Benutzer:Clupus/Blümeleingenerator
Ich weiß jetzt nicht, ob du in technischer oder physikalischer Stromrichtung denkst/argumentierst. Ich denke normalerweise technisch, aber das sollte sich kompatibel verhalten. Da ich glaube, dass du "in Elektronen denkst", rede ich mal in physikalischer Richtung.
Gehen wir von meinem aktuellen Ersatzschaltbild aus. Elektronen wandern beim Aufladen von der Quelle auf die untere Platten der beiden Kondensatoren gebracht. Gleichzeitig werden Elektronen von den oberen Platten zu Quelle gesaugt.
Jetzt kommt es zum Überschlag an der rechten Funkenstrecke. Die Elektronen der unteren Platte des rechten Kondensators können über das Plasma die fehlenden Elektronen auf der oberen Platte ausgleichen. Dadurch wird C2 entladen.
Die Temperatur des Plasmas ist im wesentlichen von der eingebrachten Leistung abhängig. Sobald die eingebrachte Energie zu klein wird, kühlt sich das Plasma ab. Sobald das Plasma wieder gasförmig ist, verliert die Strecke ihre Leitfähigkeit. Der Funke erlischt.
Während das Plasma leitet kann dieses als (recht kleiner) ohmscher Widerstand RF (F für Funkenstrecke) angesehen werden. Somit bildet C2 mit diesem Widerstand ein RC-Glied mit recht kleiner Zeitkonstante. Am Anfang fließt daher ein großer Strom (Spannung an RF ist hoch). Dies führt zu einer hohen Leistung, die den Funken stabil brennen lässt. Wenn die Spannung am Kondensator sinkt, fällt der Strom im gleichen Maße. Die Leistung bricht ein und das Plasma kühlt aus (s.o.).
Die Spannung an einer Spule kann man von außen vorgeben. Nicht jedoch den Strom durch eine solche. Dieser stellt sich durch die anliegende Spannung ein. Deiner Antwort in der Diskussion entsprechend liegt hier vermutlich das Problem zwischen unseren Verständnisweisen der Schaltung...
Grundsätzlich liegt an der Spule die Differenzspannung zwischen den beiden oberen Kondensatorplatten an. Während der Primärentladung kann man davon ausgehen, dass die Spannung des linken Kondensators annähernd konstant bleibt. Auf der rechten Seite fällt die Spannung woraufhin ein Strom durch die Spule aufgebaut wird. Es beginnen also Elektronen langsam gegen den Uhrzeigersinn (im ESB) zu fließen.
Wenn nun die Primärentladung zusammenbricht, beginnt sich zunächst C2 wieder aufzuladen. Während dieser Zeit bleibt die Richtung des Stromes bestehen. Irgendwann ist C2 ausreichend aufgeladen und der Strom wird ab jetzt geringer, da er Arbeit am Kondesator verrichten (C2 laden) muss. Der Strom kann in der Spule aber trotzdem nicht schlagartig sinken. Statt dessen werden Elektronen von der oberen Platte von C2 weggesaugt und zu C1 bzw der Spannungsquelle gepumpt.
Wenn nun R groß genug gewählt ist, entkoppelt dieser die Quelle von dem CLC-Schwingkreis. Das bedeutet konkret, dass die Quelle (fast) keine Auswirkung mehr hat und gedanklich weg gelassen werden kann. Nun herrscht an der oberen Platte von C1 Elektronenüberschuss und C1 wird negativ aufgeladen. Gleichzeitig wird C2 über Vs aufgeladen. Damit entsteht an der Spule eine sehr hohe Spannung (über Vs), die die Sekundärentladung auslöst.
Ja, ich komm aus der Physik, mit den Konzepten der Techniker kann ich immer noch nicht viel anfangen. Aber auch mit Physik-Sprache ist das Gebiet alles andere als meine starke Seite.
So ... das ist jetzt die dritte Version meiner Antwort, zwischendurch dachte ich immer wieder ich hätte es fast.
Das ergibt für mich so immer noch keinen Sinn. Du hast jetzt angenommen, Elektronenüberschuss befindet sich am Ende des Ladungsvorgangs an der gemeinsamen Grundplatte, dann sorgt die Funkenstrecke an C2 für einen Ladungsausgleich, Elektronen fließen also an C2 nach oben. Bis hierher ist alles klar.
