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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnung zur Leistungsanpassung


Autor: Richi (Gast)
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Servus,

hoffe ich bin hier jetz im richtigen Forum.

Es geht um folgende Aufgabe bei der die Lösung bekannt ist, aber leider 
nicht der Rechenweg.

Ein Verstärker würde bei Leistungsanpassung 20W an einen 4 Ohm 
Lautsprecher abgeben.
Welche Leistung würde an einem 8 Ohm Lastwiderstand abgegeben?
Richtig wäre 17,77W.

Könnte mir bitte jmd. den Rechenweg erklären?
Danke

MfG

Autor: Armin (Gast)
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Leistungsanpassung heißt, dass es eine ideale Spannungsquelle mit 
Innenwiderstand gibt. Der Lautsprecher ist mit seinen 4 Ohm so gewählt, 
dass die Leistung an diesen 4 Ohm maximal ist.

Wenn man das rechnet, kommt man darauf, dass der Innenwiderstand auch 4 
Ohm sein muss (Bedingung für Leistungsanpassung).

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
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Jetzt brauchst Du noch das Ohmsche Gesetz plus die Erweiterung um die 
Leistung:
U = I * R
P = U * I
P = I^2 * R
P = U^2 / R

und schon hast Dus.

Autor: Richi (Gast)
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also:

I = √P / R
  = 2.236A

P = I^2 * R
  = 2.236A * 8 Ohm
  = 17.88 W

Ist das dann ein Rundungsfehler oder doch falsch gerechnet?

Autor: Armin (Gast)
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der Strom bleibt nicht gleich, wenn du den Widerstand änderst.
Nur die Spannung, die die Spannungsquelle vor ihrem Innenwiderstand 
liefert, ist konstant.


aja und man sollte sich bewusst sein, dass Lautsprecher nicht mit 
Gleichstrom laufen, aber da müsste sich eher der Aufgabensteller an die 
Nase fassen ^^

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
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Rechne besser über die Spannung. Das ist eingänglicher.
Deine reale Spannungsquelle besteht also aus einer idealen 
Spannungsquelle, dem Innenwiderstand (den weisst Du jetzt ja) in Reihe 
und deinen 4 Ohm Belastung.
Daraus errechnest Du jetzt die Spannung der idelaen Spannungsquelle.
Dann ersetzt Du die 4 Ohm belastung durch 8 Ohm, rechnest dir jetzt 
Spannung und oder Strom an den 8 Ohm aus und dann die Leistung.

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
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Und als Zusatzaufgabe rechnest du jetzt noch aus welche Gesamtleistung 
die reale Spannungsquelle haben muss :-)

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Du must erst mal die Quellenspannung ausrechnen ( Elektromotorische 
Kraft ) also die Spannung vor dem Innenwiderstand.

20V an 4 Ohm entspricht Wurzel aus ( 20W * 4 Ohm ) = 8,994V
Die Quellenspannung ist ( da Leistungsanpassung vorliegt ) genau doppelt 
so groß, also 8,994V *2= 17,988V, da dem 4 Ohm Last ja der 
Innenwiderstand von 4 Ohm in Reihe liegt.
Ist die Last jetzt 8Ohm groß, dann fliest ein Strom von
17,988V/ ( 4 Ohm + 8 Ohm ) = 1,499Amp. ( Die 4 Ohm sind der 
Innenwiderstand der Quelle ).
Jetzt kann man die Spannung an der 8 Ohm Last ausrechnen.
U= 1,499 Amp * 8 Ohm= 11,992V.
Die Leistung an der 8 Ohm Last beträgt 11,992V * 1,499Amp = 17,976 Watt.

So ich hoffe das sich jetzt bei mir kein Fehler eingeschlichen hat.

Ralph Berres

Autor: Richi (Gast)
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danke
jetzt hab ichs verstanden.

Zusatzaufgabe von Udo:

U innen = R * I
        = 4 Ohm * 1,499 A
        = 5,996 V

P innen = 5,996 V * 1,499 A
        = 8,98 W

P ges. = 17,97 W + 8,98 W
       = 26,96 W

hoffe das stimmt so :)

Autor: Richi (Gast)
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oder einfach 17,97W * 1,5

:P

Autor: Jule (Gast)
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Aufageb aus der EGS Prüfung :D damit quäle ich mich auch gerade :(

Autor: ... (Gast)
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und hoffentlich verschwinden bald diese Aufgaben zu 
Leistungsanpassungs-Berechnung anhand von Verstärkern und Lautsprechern, 
da gibt es nämlich keine Leistungsanpassung. Aber das scheint in die 
Holzköpfe der PAL-Prüfungserstellungsausschüsse nicht reinzugehen. 
Anscheinend bestehen diese Ausschüsse nur aus Rentnern die noch im 
Zeitalter der Röhren und 100V-ELA-Technik leben.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Das stand hier garnicht zur Diskusion. Mir ist auch klar das der moderne 
NF Leistungsverstärker einen Innenwiderstand hat der im Miliohmbereich 
liegt. Wobei es egal ist ob Röhren, oder Transistorverstärker. Der 
niedrige Innenwiderstand erfolgt in erster Linie durch die starke 
Gegenkopplung. Was die Stromergiebigkeit betrifft, ist es dann wieder 
ein anderes Thema.

