Wo genau ist der Rippelstrom und wie kann dieser berechnet werden?

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Wo genau ist der Rippelstrom und wie kann dieser berechnet werden?

    







BID = 773295

teddych

Gerade angekommen


Beiträge: 8
Wohnort: Birmensdorf Zh
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Hallo zusammen

Ausgehend von folgeder Schaltung Bild eingefügt bin ich mir aufgrund von Recherchen nicht schlüssig, was genau als Rippelstrom bezeichnet wird.

Ist der Rippelstrom der Strom, der durch C1 fliesst? Wenn ja, wie kann ich den berechnen?

Oder anders gefragt: Wenn ich anstelle der LED/Vorwiderstand eine Last von 10A habe, für was für einen Rippelstrom muss dann C1 mindestens ausgelegt sein?

Vielen Dank für die Hilfe und Gruss
Teddy
_________________
Meine Modelleisenbahn

BID = 773304

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Ist der Rippelstrom der Strom, der durch C1 fliesst? Wenn ja, wie kann ich den berechnen?
Ja.
Und zwar interessiert hier der Effektivwwert, weil der zusammen mit dem ESR des Kondensators letzteren erwärmt.

Eine genaue Berechnung ist recht schwierig, wenn nicht gar unmöglich, und deshalb begnügt man sich mit Näherungen oder heutzutage einer Simulation.
Aber auch bei der Simulation fliessen Werte ein, die man oft nur schätzen kann.
In erster Linie ist das die Kapazität des Kondensators, die bei Elkos oft +/- 20% Toleranz hat, Größe und Spannungsverlauf der Trafospannung, sowie die Innenwiderstände dieser beiden Komponenten, die sich mit der Temperatur ändern und beim Elko auch noch durch Alterung.

Eines kann ich dir aber jetzt schon sagen:
Bei einer symmetrischen Wechselspannung wie der des Stromnetzes, kommt eine Einweggleichrichtung für derartige Leistungen nicht mehr in Betracht, weil sie insbesondere den Trafo mit Gleichstrom vorbelastet und dadurch sehr schlecht ausnutzt.



BID = 773317

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12634
Wohnort: Cottbus


Zitat :
weil der zusammen mit dem ESR des Kondensators letzteren erwärmt.

Falls du dich jetzt fragst, wer oder was dieser ESR sein soll, hier eine Erklärung: ESR

MfG Mathias


BID = 773322

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen

Man kann natürlich auch messen, das ist meistens am einfachsten und man lässt keinen Faktor versehentlich außer Acht

_________________

BID = 773327

hajos118

Schreibmaschine



Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein

Messung: gilt nur für den aktuellen Lastzustand.
Rechnen ...

_________________
Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!

BID = 773667

teddych

Gerade angekommen


Beiträge: 8
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Hallo zusammen

Vielen Dank für die vielen Antworten, das hat mich bereits ein Stück weitergebracht.

Aus einer Einweggleichrichtung mache ich deshalb eine Brückengleichrichtung.

Rippelstrom messen: Ehm. Wenn ich nun einen ESR habe von 0.03 Ohm, verfälsche ich dann mit einem Messgerät nicht das Resultat überdimensional? Oder anders gefragt, wie hoch ist der Messgeräteinterne Widerstand bei einem einfachen DVM (Grössenordnung)?

Oder nochmals anders gefragt: Wenn ich eine Brückengleichrichtung habe mit 10'000uF und einen Strom von 10A habe. Mit was für einem Rippelstrom muss ich rechnen, bzw. für was für einen Rippelstrom muss der Kondendator ausgelegt werden?

Vielen Dank und Gruss
Teddy
__________________________
Meine Modelleisenbahn

BID = 773670

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Wenn ich nun einen ESR habe von 0.03 Ohm, verfälsche ich dann mit einem Messgerät nicht das Resultat überdimensional?
Da hast du völlig Recht.
Unser Nicki ist eben noch etwas blauäugig.


