Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Power Supply Design und Sicherheit


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von Michael (Gast)


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Hallo!

Ich habe eine Spannungsversorgung entworfen die einen Transformator mit 
Mittelpunktanzapfung und einen Brückengleichrichter beinhaltet. Diese 
Spannungsversorgung und die darauf folgende Schaltung sollen in ein 
Metallgehäuse verbaut werden. Ich frage mich nun wie ich Schutzleiter, 
Gehäuse und Masse der Schaltung zusammenschalten soll, um Lebensgefahr 
in Heimanwendung ausschließen zu können.

Auf der Website http://www.skillbank.co.uk/psu/ habe ich die angehängte 
einfache Schaltung gefunden.
Hier wird Erde mit der Masse der Schaltung verbunden, und ich nehme an 
Erde geht bei Metallgehäusen sowieso immer direkt auch aufs Gehäuse.

Aus logischer Sicht verstehe ich warum diese Schaltung Sicherheit bietet 
für einen Kurzschluss auf Gehäuse oder Masse. Der Strom fließt dann über 
den Schutzleiter "zurück" und der Fehlerstromschalter im 
Sicherungskasten löst aus, richtig?
Jetzt habe ich nur folgende Bedenken mit der Schaltung: Schaltungsmasse 
ist mit dem Gehäuse verbunden. Ja, auch mit Erde und sollte immer auf 
Erdpotential liegen, was kein Problem beim Berühren des Gehäuses sein 
sollte. ABER, was wenn es der Anwender irgendwie schafft nicht auf 
Erdpotential zu sein? Oder der Schutzleiter irgendwo im Gesamten 
Stromkreis eine Unterbrechung hat (Steckdose, Lötstelle,...)? Dann 
könnte doch je nach Betriebsspannung der Schaltung ein unter Umständen 
sehr hoher Strom über meinen Körper fließen oder?

Also meine Frage: Ist diese Schaltung sicher? Warum? Wenn nicht, wie 
könnte man die Schaltung verbessern?

Beste Grüße,
Michael

von Michael (Gast)


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EDIT: Mein Transformator hat, wie der im Bild, KEINE 
Mittelpunktanzapfung.
230V primär auf 290V sekundär, um genau zu sein.

von Klaus R. (klara)


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Michael schrieb:
> Also meine Frage: Ist diese Schaltung sicher? Warum? Wenn nicht, wie
> könnte man die Schaltung verbessern?

Für was benötigst Du denn die Spannung?
Für Audio - Anwendungen muß man Brummschleifen vermeiden. Da muß man das 
Gesamtkonzept betrachten.
mfg Klaus

von Al3ko -. (al3ko)


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Michael schrieb:
> ABER, was wenn es der Anwender irgendwie schafft nicht auf
> Erdpotential zu sein?

Wie darf ich mir das vorstellen?

von Stephan (Gast)


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Michael schrieb:
> 230V primär auf 290V sekundär, um genau zu sein.

Bei 290V sekundär (bis zu gut 400V gleichgerichtet und gesiebt) würde 
ich auf keinen Fall die Schaltungsmasse erden.

Bei Berührung des Netzteilausgangs (V+) fließt ein Strom über die Erdung 
durch den Körper. Und der sekundäre Strom wird von keinem FI überwacht.

von Michael (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Michael schrieb:
>> Also meine Frage: Ist diese Schaltung sicher? Warum? Wenn nicht, wie
>> könnte man die Schaltung verbessern?
>
> Für was benötigst Du denn die Spannung?
> Für Audio - Anwendungen muß man Brummschleifen vermeiden. Da muß man das
> Gesamtkonzept betrachten.
> mfg Klaus

Mir geht es bei der Frage einfach mal um den Sicherheits-Aspekt.

von Michael (Gast)


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Stephan schrieb:
> Michael schrieb:
>> 230V primär auf 290V sekundär, um genau zu sein.
>
> Bei 290V sekundär (bis zu gut 400V gleichgerichtet und gesiebt) würde
> ich auf keinen Fall die Schaltungsmasse erden.
>
> Bei Berührung des Netzteilausgangs (V+) fließt ein Strom über die Erdung
> durch den Körper. Und der sekundäre Strom wird von keinem FI überwacht.

Ah stimmt! Der Fehlerstromschalter überwacht hier eigentlich nur die 
Primärseite des Transformators oder?

