Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wozu galvanische Trennung bei 5V Ausgangsspannung?


von Christian (dragony)


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Netzteile von der Stange haben immer eine galvanische Trennung. Doch 
wozu braucht es diese, wenn die Ausgangsspannung niedrig ist? Ja, es 
gibt einfach Vorschriften und die müssen eingehalten werden. Aber ich 
frage nach dem technischen Hintergrund. Welche Szenarien gibt es, dass 
man trotzdem eine gewischt bekommt, obwohl das Netzteil an sich nicht 
defekt ist?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Christian schrieb:
> Netzteile von der Stange haben immer eine galvanische Trennung. Doch
> wozu braucht es diese, wenn die Ausgangsspannung niedrig ist?

Damit die Ausgangsspannung vom Netz getrennt ist? Bei galvanischer 
Trennung geht es um die Trennung zwischen Eingang und Ausgang!

von Udo S. (urschmitt)


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Du weißt was eine Spannung ist?
Es ist eine Potentialdifferenz.

Das heißt ohne galvanische Trennung, kann dein Netzteil eine Spannung 
von 5V an den Ausgängen haben, aber die beiden Ausgänge haben dann 230V 
und 225V gegen Erde.

Beantwortet das deine Frage?

von Christian (dragony)


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@Udo: Ich habe es gedanklich nicht hinbekommen, eine Schaltung zu 
entwerfen, die das so hinbekommt. Mein Gedankengang eines fiktiven 
Netzteils ohne galvanische Trennung:

1. L/N gleichrichten. Da kommt man imho nicht drumrum.

2. Danach Elko. Nötig zur Stütze des folgenden Bucks. Dann habe ich 
schonmal 320VDC. Wenn ich die 320VDC anfasse, bin ich schwarz, weil die 
direkt über Erde -> N -> Gleichrichter -> Elko- verbunden sind.

3. Via Buck auf 5V runtergehen. Wenn ich jetzt die 5V anfasse, dürfte 
ich keine gewischt bekommen, da wie oben gezeigt Elko- -> 
Gleichrichter -> N -> Erde verbunden ist und Elko- wiederum mit GND des 
Bucks verbunden ist.

Wo ist mein Denkfehler? Kann N gegenüber Erde ein gefährliches Potential 
annehmen?

: Bearbeitet durch User
von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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5V gegen was?
Ein nicht potentialgetrenntes Netzteil müsste sich dann den Bezugspunkt 
aussuchen, z.B. den rechten Steckdosenkontakt.
Das kann beim Schuko dann Phase oder Neutralleiter sein. Andere Länder 
haben bessere Stecker, wo die Positionen von L und N immerhin festgelegt 
sind.

Wenn du mehr dazu wissen willst recherchiere mal nach SELV und PELV.
Bei letzterer wird gegen den Schutzkontakt geerdet.

von Michael B. (laberkopp)


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Christian schrieb:
> Doch wozu braucht es diese

Wenn sie nicht getrennt wären ,wäre die also verbunden.

Doch mit welchem Anschluss der 230V Leitung ?

N, dann sind die 5V gegenüber Erde wirklich kein Problem. Bisyauf den 
kurzen Moment wo ein im selben Verteiler steckendes Gerat einen satten 
Kurzschlzss hat und auch N bis tum Auslösen der Sicherung kurz 110V~ 
liegen.

Wären die 5V aber mit der L Phase verbunden, läge der eine Ausgang des 
Netzteils auf 230V und der andere auf 235V und das IST ein Problem für 
jeden der anfasst und eine Verbindung zur Erde darstellt.

Leider weiss man beim Schuko-Stecker und Eurostecker nicht an welchem 
Pol N und an welchem Pol L liegt.

Also baut man Netzteile besser galvanisch getrennt SELV. Dann kann man 
ihre Ausgänge auch in Reihe schalten und auch bei ungewöhnlichen Netzen 
(120V 2 Phasen, Generatorspannung) besteht keine Gefahr.

In einigen Fällen, wo man nichts anfassen kann, z.B. in Funksteckdosen 
oder LED Lampen, nutzt man tatsächlich Netzteile ohne galvanische 
Trennung, oft Kondensatornetzteile oder LNKSwitch step down.

In anderen Fällen, z.B. beim PC, baut man aus Funkentstörgründen vom 
Ausgang eine Verbindung zum Schutzleiter PE, solche Netzteile kann man 
dann nicht mehr in Reihe schalten.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Christian schrieb:
> Wo ist mein Denkfehler? Kann N gegenüber Erde ein gefährliches Potential
> annehmen?

