Galvanische Trennung - wofür braucht man das?
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AlexTP2K
Galvanische Trennung - wofür braucht man das?
Ja ich bin über diesen Begriff gestolpert und hab auch gefunden dass man das mit hilfe von Trenntrafos, Optokoplern, dc/dc-wandlern usw. realisieren kann. Jedoch hab ich für den Nutzen nur Beispiele und Erklärungen gefunden die mir nicht so ganz eingeleuchtet haben...
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Starelektriker
Hallo Alex
also mit einer galvanischen Trennung versucht man eine strikte Trennung von Stromkreisen zu erreichen. Hmm, lässt sich vielleicht doch mal besser an zwei Beispielen verdeutlichen:
Trenntrafo:
Bei einem Trenntransformator sind die Wicklungen "konsequent" getrennt, d.h. zum Einen, dass die Wicklungen besonders isoliert sind, und zum Anderen, dass der Spulenkörper auch besonders isoliert ist, so dass die Eingangs- mit der Ausgangsseite nicht direkt verbunden werden kann. Auch nicht durch einen eventuellen Fehler. Derartige Transformatoren werden zur Schutztrennung eingesetzt. Sie können zum Beispiel anstatt eines RCD's in Räumen mit Badewanne oder Dusche, oder in medizinisch genutzen Räumen Einsatz finden.
Optokoppler:
Das Prinzip eines Optokopplers ist das, dass eine Fotodiode und eine LED sich in einem geschlossenen Gehäuse direkt gegenüber sitzen. Dabei liegt die LED im "speisenden" Stromkreis, und die Diode im "Empfangenden". Dabei können auch zwei Stromkreise voneinander getrennt werden, deren Spannungen extrem auseinander liegen. Sinn und Zweck ist es auch hierbei wieder, dass ein Fehler, oder eine Störung im Stromkreis "A" nicht ohne weiteres in den Stromkreis "B" gelangen können. Der Optokoppler ist lichtdicht nach innen und außen, so dass durch Umgebungslicht keine Störungen verursacht werden können.
So, ich hoffe das hilft dir erstmal ein bißchen weiter.
MFG
Starelektriker
also mit einer galvanischen Trennung versucht man eine strikte Trennung von Stromkreisen zu erreichen. Hmm, lässt sich vielleicht doch mal besser an zwei Beispielen verdeutlichen:
Trenntrafo:
Bei einem Trenntransformator sind die Wicklungen "konsequent" getrennt, d.h. zum Einen, dass die Wicklungen besonders isoliert sind, und zum Anderen, dass der Spulenkörper auch besonders isoliert ist, so dass die Eingangs- mit der Ausgangsseite nicht direkt verbunden werden kann. Auch nicht durch einen eventuellen Fehler. Derartige Transformatoren werden zur Schutztrennung eingesetzt. Sie können zum Beispiel anstatt eines RCD's in Räumen mit Badewanne oder Dusche, oder in medizinisch genutzen Räumen Einsatz finden.
Optokoppler:
Das Prinzip eines Optokopplers ist das, dass eine Fotodiode und eine LED sich in einem geschlossenen Gehäuse direkt gegenüber sitzen. Dabei liegt die LED im "speisenden" Stromkreis, und die Diode im "Empfangenden". Dabei können auch zwei Stromkreise voneinander getrennt werden, deren Spannungen extrem auseinander liegen. Sinn und Zweck ist es auch hierbei wieder, dass ein Fehler, oder eine Störung im Stromkreis "A" nicht ohne weiteres in den Stromkreis "B" gelangen können. Der Optokoppler ist lichtdicht nach innen und außen, so dass durch Umgebungslicht keine Störungen verursacht werden können.
So, ich hoffe das hilft dir erstmal ein bißchen weiter.
