Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Netz-Sinus seltsam verformt


von Unwissender (Gast)


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Hallo,

repariere gerade ein Netzteil und wundere mich etwas über die Kurvenform 
der Netzspannung. Dann mal eine 40 Watt Glühlampe via 1 Ohm Shunt 
betrieben und die Spannung über dem Shunt oszillografiert. Ich sehe 
ziemlich lineare Anstiege mit abgeflachten Spitzen. Das Ganze sieht eher 
aus wie ein Trapez.

Normal? Am Oszi liegt es nicht, der Sinus aus dem Generator wird perfekt 
dargestellt.

von hinz (Gast)


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Unwissender schrieb:
> Normal?

Ja.

von Hört sich gut an (Gast)


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Weil Induktivität der Lampe und so...

von Rainer D. (rainer4x4)


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Unwissender schrieb:
> Normal?

Ja leider. Versaut durch eine Unmenge nichtlinearer Verbraucher.

Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Verzerrungsblindleistung

von hinz (Gast)


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Hört sich gut an schrieb:
> Weil Induktivität der Lampe und so...

Blödsinn

von Maxim B. (max182)


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Unwissender schrieb:
> Das Ganze sieht eher
> aus wie ein Trapez.

Zu viele Verbraucher in Netz, die den Strom zuerst in Gleichstrom 
verwandeln und erst danach in andere Spannungen umwandeln. Viele 
beginnen mit einem Gleichrichter ohne Ausgleich, somit wird Strom nur an 
Spannungsspitzen genommen. Da Belastung hauptsächlich an Stromspitzen 
ist, werden Sinuswellen abgeflacht.

Vor allem sind das LED-Lampen, die das machen.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Maxim B. schrieb:
> Vor allem sind das LED-Lampen, die das machen.

Da gibts noch so vieles mehr.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Und vor Allem die unzähligen Tischnetzteile für Laptop und Co, die 
keinen PFC drinhaben.

von Unwissender (Gast)


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Maxim B. schrieb:
> Unwissender schrieb:
>> Das Ganze sieht eher
>> aus wie ein Trapez.
>
> Zu viele Verbraucher in Netz, die den Strom zuerst in Gleichstrom
> verwandeln und erst danach in andere Spannungen umwandeln. Viele
> beginnen mit einem Gleichrichter ohne Ausgleich, somit wird Strom nur an
> Spannungsspitzen genommen. Da Belastung hauptsächlich an Stromspitzen
> ist, werden Sinuswellen abgeflacht.
>
> Vor allem sind das LED-Lampen, die das machen.

Eben mal den Strom eines normalen Schaltnetzteils unter Last angeschaut. 
Ist offensichtlich genau so wie von dir beschreiben. Im Nulldurchgang 
gibt es dann auch noch zusätzliche Effekte (Bild). Wieder was gelernt.

von Besorgter Bürger (Gast)


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Je mehr Geräte das machen, desto schlimmer wird es. Irgendwann haben wir 
keinen Sinus mehr. Warum wird das nicht verboten?

von Huh (Gast)


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Besorgter Bürger schrieb:
> Je mehr Geräte das machen, desto schlimmer wird es. Irgendwann
> haben wir
> keinen Sinus mehr. Warum wird das nicht verboten?

Kannst ja eine Bundestags-Petition starten
"Ich will meinen Sinus zurück"

scnr

von Teo D. (teoderix)


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Ja, eine Glühbirne ist halt kein ohmscher Widerstand, sonder ein PTC!
Drösle also mal zu deiner Sinuskurve, die Thermische der Birne von 
~300°K dazu. Den Rest der Sauerei, kannst du dann wirklich aufs Netz 
schieben.

von Stromberg B. (Gast)


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Huh schrieb:
> Kannst ja eine Bundestags-Petition starten
> "Ich will meinen Sinus zurück"

Der war gut :-)

Spätestens wenn wir ein 1A Rechteck, oder sogar eine negative Trapezform 
haben, dann würde ich mir erst Sorgen machen! Vorher nicht.

von Stefan F. (Gast)


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Stromberg B. schrieb:
> Spätestens wenn wir ein 1A Rechteck, oder sogar eine negative Trapezform
> haben, dann würde ich mir erst Sorgen machen! Vorher nicht.

Haha

von Günter Lenz (Gast)


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Unwissender schrieb:
>Dann mal eine 40 Watt Glühlampe via 1 Ohm Shunt
>betrieben und die Spannung über dem Shunt oszillografiert.

