Steckdose Überspannungsschutz gegen Wackelkontakt?

Hallo,

Ein Radio empfängt doch seine Signale aus der Luft. Die
Radiowellen sind doch hochfrequent. Du willst doch nicht
sagen, dass die enstehenden Überspannungen plötzluich
hochfrequent sind, denn andernfalls könnte sie ein Radio ja
nicht empfangen?

Aber sicher doch. Die Funken haben als Signalform heftig stiel Flanken, und das ergibt nach Fourier (ebenso wie in der Praxis) sehr hochfrequente Signalanteile.
Das ist übrigens der Grund, warum früher bei Autos Entstörkondensatoren für die Zündung nachgerüstet werden mussten, wenn ein Radio eingebaut werden sollte. Heute gibt es natürlich Vorschriften, die das für alle Fahrzeuge verlangen. Trotzdem erlebt man manchmal, dass die Vorbeifahrt eines älteren Fahrzeugs im Radio zu hören ist - da ist die Entstörung defekt (oxidiert, entfernt worden, defekt, was auch immer).

Trenne ich eine Last von der Quelle, welche im Eingang eine
Induktivität enthält, erzeugt dieses Abtrennen abrupt eine
Widerinduktion, die ihrer Ursache entgegen wirkt.

Genau. Volkstümlich gesprochen: der Strom will weiterfließen.

Das ist sogar ganz physikalisch zu betrachten. Strom will
fließen, wenn eine Spannung ihn antreibt, und wenn er fließen
kann. Wohin?

Du verwechselst hier Ursache und Wirkung. Hier treibt nicht die Spannung einen Strom an, sondern der Strom bewirkt eine Spannung. Weil der Strom durch eine Induktivität sich nicht sprunghaft ändern kann, weil das Magnetfeld dem Strom proportional ist. Wo der Strom außerhalb der Induktivität dann fließt, ist der Induktivität natürlich egal - er muss nur den Stromkreis für den Strom durch die Induktivität schließen.

Auch um den Preis einer Spannungserhöhung. Bis die im
Magnetfeld gespeicherte Energie abgegeben worden ist.

Wohin abgegeben?

Egal, wohin. Z.B. um einen Kondensator aufzuladen (das wird in Schaltnetzteilen ausgenutzt) oder um über einen Widerstand Wärme zu erzeugen.

Welche prozentuale Erhöhung bei einer anliegenden
230V-Wechselspannung zu erwarten?

Das kann man prozentual nicht angeben, da man den Funken nicht vorherberechnen kann, ebensowenig wie den Ausschaltzeitpunkt und damit die Energie des Magnetfeldes der Induktivität. Wobei man natürlich die Maximalenergie schon ausrechnen kann.

Hat diese dann die Energie, Schäden hervorzurufen, und wenn ja, wo?

Überall da, wo sich empfindliche Teile befinden. Das kann auch der Schalter oder das material am Wackelkontakt sein. Oder Elektronikbauteile - weshalb jedes elektronische Gerät mit CE-Zeichen daraufhin geprüft werden sollte.

Da die Quelle abgetrennt ist, dürfte sich das für diese
auswirkungslos darstellen.

Falsch. Die Quelle ist zunächst nicht abgetrennt. Das Schalter
öffnet nämlich nicht schlagartig, sondern es bildet sich ein
Funken, der den Schalter erstmal weiter geschlossen hält.

Dann würde ja noch ein Stromfluss sein. Mehr woder weniger.

Ja, natürlich. Um den Stromfluß durch die Induktivität zu ermöglichen, muss doch ein geschlossener Stromkreis vorhanden sein. Wobei natürlich der Strom durch die Induktivität sich aufteilen kann (was man bei R-C-Entstörgliedern ja macht).

Also kein Anlass zur Spannungserhöhung.

Aber sicher. Ohne Spannung kein Strom. Wenn der Strom vorgegeben ist, stellt sich eine passende Spannung ein.

Die Energie der Induktivität verteilt sich auf das, was am
Schalter zur Bildung des Funkens benötigt wird, natürlich auf
die Widerstände, die den Strom leiten und ggf. auf
irgendwelche anderen Bauteile, die auf irgendeinem Weg
beeinflusst werden.