MFG
Starelektriker
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kabelmafia
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- Wohnort: eigentlich Hamburg, aber überall und nirgends
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Moin,
um es kurz auf den Punkt zu bringen:
Galvanische Trennung - zum Übertragen von Energie (und als Schutz gegen gefährliche Berührspannungen)
Optokoppler - zur Signalübertragung
dc/dc-Wandler - Gegenstück zur galvanischen Trennung
um es kurz auf den Punkt zu bringen:
Galvanische Trennung - zum Übertragen von Energie (und als Schutz gegen gefährliche Berührspannungen)
Optokoppler - zur Signalübertragung
dc/dc-Wandler - Gegenstück zur galvanischen Trennung
Der Strom kann ruhig bunt sein-ohne Kabel nützt das nix.
Bild: NAKBA 3x95/50sm 0,6/1kV VDE U 0250:1936
Dieser Beitrag wurde mit größtmöglicher Sorgfalt erstellt und basiert auf fundierten Kenntnissen der elektrotechn. Regelwerke. Er ist eine pers. Interpretation des Autors. Etwaige rechtliche Empfehlungen und Hinweise sind unverbindlich, eine Rechtsberatung findet nicht statt.
Haftungsansprüche gegen den Autor, die durch die Nutzung oder Nichtnutzung der angebotenen Informationen bzw. durch die Nutzung fehlerhafter und unvollständiger Informationen verursacht werden, sind ausgeschlossen.
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TheoryInPerson
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- Registriert: Dienstag 29. Juni 2004, 23:13
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Hi,
die Frage ist, wozu man überhaupt eine galvanische Trennung braucht?
Das ist relativ leicht zu erklären.
Ich weiß nicht, wie bewandert Du in ET bist, dementsprechend erstmal eine schnelle Ausführung, falls Du noch zusätzliche Fragen hast, kann ich ausführlicher werden:
Der einfachste Grund existiert für den Spezialfall zweier Stromkreise, die nichts miteinander zu tun haben. Die Ströme und Spannungen zweier Stromkreise sollten sich nicht direkt beeinflussen. Dies erreicht man, indem man (kapazitive und induktive Effekte ausgenommen) einfach keine leitende Verbindung zwischen diesen Kreisen herstellt (auch getrennte Erden etc.).
Dies ist jedoch eher langweilig ;-)
Interessanter wird es, wenn man von einem Stromkreis (System A) zum anderen (System B) Signale oder Energie übermitteln will.
Der einfachste Weg hierzu ist natürlich, ein Kabel von A nach B zu legen, was eine galvanische Verbindung herstellt.
Und damit fangen dann die Probleme an: z.B. können dann durch getrennte Erdung der Systeme Erdschleifen über diesen Leiter entstehen und dort eine unerwünschtem Strom hervorrufen.
Also versucht man, diese Effekte zu umgehen und trotzdem die gewünschte Übermittlung zu erzielen.
Da die Effekte hier erfordern, daß ein geschlossener Weg für den Strom vorhanden ist, ist die einfachste Idee, den Strompfad zu unterbrechen und die Übermittlung auf eine andere Weise fortzuführen (die o.g. Opto-Koppler etc.).
Und deshalb: galvanische Trennung
Good luck,
TheoryInPerson
die Frage ist, wozu man überhaupt eine galvanische Trennung braucht?
Das ist relativ leicht zu erklären.
Ich weiß nicht, wie bewandert Du in ET bist, dementsprechend erstmal eine schnelle Ausführung, falls Du noch zusätzliche Fragen hast, kann ich ausführlicher werden:
Der einfachste Grund existiert für den Spezialfall zweier Stromkreise, die nichts miteinander zu tun haben. Die Ströme und Spannungen zweier Stromkreise sollten sich nicht direkt beeinflussen. Dies erreicht man, indem man (kapazitive und induktive Effekte ausgenommen) einfach keine leitende Verbindung zwischen diesen Kreisen herstellt (auch getrennte Erden etc.).
Dies ist jedoch eher langweilig ;-)
Interessanter wird es, wenn man von einem Stromkreis (System A) zum anderen (System B) Signale oder Energie übermitteln will.