Und dann wandert über die Spule eine Ladung rüber zu C1 (oben - wo nach Ladevorgang ein Elektronenmangel herrscht), "entlädt C1" über C2 und immer weiter bis C1 auf einer überhöhte Spannung liegt, allerdings mit umgedrehter Polarität? Erstens scheint mir dass unnötig kompliziert, aber vorallem ist dazu keine Zeit. Und so eine Drahtwickelung verkraftet auch nicht ohne Weiteres die nötigen kilo-Ampere (edit: grad durchgerechnet: theoretisch schon, aber ich kann mir das trotzdem nicht vorstellen).
Wie du vielleicht weißt, kann man den TEA-N2-Laser auch mit einem vereinfachten "Blümleingenerator" betreiben, der statt Spule einen Widerstand zwischen C1 und C2 hat. Der Sinn ist einfach den Ausgleichstrom zu begrenzen. Damit hat die Entladung im Laserkanal Zeit zu zünden und deren Widerstand ist dann um viele Größenordnungen kleiner.
Grundsätzlich sollte, denke ich, die Spule die selbe Funktion erfüllen. Plus Spannungsüberhöhung durch Frequenzabhängigkeit. Ich denke, dass es nach Zündung der Funkenstrecke über die Spule zu keinem nennenswerten Ladungsausgleich kommen kann. Der Strom steigt zu Beginn schnell an, erreicht aber keine besonderen Beträge, weil die Induktion dem entgegenwirkt. Und ich glaub, dass man die linke Seite in dem Vorgang ziemlich als konstant annehmen kann.
Wie gesagt, mein Verständnis stößt hier an seine Grenzen, vielleicht hab ich in den nächsten Tagen Zeit, das durchzurechnen. Gerald Jarosch (Diskussion) 03:37, 3. Jan. 2013 (CET)
Übrigens, ich bin da grad an was dran. Aber es sieht schonmal so aus, als ob die Spule im Kreis gar nicht für irgendwelche Schwingungen gebraucht wird, zumindest nicht in den betrachteten Zeiträumen, die wird als Ladedrossel bezeichnet.
Das scheint alles auf der rechten Seite alleine abzulaufen, zwischen C2, der Funkenstrecke und der Leitung dazwischen.
Was hast du da eigentlich simuliert? Kapazitäten sind so im Nanofarad-Bereich, die "Drossel" müsst ich jetzt ausrechnen, aber so 10 Windungen mit ~1 cm Durchmesser (Luft). Zeitraum ist auch entscheidend, weil alles was später als nach ein paar Nanosekunden passiert niemanden interessiert. Ich weiß gar nicht wie man sowas modellieren sollte ... wenn Induktivität eine Auswirkung hat, dann wohl eher die parasitäre der Leitung, aber ich glaub das gehts um was ganz was anderes. Ich schau mal weiter.
Kommst du aus der Elektrotechnik oder ist das nur ein Hobby? Sagt dir der Begriff "Laufzeitkette" was? Ich fürchte, der Artikel muss komplett umgeschrieben werden, wenn er drin bleiben soll. Ich erkenn auch grade, dass ich mit dem Begriff "Blümleingenerator" ziemlich freizügig umgegangen bin. Die Wellenleiter sind nicht nur ein Bonus, die die Entladung beschleunigen sollen, die sind für die Funktion entscheidend. Ohne Wellenleiter (als Streifenleiter wie mans immer wieder sieht zb, in wissenschaftlichen Artikeln findet man hauptsächlich Koaxialleiter) kein Blümlein.
Vielleicht interessiert dich das, mal sehen wie lang ich brauche um daraus Sinn zu machen:
http://www.ias.ac.in/sadhana/Pdf2001Oct/pe941.pdf
http://www.plasma.inpe.br/LAP_Publicacoes/LAP2003/JORossi_Article_WSEASTransSyst2003.pdf
Ok, noch ein zwischenzeitliches Update. Es ist schonmal sicher so, dass die Quelle mit dem Ladewidserstand entkoppelt wird, auch die Induktivität hat die gleiche Funktion für die linke Kondensatorreihe. Ich hab das mal abgeschätzt, man kommt für Kondensator (~1nF) und Spule (~0.1 uH) auf eine Resonanzfreuquenz im MHz-Bereich, das heißt, die wirkt bei den Pulslängen im ns-Bereich (=Frequenz 100MHz-GHz) dämpfend.
