustformel, die ich kenne versagt völlig außerhalb ihres sehr engen gelltungsbereiches.

[lightfreak]

Du willst Helium mit 285A brennen lassen? Was soll das werden?
Bei diesem Strom hast Du ja Verlustleistung ohne Ende, wie soll die Hitze aus dem armen Rohr?

Gruß

Simon

[richardk]

Hallo zusammen,

Juk, danke für deine Wegleitung... jetzt weis ich wenigstens nach
was ich suchen muss. Die erwähnten Schwierigkeiten sowas
bis ins letzte Detail zu errechnen, das dachte ich mir schon fast
Kannst du ev. ein kleines Beispiel zu deiner Faustformel erläutern ?

Lightfreak, ja, die Verlustleistung ist gewollt!
Schliesslich habe ich vor konstante 1500°C bei 20mbar zu erreichen.
Da dampft nämlich Kupfer
Wenn die Gasentladung dann aus 100mJ Pulsentladungen mit
der nötigen Flankensteilheit und Pulsdauer liefert bekommt man einen
wunderschönen Kupferdampflaser.
Bei 1% Wirkungsgrad und 1kHz wiederholfrequenz wären das
dan theoretisch 1 Watt Licht...

Nun wollte ich zu meinem Versuchs Solidstate Pulser eine
passende Röhre konstruieren. Den Pulser anzupassen
ist der grössere Aufwand als als eine etwa passende Keramkröhre
zu bestellen.

Danke, Gruss RichardK

[juk]

Da du eh auf fachliteratur angewiesen sein wirst, suche mal nach der "Arytonschen" gleichung Dann gibt es den versuch die gleichung zu retten, war dann "Nottingham"

Zu finden in "jedem" buch über plasmatechnik oder büchern die sich mit lichtbögen beschäftigen.

Fazit in dem buch, was ich hier liegen habe ist aber:

"Insgesamt dürften die Lichtbogenformeln mehr geschadet als genützt haben. Sofern ihre Konstanten zufällig physikalisch sinnvolle Dimensionen besitzen, werden sie gerne in diesem Sinne interpretiert. Da die Formeln aber nur formale Beschreibungen empirischer Kurven sind, dürfen ihre Konstanten nicht ohne weiteres einzeln gedeutet werden. Trotzdem wurden immer wieder solche recht sinnlose Versuche veröffentlicht. Weiteres wird bei den Lichtbogenformeln leicht vergessen, was bei graphischen Darstellungen nicht zu übersehen ist: nämlich ihr äußerst enger Gültigkeitsbereich"

Die aryton gleichung gilt nur für ströme von 2-18A in luft von 0-2mm... leider wird in der literatur das gerne verschwiegen und auf 0-unendlich ausgedehnt...

Der witz ist ja, man kennt die gleichungen, mit denen man jedes plasma und somit auch den lichtbogen beschreiben kann schon recht lange.

Das sind 7 differentialgleichungen. Das problem ist aber, das die neben nicht konstanten koefizienten sehr komplexe randbedingungen haben.

Für die zündspannung wirst du mit paschen recht weit kommen, aber bei der brennspannung hab ich wenig hoffnung.

[generalbyte]

Hallo,

währe es möglich als richtung sich an einer Gasentladungslampe zu Orientieren ?
Weil im endeffekt ist ja das gleiche Prinzip wo zwichen 2pole ein Lichtbogen erzeugt wird. Welches wieder das Gas in den Plasma zustand versetzt.

Oder liege ich ganz Falsch ?

Bitte um Korrektur meiner Denkrichtung.

MfG

Andreas

Edit:
Wäre davon was zugebrauchen als Informationen?
http://de.wikipedia.org/wiki/Gasentladung

[juk]

Klar, das ist nicht viel anders.

Nur was für eine entladungslampe meinst du? Hochdruck? oder niederdruck? Brennt da ein lichtbogen im klassischen sinne oder glimmt da eher ein dünnes gasplasma?

Das elektrische verhalten ist leider sehr kompliziert und nicht einfach berechnenbar.

Wenn es dir gelingt für das genannte dgl. system eine universielle oder gar einfache lösung zu finden, dann bist du der held!

Bisherige modelle gellten alle nur in sehr engen gültigkeitsbereichen.

Sobald sich druck, entladungslänge etc. in größeren bereichen ändert, darfst du wieder von vorne anfangen.

Bei deiner lampe, die du warscheinlich meinst liegen die elektoden wenige mm voneinander entfernt. Da darf man nicht einfach linear sagen, x mm entspricht y volt, a*x entspricht a*y volt...