Steck mal den Stecker anders herum in die Steckdose.

von Christian (dragony)


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Ich glaube, mein Denkfehler liegt darin, dass ich nicht ganz 
verinnerlicht habe, dass L negativ werden kann. Naja mit Wechselspannung 
arbeite ich nicht, deshalb bin ich da überhaupt nicht fit. :(

von Rolf (rolf22)


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Christian schrieb:
> Via Buck auf 5V runtergehen. Wenn ich jetzt die 5V anfasse, dürfte
> ich keine gewischt bekommen, da wie oben gezeigt Elko- ->
> Gleichrichter -> N -> Erde verbunden ist und Elko- wiederum mit GND des
> Bucks verbunden ist.

Dein Problem ist, dass du die Schaltung nur in unscharfer Prosa 
beschreibst und dabei nicht das siehst, was man im Schaltbild auf den 
ersten Blick sehen würde.

Zwischen den 5-V-Ausgängen deines Netzteils und dem L-Anschluss der 
Steckdose liegt im günstigsten Fall eine Diode und – im Buck-Wandler – 
ein paar Silizium-Strecken. Im ungünstigsten Fall nur ein Stück Draht.

von Christian (dragony)


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Rolf schrieb:
> Dein Problem ist, dass du die Schaltung nur in unscharfer Prosa
> beschreibst und dabei nicht das siehst, was man im Schaltbild auf den
> ersten Blick sehen würde.
>
> Zwischen den 5-V-Ausgängen deines Netzteils und dem L-Anschluss der
> Steckdose liegt im günstigsten Fall eine Diode und – im Buck-Wandler –
> ein paar Silizium-Strecken. Im ungünstigsten Fall nur ein Stück Draht.

Die "Prosa" war genau genug. Du musst sie aber auch korrekt lesen:
"Welche Szenarien gibt es, dass man trotzdem eine gewischt bekommt, 
*obwohl das Netzteil an sich nicht defekt ist?*

von Karl B. (gustav)


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Christian schrieb:
> Welche Szenarien gibt es, dass man trotzdem eine gewischt bekommt,
> *obwohl das Netzteil an sich nicht defekt ist?*

Z.B.:
Über die Ableitströme der Y-Kondensatoren zur Deckelung der 
HF-Aussendungen beim SNT.
Beitrag "Re: Netzteil Elektromagnetische Strahlung"

Gibt ein ganz anderes Problem bei "galvanischer" Verbindung.
Wenn Leitungen miteinander verbunden sind, können auch höhere Ströme 
fließen. Dafür muss der Leiterquerschnitt ausgelegt sein.
Gutes Beispiel: Eine durchgebrannte Leiterbahn bei einem alten 
Röhrenfernseher. Die haben keine galvanische Trennung gehabt.
Der Strom der Waschmaschine floss beim Heizen zum Teil über den 
Netzanschluss des Fernsehers. Weil Nullung damals üblich. Und zwischen N 
und Antennenerde bestand direkte Verbindung. Sollte nicht sein, kommt 
aber schon einmal vor. (Meistens sind da noch Trennkondensatoren drin.)

ciao
gustav

von Udo S. (urschmitt)


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Einfachstes nicht galvanisch getrenntes Netzteil wäre ein Spartrafo.
Mal dir den einfach mal auf.
Liegt N an dem Ende wo die 5V Wicklung ist, dann hast du kein Problem. 
wenn du an den 5V Abgang fasst.
Aber wehe du drehst den Stecker in der Steckdose herum. Dann hast du 
225V gegen Erde auf dem 5V Ausgang und 230V an dem 0V Ausgang.

