Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage Elko


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von Andre K. (andre1980)


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Es geht um die Schaltung im Anhang.

Die Schaltung macht eine Spannungsverdopplung ala Villard/Greinacher 
Schaltung.

Wie die Spannungsverdopplung funktioniert, denke ich, habe ich 
verstanden. Solange die Spannung an Ue-1 höher ist als Ue-2 fliest kein 
Strom, dank der Diode D1.

Wenn die Spannung an Ue-1 niedriger ist als an Ue-2, dann lädt sich der 
C1. Dadurch hat er dann +16V. Wenn Ue-2 wieder auf -16V fällt, haben wir 
eine Spannungsdifferenz von 32V vom +Pol C1 zu Ue-2.

Diese 32V heben auch den zweiten Elko C2 auf 32V, womit wir eine glatte 
Ausgangsspannung an Ua haben.

Ich hoffe das passt soweit, und nicht hier ist schon ein Gedankenfehler.


Diese Schaltung nutzt man im Modellbahn Bereich, um Weichen zuverlässig 
zu schalten. Der Weichenantrieb hat zwei Spulen mit Eisenkern. Wenn die 
Weiche ihr Ziel erreicht hat, gibt es eine Endabschaltung.
https://www.tillig.com/dateien/Produkte/TTModellbahnen/Modellgleissysteme/WeichenKreuzungen/83531_32_368991-Weichenantrieb_2016_03_21.pdf

Die Kurzzeitige 30,6V Schaden der Spule nicht, sie erreicht dadurch ihre 
Endlage betriebssicherer.

Durch die Endabschaltung, kann man auch Kippschalter nutzen, da durch 
die Endlage der Kontakt auch wieder unterbrochen wird.


Wenn aber, durch andere Einflüsse, die Endlage nicht erreicht werden 
kann, fließt ein länger anhaltender Strom durch die Spulen, was zur 
Erwärmung führt, wodurch die Kunststoffröhrchen, wo der Eisenkern durch 
rutsch, sich verformen, und somit die Weiche kaputt geht.


Jetzt komme ich zu dem, was ich nicht ganz verstehen kann. Wenn die 
Weiche ihre Endlage nicht erreicht, dann beginnt die Lampe zu leuchten. 
Warum leuchtet sie?

Klar ist mir, das am Ausgang die Spule hängt, die leitende ist, da die 
Endlage nicht erreicht wird.


Was ich mir denken könnte, das die Spannung an den Elkos zusammen 
bricht. Dadurch könnte der Ladestrom am Elko C1 die Lampe zum leuchten 
bringen, wenn an Ue-2 positivere Spannung anliegt als an Ue-1. Aber wenn 
die Spannung zusammen bricht, und die Lampe leuchtet, dann ist C1 aber 
auch nicht voll geladen. Wenn jetzt die Spannung an Ue-1 über die 
Spannung an Ue-2 steigt, und C1 nicht voll geladen ist, dann liegt doch 
am -Pol des Elkos C1 auch eine höhere Spannung an als am +Pol des Elkos 
C1. Würde dies nicht den Elko zerstören?


Ich kann mir irgendwie nicht erklären, warum und wie die Schaltung in 
dem Moment funktioniert. Das sie funktioniert steht nicht in Frage, da 
sie ja so genutzt wird. Nur verstehen kann ich es noch nicht ganz.


Vielleicht weiß jemand, was dort genau passiert, und könnte es versuchen 
mir zu erklären.

Danke

von Georg S. Ohm (Gast)


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Wenn der Schalter öffnet, fließt kein Strom aus dem C2, er bleibt voll 
geladen und somit fließt auch kein Strom über D2, C1 und die Lampe -> 
Lampe aus

Bleibt der Schalter geschlossen, wird C2 ständig über die Lampe 
nachgeladen, -> leuchtet

von Andre K. (andre1980)


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Georg S. Ohm schrieb:
> Wenn der Schalter öffnet, fließt kein Strom aus dem C2, er bleibt voll
> geladen und somit fließt auch kein Strom über D2, C1 und die Lampe ->
> Lampe aus
>
> Bleibt der Schalter geschlossen, wird C2 ständig über die Lampe
> nachgeladen, -> leuchtet

C2 wird über die Lampe geladen? Also fliest der Strom von Ue-1 über die 
Lampe, über C1, über D2 zu C2?

Dann würde doch aber C1 verkehrt gepolt angeschloßen sein, oder?

von nachtmix (Gast)


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Andre K. schrieb:
> Jetzt komme ich zu dem, was ich nicht ganz verstehen kann. Wenn die
> Weiche ihre Endlage nicht erreicht, dann beginnt die Lampe zu leuchten.
> Warum leuchtet sie?

