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Röhren-Vorschaltkondensator Messergebnisse

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Dietrich Grötzer
Dietrich Grötzer
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15.May.16 11:17

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Im Zuge der Überprüfung von Vorschaltkondensatoren anstelle eines Widerstandes für die Röhrenheizung sind eigenartige Verwerfungen der Sinusform des Stromes aufgetreten.

Die Messung erfolgte mit einem 1kVA Trenntrafo. Um Einflüsse des Trenntrafo auszuschließen wurde auch direkt am Netz gemessen, praktisch ohne Unterschied der Messergebnisse.

Die die Verwerfungen vom Sinus werden umso stärker je geringer der Serienwiderstand zum Kondensator ist. Diese Verwerfungen sind für mich nicht erklärbar.

Wer von den Kollegen hat dafür eine plausible Erklärung?

 

Messschaltung, Messdaten und Oszillogramme:

Mit besten Grüßen
D. Grötzer

Adalbert Gebhart
 
 
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15.May.16 11:44

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Hallo Herr Grötzer

Ich könnte mir vorstellen, dass das Teilentladungen im Kondensator (d.h. Durchschläge in kleinen Luftbläschen im Isoliermaterial) sind, die in der Nähe des Spannungsmaximums auftreten und durch die höherfrequente Schwingungen angestossen werden.

Haben Sie die Messungen mal mit einem anderen Kondensator - am besten mit höherer Spannungsfestigkeit - gemacht?

Grüsse

Adalbert Gebhart

Dietrich Grötzer
Dietrich Grötzer
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15.May.16 11:59

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Hallo Herr Gebhart,

bei den Kondensatoren handelt es sich um 3 Stück sogenannte Motorkondensatoren mit 1,5 µF und 500 V AC. Bei allen drei sind die Messergebnisse gleich. Auch mit normalen Axialkondensatoren (1,0 + 0,47 µF und 1000 V) ändert sich nichts. An den Kondensatoren kann es nicht liegen.

Gemessen wurde mit einem DOS, auch analog sind die Ergebnisse gleich.

An die Kondensatoren hatte ich auch gedacht und verschiedene probiert. Wer löst dieses Rätsel?

Grüße
d. Grötzer

This article was edited 15.May.16 12:05 by Dietrich Grötzer .

Hans M. Knoll
Hans M. Knoll
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15.May.16 12:48
 
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Hallo Herr Grötzer.

Plausible Erklärungen sind  eine rare Sache. Wenn  Sie den den sogenannten Netzsinus ansehen, verzerren die modernen Verbraucher die Kurve von ca. 70% up über 100% bis 70% down.

Siehe ihre Spannungsform „NETZ“ die der Trenntrafo 1:1 weitergibt.

Sie bilden mit den 1,5uF und 1 Ohm einen Hochpass der die 50Hz rausnimmt und den Rest mehr oder weniger stehen laesst.  NF-Klirrmesser arbeiten oft genauso. Man nimmt die Grundwelle raus und zeigt oder misst den Rest.

Die 1Ohm mit den diversen  Vorschaltwiderstaenden,  bilden Teiler von denen zwar auch die 50Hz abgesenkt werden, Die 1,5 цF mit ca. 2500 Ohm zu den 1Ohm sind fast 60dB Absenkung, Werden die Vorwiderstaende entfernt, treten die Oberwellenum diese 60 db mehr in Erscheinung, die Teilung der 2500 Ohm von XC bei 50Hz, bleiben (mit gut 54dB) aber fast bestehen. Somit sind die Hochpasst Bedingungen weiterhin gültig!  

Sie können das ja bei 6,3Volt Heizspannung und danach mit einem Audiogenerator mit 50Hz, bei 2V bis 6 Volt wiederholen.Dann  wird man sehen  

 Plausibel?

Knoll    

This article was edited 15.May.16 18:23 by Hans M. Knoll .

Dietrich Grötzer
Dietrich Grötzer
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15.May.16 14:17

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Danke Herr Knoll das ist die Lösung und absolut plausibel, lässt sich gut nachvollziehen

Habe den Messwiderstand jetzt auf etwa 0,2 Ohm verringert (nur Leitungswiderstand einer Prüfstrippe) und die die Sache wird einem Sinus mit starken Oberwellen ähnlicher.

Wie heißt es, wer viel misst, misst Mist.

Mit besten Grüßen
d. Grötzer

 

Dietmar Rudolph
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15.May.16 18:06
 
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Bei 0Ω Vorwiderstand wird in der Schaltung de facto der Strom durch den Kondensator gemessen. (Der 1Ω Meßwiderstand kann dafür praktisch vernachlässigt werden.) Es gilt:

 i_C(t) = C\frac{d \;u_C(t)}{dt} \mathrm{\, und \, damit: }\; u_{Ch_1} = 1\Omega \cdot C\frac{d \;u_C(t)}{dt} = 1\Omega \cdot i_C(t)

Durch die Differentiation werden also die "schnellen Vorgänge" in der Netzspannung verstärkt dargestellt. Im Frequenzbereich betrachtet heißt das aber, daß die "Oberschwingungen" der Netzspannung bei dieser Messung hervorgehoben werden. Die Serienschaltung von C und R stellt einen Hochpaß dar.

Für die Heizung der Röhre dürfte das allerdings keine Rolle spielen. Allerdings könnten eventuell "Brumm-Störungen" (mit Vielfachen der Netzfrequenz) stärker in Erscheinung treten.