Irgendwelche Bauteile auf irgendeinem Weg? Sind wir hier bei
Sendung mit der Maus? Ich möchte es bitte genau wissen.

Tja, woher soll ich das wissen, wenn ich nicht weiß, welche genauen Umstände vorliegen?

Ein Wackelkontakt ist nichts anderes als ein Schalter. Mit den
Unterschieden, dass er sich selber schaltet, der
Kontaktabstand normalerweise kleiner ist, er häufiger
schaltet, das Kontaktmaterial nicht für Schalter geeignet
ist,…
Aber er schaltet, wie ein dafür gemachter Schalter auch.

Nein, oben hast du gesagt, es böldeten sich Funken. Beim
Schalter demzufolge nicht!

Aber sicher bilden sich beim Schalter ebenso Funken. Deshalb sind die kontakte des Schalters mit einer speziellen Oberfläche versehen, die das längere Zeit aushält. Ebenso werden Materialien verwendet, die die beim Funken entstehende Temperatur aushalten. Beides ist beim Wackelkontakt nicht vorhanden, weshalb es hier schnell zu Zerstörungen führen kann.

Schalter für große Ströme und Induktivitäten haben übrigens sogar spezielle Vorrichtungen, den Funken zu löschen (http://de.wikipedia.org/wiki/Funkenl%C3%B6schung etc.).

Ist es schlimmer, wenn die Abschaltung während eines
Spannungs- oder eines Stromnulldurchgangs passiert? Mit
Erklärung der Auswirkungen.

Interessant ist die Energie, die in der Induktivität gespeichert ist. Die ist normalerweise im Nulldurchgang der Spannung am größten. Aber in einem Schaltnetzteil befinden sich zusätzlich Bauteile (Schalter in Form von Transistoren, Kondensatoren, weitere Induktivitäten, Widerstände), die das ganze stark verkomplizieren. Da kommt es wieder auf den Einzelfall an.

Du meinst also, in den Primärinduktäten eines klassischen
Trafonetzteiles ist immer soviel Energie gespeichert, die das
Schadpotenzial hat, Beschädigungen zu verursachen, wenn das
Teil ungwollt abgeschaltet wird, hingegen intakt bleibt, wenn
der Netzschalter betätigt wird?

Nein (s.u.).

Wie schafft man es mit einem
Netzschalter genau den Zeitpunkt zu erwischen, an dem die
wenigste „potenzielle“ Energie in den Induktäten steckt?

Das schafft man als Anwender gar nicht, bei einem Triac / Thyristor ist es dagegen ‚eingebaut‘ - der hört genau dann auf zu leiten, wenn der Strom unterhalb der Halteschwelle kommt.

Du vergisst aber bei einem klassischen Trafonetzteil, dass die Energie im Magnetfeld sich gar nicht über die Primärwicklung abbauen muss. Da ist ja noch die zweite Wicklung, die die Energie ja auch im Betrieb abnimmt und diese Aufgabe natürlich auch beim Abschalten übernehmen kann und das auch macht.
Und ob das Abschalten nun mittels Schalter, mittels Netzstecker-ziehen, mittels Sicherungsauslösen oder Wackelkontakt oder sonstwie passiert, ist dabei völlig Banane.

Gruß
loderunner

Hallo HM,

Sie wirken auf alles in der Nähe durch Elektromagnetische
Wellen (Knacksen im Radio) und auf alles, was über die Leitung
direkt angekoppelt ist.+

Ein Radio empfängt doch seine Signale aus der Luft. Die
Radiowellen sind doch hochfrequent. Du willst doch nicht
sagen, dass die enstehenden Überspannungen plötzluich
hochfrequent sind, denn andernfalls könnte sie ein Radio ja
nicht empfangen?

Kennst du den Herrn Fourier ?
http://de.wikipedia.org/wiki/Fourier-Analyse

Ein Rechtecksignal kann man in eine Reihe von Sinussignalen Zerlegen. Die Auswirkungen kennt man als Oberwellen.

