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Brummschleife

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AlexTP2K
Neuling
#1 erstellt: 02. Jul 2004, 13:21
Ich hab mal ne Frage zu Brummschleifen:
Angenommen es entsteht eine Brummschleife zwischen Computer und Anlage durch ungleiche SchuKo-Potenziale.
Wieso kann man die Schleife jetzt "aufheben" indem man beide Geräte mit der gleichen Steckdose betreibt? Ich meine die Leiterschleife an sich ist doch dann trotzdem noch vorhanden. Da drin müsste doch nun weiterhin durch den Netzwechselstrom ein Störsignal induziert werden oder nicht?


[Beitrag von AlexTP2K am 02. Jul 2004, 13:22 bearbeitet]
Backi
Neuling
#2 erstellt: 04. Jul 2004, 14:54
Mahlzeit!

Klar wird auch da eine Spannung in der Leiterschleife induziert. Diese Störspannung kann aber ungehindert durch den definierten Nullspannungspunkt der Erde abgeleitet werden. Das ist ja auch der Sinn der Abschirmungen.
Bei einer Mehrfacherdung entsteht eben eine Spannungsdifferenz durch die unterschiedlichen Leitungswege zur Erde.
Der Strom weiß quasi nicht mehr wohin...


best regards
pelmazo
Hat sich gelöscht
#3 erstellt: 04. Jul 2004, 14:59
Die Brummschleife entsteht über den Schutzleiter. Der Netzwechselstrom selbst ist daran nicht direkt beteiligt. Die Schutzleiteranschlüsse aller Steckdosen im Gebäude sind irgendwo in der Elektroinstallation miteinander verbunden (und auch mit der Erde, typischerweise über ein Metallband im Fundament).

Die Brummschleife ist also eine geschlossene Leiterschleife über die Schutzleiterverdrahtung im Haus und die Masseverbindungen Deiner Audioinstallation. Auch ein Antennenanschluß kann daran beteiligt sein, weil üblicherweise der Außenleiter des Antennenkabels irgendwo geerdet ist.

Je größer die Schleife ist, genauer gesagt je mehr Fläche sie umschreibt, desto mehr Störungen wird sie durch Induktion aus den elektromagnetischen Feldern in der Umgebung auffangen. Die aufgefangene Energie führt zu Strömen in der Schleife. Wenn zusätzlich in der Schutzleiterverkabelung größere Leckströme fließen (was eigentlich nicht sein dürfte und auf ein Isolationsproblem in der Elektroinstallation hinweist), dann verstärkt dies den Effekt noch.

Das wäre alles kein Problem wenn diese Ströme nicht in Dein Audiosignal gelangen würden. Es gibt also mehrere Möglichkeiten, wie man dem Problem beikommt:

1. Man trennt die Schleife auf. Dadurch wird natürlich der Schleifenstrom unterbrochen und das Problem verschwindet.

2. Man macht die Schleife so klein wie möglich. Dadurch wird entsprechend weniger Störsignal eingekoppelt.

3. Man sorgt dafür, daß der Schleifenstrom nicht durch die Leitungen für die Signalmasse fließt. Dadurch unterbindet man den Einfluß des Störsignals auf das Audiosignal.

Alle drei Methoden - oder auch Kombinationen davon - helfen, aber nicht alle sind immer praktikabel. Es hängt also von der Situation ab, welche man anwenden kann.

Die von Dir angesprochene Methode, den gleichen Schukostecker zu verwenden, ist ein Beispiel für Methode 2. Du verhinderst damit, daß die Brummschleife durch's ganze Haus geht. Das hilft aber nur, wenn die Brummschleife tatsächlich über den Schutzleiteranschluß von Anlage und Computer geht. Falls sie etwa über den Antennenanschluß der Anlage geht, ist nichts gewonnen.

