Dampfradioforum

Liebe Forenmitglieder,

ich habe mir nun endlich mal ein Formiergerät für lange nicht benutzte Elkos gebaut. Wesentlicher Bestandteil der Schaltung sind eine 7Watt/230V-Lampe und eine Diode 1N4007 in Reihe, um eine im Strom begrenzte, gepulste Spannung zu erzeugen.Das Ganze funktioniert auch wie es soll.

Nun fehlt mir allerdings das Verständnis für die gemessenen Spannungen: Betreibe ich das Gerät im Leerlauf, also ohne zu formierenden Elko, so messe ich nach der Lampe und der Diode im Gleichspannungsbereich meines digitalen Multimeters etwa 104 Volt. Im Wechselspannungsbereich sind es etwa 225 Volt bei 227 Volt Eingangsspannung. Meine Hypothese ist, dass das Messgerät im Gleichspannungsbereich nur die halbe Sinuswelle misst, weil die Diode den negativen Anteil wegnimmt, insofern kommt die Spannung ja so ungefähr hin (eigentlich hatte ich mit etwa 10 Volt mehr gerechnet). Aber warum zeigt das Gerät im Wechselspannungsbereich annähernd Netzspannung? Es müsste doch eigentlich der selbe Wert sein, nach der Diode habe ich doch keine 225 Volt.

Zum Schluss noch die folgende Frage: Aus welchem Grund erhöht sich die Spannung mit angeschlossenem Elko im Gleichstrombereich gemessen auf etwa 320 Volt? Ich weiß, dass der Wert ja richtig ist, aber weswegen?

Liebe Grüße und vielen Dank für Eure Mühe mir das Brett vom Kopf zu reißen

Helmut

Hallo Helmut

Deine Annahme mit 104V und Halbwelle ist korrekt.

Beim AC Bereich, ist manchmal Technik von Multimeter geschuldet.. es gibt Multimeter der nur Einwegspitzengleichrichter besitzt, wenn es bei dir so ist, dann stimmt Ergebnissse so.


Grüss
Matt

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unbekannt

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Ergänzend zu Matts Beitrag, beim Anschluß eines Kondensators an eine (Roh) Gleichspannung wird die kapazitive Ladung dazu gegeben, d.h. auch, das sie durch die Kapazität geglätet wird, somit steigt die Spannung um den Faktor 1,4, dieser Kondensator erhält dann die Bezeichnung Lade Elko.

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M.f.G.
harry

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- Es ist keine Schande, nichts zu wissen, wohl aber, nichts lernen zu wollen.
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Hallo Matt und harry,

vielen Dank für die schnellen Antworten. Ein bisschen bin ich dadurch schon weiter gekommen. Meine Vorstellung mit der positiven Halbwelle passt also. Vielleicht kann noch mal jemand darauf eingehen, warum die in der Schaltung gemessene Gleichspannung nicht genau die Hälfte der an der Stromquelle gemessenen 227 Volt sind. Liegte das daran, dass die Lampe und die Diode in Reihe dazwischen liegen? Kann ich mir eigentlich nicht vorstellen, denn durch den sehr hohen Innenwiderstand des Multimeters dürfte hier ja so gut wie kein Strom fließen und somit auch keine Spannung abfallen. Oder spinnt mein Multimeter vielleicht? Aber gleich um 10%?

Was die Wechselstrommessung ohne anliegenden Elko angeht, gehe ich nach Matts Erklärung auch davon aus, dass zumindest mein Messgerät einfach ausgedrückt "davon ausgeht, dass eine Wechselspannung auch immer eine negative Halbwelle haben muss" und schaltungstechnisch so ausgelegt ist, dass es diese mit anzeigt.

Bezüglich der 320 Volt mit angeschlossenem Elko habe ich den Vorgang noch nicht verstanden. Die Ladung des Kondensators liegt doch parallel zur gepulsten Gleichspannung und zum Voltmeter. Wenn sie in Reihe liegen würde, sollte sich die Spannung verdoppeln, aber ich hätte in der Theorie erwartet, dass sie gleich bleibt, bei Gleichspannungsmessung also weiterhin, abgesehen von dem Ladeeffekt 104 Volt wäre.

Kann mir vielleicht jemand noch grundlegend, ohne zu weit in die Theorie vorzudringen, beschreiben, wodurch es zur Spannungserhöhung durch den Glättungseffekt kommt, der die Spannung um den Faktor 1,4 (ich vermute den rechnerischen Wert aus der Wurzel aus 2) erhöht?

Helmut

Hallo Helmut,

die Vermutung mit der Wurzel 2 ist richtig.

Eine sinusförmige Wechselspannung mit dem Effektivwert z.B. 100V hat einen Spitze- zu Spitze Wert (Uss) von

2* Wurzel2 * Ueff = 280V

Daraus wird bei Gleichrichtung also

WURZEL2 * Ueff = 140V

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viele Grüße,

Matthias.

Bei einem angeklemmten Elko sind die Verhältnisse klar; er lädt sich auf die Spitzenspannung der positiven Halbwelle auf, die bei Dir bei 320 Volt liegt.