Und weist du auch woher der Begriff „Funk“ überhaupt stammt ?
Die ersten Sender erzeugten die Hochfrequenz mit Funkenstrecken.
http://www.seefunknetz.de/zenneck.htm

Auch um den Preis einer Spannungserhöhung. Bis die im
Magnetfeld gespeicherte Energie abgegeben worden ist.

Wohin abgegeben?

Wenn kein Strom fliesst, steigt die Spannung und irgendwann hat man einen Überschlag, also einen Funken.
Normalerweise geschieht das zwischen den Schaltkontakten.

Welche prozentuale Erhöhung bei einer anliegenden
230V-Wechselspannung zu erwarten? Hat diese dann die Energie,
Schäden hervorzurufen, und wenn ja, wo?

Das ist recht Komplex.
Der Funke erzeugt einen HF-Impuls und dann spielen die Leistungsinduktivitäten und Kapazitäten eine Rolle.

öffnet nämlich nicht schlagartig, sondern es bildet sich ein
Funken, der den Schalter erstmal weiter geschlossen hält.

Dann würde ja noch ein Stromfluss sein. Mehr woder weniger.
Also kein Anlass zur Spannungserhöhung.

Du musst da HF-Mässig denken.

Irgendwelche Bauteile auf irgendeinem Weg? Sind wir hier bei
Sendung mit der Maus? Ich möchte es bitte genau wissen.

Naja, wenn du dabei was lernst :smile: die Maus hat ja einen Dr. HC erhalten.

HF-Technisch hast du auch bei ein paar Drähten ein komplexes Netzwerk.

Aber er schaltet, wie ein dafür gemachter Schalter auch.

Nein, oben hast du gesagt, es böldeten sich Funken. Beim
Schalter demzufolge nicht!

Auch im Schalter entstehen Funken, zumindest bei einem mechanischen.

… Kommt auf die genaue Schaltung und den
Schaltzeitpunkt an, was da passiert.

Ist es schlimmer, wenn die Abschaltung während eines
Spannungs- oder eines Stromnulldurchgangs passiert? Mit
Erklärung der Auswirkungen.

Kommt drauf an ob es eine Kapazitive oder induktive Last ist.
Bei kapazitiven Lasten ist EINschalten im Spannungsmaximum die grösste Belastung.
Bei Induktiven, AUSschalten im Nulldurchgang.

MfG Peter(TOO)

Aber sicher doch. Die Funken haben als Signalform heftig stiel
Flanken, und das ergibt nach Fourier (ebenso wie in der
Praxis) sehr hochfrequente Signalanteile.

Sehr gut - sowas wollte ich lesen :smile:

Du verwechselst hier Ursache und Wirkung. Hier treibt nicht
die Spannung einen Strom an, sondern der Strom bewirkt eine
Spannung.

Das hingegen kann ich so nicht nachvollziehen.

Weil der Strom durch eine Induktivität sich nicht
sprunghaft ändern kann, weil das Magnetfeld dem Strom
proportional ist. Wo der Strom außerhalb der Induktivität dann
fließt, ist der Induktivität natürlich egal - er muss nur den
Stromkreis für den Strom durch die Induktivität schließen.

Wie sollen aber dann schädigende Stromflüsse entstehen können? Abrupt unterbrochene Spannungszufuhr kommt doch ständig vor - sei es durch gewolltes Abschalten oder einen WaKo?

Auch um den Preis einer Spannungserhöhung. Bis die im
Magnetfeld gespeicherte Energie abgegeben worden ist.

Wohin abgegeben?

Egal, wohin. Z.B. um einen Kondensator aufzuladen (das wird in
Schaltnetzteilen ausgenutzt) oder um über einen Widerstand
Wärme zu erzeugen.

Aber es entsteht doch kein Schaden? Kerninhalt obiger These war doch, dass schädigende Überspannungen durch Wackelkontakte entstehen können, wenn die Last induktive Anteile hat(te) ?

Welche prozentuale Erhöhung bei einer anliegenden
230V-Wechselspannung zu erwarten?