Ralph Berres

Autor: ... (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> Wobei es egal ist ob Röhren, oder Transistorverstärker

Sorry, aber bei Röhrenverstärkern hast du Leistungsanpassung. Der 
Ausgangsübertrager transformiert die geringe Lautsprecher-Impedanz auf 
die hohe Ausgangsimpedanz der Röhre (bei einer EL84 in Eintakt-A-Betrieb 
sind das z.B. 5,2 kOhm).

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Das stimmt nur bei einen nicht gegengekoppelten Röhrenverstärker. Sobald 
du díe Ausgangsspannung auf der Sekundärseite des Ausgangstrafos als 
Gegenkopplungsignal  auf den Eingang zurückführst, sinkt die 
Ausgangsimpedanz extrem ab. Das kannst du auch nachmessen. Die Grenze 
ist gegeben , wenn der
Strom nicht mehr ausreicht. Das gilt übrigens genauso für den 
Transistorverstärker, sofern er sinnvollerweise eine Strombegrenzung 
hat.
Hat er die nicht, geht die Endstufe bei Kurzschluss augenblicklich 
kaputt. Wegen des extrem geringen Innenwiderstand, liefert die 
Transistorendstufe bei fehlender Strombegrenzung einen extrem hohen 
Strom , die die Transistoren nicht mehr verkraften.

Bei gegengekoppelten Röhrenendstufen ist die Ausgangsspannung bei 
niedriger Aussteuerung fast unabhängig von der Last. Messe die 
Ausgangspannung bei gleicher Ansteuerung mit 4Ohm Last und ohne Last. 
Bei Leistungsanpassung ,müsste sich die Ausgangsspannung ohne Last 
verdoppeln, was sie bei einen gegengekoppelten Röhrenverstärker 
definitiv nicht tut.

Ralph Berres

Autor: ... (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> Messe die
>
> Ausgangspannung bei gleicher Ansteuerung mit 4Ohm Last und ohne Last.

Ja ne, ist klar..ohne Last..bei Röhrenverstärkern?!
Wenn du da keine besondere Schutzschaltung für die Endstufenröhren und 
Ausgangsübertrager hast kommt das gut ;)


Ralph Berres schrieb:
> Bei Leistungsanpassung ,müsste sich die Ausgangsspannung ohne Last
>
> verdoppeln, was sie bei einen gegengekoppelten Röhrenverstärker
>
> definitiv nicht tut.

Ja, weil er dann kaputt ist.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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... schrieb:
> Ja, weil er dann kaputt ist.

Was nur dann stimmt, wenn die Röhrenendstufe nicht gegengekoppelt ist

was bei deiner Endstufe offensichtlich der Fall ist, sonst würdest du 
nicht so argumentieren.

Ralph Berres

Autor: ... (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> Was nur dann stimmt, wenn die Röhrenendstufe nicht gegengekoppelt ist

Ob die gegengekoppelt ist oder nicht. Auf jeden Fall wird die durch den 
Leerlauf entstehende hohe Lastimpedanz zur Primärseite übertragen und 
führt dort zu sehr hohen Spannungsspitzen die sich sowohl in den 
Endstufenröhren, als auch im Übertrager entladen werden.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Es wird aber augenblicklich durch die Gegenkopplung die Ansteuerung 
soweit reduziert, bis die Ausgangsspannung wieder die gleiche ist wie 
mit Last.
Insofern entsteht auf der Primärseite auch keine höhere Spannung als mit 
Last. Das ist durch das feste Übersetzungsverhältnis nun mal vorgegeben. 
Gefährlich wird es erst, wenn die Endstufe übersteuert wird. ( Aber das 
setzen wir mal Gitarristen einfach mal vorraus -:) ).

Ich habe auch schon einige Gegentakt Röhrenendstufen gebaut, allerdings 
immer mit einer relativ kräftigen Gegenkopplung und mit 
Schirmgitteranzapfungen an dem Ausgangstrafo. Mir ist noch nie eine 
Endstufe im Leerlauf abgeraucht. Nicht gegengekoppelte Gitarrenendstufen 
dagegen schon.

Ralph Berres

Autor: ... (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> und mit
> Schirmgitteranzapfungen an dem Ausgangstrafo.

Aha, so langsam rückst du mit deinen Tricks raus um eine 
Spannungsüberhöhung zu vermeiden. :)

Autor: karadur (Gast)
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@...

was hat das jetzt mit der ursprünglichen Frage zu tun?

Ich habe vor 30 Jahren auch keinen Röhrenverstärker im Leerlauf 
zerstören können.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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... schrieb:
> Aha, so langsam rückst du mit deinen Tricks raus um eine
>
> Spannungsüberhöhung zu vermeiden. :)

Der einzige Trick ist die Gegenkopplung, welche den Innenwiderstand der 
Endstufe stark vermindert.
Die Schirmgittergegenkopplung trägt allerdings auch einen Teil dazu bei.
Der größte Teil ist aber die Gegenkopplung von der Sekundärseite des
Ausgangstrafos auf die Kathode der Eingangsröhre.

Ralph Berres

Autor: ... (Gast)
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karadur schrieb:
> was hat das jetzt mit der ursprünglichen Frage zu tun?

Nichts mehr. Aber ist schön mit Ralph zu diskutieren. :))

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