WIG HF-Zündung, wie funktioniert die eigentlich?

  • Wie funktioniert sie prinzipiell?

    Wozu HF (welche Frequenz? Zeilentrafo ~ 15kHz?)?

    Wozu Vorfunkenstrecke (gings auch ohne? Haben teure Geräte keine?)?

    Änderung des Kontaktabstandes bewirkt was?

    Optimaler Kontaktabstand (try & error ist klar, aber gibts auch Theorie dazu?)?

    Welche Luftstrecke durchschlägt eure HF-Zündung (10 kV - 10 mm hätte ich im Kopf)?

  • HF wg. dem Skineffekt dient dazu, kurz gesagt: Den Strom über die Hautoberfläche abzuleiten. Ohne HF= Durchströmung mit den altbekannten Folgen.

    Vorfunkenstrecke im Gerät: Einfacher HF Schwingkreis, Resonanzfrequenz wird über die Vorfunkenstrecke eingestellt.

    "Optimaler Abstand" gibts nur, wenn der Hersteller das irgendwo angegeben hat, hängt von der Auslegung der verwendeten Bauteile ab.

    Ist halt billig, teure Geräte machen das über Spannungsverfielfachung, da ist auch die Energie des Zündfunken variabel einstellbar.

    "Luftsttrecke" ist das ja nicht direkt, schliesslich wird das Argon ionisiert, das kann auch schon mal über 20mm gehen.

  • Danke vorerst :)

    HF nur wegen Skineffekt und was wären die "altbekannten Folgen" (ist Stromfluß bei Zündvorgang nicht extrem klein, also egal ob der ihm Innen- oder Außenbereich des Drahtes fließt?)?

    Vorfunkenstrecke zwecks Resonanzfrequenzeinstellung? Mal laienhaft gedacht: Die Vorfunkstr. ist doch nur ein ohmscher Widerstand, C u L vernachlässigbar, inwiefern sollte also außer Dämpfung auch f-Resonanz beeinflußt werden?

    Ich konnte erstaunlicherweise auf Anhieb nichts Gscheites finden im Netz zur HF-Zündung. Hast du eine Quelle?

    "Luftstrecke": stimmt ist ja keine Luftstrecke sondern Argonstrecke :).

  • Altbekannte Folgen:

    Durchströmung, Muskelverkrampfung, u.U. bis zum Kammerflimmern.

    Dazu würde die Spannung soweit durch den "menschlichen Ri" (Innenwiderstand) ziemlich zusammenbrechen, so dass eigentlich keine Ionisierung für den erfolgreichen Lichtbogen mehr zustande kommt.

    Ist jetzt nicht so nach Quellenangabe sondern nach Elektrophysikalischer Grundlage.

    Ebenso die RLC Bedingungen eines Schwingkreises.

  • Das Ganze ist im prizip eine Teslaspule. Wenn du nach Teslaspule suchst findest du auch die Theorie dahinter.

    Als erste Stufe steht der Zeilentrafo, mit anschließender Geichrichtung dieser wird mit ein paar khz betrieben und lädt einen Kondensator solange auf, bis die Funkenstrecke durchschlägt. Solange die Funkenstrecke leitfähig bleibt hast du einen Schwingkreis zwischen dem Kondenstor und der Primärwicklung (ca.5-10 Windungen). Im Gegensatz zur klassischen Teslaspule hat die Sekundärwicklung nicht mehrere 100 sonden nur ca. 20 Wicklungen und ist aus massivem Kupfer, da hier ja auch der Schweißstrom durch muss. Ob und wie eine geminsame Resonanzfrequenz zwischen primär- und Sekundseite besteht glaube ich eher weniger, wahrscheinlich kommt man für die Zündung ohne aus.

  • Diese mikrocontroller-seite ist mir auch untergekommen und muss ich mir erst anschauen.

    Die restlichen Erklärungen hier mögen für sich als “elektrophysikalische” Versatzstücke stimmen, nur mir erscheinen sie bis dato nicht ausreichend zur Erklärung d HF-Zündung. Skineffekt, Ri, RLC sind in jeden Grundlagenlehrbuch aber daraus ergibt sich doch noch keine HF-Zündung - oder doch? Das HF aus Sicherheitsgründen Anwendung findet…., ich weiß nicht, vorerst wette ich dagegen. Auch d Funkenstreckenfunktion finde ich mystisch….:). Realistisch wäre die Antwort auf d Frage nach dem optimalen Abstand.

