Galvanische Trennung / Isolation vom Netz

[Grasso]

Hallo!

Ich habe gerade in meiner Offline-Website gelesen und gemerkt, daß ich ungeerdete Tonfrequenzgeräte am 230V-Netz oft nicht richtig prüfe. Die galvanische Trennung ist einerseits elementar wichtig, um Leben und Geräte zu schützen. Anderseits funktioniert vieles bei schwacher galvanischer Trennung auch nicht mehr richtig; es brummt oder sirrt, Bild wird nicht synchronisiert, Digitalton setzt aus. So mache ich es ab sofort: Gerät einschalten, Voltmeter zwischen Buchsen- und Netzerde legen, Wechselspannung ablesen. Netzstecker herumdrehen, nochmal messen. Bei Leistungsverstärkern, vor allem wenn mit Schaltnetzteilen ausgestattet, das ganze noch bei Volllast.

Wenn man mit dem Ergebnis nicht zufrieden ist, kann man sein Meßgerät überdenken. Manche digitalen Voltmeter reagieren vielleicht empfindlich auf ultrasonische Störspitzen. Heutige Voltmeter haben auch einen hohen Eingangswiderstand, was zu höheren Meßwerten als bei Verwendung eines passiven Meters führt.

Man kann den galvanischen Koppelwiderstand aus der größten gemessenen Störspannung und dem Innenwiderstand des Meters errechnen. Wenn die Störspannung 115 V~ 50Hz und der Meterinnenwiderstand 1 MOhm, dann der galvanische Koppelwiderstand bei 50 Hz auch 1 MOhm. Vielleicht kennt hier jemand die richtige Terminologie und kann Links zu geltenden Normen geben.

Man kann auch das Spektrum der Störspannung aufnehmen, um den Fehler einzugrenzen. Oft wird der Transformator der Leistungsversorgung mit großem Widerstande und kleinem Kondensator überbrückt, um zu verhindern, daß elektrostatische Aufladungen größer als die Netzspannung auftreten. Das verrringert die galvanische Isolation. Doch würde ich meine Ambitionen für das betreffende Gerät im Zweifelsfalle lieber einen Gang herunterschalten, oder das Gerät einem Profi anvertrauen -- lieber sicher als reich.

Uli

[JFA]

Die galvanische Trennung ist einerseits elementar wichtig, um Leben und Geräte zu schützen. Anderseits funktioniert vieles bei schwacher galvanischer Trennung auch nicht mehr richtig;

Was ist schwache glavanische Trennung? Tut die nur so, als ob?

[Olaf_HH]

Hmm,
ich kenne das nur unter dem Begriff Potential Ausgleich zwischen 2 Gehäusen. Die Stecker Position mit dem kleinerem abgelesenem Spannungswert ist die Bessere, weil dann weniger ausgleichsströme zwischen den Gehäusen fließen, ergo auch weniger Brumm und andere Störungen passieren.

Was hat das mit galvanischer Trennung zu tun ?
Selbst bei 2 galvanisch vom Netz getrennten Gehäusen können Spinnings- (oder besser Potential) Unterscheide auftreten.

[Grasso]

Wir haben mehrere Geräte am Leistungsnetz und wollen sie zusätzlich miteinander verbinden, damit Informationen übertragen werden. Das Leistungsnetz soll nicht in die Information durchschlagen, weder mit Geräteschaden noch Störsignal. Galvanische Trennung bedeutet, daß, egal was man auch anstellt, zwischen Primär- und Sekundärkreis kein Strom fließt. Leistung oder zumindest Information soll übertragen werden, doch Strom soll keiner fließen. Dieses Ideal mißt sich im Kopplungswiderstand, je größer desto besser. Bei professioneller Tontechnik sind auch die meisten Signalwege galvanisch getrennt, bei unserer muß es zumindest die Leistungsversorgung sein. Wenn die Signalübertragung zwischen zwei Geräten, die beide am Leistungsnetz hängen und soundsoviel Leistung ziehen, einen Störabstand von soundsoviel haben soll, muß die galvanische Trennung mindestens soundsogroß sein. Jedes 230V~-Gerät muß nach Herstellung oder Reparatur auf galvanische Trennung gemessen werden, da gibt es Grenzwerte. JFA sollte die Normen kennen.

