Anschluß für Elektrostatische Lautsprecher

Sehr spannendes Thema, ich hatte nie verstanden, wie diese Teile funktionieren, aber mit deinem Schaltbild wirds jetzt klar. Danke. Hast du einen Link zur Anleitung? Gibt's Bilder?

Zur "Masse": Welchen Punkt der Schaltung du als 0V definierst, spielt für die Funktionsweise keine Rolle. Die gezeigte Schaltung definiert keinen Masseanschluss, das ist okay, und wenn du und LTSpice die Masse an der Mittelanzapfung definieren, ist das auch okay.

Den Lautsprecher interessiert die Masse nicht, er "kennt" nur die Spannung U_links zwischen links (L), Mitte (M) sowie U_rechts zwischen rechts (R) und M.

Im Ruhefall (also nur Hochspannung dran, kein Audiosignal) ist U_links gleich U_rechts, und die Membran wird von beiden Seiten gleich stark angezogen.

Bei leichter Aussteuerung, sagen wir im Moment wo eine Audio-Sinusschwingung das Maximum erreicht, liegt rechts zB 10V mehr an als im Ruhefall (U_R=10V, U_rechts=U_Kaskade+10V), und links 10V weniger (U_L=-10V, U_rechts=U_Kaskade-10V). Dadurch wird die Membran stärker nach rechts gezogen als nach links, sie bewegt sich. Man kann (theoretisch) die Audio-Spannung so weit steigern, dass die Audiospannung am Trafo so hoch wird wie die Kaskadenspannung (U_Audio=U_Kaskade). Dann bekommt der Lautsprecher auf einer Seite die doppelte Spannung im Vergleich zum Ruhefall (U_rechts = U_Kaskade+U_Kaskade) und die andere Seite keine Spannung (U_links = U_Kaskade-U_Kaskade).

Den Fall den du beschreibst, dass eine Abstoßung eintritt, bekommt man bei noch höherer Audiospannung, U_Audio>U_Kaskade. Ob das in der Praxis verwendet wird, weiß ich nicht.

Welche Spannungen sind üblich für U_Kaskade und U_R, U_L?

Hans schrieb:

Diesen Aufbau, habe ich in LTspice eingegeben und festgestellt, dass an dem Anschluss der mit der Mittelanzapfung des Übertragers verbunden wird Null Volt angezeigt werden. Für LTspice und mich ist da Masse. Mache ich da einen Denkfehler?

Tja, wir wissen doch gar nicht, wie der Schaltplan aussieht, und zw. welchen Punkten Du da gemessen hast ...

Wirklich interessant. Kannte ich nicht.

Was soll das Ergebnis der Simulation sein? Es handelt sich hier um einen Elektrostatischen-Energiewandler, bei dem sich die Kapazität mit dem Abstand ändert. Zugleich wird mechanische Schallenergie abgeben (die eigentliche Aufgabe). Wie wird das simuliert? Gibt es dazu Modelle?

Simulationsprogramme arbeiten meist mit Potentialen. D.h. Spannungen sind Potentialdifferenzen und somit muss man einen Punkt mit einem Potential definieren. Frei wählbar, aber hier wäre der Mittelpunkt vom Trafo sinnvoll.

1

2

beachte:

3

 i = C*dv/dt + v*dC/dt

Funktionieren wohl anders als die alten Dinger aus den Röhrenradios. Da lag die Membran auf einer Lochplatte auf Kunststoff auf, recht weit weg vom Gegenpol. Und es gab auch nur zwei Elektroden, nicht drei.

Über viele Jahre lag die fertig bestückte Ansteuerschaltung mit ECC83 aus der Funkschau in der Schublade aber nie zum Einsatz gekommen.

Hier ein Link zum ELRAD Elektrostat 1987. Recht interessant.

https://www.sombetzki-elektrostaten.de/uploads/7/4/9/3/7493503/elrad_14.pdf

Hans schrieb:

Diesen Aufbau, habe ich in LTspice eingegeben und festgestellt, dass an dem Anschluss der mit der Mittelanzapfung des Übertragers verbunden wird Null Volt angezeigt werden. Für LTspice und mich ist da Masse. Mache ich da einen Denkfehler?

