Was ist ein Funkenlöscher?
Funkenlöscher sind Geräte, die Funken und Überspannungen unterdrücken, die beim Ein- und Ausschalten von Schaltern entstehen.
Wenn Funken entstehen, können Halbleiterelemente und Transistoren im Stromkreis beschädigt werden, und auch Überspannungen können elektronische Bauteile zerstören.
Insbesondere bei der Verwendung von Schaltern in Gleichstromkreisen müssen Funkenlöscher und andere Funkenschutzmaßnahmen in den Stromkreis eingebaut werden.
Anwendungen von Funkenlöschern
Funkenlöscher werden häufig in elektrischen Geräten eingesetzt, die mit Gleichstrom betrieben werden. Insbesondere wenn Gleichstrom als Stromquelle verwendet wird, ist der Einsatz von Funkenlöschern unerlässlich, da in der Nähe von Schaltern Funken entstehen können.
Ähnliche Probleme treten in Wechselstromkreisen auf, weshalb Funkenlöscher verwendet werden. Funkenlöscher haben genau definierte Spannungs-, Widerstands- und Kapazitätswerte sowie eine geeignete Einsatztemperatur und müssen daher unter Berücksichtigung dieser Faktoren ausgewählt werden.
Wenn der Funkenlöscher der Spannung in der Betriebsumgebung nicht standhält, kann er Unfälle verursachen.
Funktionsweise der Funkenlöscher
Wenn ein Schalter, z. B. ein Relais, ein- oder ausgeschaltet wird, entsteht eine Überspannung, wenn die Last ein induktives Bauteil enthält. Wenn zudem an den Kontaktstellen von Schaltern und Relais Funken entstehen, verkürzt sich die Lebensdauer der Kontakte. Funkenlöscher sind Geräte, die Überspannungen und Funkenbildung reduzieren sollen.
Funkenlöscher bestehen aus einem Widerstand und einem Kondensator, die in Reihe geschaltet sind. Die Zeitkonstante des Funkenlöschers wird durch die Kapazität des Kondensators und den Widerstandswert bestimmt und sorgt dafür, dass sich die Überspannungen nicht schnell ändern.
Der verwendete Folienkondensator muss eine ausreichend große Kapazität haben, um sicherzustellen, dass die Spannung im Betrieb nicht zu hoch wird. Wählen Sie bei Widerständen Widerstände mit ausreichender Überspannungsfestigkeit.
Auswahl eines geeigneten Funkenlöschers
Ein Funkenlöscher besteht aus einer Reihenschaltung von Widerstand R und Kondensator C. Die Berechnung von C und R ist wie folgt, wenn der Strom im Stromkreis I (A) beträgt:
C = I x 2/10 bis I x 2/20 (μF)
R = Gleichstromwiderstand der Last (Ω)
*Der Gleichstromwiderstand der Last ist oft nicht bekannt; in diesem Fall wird der Standardwert 120 Ω verwendet.
*Die Berechnungen von C und R dienen nur als Referenz. Letztlich sollten diese Werte als Richtwerte verwendet werden, und die Wirkungder Stoßdämpfung sollte in Montageversuchen überprüft werden.
Für den Anschluss stehen die Typen Lead Wire, Covered Wire und Metal Terminal zur Verfügung. Die verwendeten elektronischen Bauteile sollten eine höhere Nennspannung als die Schaltungsspannung aufweisen.
Nutzbare Gleichspannung ≤ AC-Nennspannung x√2
Die Nennspannung von Funkenlöschern ist als Wechselspannung angegeben. Da Funkenlöscher auch in Gleichstromkreisen verwendet werden, sollte die Nennspannung des Funkenlöschers in Gleichspannung umgerechnet werden, um festzustellen, ob er verwendet werden kann oder nicht.
Weitere Informationen zu Funkenlöschern
1. Anordnung des Funkenlöschers
In Stromkreisen, die aus einer Stromversorgung, einem Schalter und einer Last wie z. B. einem Widerstand bestehen, gibt es zwei grundlegende Arten der Anordnung des Funkenlöschers: parallel zum Schalter oder parallel zur Last.
In Gleichstromkreisen werden zwei verschiedene Methoden der Anordnung verwendet. Der Stoßdämpfungseffekt ist bei beiden gleich, aber die Methode der Parallelschaltung zum Schalter ist effektiver, wenn die Funken an den Schaltkontakten sichtbar sind.
Beim Ausschalten des Schalters wird der Stromkreis durch den Funkenlöscher geschaltet, so dass am Schalter keine große Potenzialdifferenz entsteht. Der Funkenlöscher verhindert also, dass hohe Spannungen entstehen, was das Auftreten von Funken unwahrscheinlicher macht.
Wenn in Wechselstromkreisen ein Funkenlöscher parallel zum Schalter geschaltet ist, fließt außerdem ein Leckstrom, wenn der Schalter ausgeschaltet wird. Dieser Leckstrom kann zu einer Fehlfunktion des Schalters führen. Daher ist es bei Wechselstrom üblich, den Funkenlöscher parallel zur Last anzuschließen.
2. Absorption von Überspannungen
In Stromkreisen mit induktiven Lasten wie Relais und Motoren wird ein Funkenlöscher parallel zur induktiven Last geschaltet, um den von der induktiven Last beim Öffnen und Schließen des Schalters erzeugten Stoßspannungsanteil zu absorbieren. Ohne Funkenlöscher kann die Stoßspannung das 10- bis 30-fache der Antriebsspannung der induktiven Last betragen und die Störfrequenz kann 100 MHz überschreiten.
Die Überspannungen führen zum Durchbruch der Isolierung elektronischer Komponenten im Schaltkreis und zur Beschädigung des Leiterplattenmusters. Darüber hinaus werden die harmonischen Komponenten der erzeugten Überspannungen direkt von der Schaltung abgestrahlt, was verschiedene schädliche Auswirkungen auf periphere Geräte und Einrichtungen hat. Durch den Einbau geeigneter Funkenlöscher ist es möglich, solche Überspannungen zu absorbieren.