Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Oszi Netzspannung ohne Masseleitung messen?


von Timo N. (tnn85)


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Hallo,

ich wollte mich bei einem Projekt auch mal an 230V mit Oszimessung 
wagen.

Generell muss man ja eigentlich den Prüfling an einen Trenntrafo 
anschließen, da die Masseleitung des Oszi mit dem PE-Leiter verbunden 
ist.
Abhilfe gegen diese galvanische Kopplung (und Schutz gegen Zerstörung 
des Oszis) schafft da nur besagter Trenntrafo oder ein 
Differential-Tastkopf (korrekt?), ......WENN MAN DIE MASSELEITUNG DES 
TASTKOPFS ANSCHLIEßT.

Man könnte natürlich auch nur mit einem für die Spannung zugelassenen 
Tastkopf (1:100, 1:1000...hängt vom Oszi und dessen zugelassener 
Maximalspannung ab) mit der Messspitze an die Phase und die Masseleitung 
abziehen und außer Reichweite legen, damit man nicht aus versehen doch 
die Masse mit der Phase verbindet (PE ist ja im Sicherungskasten mit N 
verbunden). Die ganze Masseschleife über den Sicherungskasten misst man 
dann allerdings mit.

Wird das in der Praxis teilweise auch gemacht, oder ist das verpönt? Ich 
frage, weil differentielle Tastköpfe sackteuer (aus Elektronik als 
Hobbysicht gesehen) sind und Trenntrafos bei hoher Leistung sauschwer, 
unhandlich und genauso teuer sind.

Zur Masseschleife:
Sagen wir es ist 1,5mm² Leitung (PE und N) im Haus/Wohnung verlegt, dann 
hab ich bei 15m PE-Leiter (vom Oszi zum Sicherungskasten) ca. 170mOhm 
Widerstand (bei 20°C) und für 15m N-Leiter (vom Sicherungskasten zum 
Device under Test) auch. Dazu kommen noch ein paar Kontaktwiderstände.
Auf dem PE-Leiter fließt fast kein Strom, da nur der kleine "Messstrom" 
in  den hochohmigen Eingang des Oszis fließt. Über den N-Leiter fließt 
allerdings auch der Strom für das eigentliche Device under Test.
Nehmen wir an, es verbraucht die vollen 16A der Absicherung. ->
Spannungsabfall in der Leitung (@16A/170mOhm):  2,72V.
Das ist doch in den meisten Fällen vernachlässigbar, oder?

Habe ich etwas bei meiner Rechnung vergessen?

von Jim M. (turboj)


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Timo N. schrieb:
> Die ganze Masseschleife über den Sicherungskasten misst man
> dann allerdings mit.

Genau, man "misst" so nur Störungen und sieht genau gar kein Signal.

Miss mal an was einfachen wie z.B. USB (am PC) ohne Masseverbindung. Da 
siehse nix vernünftiges, weil Störungen >> Signalpegel.

Timo N. schrieb:
> 2,72V.
> Das ist doch in den meisten Fällen vernachlässigbar, oder?

Du hast den ganzen HF Krams vergessen...

von Thorsten S. (thosch)


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Timo N. schrieb:
> Generell muss man ja eigentlich den Prüfling an einen Trenntrafo
> anschließen, da die Masseleitung des Oszi mit dem PE-Leiter verbunden
> ist.

Nicht nur generell eigentlich, sondern unbedingt.

Und die Tastkopfmasse muss schon am Meßobjekt angeschlossen sein, damit 
du keine Hausnummern mißt. Und zwar je nach erforderlicher Bandbreite 
der Messung ggf. deutlich kürzer, als mit dem üblichen 
Krokoklemmen-Massekabel.

von Timo N. (tnn85)


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Ja, Bandbreite:
Ich denke aber in vielen Szenarien will ich keine 100Mhz Bandbreite 
sondern mich interessiert vielleicht nur eine Phasenverschiebung (bei 
50Hz) oder so. Dann würde es ja ausreichen. USB Daten werden mit welcher 
Symbolrate übertragen (USB 2.0 bei 480 MBaud)? So viel Bandbreite hat 
mein Oszi noch nicht mal.

von Thomas (Gast)


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Das hatenn wir schon mal. Und mit fatalen Folgen.

