Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo zusammen,
Auslöser meiner Überlegungen war eine Verärgerung über die Nicht-Verfügbarkeit eines genau zu meinem Projekt passenden Röhrennetzteil-Trafos, zumindest als preiswerte Fertigware.
Außerdem liegt dem auch eine energieökonomische Betrachtungsweise zugrunde: Unsere Netzspannung und der Anodenspannungsbedarf unserer Röhrenschaltungen bewegen sich in der gleichen Größenordnung. Demzufolge ist der Trafo zumindest in seiner Funktion als Spannungswandler entbehrlich. Dem Sicherheitsrisiko der fehlenden galvanischen Netztrennung läßt sich heutzutage mit einer erstaunlich preiswerten Methode begegnen, die zudem die unvermeidlichen Energieverluste eines Trafos nicht aufweist. (Ein Trafo mit anschließender Gleichrichtung leidet infolge der Verzerrungsblindleistung unter höheren Verlusten als dies bei rein ohmscher Last der Fall wäre, das wird oft vergessen)
Herzstück des sicheren Allstromnetzteils ist ein zweipoliger Fehlerstrom-Schutzschalter (FI, RCD) mit I delta N von 10mA. Diesen gibt es als Gerätezuleitungs-Zwischenglied ("Schnurschalter") mit einer beachtlichen IP-Schutzart schon ab 20 Euro.
Nun schützt ein FI nicht per se vor einem elektrischen Schlag beim Berühren des Chassis, denn zum Auslösen desselben muß der Deliquent ja Strom durch seinen eigenen Körper fließen lassen.
Nun kommt der Kniff meines Allstrom-Netzteils. Der heutzutage omnipräsente Schutzleiter wird als Indikator herangezogen, um sicherzustellen, daß das Chassis korrekterweise von vornherein mit dem N-Leiter verbunden ist. Als Leiter für Betriebsströme dürfen und können wir den Schutzleiter nicht verwenden. Das erreichen wir, indem er durch einen 60V-Varistor vom N-Leiter getrennt ist.
Wird der Netzstecker unbeabsichtigt "falschherum" in die Steckdose gesteckt, passiert folgendes: Der 22Ohm-Schutzwiderstand begrenzt den Fehlerstrom auf unter 10A. Der Varistor begrenzt die Fehlerspannung am Chassis auf unter 100V. Der FI löst innerhalb einiger ms aus. Bei einer N-Leiter-Unterbrechung spielt sich etwas ähnliches ab, nur daß der Fehlerstrom etwa auf dem Niveau des Betriebsstroms liegt. Ist der Fehlerstrom bei einer N-Leiter-Unterbrechung wegen geringer Anoden-Stromentnahme zu niedrig zum Auslösen des FIs, begrenzt der Varistor zumindest die Fehlerspannung auf ca. 60V.
Freilich gibt es noch das Szenario der Schutzleiterunterbrechung, und dem könnte man noch mit einer Relaisschaltung begegnen, die N+L erst bei einer Schutzleiterprüfung freigibt. Aber man kann es auch übertreiben.
Eine Einweg-Gleichrichtung (die dieses Netzteil benötigt) ist übrigens gar nicht so problematisch, wenn man eine ordentliche DC-Siebdrossel mit zweistelligen Henry-Zahlen verwendet. Erstaunlich hochinduktive DC-Drosseln gibt es durchaus bezahlbar bei einem Händler der auf deutsch übersetzt Röhrenstadt heißt, aber auch bei einem westdeutschen Röhrenhändler dessen Bestellsystem noch auf dem Stand von 1990 ist.
Zuletzt muß ich darauf hinweisen, daß ein "sicheres Allstromnetzteil" natürlich keineswegs "Kinder-basteltauglich" bedeutet. Es tritt immer noch die gefährliche Anodenspannung auf, wie auch bei einem herkömmlichen Trafo-Netzteil! Eine Person, die die Punkte "+" und "Chassis" berührt, ist völlig ungeschützt! Daher ist das Gerät durch eine fachkundige Person sorgfältig nach den Regelwerken des Elektrohandwerks aufzubauen, insbesondere was Berührungsschutz und Betriebssicherheit betrifft.
Viele Grüße Herrmann
Zuletzt bearbeitet am 29.11.14 08:57
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Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo Herrmann,
wenn Du - wie inzwischen fast in jeder Wohnung - im Sicherungskasten auch einen Fehlerstromschutzschalter hast, dann löst dieser vermutlich gleichzeitig mit dem Deines "Netzteils" aus, was sehr nerven kann.