Das kann man prozentual nicht angeben, da man den Funken nicht
vorherberechnen kann, ebensowenig wie den Ausschaltzeitpunkt
und damit die Energie des Magnetfeldes der Induktivität. Wobei
man natürlich die Maximalenergie schon ausrechnen kann.

Hat diese dann die Energie, Schäden hervorzurufen, und wenn ja, wo?

Überall da, wo sich empfindliche Teile befinden. Das kann auch
der Schalter oder das material am Wackelkontakt sein. Oder
Elektronikbauteile - weshalb jedes elektronische Gerät mit
CE-Zeichen daraufhin geprüft werden sollte.

Wie nehmen Elektronikbauteile hierdurch Schaden? Durch, sagen wir, „unkontrolliert“ entstehende Abrissfunken? Wie kann man den Spannungsspitzen und ihren Oberwellen soviel Energiegehalt zumuten?

Ja, natürlich. Um den Stromfluß durch die Induktivität zu
ermöglichen, muss doch ein geschlossener Stromkreis vorhanden
sein. Wobei natürlich der Strom durch die Induktivität sich
aufteilen kann (was man bei R-C-Entstörgliedern ja macht).

Etzt kommen der Sache wir näher!

Also kein Anlass zur Spannungserhöhung.

Aber sicher. Ohne Spannung kein Strom. Wenn der Strom
vorgegeben ist, stellt sich eine passende Spannung ein.

Der alte Herr Ohm hat einmal was Tolles erfunden. Viel verstehe ich nicht davon. Es geht um die Beziehung von der Spannung zu dem Widerstand, den sie vorfindet. Der bestimmt den Betrag des Stromflusses.
Deiner Theorie folgend, würden an einer Steckdose, wenn kein Verbraucher angeschlossen ist, gar keine 230V stehen können, weil die erst da sind, wenn ein Verbraucher das durch Stromfluss einfordert?

Du meinst also, in den Primärinduktäten eines klassischen

Trafonetzteiles ist immer soviel Energie gespeichert, die das
Schadpotenzial hat, Beschädigungen zu verursachen, wenn das
Teil ungwollt abgeschaltet wird, hingegen intakt bleibt, wenn
der Netzschalter betätigt wird?

Nein (s.u.).

Obig stehend war aber die Behauptung so lautend. (kann aber sein, dass wer anders das schrieb).

Wie schafft man es mit einem
Netzschalter genau den Zeitpunkt zu erwischen, an dem die
wenigste „potenzielle“ Energie in den Induktäten steckt?

Das schafft man als Anwender gar nicht, bei einem Triac /
Thyristor ist es dagegen ‚eingebaut‘ - der hört genau dann auf
zu leiten, wenn der Strom unterhalb der Halteschwelle kommt.

Es mag aber viele Geräte geben, die keinen Thy./Diac/Triac benützen, sondern nur mit einem simplen Schalter …

Du vergisst aber bei einem klassischen Trafonetzteil, dass die
Energie im Magnetfeld sich gar nicht über die Primärwicklung
abbauen muss. Da ist ja noch die zweite Wicklung, die die
Energie ja auch im Betrieb abnimmt und diese Aufgabe natürlich
auch beim Abschalten übernehmen kann und das auch macht.

Dann entstehen aber auch keine Überspannungen, sondern nur nochmal kurz, bis zur nächsten, jetzt allerdings ausbleibenden Umladung, die Sekundärspannungen, die theroretisch betrachtet genauso groß ist, wie im Betriebsfall?

Und ob das Abschalten nun mittels Schalter, mittels
Netzstecker-ziehen, mittels Sicherungsauslösen oder
Wackelkontakt oder sonstwie passiert, ist dabei völlig Banane.

Das steht aber anders geschildert, und das wollte ich gern erklärt haben.

Gruß
loderunner

Grüße :smile:

HM

Hallo,

Du verwechselst hier Ursache und Wirkung. Hier treibt nicht
die Spannung einen Strom an, sondern der Strom bewirkt eine
Spannung.