Interessant ist jetzt, was zwischen C2 und Funkenstrecke passiert. Hier gibts eine eigene Schwingung. Ob man das von den parasitären Kapazitäten/Induktivitäten her angehen kann, oder ob es bei Wellenleiter andere Vorgehensweisen gibt, finde ich noch raus. Gerald Jarosch (Diskussion) 21:58, 4. Jan. 2013 (CET)
Mit parasitärer Induktivität könnte das so ablaufen:
http://ompldr.org/vZ3k3dQ/blumlein.png
Ich nehm an, C1 bleibt bis zum Zünden des Laserkanals auf Vs, deswegen lass ich die linke Seite weg, L tut auch nichts besonderes, außer einen Ladungsausgleich zwischen C1 und C2 zu verhindern und jede Spannungsdifferenz zwischen beiden aufzunehmen.
Eine parasitäre Kapazität würde meiner Meinung nach in C2 aufgehen. Also C2 wird über Funkenstrecke entladen, Strom steigt an. Lf und Rf wirkt dem etwas entgegen. Interessant wird es meiner Meinung nach wenn der Strom zu sinken beginnt weil C2 entleert wird: dann nimmt auch das Magnetfeld an der parasitären Induktivität ab und induziert eine Spannung die jetzt zusätzlich Ladung rauszieht und C2 wird negativ. Gerald Jarosch (Diskussion) 03:03, 5. Jan. 2013 (CET)
Ich hab jetzt einfach mal was im Artikel geschrieben. Vom Prinzip her macht es für mich so Sinn. Außerdem hab ich mir erlaubt, das Ersatzschaltbild anzupassen, damit die Symbole denen der anderen Bilder entsprechen. Schau mal ob du dich damit anfreunden kannst, oder ob irgendwas gar nicht geht. Aber jetzt hör ich erstmal auf zu spamen hier ;) Gerald Jarosch (Diskussion) 09:50, 5. Jan. 2013 (CET)
Hab ich irgendwas getan, um dich wegzuekeln? Ich hoffe nicht. ;)
Wie hast du da eigentlich simuliert? Ich hab mir jetzt vorgenommen, mich etwas in SPICE einzuarbeiten, aber Funkenstrecken gibts wohl nicht als vordefinierte Elemente. Ich frag mich, was man da stattdessen nehmen kann. Ein Schalter würds ja eh auch tun, aber diese Dinger sind ja nicht interaktiv ... Gerald Jarosch (Diskussion) 16:11, 4. Feb. 2013 (CET)
Hallo Gerald, sorry, dass ich mich nicht mehr gemeldet habe. Ich hatte viel um die Ohren und vergessen, diesen "Artikel" zu beobachten. Ich hatte also schlicht nicht mitbekommen, dass du mir etwas geschrieben hattest. Soweit ich den Artikel durchgelesen habe, macht das ganze für mich Sinn. Um deine Fragen zu beantworten: Ich komme aus der Regelungstechnik (d..h. ich arbeite viel mit Differentialgleichungen), habe aber auch ein privates Interesse an der Elektrotechnik. Simuliert hatte ich damals die Primärentladung. Ich wollte schauen, ob der Schwingkreis entsprechende Güte hat, dass er eine überhöhte Spannnung erzeugen kann. Ich muss mal nachsehen, wo ich die Simulationsdateien noch habe... Die sind schon eine Weile vergraben. Die von dir angegebenen Referenzen und PDFs muss ich mir erst noch mal in Ruhe ansehen. --Clupus (Diskussion) 16:15, 5. Feb. 2015 (CET)
- Ok, ich hab mich eh schon wieder anderen Dingen zugewandt. Perfekt ist der Artikel nicht, aber er kann erstmal so bleiben, denke ich. Vielleicht fühlt sich ja später irgend ein anderer dazu berufen. Gerald Jarosch (Diskussion) 00:03, 22. Feb. 2015 (CET)