Zitat :
Wenn ich eine Brückengleichrichtung habe mit 10'000uF und einen Strom von 10A habe. Mit was für einem Rippelstrom muss ich rechnen, bzw. für was für einen Rippelstrom muss der Kondendator ausgelegt werden?
Da hört sich nach einer vernünftigen Dimensionierung an, aber um die Frage zu beantworten, solltest du noch etwas über die Spannung verraten.
Das Problem ist i.d.R. auch weniger der Kondensator, der vom Hersteller meist schon etwa passend spezifiziert ist, als der Trafo, der über den Daumen gepeilt hier für etwa 15A ausgelegt sein sollte.

Fraglich ist auch:
1) Ob diese Schaltung gemäß EMVG überhaupt noch zulässig ist.
Vermutlich: Nein
2) Ob du zum Betrieb von Modelleisenbahn überhaupt derart gesiebten Gleichstrom brauchst.
Wenn hier die Antwort "Nein" lautet, und du auf die Elkos verzichtest, dürfte Punkt 1) erledigt sein.

BID = 773729

teddych

Gerade angekommen


Beiträge: 8
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Hallo perl

Ja, natürlich, die Spannung. Angedacht ist die Schaltung wie im Anhang (handgezeichnet). Ringkerntrafo mit 18V Nennspannung (19.6V Leerlaufspannung), 150VA.

Am Ausgang wird eine einigermassen geglättete Gleichspannung von mindestens plus bzw. minus 22V benötigt. Gezogen werden durch eine Gegentaktendstuffe max. 8A (also entweder am plus oder am minus) bei einer Frequenz zwischen ca. 10kHz und 45kHz.

Meinst du der Trafo ist unterdimensioniert?

Danke und Gruss
Teddy
__________________________
Meine Modelleisenbahn

BID = 773734

Offroad GTI

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Zitat :
...der Trafo ist unterdimensioniert?
Die Nennleistung bezieht sich auf beide Wicklungen. Es stehen also 2x75VA Ausgangs(schein)leistung zur Verfügung. Das macht dann 75VA/18V=4,16A pro Wicklung.
Du brauchst also einen Trafo mit min. 300VA.


Zitat :
Gezogen werden durch eine Gegentaktendstufe max. 8A (also entweder am plus oder am minus)
Hast du davon auch einen Schaltplan?


MfG Mathias

BID = 773820

teddych

Gerade angekommen


Beiträge: 8
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Hallo Mathias

Den Schaltplan der Endstufe habe ich angefügt.

Das Eingangssignal ist dabei ein Rechteck von plus/minus 19V bei einer Frequenz von ca. 10kHz bis 45kHz. Wenn meine Überlegung nun richtig ist, dann kann vor dem Kondensator mit einem Strom von 4A pro Wicklung gerechnet werden. Ansonsten habe ich nicht begriffen was eine Gegentaktendstufe ist...

Danke und Gruss
Teddy

BID = 773832

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12634
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Nochmal ne Zwischenfrage:

Ist es zwingend erforderlich, dass immer ein Pol an GND liegt?
Wenn nicht, könnte man auch eine H-Brücke verwenden und der Trafo müsste nur einmal die 18V liefern (bzw. du kannst die beiden Wicklungen für den doppelten Strom parallel schalten).


MfG Mathias

BID = 773843

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
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Zitat :
Das Eingangssignal ist dabei ein Rechteck von plus/minus 19V bei einer Frequenz von ca. 10kHz bis 45kHz
Du willst die Loks mit großen Mengen hochfrequenten Wechselstroms versorgen?
Wozu soll das gut sein?

Außerdem musst du dann damit rechnen, dass irgendwann der Funkstörmeßdienst bei dir klingelt, um abzuschalten.
Die Kosten dafür darfst mit hoher Wahrscheinlichkeit du bezahlen. Das liegt schnell im vierstelligen Bereich.

