Wie funktioniert ein Zündgerät

[Ernemann]

Hallo,

 

kann mir vielleicht jemand erklären, wie genau ein Zündgerät für eine Xenonlampe funktioniert? Was macht der Zündtrafo, was machen die Zündspule und die Funkenstrecke, wo ist der Zündtaster dazwischengeschaltet...?

 

Vielen Dank!

 

Viele Grüße

Ernemann :D

[Martin]

Also, eigentlich ist das nicht so schwer:

 

Das Zündgerät besteht (theoretisch) aus nur folgenden Bauteilen:

 

Zündtaster, Zündtrafo, Löschfunkenstrecke, Teslaspule

 

Du legst über den Zündtaster 220 Volt Wechselspannung an den Zündtrafo.

Der Zündtrafo transformiert die 220 Volt auf etwa um die 8kV hoch (also 8000 Volt). Danach gehts weiter über die Löschfunkenstrecke auf die Teslaspule. An der Löschfunkenstrecke überspringt zwischen den beiden Elektroden ein Funken und die Teslaspule bekommt die Spannung.

 

Aber jetzt kommt der Trick!

 

Sobald der Funke überspringt, so reißt er gleichfalls sofort danach wieder ab.

Und jetzt kommt die Lenzsche Regel (aus der Physik):

 

Eine Spule produziert immer eine Spannung, der genau der Ursache entgegengerichtet ist (jedenfalls so ungefähr, LOL).

 

Wenn nun also der Funke abreißt, dann kommt aus der Teslaspule eine Spannung heraus. Diese Spannung ist umso größer, je schneller die Abschaltung der ursprünglichen Spannung erfolgt. Mit einem Schalter kann man aber die Spannung nicht schnell genug abschalten. Als einzige Möglichkeit bietet sich hier die Löschfunkenstrecke. Wenn der Funke abreißt, fällt die Spannung wirklich senkrecht (auf einer Grafik (x-Achse Zeit, y-Achse Spannung) nach unten.

 

Uns dann kommt aus der Teslaspule die hohe Zündspannung von etwa 40 000 Volt heraus.

 

Liebe Grüße

MArtin

[Ernemann]

Vielen Dank für die gute Erklärung Martin!

[Ernemann]

Hallo,

 

hätte da noch einige Fragen:

 

Wenn ja über die Funkenstrecke ein Spannungsimpuls an die Zündspule gelegt wird, würde das ja aber heißen, dass beim Anstieg des Impulses und beim Abfallen des Impulses eine Spannung in der Spule induziert wird, da sich ja in beiden Fällen das Magnetfeld in der Spule ändert. Sehe ich das falsch? Merkt man vielleicht den zweiten Impuls nicht, weil ja mit dem ersten die Lampe schon brennt?

 

Die senkrechten Flanken des Impulses (die man mit der Funkenstrecke erreicht) sind wichtig, weil man so die höchste Spannung induzieren kann, oder?

 

Wie wird verhindert, dass sich der Zündimpuls, bzw. die Zündimpulse in den Gleichrichter ausbreiten?

 

Vielleicht kann mir das ja noch jemand erklären...

 

Danke!

 

Viele Grüße

Ernemann

[THX]

Merkt man vielleicht den zweiten Impuls nicht, weil ja mit dem ersten die Lampe schon brennt?

 

Der Zuendfunke in der Lampe wird schon durch den abreissenden Funken in der Teslaspule generiert. Da die Spannung an der Teslaspule waehrend der Zeit, wo die Loeschfunkenstrecke durchschlaegt, nicht ausreicht um am Ende die Lampe durchzuzuenden, siehst du nur den Effekt des abreissenden Funkens und, wie Martin voellig richtig erklaert hat, die Tatsache, dass eine Spule als Hochspannungsinduktor verwendet werden kann (siehe auch KFZ-Zuendspule, Hochspannungsinduktor...).

 

Die senkrechten Flanken des Impulses (die man mit der Funkenstrecke erreicht) sind wichtig, weil man so die höchste Spannung induzieren kann, oder?

 

Was passiert, ist eine Art "Eigeninduktion". Durch die rapide abfallende Spannung hat die Spule in sich immer noch ein Magnetfeld, das jetzt entgegen wirkt und diese Spannungsspitze aufbaut. Muessen grosse, induktive Lasten (grosse motoren etc.) vom Netz getrennt werden, passiert das gleiche. Im Schalter entsteht ein kurzer Lichtbogen. Diesem kann man mit Entstoergliedern entgegenwirken oder eben selber wieder nutzen, wenn man das Geraet entsprechend konzipiert (==> Zuendgeraet).

 

Wie wird verhindert, dass sich der Zündimpuls, bzw. die Zündimpulse in den Gleichrichter ausbreiten?