[hoschibill]

Galvanische Trennung ist klar definiert und besagt, dass zwei Stromkreise elektrisch nicht miteinander verbunden sind. Nicht mehr und nicht weniger. Nachzulesen z.B. bei Wikipedia. Es gibt also nur entweder - oder.

LG Olli

[detegg]

Kollege Grasso wirft da anscheinend so einiges durcheinander

Ich habe ein paar Stichworte extrahiert, die Uli ja mal auf seiner Offline-Website eruieren kann.

# galvanische Trennung
# Schutzklassen 1 bzw. 2 von elektr. Geräten
# Auswirkungen durch Masseschleifen bei unterschiedl. SK
# ausphasen :eek:
# EMV - speziell Rückwirkungen ins Netz
# usw.

Detlef

[JFA]

JFA sollte die Normen kennen.

Stell Dir vor, die kenne ich. Aber so rein aus dem Gedächtnis steht da nichts von schwacher galvanischer Trennung.

Also: was meinst Du damit?

[newmir]

Es gibt also nur entweder - oder

Also ich verstehe jetzt gerade nicht ganz was die Aufregung hier so bedeutet. Bekanntlich gibt es eine Theorie ...und eine Praxis.

In dem dem Fall wuerde ich sagen. Theoretisch gibt es da nur ein entweder - oder bei der galvanischen Trennung. In der Theorie gibt es aber auch 100%ige Isolatoren. In der Praxis ist es so, das es die nicht gibt. Wenn ich also z.B. irgendwas irgendwo festschraube was ordentlich Potential hat, dannn fliesst auch immer ein bischen Strom ..... ganz wenig....aber dann ist es eben auch schon vorbei mit dem entweder galvanisch getrennt oder nicht. Oder ist das dann schon nicht mehr galvanisch getrennt? Gibt es dann sauber galvanisch getrennt = 100% in der Realitaet ueberhaupt?

[JFA]

Also ich verstehe jetzt gerade nicht ganz was die Aufregung hier so bedeutet. Bekanntlich gibt es eine Theorie ...und eine Praxis.

Manchmal ist es auch eine wilde Theorie.

In dem dem Fall wuerde ich sagen. Theoretisch gibt es da nur ein entweder - oder bei der galvanischen Trennung. In der Theorie gibt es aber auch 100%ige Isolatoren. In der Praxis ist es so, das es die nicht gibt.

Nunja, wir reden da immerhin von einigen GOhm*mm²/m

Gibt es dann sauber galvanisch getrennt = 100% in der Realitaet ueberhaupt?

Jein. Gase sind bis zur Durchschlagsspannung so ein Fall. Wobei es da auch Zwischenstufen gibt, z. B. Koronaentladungen.

[newmir]

Jein. Gase sind bis zur Durchschlagsspannung so ein Fall. Wobei es da auch Zwischenstufen gibt, z. B. Koronaentladungen.

Danke ...also meint der Begriff "schwache galvanische Trennung" schlicht und einfach, dass nicht ideale Isolatoren einer "sauberen" galvanischen Trennung in der Realitaet ...(sobald was irgendwo nicht nur durch Gase befestigt wird) immer einen mehr oder weniger grossen Strich durch die Rechnung macht.

Also ich habe kein Problem mit dem Begriff. Er mag ein bischen ungelaeufig sein. Hat jemand einen besseren?

