Frage Kondensatornetzteil

[Soder D. (soderdaen)]

Hey,

ich hab wahrscheinlich ne triviale Frage an die Community, mir ist es 
auf jeden Fall nicht ganz klar.

Ich lese derweil diesen Artikel 
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/cpowsup.htm und hab 
am ersten Bild meine Frage:
Der Strom Idc soll 20 mA betragen, davon ausgehend erwartet der Autor 
einen Iac von 24 mA. Dort müsste doch der gleiche Strom fließen, bzw man 
achtet dann auf den Peak oder RMS Wert, aber 20mA/1,4 sind 14,2mA.

Woher also die 24mA kommen ist meine Frage.

Vielen lieben Dank

[Route_66 H. (route_66)]

Hallo!
Auch beim klassischen Trafo-Netzteil ist der Wechselstrom aus der 
Sekundärwicklung höher als der aus dem Ladekondensator entnehmbare 
Strom. Die pulsierende Gleichspannung nach dem Gleichrichter erzeugt 
einen ständigen (Nach-)Ladestrom durch den Elko.

[Reinhard #. (gruebler)]

Soder D. schrieb:
> Woher also die 24mA

Der AC Strom ist praktisch nur vom
Blindwiderstand des Kondensators Cr
abhängig.
Der DC-Strom hat keinen Einfluss auf
ihn.

[Sascha (Gast)]

Also ohne mich jetzt extrem lang damit beschäftigt zu haben:

Wegen Effektivwert ist Idc = Iac/0,707 = 28mA. Allerdings nur bei 
perfekter Glättung. In Wahrheit hat der Strom immer noch einen 
AC-Anteil, daher 24mA. Scheint mir aber eher ein guter Schätzwert zu 
sein.

[Reinhard #. (gruebler)]

Sascha schrieb:
> Also ohne mich jetzt extrem lang damit beschäftigt zu haben

Das solltest du aber besser, bevor du hier antwortest.

Also noch mal:
Der 330nF Kondensator hat bei 50Hz einen Blindwiderstand
von 9646Ohm. Das macht bei 230V ein Strom von 23,8mA.
Die fließen immer, Id hat da gar keinen Einfluss.
Der Strom aus dem Brückengleichrichter ist auch
annähernd konstant. Fließt weniger Strom in den Ro,
fließt halt mehr in die Z-Diode.

[Elektrofan (Gast)]

Der gleichgerichtete Strom hinter der Brücke ist eben etwas kleiner, als 
der Effektivstrom durch den Kondensator.

Und zwar nur 2√2/π ≈ 0,900 mal so gross.
(genaugenommen natürlich noch etwas weniger, da der Kondensator ja nicht 
alleine ist.)

Im Bild 1 von

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/cpowsup.htm

steht schon richtig:   I(ac)= 24 mA,  Idc=20 mA

[Elektrofan (Gast)]

> Auch beim klassischen Trafo-Netzteil ist der Wechselstrom aus der
> Sekundärwicklung höher als der aus dem Ladekondensator entnehmbare
> Strom.

Ja, aber der Faktor ist erstens grösser, und zweitens je nach 
Verhältnissen in der gegebenen Schaltung sehr unterschiedlich.

[Michael B. (laberkopp)]

Soder D. schrieb:
> Der Strom Idc soll 20 mA betragen, davon ausgehend erwartet der Autor
> einen Iac von 24 mA. Dort müsste doch der gleiche Strom fließen, bzw man
> achtet dann auf den Peak oder RMS Wert, aber 20mA/1,4 sind 14,2mA.

Die 4mA sind der Strom durch die Z-Diode, wenn am Ausgang wirklich 20mA 
gezogen werden. Zieht man am Ausgang 0mA, bleiben 24mA für die Z-Diode 
(das verkraftet sie).
Ist die Netzspannung -10% oder hat der Kondensator -20% reicht der Strom 
immer noch (aber nicht wenn beides zusammen auftritt) für 20mA 
Belastung.

[Elektrofan (Gast)]

> Zieht man am Ausgang 0mA, bleiben 24mA für die Z-Diode

Nein, nur 20 mA  (s.o.).

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Reinhard #. schrieb:
> Also noch mal:
> Der 330nF Kondensator hat bei 50Hz einen Blindwiderstand
> von 9646Ohm. Das macht bei 230V ein Strom von 23,8mA.
Allerdings sind es keine 230V, die über dem Kondensator abfallen. 
Sondern knapp 8V fallen am Rs ab und 24V an der Schaltung. Ergo bleiben 
noch knapp 200V und damit sind die erwähnten 20mA eher an der 
Realität...

[Harald W. (wilhelms)]

Lothar M. schrieb:

>> Der 330nF Kondensator hat bei 50Hz einen Blindwiderstand
>> von 9646Ohm. Das macht bei 230V ein Strom von 23,8mA.
> Allerdings sind es keine 230V, die über dem Kondensator abfallen.
> Sondern knapp 8V fallen am Rs ab und 24V an der Schaltung. Ergo bleiben
> noch knapp 200V und damit sind die erwähnten 20mA eher an der
> Realität...