"Masse" ist eine reine Definitionsfrage. Man kann jeden beliebigen Punkt einer Schaltung "Masse" nennen. Welchen Punkt LTSpice gewählt hat, hast du über deine Eingaben selbst bestimmt. In der Praxis wählt man den Punkt bei den meisten Schaltungen aus praktischen Überlegungen heraus. Bei Verstärkern z. B. ist das ein Punkt, der Eingang und Ausgang gemeinsam ist – das macht Berechnungen und Überlegungen einfacher. Und Abschirmungen, Kühlkörper etc. kann man dann einfach an Masse anschließen.

In Publikationen (siehe Darstellung) wird nun aber an den Ausgängen rechts und links auf der Sekundärseite Minus eingetragen. Warum?

Wieso "aber"? Die Ausgänge liegen ja nicht an deiner Masse. Die sind gegen über Masse negativ. Dein Bild ist richtig, nur ist es unvollständig gezeichnet, es fehlt die Polarität der Hochspannungsquelle. Besser sieht man es hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatischer_Lautsprecher

Nur wenn die Dioden anders herum eingelötet werden ist es umgekehrt.

Könnte man auch machen. Theoretisch ist da IMO für die reine Lautsprecherfunktion kein Unterschied. Es könnten aber andere Effekte eine Rolle spielen: In Umgebung der negativen Statoren entstehen in der Luft freie Elektronen. https://de.wikipedia.org/wiki/Raumladung Was das bei diesen Lautsprechnern bedeutet, weiß ich nicht.

Elektrostatisch bedeutet es, dass die Membrane von beiden Statoren angezogen wird und dadurch in der Mitte bleibt. Wie müsste die Schaltung aussehen, wenn ich gerne auf den Statoren auch „Plus“ hätte und sei es nur 1 Volt? Damit sich Folie und Statoren elektrostatisch abstoßen.

(1) Warum möchtest du das denn? (2) 1 Volt gegen welchen Punkt?

Wenn die Statoren +1 Volt gegen Masse haben und die Membrane +1000 V gegen Masse, dann liegen zwischen Membrane und Stator jeweils 999 V.

Das ist der Teil der Platinenschaltung die ich gekauft habe (Fa. Tubeland), den ich in LTspice eingegeben habe.

LTspice zeigt an +3400V, -0V.

Hallo Rolf22,

für mich als Laie, wenn man beider Lautsprecherherstellung die Membrane micht genau in die Mitte bekommt (und jeder kann sich vorstellen wie schwer das ist), wird diese in Ruhestellung von einer Seite stärker angezogen. Das kann nicht passieren, wenn beide "Plus" oder "Minus" haben.

Hans schrieb:

wenn man beider Lautsprecherherstellung die Membrane micht genau in die Mitte bekommt (...), wird diese in Ruhestellung von einer Seite stärker angezogen. Das kann nicht passieren, wenn beide "Plus" oder "Minus" haben.

Uihhh. Die Membrane wird unter allen Umständen von der Differenz der beiden Seitenkräfte belastet. Egal, ob die drücken oder ziehen.

Hans schrieb:

Das ist der Teil der Platinenschaltung die ich gekauft habe (Fa. Tubeland), den ich in LTspice eingegeben habe.

LTspice zeigt an +3400V, -0V.

Stell doch mal Dein ASC-File hier ins Forum rein. LTspice braucht immer einen Massebezug. mfg Klaus

Messergebnis in LTspice.

Hans schrieb:

LTspice zeigt an +3400V, -0V.

Dann poste doch einfach mal genau dieses LT-Spice Projekt von dir.

Hans schrieb:

Messergebnis in LTspice.