Ich kenne Deine Anlage nicht, aber so weit ich weiß haben die meisten Geräte gar keinen Schutzleiteranschluß, weil sie sicherheitstechnisch so gebaut sind, daß sie gar keinen brauchen. Ihre Signalmasse ist folglich nicht mit der Erde verbunden. Der Computer ist etwas anderes: Der ist über den Schutzleiter geerdet, seine Signalmasse ist folglich mit der Erde verbunden.

Wen Du also genau einen Computer mit einer normalen Anlage verbindest, entsteht noch keine Brummschleife, egal, welche Steckdosen Du für welches Gerät verwendest. Die Signalmasse für's Gesamtsystem ist über genau einen Pfad mit der Erde verbunden, nämlich über den Computer und dessen Schutzleiteranschluß.

In dem Moment, in dem Du die Anlage mit einer Antennenanlage verbindest, schließt sich allerdings der Kreis über den Außenleiter der Antennenleitung. Diese Brummschleife geht über die folgenden Stationen:
-- Erde
-- Schutzleiterverdrahtung im Haus bis zur Schukosteckdose des Computers
-- Verbindung zwischen Schutzleiter und Signalmasse im Computer
-- Masseleitung im Signalkabel von Computer zur Anlage
-- Masseverbindung in der Anlage zur Antennenbuchse
-- Außenleiter des Antennenkabels zur Antenne
-- Erdung der Antenne
-- zurück zur Erde, Kreis ist geschlossen.

Diese Brummschleife bleibt bestehen, egal an welchen Steckdosen Computer oder Anlage betrieben werden. Wie man leicht sieht geht sie durch's ganze Haus.

Brummschleifen müssen nicht unbedingt über die Erde gehen, aber üblicherweise sind die Schleifen, die nicht über Erde gehen weitaus kleiner und damit unproblematischer. Zum Beispiel entsteht streng genommen bereits eine Brummschleife, wenn Du ein Tapedeck mit separaten Kabeln für Aufnahme und Wiedergabe an den Verstärker anschließt. Da die Kabel jeweils ihre eigene Masseverbindung haben, gibt es eine Masseschleife. Die Kabel sind aber vielleicht einen Meter lang, da kommt selbst im ungünstigsten Fall nur eine runde Schleife von 2m Umfang zu Stande. Das ist nur bei starken Störfeldern ein Problem, und selbst dann kann man das Problem leicht lösen, indem man einfach beide Leitungen nahe beieinander verlegt, um die umschriebene Fläche zu minimieren.

Generell hat das Problem mit Störströmen in der Signalmasse zu tun, denn die Signalmasse wird als Bezugspegel für die Audiosignale verwendet. Dazu muß natürlich dieser Bezugspegel überall gleich sein, andernfalls erscheinen die Differenzen für den Empfänger wie dem Nutzsignal überlagert. Störströme in der Verkabelung für die Signalmasse führen dazu, daß solche Pegeldifferenzen zwischen den Geräten auftreten und in das Nutzsignal eingekoppelt werden. Je besser (sprich: niederohmiger) die Verkabelung ist, desto kleiner werden die Effekte werden, aber da man keine Kabel und Stecker ohne Widerstand, Induktivität und Kapazität bauen kann, außer sie haben die Länge Null, wird immer ein Effekt bleiben.

Wie Du siehst, hast Du's in der Praxis mit mehreren Schleifen gleichzeitig zu tun. Du mußt diejenige finden, die am meisten Probleme bereitet, und das wird in der Regel die mit der größten umschriebenen Fläche sein, also eine die durch's ganze Haus geht.

Falls die Brummschleife über den Antennenanschluß geht, ist die einfachste Lösung ein Mantelstromfilter in der Antennenleitung. Dadurch wird die Schleife aufgetrennt.

Falls die Brummschleife über die Schutzleiter zweier Geräte läuft, kann man beide Geräte an der gleichen Steckdose betreiben. Dadurch wird die Schleife zwar nicht unterbrochen, aber so weit wie möglich verkleinert.

