Schaltfunkenstrecke

Überspannungsableiter und Funkenstrecke in den Abspannseilen des selbststrahlenden Sendemastes (137-Meter-Sendemast des Bodenseesenders)

Eine Funkenstrecke ist der Entladungsraum zwischen zwei Leitern (Elektroden) in dem sich ein Gas (zum Beispiel Luft) befindet. Steigt die Spannung zwischen den beiden Elektroden auf die Überschlagspannung an, so führt das entstehende elektrische Feld zu einer Ionisation des im Entladungsraum befindlichen Gases, dieses wird leitfähig und die Strecke wird aufgrund der Stoßionisation innerhalb von Bruchteilen einer Mikrosekunde durch einen Funken (kurz)geschlossen.

Funkenstrecken können durch ionisierende Strahlung (Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, geladene Teilchen) getriggert bzw. ausgelöst werden.

Die Überschlagspannung einer Funkenstrecke sinkt durch ionisierende Strahlung und Feuchtigkeit ab. Auch eine spitze Form der Elektroden senkt die Überschlagspannung - es kommt zu lokal erhöhter Feldstärke und Vorentladungen.

Eine Ausprägung der Funkenstrecke ist die Löschfunkenstrecke, hierbei wird durch Unterteilungen und einen Schwingkreis erreicht, dass der Funke schnell nach dem Entstehen wieder verlöscht (siehe Löschfunkensender).

Funkenlöschkammern an Schaltkontakten sorgen dafür, dass Schaltfunken schnell verlöschen, somit entsteht an den Elektroden weniger Kontaktabbrand (Verschleiß) und das Problem der Kühlung wird kleiner.
Fließt weiter ein großer Strom durch eine Funkenstrecke, entwickelt sich der Funkenüberschlag zu einem Lichtbogen.

Anwendungen

Triggerbare Schaltfunkenstrecke:
1 - Hauptelektrode
2 - Hilfselektrode
3 - Isolator
H - Hilfsimpulsquelle

Bei der Zündkerze im Ottomotor wird ein Funke zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs verwendet.

Der Knallfunkensender von Marconi geht auf Versuche von Heinrich Hertz zurück und verwendete eine Funkenstrecke zur Erzeugung von Funkwellen. Der in dieser Anordnung entstehende Funke gab der Funkübertragung auch den Namen. Später entwickelte man den (inzwischen ebenfalls veralteten) Löschfunkensender, der höhere Folgefrequenzen der Funken erlaubte.

Im Tesla-Transformator arbeitet im Primärkreis oft eine sogenannte Schaltfunkenstrecke.

Stickstofflaser und weitere Geräte verwenden ebenfalls Schaltfunkenstrecken zur Erzeugung hochenergetischer, sehr kurzer Strom- und Spannungsimpulse.

Marx-Generatoren benötigen zur Funktion Funkenstrecken und ggf. auch eine Trigger- bzw. Schaltfunkenstrecke.

Funkenkammern registrieren den Durchflug von Elementarteilchen (z. B. Myonen) - es entstehen Funken entlang dem Flugweg der Teilchen.

Die wohl größten Funkenstrecken ergeben sich bei Gewittern zwischen zwei Wolken oder zwischen einer Wolke und der Erde, die dabei entstehenden Funken sind die wohlbekannten Blitze.

Funkenstrecken dienen als Überspannungsableiter:

• an Isolatoren von Freileitungen
• an Isolatoren selbststrahlender Sendemasten
• in elektronischen Geräten zum Schutz vor inneren Überspannungen (z. B. Fokussierspannung in Fernsehempfängern und -Monitoren mit Bildröhre)
• in Antennenanlagen und -kabeln (Antennenleitungs-Überspannungsschutz: Funkenstrecke als sogenannter Grobschutz in Ergänzung zum sog. Feinschutz mit einer gekapselten Gasentladungsröhre)

Bei der funkenerosiven Materialbearbeitung wird mit Hilfe einer sehr kurzen Funkenstrecke in einer Flüssigkeit Metall mit hoher Genauigkeit abgetragen.