Gefährlicher finde ich die Tatsache, dass eine Unterbrechung/ein Ausfall des Varistors Deine einzige Sicherheitsmaßnahme außer Kraft setzt. Insofern ist die Bezeichnung "Sicheres Allstromnetzteil" irreführend. Ich halte davon nicht viel. Wenn ich ein Allstromradio betreibe, weiß ich, dass es unsicher ist und verhalte mich dementsprechend (z.B. niemals ist das Gerät am Netz, wenn ich nicht dabei bin - ein Unkundiger kann es nicht ans Netz anschließen, denn ich habe bewußt einen alten Netzstecker dran gelassen, der in keine moderne Steckdose passt). Würde ich ein solches von Dir empfohlenes Teil nutzen, wäre durch den vorhandenen Schukostecker jeder in der Lage, es ohne Hilfsmittel in Betrieb zu setzen. Es bleibt ein unsicheres Netzteil mit einer Zusatzschaltung, die die Unsicherheit kaschieren soll. Es bleibt ein Netzteil, dass keiner europäischen Sicherheitsnorm entspricht. Im Moment des Ansprechens Deines FI-Schalters ist bis zum Auslösen für kurze Zeit Netspannung am Chassis. Ein Fehler des FI-Schalters führt zur Katastrophe. Dürfte man Dein Netzteil als sicher bezeichnen, dann könnte man sich die Schultzleiterprüfung (z.B. bei mir auf Arbeit regelmäßig durchgeführt) schenken, wenn denn nur überall ein FI-Schalter vorhanden ist. Dem ist aber nicht so.
Du kannst Deine Schaltung aufbauen und nutzen, sie als Nachbauempfehlung zu veröffentlichen, halte ich für fahrlässig, wenn man bedenkt, dass auch unerfahrene Bastler mitlesen. Angesichts der Tatsache, dass Trafos nicht so teuer sind (wahrscheinlich billiger als ein guter FI-Schalter) und die Hintereinander-Anordnung zweier Trafos z.B. 230V => 12V ... 12V => 230V das Problem löst, ist sie auch völlig unnötig.
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo zusammen,
seit Jahrzehnten gilt der Trenntrafo als zuverlässige Schutzmaßnahme in der E-Technik.
Sicherlich gibt es immer wieder interessante Vorschläge, diesen Schutz anderweitig zu realisieren, gleichwohl stellt der TT den einfachsten und auch für den Laien nachvollziehbaren Schutz dar, s.d. ich diesen unbedingt favorisiere. Wenn es sich dann auch noch um einen Stell-Trenntrafo (nicht Regeltrafo!) handelt, bietet sich die Möglichkeit, den Probanden unter unterschiedlichen Spannungen zu testen.
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo Ingo,
Vielen Dank für Deine Kritik, die durchaus ihre Berechtigung hat. Einige Deiner Punkte möchte ich jedoch kommentieren:
Zitieren:Gefährlicher finde ich die Tatsache, dass eine Unterbrechung/ein Ausfall des Varistors Deine einzige Sicherheitsmaßnahme außer Kraft setzt.
Nein, ein Ausfall des Varistors oder eine Schutzleiterunterbrechung führt zur Außerkraftsetzung der Teil-Schutzmaßnahme "Verhinderung der Netzphase am Chassis". Die Haupt-Schutzmaßnahme, der individuelle FI-Schutzschalter, ist davon unberührt.
Zitieren:wenn Du - wie inzwischen fast in jeder Wohnung - im Sicherungskasten auch einen Fehlerstromschutzschalter hast
Man darf davon ausgehen daß der überwältigende Großteil der bestehenden Hausinstallationen auf dem Stand der 1990er und frühen 2000er ist. Da gibts einen I delta N 30mA für das Bad, das war's.
Zitieren:Im Moment des Ansprechens Deines FI-Schalters ist bis zum Auslösen für kurze Zeit Netspannung am Chassis
Nein. Es liegt für einige Millisekunden die Spannung am Chassis, die durch den Spannungsteiler 22 Ohm - Varistor gebildet wird, und diese liegt weit unter 100V (abhängig von der Kennlinie des konkreten Varistors.)
Davon abgesehen akzeptiere ich Deine grundsätzliche Kritik. Natürlich entspricht dieses Allstromnetzteil keiner Norm und ist immer einem Trafo welcher gegen Überlast und Übertemperatur gesichert und mit 4kV isolationsgeprüft ist sicherheitstechnisch unterlegen. Andererseits ist es um Welten sicherer als ein bestehendes, ursprüngliches Allstromnetzteil.
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo Herrmann und zusammen
Das "Prinzip" ist hier wohl , warum sicherer und einfach, wenn es auch riskanter bzw. fragwürdiger und kaum preisgünstiger geht? Ein Forumsziel ist das weitgehend gefahrlose Radiobasteln und dessen Anreize zur Weiterempfehlung auch an junge Menschen, die Gefahren und Risiken der Netzspannung noch nicht voll einschätzen können. Dazu wird im WGF auch immer wieder auf den Sicherheitsbeitrag hingewiesen. Ein FI-Relais und Varistor übernehmen einen zweifelhaften "Um die Ecke-Schutz", statt einer rigorosen Netz- und Potenzialtrennung. Das soll und darf doch keine Empfehlung zur Nachahmung sein. Nur ein erfahrener Techniker kann oder wird evtl. auch mal das Chasis oder dessen Metallteile berühren, wenn der Netzstecker des Allströmers den Nullleiter auf das Chassis führt. Sicher wird das kaum jemand tun, wenn ihm die eigene Sicherheit allgegenwärtig bleibt.