Wenn der Elko fehlt und nur ein reales Meßgerät hinter der Diode angeschlossen ist, ergibt sich dieses Signal:

Die Spitzenspannung beträgt 320 V; der arithmetische Mittelwert (also die durchschnittliche Höhe) dieser pulsierenden Gleichspannung, den Dein Meßgerät anzeigen sollte, wäre dann 102 V.

Edit: Sorry, ich hatte mich bei der Berechnung vertan. Es sind tatsächlich 102 V statt 113 V, somit kommt Deine Messung ganz gut hin. Das Diagramm ist aktualisiert.

Gruß, Frank

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Es muss nicht immer alles Sinn machen. Oft reicht es schon, wenn's Spaß macht.

Liebe Leute,

erst nochmal vielen Dank für eure Bemühungen, mir ein Licht aufgehen zu lassen. Ich merke, dass ich bei manchen Grundlagen noch erheblich schwimme. Aber mit euren Antworten komme ich, glaube ich, langsam voran.

Frank, ich habe mit einem anderen Voltmeter (Drehspulinstrument), was allerdings so klein ist, dass man nicht aufs Volt genau ablesen kann, nachgemessen und die beiden Messinstrumente zeigen das selbe Ergebnis. Ich habe die Spannung nach dem Trenntrafo auf 230 Volt eingestellt. Ohne Elko lagen im AC-Bereich 228 Volt, im DC-Bereich 104 Volt an. Mit Elko waren es dann 319 Volt im DC-Bereich. Es hat sich also nichts verändert.

Ich glaube, ich habe zuvor einen Denkfehler gemacht: Ich dachte, dass 230 Volt AC die Differenz zwischen Sinustal und Sinusgipfel ist. Laut Franks anschaulicher Grafik (Frank, müsste bei fehlendem Elko die Spitzenspannung nicht 228 Volt statt 320 sein?) und Matthias Ausführungen verstehe ich es aber so, dass bereits eine Halbwelle den Wert von 230 Volt hat, die Spannung der gesamten Sinuswelle also 460 Volt wäre. Bin ich auf dem richtigen Weg?

Dann wäre das Ergebnis logisch: Die ohne Elko gemessenen 104 Volt, die eigentlich 114 (laut letzter Messung) sein sollten, dies aber aus evtl. nachvollziehbaren Gründen nicht sind, mittelt das auf DC eingestellte Multimeter aus 0 Volt (da, wo die negative Sinuswelle durch die Diode abgeschnitten ist) und 228 Volt, weil ja die negativen Halbwellen fehlen und über die Zeit gemessen ja nur die Hälfte der Spannung vorhanden ist. Im AC-Bereich misst es nicht den Mittelwert, sondern die gesamte Differenz zwischen 0 Volt und 228 Volt. Und mit angeschlossenem Elko erhöht sich die Spannung um den Faktor 1,4 auf 319 Volt.

Wobei ich die 319 Volt ja im DC-Bereich gemessen habe, was ja bedeuten würde, dass der Elko eine wirklich gleichmäßige Gleichspannung erzeugen würde, was das Messgerät im DC-Bereich dann nicht mehr mitteln muss, sondern als Differenz vom Nulldurchgang bis zur Spitzenspannung anzeigt.

Ich hoffe, dass mein Gedankengebäude nicht gleich wieder einstürzt, wenn ich aber auf dem Holzweg bin, bitte berichtigt mich.

Helmut

Hallo zusammen,

ich habe mich im Netz noch ein bisschen belesen. Ich glaube, ich habe die Sache nun weitestgehend verstanden. Zum einen weiß ich nun, dass ich mit meiner Vermutung bezüglich der Angabe der Wechselspannung richtig liege: Sie ist definiert als Wert zwischen 0 Volt und Scheitelpunkt der positiven Halbwelle abzüglich der Differenz zum Effektivwert, der lediglich ein Äquivalent zum Gleichstrom bilden soll. Dieser Effektivwert ist es auch, den ein AC-Messgerät anzeigt.

Messe ich mit Elko im DC-Bereich, so hat sich aus der pulsierenden Gleichspannung eine geglättete ergeben, die fast dem Spitzenwert der anliegenden Wechselspannung entspricht und als solche auch vollständig angezeigt wird, weil die Ladung des Kondensators die Lücken in der gepulsten Spannung füllt.

Für die gemessenen 104 Volt (DC / Leerlauf) vermute ich, dass es dann genau die Hälfte der effektiven 228 Volt wären, wenn es sich theoretisch um einer Rechteck- anstelle einer Sinusspannung handeln würde, da diese genau die Hälfte einer Periode ausmacht, die Sinushalbwelle aber kleiner ist. Das DC-Instrument misst auf jeden Fall aber nur die Hälfte der möglichen Spannung, weil es aus der Zeit, in der Spannung anliegt und der Zeit in der dies aufgrund der abgeschnittenen negativen Amplitude nicht der Fall ist, den Mittelwert bildet. Hoffe ich wenigstens!

Klasse, dass ihr mir beim Verstehen geholfen habt. Danke vielmals. Ist doch fatal, wie verquer man manchmal denkt und sich dabei selbst im Weg steht.

Helmut

P.S. Frank, in meinem letzten Post meinte ich mit "228 statt 320" die Anzeige des Messgeräts, das ja, wie ich gerade gelernt habe, nicht den Spitzenwert sondern den Effektivspannungswert anzeigt. Deine Darstellung ist natürlich richtig.