Meß doch mal direkt die Spannung, also nicht über den Shunt.
Wie sieht das dann aus?

von Wolfgang (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Ja, eine Glühbirne ist halt kein ohmscher Widerstand, sonder ein PTC!
> Drösle also mal zu deiner Sinuskurve, die Thermische der Birne von
> ~300°K dazu. Den Rest der Sauerei, kannst du dann wirklich aufs Netz
> schieben.

Eine nicht vom Strom durchflossene Glühbirne beeinflusst die Sache nicht 
und einen leuchtende Glühbirne hat bestimmt keine 300K, sondern eher das 
zehnfache.

von Paule, Bademeister (Gast)


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Stromberg B. schrieb:
> oder sogar eine negative Trapezform
> haben, dann würde ich mir erst Sorgen machen!

Warte ab, bis du 70 oder 80 bist. Dann ist deine einzige Sorge, das Oszi 
überhaupt zu finden!
Die Schwalbenschwanz-Kurve ist dir dann längst egal.

von Bernd (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Meß doch mal direkt die Spannung, also nicht über den Shunt.
> Wie sieht das dann aus?
Bei mir sieht das so aus.

von Manfred (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Ja, eine Glühbirne ist halt kein ohmscher Widerstand, sonder ein PTC!
> Drösle also mal zu deiner Sinuskurve, die Thermische der Birne von
> ~300°K dazu.

Diesen Text hättest Du Dir besser bis Freitag aufgehoben.

von Unwissender (Gast)


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Bernd schrieb:
> Bei mir sieht das so aus.

Bei mir nicht viel anders.

von Unwissender (Gast)


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Nachtrag: Die Einstellung des Nullpunktes am Oszi stimmt nicht.

von Klaus R. (klara)


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Unwissender schrieb:
> Eben mal den Strom eines normalen Schaltnetzteils unter Last angeschaut.
> Ist offensichtlich genau so wie von dir beschreiben.

Dann schau Dir mal ein konventionelles Netzteil an. Am besten eines für 
einen Super-Hifi-Verstärker. Da packt man gerne 50.000 µF und noch mehr 
rein um ja den Brumm der Versorgungsspannung klein zu halten. Der Effekt 
ist dann, die Ladeelkos ziehen sich in weniger von 1 ms den Strom. Das 
gibt dann ordentliche Peeks im Netz. Wenn man sich über Störungen 
wundert, gibt es auch gleich Abhilfe in Form von Super-Netzfilter zu 
kaufen. Die kosten natürlich, sind aber eher nutzlos.

Gute Schaltnetzteile arbeiten mit einer PFC um gerade diesem 
Millisekundenschluck zu vermeiden.
mfg Klaus

von Teo D. (teoderix)


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Wolfgang schrieb:
> Eine nicht vom Strom durchflossene Glühbirne beeinflusst die Sache nicht
> und einen leuchtende Glühbirne hat bestimmt keine 300K, sondern eher das
> zehnfache.

Ach Leute, muss man euch wirklich immer alles, bist ins Letzte vorkauen.
Da gehts natürlich um die (für diesen unbekannten Type von Glühobst) 
geschätzte Temperatur-  Schwankung, die durch die 50Hz Wechselspannung 
entsteht.

von hinz (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Gute Schaltnetzteile arbeiten mit einer PFC um gerade diesem
> Millisekundenschluck zu vermeiden.

Das geht auch bei konventionellen Netzteilen.

von Hp M. (nachtmix)


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Unwissender schrieb:
> Im Nulldurchgang
> gibt es dann auch noch zusätzliche Effekte (Bild).

Schönes Bild!
Die Nadeln im Nulldurchgang stammen vom Sperrverzug der 
Gleichrichterdioden.
Die Spannungsänderung der Wechselspannung ist dort am schnellsten, und 
erst nachdem mit einem Rückstrom die Ladungsträger aus der dicken (für 
hohe Spannung!) Sperrschicht der Dioden ausgeräumt wurden, bricht der 
Strom schlagartig zusammen.

Der Sperrverzug kann sogar hochfrequente Störungen verursachen, und es 
gibt spezielle Dioden (Snap-Varactoren oder Step Recovery Dioden), die 
speziell entwickelt wurden um mit diesem Effekt Leistungen im 
Mikrowellenbereich zu erzeugen.

