Greinacher Spannungsverdoppler: C1 wird doch pro +Halbwelle falsch gepolt betrieben-> syst. Problem?

[Alexander J. (alex-70)]

Hallo,

Ich meine die klassische 2-Dioden-Villard-Greinacher-Schaltung, wo C1 
der Trafoseitige Kondensator ist und C2 der große, doppelt aufzulandende 
Kondensator (Bild).

Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei 
jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit 
sicher(?) sehr bald zerstört?

Drauf gekommen bin ich, als ich mich mit einem alten Metz-Ladegerät 
(Ende 70er Jahre) für dessen Blitzgerät Metz 40 CT4 beschäftigt habe. Da 
waren bei 2 dieser Ladegeräte genau dieser C1-Kondensatoren übel defekt 
((350V 2,2uF).

Da man nun davon ausgehen kann, daß diese Geräte nur gelegentlich für 
kurze Zeit genutzt worden sind, mag der schnelle(?) Verschleiß von C1 
ja eingeplant worden sein.

Da man aber auch allg. anderswo von Verdoppler-Lösungen dieser Art 
liest, die auf Dauer laufen sollen, stellt die halbwellige Falschpolung 
von C1 doch immer ein Problem dar? Auch in Kaskaden.

Danke euch für Klärung

[H. H. (Gast)]

Alexander J. schrieb:
> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
> sicher(?) sehr bald zerstört?

Nur wenn man denn Ausgang überlastet. Ansonsten auch noch solange der 
Ausgangselko noch nicht ausreichend geladen ist.

Man kann dem Eingangselko eine Diode parallel schalten, dann bleibt die 
Spannung im unkritischen Bereich.

[Elkofreund (Gast)]

Alexander J. schrieb:
> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
> sicher(?) sehr bald zerstört?

Du darfst dem Elko keine irgendwie geartete Diodenfunktion unterstellen.
Wechselspannung ist durchaus erlaubt, weil die Elektrolyse viel zu 
langsam ist, um die isolierende Oxydschicht abzubauen.
Und wenn C2 aufgeladen ist, ist auch C1 über D1 wieder richtig herum 
geladen, und die Formierung bleibt erhalten.
Der Elko auf dem Foto ist wahrscheinlich nur an Altersschwäche 
gestorben, und wäre auch dann unbrauchbar, wenn er all die Jahre nur in 
der Schublade gelegen hätte.

[Falk B. (falk)]

Alexander J. schrieb:

> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
> sicher(?) sehr bald zerstört?

Nein. In dieser Schaltung werden die Kondensatoren NIE verpolt, die 
Spannung ist IMMER nur unipolar.

> Drauf gekommen bin ich, als ich mich mit einem alten Metz-Ladegerät
> (Ende 70er Jahre) für dessen Blitzgerät Metz 40 CT4 beschäftigt habe. Da
> waren bei 2 dieser Ladegeräte genau dieser C1-Kondensatoren übel defekt
> ((350V 2,2uF).

Das hat andere Ursachen.

[Falk B. (falk)]

H. H. schrieb:
> Man kann dem Eingangselko eine Diode parallel schalten, dann bleibt die
> Spannung im unkritischen Bereich.

Das bleibt sie auch ohne die Diode.

[H. H. (Gast)]

Falk B. schrieb:
> In dieser Schaltung werden die Kondensatoren NIE verpolt, die
> Spannung ist IMMER nur unipolar.

Ah, mal wieder alternative Naturgesetze.

[Michael M. (michaelm)]

Alexander J. schrieb:
> ...Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird...

Da wird nichts überrannt.
Während der neg. HW wird C1 geladen. Überleg dir, was genau bei Beginn 
der pos. HW passiert.
Es tritt keine "falsch" gepolte Spannung an C1 auf, denn 
glücklicherweise verhindern das die beiden Dioden (solange sie in 
Ordnung sind ;-) ).

Ue beginnt also zu steigen und die Ladung von C1 fließt über D2 in C2 
hinein, bis es keinen Potentialunterschied zwischen (C1 - Flussspannung 
von D2) zu C2 gibt.
.... auf ein Neues...

