Power Conditioner DIY, Netzklirr und DC Killer selfmade, cheap

[BlackGate 0]

Hallo Leute,

 

ich hatte mich in den letzten Wochen mit der Filterei der Netzspannung beschäftigt; viel gelesen und auch schon etwas rumprobiert.

 

Will da was tun und bin überzeugt, mit kleinen Mitteln doch in Nähe der teuren professionellen Lösungen zu kommen. Ähnlich wie der DC Filter a la Klaus Witte ergeben sich preiswerte interessante Lösungen.

 

 

Eine ganze Menge habe ich doch herausbekommen:

 

- Die Standardindustriefilter wirken praktisch nur im HF Bereich ab etwa 100kHz; auf kleine ohmsche Anteile ist bei starken Verbrauchern zu achten: CDP 1A Filter; AMP 16 Filter

- In den bei ibeh feil gebotenen Lösungen sind i.A. auch nur solche Filter verbaut; teilweise für einen irren Preis.

- Professionelle Netz-Conditioner kosten irre Beträge

- Netz ist nicht nur mit HF verseucht sondern auch mit Oberwellen im unter 1kHz Bereich sowie mit DC Anteilen.

 

Die ersten sinnvollen Festlegungen waren dann:

 

- HF Filter (Schaffner etc) mit 1A für CDP etc, mit 16A für Endstufen

- Jedem Gerät seinen Filter geben.

- Beste Position: Den Filter unmittelbar vor das Gerät einbauen; sozusagen „hinten drauf schrauben“.

 

Damit wären zumindest HF Störungen erledigt.

 

Bleiben noch die NF Störungen. Das wird schon schwieriger. Nach einen Telefonat mit Firma Schaffner Schweiz ist die einzige sinnvolle Lösung das Netz zu verdrosseln. Verdrosselungen werden gemacht, um Störungen nicht aus der (Maschinen~) Anlage ins Netz zu lassen. Genauso wirkungsvoll halten diese natürlich auch Störungen draußen.

 

Bloß wie genau? Es muss ein Tiefpassfilter her, der bis unter 250Hz runter reicht (1. Eigenfrequenz bei 6 Puls Gleichrichtern). Dabei sollte diese ober sehr niederohmsch sein. Irgendwelche mini-Spülchen fallen somit gleich aus.

 

Ich habe mir dann bei ibeh eine 3,5mH /14A Drossel (recht schwer, 3mm Draht, Eisenkern) gezogen. Bildaufbau in einem meiner letzten Beiträge. Drossel seriell in L1 rein, DC Filter in N. Los ging's!

 

Zusammen mit dem Witte’schen DC Filter konnte ich Folgendes erreichen:

 

Gemessen mit 20MHz Oszi:

 

Der Sinus, der aus der Steckdose kommt ist im Bereich seiner Maxima nicht ganz ideal. Wenn die ~Spannung betragsmäßig sinkt, ist eine Delle zu erkennen. Klares Indiz für das Vorhandensein von Oberwellen, auch Netzklirr genannt. Und da war es Sonntagmorgen!

 

Nach der Drossel (mit ca. 7A Last hinten dran) war diese Delle praktisch verschwunden; der Sinus wieder schön rund. Allerdings sah ich nun in den Nulldurchgängen leichte Bögen. Die 08/15 Dioden des DC –Filters; wie jetzt klar: Zu langsam. Die Unstetigkeit hat eine Zeit von etwa 200μs. Schnellere Dioden machen den Fehler wohl wett. Eigentlich schon ein Erfolg. Im Hörtest konnte das auch überzeugen- mal mehr mal weniger- aber auf keine Fall schlechter als ohne.

 

Ach und nun kommt meine Frage(n):

 

Den DC Filter mal schnell vergessen wirkt die Schaltung ja wie der Tieftonzweig in einer Frequenzweiche – halt ne Spule in Reihe. Also eine klassische 6dB Weiche.

Nun könnte man schnell einen 450V Elko** zwischen L1 und N hängen und damit aus der 6dB Weiche eine 12dB machen. Der Elko wirkt auf höhere Frequenzen wie ein Kurzschluss- Die Wirkung auf höhere Frequenzen wäre deutlich höher.

 

Nur:

 

Wie groß sollte der Elko sein?? Es gibt die vom 1uF bis 2200UF/400V. Dann wird aber der Xc bei 50 schon sehr klein.. 1Ohm +ESR.

 

Knabbert das die 50Hz schon an? Der Kondensator wird andauernd geladen und entladen…. Der Strom fließt aber nur blind hin und her??.

 

 

Muss der Elko irgendwie auf die Größe der Drossel abgestimmt sein?

 

Wenn ich die Impedanz des 230V~ Netzes kennen würde und natürlich auch die Impedanz meine Anlage; könnte ich die Eckfrequenz ausrechnen.

 

Könnte man (theoretisch) anstatt mit einem LC Filter nur mit einem (fetten) _C Filter arbeiten. Nur den Kondensator parallel? Hätte man keine ohmsche Spule drin. C schließt höhere Frequenzen trotzdem kurz. Hmmmm.