    Zurück zur Technik: Wozu ist in vielen Geräten diese fette Luftspule, die - ich glaube - zu einem Pol führt? Massiver Querschnitt ist klar, aber wozu das L?

  • Zurück zur Technik: Wozu ist in vielen Geräten diese fette Luftspule, die - ich glaube - zu einem Pol führt? Massiver Querschnitt ist klar, aber wozu das L?

    Das ist die Drossel(spule). Die Induktivität sorgt dafür, dass beim Kurzschluss im Kurzlichtbogen der Stromanstieg gebremst wird. Im Kurzschluss wird der Widerstand im Stromkreis zu nahe Null, das sorgt für einen sehr schnellen Stromanstieg. Der Stromanstieg seinerseits sorgt dafür, dass der Tropfen im Kurzschluss, also ohne Lichtbogen, abgelöst wird (Pincheffekt). Je schneller der Stromanstieg, desto "gewalttätiger" das Abpinchen, der Lichtbogen wird sehr "hart". Die Drossel bremst das etwas, so dass der Lichtbogen "weicher" wird, aber immer noch gut ablöst. Damit man die Drosselwirkung auf verschiedene Situationen einstellen kann, ist sie oft einstellbar ausgeführt, z.B. durch mehrere Anzapfungen der Spule. Dann hat man mehrere Anschlussmöglichkeiten für das Schlauchpaket auf der Vorderseite der Anlage.

  • Leider erst im falschen Thread gepostet, deshalb jetzt hier der zweite Versuch.


    Nachdem ich heute etwas mehr Zeit hatte als gestern hier mal ein kleiner Schaltplan, wie er in meinem 10 Jahre alten Chinainverter umgesetzt wurde. Da ich das Gerät der zeit verliehen habe und die Schaltung nur vom Foto aus herausgearbeitet habe keine Garantie für Richtigkeit, insbesondere bei der Position der Widerstände bin ich mir nicht ganz sicher.

    Nach dem Zeilentrafo, der wahrscheinlich mit ca. 16 oder 32Khz betrieben werden dürfte, kommt eine Hochspannungskaskade, die die Ausgangsspannung gleichrichtet und knapp vervierfacht.

    Über den Widerstand R1 wird dann die Reihenschaltung aus C1, C2 und C3 aufgeladen. Überschreitet die gespeicherte Spannung in den Kondensatoren die Zündspannung der Funkenstrecke, bildet sich ein Schwingkreis aus C1-3, R2, R3 und der Primärwicklung, die Resonanzfrequenz dürfte im Bereich von mehreren 100khz-Mhz liegen. Ist alles

    Die Sekundärwicklung dient der Einkoppelung der Hochspannung in den Schweißstromkreis, je nach Anzahl der Primärwicklungen wird die Spannung hier nochmals verdoppelt bis verdreifacht.

    R1-3 dürften als Strombegrenzung für Zeilentrafo und Hochspanungskaskade dienen. Warum R2 und R3 mit in den Schwingkreis eingebaut sind ist mir nicht ganz klar, es sieht aber eindeutig so aus als wären sie in Reihe zur Funkenstrecke.

    Über die Funkenstrecke Stellst du eigentlich hauptsächlich die Spannung ein, auf die C1-3 geladen werden. Je weiter auseinander desto stärker sollte der Zündimpuls werden. Übertreibt man es mit dem Abstand schlägt entweder die Villardschaltung, C1-3, der Zündtrafo oder dessen Ansteuerung durch.

    5747-camscanner-06-02-2021-12-38-seite-1-jpg

    Hier nochmal das Foto des Gerätes.

    Das Gelbe auf der Unteren Platine ist der Zeilentrafo, die Dioden und Kondensatoren der villardschaltung sieht man ebenfalls sehr schön. Die Weiß umhüllten Kabel die von der HF Platine zur Kupferspule gehen bilden die Primärwicklung, die Kupferspule selbst die Sekundärwicklung des HF Übertragers.

    5746-p-20170324-140016-jpg

  • Toll erklärt, aber meißt hat die Drossel nicht Abgänge für das Schlauchpaket sondern für die Werkstückklemme.

    Stimmt, mein Fehler. Außerdem habe ich komplett verpennt, dass es in dieser Diskussion hier um WIG geht und nicht um MSG, wo die Drossel die von mir beschriebene Funktion hat... :wallb:

  • So funktioniert eine HF Zündung.