Das wird nur funktionieren, wenn die Weiche wie von Tillich vorgesehen, 
mit Wechselstrom betrieben wird.
Dann erhöht nämlich der Eisenkern in der Spule den 
Wechselstromwiderstand und reduziert so den Strom.

Mit Gleichstrom kann man nicht feststellen, wo sich der Eisenkern 
befindet.

von Jens G. (jensig)


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>Wie die Spannungsverdopplung funktioniert, denke ich, habe ich
>verstanden. Solange die Spannung an Ue-1 höher ist als Ue-2 fliest kein
>Strom, dank der Diode D1.

>Wenn die Spannung an Ue-1 niedriger ist als an Ue-2, dann lädt sich der
>C1. Dadurch hat er dann +16V. Wenn Ue-2 wieder auf -16V fällt, haben wir
>eine Spannungsdifferenz von 32V vom +Pol C1 zu Ue-2.

>Diese 32V heben auch den zweiten Elko C2 auf 32V, womit wir eine glatte
>Ausgangsspannung an Ua haben.

>Ich hoffe das passt soweit, und nicht hier ist schon ein Gedankenfehler.

Ja.

>Jetzt komme ich zu dem, was ich nicht ganz verstehen kann. Wenn die
>Weiche ihre Endlage nicht erreicht, dann beginnt die Lampe zu leuchten.
>Warum leuchtet sie?

Hast Du doch selber schon beantwortet:

>Wenn aber, durch andere Einflüsse, die Endlage nicht erreicht werden
>kann, fließt ein länger anhaltender Strom durch die Spulen, was zur

Es fließt eben ein Strom, und der muß auch durch die Lampe.

>Was ich mir denken könnte, das die Spannung an den Elkos zusammen
>bricht. Dadurch könnte der Ladestrom am Elko C1 die Lampe zum leuchten
>bringen, wenn an Ue-2 positivere Spannung anliegt als an Ue-1. Aber wenn
>die Spannung zusammen bricht, und die Lampe leuchtet, dann ist C1 aber
>auch nicht voll geladen. Wenn jetzt die Spannung an Ue-1 über die
>Spannung an Ue-2 steigt, und C1 nicht voll geladen ist, dann liegt doch
>am -Pol des Elkos C1 auch eine höhere Spannung an als am +Pol des Elkos

Diese Verpolung für C1 könnte eigentlch nur beim Einschalten kurzzeitig 
passieren (wenn C2 noch (fast) leer), oder wenn der sich aus C1 und C2 
bildende kapazitive Spannungsteiler durch eine stärkere Last bis 
Kurzschluß extrem "verzogen" wird, so daß am Ausgang weniger als Upeak 
der Trafospannung (Abzüglich der Diodenspannungen) liegt.

>C1. Würde dies nicht den Elko zerstören?

Würde, wenn es dauerhaft so wäre.

: Bearbeitet durch User
von Andre K. (andre1980)


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nachtmix schrieb:
> Andre K. schrieb:
>> Jetzt komme ich zu dem, was ich nicht ganz verstehen kann. Wenn die
>> Weiche ihre Endlage nicht erreicht, dann beginnt die Lampe zu leuchten.
>> Warum leuchtet sie?
>
> Das wird nur funktionieren, wenn die Weiche wie von Tillich vorgesehen,
> mit Wechselstrom betrieben wird.
> Dann erhöht nämlich der Eisenkern in der Spule den
> Wechselstromwiderstand und reduziert so den Strom.
>
> Mit Gleichstrom kann man nicht feststellen, wo sich der Eisenkern
> befindet.

Der Eisenkern schiebt ein Kunststoffgerüst wo Kontakte dran sind. Wenn 
der Eisenkern einen bestimmten Weg zurück gelegt hat, dann wird die 
Verbindung, die die Spule versorgt, unterbrochen. Der Weichenantrieb 
funktioniert auch mit Gleichstrom.

von Andre K. (andre1980)


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Jens G. schrieb:
...
>>Wenn aber, durch andere Einflüsse, die Endlage nicht erreicht werden
>>kann, fließt ein länger anhaltender Strom durch die Spulen, was zur
>
> Es fließt eben ein Strom, und der muß auch durch die Lampe.
>...
> Diese Verpolung für C1 könnte eigentlch nur beim Einschalten kurzzeitig
> passieren (wenn C2 noch (fast) leer), oder wenn der sich aus C1 und C2
> bildende kapazitive Spannungsteiler durch eine stärkere Last bis
> Kurzschluß extrem "verzogen" wird, so daß am Ausgang weniger als Upeak
> der Trafospannung (Abzüglich der Diodenspannungen) liegt.

Der Stromfluss für die Lampe kommt als nur zustande, wenn Ue-2 positver 
als Ue-1 ist?

von Jens G. (jensig)


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>Der Stromfluss für die Lampe kommt als nur zustande, wenn Ue-2 positver
>als Ue-1 ist?