[Falk B. (falk)]

H. H. schrieb:
>> In dieser Schaltung werden die Kondensatoren NIE verpolt, die
>> Spannung ist IMMER nur unipolar.
>
> Ah, mal wieder alternative Naturgesetze.

Wirklich? Bist du jetzt auch schon in der Wokeness angekommen?

Siehe Anhang. OK, WENN die Quelle HART mit VOLLER Spannung zuschaltet, 
liegen die beiden Kondensatoren in Reihe und C1 wird verpolt. Wenn die 
Spannung aber, so wie es in den meisten Ladeschaltungen dieser Art 
gemacht wird, eher "langsam" erhöht wird, besteht das Problem nicht.

In den allermeisten (allen?) Kaskaden dieser Art, welche mit Elkos 
gebaut sind, ist KEINE Verpolschutzdiode für C1 vorhanden.

[H. H. (Gast)]

Falk B. schrieb:
> Siehe Anhang.

Eben.

Und wenn du den Ausgang stark belastest, dann passiert das dauernd.

[Wolfgang (Gast)]

Alexander J. schrieb:
> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
> sicher(?) sehr bald zerstört?

Sehe ich nicht so dramatisch.
V(2,1) (grün) ist die Spannung über C1 und immer positiv, solange die 
Last nicht zu groß ist, V(1) die Eingangsspannung (gelb) und V(a) die 
Ausgangsspannung (rot).

Damit C1 unter (Über-)Last nicht so leicht umgepolt wird, kann man C2 
kleiner machen.

[Jens G. (jensig)]

Falk B. schrieb:
> Alexander J. schrieb:
>
>> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
>> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
>> sicher(?) sehr bald zerstört?
>
> Nein. In dieser Schaltung werden die Kondensatoren NIE verpolt, die
> Spannung ist IMMER nur unipolar.

Doch. Wie Hinz doch schon erklärt hat.
Weiterer Fall: wenn man in der positiven Halbwelle einschaltet, bekommt 
C1 auch verkehrt herum eins voll auf den Latz (entsprechend 
Spannungsteilung mit C2).
Aber dieses eine mal geht schon ...

[Falk B. (falk)]

H. H. schrieb:
> Eben.
>
> Und wenn du den Ausgang stark belastest, dann passiert das dauernd.

Ja, aber das ist kein normaler Betriebszustand. Und auch eine Diode 
parallel zu C1 würde den nicht entschärfen, wohl aber deine 
Spanungsquelle belasten oder gar kurzschließen.
Solche Kaskaden kann man aber kurzschlußfest bauen, das macht man in 
vielen Anwendungen der Hochspannungstechnik. Dazu braucht es aber eine 
Längsdrossel oder eine elektronische Strombegrenzung an der der Quelle.

[H. H. (Gast)]

Falk B. schrieb:
> Ja, aber das ist kein normaler Betriebszustand.

Und wer hat ganz groß "NIE" geschrien?

[Falk B. (falk)]

H. H. schrieb:
> Und wer hat ganz groß "NIE" geschrien?

Stimmt. Mein Fehler.

[Alexander J. (alex-70)]

H. H. schrieb:
> Alexander J. schrieb:
>> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
>> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
>> sicher(?) sehr bald zerstört?
>
> Nur wenn man denn Ausgang überlastet. Ansonsten auch noch solange der
> Ausgangselko noch nicht ausreichend geladen ist.
>
> Man kann dem Eingangselko eine Diode parallel schalten, dann bleibt die
> Spannung im unkritischen Bereich.

Die Idee hatte ich auch. Das müsste dann doch aber quasi Standard sein.

[Alexander J. (alex-70)]

Wolfgang schrieb:
> Alexander J. schrieb:
>> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
>> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
>> sicher(?) sehr bald zerstört?
>
> Sehe ich nicht so dramatisch.
> V(2,1) (grün) ist die Spannung über C1 und immer positiv, solange die
> Last nicht zu groß ist, V(1) die Eingangsspannung (gelb) und V(a) die
> Ausgangsspannung (rot).
>
> Damit C1 unter (Über-)Last nicht so leicht umgepolt wird, kann man C2
> kleiner machen.

