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Sicherheit

Funkenstrecke: Durchschlagspannung in Luft

Bei welcher Spannung springt der Funke über? Das Tool rechnet die Durchschlagspannung zwischen ebenen Elektroden in Luft nach dem Paschen-Gesetz und vergleicht sie mit der Faustregel 3 kV pro Millimeter.

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Abkürzungen und Zeichen auf dieser Seite (5)
Paschen-Gesetz
Durchschlagspannung eines Gases zwischen ebenen Elektroden als Funktion von Druck × Abstand: U = B p d ÷ (ln(A p d) − ln(ln(1 + 1/γ))).
p · d
Produkt aus Gasdruck und Elektrodenabstand, hier in mbar·cm; bestimmt im Paschen-Gesetz die Durchschlagspannung.
γ
Sekundärelektronen-Koeffizient der Elektrode (zweiter Townsend-Koeffizient); hier 0,01 wie in der Quelle für Edelstahl-Elektroden.
mbar
Millibar, Druck: Luft auf Meereshöhe etwa 1013 mbar, in 1000 m Höhe etwa 900 mbar.
kV
Kilovolt = 1000 Volt.
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mm
mbar
kV
Durchschlag (Paschen)5,059 kV
Faustregel 3 kV/mm2,999 kV
p · d101,3 mbar·cm
Paschen-Minimum312 V · 1,14 mbar·cm
Schlägt bei 6 kV durch?ja
+−1 mm
Funke, sobald die angelegte Spannung die Durchschlagspannung erreicht.
0,11101001.00010.000100 V1 kV10 kV100 kV1 MVp · d (mbar·cm)
Paschen-Kurve für Luft (log-log); orange: dein Abstand und Druck.

Formel

Paschen: U = B p d ÷ (ln(A p d) − ln(ln(1 + 1/γ))) mit A = 11 /(mbar·cm), B = 274 V/(mbar·cm), γ = 0,01 (Luft, Edelstahl-Elektroden). Minimum bei p d = e · ln(1 + 1/γ) ÷ A. Faustregel: etwa 3 kV/mm bei 1 bar, proportional zum Druck.

Beispiel

1 mm bei 1013 mbar: Paschen etwa 5,1 kV, Faustregel 3 kV. 10 mm: Paschen etwa 36 kV, Faustregel 30 kV. Minimum der Paschen-Kurve etwa 312 V bei 1,14 mbar·cm.

Hinweise

  • Das Paschen-Gesetz gilt für ein gleichmäßiges Feld zwischen ebenen Elektroden. Spitzen und Kanten zünden deutlich früher; Kugeln mit großem Radius liegen nahe am Wert.
  • Feuchte, Temperatur, Verschmutzung und Elektrodenmaterial verschieben die Spannung; als Planungswert mit Reserve verwenden.
  • Bei Tesla-Spulen und Schutzfunkenstrecken den Abstand am Gerät einstellen und prüfen, nicht nur rechnen.
  • Funken erzeugen Ozon, UV-Licht und Funkstörungen; Hochspannung ist lebensgefährlich.