[Yogibär]

Hallo zusammen,

Ich denke, hier sollten zwei Dinge voneinander getrennt betrachtet werden, die Schutzisolierung und die galvanische Trennung. Beide nutzen das gleiche Prinzip aber zu unterschiedlichen Zwecken.
Die Schutzisolierung sorgt für eine sichere Trenung von gefährlicher Netzspannung, so dass jedes Schaltungsteil nach der Isolierung gefahrlos berührt werden kann. Das schutzisolierte Gerät kann ungeerdet aber auch geerdet betrieben werden. Um Störspannungen abzuleiten oder elektrostatische Aufladungen zu vermeiden bzw. zu begrenzen, werden häufig Kondensatoren oder VAristoren eingesetzt, die das schutzisolierte Gerät erden. Dabei kann ein gewisser Ableitstrom fliessen, was aber nicht bedeutet, dass die Schutzisolierung aufgehoben ist.

Die galvanische Trennung wird häufig eingesetzt, um zwischen zwei oder mehreren Geräten, die unterschiedliches Bezugspotential haben, überhaupt einen Signalaustausch zu ermöglichen.
Da vielfach Signal- bzw. Messspannungen nur wenige Volt Amplitude besitzen, würden bereits geringe Potentialunterschiede zur Übersteuerung der Signalempfänger führen. Obwohl bei der galvanischen Signaltrennung auch häufig Übertrager eingesetzt werden (SPDIF), sind auch Kondensatoren üblich, die unterschiedliche Gleichspannungspotentiale überbrücken und dabei nur Wechselspannungssignale übertragen. Auch dabei fliessen gewollt Ströme, wenn auch geringe.

Viele Grüsse

Thomas

[JFA]

Danke ...also meint der Begriff "schwache galvanische Trennung" schlicht und einfach, dass nicht ideale Isolatoren einer "sauberen" galvanischen Trennung in der Realitaet ...(sobald was irgendwo nicht nur durch Gase befestigt wird) immer einen mehr oder weniger grossen Strich durch die Rechnung macht.

Was aber in der Regel kein Problem ist, solange die Isolierung trotzdem noch einige Gigaohm hat, der Ausgleichsstrom also verschwindend gering ist.

Bei Netzspannungsanwendungen ist galvanische Trennung ganz einfach dadurch gekennzeichnet, das man auf jeder Seite der Trennung je einen Pol anfassen kann, ohne tot umzufallen (bei dem Versuch sollte man UNBEDINGT berücksichtigen, das man üblicherweise auf einem netzseitigen Pol - der Erde - bereits steht). Dabei kann dann ruhig ein kleiner Strom auf Grund eines nichtidealen Isolators fließen, solange der klein genug bleibt.

Bei Signalanwendungen geht es darum, keine Ausgleichströme zum Potentialausgleich zuzulassen. Letztere lassen sich nicht vermeiden, die gibt es immer, erstere dagegen schon, eben durch eine galvanische Trennung. Dabei gibt es Übertrager oder Optokoppler. Selbst wenn dort der Isolator nicht ideal ist, und ein kleiner Strom fließt, wird die Störung doch wirksam unterdrückt. Alternativ kann man auch differentielle Übertragung verwenden.

[hoschibill]

[COLOR="Red"][SIZE="3"]Liebe User,
auf keinen Fall fasst man offene Pole an, die unter Netzspannung stehen!!!!! Völlig egal, ob es sich um eine galvanische Trennung handelt oder nicht. ES BESTEHT LEBENSGEFAHR!!!

LG Olli[/SIZE][/COLOR]

[Yogibär]

Hallo Olli,

Einen gewissen Schwund gibt es immer. Ähmm, war nicht gut, oder?
:devil:

Gruss

Thomas

[Grasso]

Bei Geräten der Schutzklasse II, also ohne geerdetes Gehäuse, darf der Ableitstrom höchstens 0,5 mA betragen. Also Gerät von allen anderen Geräten mit Ausnahme des Netzes trennen, Ampèremeter zwischen Netzerde und eine aktive Elektrode, zum Beispiel einen Lautsprecheranschluß legen, Gerät einschalten, nochmal mit umgedrehtem Netzstecker.