Der einfachste Weg hierzu ist natürlich, ein Kabel von A nach B zu legen, was eine galvanische Verbindung herstellt.
Und damit fangen dann die Probleme an: z.B. können dann durch getrennte Erdung der Systeme Erdschleifen über diesen Leiter entstehen und dort eine unerwünschtem Strom hervorrufen.
Also versucht man, diese Effekte zu umgehen und trotzdem die gewünschte Übermittlung zu erzielen.
Da die Effekte hier erfordern, daß ein geschlossener Weg für den Strom vorhanden ist, ist die einfachste Idee, den Strompfad zu unterbrechen und die Übermittlung auf eine andere Weise fortzuführen (die o.g. Opto-Koppler etc.).
Und deshalb: galvanische Trennung
Good luck,
TheoryInPerson
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AlexTP2K
ok danke die antworten haben geholfen 
ich möchte gleich noch was anhängen bezüglich masseschleifen:
http://elektronik-kompendium.de/sites/com/0312291.htm
da steht ja nun folgendes
ich möchte gleich noch was anhängen bezüglich masseschleifen:
http://elektronik-kompendium.de/sites/com/0312291.htm
da steht ja nun folgendes
jetzt verstehe ich nicht wieso sich das brummen erst bemerkbar macht sobal so eine "Gleichtaktstörung" vorliegt. und wieso braucht es in diesem bild noch die antenne? "reicht" denn nicht die schleife die auch ohne antenne noch da ist?Das Brummen wird durch eine Brummschleife(grün) verursacht. Das Brummen wird durch magnetische Wechselfelder (rot) aus dem 230V-Netz in die Verstärker-Elektronik eingestreut. Es macht sich aber nur dann bemerkbar, wenn die Brummspannungen gleichzeitig auf Abschirmung und Signalleiter wirken(Gleichtaktstörungen).
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TheoryInPerson
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Hi,
freut mich, daß ich helfen konnte.
Die Erklärung auf dieser Seite die Du da angibst, ist meiner Meinung nach nicht ganz richtig.
Der Begriff "Gleichtaktstörung" bezeichnet definitionsgemäß eine Störung, die zwischen einzelnen Signaladern und Bezugsmasse bestehen.
Ansich sind die nur bemerkbar, wenn sie ein Potential (sozusagen das Gesamtpotential des Kreises) so hoch anheben, daß Überschläge oder andere Zerstörungen eintreten.
Eine böse Sache ist jedoch die Gleichtakt-Gegentakt-Konversion, die aus dieser Gleichtaktstörung eine (im Signal bemerkbare) Gegentaktstörung erzeugt.
Weiteres hierzu auf Anfrage ;-).
Was Du auf dem Bild siehst ist einfach, daß ein Zeitlich veränderliches Magnetfeld, das von einer Leitung abgestrahlt wird, eine Spannung gleicher Frequenz in einer neben dieser Leitung platzierten Leiterschleife erzeugt.
Dies passiert natürlich auch ohne die Antenne!
Die Antenne kommt eigentlich nur in betracht, wenn das Radio läuft... allerdings frage ich mich wirklich, ob bei diesen niedrigen Frequenzen (Netzfrequenz) von der Antenne überhaupt was empfangen wird. (Bin mir ziemlich sicher, daß das nix tut...)
Problematischer ist da der Frontsidebus Deines PCs: 400 Mhz Liegt sehr schön im Bereich des Radiosenders ;-).
Soviel dazu,
Grüße,
TheoryInPerson
freut mich, daß ich helfen konnte.
Die Erklärung auf dieser Seite die Du da angibst, ist meiner Meinung nach nicht ganz richtig.
Der Begriff "Gleichtaktstörung" bezeichnet definitionsgemäß eine Störung, die zwischen einzelnen Signaladern und Bezugsmasse bestehen.
Ansich sind die nur bemerkbar, wenn sie ein Potential (sozusagen das Gesamtpotential des Kreises) so hoch anheben, daß Überschläge oder andere Zerstörungen eintreten.