Da rechnest Du falsch. Durch die Phasenverschiebung von 90° ändert
sich der Strom kaum durch die unterschiedliche Ausgangsspannung.
Kondensatornetzteile sind typische (nichtideale) Stromquellen.

[Paul B. (paul_baumann)]

Harald W. schrieb:
> Durch die Phasenverschiebung von 90° ändert
> sich der Strom kaum durch die unterschiedliche Ausgangsspannung.

Welche Phasenverschiebung? Wogegen verschoben?
RS liegt in Reihe zu dem Kondensator und da es nur ein Widerstand ist, 
erfolgt durch ihn keine Phasenverschiebung. Der Strom durch RS fließt im 
gleichen Rhytmus wie durch den Kondensator.

mfG Paul

[ArnoR (Gast)]

Paul B. schrieb:
> RS liegt in Reihe zu dem Kondensator und da es nur ein Widerstand ist,
> erfolgt durch ihn keine Phasenverschiebung. Der Strom durch RS fließt im
> gleichen Rhytmus wie durch den Kondensator.

Ja der Strom, aber nicht die Spannung über R (oder der Schaltung) bzw. 
C. Die stehen senkrecht aufeinander und daher darf man die Spannung über 
R oder der Schaltung nicht einfach von der Kondensatorspannung abziehen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Paul B. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Durch die Phasenverschiebung von 90° ändert
>> sich der Strom kaum durch die unterschiedliche Ausgangsspannung.
>
> Welche Phasenverschiebung? Wogegen verschoben?

Am Kondensator sind Strom und Spannung um 90° phasenverschoben. Durch 
den Kondensator und die (als rein ohmsch angenommene) Last fließt aber 
der gleiche Strom. Ergo müssen die Spannungen an der Last und am 
Kondensator um 90° phasenverschoben sein. Man darf sie nicht direkt 
addieren (wohl aber geometrisch).

Wegen der 90° Phasenverschiebung reicht uns da der Pythagoras:

$$(230V)^2 = U_C^2 + U_{Last}^2$$

mit 24V an der Last kommt man auf über 228V am Kondensator.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Axel S. schrieb:
> Man darf sie nicht direkt addieren (wohl aber geometrisch).
Stimmt. Ich kehre mich in Sack und Asche...

Siehe Screenshot:
rot: Eingangsspannung
grün: Kondensatorspannung
lila: Spannung über RS+Last
blau: (Kondensator-) Strom

[Elektrofan (Gast)]

Vorstehendes ändert aber nix daran, dass der Effektivstrom des 
Kondensators immer noch um den Formfaktor (Sinus angenommen => π/2/√2) 
grösser ist, als der "hinten", aus der Gleichrichterbrücke, fliessende 
Gleichstrom ...

Kann man auch anders berechnen:
Indem man die Spitzenspannung ansetzt, auf den der Kondensator 100-mal 
in der Sekunde aufgeladen wird, abwechselnd mit + und -.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Elektrofan schrieb:
> Vorstehendes ändert aber nix daran, dass der Effektivstrom des
> Kondensators immer noch um den Formfaktor (Sinus angenommen => π/2/√2)
> grösser ist, als der "hinten", aus der Gleichrichterbrücke, fliessende
> Gleichstrom
Wie meinst du das?
Für mich sieht der Strom furch den Cr und den Rshunt hinter der 
Gleichrichterbrücke effektiv recht gleich aus...

[Achim S. (Gast)]

wäre in dem zitierten Artikel die Last so berechnet, dass die Zenerdiode 
nicht leitet, dann würde tatsächlich annähernd ein Gleichstorm von 20mA 
durch den Widerstand fließen. (I_dc bezeichnet dort für den Strom 
hinter dem Filterkondensator).

[Elektrofan (Gast)]

> Wie meinst du das?

Näherungsweise ist hier "Sinus" zutreffend;

der Gleichrichtwert eines sinusförmigen Stromes ist um den angegebenen 
Formfaktor kleiner, als sein Effektivwert:

https://de.wikipedia.org/wiki/Formfaktor_%28Elektrotechnik%29

Deswegen kommen aus der Schaltung "hinten" nur 20 mA DC heraus bzw. 
fliessen durch die Z-Diode, obwohl der Effektivstrom durch den 
Kondensator "vorne" 24 mA beträgt.

[Soder D. (soderdaen)]

Ok, also Gleichrichtwert ist nicht gleich Effektivwert.
Mit

$$2*sqrt(2)*\pi$$

 komme ich dann auf 21,6mA. Stimmt das dann so ?
Leider steht im Artikel nichts darüber, ob die 1,6mA noch irgendwo 
fließen...


Eine Frage noch zum selben Artikel:
Für die Berechnung des Glättungselkos wird diese Formel verwendet:

$$t = Cg * Udc / Idc$$

Entspricht das nicht einfach Tau = R* C ?
Warum wird dann nicht 5* Tau genommen um auf die volle Ladespannung zu 
kommen?

[Soder D. (soderdaen)]

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