Hm wie wäre dann hier das Vorgehen? Gehäuse mit Erdung verbinden, aber 
Schaltungsmasse nicht mit Erde? Ein Kurzschluss der Schaltung aufs 
Gehäuse würde dann ja im Besten fall einfach Bauteile durchbrennen 
lassen, aber auch das Gehäuse unter Spannung setzen, richtig?

von Stephan (Gast)


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Michael schrieb:
> Ah stimmt! Der Fehlerstromschalter überwacht hier eigentlich nur die
> Primärseite des Transformators oder?

Richtig.
Und bei 400V Gleichspannung mit Erdbezug ist das berühren des heißen 
Endes (V+) ungefähr genauso gefährlich wie das Berühren der Phase im 
230V Netz.

Michael schrieb:
> Hm wie wäre dann hier das Vorgehen? Gehäuse mit Erdung verbinden, aber
> Schaltungsmasse nicht mit Erde? Ein Kurzschluss der Schaltung aufs
> Gehäuse würde dann ja im Besten fall einfach Bauteile durchbrennen
> lassen, aber auch das Gehäuse unter Spannung setzen, richtig?

Das ist wirr.
Gehäuse mit Erdung verbinden: ja, bei Metallgehäuse muss das quasi so 
sein.

Schaltungsmasse nicht mit Erde verbinden: ja, es sei denn es ist für die 
Funktion notwendig. (auch nicht mit dem Gehäuse verbinden, denn das 
liegt auf Erdpotential)

Ein Kurzschluss der Schaltung aufs Gehäuse würde dann ja im Besten fall 
einfach Bauteile durchbrennen lassen, aber auch das Gehäuse unter 
Spannung setzen, richtig?
Eine Verbindung von 0V oder V+ mit dem Gehäuse ist kein Kurzschluss. Die 
Verbindung stellt nur einen Potentialbezug der Sekundärseite zur Erde 
bzw. der Netzspannung her. Wenn die Sekundärseite von vornherein mit dem 
Gehäuse verbunden ist, dann ist dieser Bezug auch von vornherein 
vorhanden.
Erst eine 2. Verbindung ist dann der Kurzschluss.

Wenn die 290V sekundär kein Tippfehler waren solltest du einen 
Elektriker deines Vertrauens hinzuziehen. Aus deinen Fragen scheint viel 
Halb- und Unwissen heraus. Und durch eine falsche Verbindung arbeitest 
du Quasi wie mit Netzspannung (nur ohne FI) und wägst dich dabei in 
Sicherheit.

von Michael (Gast)


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> Wenn die 290V sekundär kein Tippfehler waren solltest du einen
> Elektriker deines Vertrauens hinzuziehen. Aus deinen Fragen scheint viel
> Halb- und Unwissen heraus. Und durch eine falsche Verbindung arbeitest
> du Quasi wie mit Netzspannung (nur ohne FI) und wägst dich dabei in
> Sicherheit.

Sie sind gerade mein Elektriker des Vertrauens.
Wollen Sie mir helfen die Schaltung richtig anzuschließen oder warum 
antworten Sie auf diesen Post? Wenn ich nicht wüsste dass ich hier nur 
über Halbwissen verfüge, würde ich nicht nachfragen.

Also nochmal, meine Frage lautet: Wie soll ich mit der Schaltungsmasse 
umgehen und warum? Mit Erde verbinden oder von Erde und damit Gehäuse 
abschirmen?

von Michael B. (laberkopp)


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Michael schrieb:
> habe ich die angehängte einfache Schaltung gefunden.

Die ist PELV, also sekundär geerdet.

Willst du PELV oder SELV (also sekundär galvanisch frei schwebend?)

Michael schrieb:
> 230V primär auf 290V sekundär, um genau zu sein.

Da muss die Sekundärseite sowieso behandelt werden als ob sie eine 
gefährliche (Netz)Spannung trägt, also gut isoliert und keine Anschlüsse 
nach aussen haben.

Michael schrieb:
> Ist diese Schaltung sicher?

Die Schaltung sicher, aber auch der Aufbau ? Es gibt Vorschriften wie 
man isolieren muss und wie man verbinden muss (z.B. Erdungsklemme).

Eigentlich steht hier alle gut erklärt drin:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/308603/Selbstbau_und_Sicherheit.pdf

von Michael (Gast)


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Alles klar! Vielen Dank!

von Klaus R. (klara)


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Michael schrieb:
> Also nochmal, meine Frage lautet: Wie soll ich mit der Schaltungsmasse
> umgehen und warum? Mit Erde verbinden oder von Erde und damit Gehäuse
> abschirmen?

Einen Oszillographen sollte man mit Trenntrafo betreiben wenn man 
erdfrei messen möchte oder muß. So ähnlich sehe ich das auch bei Dir.