Das wäre der Ladestrom für C1.
Wenn Upeak (des Trafos) an Ue-1 plus momentaner U über C1 größer als U 
über C2 ist, dann wird C1 entladen.
Beides Ströme (Laden/Entladen) gehen auch über die Lampe.
Je stärker die LAst am Ausgang, desto stärker brechen die Spannungen 
über beide Cs ein, umso größer wird der Stromflußwinkel (also ein 
größerer Anteil des Eingangssinus führt zu einem Stromfluß).

von Andre K. (andre1980)


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Jens G. schrieb:
>>Der Stromfluss für die Lampe kommt als nur zustande, wenn Ue-2 positver
>>als Ue-1 ist?
>
> Das wäre der Ladestrom für C1.
> Wenn Upeak (des Trafos) an Ue-1 plus momentaner U über C1 größer als U
> über C2 ist, dann wird C1 entladen.
> Beides Ströme (Laden/Entladen) gehen auch über die Lampe.
> Je stärker die LAst am Ausgang, desto stärker brechen die Spannungen
> über beide Cs ein, umso größer wird der Stromflußwinkel (also ein
> größerer Anteil des Eingangssinus führt zu einem Stromfluß).

Hab es jetzt mehrmals gelesen. Leider verstehe ich es immer noch nicht 
:(

Wahrscheinlich liegt es an etwas Grundlegendem.

Wenn sich C1 Richtung C2 entlädt leuchtet auch die Lampe?

Ich dachte immer bisher, die Energie wird in den Kondensatoren 
gespeichert, und kommt aus ihnen herraus. Wenn aber die Lampe auch 
leuchtet wenn sich C1 entlädt. Dann fliest der Strom also durch die 
Lampe durch den Elko. Das wäre dann wieder verkehrt herum durch den 
Elko. Irgendwie ist das verwirrend.

von Jens G. (jensig)


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Hab mal in Dein Bild die Lade-/Entladeströme eingezeichnet. Wie Du 
siehst, gehen beide durch C1 (und damit Lampe).
Schließlich ist das eine Ladundspumpe, die vom Laden und Entladen des C1 
lebt, je nach AC-Halbwelle, sonst würde die nicht pumpen können.

von Andre K. (andre1980)


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Ok, da ist das fehlende Grundlegende. Der Stromfluss geht also über Ue.

Bisher war bei mir immer bei der Spannungsquelle Schluss.

So macht das natürlich Sinn, wenn man von der einen Seite vom Elko zur 
anderen Seite vom Elko geht.

Danke

von Widerstand einer Glühbirne (Gast)


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Der Trick mit der Glühbirne.

Solange die Birne kalt ist, hat sie eine kleinen Widerstand - durch eine 
kalte 50mA Birne kann 1A fliessen.

Normalerweise hat der Endschalter schon wieder ausgeschaltet, bevor die 
Glühbirne warm wird.

Wenn der Endschalter nicht abschaltet, wird die Birne heiss und begrenzt 
den Strom auf 50mA.

von Andre K. (andre1980)


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Ja, jetzt hat es Klick gemacht. (Denke ich zumindest ^^)

Die Lampe könnte man ja auch unten an Ue-2 einbauen. Wäre ja das 
gleiche. (Hoffentlich irre ich mich da jetzt nicht). Beim laden von C1 
leuchtet sie. Und beim Entladen von C1 zu C2 leuchtet sie auch.

Danke nochmal.

Widerstand einer Glühbirne schrieb:
> Der Trick mit der Glühbirne.
>
> Solange die Birne kalt ist, hat sie eine kleinen Widerstand - durch eine
> kalte 50mA Birne kann 1A fliessen.
>
> Normalerweise hat der Endschalter schon wieder ausgeschaltet, bevor die
> Glühbirne warm wird.
>
> Wenn der Endschalter nicht abschaltet, wird die Birne heiss und begrenzt
> den Strom auf 50mA.

Ja, dies sollte dann das verschmoren des Kunststoffröhrchens verhindern. 
Und gleichzeitig zeigt es noch optisch an, das die Endlage nicht 
erreicht wurde. Schon eine geniale Schaltung.

: Bearbeitet durch User
von nachtmix (Gast)


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Andre K. schrieb:
> Der Eisenkern schiebt ein Kunststoffgerüst wo Kontakte dran sind. Wenn
> der Eisenkern einen bestimmten Weg zurück gelegt hat, dann wird die
> Verbindung, die die Spule versorgt, unterbrochen.

Stimmt, steht auch in der Beschreibung "Bauart: endabgeschalteter 
Doppelspulenantrieb", ist aber aus dem Schaltbild nicht ersichtlich.

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