Übrigens wird die Dauer dieses -gar nicht kleinen- Rückstroms häufig als 
"reverse recovery time" "t_rr" angegeben: 
https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/162281-da-01-en-DIODE_1_N_4148_W_SOD123F.pdf
Bei dieser Allerweltsdiode z.B. wird einer mit steilflankigen 
Rechteckspannung durch Umpolen getestet, wie lange es dauert, bis nach 
einem Flußstrom von 10mA der Sperrstrom von 10mA auf 1mA abgefallen ist.

von Hp M. (nachtmix)


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Besorgter Bürger schrieb:
> Je mehr Geräte das machen, desto schlimmer wird es. Irgendwann haben wir
> keinen Sinus mehr. Warum wird das nicht verboten?

Ist es doch.
Allerdings erst für Verbraucher ab 70W.
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische-Vertr%C3%A4glichkeit-Gesetz

Problematisch waren Ende der 1990er die vielen PCs und Monitore, die 
Leistungen von über 100W mittels solch einfacher 
Spitzenwert-Gleichrichtung aufnahmen.
Dabei fliesst der Strom nur in den gezeigten kurzen Impulsen, die dafür 
umso stärker sein müssen.
Dadurch steigen nicht nur die Verluste bei der Übertragung der 
elektrischen Energie und die Transformatoren müssen stärker ausgelegt 
werden, sondern vor allem konnte es in den Drehstromnetzen dadurch zu 
Überlastungen des Neutralleiters kommen.
Normalerweise ist der Neutralleiter fast stromlos, weil sich bei 
gleicher Belastung der drei Phasen mit linearen Verbrauchern (z.B. 
Glühlampen, Motoren) die dort fliessenden sinusförmigen Ströme zu Null 
addieren.

Deshalb müssen seit über 10 Jahren Verbraucher mit einer "Power Factor 
Correction" Schaltung (PFC) ausgerüstet sein, die dafür sorgt, dass der 
Strom annähernd sinusförmig fliesst.
Ausgenommen sind wegen des technischen Aufwandes Kleinverbraucher unter 
70W, aber wie man sieht, macht Kleinvieh auch Mist.

von Bernd (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Bei dieser Allerweltsdiode z.B. wird einer mit steilflankigen
> Rechteckspannung durch Umpolen getestet, wie lange es dauert, bis nach
> einem Flußstrom von 10mA der Sperrstrom von 10mA auf 1mA abgefallen ist.
Gibt es da eine Quelle dazu?
Ich hatte den Eindruck, das jeder Diodenhersteller die t_rr anders 
bestimmt, sofern im Datenblatt überhaupt eine Messschaltung angegeben 
wird.
Reichen ein Signalgenerator (R_i = 50 Ohm) und ein Oszi mit Stromzange 
für diese Messung aus?

Beitrag #6035320 wurde vom Autor gelöscht.
von Hp M. (nachtmix)


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Bernd schrieb:
>> Bei dieser Allerweltsdiode z.B. wird einer mit steilflankigen
>> Rechteckspannung durch Umpolen getestet, wie lange es dauert, bis nach
>> einem Flußstrom von 10mA der Sperrstrom von 10mA auf 1mA abgefallen ist.
> Gibt es da eine Quelle dazu?

Das dort verlinkte Datenblatt von Diotec z.B.

Die Meßschaltung ist darin zwar nicht angegeben, aber man wird sie in 
anderen Dokumenten des Herstellers finden.

Bernd schrieb:
> Ich hatte den Eindruck, das jeder Diodenhersteller die t_rr anders
> bestimmt, sofern im Datenblatt überhaupt eine Messschaltung angegeben
> wird.

Es ist ja  durchaus vernünftig die Meßschaltung der Aufgabenstellung 
entsprechend zu wählen. Eine 50A Diode mit 10mA zu testen hat wohl nicht 
viel Sinn.

Bernd schrieb:
> Reichen ein Signalgenerator (R_i = 50 Ohm) und ein Oszi mit Stromzange
> für diese Messung aus?

50 Ohm ist gut, aber wozu die Stromzange? Es gibt doch Widerstände. Die 
sind deutlich billiger und breitbandiger.
Evtl. sogar die 50R des Signalgenerators.

von netzfischer (Gast)


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Hp M. schrieb:

> Schönes Bild!
> Die Nadeln im Nulldurchgang stammen vom Sperrverzug der
> Gleichrichterdioden.
> Die Spannungsänderung der Wechselspannung ist dort am schnellsten, und...
> ...und noch viel Quatsch

Entferne einfach die Cs aus dem Netzfilter, dann sind auch die Nadeln 
verschwunden.
Dioden tsss...

von oszi40 (Gast)


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netzfischer schrieb:
> dann sind auch die Nadeln verschwunden

Stecker ziehen reicht. Allerdings ist der Dreck, den Schaltnetzteile und 
Dimmer verursachen je nach Hersteller sehr verschieden.

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