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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Woher kommen diese hohen Spannungen?


Autor: Elektronikfreak (Gast)
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Hi zusammen,
ich habe grade eine schaltung am Breadboard aufgebaut. Schaltung siehe 
anhang).
Der Ne555 produziert ein sinusförmigen Puls von ca 50hz, der über einen 
kondensator geglättet wird. Dann wird er auf einen Trafo übertragen der 
die Spannung verdoppelt. Anschließend von einem Brückengleichrichter auf 
gleichstrom umgewandelt und ausgegeben. OHNE Last messe ich mit dem 
Multimeter eine Gleichspannung von ca 0,9 V und wechselspannungen von ca 
1,4 V. Hänge ich nun einen Kondensator egal ob 100nF bis zb 100UF an den 
Ausgang steigt die Gleichspannung auf ca 50 V und die Wechselspannung 
auf Spannungen von über 100 V. Wie ist das möglich und wenns geht woher 
kommt das. Bitte wenn möglich einfach und verständlich erklären und 
nicht in Fachsprache XD.
Danke schonmal im vorraus!

Autor: Elektronikfreak (Gast)
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Hier die Schaltung

Autor: Sven (Gast)
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Sowas nennt man Spannungsüberhöhung.

http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungs%C3%BCberh%C3%B6hung

Autor: MaWin (Gast)
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> Der Ne555 produziert ein sinusförmigen Puls von ca 50hz,

Nö.

Zurück auf LOS.

> Wie ist das möglich und wenns geht woher kommt das.

Schwingkreis aus Spule und Kondensator mit Spannungsüberhöhung je nach 
Güte des Schwingkreises und Spitzenwertgleichrichtung.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Wäre die Spannungsüberhöhung nicht von der Kapazität des Kondensators 
abhängig?

Autor: Jens G. (jensig)
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seit wann produziert ein 555 einen Sinus? Er liefert eine 
Rechteckspannung, mit Uss knapp 9V.
Und Rechteck über einen Trafo ergibt vermutlich ziemlich tolle 
Spannungsspitzen auf der Ausgangsseite, die den Kondis mit der Zeit auf 
hohe Spannungen bringt.

Autor: Fralla (Gast)
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Kommt auf den C an, kann schon ein Sinus sein wenn abgestimmt,  dann ist 
es ein einfacher ungeregleter Serienresonanzwandler. Da ist der Strom 
Sinusförmig und ebenso die Spannung an L und C.
Aber ich bezweifle dass der Trafo genau die Primärinduktivität hat.

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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Der NE555 produziert ein Rechtecksignal, heißt in der Spule wird 
schlagartig ein Magnetfeld aufgebaut. In der Sekundärspule wird das 
Magnetfeld wieder in eine Spannung umgewandelt. Da die Spannung in einem 
Leiter die Ableitung, heißt die Steigung des Signals ist bekommen wir 
pro Takt (wenn ich das mal in diesem Zusammenhang so nennen darf) 2 
Spannungsspitzen, einmal positiv, einmal negativ. Theoretisch, wenn man 
davon ausgeht das wir ein perfektes Rechtecksignal haben und keine 
Trägheit durch den Transformator geht das Signal in keiner Zeit auf 
seinen Endwert, dementsprechend ist die Steigung Endwert/0=Unendlich. 
Nur der 555 benötigt auch Zeit um auf seine Werte zu kommen, als kein 
perfektes Recheck, und der Trafo ist auch ein wenig träge, daher "nur" 
50V oder 100V.

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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@Fralla
Ich wusste garnicht das der 555 auch Sinussignale machen kann, eine 
etsprechende Beschaltung dafür währe mal intressant zu sehen/probieren.

Autor: Fralla (Gast)
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Der 555 macht ein Rechteck. Wenn L und C abgestimmt sind fließt ein 
Sinusförmiger Strom  und damit sind zwangsweise auch die Spannungen.
Man müsste wissen, was das das für ein Trafo ist. für 50Hz bräuchte er 
grob 200mH (ohne Verluste).

>heißt in der Spule wird schlagartig ein Magnetfeld aufgebaut
kann nicht sein

@Bierhaubitze
Deine Beschreibung ist Irgendwas. Träger Trafo? Die Spannungen an einem 
Trafo sind untrennbar miteinander verdunden.
Du scheinst den C zu ingnorieren und ohne das L zu des Trafos zu kennen 
kann alles mögliche passieren (hochfrequenzResonanz, bis hin zur 
Übertragung des Rechecks wo der C nur als DC-Blocker wirkt, wenn L viel 
größer als für resonanz notwendig) Dann würde aber nur eine Spannung 
ensprechend dem Übersetzungsverhältnis rauskommen.

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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Mit dem "trägen Trafo" war die Verzögerung gemeint die die Spule braucht 
um das Magnetfeld aufgrund Ihrer Induktivität aufzubauen.

Wenn wir uns das Induktionsgesetz für eine Unterbrochene Leiterschleife 
einmal anschauen heißt es U_induziert=- d/(dt)int B dA , wobei B, also 
das Magnetfeld, und A, also die Fläche, Vektoren sind. Bei einem Trafo 
sind Fläche und Magnetfeld senkrecht aufeinander, also vereinfacht sich 
unsere Gleichung von einem Skalarprodukt zu einer normalen 
Multiplikation. Des weiteren ist hier B die Variable, die nicht von A 
abhängt und A ist eine Konstante, daher wird das Integral ebenfalls zu 
einer Multiplikation. Also haben wir jetzt U=-dB/dt*A.
dB/dt ist die Ableitung, heißt die Änderung des Magnetfeldes. Wie gesagt 
wenn das Magnetfeld Sprunghaft währe, währe die Änderung des Magnetfeldt 
während des Sprungs unendlich groß, und somit auch unsere Spannung. 
Jetzt können wir auch noch dank Exponentialfunktion irgendwann das 
wirklich erzeugte B-Feld ausrechnen, aber das weiß ich grade nicht 
auswendig, und ich bin zu faul jetzt mein Buch zu wälzen, aber wenn wir 
von einer Spule mit 200mH ausgehen werden wir schätzungsweise bei 1/4 
einer Periode unser maximales Magnetfeld haben, heißt eine deutlich 
stärkere Änderung als bei einem Sinussignal, vorallem aufgrund der Natur 
der e-Funktion.