Es gibt auch Leute, die an einem Gerät die Schutzleiterverbindung auftrennen. Dadurch wird zwar die Brummschleife unterbrochen, aber leider auch das Gerät zu einem Sicherheitsrisiko, es sei denn man verwendet einen (teuren) Trenntrafo. Ich würde das höchstens als Test empfehlen, um festzustellen über welchen Weg die Brummschleife läuft. Eine Lösung ist es nicht, weil man ein Problem durch ein potenziell viel größeres ersetzt.

Eine weitere Methode ist die Verwendung eines Audioübertragers im Signalweg. Dadurch wird die Signalmasse aufgetrennt und so die Brummschleife unterbrochen. Das ist aber eine recht teure Variante, weil gute Audioübertrager nicht gerade billig sind.

Es gibt noch eine Reihe von schaltungstechnischen Varianten ohne Übertrager, die letztlich Realisierungen von Methode 3 sind, die aber leider im Hifi-Bereich nicht weit verbreitet sind. Dazu zählt z.B. die symmetrische Signalübertragung, wie sie in der professionellen Tontechnik üblich ist. Hier wird die Masse gar nicht als Bezugssignal für die Übertragung verwendet. Folglich stören Brummströme in der Masseverbindung die Audiosignale nicht.

Das war jetzt ein ganz schöner Aufsatz, ich hoffe Du hast es bis zum Ende ausgehalten ;-)

Gruß
pelmazo
Großinquisitor
Hat sich gelöscht
#4 erstellt: 04. Jul 2004, 15:00
Es kommt eben manchmal vor, das z.B. Antennenkabel nur am Knotenpunkt geerdet sind (Bei Breitbandkabelanlagen), aber in den einzelnen Häussern usw. wird die Abschirmung des Kabels dann nicht mehr mit Erde verbunden. Die Erdung für den Stromkreis des Hauses macht man aber ja direkt am Haus (Banderder).

Es können aber an diesen beiden Punkten unterschiedliche Spannungspotenziale bestehen. Verbindet man jetzt ein geerdetes Gerät mit einem, welches sozusagen über die Masse des Antennenkabels geerdet ist, fließt eben über diese Masse ein Ausgleichsstrom, da beide unterschiedlichen Erdpotenziale auf ein und das selbe Niveau kommen wollen.

Und das kann dann zur Brummschleife führen.

Ist aber nur eine Möglichkeit, und es muß auch nicht so sein.

Helfen können NF Trenner, Mantelstromfilter, manchmal auf gemeinsame Steckdosen benutzen, sogar das um 180 Grad drehen eines Steckers in der Seckdosenleiste kann helfen.
axim
Ist häufiger hier
#5 erstellt: 29. Aug 2006, 18:39
Hallo!

Auch wenn dieser Thread alt ist habe ich noch eine Frage dazu
Wie die Brummschleife durch Induktion entsteht ist mir klar!
Im letzten Beitrag ist aber noch eine Frage aufgetaucht, nämlich wegen des Potentialunterschiedes. Bei Chip taucht das auch auf, ich zitiere kurz:


Jetzt ist aber der Erdungswiderstand, eben durch Kabelwiderstände, Übergangswiderstände an Klemmstellen, Bodenbeschaffenheit, usw. nicht immer und überall gleich. Er kann variieren.
Zwar müssen aufgrund von Sicherheitsbestimmungen bestimmte Grenzwerte eingehalten werden, aber abhängig von den Entfernungen, können sich deutliche Widerstände aufbauen.

Ist der Erdungswiderstand jetzt am Haus ein anderer, wie am Verteilerknoten des Kabelnetzes, kann sich durch dieses Gefälle ein Potenzialunterschied aufbauen. Werden BEIDE „Erden“ nun miteinander verbunden, so wie in unserem Beispiel durch das Chinchkabel, so beginnt ein Ausgleichsstrom zu fließen, der den Potenzialunterschied, wie der Name schon sagt, auszugleichen versucht.