Eine böse Sache ist jedoch die Gleichtakt-Gegentakt-Konversion, die aus dieser Gleichtaktstörung eine (im Signal bemerkbare) Gegentaktstörung erzeugt.
Weiteres hierzu auf Anfrage ;-).
Was Du auf dem Bild siehst ist einfach, daß ein Zeitlich veränderliches Magnetfeld, das von einer Leitung abgestrahlt wird, eine Spannung gleicher Frequenz in einer neben dieser Leitung platzierten Leiterschleife erzeugt.
Dies passiert natürlich auch ohne die Antenne!
Die Antenne kommt eigentlich nur in betracht, wenn das Radio läuft... allerdings frage ich mich wirklich, ob bei diesen niedrigen Frequenzen (Netzfrequenz) von der Antenne überhaupt was empfangen wird. (Bin mir ziemlich sicher, daß das nix tut...)
Problematischer ist da der Frontsidebus Deines PCs: 400 Mhz Liegt sehr schön im Bereich des Radiosenders ;-).
Soviel dazu,
Grüße,
TheoryInPerson
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AlexTP2K
noch mal etwas allgemeiner: mich "stört" in diesem fall die erklärung mit der induktion. bisher hab ich nämlich des öfteren gelesen dass eine brummschleife dadurch zustande kommt, wenn z.b. zwei geräte auf unterschiedlichen schuko-potenzialen liegen. mit einer signalleitung entsteht ein kreis über den ein ausgleichsstrom fließt (welcher natürlich das gewünschte signal stört)
gibt es denn da zwei probleme die zum thema brummschleife gehören?
(hoffe es macht nich zuviel umstände)
gibt es denn da zwei probleme die zum thema brummschleife gehören?
Ja im angegebenen Text ist die Rede von "Gleichzeitig Signalleiter und Abschirmung". Wird denn aber die Abschirmung nicht auch als Masse genutzt?Original von TheoryInPerson Die Erklärung auf dieser Seite die Du da angibst, ist meiner Meinung nach nicht ganz richtig.
Der Begriff "Gleichtaktstörung" bezeichnet definitionsgemäß eine Störung, die zwischen einzelnen Signaladern und Bezugsmasse bestehen.
*Anfrage*Eine böse Sache ist jedoch die Gleichtakt-Gegentakt-Konversion, die aus dieser Gleichtaktstörung eine (im Signal bemerkbare) Gegentaktstörung erzeugt.
Weiteres hierzu auf Anfrage ;-).
(hoffe es macht nich zuviel umstände)ok und was passiert wenn ich in dem Bild den Computer wegnehme? Dann bleibt ja immernoch ein Kreis bestehen, in diesem würde ja trotzdem eine Spannung erzeugt, die sich dann beim Radiohören auswirkt oder? (ob nun hörbar oder nicht - aber theoretisch)Was Du auf dem Bild siehst ist einfach, da� ein Zeitlich ver�nderliches Magnetfeld, das von einer Leitung abgestrahlt wird, eine Spannung gleicher Frequenz in einer neben dieser Leitung platzierten Leiterschleife erzeugt.
Dies passiert nat�rlich auch ohne die Antenne!
Die Antenne kommt eigentlich nur in betracht, wenn das Radio l�uft... allerdings frage ich mich wirklich, ob bei diesen niedrigen Frequenzen (Netzfrequenz) von der Antenne �berhaupt was empfangen wird.
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TheoryInPerson
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Hi,
Brummschleifen sind ja dem Namen nach ein Grund für "Brummen" im Signal. Sei es ein Brummen in Lautsprechern oder eine periodische Störung in einem Meßsignal.
Jetzt muß man sich wohl überlegen, woher so eine Störspannung kommt.
Theoretisch kann es unendlich viele Möglichkeiten geben...
