ISBN 9783843918343

978-3-8439-1834-3, Reihe Energietechnik

Bernd Schottel
Plasmavorgänge im engen Spalt beim Ableiten hoher Stoßströme bis 25 kA

147 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit mit dem Titel „Plasmavorgänge im engen Spalt beim Ableiten hoher Stoßströme bis 25 kA“ beschäftigt sich mit den Auswirkungen eines eingeprägten Stoßstromes auf das Plasma in einer Funkenstreckenanordnung.

Die Untersuchungen in der Arbeit beschäftigen sich mit der Beschreibung der Plasmavorgänge bei eingeprägtem Stoßstrom. Hierzu wird eine Modellfunkenstrecke verwendet, die grundlegende Untersuchungen durch einfache Modifikation des Aufbaus ermöglicht. Es ergibt sich durch das Plasma eine Wechselwirkung mit den seitlich anliegenden Kammerwänden und den Elektroden. In dieser Arbeit werden u.a. die Kammerwände untersucht und deren Einfluss auf das Plasma sowie die Wirkung des Plasmas auf die Kammerwände. Um eine Abhängigkeit von Plasmaspannung und Geometrie der Plasmakammer herauszuarbeiten, werden die Spaltweite, der Elektrodenabstand und die Elektrodenform variiert.

Die Plasmaausbreitung steht aufgrund des dominanten Einflusses auf die Plasmaspannung im Vordergrund der Untersuchungen. Durch eine Farbschnellbildkamera mit hoher Bildwiederholungsrate wird eine Visualisierung der transienten Plasmavorgänge, insbesondere der Plasmaausbreitung über den Verlauf des Stoßstromes, erreicht. Eine segmentierte Strommessung an den Elektroden erlaubt eine Bestimmung der Stromstärke in den unterschiedlichen Bereichen der Plasmaausbreitung. Die Spuren des Plasmas in der Kammer (Elektroden und Kammerwand) werden durch Rastermessungen eines Oberflächenscanners visualisiert. Durch weitere Mikroskop- und Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen wird die Wechselwirkung erläutert. Daraus folgt eine Beschreibung der Ansatzstellen des Plasmas an der Elektrode. Diese weisen kein Wanderungsverhalten auf, sondern breiten sich mit dem Plasma über den gesamten Spaltbereich aus. Die Entstehung geschieht innerhalb weniger Mikrosekunden. Plasmaparameter wie elektrische Leitfähigkeit und Temperatur werden mit Hilfe der Messungen bestimmt. Daraus wird der magnetische und gaskinetische Einfluss auf das Plasma abgeleitet.

In dieser Arbeit ist es gelungen, den Einfluss des Stoßstromes auf das Plasmaverhalten herauszuarbeiten. Durch eine physikalische Modellvorstellung ist eine Beschreibung des Plasmaverhaltens erbracht. Durch die Kenntnis der Plasmaausbreitung, der Plasmaspannung und der Intensität des Stoßstromes können durch die Modellvorstellungen weitere Parametervariationen berechnet werden.