Nun ist C2 (Blitzkondenator) aber beim Blitzgerät immer ordentlich groß. 
Hmm.

[Alexander J. (alex-70)]

Die Spule ist eingangsseitig vorhanden. Ich häng mal das Komplette 
Servicehandbuch mit Schaltplänen ran.

[Alexander J. (alex-70)]

Jens G. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Alexander J. schrieb:
>>
>>> Eigentlich ist diese Schaltung doch "elektrisch unzulässig", da C1 bei
>>> jeder positiven 2. Halbwelle falsch gepolt "überrannt" wird und damit
>>> sicher(?) sehr bald zerstört?
>>
>> Nein. In dieser Schaltung werden die Kondensatoren NIE verpolt, die
>> Spannung ist IMMER nur unipolar.
>
> Doch. Wie Hinz doch schon erklärt hat.
> Weiterer Fall: wenn man in der positiven Halbwelle einschaltet, bekommt
> C1 auch verkehrt herum eins voll auf den Latz (entsprechend
> Spannungsteilung mit C2).
> Aber dieses eine mal geht schon ...

Warum nur das eine Mal? Der C1 entlädt sich doch immer wieder in C2. Das 
ist doch der Sinn der Elektronen-Pumpe.

Wüste Idee:
Oder muß man sich das so vorstellen, daß ein bereits (latent) geladener 
Kondensator auch von - nach  + schadlos Stromfluß zulässt, weil die 
Elektronen ja schon vorhanden sind.

[H. H. (Gast)]

Alexander J. schrieb:
> Ich häng mal das Komplette
> Servicehandbuch mit Schaltplänen ran.

Ja, das ist so natürlich Murks. Hätte ich von Metz nicht erwartet.

[Alexander J. (alex-70)]

Was meintst du konkrtet mit Murks. Die Flaschpolung oder was Anderes?
Die Greinacher-Schaltung wird ja allg. so publiziert, und wäre dann 
eigentlich immer Murks.

[Hp M. (nachtmix)]

Alexander J. schrieb:
> Warum nur das eine Mal? Der C1 entlädt sich doch immer wieder in C2. Das
> ist doch der Sinn der Elektronen-Pumpe.

Aber nicht vollständig, denn dann würde die Schaltung nicht mehr als 
Spannungsverdoppler funktionieren, wäre also sinnnlos.

Anders ist es im Fehlerfall, -Kurzschluss der Last oder C2 oder D1.
Aber dann spielt es auch keine Rolle mehr, wenn auch noch C1 (und der 
Trafo) hops gehen.

P.S.:
Schau dir die obige Simulation an!
Die Stufen der Ausgangsspannung werden immer kleiner, je höher die 
Spannung ist, und dem entsprechend sinkt auch die übertragene "gepumpte" 
Ladungsmenge.

[Hp M. (nachtmix)]

Elkofreund schrieb:
> Du darfst dem Elko keine irgendwie geartete Diodenfunktion unterstellen.
> Wechselspannung ist durchaus erlaubt, weil die Elektrolyse viel zu
> langsam ist, um die isolierende Oxydschicht abzubauen.

Das sagst du so, in deinem kindlichen Leichtsinn ;-)
Auch Aluminium ist ein so genanntes Ventilmetall, mit dem man vor etwa 
100 Jahren oft Gleichrichter aufgebaut hat: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter#Elektrolytischer_Gleichrichter

Dem entsprechend wurden die in den 1930ern aufgekommenen Kupferoxidul- 
oder Selengleichrichter lange noch als Trockengleichrichter bezeichnet.
In beiden Fällen beruht die gleichrichtende Wirkung auf Halbleitern Cu2O 
bzw. CdSe, deren Funktionsprinzip aber noch nicht im Detail verstanden 
wurde.

[Hp M. (nachtmix)]

Alexander J. schrieb:
> Die Spule ist eingangsseitig vorhanden.