Die Möglichkeit, die Du da ansprichst, existiert natürlich: Eine Leitende Verbindung zwischen zwei Punkten verscheidenen Potentials erzwingt einen Ausgleichsstrom. Dieser Strom muß irgendwo her kommen und kann somit ein Signal stören.
Aber es gibt keine allgemeine Wahrheit: Ein brummen mit Netzfrequenz wird oft induziert.
Das ist ein anderer Effekt, der die gleiche Leitungsstruktur braucht: eine geschlossene Erd-Verbindung zum Beispiel, so daß eine geschlossene Schleife entsteht.
Ich hab nochmal nachgeschaut und denke jetzt folgendes: Die Aussage im Text, daß man das Brummen NUR hört, wenn die Brummspannung auf Signalleitung UND Abschirmung wirkt, ist falsch.
Allerdings ist der beschriebene Fall ein möglicher für hörbares Brummen, wenn Gleichtakt-Gegentakt-Konversion vorliegt, womit wir zur Anfrage kommen:
Gleichtaktspannung liegt irgendwo an, wenn man eine Spannung über einer "Parallelschaltung" zweier Leitungen anliegen hat.
Stell Dir folgendes vor: (Alle # sind Hintergrund, einfach nicht beachten) Das ist eine Schaltung mit der Signalader S, und der Rückleitung R, welche auf beiden Seiten geerdet ist. (Senkrechter Strich zu E = Erde).
Das X ist der Verbraucher zwischen S und R und Q ist die Quelle zwischen S und R.
-------------->---------- S
Q############ X
| ------------<---------- R
|##############|
|######s#######|
|##############|
- - - - - - - - -< - - - - -E So ausgeführt kann man die Schaltung sehen als Parallelschaltung von Q-S-X mit R (soweit klar?).
Entsteht jetzt eine Induktionsspannung in der Schleife "Parallelschaltung-Erde" (s), so liegt diese als Gleichtaktstöung über der Schaltung an.
Und an diesem Beispiel sieht man schon, was die Gleichtakt-Gegentaktkonversion ist: Diese Spannung resultiert aufgrund verscheidener Impedanzen in den "parallelen" Leitungen nicht den gleichen Strom, sondern unterschiedliche, so daß auf der Hinleitung ein anderer Strom fließt, als auf der Rückleitung, so daß über dem Verbraucher eine merkbare Spannung anliegt.
Eine reine Gleichtaktstörung wäre vorhanden, wenn man zum Beispiel den Verbraucherwiderstand in zwei gleichgroße Widerstände in Reihe aufteilt und die Signalspannung nur über einem der beiden abgreifen würde: Hin- und Rückleitung hätten die gleiche Impedanz. Bild:
i
------------->------------ S
| ############ X/2 <- Hier das Nutzsignal abgreifen
Q ############ |
| ####### i #### X/2
------------>------------- R
| ############# |
| ############# |
| ###### 2*i #### |
- - - - - - - -< - - - - - - E
Zur Theoretischen Frage: Nimmst Du den PC weg, dann ist tatsächlich noch eine Schleife vorhanden (Hab jetzt gesehen, daß dort von einer geerdeten Signalleitung von der Antenne die Rede ist: also: letztes mal Aussage über keinen Einfluß der Antenne streichen!). Allerdings ist die Frage, wie diese räumlich ausgedehnt ist: Als Radiohersteller lege ich ja schon Wert darauf, daß es da keine Störungen gibt.
Da gbits manngifaltige Möglichkeiten, die einfachste und offensichtlichste ist: Der Strom aus der Steckdose muß eh runtertransformiert werden, et voilà: galvansiche Trennung von Stromversorgung und Signal!
Sooo. Ich hoffe, die "Bilder" sind verständlich ;-), sehe grade keine andere Möglichkeit, das klaar zu machen.
bis denne,
TheoryInPerson
Brummschleifen sind ja dem Namen nach ein Grund für "Brummen" im Signal. Sei es ein Brummen in Lautsprechern oder eine periodische Störung in einem Meßsignal.
Jetzt muß man sich wohl überlegen, woher so eine Störspannung kommt.
