Wie kommt DC in das Stromnetz

Einseitige Belastung der Halbwellen?

Klar, aber warum immer nur mal sporadisch für 10...100 sec.?
Soviele brutale Einweggleichrichter in bösen Schaltnetzteilen? Oder gibst sonst noch ne asymmetrische Last?

Als Beispiel taucht immer wieder der Haarfön auf, der bei entsprechend billiger Konstruktion mit zwei Wärmestufen die erste Stufe per Einweggleichrichtung implementiert. Ich habe auch so ein Exemplar, wobei ich mich frage ob die Aufteilung der Heizwendel in zwei Teile wirklich teurer gewesen wäre als die Diode. Vielleicht wegen der dazu parallelen Absenkung der Ventilator-Drehzahl...

Ich weiß nicht welche Gerätschaften sonst noch solche billigen Tricks anwenden.

Alles klar!!!
Das mit dem Haarfön erklärt alles! Vor allem diese 10...100 sec.

Danke!

Bleibt die Frage:
Wie filtert man DC vernünftig hereus? Ich habe schon darüber nachgedacht einen 3kVA-1:1-Trafo in den Keller zu legen...

Aber es scheint etwas eleganter zu gehen. Burmester behauptet das sogar patentiert zu haben.

Wie?

Grüße,

Oliver.

Man besinnt sich auf die einfache Tatsache daß weder durch Trafos noch durch Kondensatoren Gleichstrom übertragen werden kann. Beide kommen also für die Filterung in Frage.

Da ein Netzteil einen Trafo enthält ist damit das Problem ohnehin erschlagen. Bei einem Schaltnetzteil wird sogar vor dem Trafo gleichgerichtet und wieder zerhackt, wodurch das Phänomen ebenfalls irrelevant wird.

Gleichstrom im Netz ist eigentlich allenfalls dann ein Problem wenn ein normaler Trafo dadurch einseitig in die Sättigung geht, und so entweder Oberwellen erzeugt, oder anfängt hörbar mechanisch zu summen (oder beides). Man hört daß Ringkerntrafos hier empfindlicher als konventionelle Trafos sein sollen, aber mir fehlt dazu die eigene Erfahrung, und selbst eine Nachfrage bei einem Trafohersteller hat keine für mich brauchbaren Erkenntnisse erbracht. Helfen wird hier wohl am ehesten ein nicht zu knapp dimensionierter Trafo und ein Kernmaterial das einen allmählichen, also nicht zu abrupten Übergang in die Sättigung hat.

Daß der Übergang bei Ringkerntrafos abrupter als bei konventionellen Trafos ist, ist bei Betrachtung der Feldverteilung im Kern allerdings einigermaßen plausibel.

Okay,

Du erklärst, dass Trafos kein DC "durchlassen". Schon klar. Das ist auch nicht meine Sorge.

Ich würde aber nicht fragen, wenn ich kein "Problem" damit hätte
RKs ab ca. 500VA neigen selbst bei hochwertiger Ausführung gelegentlich zu solchem Brumm, den man allein mit mechanischer Entkoppelung nicht ganz ins unhörbare drücken kann. - Je nach Wohngegend.

Ich kann übrigens durchaus aus eigener Erfahrung sagen, dass RK hier kritischer sind. Und doch sind sie mir aus den üblichen Gründen lieber...

Was also tun?
Banaler Einfall: Dicken Trafo an nicht hörbarer Stelle vorschalten.
Ich bin aber ganz sicher, dass es auch elegantere Ansätze gibt!

Nur welche?

Grüße,

Oliver.

Nun, man könnte es ja mal mit den erwähnten Kondensatoren probieren.

Es wird Elkos brauchen, und wegen der Polarität wird man sogar zu zweien in Serie greifen müssen, mit gegensätzlicher Polarität. Trotzdem ist das eine noch überschaubare Investition.

Wer eine "intelligentere" Lösung benötigt, der könnte daran denken eine weitere Spule auf dem Trafokern unterzubringen, die durch einen passenden Regelmechanismus so angesteuert wird, daß die DC-Unsymmetrie dergestalt kompensiert wird daß die Sättigung vermieden wird.

Müßte ich aber eine Weile drüber nachdenken. Sollte aber kein Hexenwerk sein, wenngleich ich noch zweifle daß derartige Aufwände überhaupt lohnen.

