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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromfluss im Glättungskondensator


Autor: Sven (Gast)
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Hallo,
ich lerne gerade für eine Elektronik-Klausur und frage mich, ob die 
Musterlösung einer alten Klausur ganz korrekt ist. Eventuell könnt ihr 
meine Zweifel aus dem Weg räumen.

Es geht um eine (Sinus-)Wechselspannungsquelle, an der ein 
Brückengleichrichter hängt, hinter dem ein Glättungskondensator ist und 
am Ende noch ein Lastwiderstand. Der Standardaufbau also.
Die resultierende Spannung verläuft also wie im Bild unten rechts:
http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/physikalische...

Nun lautet die Frage wie der Stromfluss am Kondensator über die Zeit 
aussieht. Die Musterlösung skizziert es etwa so:

U(t)
|
|                     
|    / \              / \
|   /   \            /   \
|--/-----\----------/-----\-------------> t
|  |     |          |     |
|__|     |__________|     |__________
|
|
(Im positiven Bereich Parabelartig, im negativen rechteckig)

Meiner Meinung nach, müsste es eher ein Cosinunsartiger Verlauf sein. 
Die Spannungsquelle und der kondensator lösen sich doch ganz gemächlich 
einander als Stromlieferant ab. Der Kondensator muss den gesamten Strom 
nur  an dem Zeitpunkt liefern, während die Sinusspannung ihren 
Nulldurchgang hat.
Weiterhin finde ich es etwas merkwürdig in der Naturwissenschaft solch 
kantige Verläufe zu haben. Normalerweise sind das doch immer 
kontinuierliche Übergänge.

Vielen Dank für eure Hilfe, Sven

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Hallo Sven,

>Nun lautet die Frage wie der Stromfluss am Kondensator über die Zeit
>aussieht. Die Musterlösung skizziert es etwa so:

>U(t)
>|
>|     _                _
>|    / \              / \
>|   /   \            /   \
>|--/-----\----------/-----\-------------> t
>|  |     |          |     |
>|__|     |__________|     |__________
>|
>|
>(Im positiven Bereich Parabelartig, im negativen rechteckig)

Die Y-Achse sollte dann mit I(t) beschriftet werden (nur zur Entwirrung)
Im Prinzip ist das so schon richtig, wobei allerdings die Flächen, die 
über und unter der t-Achse von der Kurve eingeschlossen sind, gleich 
sein müssen.

>Meiner Meinung nach, müsste es eher ein Cosinunsartiger Verlauf sein.

Nein, es fließ doch nur der Laststrom und der ist entweder konstant oder 
leicht exponentiell abklingend.

>Die Spannungsquelle und der kondensator lösen sich doch ganz gemächlich
>einander als Stromlieferant ab.

Nein, der Übergang ist recht "unstetig", gemessen an der Periodendauer 
der Netzfrequenz. Würdest Du z.B. 50 MHz so gleichrichten, sähe das 
anders aus.

>Der Kondensator muss den gesamten Strom nur  an dem Zeitpunkt liefern, >während 
die Sinusspannung ihren Nulldurchgang hat.

Nein, wenn der Kondensator relativ groß ist, liefert er sogar die meiste 
Zeit den Strom und wird nur durch einen sehr kurzen aber entsprechend 
starken Ladeimpuls im Bereich des Scheitelwertes der Wechselspannung 
wieder aufgeladen.

>Weiterhin finde ich es etwas merkwürdig in der Naturwissenschaft solch
>kantige Verläufe zu haben. Normalerweise sind das doch immer
>kontinuierliche Übergänge.

Das kommt darauf an, in welchen Zeitmaßstäben Du rechnest. Auch die 
sauberste Rechteckspannung hat runde Ecken, wenn Du sie mit genügend 
hoher  zeitlicher Auflösung betrachtest.

Jörg

Autor: Sven (Gast)
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Vielen Dank!

Der Kondensator wird also nur geladen während die Spannung der 
Spannungsquelle über der des Kondensators liegt. Also im Scheitelbereich 
der Kurve, während Uv größer ist als Uv - Ubr.

Alles Klar.

Autor: HomerS (Gast)
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Hi,

wenn der Spannungsverlauf am Kondensator bekannt ist

                      ic = c* du/dt


guude

ts

Autor: Tommy (Gast)
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Habe im Anhang ein Grafik mit einer Simulation gemacht. Dabei habe ich 
den "Lastwiderstand" sehr groß gemacht. Man kann gut erkennen, dass der 
Siebkondensator während der ersten Halbwelle aufgeladen. Danach findet 
keine Entladung statt, da nahezu kein Laststrom fließt.


Mfg
Tommy

Autor: Tommy (Gast)
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  • preview image for IL.jpg
    IL.jpg
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Im zweiten Durchlauf habe ich den Lastwiderstand auf 1K verringert. 
Durch die B4-Gleichrichtung wird die negative Halbwelle von der Quelle 
V1 nach oben geklappt. Der Kondensator wird bei jeder Halbwelle (wenn 
Spannung größer als Kondensatorspannug) wieder aufgeladen (siehe 
3.Strichlinie). Bei der "abfallenden" Halbwelle ist die Spannung 
irgendwann geringer als die Kondensatorspannung. Ab dann führt der 
Kondensator nach und entlädt sich.

Mfg
Tommy

Autor: Sven (Gast)
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Hallo,
 nochmal vielen Dank für eure Hilfe. Zufälligerweise kam genau das in 
der Klausur dran :-)

MfG, Sven

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