 

 

** Ich glaube, ich brauche 2 Elkos; in Reihe geschaltet, der eine mit + an L1, der andere mit + an N. Antiseriell, sonst fliegt mir alles um die Ohren. Richtig? Oder heißt das parallel zu einander und das ganze Konstrukt dann zwischen L1 und N hängen. .. habe nur einen Versuch ;-)

 

 

 

[Zille 0]

Hi Christain,

ich habe vor Jahren mal alles zum Thema Netzfilter gesammelt, was ich finden konnte. Insbesondere in Elektor habe ich ein paar Grundlagenartikel gefunden, in denen die ganze "Theorie" erklärt wird. Ich denke damit kannst du einige deiner Fragen beantworten. Ich habe daraufhin einige Filter probiert (einstufig bis dreistufig).

Aber wie gesagt, das ist alles recht umfangreich. Ich kann dir anbieten den ganzen Kram mal zu kopieren und ihn dir zuzuschicken. Wegen dem Umfang möchte ich es mir nicht antun das alles einzuscannen.

Schick mir einfach ne Mail mit deiner Anschrift, dann schick ich dir den Packen zu.

Zippo999@web.de

 

Gruß Zille

 

 

[h_reith 3]

Hi Christian,

 

In der Industrie benutzt man zur Abstimmung und Messung von Geräten bezüglich Netz immer eine sogenannte Netznachbildung. Sie soll einen statistischen Mittelwert der üblichen Netzversorgung darstellen.

Dabei hat man die 230V-Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand von 5 Ohm und einer Serieninduktivität von 50uH. Das entspricht in etwa dem Niederfrequenzverhalten von dem, was man so an den Steckdosen hat.

Im HF-Bereich hat so eine Netznachbildung eine Impedanz von 50 Ohm, was auch recht praxisgerecht erscheint.

 

Damit kannst du deinen Filter ja mal abstimmen. Er wird dann fast überall halbwegs passen.

 

 

[BlackGate 0]

Hallo Zille,

 

ich habe glaub' ich den gleichen Haufen schon gesammelt.

 

Wenn sich jemand mit Verdrosselungen von Maschinenanlagen (oder auch der Berechnung von Tonfrequenzsperren) auskennt; ist das sicherlich ein Klacks.

 

Elektor werde ich auch noch in bischen mehr umherirren.

 

Auf Dein Papier komme ich bestimmt dann noch zurück.

 

Gruß

 

christian

[BlackGate 0]

las gerade was von einer CENELEC Normimpedanz von etwa 0,4 Ohm + j* 0,25 Ohm.

 

Wenn ich die Gleichungen mal nehme, für Netz 0,5 Ohm eintippe, für die Anlage 50..70 ohm dann kommt bei 250 Hz grenzfrequenz ein Serienspule von 32mH raus (hab ich;-)) und ein Parallelkondensator von 12uF.

 

Dann nehm ich 2 Stck 22uF/400V Elkos und schalte + - - + zwischen L1 und N.

 

Hört sich vernünftig an.

 

Moment, meine Spule 3,5mH.... Noch mal rechnen....

 

hmm, auch die Impedanz der Musikanlage hatt einen erhebliche Auswirkung auf das Ergebnis... was kann ich dafür ansetzen?? So Z mäßig??

 

Klappt nicht so richtig.... Muss das Z_Ausgang sehr niedrig ansetzen.... m.E. zu niedrig.

 

Bitte mal in die Zeichnung anbei schauen. Auf der rechten Seite ist ein LC Filter, der mit gannnz kleiner Spule auskommt. Also mit gaaaz kleinem Ohmschen Anteil.

 

So was schon mal gesehen? was ist fg und fe ?? Ist doch eigentlich das gleiche? Ist die rechte schaltung nicht so wirkunsgvoll wie die linke? Immerhin fällt die kurve nach fe nicht weiter....

 

Und die Gleichungen gelten nur für Ze=Za, passt also eh nicht....

[h_reith 3]

Hi Christian,

 

eine Berechnung dieser Art bringt dich nur begrenzt vorwärts.

Üblicherweise hat man Netzteile mit Trafo, Gleichrichter, Elko.

Diese sind eine zum Netz hin stark unlineare Last. Die Last ändert sich also ständig in Abhängigkeit von der Aussteuerung, der Phasenlage....

Sowas wird von einfachen Formeln nicht erfasst.

 

Sinnvoller scheint hier eine richtige Simmulation.

 

[BlackGate 0]

Hallo,

 

stimmt, ändert sich dauernd .... könnte mann ja nachhelfen und immer einen Heizstrahler (rein ohmsch 2kW) mit dran. Dann arbeitet die Spule wenigstens.... Und die Anlage tritt in den Hintergrund, weil der ohmsche Anteil alles überpowert..

 

Simulieren? Womit?

 

Also wie schon gesagt: Nur mit der Spule allein hatte ich schon sichtbare Erfolge.