 

Normalerweise gar nicht. Eisengleichrichter (die fetten mit schoen dicken Trafos und so ^^) halten diesen kurzen Impuls aus. Problematischer wird es mit Invertern und elektronischen Netzteilen. Hier fuehrt der Impuls zu einer Belastung der Halbleiterbauteile. Sind diese nicht gegen HV geschuetzt oder verfuegt das Netzteil ueber kein Filter im Ausgang, so sucht sich dieser Impuls seinen Weg, vorteilhaft waere der Weg direkt zur Erde. Das, was bei mir passiert ist (Schweissinverter explodiert beim zuenden), ist ein direktes Beispiel der Hochspannung. Abhelfen kann man hier nur mit schnellen Folienkondensatoren an den Lampenhausanschluessen oder mit gross dimensionierten Gleichspannungsfiltern (Stefan2 hat hier mal ein Produkt erwaehnt) mit direkter, hochquerschnittiger Ableitung nach Erde.

 

Irgendwie so in dem Sinne ... es ist noch frueh am Morgen.

[Ernemann]

Vielen Dank Patrick! Jetzt ist mir das schon fast vollständig klar :idea:

Eine Frage ist mir noch eingefallen: Jemand hat mir mal gesagt, daß die Leerlaufspannung des Gleichrichters mindestens 90V betragen muß, damit die Lampe richtig zündet. Was hat's denn jetzt damit auf sich?

 

Viele Grüße

Pascal

[THX]

Hallo Pascal,

 

Die Leerlaufspannung triggert, also startet, bei einem automatischen Zuendgeraet den Zuendvorgang. Brennt die Lampe, versorgt sie der Gleichrichter mit 20-30V (je nach Lampenstrom etc.). Ein Relais, das erst bei 75-110V (bei MEO5 Zuendgeraeten z.B. einstellbar) anzieht, gibt 230V auf das Zuendgeraet, die Lampe wird gezuendet (mest hat man hier noch eine Schaltung, welche nicht dauerzuendet sondern einer gewissen Logik folgt ;)) . Brennt die Lampe, faellt die Spannung ab, Relais faellt ab, Zuendgeraet ausgeschaltet. Geht die Lampe aus, steigt die Spannung an, Relais zieht an, Neuzuendung.

Ebenso werden bei Gleichrichtern mit der Leerlaufspannung "Starthilfekondensatoren" geladen. Diese koennen sich bei erfolgtem Zuenden schnell ueber die Lampe entladen, bauen dadurch den durch den Zuendfunken ionisierten (= leitfaehig gemachten) Tunnel im Xenongas weiter auf und ueberbruecken die Zeit (maximal Bruchteile einer Sekunde), bis der Transformator im Gleichrichter den noetigen Strom fuer die Weitererhaltung des Lichtbogens liefern kann. Bei Inverternetzteilen fallen diese Kondensatoren weg, da das Netzteil schneller den Strom liefern kann. Habe aber auch schon Typen gesehen, die diese Kondensatoren noch benutzen (schaden kanns nicht, sofern sie nicht all zu gross sind).

Bei manuellen Zuendgeraeten wird die Leerlaufspannung nicht fuer den Zuendvorgang verwendet, da hier per Taster gezuendet werden muss.

 

Soweit ich weiss kommt diese Spannung von der Tatsache, dass Eisengleichrichter kurzschlusssichere "Wirbelstromtransformatoren" hatten (Schrieber Gleichrichter hat glaub ich auch so ein Ding mit dem verstellbaren Kern), welche unter Last in der Spannung zusammenbrechen (auf 20-30V). MEO5 Gleichrichter als Beispiel haben Transduktorstromregelung. Hier wird die Leerlaufspannung mit dem so genannten Booster auf die tiefere Leerlaufspannung des Hauptgleichrichters gelegt.

 

Wenn noch Fragen offen sind...ich bin jetzt wacher ;)

[Jensg]

Wie Patrick schon beschreiben hat, braucht es die hohe Leerlaufspannung zur Ausbildung eines ionisierten Gastunnels zwischen den Elektroden (so erklär ich mir das). Erst das ionisierte Gas ist leitfähig, die Menge der Ionen, die beim Zünden entsteht, reicht nicht aus. Daher hohe Leerlaufspannung, die erleichtert bzw. ermöglicht erst das Zünden. Bei Kohle hat man einfach die Spitzen kontaktiert, der Abstand war gering, die Luft daher ionisierbar und beim Auseinanderziehen entstand der ionisierte leuchtende Gasball. Da man im Xenonkolben die Elektroden nicht miteinander in Kontakt bringen kann, muß man andere Mittel wählen.

Grob kann man sagen, je höher die Leerlaufspannung, desto leichter zündet der Kolben. Nur sollte die in den Elkos gespeicherte Energie nicht zu groß sein, sonst gibt es Schäden an den Elektroden.

So, das war jetzt Zusammengelesenes und Vermutetes, Fehler daher bitte korrigieren.

jens