Die Drossel L001 hat aber nichts mit der Funktion des 
Spannungsverdopplers zu tun, sondern ist Bestandteil der 
Blitzabschaltung.
Dadurch ist es möglich, die Spannung an dem zusammen mit der Blitzröhre 
gezündeten Th301 zur Löschung desselben kurz umzupolen, ohne dass der 
Strom durch die Blitzröhre, wegen der Spannungserhöhung dort, ins 
Unermessliche steigt. Wahrscheinlich begrenzt diese Drossel außerdem das 
dI/dt am Th301 auf einen zulässigen Wert.

Die zum Löschen des Blitzes erforderliche Umpolung des Th301 wird 
erreicht, indem das auf hohe positive Spannung aufgeladene rechte Ende 
des C103 6,8µF mittels des dafür getriggerten Th302 auf Masse gelegt 
wird.

Solche Thyristoren mit sehr kurzer Freiwerdezeit (unter 10µs) wurden 
Ende der 1960er eigentlich für Horizontalablenkungen in Farbfernsehern 
entwickelt.
Mit "gewöhnlichen" Thyristoren klappt das nicht.

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Grad' beim lustigen shango066 gesehen: Verdopplerschaltung mit Elkos in 
der Spannungsversorgung eines Schwarzweiss-TV von 1952 (hihi - bloed, 
wenn man nur 115V Netzspannung hat):
https://www.youtube.com/watch?v=rMXg52ZZFUs
(Bei 17:00 sieht man den entsprechenden Teil des Schaltbilds)

Und nach ein paar Stuendchen formieren tut's heute noch...

Gruss
WK

[Hp M. (nachtmix)]

Dergute W. schrieb:
> bloed,
> wenn man nur 115V Netzspannung hat):

Solch ein Spannungsverdoppler war -aus dem gleichen Grund- auch in den 
meisten alten PC-Netzteilen eingebaut.
Netzfilter, ein Brückengleichrichter und zwei 200V-Elkos in Reihe für 
den Betrieb am 220V-Netz.
Dahinter dann das Schaltnetzteil.

Für den Betrieb an 115V wurde eine einzige Drahtbrücke umgesteckt!

Jetzt dürft ihr euch den Schaltplan überlegen ;-)

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Hp M. schrieb:
> Solch ein Spannungsverdoppler war -aus dem gleichen Grund- auch in den
> meisten alten PC-Netzteilen eingebaut.

Nee, das war nicht ein solcher, sondern ein anderer ;-)
Das war ein Gegentaktverdoppler, kein Greinacher.

Gruss
WK

[Sven S. (schrecklicher_sven)]

Hp M. schrieb:
> Elkofreund schrieb:
>> Du darfst dem Elko keine irgendwie geartete Diodenfunktion unterstellen.
>> Wechselspannung ist durchaus erlaubt, weil die Elektrolyse viel zu
>> langsam ist, um die isolierende Oxydschicht abzubauen.
>
> Das sagst du so, in deinem kindlichen Leichtsinn ;-)

Und was passiert in einem bipolaren Elko?
Da werden beide zusammengeschalteten Elkos vom Wechselstrom 
durchflossen.
Also ist bei jeder Halbwelle einer von beiden falsch gepolt.
Funktioniert prächtig, Jahrzehnte lang.

[H. H. (Gast)]

Dergute W. schrieb:
> Das war ein Gegentaktverdoppler,

Delon-Schaltung.

[Alexander J. (alex-70)]

Ja, so ähnlich ist es auch in der geposteten Servicenleitung zum Blitz 
beschieben. Stichwört "Löschung" die dort verwendet wird.

[Alexander J. (alex-70)]

Es ist also die Langsamkeit des Elkos, die die kurzzeitige Falschpolung 
folgenlos erlaubt?
Das müsste doch als elektroteschnische Grundlagenweisheit irgendwo in 
Büchern stehen.

[Alexander J. (alex-70)]

Das leuchtet ein.
Das (mutmaßliche) Problem der Falschpolung wäre also nur am Anfang des 
Pumpvorgangs relevant.