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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Transformator Kondensator Reihenschaltung - negative Spannung


Autor: Thomas BD (Gast)
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Hallo,

ich benötige eine Erklärung, warum der folgende Sachverhalt so ist, wie 
er ist:

Und zwar habe ich eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem 
Transformator. Wenn ich nun ein z.B. Rechtecksignal anlege, was als 
untere und obere Spannungsgrenze z.b. 0V und 10V hat (also auf jeden 
Fall komplett positiv ist), so bekomme ich auf der Sekundärseite eine 
Spannung, die zwischen positiv und negativ hin und herpendelt und nicht 
0V als unter Spannungsgrenze hat.
Warum ist das so? Welche physikalischen Gesetze stehen dahinter? Wie 
können z.b. Kondensatorwert usw. berechnet werden?

Wenn ich nun noch den Duty Cycle ändere, so verschiebt sich das 
komplette Rechtecksignal weiter ins negative (bei <50%) oder weiter ins 
positive (>50%).
Auch für diesen Fall möchte ich gerne wissen, warum das so ist?

Vielleicht kann mir da jemand helfen, sehr gerne auch Bücher oder gute 
Internetlinks empfehlen, von denen ich Hintergrundinformationen zu 
diesem Thema bekomme. Dass das ganze so ist, weiß ich ja. Ich möchte 
jetzt aber gerne das "Warum" wissen.

Vielen Dank schonmal

Autor: space (Gast)
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Moin,

ein Transformator transformiert den Wechselstrom-
anteil einer angelegten Spannung.
Der Gleichstromanteil, der durch die Primärwicklung
fliesst, erwärmt den Trafo nur.
Das Trafoprinzip "lebt" vom Ummagnetisieren des
Blechpakets.
Viel Spass
Stefan

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Thomas BD schrieb:

> Warum ist das so? Welche physikalischen Gesetze stehen dahinter? Wie
> können z.b. Kondensatorwert usw. berechnet werden?

Ganz einfach: Bei Gleichstrom bildet die Spule quasi einen Kurzschluss 
(wenn man mal vom ohmschen Widerstand der Drahtwicklung absieht).
Daher ist der Mittelwert der Spannung über der Spulenwicklung 0.
Mit steigender Frequent nimmt der Scheinwiderstand der Spule zu.

> Wenn ich nun noch den Duty Cycle ändere, so verschiebt sich das
> komplette Rechtecksignal weiter ins negative (bei <50%) oder weiter ins
> positive (>50%).
> Auch für diesen Fall möchte ich gerne wissen, warum das so ist?

Dadurch dass die Gleichspannung 0 sein muss, verschiebt sich die 
Spannung entsprechend (indem sich der Kondensator entsprechend läd), so 
dass der Mittelwert der Spannung über der Spulenwicklung wieder 0 ist.
Bei einem geringen Duty Cycle hat man nur eine kurze positive Spannung, 
daher muss diese Spannung sehr viel höher sein, als die negative 
Spannung, die sehr viel länger anliegt, um im Mittel 0 zu ergeben.

Autor: Thomas BD (Gast)
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Ich verstehe jedoch nicht ganz, welche Rolle der Kondensator genau 
spielt.
Denn ohne diesen, gibts auf der Sekundärseite auch keine negative 
Spannung. Mit ihm jedoch schon.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ohne den Kondensator wird dein Rechtecksignal vermutlich durch die 
starke Belastung zusammenbrechen und daher nicht mehr vorhanden sein, 
daher auch keine Ausgangsspannung.

Der Kondensator bildet quasi einen Filter der keine Gleichspannung 
durchlässt, nur Wechselspannung kommt weiter.

Autor: Thomas BD (Gast)
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>Ohne den Kondensator wird dein Rechtecksignal vermutlich durch die
>starke Belastung zusammenbrechen und daher nicht mehr vorhanden sein,
>daher auch keine Ausgangsspannung.

Habe mich etwas missverständlich ausgedrückt: Auf der Sekundärseite gibt 
es keine negative Spannung. Damit meinte ich, dass die Rechteckspannung 
komplett im positiven Bereich bleibt, nicht dass sie komplett 
zusammenbricht, wenn kein Kondensator vorhanden ist.

Also:
Ohne Kondensator: rein positive Rechteckspannung
Mit Kondensator: positiv/negative Rechteckspannung

Autor: Ich (Gast)
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Mit Kondensator:

Laden/ Entladen des Kondensators - Strom fließt in beide Richtungen

Ohne Kondensator:

Strom fließt nur in einer Richtung

(alles idealisiert betrachtet)

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