1. Diese Datei hat nicht die gewünschte Endung *.ASC
2. Screenshots bitte als PNG

Hans schrieb:

Elektrostatisch bedeutet es, dass die Membrane von beiden Statoren angezogen wird und dadurch in der Mitte bleibt. Wie müsste die Schaltung aussehen, wenn ich gerne auf den Statoren auch „Plus“ hätte und sei es nur 1 Volt?

Wenn beide Statoren immer auf dem selben Potential liegen, dann tut die Membran keinen Muks, weil die immer von beiden Seiten gleich stark angezogen bzw. abgestoßen wird.

Damit sich Folie und Statoren elektrostatisch abstoßen.

Um die Membran aus der Mitte abzulenken, muss der linke und der rechte "Stator" ein unterschiedliches Potential haben. Das macht der Trafo an seinen den beiden Wicklungsenden "automatisch".

Und wenn die in den Wicklungen induzierte Spannung hoch genug wird, reicht es sogar für ein "+" auf einem der "Statoren".

Mit der Verbindung der Membran zur Mitte des Trafos wirkt die durch die Wechselspannung erzeugte Kraft auf einer Seite ziehend, während sie auf der andren Seite schiebt. Man erzeugt also mit z.B, hundert Volt zwischen Membran und außen den doppelten Hub als bei einseitiger Ansteuerung. Auch kompensiert man dabei die geradzahligen Komponenten der Verzerrungen durch die Bewegung der Membran.

Was den "Nullpunkt" der Spannungen angeht, ist das eine Festlegung die erstmal rein willkürlich ist und nur aus Rücksicht auf den des Rechenweg festgelegt sein kann, wenn man die Arbeitsweise der Schaltung alleine unter sucht, ohne auf die Wirkung nach Außen (Umgebung oder Netz) zu fragen

irgendwie ist ist Mir die Fragestellung so unklar wie Dir anscheinend die Vorstellung wo Nullpunkt sein muss. Also noch ein Erklärungsversuch:

Hans schrieb:

Elektrostatisch bedeutet es, dass die Membrane von beiden Statoren angezogen wird und dadurch in der Mitte bleibt. Wie müsste die Schaltung aussehen, wenn ich gerne auf den Statoren auch „Plus“ hätte und sei es nur 1 Volt? Damit sich Folie und Statoren elektrostatisch abstoßen.

Nee, der Trafo sorgt dafür das auf die festen Platten zwei symmetrische Wechselspannungen kommen. Die Membran ist normalerweise an der Mitte der Trafowicklung und führt nahezu keine Wechselspannung. Die beiden Statoren haben eine große Gleichspannung und die beiden gegenphasigen Wechselspannungen. Die Mitte (Membran und HV-Versorgung) bleibt bei gutem Trafo wechselspannungsmäßig auf Null.

Weil sich die Kapazitäten an beiden Seiten der Membran aber durch ihre Bewegung ändern entsteht in der Mitte (Membran) allerdings eine Wechselspannung. Die Symmetrie zu erhalten ist die Aufgabe des Trafo.

Wenn die Mitte (Membran) gewaltsam auf Null gelegt wird, entsteht eine zusätzliche Verzerrung des Tons. Deshalb die Einspeisung des Tons über eine getrennte Wicklung.

Wenn man gewaltsam einen der Statoren auf Null legt, wird die ganze Systemmmitte die halbe Wechselspannung führen und der gegenseitige Stator sogar die ganze. Da würden die Kapazitäten zur Umgebung und zur Stromversorgung hin gewaltig die Symmetrie stören.

Hier siehst du wie das QUAD mit dem ESL57 (aus dem Jahr 1957) realisiert hat. Der Trafo Rechts und die Beschaltung ist auch die 3-Weg Frequenzweiche für die 3 Verschiedenen Panels. Die HV Vorspannung ist übrigens für die Basspanel ca. 6kV und für die Mid/High Panels 1.5 kV.

Electro Static Speakers Rocks!

https://quadesl.com/graphics/quadGraphics/fig4d.gif