Link:Beitrag "Oszi-Probe explodiert."

von Mark S. (voltwide)


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Ich sag mal mit entsprechend eingeschränkter Bandbreite und wenn man 
sich keinerlei Fehler im Aufbau erlaubt, sollte das funktionieren.
Wenn es um die Bewertung des 50Hz sinus geht, tut es natürlich auch die 
Sekundärwicklung eines 50Hz-Kleintrafos.

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Ein bißchen messen geht auch ohne Trenntrafo. Netzstecker ggf. umdrehen. 
Immer bedenken, dass gegen die Erdung gemessen wird, bzw. Sternpunkt.

So ein kleiner 1,5W Printtrafo laesst sich auch gut verwenden um 
Spannungen zu messen auf der Netzseite.

von Werner H. (werner45)


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Und es geht doch PE-frei, wenn es nicht anders geht (z.B. an 
Röhrenanoden).
Meinen Serviceoszi hatte ich erdrei gemacht durch Abklemmen des 
PE-Drahtes.
Als Trenntrafo fungierte der Oszi-Netztrafo.
Wichtig war ein Aufleber "ERDFREI" am Oszi, damit man es nicht vergaß. 
Für "normale" Messungen zusätzliche Erdung über die Massebuchse am Oszi. 
Wenn der Oszi auf Anodenspannungspotential gebraucht wurde, mußte eine 
Isolierung unterlegt werden, damit kein Schluß über das Gehäuse 
entstand. Hat alles tadellos funktioniert, man mußte sich halt der 
besonderen Situation bewußt sein.

Gruß   -   Werner

von Joachim B. (jar)


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Timo N. schrieb:
> Generell muss man ja eigentlich den Prüfling an einen Trenntrafo
> anschließen, da die Masseleitung des Oszi mit dem PE-Leiter verbunden
> ist.
> Abhilfe gegen diese galvanische Kopplung (und Schutz gegen Zerstörung
> des Oszis) schafft da nur besagter Trenntrafo

Der erste je gemachte Fehler ist eine falsche Annahme, mein Oszi ist 
netzgetrennt.
Du hättest Recht wenn dein Oszi nicht netzgetrennt ist, was eben nicht 
pauschal für alle gilt.


Soviel zu deinem "generell".

Werner H. schrieb:
> Meinen Serviceoszi hatte ich erdrei gemacht durch Abklemmen des
> PE-Drahtes.

Das war immer mein größtes "Ärgernis" ich durfte die wieder anklemmen 
wenn sie durch die Sicherheitsprüfung gefallen war, jedesmal!

: Bearbeitet durch User
von Der Andere (Gast)


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Werner H. schrieb:
> Hat alles tadellos funktioniert, man mußte sich halt der
> besonderen Situation bewußt sein.

Das ist so als ob du in einen laufenden Automotor greifst, du musst dir 
halt bewusst sein, daß 5cm wackeln reichen daß dein Finger oder die Hand 
ab sind.
Nur daß der Motor brummt und man die sich bewegenden Teile sieht, daß 
das Oszi-Gehäuse aber ggf. auf einem lebensgefährlichen Potential liegt 
sieht und hört man nicht.
Und wenn man es fühlt kann es schon zu spät sein!

von Thomas (Gast)


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Was ist, wenn da jemand hinfässt, der den Umstand gar nicht weiß?

Ups!! - Ich denka da an Ehefrau, Kinder

von Tim (Gast)


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Timo N. schrieb:
> Wird das in der Praxis teilweise auch gemacht, oder ist das verpönt? Ich
> frage, weil differentielle Tastköpfe sackteuer (aus Elektronik als
> Hobbysicht gesehen) sind und Trenntrafos bei hoher Leistung sauschwer,
> unhandlich und genauso teuer sind.
Bei meinen Tastköpfen kann man die Masseclips abmachen.

Für diese Art Messung würde ich zwei Tastköpfe nehmen und das Scope auf 
Differenz stellen.

Timo N. schrieb:
> Ich denke aber in vielen Szenarien will ich keine 100Mhz Bandbreite
> sondern mich interessiert vielleicht nur eine Phasenverschiebung (bei
> 50Hz) oder so.
Gegenüber welchem Referenzsignal willst Du die Phase bestimmen?

von Werner H. (werner45)


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Ehefrauen und Kinder waren bei Reparaturen nie dabei...