Das zitat aus dem buch oben zeigt eigentlich schön, wie "hilflos" man gegenüber dem phänomen lichtbogen gegenüber ist.

Du kannst übrigens, wenn du es richtig anstellst so einen lichtbogen im inneren eines metallgefäßes brennen lassen, der wird den teufel tun und nicht an die wand gehen! So funktioniert meine offene normaldruck argon-kurzbogen lampe, die ich als studienarbeit gebaut habe.


Prinzip:



Reale umsetzung: (Und nich über die H2O beschriftung meckern, das beschriftungsgerät konnte das nicht anders)

[generalbyte]

Ich spreche von Hochdrucklampen, welche in meiner Brachnche üblich sind
z.B. Leuchtmittel in einem Martin Mac 500 Moving Head.
Und für diese art von Lampen kann ich ohne weiteres Schaltpläne erhalten wonach man sich richten könnte.
Jetzt ist natürlich die Frage gilt dieses auch für niederdruck ?

@ RichardK

Kannst Du damit vielleicht was Anfangen ?
http://de.wikipedia.org/wiki/Helium-Neon-Laser

MfG

Andreas

[juk]

Jetzt ist natürlich die Frage gilt dieses auch für niederdruck ?

Natürlich nicht!

Kannst Du damit vielleicht was Anfangen ?
http://de.wikipedia.org/wiki/Helium-Neon-Laser

Überhaupt nicht vergleichbar, das ist eher eine glimmentladung. Hohe spannung, geringer strom.

Er will einen lichtbogen mit geringer spannung, aber hohem strom.

Glaub es mir general, obwohl wir plasmen in vielen bereichen der technik täglich nutzen, ist die dahinterstehende physik bis heute größtenteils unverstanden, bzw. selbst wenn wir alle vorgänge durch gleichungen (es gibt ein dgl-system mit 7 gleichungen, die das beschreiben) beschreiben können, dann können wir dieses noch lange nicht lösen. Immer nur für spezialfälle mit sehr engen gülltigkeits-grenzen.

[richardk]

Hallo Juk,

gut.. Fazit der Übung:
Ich werd mir einfach für meinen Versuchs Laser Head
einfach einem vorhanden Frame passende Keramikröhrlänge
bestellen. Danach ist ausmessen angesagt.
Danke nochmals für diene Wegweisungen zur richtigen Literatur.
Zur Erprobung des Solidsate Pulsers im "kleinen" Rahmen
wird's wohl reichen.

Hut ab vor deiner Argon Bogenlampe. Hattest du auch
eine Praktische Anwendung für das emmitierte Licht in aussicht ?


@GeneralByte schau dir doch mal meine Homepage an.
Ach ja, eigenbau CVL
http://repairfaq.cis.upenn.edu/sam/lase ... l2pics.htm

Leider halt wie "immer" mit einem Thyratron, welches ich versuche
durch einen Solidstate Pulser zu ersetzen.
Das ganze soll nache hochskaliert werden ->
http://www.arrowsound.ch/cvl/

Gruss RichardK

[juk]

Ja, die konkrete praktische anwendung ist das ding als sekundäres strahlungsnormal für den VUV bis UV bereich, also von 120-350nm für spektroskopische messungen einzusetzen.

Es gibt auch primäre strahlungsnormale, aber die sind in ihren kosten und betriebsbedingungen jenseits von gut und böse.

So ein wasserstoffbogen als primäres normal will z.b. 1200V bei 110A haben. Das muß auf 0.05% genau stabilisiert werden. Zusammen mit vorwiderständen zur stabilisierung des lichtbogens hat der dann rund 200KW verlustleistung.

Der Ar-kurzbogen dagegen brennt bei 40A und es stellt sich eine brennspannung von 28V ein. Gerade mal magere ca. 1.2KW.

Das ding brennt dabei unter normaldruck und wird mit 6l/minute argon 6 also 99.9999% reinheit "gespült".

[ralf-k]

Hallo Richard,

mein Dozent arbeitete mal irgendwo in der Hochspannungsabteilung wo Lasttrenner fürs Kraftwerk gebaut werden. Dort wurde das auch simuliert für Leistungen im 20 Gigawatt Bereich... Naja aber diese Simulation hat wohl Millionen verschlungen.

@ juk
Das ist ja ein echt professionelles Teil!! Hut ab!
Wie sah den die Abstrahlcharakteristik aus? Hast du Bilder im Betrieb?

Gruß Ralf