Das ist mir noch nicht ganz klar. Wieso spielt es eine Rolle, ob die Erdung vom Haus bzw. von der Antennenverteilung in den Boden unterschiedlich ist?
Hatte pelmazo schonmal gefragt und hatte es wie folgt verstanden:
In der Erde fließen Ströme, verursacht durch das gesamte Stromnetz. Wenn von Punkt A, mein Haus, nach Punkt B, beim Antennenverteilerkasten weiter weg, ein Strom fließt, nimmt dieser statt durch die Erde zu fließen einfach meine schöne niederohmige Verbindung durch das Audiokabel. Ist das richtig so? Oder ist das noch falsch?
Falls ja, wieso spielt es dann eine Rolle ob die Erdung in den Boden unterschiedlich ist? Angenommen beie Erdungen haben 1 Ohm, der Widerstand des (durchaus langen) Antennenkabels wird vernachlässigt, fließt der Strom also durch meinen Widerstand von 2 Ohm statt durch die Erde. Wenn ein Erdungspunkt eben den Widerstand 1 und der andere 2 Ohm hat sind es eben 3 Ohm, immer noch besser als die Erde. Wieso steht dann bei chip dass sich durch diesen Widerstandsunterschied ein Potentialgefälle entsteht?

gruß
axim
pelmazo
Hat sich gelöscht
#6 erstellt: 29. Aug 2006, 19:23

axim schrieb:
Falls ja, wieso spielt es dann eine Rolle ob die Erdung in den Boden unterschiedlich ist? Angenommen beie Erdungen haben 1 Ohm, der Widerstand des (durchaus langen) Antennenkabels wird vernachlässigt, fließt der Strom also durch meinen Widerstand von 2 Ohm statt durch die Erde. Wenn ein Erdungspunkt eben den Widerstand 1 und der andere 2 Ohm hat sind es eben 3 Ohm, immer noch besser als die Erde. Wieso steht dann bei chip dass sich durch diesen Widerstandsunterschied ein Potentialgefälle entsteht?


So beschrieben ist der Erdungswiderstand noch recht egal. Wenn aber solche stromnetzbedingten Ausgleichsströme auch in Deiner Hausinstallation entstehen, dann spielt's doch eine Rolle. Die fließen dann nicht durch beide von Dir angegebenen Erdungen sondern nur durch eine, und erzeugen am jeweiligen Erdungswiderstand eine Potenzialdifferenz.
axim
Ist häufiger hier
#7 erstellt: 29. Aug 2006, 21:21
Hmm das verstehe ich nicht so recht.

Wo soll der Strom denn langfließen? Normalerweise fließt er ja letztendlich vom Umspannwerk zu mir, durch meinen Verbraucher, und dann zurück, durch ein Kabel.
Wie ist das jetzt mit dem Potentialgefälle? Selbst wenn dort Strom statt durch ein Kabel geführt zu einem geringen Teil von meiner Hauserdung zum Umspannwerk zurückläuft, ist dieser Strom doch nicht durch mein Audiokabel gelaufen?
Oder läuft der Strom durch das Audiokabel durch die andere Erde, wenn dieser Erdungswiderstand niedriger ist? Dann könnte er aber doch auch gleich durch das normale Kabel zurück? Hmmm Außerdem sollte doch der FI-Schalter auslösen (sofern es einen gibt), wenn der Strom woanders langfließt? Oder ist der Strom dafür zu gering?


[Beitrag von axim am 29. Aug 2006, 21:29 bearbeitet]
pelmazo
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 29. Aug 2006, 21:33

axim schrieb:
Wie ist das jetzt mit dem Potentialgefälle? Selbst wenn dort Strom statt durch ein Kabel geführt zu einem geringen Teil von meiner Hauserdung zum Umspannwerk zurückläuft, ist dieser Strom doch nicht durch mein Audiokabel gelaufen?
Oder läuft der Strom durch das Audiokabel durch die andere Erde, wenn dieser Erdungswiderstand niedriger ist? Dann könnte er aber doch auch gleich durch das normale Kabel zurück? Hmmm Außerdem sollte doch der FI-Schalter auslösen, wenn der Strom woanders langfließt? Oder ist der Strom dafür zu gering?