Auch der Ringkerntrafo selbst könnte entsprechend konstruiert werden. Man könnte z.B. einen weiteren Ring mit anderem Material oder anderer Querschnittform um den eigentlichen Ringkern legen und die Wicklung um das ganze Gebilde legen. Leider wächst dadurch das Gewicht und die Größe etwas an ohne daß man mehr Leistung hätte. Darum wird das wohl nicht so angesagt sein. Es wäre aber auf alle Fälle billiger und kompakter als wenn man zusätzliche externe Gerätschaften dazu nimmt.

Du würdest ernsthaft Kondis IN SERIE zum Verbraucher schalten?

Das habe ich schon ernst gemeint. Wo siehst Du das Problem?

Da beschäftigen sich jahrlange Freds mit Netzleitungen und dem Überbrücken von Feinsicherungen und Du schlägst beinhart vor einen Bipolaren Elko in Serie zu legen

Im Ernst, das dürfte bei sinnvoller Dimensionierung nicht weniger platz- und kostenintensiv sein, als ein Trenntrafo. Oder doch? Naja, das Gewicht könnte geringer sein

Wie würdest Du dimensionieren? Ich meine 50Hz sind halt doch ein bißchen wenig... Und ich rede von Endstufen...

Oliver.

Hallo,

1. Fön oder Endstufe an eine andere Phase hängen.

2. Fön während des Musikhörens wegschließen.

3. Fön immer nur mit maximaler Leistung laufen lassen.

4. Anderen Fön kaufen.

Grüsse aus OWL

kp

omulki schrieb:

Da beschäftigen sich jahrlange Freds mit Netzleitungen und dem Überbrücken von Feinsicherungen und Du schlägst beinhart vor einen Bipolaren Elko in Serie zu legen

Beinhart ist das Wort!

Wie würdest Du dimensionieren? Ich meine 50Hz sind halt doch ein bißchen wenig... Und ich rede von Endstufen...

Kommt darauf an welchen Spannungsschwund Du tolerieren willst. Ein paar Prozent werden kein Problem machen, oder? Der entscheidende Faktor dürfte aber hier die Wechselstrombelastbarkeit des Elkos sein: In realen Modellen ist die Kapazität meist ausreichend, sobald die Strombelastbarkeit ausreicht. Bei der Strombelastbarkeit würde ich im Interesse der Lebensdauer außerdem um den Faktor 3 überdimensionieren. Man kann sogar an die Parallelschaltung kleinerer Kapazitäten denken, denn das ergibt üblicherweise bessere Strombelastbarkeit.

Man kann mit einer recht geringen Spannungsfestigkeit auskommen (z.B. 10V), wenn man zusätzliche Maßnahmen zur Begrenzung der maximalen Spannung ergreift, z.B. durch parallel geschaltete dicke Z-Dioden. Im Betrieb soll ja ganz bewußt nur eine geringe (Wechsel-)Spannung an den Elkos abfallen - und eben die störende Gleichspannung. Die letztere wird aber hoffentlich über ein paar Volt nicht hinaus gehen, sonst ist etwas oberfaul. Die Schutzmaßnahmen braucht man insbesondere im Einschaltmoment, wo ja viel größere Ströme auftreten, und die Kondensatoren viel weiter aufgeladen werden. Auch das ist ein Grund zum Überdimensionieren.

Rechnen mußt Du jetzt selber

Ich habe das jetzt mal exemplarisch überschlagen:

Sagen wir es sollen 500W Aufnahme-Leistung abgedeckt werden (schon ein anständiger Verstärker). Das wären etwa 2A Dauerstrom am Netzstecker. Wir kalkulieren also 6A wegen der Überdimensionierung. Das kann man z.B. mit 10 parallelen Kondensatoren 1000µF/16V abdecken, denn diese Kondensatoren haben bei 50/60Hz typischerweise etwa 600mA Wechselstrombelastbarkeit. Parallel dazu einen Überspannungsableiter 1.5KE15A (in Wirklichkeit eine Art Zenerdiode). Das Ganze dann zwei Mal in Serie in Gegenrichtung. Beim Reichelt gibt's diese Bauteile für insgesamt 3,38 €. Das wäre schwer zu toppen mit Isoliertrafos, auch wenn man noch den Zusammenbau rechnet.

Den Spannungsschwund darfst Du ausrechnen.

Hallo,

hier hat der User Emo genau so etwas vorgestellt. Vielleicht solltest Du in dem Thread noch einmal entsprechend nachfragen.

Grüsse aus OWL

kp

Hallo
Ich habe noch einen Thread gefunden (mich dran erinnert), in dem über genau so einen DC-Filter diskutiert wird. Da gibt es auch einen Link zu einer ausführlichen Funktionsbeschreibung u.ä.