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo zusammen,
wir sind in Deutschland inzwischen zu einem Club von Bedenkenträgern geworden. Das war nicht immer so, man muss nur in so manchen Röhrenfernseher schauen, oder beispielsweise in den RVF/Grundig Heinzelmann, den ich letzten Monat nachgebaut habe. Da findet man allenfalls einen Heiztrafo, von galvanischer Trennung keine Spur. Trotzdem habe ich damit kein Problem, ich habe die Schutzart Schutzisolierung gewählt, den Schutzleiter weggelassen, Achsen isoliert nach Aussen geführt und die Antennen-/Erdwicklung des Kopplers ebenfalls schutzisoliert. Mit dem im Hause installierten FI-Schalter gibt es kein Problem, egal wie herum ich den Netzstecker in die Steckdose stecke.
Natürlich muss man bei solchen "Laboraufbauten" die Gefahren kennen und auch den "jungen Bastlern" die Gefahr beschreiben. Auch die Röhrenaudionschaltungen von "Heinz Richter" wiesen damals keine galvanische Trennung auf.
Gruss Walter
Zitat meines alten Energietechnik Dozenten Schlageter: Der Teufel hat den Schutzleiter gemacht.
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo zusammen,
danke für die rege Beteiligung an diesem Thread, dessen Feedback ich durchaus ernstnehmen werde.
Unabhängig von der Sicherheitsfrage möchte ich aber noch mal meine Intention für dieses Netzteil darlegen. Es ist keineswegs das Kostenargument - 30VA Trenntrafos gibt es bei einem bayerischen Versandhaus bereits für 14 Euro.
Aus rein technischer Sicht bietet dieses Netzteil folgende Vorteile, welche bei Einweg-Gleichrichtung noch etwas stärker ins Gewicht fallen:
Einen speziellen Nachteil möchte ich aber auch noch nennen. Am unteren Schutzwiderstand fällt eine positive pulsierende Gleichspannung ab, die bei 100mA Anodenstrom z.B. 2,2V eff. am Chassis gegenüber Erde verursacht. Audioquellen mit geerdeter Signalmasse kann man also nicht anschließen - auch weil der Betriebsstrom sich dann über die verschiedenen Erdungen verteilen und der FI auslösen würde. Potentialfreie Quellen wie Batteriegeräte oder ein schutzisolierter Plattenspieler sind aber möglich.
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Pluspol: Ein Forumsziel ist das weitgehend gefahrlose Radiobasteln und dessen Anreize zur Weiterempfehlung auch an junge Menschen, die Gefahren und Risiken der Netzspannung noch nicht voll einschätzen können.
Hallo zusammen,
das Forum ist ja regelrecht von jungen Menschen durchsetzt die unbedingt Ihr Adventskalender Retroradio zum Röhren-Allstromer ohne Netztrennung umbauen wollen! Vielleicht überschätzt sich die Forenführung hier etwas? Sollte sich wirklich mal ein junger Mensch auf die Seite verirren sollte man Ihm somit alle Bastelbücher von Richter und Konsorten sofort verbieten. Das geht ja gar nicht was da drin steht! Wie konnten solche Bücher wie Radiobasteln für Jungen nur veröffentlicht werden? Heutige Bücher hätten in der Hinsicht wohl eher den Titel "Radios für Dummies" verdient.
Man sollte (auch hier) dem deutschen Michel nicht auch noch die letzte Eigenverantwortung für sein Handeln abnehmen!
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Zitieren:... sollte man Ihm somit alle Bastelbücher von Richter und Konsorten sofort verbieten. Das geht ja gar nicht was da drin steht! Wie konnten solche Bücher wie Radiobasteln für Jungen nur veröffentlicht werden?
Hallo Heinz,
auch wenn du vermutlich das Ironie-Smiley weg gelassen hast, so denke ich, dass aus heutiger Sicht die von allen sehr geschätzten Heinz Richter Bücher mit den Schaltungen nicht mehr publiziert würden. Ich besitze ebenfalls mehrere Bände davon und bin heute erstaunt ob der Sorglosigkeit, die H. Richter damals mit seinen Bauvorschlägen an den Tag legte. Man sieht aber daran, dass das Risikobewusstsein ebenfalls einem Wandel unterliegt.
Zudem denke ich, dass man als Forenbetreiber kein unnötiges Risiko eingehen muss und folglich lieber einmal zu viel als zu wenig auf mögliche Gefahren hinweisen sollte.
Re: Das SICHERE Allstrom- bzw. trafolose Anodennetzteil
Hallo Klaus,
ich glaube mit den vielen automatischen Hinweisen innerhalb der Beiträge und noch mehr Warnungen im Kompendium ist der Sache dann auch genüge getan. Irgenwann sollte man auch zufrieden mit seinen Belehrungen sein. Das Wumpus-Forum genießt ja schon einen gewissen Ruf in der Branche in der Hinsicht. Positiv wie negativ.
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