    Arbeitet , wie von Allesmassiv schon angemerkt, nach dem Teslaprinzip.

    Der Teslatrafo ist ein Resonanztransformator.

    Ich habe mir zum spielen ein HF-Ignition-Board gekauft. Musste es ein wenig verbessern, da es im Auslieferungszustand nach ca. 7 Sekunden in Rauch aufgeht.

    Und HF-Zündung deshalb, weil die Zündspannung aus einem Schwingkreis, der bei meiner Schaltung mit ca. 367kHz schwingt, "gewonnen" wird. Im Prinzip arbeitet die Schaltung nach den Zünden der Funkenstrecke als Parallschwingkreis ( L-Primärcoil_Induktor und C der beiden Hochspannungskondensatoren). Zwischen Primärcoil_Induktor und C pendelt die Energie (Ladungsenergie/Magnetenergie) mit der Resonanzfrequenz hin und her. Da der Schwingkreis

    verlustbehaftet ist, muss immer elektrische Energie zugeführt werden. Dies wird durch den

    Hochspannungstrafo sichergestellt. Der Hochspannungstrafo wird mittels Timer555 mit einer Frequenz so um die 10-15kHz getaktet (Muss ich auch einmal messen).

    Folie7.JPG

    Folie18.JPG

    Folie19.JPG

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  • Das ist die Drossel(spule). Die Induktivität sorgt dafür, dass beim Kurzschluss im Kurzlichtbogen der Stromanstieg gebremst wird. Im Kurzschluss wird der Widerstand im Stromkreis zu nahe Null, ....
    ....sie oft einstellbar ausgeführt, z.B. durch mehrere Anzapfungen der Spule. Dann hat man mehrere Anschlussmöglichkeiten für das Schlauchpaket auf der Vorderseite der Anlage.

    Würde ich auch so sehen, für die Drossel in MIG/MAG Geräten. In diesem Fall meinte ich aber ein WIG-AC/DC Gerät. Hab nochmal auf Bild nachgesehen: Diese Kupferspule geht direkt auf den Brennerausgang. Ca. 10 cm Länge, ca. 20 Windungen mit 10 mm2 Querschnitt, vermutlich schon mit Kern, sieht nur am ersten Blick sehr luftig aus.

    Nachtrag: habe auch verpennt, dass MIG-WIG Irrtum schon erkannt wurde.
    Kupferdrossel = Sekundärwicklung HF-Übertrager. Primärwicklung weiß ummanteltes Kabel. Liegt die Primärwicklung dann im Bild nicht sichtbar unter der Kupferspule oder wo ist der gemeinsame Kern?
    Übertrager nur zwecks galvanischer Entkopplung?

    Einmal editiert, zuletzt von Sepp (3. Juni 2021 um 00:19)

  • So funktioniert eine HF Zündung.

    Arbeitet , wie von Allesmassiv schon angemerkt, nach dem Teslaprinzip.

    Der Teslatrafo ist ein Resonanztransformator.

    Ich habe mir zum spielen ein HF-Ignition-Board gekauft. Musste es ein wenig verbessern, da es im Auslieferungszustand nach ca. 7 Sekunden in Rauch aufgeht.........

    ...sehr spannend :). Mit dem Schaltplan sind alle ursprünglichen Fragen gelöst! Besten Dank an kleinermuk!

    Nachfrage: Funkenstrecke 1 mm ... 1 kV. Die C's sind auf 15 kV ausgelegt. Man könnte also die Funktenstrecke auf 2 mm aufmachen => 2 kV. Macht sich dass am Ausgang auch durch die doppelte Spannung bemerkbar? Also die dreifache, wenn man von der Empfehlung mit 0,7 mm ausgeht?

    Wie hochohmig ist diese Hochspannung? Andersherum, wieviel uA od mA könnten fließen bei Körperkontakt mit 1 MOhm? Und: spürt man 300 kHz überhaupt noch in den Muskeln oder nur noch im Fettgewebe unter der Haut :)?

  • Wie kommst du auf 1MOhm? Mein Elektriker-Nachbar meinte mal 2kOhm zu mir (Hängt natürlich auch davon ab, ob von Hand zu Hand oder von Nase bis Zeh...).

    Kippt der Bauer Milch in den Tank, wird der Trecker sterbenskrank.