Oder noch blöder; Du hast eine Unterbrechung vom N, dann liegt auch bei 
"richtiger" Polung des Steckers über den Draht des >Trafos 230V an dem 
5V Ausgang.

von Karl B. (gustav)


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Man geht ja beim Basteln immer davon aus, dass die übrige Installation 
den jeweiligen Normen entspricht. Aber auch da können sich Fehler 
einschleichen.
Beispiele hatte wir hier im Forum genug besprochen. Z.B. Klemmen am N in 
der Verteilung nicht richtig angezogen.
Theoretisch wäre es möglich, heißt es dann immer, aber man braucht 
genügend "Redundanz" zur Sicherheit.
Wenn galvanisch getrennt, hat man ein Problem weniger.
Ich würde ohne Not kein Netzteil benutzen, wo direkter Kontakt der 
Primären mit den Sekundären besteht.
Und Beispiel Spartrafo:
Habe einen Wandler auf 115V. So ein Ami-Steckergerät von 230 V auf 115 V 
mit eingebautem Spartrafo.
Da stehen bei geringer Belastung nicht etwa 115 V auf der Sekundärseite, 
sondern wesentlich mehr. Muss für das entsprechende Gerät mit 
definierter Belastung benutzt werden. Ein Radiowecker würde kaputtgehen 
und geht sowieso falsch weil keine 60 Hz.

ciao
gustav

von Joachim B. (jar)


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Christian schrieb:
> Die "Prosa" war genau genug. Du musst sie aber auch korrekt lesen:
> "Welche Szenarien gibt es, dass man trotzdem eine gewischt bekommt,
> *obwohl das Netzteil an sich nicht defekt ist?*

zeichne es dir auf und schaue nach

Beitrag "Re: Wozu galvanische Trennung bei 5V Ausgangsspannung?"

Beitrag #7837023 wurde vom Autor gelöscht.
von Gerald B. (gerald_b)


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Christian schrieb:
> Netzteile von der Stange haben immer eine galvanische Trennung. Doch
> wozu braucht es diese, wenn die Ausgangsspannung niedrig ist?

Ausprobieren ist der sicherste Weg, sich für den Darwin Award zu 
qualifizieren

duck und weg

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Christian schrieb:

> Ich glaube, mein Denkfehler liegt darin, dass ich
> nicht ganz verinnerlicht habe, dass L negativ
> werden kann. Naja mit Wechselspannung arbeite ich
> nicht, deshalb bin ich da überhaupt nicht fit. :(

Hmm.
Nee. Das denke ich eigentlich nicht.

Dir ist der Bedeutungsunterschied zwischen "5V" und
"5V gegen Erde" nicht klar.

"Ausgangsspannung 5V" bedeutet erstmal nur "zwischen
der einen Ausgangsklemme und der anderen Ausgangsklemme
kann man 5V messen".

Die Bedingung ist aber auch erfüllt, wenn die eine Klemme
230V gegen Erde und die andere Klemme 225V gegen Erde
hat. Dann ist (bei korrekter Phasenlage) die "Ausgangs-
spannung" IMMER NOCH nur 5V -- aber die Spannung gegen
Erde beträgt über 200V.

Beitrag #7837076 wurde vom Autor gelöscht.
von Jens G. (jensig)


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Christian schrieb:
> Ich glaube, mein Denkfehler liegt darin, dass ich nicht ganz
> verinnerlicht habe, dass L negativ werden kann.

Na, und was passiert denn dann mit dem angeschlossenen, nicht 
potentialgetrennten SNT, bzw. mit dessen Potentialen gegen Erde?
Eigentlich isses doch ganz einfach, wenn Du Dir doch nu endlich mal 
einen generischen Schaltplan mit den wichtigsten Komponenten eines SNT 
aufzeichnen würdest.

: Bearbeitet durch User
von Kurt (sommerwin)


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Udo S. schrieb:
> Das heißt ohne galvanische Trennung, kann dein Netzteil eine Spannung
> von 5V an den Ausgängen haben, aber die beiden Ausgänge haben dann 230V
> und 225V gegen Erde.

Wie kommst'n auf so ein Unsinn? Der Sinn der galvanischen Trennung ist 
doch gerade, dass es gegen Erde "KEIN" Bezugspotential gibt. Das wär ja 
äusserst fatal, so wie du hier schreibst würd ja jeder, der wie hier 
z.B. ein 5V Steckernetzteil an den Kontakten anfasst einen Schlag 
bekommen.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Der gute Fall:
1
  N o-------|5V|--------o Ausgang    = Neutral + 5V DC
2
             /
3
  L o-------/
4
5
Erde o------------------o Erde



Der schlechte Fall:
1
  L o-------|5V|--------o Ausgang    = 230V AC + 5V DC
2
             /
3
  N o-------/
4
5
Erde o------------------o Erde


Und der gefährliche Störfall:
1
            |5V|--------o Ausgang    = 230V AC + 5V DC
2
             /
3
  L o-------/
4
5
Erde o------------------o Erde

von Joachim B. (jar)


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Kurt schrieb:
> Wie kommst'n auf so ein Unsinn?