Das hingegen kann ich so nicht nachvollziehen.

Tut mir leid, ist halt so.
Wenn die Ursache eine Spannung ist (z.B. ein Kondensator oder eine Spannungsquelle), stellt sich nach dem ohmschem Gesetz und den Regeln über komplexe Widerstände ein Strom ein. Wenn die Ursache ein Strom ist (z.B. eine Induktivität oder eine Stromquelle) stellt sich nach dem ohmschen Gesetz und den Regeln über komplexe Widerstände eine Spannung ein.

Weil der Strom durch eine Induktivität sich nicht
sprunghaft ändern kann, weil das Magnetfeld dem Strom
proportional ist. Wo der Strom außerhalb der Induktivität dann
fließt, ist der Induktivität natürlich egal - er muss nur den
Stromkreis für den Strom durch die Induktivität schließen.

Wie sollen aber dann schädigende Stromflüsse entstehen können?

Eine zu hohe Spannung bewirkt z.B. in elektronischen Bauteilen (Halbleiter) einen Durchschlag, die dabei entstehende Wärme zerstört den Halbleiter. Oder das gleiche passiert mit der Isolationsschicht in einem Kondensator (wobei diese normalerweise unempfindlicher sind).

Abrupt unterbrochene Spannungszufuhr kommt doch ständig vor -
sei es durch gewolltes Abschalten oder einen WaKo?

Ja. Und weil das so ist, muss man Maßnahmen treffen, die Zerstörungen dabei verhindern. Z.B. indem man die Energien mit Kondensatoren auffängt und in Widerständen in Wärme umsetzt (R-C-Glied). Oder indem man entsprechende Schutzbauteile (Varistor, Zenerdioden, Schutzdioden) verwendet. Oder indem man den Strom nach dem Abschalten einfach weiter fließen lässt, bis er durch den ohmschen Widerstand der Induktivität in Wärme umgesetzt wurde (mittels Freilaufdiode, geht natürlich nur bei Gleichstrom).

Aber es entsteht doch kein Schaden?

Kommt drauf an.

Kerninhalt obiger These
war doch, dass schädigende Überspannungen durch Wackelkontakte
entstehen können, wenn die Last induktive Anteile hat(te) ?

Genau: entstehen können, wenn die Störungen stärker sind als die Schutzmaßnahmen. Wobei es von den örtlichen Gegebenheiten, den betroffenen Bauteilen und Leitungen abhängt, wie groß die Störungen an den verschiedenen Stellen werden können. Weil jede Leitung gleichzeitig auch eine Induktivität, eine Kapazität und ein ohmscher Widerstand ist, deren jeweilige Größe man nur sehr grob schätzen kann, kann man meist auch keine genauen Vorhersagen treffen. Zu kompliziert und unübersichtlich das ganze.

Wie nehmen Elektronikbauteile hierdurch Schaden? Durch, sagen
wir, „unkontrolliert“ entstehende Abrissfunken?

Nö, nicht durch den Funken. Sondern (wie oben geschrieben) durch die Spannungen und Ströme.

Wie kann man
den Spannungsspitzen und ihren Oberwellen soviel Energiegehalt
zumuten?

Den Satz verstehe ich nicht. Kannst Du den nochmal neu formulieren, wenn Deine Frage nicht schon an anderer Stelle beantwortete wurde?

Um den Stromfluß durch die Induktivität zu
ermöglichen, muss doch ein geschlossener Stromkreis vorhanden
sein. Wobei natürlich der Strom durch die Induktivität sich
aufteilen kann (was man bei R-C-Entstörgliedern ja macht).

Etzt kommen der Sache wir näher!

Welcher Sache denn? Wenn Du einen bestimmten Sachverhalt im Hinterkopf hast, frag doch direkt! Geht schneller und macht allen weniger Mühe.

Also kein Anlass zur Spannungserhöhung.

Aber sicher. Ohne Spannung kein Strom. Wenn der Strom
vorgegeben ist, stellt sich eine passende Spannung ein.