Antike Elektrikerregel: Immer eine Hand in der Hosentasche und Schuhe 
mit Gummisohlen.
Da sind 230 V nicht tödlich, wecken aber auf.
Ab 1000 V gelten ganz andere Regeln.

Gruß   -   Werner

von my2ct (Gast)


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Werner H. schrieb:
> Ab 1000 V gelten ganz andere Regeln.

Die gelten für 999 V genauso.

Einflüsse auf den menschlichen Körper kennen selten Schwellwerte. Meist 
ändert sich der Einfluss stetig mit der Spannung.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Thomas schrieb:
> Ups!! - Ich denka da an Ehefrau, Kinder

Wenn es um Schreckensszenarios geht, haben manche eine blühende 
Fantasie. Man stelle sich vor, Papa bastelt in seinem Bastelkeller, 
schließt sein erdfrei gemachtes Familienerbstück-Metallgehäuse-Oszi an 
die Netzleitung an - und geht ein Bier trinken. In der Zwischenzeit 
dringen Frau/Kinder in den Bastelkeller ein, und fassen entgegen aller 
Warnungen ("Wenn Du da was anfasst, zieh ich Dir die Löffel lang") das 
heilige Oszi an.
Ist sowas schon mal passiert, irgendwo?

von Harald W. (wilhelms)


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Timo N. schrieb:

> Generell muss man ja eigentlich den Prüfling an einen Trenntrafo
> anschließen,

Es gibt ja noch den "Trenntrafo für Arme", nämlich zwei gleiche
Netztrafos, z.B. alte Halogentrafos "Rücken an Rücken" verbinden
und am zweiten Trafo netzgetrennte 230V entnehmen.

von Joachim B. (jar)


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Sven S. schrieb:
> Wenn es um Schreckensszenarios geht, haben manche eine blühende
> Fantasie.....
> Ist sowas schon mal passiert, irgendwo?

im Aussendienst fand ich einen 4-fach Verteiler ohne Netzkabel, alles 
funktionierte was mich wunderte.

Ich verfolgte alle Kabel und fand eines mit Stecker-Stecker!
Eine Frau soll lt. Zeitungsberichten gestorben sein weil der Eheman eine 
Verlängerung gebaut hatte, Kupplung-Kupplung um um das "Missgeschick" zu 
beheben....

ratet mal

Stecker-Stecker! Der Ehemann war aber schon vorher verstorben, nur woran 
wurde nicht erwähnt.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Joachim B. schrieb:

> Ich verfolgte alle Kabel und fand eines mit Stecker-Stecker!
> Eine Frau soll lt. Zeitungsberichten gestorben sein weil der Eheman eine
> Verlängerung gebaut hatte, Kupplung-Kupplung um um das "Missgeschick" zu
> beheben....

Deshalb nennt man solche Kabel ja auch "Witwenkabel".

von Blechspucker (Gast)


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Frequenzen um 50 Hz messen mit dem Oszi. Differenz-Tastkopf zu teuer.
Für 0-8-15 reicht , wie hier erwähnt der der kleine 1,6VA -Trafo oder 
besser ein wenig größer als Spannungswandler . Günstig der Klingeltrafo 
(SELV) mit den getrennten Kammern, wegen der notwendigen sicheren 
Netztrennung. Man gebe der Primärwicklung möglichst noch einen größeren 
Vorwiderstand ( Kiloohm), was die Phasenverschiebung durch die 
Primärinduktivität in Richtung "Ohmsche Belastung" verschiebt. Bei 
einkanaliger Messung sicher erstmal Wurscht.
Der Knackpunkt ist die kräftige Belastung auf der Sekundärseite 
bestenfalls mit belastbaren Metalloxidwiderständen < = 200 Ohm und 
bestenfalls da noch als Spannungsteiler zB. 1/3 auf etwa 1Volt 
Meßspannung  runter.
Die Last bedämpft sämtliche Resonanzen durch Streukapazitäten , 
Streuinduktivitäten usw. , mal ausprobieren. Für höhere Frequenzen 
eigene Wandler mit anderem Kernmaterial erfinden. Der Oszi zeigt's.
Elektriker-Regel: Nicht kurzärmlig arbeiten!
Schutz durch Abstand  -  die beste Verhütung!

von HildeK (Gast)


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Werner H. schrieb:
> Meinen Serviceoszi hatte ich erdrei gemacht durch Abklemmen des
> PE-Drahtes.
> Als Trenntrafo fungierte der Oszi-Netztrafo.