BID = 773853

teddych

Gerade angekommen


Beiträge: 8
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Hallo Mathias, hallo perl

Was das Signal anbetrifft: Dies ist eine Pulsweitenmodulation, festgeschrieben im DCC-Standard (siehe bei NMRA) und/oder ein proprietäres Protokoll vom Märklin und wird heute von sämtlichen Modellbahnherstellern unterstützt und vertrieben. Ich erfinde das Rad diesbezüglich nicht neu, das ist seit 1985 standard. Den Funkstörmessdienst habe ich seither nie kennengelernt.

@Mathias:
Im Bereich der ehemaligen Gleichstrombahnen ist eine H-Brücke üblich. Im Bereich der ehemaligen Wechselstrombahnen ist eine Gegentaktendstufe mit Massebezug üblich und teilweise auch erforderlich. Das übermittelte DCC-, bzw. Märklin-Motorola-Datenformat ist jedoch dasselbe.

Ich möchte aber eigentlich wieder zum Rippelstrom zurückkommen, denn da habe ich immer noch Defizite. Wenn ich euch richtig verstanden habe ist der nicht einfach zu berechnen. Gibt es Annäherungen um hier einen passablen Wert zu erhalten? Ich möchte nicht, dass mir so ein Kübel um die Ohren fliegt. Gehe ich richtig in der Annahme, dass der Rippelstrom höher sein kann, als der Strom, den ich wirklich an der Endstufe beziehe?

Vielen Dank und Gruss
Teddy

BID = 773883

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
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Danke für den Link!
Ich lerne auch gerne noch etwas dazu.

Im S9.1 steht aber:
Zitat :
In no case should the peak amplitude of the command
control signal exceed +/- 22 volts. The minimum peak value of the NMRA digital signal needed to provide
power to the decoder shall be +/-7 volts measured at the track.
So fürchterlich stabil braucht die Spannung also gar nicht zu sein, und das hatte ich mir auch schon gedacht.
Dadurch reduziert sich der Aufwand im Netzteil erheblich und evtl. kann man dann sogar auf PFC verzichten.

Für mich liest sich das so: Nimm einen Trafo, dessen Spitzenspannung bei 10% Netzüberspannung, sowie weiteren 10% Spannungserhöhung für Leerlauf, die 22V nicht überschreitet.
Das führt zu einer Nennspannung von 13V.
Daran dann einen Gleichrichter und soviel Siebkondensator, dass bei 10% Netzunterspannung noch etwa 10V ins Gleis eingespeist werden können.


Als Schalter für den Modulator nimmt man besser MOSFETs anstatt deines Komplementärpaares.
Es lohnt sich bei der Ansteuerung ein bischen Gehirnschmalz zum investieren, damit man die teuren und schlechteren p-Kanal-Typen vermeidet. ZUm Glück gibt aber auch entsprechende Treiber ICs zu kaufen.


BID = 773947

teddych

Gerade angekommen


Beiträge: 8
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Hallo perl

Soweit hast du die Theorie verstanden. Nur: Die Praxis zeigt, dass sämtliches käufliches Rollmaterial für H0 für 18V ausgelegt ist (ausser die Decoder). Wenn ich also eine 18V-Lok am Berg mit 10V anfahren lassen möchte, ehm, das passt irgendwie nicht. Und die Innebeleuchtung ist je nach dem auch kaum noch sichtbar... Auch ein 18V-Relais schaltet bei 10V kaum noch. Die 18V sind also durch die Praxis vorgegeben.

Grundsätzlich bin ich aber offen gegenüber einer Schaltung mit FETs. Hab nur bisher zu wenig damit gearbeitet, als dass ich da selber was zusammenbauen könnte... Zu kompliziert sollte es aber nicht werden, irgendwelche programmierbaren ICs werde ich nicht verbauen.

Gruss
Teddy
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