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| weil sonst Resonanz auftritt und hohe Spannungen mit zerstörerischer Wirkung auftreten |
... können, nicht müssen!
Ob die Resonanzkatastrophe eintreten kann, hängt davon ab, ob es sich um eine Reihenschaltung oder eine Parallelschaltung von L und C handelt.
Wenn wir einmal die stets auch vorhandenen Wirk- bzw. Verlustwiderstände außer acht lassen, gibt es sowohl an L wie auch an C eine Phasenverschiebung von 90° zwischen Strom und Spannung.
Der Unterschied ist bekanntermaßen ob der Strom der Spannung voreilt oder nacheilt.
Aufgrund der Phasenverschiebung von +90° bzw. -90° haben beidesmal sowohl die Blindleitwerte wie auch die Blindwiderstände von L und C entgegengesetztes Vorzeichen.
Im Resonanzfall sind sie auch noch betragsmäßig gleich und dann können sie sich zu 0 addieren.
Das ist bei exakter Kompensation der Fall.
Bei der Reihenschaltung addieren sich dann die Blindwiderstände zu 0, was einen außerordenlich hohen Strom und dementsprechend extreme Spannungen an L und C zur Folge hat, obwohl die Klemmenspannung der Reihenschaltung praktisch Null ist.
Bie der Parallelschaltung addieren sich die Leitwerte zu 0 und als Folge tritt nahezu kein Stromfluß auf.
Die Spannung an den Komponenten entspricht dann trivialerweise nur der Klemmenspannung.
Die soeben vernachlässigten Wirkwiderstande sorgen in der Praxis dafür, dass immer ein gewisser Restwiderstand bzw. eine Restleitfähigkeit verbleibt und deshalb der Wert 0 nicht erreicht werden kann.
Das führt dazu, daß auch die Resonanzeffekte nicht so extrem ausfallen. Immerhin sind aber bei geeigneter Wahl der Komponenten und der Frequenz resonanzbedingte Spannungs- bzw. Stromüberhöhungen um einige hundert bis hin zum etwa 1000-fachen erreichbar.
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| Im Zusammenhang damit habe ich mich schon immer gefragt, warum das in der Praxis nicht auftritt, wenn ich beispielsweise ein paar unkompensierte Leuchtstofflampen und ein paar Schaltnetzteile zusammen betreibe. Kann man damit nicht das Netz auf den schmalen Grat zwischen induktiv und kapazitiv bringen? |
Einerseits passiert, wie oben erläutert, bei der Parallelschaltung von L und C ohnehin nichts dramatisches, allenfalls kann der Blindstrom 0 werden, was dann einer reinen Widerstandslast entspricht und vom EVU gern gesehen wird.
Zum anderen aber sind Schaltnetzteile keine wirklich kapazitiven Verbraucher.
Zwischen dem großen Siebelko und dem Netzanschluss befindet sich dort ja noch der Gleichrichter, welcher verhindert, dass der Kondensator Strom ins Netz abgibt.
Diese Möglichkeit der Energieabgabe ist aber ganz wesentlich für das Auftreten von Resonanzerscheinungen.
In Dimmerschaltungen hat eine derartige Last i.W. nur die schlechten Eigenschaften eines Kondensators, wie das Auftreten des hohen Einschaltstromstoßes, der hier aber 100mal pro Sekunde auftritt und den Triac im Dimmer beschädigen kann.
Ebenso sind induktive Lasten problematisch, weil sie einerseits die bekannten Spannungsspitzen beim Abschalten zeigen und anderseits fast keinen Gleichstromwiderstand besitzen.
Der erste Effekt kann das Abschalten des Triac im Nulldurchgang verhindern und der zweite führt bei nicht vollkommen perfekter Symmetrie des Phasenanschnitts zu einer Gleichstromvorbelastung des Eisenkerns und sehr hohem Stromfluß wenn dann magnetische Sättigung eintritt.
Beide Effekte können gleichzeitig vorhanden sein und besonders gefährlich ist es, wenn der Triac nur in einer Halbwelle nicht abschalten kann.
Dann arbeitet er als Einweggleichrichter und versorgt die induktive Last mit Gleichspannung - mit allen daraus resultierenden Konsequenzen.