MfG DR

Dietmar Rudolph
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16.May.16 12:14

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Wie im Post #1 zu sehen ist (gemessene Kurve für 0Ω Vorwiderstand), enthält der "Blindstrom" eines Kondensators von 1,5μF ziemlich viele Oberschwingungen, so daß seine (ideale) Kurvenform eines Cosinus kaum noch zu erkennen ist.

Wie Herr Knoll bereits ausführte, liegt das an den (modernen) elektronischen Verbrauchern (Schaltnetzteile, LED Lampen, Sparlampen etc.) und den Einspeisungen aus der Fotovoltaik. Je größer der Innenwiderstand des Netzes ist, um so mehr wirken sich diese Störungen aus. In größeren Städten wird die Netzspannung per Erdkabel zugeführt, wodurch infolge deren Kapazitäten höherfrequente Störungen besser gedämpft werden als bei einer Netz-Zuführung mit Freileitungen.

Der Meßaufbau

Als Meßobjekt wird eine Serienschaltung von zwei 3,3μF / 350V Folienkondensatoren verwendet. Der Blindstrom, der bei 220V durch die Kondensatoren fließt, wird mit Hilfe eines Stromwandlers gemessen.

Im ersten Schritt wird ein Stell-Trenntrafo verwendet.

Am logarithmischen Amperemeter kann man ablesen, daß ca. 0,1A Blindstrom fließen.

Die Messungen

Die oszillographierte Stromkurve (Ausgang Stromwandler) zeigt hier ebenfalls die typischen Störungen. Allerdings sehen diese nicht ganz so kraß aus, wie die Störungen in Post #1.

Nun hat der Stell-Trenn-Trafo ebenfalls einen Ausgang für eine Strom-Messung. (Im Unterschied zum obigen Hall-Effekt-Stromwandler, aber nicht für die Messung von Gleichstrom, was aber hierfür unerheblich ist.) Die dabei gemessene Strom-Kurve ist im nächsten Bild dargestellt.

Vom Prinzip her ergibt sich kein Unterschied beider Messungen. (Oszilloskop triggert anders & Empfindlichkeit ist höher einzustellen, daher ist die Meßkurve mehr verrauscht.)

Um den Einfluß des Stell-Trenn-Trafos zu beseitigen, wird nun der Stromwandler direkt in eine Netzt-Steckdose gesteckt. Man erhält damit folgende Meßergebnissse.

Hier sieht man, daß sich in der Nähe des maximalen Stromes eine höherfrequente Störung zeigt, die hinter dem Stell-Trenn-Trafo nicht zu sehen war. Die nächsten beiden Detail-Aufnahmen zeigen diese Störung deutlicher.

Wie aus dem Vergleich beider Aufnahmen zu erkennen ist, ändert sich diese hochfrequentere Störung, während die sonstigen Störungen i.w. unverändert bleiben.

Um derartige hochfrequente Störungen aus Empfängern fern zu halten, wurden in den Netzteilen dieser Empfänger meist je ein 5nF Kondensator von den beiden Netz-Strippen gegen Masse gelegt. Diese dienten zusätzlich der Vermeidung von "(abgestimmtem) Modulations-Brumm". Bei der Überholung von historischen Radios (Kondensator-"Kur") werden diese Kondensatoren (aus Unkenntnis?) häufig auch weg gelasssen. Als Ersatz für die (alten) Kondensatoren sind entsprechende (spannungsfeste) Y-Kondensatoren zu wählen.

MfG DR

Dietrich Grötzer
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16.May.16 15:35

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Besten Dank an Herrn Knoll und Herrn Prof. Rudolph für die fachkundige Klärung.

Nach jetzigem Wissensstand sind diese Messergebnisse logisch und nachvollziehbar.

Das hier klarer weise ein Hochpass vorliegt ist meinen Überlegungen vollkommen entgangen.

Bei meinem Messaufbau ( 1,5 µF + 1 Ohm) beträgt die Dämpfung der Grundwelle von 50Hz 66dB, die einer Oberwelle von ca. 2000Hz nur mehr 35 dB. Das bedeutet, dass die 2000Hz Oberwelle um den ca. 30fachen Wert  am Oszilloskop größer abgebildet wird.

Mein Haus wird in ländlichem Gebiet über Freileitungen, Erdkabel und Bündelkabel mit Strom versorgt und liegt am Ende der Versorgungslinie. Eine höhere Verseuchung des Netzes als im städtischen Bereich ist damit wahrscheinlich.

Mit besten Grüßen
D. Grötzer
 

Hans M. Knoll
Hans M. Knoll
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16.May.16 16:36

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Hallo Herr Grötzer.

Aus dem kleinen Umweg ist doch ein recht interessanter Bericht geworden. Von  meiner Seite aus, zählt das als Gegenleistung zu Ihren wunderbaren Formeln im RMorg. Mit denen arbeite ich immer und gerne. Ich kann auch einen Taschenrechner handhaben, aber die EXCEL-Formeln sind einfach schneller.  Im Foren zählt oft die Schnelligkeit. ;-) Damit habe ich schon manche Situation blitzschnell gelöst.

Gruss und Danke,

 Hans M. Knoll.

 

This article was edited 16.May.16 16:40 by Hans M. Knoll .

  
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