Ein normaler Trafo ist kein Trenntrafo. Ich bezeichne das als 
leichtsinnig!
Es gibt erdfreie Oszis, da hat aber der Trafo eine geerdete 
Schutzwicklung und ist entsprechend spezifiziert.

Wenn man sich tatsächlich mal Störungen durch das PE-Potential auf der 
Oszimasse einfängt, dann kann man temporär auch mal den Schutzkontakt 
abkleben und das ist sofort nach der Messung wieder zu entfernen! 
Konzentration bei der Aufgabe ist auf jeden Fall angesagt. Man muss sich 
der Verantwortung sich selbst und anderen gegenüber klar sein!

Harald W. schrieb:
> Es gibt ja noch den "Trenntrafo für Arme", nämlich zwei gleiche
> Netztrafos, z.B. alte Halogentrafos "Rücken an Rücken" verbinden
> und am zweiten Trafo netzgetrennte 230V entnehmen.

Nach logischem Verständnis besser, aber die Sicherheit ist auch hier 
nicht garantiert. Vielleicht noch besser, wenn man einen Pol der 
verbundenen Sekundärseiten an PE legt.

Ansonsten: man muss wissen, was das Equipment kann. Man kann leicht 
feststellen, welcher Pol der Steckdose N ist und den Netzstecker dann so 
einbringen, dass man auch mit dem geerdeten Oszi N als Referenz hat. Ein 
FI ist dabei allerdings hinderlich.

Und zu Kindern und anderem Anhang im Bastelkeller: die haben dort bei 
solchen Messungen nichts verloren und wenn die Tür aufgehen sollte, ist 
eine deutliche Warnung das Erste, was kommen muss. Und zum Bier trinken 
gehen wird der Aufbau spannungsfrei gemacht und die kritischen Stellen 
abgeklemmt. Und wenn die Kinder noch so klein sind, dass sie die 
Warnungen nicht verstehen, dann muss man eben den Raum nach Verlassen 
abschließen.

von W.S. (Gast)


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Timo N. schrieb:
> ich wollte mich bei einem Projekt auch mal an 230V mit Oszimessung
> wagen.

Was zum Kuckuck willst du da eigentlich messen? Die Netzspannung etwa? 
Oder ob sie dir auch sinusförmig genug erscheint?

Laß lieber die Finger davon! Du scheinst mit Netz und höheren Spannungen 
noch viel zu unvertraut zu sein, da du hier derart nachfragst.

Und wenn du tatsächlich auf niemanden hören und mit dem Kopf durch die 
Wand willst, dann besorge dir zu allererst einen für Netzspannung 
geeigneten Hochspannnnungs-Tastkopf für den Oszi. Die haben 
üblicherweise ein Teilungsverhältnis 100:1 und sehen zumeist ROT aus - 
nicht ohne Grund.

Der weitaus sichere Weg ist, einen kleinen vollisolierten Printtrafo zu 
nehmen und nur auf dessen Sekundärseite herum zu messen.

WAGEMUT IST SELTEN GUT.

W.S.

von Egon D. (Gast)


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Timo N. schrieb:

> Generell muss man ja eigentlich den Prüfling an
> einen Trenntrafo anschließen,

Hmmm....


> da die Masseleitung des Oszi mit dem PE-Leiter
> verbunden ist.

Richtig.


> Abhilfe gegen diese galvanische Kopplung (und Schutz
> gegen Zerstörung des Oszis) schafft da nur besagter
> Trenntrafo oder ein Differential-Tastkopf (korrekt?),
> ......WENN MAN DIE MASSELEITUNG DES TASTKOPFS ANSCHLIEßT.

Korrekt.
In den allermeisten Fällen ist es natürlich sinnvoll,
die Masse korrekt anzuschließen (und bei isolierten Oszis
muss man das unbedingt tun), aber zwingend erforderlich
ist es bei den normalen geerdeten Oszis nicht, wenn die
Schaltung selbst geerdet ist.


> Man könnte natürlich auch nur mit einem für die Spannung
> zugelassenen Tastkopf (1:100, 1:1000...hängt vom Oszi
> und dessen zugelassener Maximalspannung ab) mit der
> Messspitze an die Phase und die Masseleitung abziehen und
> außer Reichweite legen, damit man nicht aus versehen doch
> die Masse mit der Phase verbindet (PE ist ja im
> Sicherungskasten mit N verbunden).