Bei Geräten der Schutzklasse I, also mit geerdetem Gehäuse, darf der Ableitstrom höchstens 1 mA betragen. Dieser Strom kann über den Schutzleiter fließen, fließt vielleicht aber auch erst, wenn man eine aktive Elektrode mit Netzerde(, die ja auch mit Antennenkabelmassen, Wasserrohren und Blitzableitern verbunden sein sollte) verbindet.

Somit muß der Koppelwiderstand bei 50 Hz mindestens 230 respektive 460 KOhm betragen. Ist die Kopplung vor allem kapazitiv, muß man die Oberwellen des Netzes berücksichtigen. In der analogen Informationstechnik (Audio/Video) sind schon 5 MOhm oft zuviel. Viele Schaltnetzteile sind da aus dem Rennen. Perfide wird es, wenn nicht nur Netzspannung sondern auch vom Schaltnetzteil selbst erzeugter, meist ultrasonischer Strom abgeleitet wird. Das moderne, leichte Zeug ist oft viel schlechter, inkompatibler als das klassische, schwere. HiFi ist für mich eigentlich nur das, was ohne Hochfrequenzleistung auskommt, wodurch Schaltnetzteile und Pulsweitenmodulationsverstärker nicht verwendet werden dürfen.

[Grasso]

Man könnte Auszüge aus diesem Thema als neues Thema in Elektronik/IHDMNA posten. Schließlich ist eine saubere galvanische Netztrennung von 50 Hz bis in den Hochfrequenzbereich in der HiFi-Technik, in der die Signale selbst nicht galvanisch getrennt sind, sehr wichtig.

[sonicfury]

Sein nächster Beitrag lautet:

"Atomreaktor für daheim, zum netzunabhängigen Betrieb der Hochleistungsröhren- endlich eine Stromquelle ohne Spannungsschwankungen " und dann kommt gleich
"Wie besorge ich Plutonium für meinen hifidelen Reaktor" - mit dem Tipp schnell zu Putin bisschen illegal Spaltbares Material zu holen...

[Gabrie]

Hallo Jens,
Du weißt aber ,dass der Klein-Diesel-Strom-Generator in der Garage, respektive im Keller durchaus verbreitet ist Weiß aber leider nicht, was den saubereren Sinus erzeugt. Die Dampf-Turbine, oder lieber, dann doch der Dieselmotor, müsste eventuell dann noch mal die Accuphase-Strombereiter(PS-1220, PS-520) passieren. Diese erzeugen einen sauberen Sinus mit Hilfe, eines Sinus-Generators und einer sehr kräftigen Endstufe! Wäre übrigens ein lohnendes Selbstbauprojekt, da die Fertiggeräte im knappen 5-stelligen Eurobereich anfangen!
Herzlichen Gruß
Gabriel

[3eepoint]

Hallo Jens,
Du weißt aber ,dass der Klein-Diesel-Strom-Generator in der Garage, respektive im Keller durchaus verbreitet ist Weiß aber leider nicht, was den saubereren Sinus erzeugt. Die Dampf-Turbine, oder lieber, dann doch der Dieselmotor, müsste eventuell dann noch mal die Accuphase-Strombereiter(PS-1220, PS520) passieren. Diese erzeugen einen sauberen Sinus mit Hilfe, eines Sinus-Generators und einer sehr kräftigen Endstufe! Wäre übrigens ein lohnendes Selbstbauprojekt, da die Fertiggeräte im knappen 5-stelligen Eurobereich anfangen!
Herzlichen Gruß
Gabriel

Ich hatte erst gedacht das wäre ein Witz, dann hab ich die Typenbezeichnung gegoogelt und weis jetzt nicht ob ich lachen oder weinen soll...

[sonicfury]

weinen...:p