Der alte Herr Ohm hat einmal was Tolles erfunden. Viel
verstehe ich nicht davon. Es geht um die Beziehung von der
Spannung zu dem Widerstand, den sie vorfindet. Der bestimmt
den Betrag des Stromflusses.

Und umgekehrt und hin und her. Sollte man nicht vergessen.
Wobei es leider nicht ganz so einfach ist, wie man sich das oberflächlich denkt. Immerhin gibt es komplexe Widerstände und der sogenannte Ohmsche Widerstand ist auch bei Widerstandsbauteilen temperaturabhängig und mit nichtidealen Effekten behaftet (die erwähnt Induktivität und Kapazität der Anschlußdrähte z.B.).

Deiner Theorie folgend, würden an einer Steckdose, wenn kein
Verbraucher angeschlossen ist, gar keine 230V stehen können,
weil die erst da sind, wenn ein Verbraucher das durch
Stromfluss einfordert?

Warum denn nicht? 230V an einem Widerstand, der nahezu unendlich hoch ist, ergibt welchen Strom? Genau: nahezu Null.

Du meinst also, in den Primärinduktäten eines klassischen

Trafonetzteiles ist immer soviel Energie gespeichert, die das
Schadpotenzial hat, Beschädigungen zu verursachen, wenn das
Teil ungwollt abgeschaltet wird, hingegen intakt bleibt, wenn
der Netzschalter betätigt wird?

Nein (s.u.).

Obig stehend war aber die Behauptung so lautend. (kann aber
sein, dass wer anders das schrieb).

Ich habe keine Ahnung, wer sowas behauptet. Ich jedenfalls nicht.

Wie schafft man es mit einem
Netzschalter genau den Zeitpunkt zu erwischen, an dem die
wenigste „potenzielle“ Energie in den Induktäten steckt?

Das schafft man als Anwender gar nicht, bei einem Triac /
Thyristor ist es dagegen ‚eingebaut‘ - der hört genau dann auf
zu leiten, wenn der Strom unterhalb der Halteschwelle kommt.

Es mag aber viele Geräte geben, die keinen Thy./Diac/Triac
benützen, sondern nur mit einem simplen Schalter …

Ja. Und?
Im Endeffekt kommt es immer darauf an, dass nichts kaputt geht und nichts über Gebühr gestört wird. Ob man das mit elektronischen Schaltern oder Schutzmaßnahmen oder einfach durch begrenzten Energiegehalt eines Gerätes erreicht, ist doch egal.

Du vergisst aber bei einem klassischen Trafonetzteil, dass die
Energie im Magnetfeld sich gar nicht über die Primärwicklung
abbauen muss. Da ist ja noch die zweite Wicklung, die die
Energie ja auch im Betrieb abnimmt und diese Aufgabe natürlich
auch beim Abschalten übernehmen kann und das auch macht.

Dann entstehen aber auch keine Überspannungen, sondern nur
nochmal kurz, bis zur nächsten, jetzt allerdings ausbleibenden
Umladung, die Sekundärspannungen, die theroretisch betrachtet
genauso groß ist, wie im Betriebsfall?

Fast.
Auf der Sekundärseite des Trafos befindet sich in aller Regel ein Gleichrichter und dahinter ein Kondensator. Strom fließt natürlich nur, wenn die durch den Trafo und den Gleichrichter gelieferte Spannung größer ist als die des Kondensators. Wenn dieser mangels Abnahme seiner Ladung bereits geladen ist, würde ja gar kein Strom fließen und in diesem Moment fände die Energie des Magnetfeldes im Trafo keinen Abnehmer. Ergo gibt es auch hier eine Spannungsüberhöhung, die den Kondensator auf eine höhere Spannung auflädt, als das im normalen Betrieb der Fall wäre. Und das muss man als Entwickler auch berücksichtigen.

Und ob das Abschalten nun mittels Schalter, mittels
Netzstecker-ziehen, mittels Sicherungsauslösen oder
Wackelkontakt oder sonstwie passiert, ist dabei völlig Banane.

Das steht aber anders geschildert, und das wollte ich gern
erklärt haben.

Wo bitte steht das anders?

Gruß
loderunner