Aber meine Frage blieb ja noch unbeantwortet. Wozu braucht man heute 
noch solche Spannungen?
mfg Klaus

von MaWin (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Einen Oszillographen sollte man mit Trenntrafo betreiben wenn man
> erdfrei messen möchte oder muß

Nein, man sollte einen Oszillographen nie am Trenntrafo betreiben, sinst 
steht ggf. das ganze Gehäuse unter Spannung, sondern immer den einzigen 
Prüfling.

Muss man erdfrei messen, nimmt man einen Differenztastkopf bzw. bildet 
die Differenz von 2.

von Klaus R. (klara)


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MaWin schrieb:
> Nein, man sollte einen Oszillographen nie am Trenntrafo betreiben, sinst
> steht ggf. das ganze Gehäuse unter Spannung, sondern immer den einzigen
> Prüfling.

Das ist schon klar, daß dann das ganze Gehäuse unter Spannung steht. Der 
Oszi wird dann auch sicher von einem betrieben dem das bewusst ist. Ich 
meine, diese Empfehlung sogar in den Hameg - Unterlagen gelesen zu 
haben.
Es geht auch darum, daß man gerne den Schutzleiter im Oszi abgeklemmt 
hat. Bei mir tat es auch etwas Isolierband am Schukostecker. Hintergrund 
waren u.a. Masseschleifen.
mfg Klaus

von Silly zu Vester-Knallkopp (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Eigentlich steht hier alle gut erklärt drin:
> (Link zum Selbstbau und Sicherheit - pdf)

Das pdf ist nicht schlecht, aber (und ich meine das nicht böse):

Michael B. schrieb:
> Da muss die Sekundärseite sowieso behandelt werden als ob sie eine
> gefährliche (Netz)Spannung trägt

Ja - weil sie das halt auch tut. Sogar höher als Netzspannung. Man 
sollte also die nötige Vor- und Umsicht walten lassen.

[Und nun bitte lachen, wenn wer will: Es gibt elektrische Arbeiten auch 
im < 1kV Bereich, die erledige ich gerne mit 1 Hand in der Hosentasche 
(Strompfad übers Herz), und manches (vor allem, wenn man 2 Hände 
braucht...) gar mit isolierenden Handschuhen.]

Michael B. schrieb:
> Michael schrieb:
>> habe ich die angehängte einfache Schaltung gefunden.
>
> Die ist PELV, also sekundär geerdet.
>
> Willst du PELV oder SELV (also sekundär galvanisch frei schwebend?)

Sekundäre 290V~ sind - egal, wie verschaltet, verdrahtet, oder sonstwas 
- weder PELV, noch SELV, noch FELV. Denn bei so hoher Spannung handelt 
es sich definitiv NICHT um eine Art von ELV (= E xtra   L ow   V 
oltage)!

Diese (streng definierten) Abkürzungen hier (wohl versehentlich) völlig 
mißverständlich als Erklärungshilfe zu gebrauchen, war nicht gut.

Das Ergebnis ist für zufällig darüber stolpernde Leser zwischen...

verwirrend - ...(und)... - lebensgefährlich (!).

Und das hat nichts mit übertriebener Vorsichtspredigerei zu tun.
Lies es Dir noch mal durch, Michael - ich bin mir fast sicher, Du
würdest es beim nächsten mal (keine Ahnung, wie genau, aber...)
ANDERS formulieren.

Zu ELV = Kleinspannung hier ein Link, die Infos sind brauchbar:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kleinspannung

von Silly zu Vester-Knallkopp (Gast)


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Silly zu Vester-Knallkopp schrieb:
>> Da muss die Sekundärseite sowieso behandelt werden als ob sie eine
>> gefährliche (Netz)Spannung trägt
>
> Ja - weil sie das halt auch tut. Sogar höher als Netzspannung.

Und vor allem halt ohne den Schutz eines FI / RCD.

von Herr Plomka (Gast)


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Sagt: spinnt ihr jetzt alle?

von Stephan (Gast)


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Herr Plomka schrieb:
> Sagt: spinnt ihr jetzt alle?

Nö.
Wenn Projekte gefährlich werden ist ein Hinweis zuviel besser als einer 
zu wenig.
Der nächste findet den Thread über Google, liest 20% und wiegt sich 
sicher weil ein Trafo verbaut ist. Real ist's je nach Aufbau aber so 
gefährlich wie eine Steckdose aus den 1920ern mit Stricknadeln zu 
sondieren.

von Herr Plomka (Gast)


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Sagt: ich lutsche auch nicht an einer Panzerbatterie, da mir die 
blockbatterie mit 9 Volt schon höllisch weh tut.

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