  • ...sehr spannend :). Mit dem Schaltplan sind alle ursprünglichen Fragen gelöst! Besten Dank an kleinermuk!

    Nachfrage: Funkenstrecke 1 mm ... 1 kV. Die C's sind auf 15 kV ausgelegt. Man könnte also die Funktenstrecke auf 2 mm aufmachen => 2 kV. Macht sich dass am Ausgang auch durch die doppelte Spannung bemerkbar? Also die dreifache, wenn man von der Empfehlung mit 0,7 mm ausgeht?

    Wie hochohmig ist diese Hochspannung? Andersherum, wieviel uA od mA könnten fließen bei Körperkontakt mit 1 MOhm? Und: spürt man 300 kHz überhaupt noch in den Muskeln oder nur noch im Fettgewebe unter der Haut :)?

    Wie ich bereits geschrieben habe, sollte man bei der Verstellung der Funkenstrecke vorsichtig zu Werke gehen, damit ist nicht gemeint die Strecke einfach mal aufs 3-4-fache zu erweitern.

    Als Warnung was man alles Schrotten kann sei dieser Thread mitgegeben:

    BastlerAlois
    15. Januar 2021 um 22:38

    Zeilentrafo von der Sekundär auf die Primärseite durchgeschlagen und dabei ein paar der großen Mosfets geschossen.

    Dabei ging das noch glimpflich ab, wenn die Mosfets deren Ansteuerung mit in den Tod reißen, dann kann es gut sein, dass es das mit dem Gerät war. Wenn es blöd läuft kann man dann anfangen exotische Signalübertrager (kleine HF Trafos in der Ansteuerung) zu suche

    n, die seit 15 Jahren nicht mehr hergestellt werden. Stirbt bei einem digital gesteuertem Gerät ohne Ersatzteilversorung der Microcontroller ist sowieso Ende.

    Was mir allerdings zugegebenermaßen gerade schleierhaft ist:

    Wie können sich die Kondensatoren auf 4000-7000V aufladen, wenn die Funkenstrecke nur 0,7mm lang ist?

    Soweit ich die Schaltung verstanden habe läuft das gepulst, sobald die Funkenstrecke gezündet hat, sollte sich die Spannung in den Kondensatoren bedingt durch die Dämpfung und die Leistungsabgabe also recht schnell verringern, bis der Funken wieder abreißt.

    kleinermuk

    Kann es sein dass es sich bei dem Trafo um einen Diodensplittrafo mit integrierter Gleichrichtung handelt?

    Die Schaltung würde zwar prinzipiell auch mit Wechselspannung funktionieren, aber doch nicht mir ein paar KHz. Dazu müsste die Funkenstrecke jedes mal wenn der Kondensator kurz vor dem Spannugnsmaximum ist zünden,

  • Wie kommst du auf 1MOhm? Mein Elektriker-Nachbar meinte mal 2kOhm zu mir (Hängt natürlich auch davon ab, ob von Hand zu Hand oder von Nase bis Zeh...).

    Messspitzen mit zw Zeigefinger u Daumen zw 100 k u 1 M (je nach Druck u ob abg'schleckt).

  • Du kannst nicht erwarten, dass sich lebendes Gewebe verhält wie ein linearer ohmscher Widerstand.

    Dein Multimeter misst mit einer Spannung von ca.5V, hier bekommst du einen komplett anderen Wert raus als wenn du mit 230V AC messen würdest. Auch ist es abgängig wo der Strom ein- und wieder austritt.

    Siehe auch hier:

    https://de.wikipedia.org/wiki/Körperwiderstand

    ... behaupte ich auch nicht :). Ich behaupte nur meine Messspitzenmessung.

    Ich gehe von der Praxis aus: Schweißbrenner in beiden trockenen, lederbehandschuhten Händen, Masse nicht angeschlossen, zünden > mehr oder weniger starke Ernüchterung. Gesamtwiderstand vermutlich GOhm.

    Die interessantere Frage ist wahrscheinlich: Innenwiderstand der Zündquelle? Für den Fall, falls der Funken doch einmal auf die nackte Haut einschlägt.

    ps: "Körperwidersand" ist ja was völlig anderes, erstaunlich schon, dass ab 100 V die Haut durschlagen werden soll und d niederohmige "Körperwiderstand" wirkt. Dann kocht das Blut, bis die 10 A Sicherung fliegt...

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