Leseverständnis üben!

Udo S. schrieb:
> ohne galvanische Trennung, kann dein Netzteil eine Spannung
> von 5V an den Ausgängen haben, aber die beiden Ausgänge haben dann 230V
> und 225V gegen Erde.

und das stimmt so nun mal ungefähr und sollte die Titelfrage 
beantworten.

von Kurt (sommerwin)


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Sorry, du hast das Szenario ohne galvanische Trennung beschrieben, dann 
stimmts natürlich. Das Ding würd ich aber ne anfassen

Udo S. schrieb:
> Das heißt ohne galvanische Trennung, kann dein Netzteil eine Spannung
> von 5V an den Ausgängen haben, aber die beiden Ausgänge haben dann 230V
> und 225V gegen Erde.

Sorry, du hast das Szenario ohne galvanische Trennung beschrieben, dann 
stimmt das natürlich. Das Ding würd ich aber nie anfassen...

von Rolf (rolf22)


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>> Das heißt ohne galvanische Trennung, kann dein Netzteil eine Spannung
>> von 5V an den Ausgängen haben, aber die beiden Ausgänge haben dann 230V
>> und 225V gegen Erde.
>
> Wie kommst'n auf so ein Unsinn? Der Sinn der galvanischen Trennung ist
> doch gerade, dass es gegen Erde "KEIN" Bezugspotential gibt.

Finde deinen Lesefehler. Tipp: Da steht "ohne".

Und erkläre, was "kein Bezugspotential gegen Erde bedeuten" soll. Das 
ist eine völlig unsinnige Formulierung: Es kann gegen Erde allenfalls 
eine Spannung geben, kein Bezugspotential.

: Bearbeitet durch User
von Michael O. (michael_o)


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Ich durfte gerade ein E-Auto Ladestation in der Firma reparieren. Fehler 
war das zwei 5V Netzteile defekt waren. Nach öffnen der schmalen 
Hutschienengehäuse konnte man sehen das die Ausgangselkos des einen 
schön aufegbläht waren also ersetzt. Die neuen haben 1 Minute gehalten, 
danach konnte man sehen wo der Magische Dampf entwichen war. Ursache war 
ein geschmolzene Wago Klemme auf dem N Leiter. Da die Netzteile auf zwei 
Phasen saßen gabs eine schöne Nullpunktverschiebung durch ein Fahrzeug 
das mit einer oder zwei statt aller 3 Phasen geladen hat. Eine 
Nullpunktverschiebung kann teuer werden, meinem Bruder hat der Lehrling 
des Elektrikers die halbe Arztpraxis in Elektroschrott verwandelt.
Selbstveinem Blauen CEE Dtecker würde ich nicht über den Weg trauen, 
weil ich schon vertauscht angeschlossene und welche mit einer 
Schukoverlängerung gefunden habe.

MfG
Michael

von Rolf (rolf22)


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Michael O. schrieb:
> Selbstveinem Blauen CEE Dtecker würde ich nicht über den Weg trauen,
> weil ich schon vertauscht angeschlossene und welche mit einer
> Schukoverlängerung gefunden habe.

Ist bei Wohnmobilen Alltag. Die haben zwar alle seit vielen Jahren nur 
blaue CEE-Stecker am Fahrzeug, aber die Camping- und WoMo-Stellplätze 
haben oft noch Schuko.

Schlimm sind die WoMo-Vermieter. Die legen ein langes (20 oder mehr 
Meter) Schuko-Kabel rein und dazu kurze (< 2 Meter) CEE-Adapter. So muss 
jeder Mieter  zwangsläufig eine EU-weit auf solchen Übernachtungsplätzen 
seit Jahren unzulässige, unsichere Lösung verwenden. Obendrein gibt es 
da auch schon mal Probleme mit wegen Regen rausfliegenden FI-Schaltern.

Auf Kritik daran bin ich bei 3 Vermietern auf völliges Unverständnis 
gestoßen: "Davon habe ich noch nie gehört, und wir vermieten hier seit 
40 Jahren ohne Beschwerden. Kabeltrommeln im Baumarkt habe doch alle 
Schuko!".
Einer der Großen hat mich schwer beschimpft, ich sei wohl "auf Krawall 
gebürstet", er sei schließlich Fachmann.

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