Ein nicht ganz so seltenes Beispiel:

An einer Hausantennenanlage hängen mehrere Fernseher, die keinen Schutzleiteranschluß haben. Deren Chassis-Masse ist per Antennenkabel mit der Masse der Hausantennenanlage verbunden. Die sei jetzt schlecht geerdet (hoher Widerstand zur Erde).

Fernseher haben gerne ein Schaltnetzteil und das produziert relativ viel Ableitstrom nach Masse (wegen Kapazitäten in Filtern). Der fließt (weil nicht anders möglich) über die Antennenmasse ab.

Die schlechte Erdung der Antennenmasse führt zu einem Potenzialabfall des Antennenanschlusses gegenüber der Erde, und damit gegenüber einem anderen geerdeten Verbraucher. Dieser Potenzialunterschied produziert z.B. einen Störstrom zwischen einem Tuner (der am Antennenanschluß geerdet ist) und einem Verstärker (der hypothetischerweise per Schutzleiter geerdet ist). Durch die Verbindung zwischen Beiden fließt der Ausgleichsstrom im Masseanschluß.

Da in der Erdung der Antennenanlage kein FI-Schalter sitzt kann er nicht ansprechen. Eine genügend große Differenz zwischen Phase und Null existiert nirgends um einen FI zum Ansprechen zu bringen.
axim
Ist häufiger hier
#9 erstellt: 29. Aug 2006, 21:50

pelmazo schrieb:


Ein nicht ganz so seltenes Beispiel:

An einer Hausantennenanlage hängen mehrere Fernseher, die keinen Schutzleiteranschluß haben. Deren Chassis-Masse ist per Antennenkabel mit der Masse der Hausantennenanlage verbunden. Die sei jetzt schlecht geerdet (hoher Widerstand zur Erde).

Fernseher haben gerne ein Schaltnetzteil und das produziert relativ viel Ableitstrom nach Masse (wegen Kapazitäten in Filtern). Der fließt (weil nicht anders möglich) über die Antennenmasse ab.

Die schlechte Erdung der Antennenmasse führt zu einem Potenzialabfall des Antennenanschlusses gegenüber der Erde, und damit gegenüber einem anderen geerdeten Verbraucher. Dieser Potenzialunterschied produziert z.B. einen Störstrom zwischen einem Tuner (der am Antennenanschluß geerdet ist) und einem Verstärker (der hypothetischerweise per Schutzleiter geerdet ist). Durch die Verbindung zwischen Beiden fließt der Ausgleichsstrom im Masseanschluß.

Da in der Erdung der Antennenanlage kein FI-Schalter sitzt


Ah, genial! Habe es mir eben mal aufgezeichnet. Mit dem Antennenkabel wäre ich wohl auch in einer Stunde Grübeln nicht draufgekommen, dieses sozusagen auch als Rückleiter im ganzen Kreis einzubauen! Der weitere Verlauf ist dann klar (denke ich): Der Strom fließt nicht von der Spannungsquelle in den Fernseher und zurück, sondern nimmt zurück den Umweg über das Antennenkabel, Tuner und Verstärker (weil der Strom vom Gehäuse keinen anderen Weg findet). Potentialgefälle klingt halt auch gleich etwas abenteuerlicher als es so gut zu erklären wie du Konnte es deshalb auch nicht so recht einordnen, vor allem wenn man zwei Erdungswiderstände vor Augen hat wo noch nichtmal Strom fließt...

gruß und vielen dank, vielleicht hat es ja auch andere interessiert
axim


[Beitrag von axim am 29. Aug 2006, 22:07 bearbeitet]
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