Wenn du mir nicht glaubst nimm dir einen Trafo, papp nen 
Gleichspannungsnetzteil mit einem Schalter dran und probier es aus.



Aber du hast ebenfalls rech, ich habe den Kondensator außer Acht 
gelassen, es könnte daher auch zu HF ereignissen kommen, davon hab ich 
aber leider keine Ahnung.

Autor: Elektronikfreak (Gast)
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Danke schonmal für die vielen Antworten. :D

Sorry ich mab mich vertan, denke auch das es eher rechteckspannung ist.

@Bierhaubitze: Es gibt aber schaltungen mit dem 555 die sinusförmige 
Spannungen erzeugen! -> siehe hier

Autor: Fralla (Gast)
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>Mit dem "trägen Trafo" war die Verzögerung gemeint die die Spule braucht
>um das Magnetfeld aufgrund Ihrer Induktivität aufzubauen.

Das ist schon klar. Die Spannung hat keine Verzögerung, außer man 
berücksichtigt Wickloungskapazitäten.


>Wie gesagt wenn das Magnetfeld Sprunghaft währe, währe die Änderung des 
>Magnetfeldt während des Sprungs unendlich groß,
vorher hieß es
>heißt in der Spule wird schlagartig ein Magnetfeld aufgebaut

>Wenn du mir nicht glaubst nimm dir einen Trafo, papp nen
>Gleichspannungsnetzteil mit einem Schalter dran und probier es aus.
Wozu? Was willst du zeigen? Das der Strom mit U/L steigt, der Trafo 
sättigt und das NT in die Strombegrenzug geht?

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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nein, ich will dir zeigen das du beim Schließen des Schalters eine 
Spannungsspitze am anderen Ende des Trafos hast, solltest dann aber mit 
einem Oszilloskop messen, Voltmeter sind dafür meist zu langsam.

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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@Elektronikfreak
danke wieder was gelernt

Autor: Fralla (Gast)
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was ist genau eine "Spitze". Wenn ich an einen Trafo eine Spannung 
anlege kommt sek die Übersetzte raus, solange bis der Trafo sättigt. und 
keine "Spitze".

Autor: MaWin (Gast)
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> Es gibt aber schaltungen mit dem 555 die sinusförmige
> Spannungen erzeugen! -> siehe hier

Nö.

Glaube nicht jedem Mist, der im Internet auftaucht.

Würdest du das Ausgangssignal mit einem Oszilloskop betrachten,
würdest du sofort sehen, daß dor kein Sinus rauskommt.

Eher etwas wie eine hochgeklappt Haifischflosse und eine
runtergeklappte Haifischflosse.

Die Filtersrteilheit eines RC-Glieds ist bei weitem nicht ausreichend,
um die erste und zweite Oberwelle des Rechtecks ausreichend zu dämpfen,
um den Grundtonsinus rauszufiltern, man bräuchte schon einen 
mehrstufigen
aktiven Filter mit deutlich höherer Steilheit.

Mit Spule(n) und Kondensator(en) ist bei einer Frequenz schon
etwas viel sinusförmigeres erzeugbar, aber auch da kommt der
Sinus nicht aus dem NE555, sondern wird aus dessen Rechtecksignal
rausgefiltert.

Also:
Glaube nicht jedem Mist, der im Internet auftaucht.

Autor: Gerald (Gast)
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C und L sind ein Serienschwingkreis der durch den 555 angeregt wird.

Somit entsteht primär und dann natürlich auch sekundär eine 
Sinusspannung, auch wenn man nicht die Resonanzfrequenz triff.

Das die Schwingungsamplituden auch über die Anregungsamplitude 
hinausgehen können, ist auch mit größeren Spannungen als die 
Versorgungsspannung zu rechnen.

Autor: Gerald (Gast)
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Zum Spannungsspitze möge man folgendes Experiment machen.

Man nehme beide sek. Enden eines Transformators (auch 1:1) in beide 
Hände.

Eine Hilfskraft schließt auf der Primärseite eine Batterie (1,5V) an.

Danach kann man die Batterie wieder entfernen.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Bei einnem 1:1 trafo kommt dann exakt das raus was reingeht bis der 
Trafo sättigt, dann kommt nix mehr raus! Höchstens beim Abschalten kann 
es sein, dass sich eine hohe Spannung aufbaut, da das Magnetfeld sich 
jetzt schlagartig abbaut (hohes dB/dt). Das wäre jetzt das Prinzip eines 
Flyback-Wandlers, nur dass der keinen normalen Trafo benutzt sondern 
einen mit Luftspalt um höhere Feldstärken auszuhalten.

Autor: goggel (Gast)
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> Ich wusste garnicht das der 555 auch Sinussignale machen kann

Immerhin kann man ein Rechteck auch als Überlagerung von 
Sinusschwingungen verstehen.

Autor: Fralla (Gast)
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Wenn die Durch"Fluss"wandler nur "Spitzen" machen würden.

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