Danke allen!

Ich werde das bei Gelegenheit aufbauen und hier berichten!

Grüße,

Oliver.

Genau schrieb:

Da gibt es auch einen Link zu einer ausführlichen Funktionsbeschreibung u.ä.

Die leider auch gleich mit Vorsicht zu geniessen ist.

Die Wechselstrombelastbarkeit der Elkos wird z.B. überhaupt nicht berücksichtigt, obwohl sie in diesem Fall sehr wahrscheinlich wichtiger als die Kapazität ist.

Ein Elko verträgt bis zu etwa 2V Spannung in Gegenrichtung. Mit 5% hat das wenig zu tun, und auch bei 2V wachsen die Leckströme üblicherweise schon deutlich an. Die Spannungsbegrenzung durch Dioden in Durchlaßrichtung würde ich bei ein oder zwei Siliziumdioden befürworten, mehr halte ich nicht für sinnvoll. Das reicht aber für bis zu etwa 1V Gleichspannung. Antiparalleles Verschalten von Elkos bringt hier gar nichts, bei solchen Spannungen ist es schlicht egal wie rum ein Elko benutzt wird, und das Parallelschalten ist nur wegen der Strombelastbarkeit sinnvoll, nicht aber wegen der höheren Kapazität.

Wer höhere Gleichspannungen abdecken will braucht antiseriell geschaltete Elkos wie von mir beschrieben. Die Kapazitätsreduktion ist dabei in der Praxis eher kein Problem, weil wie gesagt der maßgebende Faktor der Strom ist.

Ein parallelgeschalteter Folienkondensator ist eigentlich - wenn nicht wirkungslos - allenfalls kontraproduktiv. Wenn er wegen der HF eingebaut wird sorgt er dafür daß die HF leichter zum Netztrafo und somit ins Gerät kommt, also gerade das was man sonst versucht zu vermeiden.

Zwei provokante Fragen:
Erstens, wenn das Netzsignal eine DC hat, ist dann nach dem Trafo, der in die Sättigung gerät, das Ausgangssignal nicht auch wieder asymmetrisch? Natürlich bildet sich ein neuer "Nulldurchgang", aber richtigerweise müsste ich doch den Trafo so berechnen, dass ich eine eingangsseitige Asymmetrie von + oder - 10V annehmen kann, also den Trafo für eine Betriebsspannung von rund 380V Peak(inkl. Überspannungsreserve) auslege.

Zweitens wäre ich mit Serie-Elkos vorsichtig. Sobald wir eine induktive Last anschliessen, kann es zu einem Seriekreis kommen, der im schlechtesten Fall eine Resonanz von 50Hz aufweist.
Dann bekommen wir erstens einen Kurzschluss auf der Netzzuleitung und zweitens eine Spannungsüberhöhung an L und C entsprechend der Kreisgüte. Und da wir diese Kreisgüte nicht unbedingt im Griff haben, ebensowenig die totale Induktivität, wäre ich mit dieser Variante etwas zurückhaltend.

Hallo,

was bin ich doch froh, dass ich solche "Phänomene" trotz kilowatt-starker Netztrafos nicht kenne. Ich kann mir sowas immer nur sehr schwer vorstllen, obwohl ich das nicht ausschliessen will (kann...wie auch immer)

Hier ist aber immer Totenstille.

Nur die Trafos meiner Flipper brummen wie wild, was aber zum einen daran liegt, dass sie für 220V gewickelt wurden, und zum anderen daran, dass sie einfach "mies" sind

@Omulki: Wie viel DC hast du denn "stoßweise" auf deiner Leitung? Wie hast du gemessen? Mach doch mal "zum Spass" einen Oszilloskop-screenshot deiner Netzspannung zur Mittagszeit....

Los....Wir alle machen mal einen kleinen "Vergleich":
THD und Wellenform der Netzspannung, sowie DC-level.

Wie wärs? Audiophile mains voltage contest....let´s go!


PS: Im Netzklirr bin ich wahrscheinlich schwer zu schlagen....1,4% THD+N bei 300 KHz Messbandbreite...Wow!

ansonsten hab ich ab und an schonmal 3,2%....Wird in meinem audiophilen Haushalt natürlich laufend überwacht

Hallo,

Der mv-contest scheint ja überhaupt nicht anzukommen?