[lusche 0]

Hallo Christian,

ich bin mir nicht sicher ob ich hier jetzt was durcheinander bringe....

 

Mein Vermieter hat, da er im gleichen Gebäude eine größere Anzahl an Leuchtstoffröhren und vereinzelte Maschienen betreibt eine sogenannte Blindstromkompensation direkt am Hausanschluss einbauen lassen. der instalierende Elektriker erzhlte mir irgendwas von geringeren Stromkosten auf genauere Nachfrage hat er auch von Korrektur der Phasenverschiebungen und Reparatur des Sinus erzählt. Wirklich kapiert habe ich das leider nicht, der installierende Elektriker zu meiner Verwunderung allerdings auch nicht.

Der mannshohe Schaltschrank ist gefüllt mit: Spulen, mit den Werten 2,6 mH, 4,7 mH und 9,6 mH, sowie in der anderen Hälfte mit Kondenmstoren. Aussen gibt es eine Anzeige die den Wert angibt zu wieviel Prozent aktuell Blindstrom kompensiert wird.

 

Da auch mein Wohnungsstrom über diese Blindstrohmkompensation läuft war für mich interessant, ob sich hierbei bei meiner Musik etwas ändert. Ohne wirklich zu wissen, inwieweit hiermit eine Netzsäuberung stattfindet würde ich das Klangbild danach als durchhörbarer und, natürlicher beschreiben.

Kann bei interesse mal Fotos von dem Schaltschrank von innen machen.

 

Grüße

 

MARC

[BlackGate 0]

Hi,

 

Blindströme werden nutzlos hin und her geschoben, aber trotzdem von Zähler gezählt.

 

Macht also Sinn.

 

Durch die Kompensationsanlage wird das Netz verdrosselt. Obenso werden Oberwellen aus dem Haus nicht ins Netz gelassen. Das wirkt aber auch gegen von außen kommenede Störungen im niederfrequenten Bereich.

 

Gebau das, was ich auch grad mache /versuche; nur im kleineren Maßstab....

 

Kannst also n Stückweit glücklich sein. Brauchst vielleicht nur n HF Filter, wenn sich HF Störungen parasitär kapazitiv über die Spulen mauscheln...

 

Wie son Schrank aussieht ist schon klar.

 

Habe jetzt bei mir mal alle möglichen Netzspannungs Tiefpass

Varianten durchgerechnet:

 

Also:

fo: Eigen- oder Eck- oder Grenzfrequenz

 

L Filter, habe ich derzeit, ist nicht sooo wirkungsvoll. Aber geht erstmal.

RL Filter gibt bei niedriger fo einen irren Strom über R (>10A): Geht nicht

RC Filter, hat bei niedriger fo großen R in Serie, müßte Dynamik leiden, Spannungsabfall: Geht (auch) nicht.

 

®LC Filter; sehr gute Wirkung, tiefe fo möglich; leider bei fo und kleinem Vorwiderstand Resoanzüberhöhung. Auslegung schwierig. Kann nach hinten losgehen. Bei 250 Hz ist oft der erste erhebliche Netzklirranteil, und der wird dann noch mit Faktor 80 (1/R*sqrt(L/C))verstärkt... darüber auch. Hmm eventuell die Sperre bei 150 Hz legen. Da sind noch keine Klirranteile. Dann kann der Vorwiderstand klein sein, aber der ohmsche Anteil der Spule steigt.... : Also Optimum suchen.

 

 

 

 

[h_reith 3]

Hi MARC & Christian,

 

das mit den Blindströmen und der Anpassung des Phasenwinkels ist etwas anders.

Zunächst ist es schon so, dass da unter Umständen große Ströme fließen können und auch vom Versorger bereitgestellt werden müssen. Jedoch werden diese von Zähler gerade nicht erfasst. Der erfasst nur die Wirkleistung. Genau das ist der Grund, warum die Versorger sowas nicht haben wollen.

Große Maschinen wirken meist als recht induktive, halbwegs lineare Last. Um die Phasenverschiebungen wieder beizuziehen, schaltet man dann entsprechende Cs zu. So bleiben die Blindströme lokal und vom Hauptnetz entkoppelt.

Der ganze Kram ist auf hohe Leistungen und Maschinen optimiert und mit Sicherheit nicht auf Wohlklang und HighEnd. Je nach Last schalten solche "Kompensationsschränke" die darin befindlichen Bauteile automatisch zu oder ab. Das Netz ist also ständig anders, was man so nicht unbedingt haben will.

 

Hat man große Maschinen in der Nähe, muss man mit ganz anderen Dingen rechnen: z.B damit, dass diese Maschinen ab und zu mal ein- oder ausgeschaltet werden. Dabei treten dann unter Umständen extreme Unter- oder Überspannungen im Netz auf, die für empfindliche Geräte schon mal tödlich sein können. Ich würde da auf jeden Fall einen kleinen Filter mit einem VDR vor der Anlage empfehlen.

[BlackGate 0]

Du hast recht!