Theoretisch kann es unendlich viele Möglichkeiten geben...
Die Möglichkeit, die Du da ansprichst, existiert natürlich: Eine Leitende Verbindung zwischen zwei Punkten verscheidenen Potentials erzwingt einen Ausgleichsstrom. Dieser Strom muß irgendwo her kommen und kann somit ein Signal stören.
Aber es gibt keine allgemeine Wahrheit: Ein brummen mit Netzfrequenz wird oft induziert.
Das ist ein anderer Effekt, der die gleiche Leitungsstruktur braucht: eine geschlossene Erd-Verbindung zum Beispiel, so daß eine geschlossene Schleife entsteht.
Ich hab nochmal nachgeschaut und denke jetzt folgendes: Die Aussage im Text, daß man das Brummen NUR hört, wenn die Brummspannung auf Signalleitung UND Abschirmung wirkt, ist falsch.
Allerdings ist der beschriebene Fall ein möglicher für hörbares Brummen, wenn Gleichtakt-Gegentakt-Konversion vorliegt, womit wir zur Anfrage kommen:
Gleichtaktspannung liegt irgendwo an, wenn man eine Spannung über einer "Parallelschaltung" zweier Leitungen anliegen hat.
Stell Dir folgendes vor: (Alle # sind Hintergrund, einfach nicht beachten) Das ist eine Schaltung mit der Signalader S, und der Rückleitung R, welche auf beiden Seiten geerdet ist. (Senkrechter Strich zu E = Erde).
Das X ist der Verbraucher zwischen S und R und Q ist die Quelle zwischen S und R.
-------------->---------- S
Q############ X
| ------------<---------- R
|##############|
|######s#######|
|##############|
- - - - - - - - -< - - - - -E So ausgeführt kann man die Schaltung sehen als Parallelschaltung von Q-S-X mit R (soweit klar?).
Entsteht jetzt eine Induktionsspannung in der Schleife "Parallelschaltung-Erde" (s), so liegt diese als Gleichtaktstöung über der Schaltung an.
Und an diesem Beispiel sieht man schon, was die Gleichtakt-Gegentaktkonversion ist: Diese Spannung resultiert aufgrund verscheidener Impedanzen in den "parallelen" Leitungen nicht den gleichen Strom, sondern unterschiedliche, so daß auf der Hinleitung ein anderer Strom fließt, als auf der Rückleitung, so daß über dem Verbraucher eine merkbare Spannung anliegt.
Eine reine Gleichtaktstörung wäre vorhanden, wenn man zum Beispiel den Verbraucherwiderstand in zwei gleichgroße Widerstände in Reihe aufteilt und die Signalspannung nur über einem der beiden abgreifen würde: Hin- und Rückleitung hätten die gleiche Impedanz. Bild:
i
------------->------------ S
| ############ X/2 <- Hier das Nutzsignal abgreifen
Q ############ |
| ####### i #### X/2
------------>------------- R
| ############# |
| ############# |
| ###### 2*i #### |
- - - - - - - -< - - - - - - E
Zur Theoretischen Frage: Nimmst Du den PC weg, dann ist tatsächlich noch eine Schleife vorhanden (Hab jetzt gesehen, daß dort von einer geerdeten Signalleitung von der Antenne die Rede ist: also: letztes mal Aussage über keinen Einfluß der Antenne streichen!). Allerdings ist die Frage, wie diese räumlich ausgedehnt ist: Als Radiohersteller lege ich ja schon Wert darauf, daß es da keine Störungen gibt.
Da gbits manngifaltige Möglichkeiten, die einfachste und offensichtlichste ist: Der Strom aus der Steckdose muß eh runtertransformiert werden, et voilà: galvansiche Trennung von Stromversorgung und Signal!
Sooo. Ich hoffe, die "Bilder" sind verständlich ;-), sehe grade keine andere Möglichkeit, das klaar zu machen.
bis denne,
TheoryInPerson