Aber nochmal zum Thema: Wie misst ihr DC auf der Netzleitung, bzw die Unsymmetrie in diesen (geringen) Größenordnungen?

Aber nochmal zum Thema: Wie misst ihr DC auf der Netzleitung, bzw die Unsymmetrie in diesen (geringen) Größenordnungen?

Niemand mit einer "Idee"?

Ich kann ja schlecht einen RK-Trafo mit angeklebtem Mikro nachrüsten, und dessen 50 Hz Amplitude messen

Nur so ne Idee (ungetestet): Oszi mit zwei Kanälen nehmen, einen Kanal auf DC, anderen auf AC, Differenz anzeigen und "Welligkeit" wegkalibrieren. Sehen um wieviel die Linie springt wenn man auf GND schaltet.

Hallo,

schwierig....Habe ich alles schon probiert.
Um die Eingangsverstärker nicht zu demolieren, muss (sollte) man zwei 10:1 Tastköpfe benutzen. Selbst wenn ich diese dann mit 2V/div reichlich "übersteuere" (200V ss max), wird mein Differenzsignal mit effektiven 20 Volt/cm dargestellt. Dabei spricht man ja allgemein von DC-Größenordnungen, die i.d.R. unter! der Durchlaßspannung einer SI-Diode liegen sollen (600- 800 mV)
Das ist imo stochern im Nebel. Ich sehe da zumindest nichts.
Dummerweise belastet mein Fön die Halbwellen offensichtlich nichtmal einseitig....Kann nichtmal den "worst case" darstellen.

Sind Halbwellen bereits Gleichstrom? Wo liegt das Problem von Halbwellen, diese sind ja auch transformierbar wie Wechselstrom.

Für die DC-Messung tut's es doch eine Mittelwertbildung, also ein Tiefpass, mit 100k+10µF (evtl. bipolar) hamwer Fg=0.16Hz. Leckstrom vom Elko sollte eigentlich kein Problem sein (zur Not gibt es ja einen Trick dagegen), (bekannter) Rin eines g'scheiten Voltmeters auch nicht. Der 100k sollte halt kein 0402-SMD sein

Bei mir soeben, mit 110K+10µ/350V (lag grad rum), driftet es langsam zwischen maximal -5mV und +5mV. Fünf Millivolt, nochmal zum Mitschreiben für alle.
Dann an der selben Steckerleiste (und die an 5m Verlängerung), ein 1200-Watt-Fön auf halber Stufe:
+1.6V, bei Umpolen den Föns -1.6V (womit der Fön als Dioden-Limiter-Typ identifiziert ist).
Andere Steckdose im selben Zimmer: 0.6V
Andere Steckdosen in der Wohnung: 0.2V bis 0.3V
(habe nur eine Phase in der ganzen Wohnung).
Sind also wirklich keine Welten, werde das morgen tagsüber nochmal messen, ob da mehr als 10mV kommen (glaub' ich nicht).

Nachtrag: sogar das Filter kann man sich schenken, mein Multimeter misst im DC-Bereich praktische dasselbe (1.5V mit Fön), allerdings zappelt es etwas stärker (kürzere Zeitkonstante, intern). Muss halt auch die Spannung abkönnen, also >500V für DC, AC, DC+AC.


Bei der Unsymmetrie wird es schon schwieriger. Da würde ich eher digital aufzeichen und dann auswerten, per FFT etc. Echtzeit-Analog geht's schon auch irgendwie: per ultra-steilem Bandpass o.ä. nur die 50Hz-Grundwelle rausziehen, im Pegel anpassen und mit einem 0...180° Phasenschieber auf minmale Differenz mit dem Rohsignal abgleichen, der Rest ist dann Unsymmetrie/Verzerrungen.

Grüße, Klaus

So, habe heute früh noch mal 'ne Stunde mit Filter gemessen, es war nie mehr als 20mV, typisch wieder unter 5mV. Lediglich das Ein/Ausschalten von größeren Verbrauchern (Toaster, Kühlschrank) brachte diese kurzen Peaks, ist ja auch logisch. Dabei wohne ich in einer Stadt-Gegend mit extrem hoher Bevölkerungsdichte, auch mit jeder Menge Kleingewerbe und Gastronomie.

Für mich ist das Thema damit durch, bzw. es war eigentlich nie eines...

Grüße, Klaus

Einfach noch so:
Wie funktionierte früher ein Stromzähler? Da war eine Stromspule mit ganz wenigen Windungen und es gab eine Spannungsspule mit ganz vielen Windungen. Durch die vielen Windungen hohe Induktivität und damit ein phasenverschobener Stromfluss in der Spannungsspule.
Durch die wenigen Windungen der Stromspule war der Phasenwinkel der Verbraucher massgebend und nicht derjenige der Stromspule.