Bei Netzmessungen mit Teilertastkopf habe ich das so noch
nicht gemacht, aber es muss eigentlich gehen. Ja.


> Die ganze Masseschleife über den Sicherungskasten misst
> man dann allerdings mit.

Richtig.


> Wird das in der Praxis teilweise auch gemacht, oder ist
> das verpönt?

Naja, da es konstruktiv vorgesehen ist, die Massestrippe
vom Tastkopf abtrennen zu können, halte ich das für eine
legitime Betriebsart :)


> [...]
> Spannungsabfall in der Leitung (@16A/170mOhm):  2,72V.
> Das ist doch in den meisten Fällen vernachlässigbar,
> oder?
>
> Habe ich etwas bei meiner Rechnung vergessen?

Ja -- die Hochfrequenz.
Für echte 50Hz wird das funktionieren, was Du vorhast,
aber je mehr Phasenanschnittsteuerungen, Schaltnetzteile
und Umrichter da herumtakten, desto schlimmer werden die
Störungen. "Jeder Zentimeter hat seine Nanohenry."
Wenn Du das Problem aber im Blick hast und nur eine grobe
Orientierung brauchst, spricht meiner Meinung nach nichts
gegen eine "einbeinige" Messung.

von Rest (Gast)


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Timo N. schrieb:
> Abhilfe gegen diese galvanische Kopplung (und Schutz gegen Zerstörung
> des Oszis) schafft da nur besagter Trenntrafo

Auch der Trenntrafo ist nicht ideal und funktioniert als Trenntrafo auch 
nur in einem gewissen Frequenzbereichen und einem gewissen 
Gleichtaktunterdrückung. Der Trenntrafo ist eigentlich zum Schutz des 
Mensch da und nicht zum messen. Wer schon einmal mit einem Trenntrafo 
gemessen hat, der weiß was für merkwürdige Sachen man da misst ...

von Egon D. (Gast)


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Rest schrieb:

> Timo N. schrieb:
>> Abhilfe gegen diese galvanische Kopplung (und
>> Schutz gegen Zerstörung des Oszis) schafft da
>> nur besagter Trenntrafo
>
> Auch der Trenntrafo ist nicht ideal und funktioniert
> als Trenntrafo auch nur in einem gewissen Frequenz-
> bereichen und einem gewissen Gleichtaktunterdrückung.

Der Trenntrafo dient zur galvanischen Trennung der
NETZVERSORGUNG das Prüflings.

von Marek N. (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Es gibt ja noch den "Trenntrafo für Arme", nämlich zwei gleiche
> Netztrafos, z.B. alte Halogentrafos "Rücken an Rücken" verbinden
> und am zweiten Trafo netzgetrennte 230V entnehmen.

Funktioniert das eigentlich zuverlässig?
Meine Versuche als Schüler, sich auf diese Weise einen Röhrentrafo zu 
basteln waren ernüchternd. Die Wicklungen der Niederspannungsseite 
beider Trafos wurden binnen Minuten sehr heiß. Die Erfahrung zeigte, 
dass 6 V-Wicklungen schneller und heißer wurden, als z.B. 24 
V-Wicklungen. Es handelte sich um identische Trafos etwa gleicher 
Leistungsklasse (ca. 20 bis 30 VA). Hat jemand eine Erklärung für diesen 
Effekt?

von Andrew T. (marsufant)


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Marek N. schrieb:
> Funktioniert das eigentlich zuverlässig?

Ja, funktioniert sehr gut.
Es sollten jedoch zwei Trafos mit identischen Daten sein.

Und rechne dann damit, das Du ca. 10% weniger Ausgangsspanung hast als 
die Eingangsspannung - das liegt am technischen Prinzip der Trafos mit 
seinen realen Verlusten.

> Hat jemand eine Erklärung für diesen
Effekt?

z.B. in dem du deine Anordnung überlastet hast?

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Marek N. schrieb:

> Hat jemand eine Erklärung für diesen Effekt?

Man sollte natürlich keine defekten Trafos nehmen.

von Marek N. (Gast)


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Moment, es waren neue Trafos von reichelt. Ich meine ERA.
Wenn ich die wierfinde, versuche ich das Experiment zu wiederholen, 
interessiert mich jetzt echt, warum das damals so seltsam war.

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