Die beiden Spulen erzeugten je ein Magnetfeld und diese beiden Magnetfelder waren gegeneinander phasenverschoben. Diese Felder wirkten auf eine Alu-Scheibe, welche das Zählwerk antrieb.
Und damit das Ding nicht einfach wild rotierte, wurde es mit einem Dauermagneten gebremst. Dieser erzeugt (wie die Wechselfelder) Wirbelströme, die dem angelegten Magnetfeld entgegenwirken. Beim Wechselfeld entsteht so die Drehung und durch die Phasenverschiebung und die mechanische Positionierung entsteht der Drehsinn. Das Gleichfeld bewirkt einfach eine drehzahlabhängige Bremsung.

Wenn nun auf dem Netz ein nennenswerter Gleichstrom vorhanden wäre (dazu ist nicht mal eine hohe Spannung nötig, weil jede Spule nur noch mit ihrem Drahtwiderstand wirkt und nicht mit der Induktivität), würde dieser Gleichstrom durch die Strom- und Spannungsspule ein zusätzliches, bremsendes Gleichfeld erzeugen.
Damit würde ein bedeutend kleinerer Stromverbrauch angezeigt, als tatsächlich vorhanden ist. Somit würde das Elektrizitätswerk weniger Einnahmen generieren und darum war es bei diesen Zählern im absoluten Interesse des EW, dass kein Gleichstrom auf dem Netz fliesst.

Bei mir soeben, mit 110K +10µ/350V (lag grad rum), driftet es langsam zwischen maximal -5mV und +5mV. Fünf Millivolt, nochmal zum Mitschreiben für alle.

Daran hatte ich garnicht gedacht...Es müsste aber so -zumindest näherungsweise- zu messen sein.

Ich komme mit 120 K und 10µ Folie exakt auf die selben Werte Werte. Also 5 mV. Messgerät hat 10M Ri.

Sowas soll einen RKT in die Sättigung treiben? Sehr kurios.

Ich denke eher, dass sowas vorwiegend in der Konstruktion der Trafos selbst zu suchen ist.

Hallo,

@richi44
Das hätte von mir sein können. Und auch heute funktionieren die Zähler noch genau so .


Ich hatte bei meinen ganzen Messungen (allerdings nur an Panzersicherungen und (Netz-) Verteilungen) bisher ein einziges Mal einen Wert im dreistelligen Millivolt Bereich. Und das war in einer Industrieanlage. Da die Fehlerursache aber an anderer Stelle ausgemacht wurde, habe ich nicht mehr weiter untersucht, wo die Ursache für diese Gleichspannung lag. Typische Werte lagen zwischen überwiegend "unmessbar" und selten 40 mV. Auffällig war der direkte Zusammenhang mit der Netzimpedanz. Je länger und hochohmiger das Netz, umso höher waren auch die zu messenden Gleichspannungen (wenn es denn überhaupt welche gab). Dieses deckt sich auch genau mit den Messungen von KSTR, denn je weiter die Entfernung zum Verursacher, umso geringer werden die Spannungen. Deshalb waren meine Ratschläge in meinem ersten Beitrag durchaus ernst gemeint. An der letzten Steckdose einer verzweigten Installation werden die Effekte wohl am größten sein.

Bei meinem heimischen "Fönversuch" direkt an der Steckdosenleiste meiner Anlage habe ich keine Messung durchgeführt, es waren aber auch keinerlei Effekte auszumachen (zu "hören"). Wobei ich nicht mal genau weiß, ob und in welchen meiner Komponenten Ringkerntrafos verbaut sind.

-scope- schrieb:

Ich denke eher, dass sowas vorwiegend in der Konstruktion der Trafos selbst zu suchen ist.

Selbst das glaube ich nicht. Ich halte solche Effekte mittlerweile grundsätzlich für eine absolute Ausnahme. Und bevor ich da mit Gleichspannungsfiltern arbeiten würde, würde ich zunächst versuchen, mit "einfachen" Mitteln die Ursachen zu beseitigen.

Grüsse aus OWL

Peter

Hallo,
Hier ist ein Vortrag, der unter anderem einen Messaufbau mit zusätzlicher Gleichstromeinspeisung beinhaltet:
http://www.plitron.com/pdf/AES.pdf


Arnoh