Netzgerät, Stromstärke und Kurzschluss

[DerElektroNoob]

Hallo.

Ich bin gerade erst dabei mich mit dem Thema Elektronik zu beschäftigen. Ich habe mir nun ein Buch, ein Breadboard, Netzgerät und Multimeter gekauft und bin fleissig am lesen und ausprobieren. Manche Sachen verstehe ich aber einfach nicht und deswegen muss ich Euch jetzt leider mit solch totalen Anfängerfragen belasten.

Folgende Situation habe ich gerade erlebt: Ich hab ein Netzgerät bei dem ich die Spannung regeln kann. Stromstärke liegt fix bei 1,5Ampere.
Ich hab auf dem Breadboard zwei Leds hintereinander geschalten, so dass sie bei etwas über 4 Volt richtig gut leuchten.

Das komische ist nun, wenn ich mit dem Multimeter die Spannung messe, funktioniert das ganz normal und es zeigt eben einen Wert etwas über 4 Volt an. Die Messung erfolgte an den Steckern am Breadboard. Also dort wo eben die Stecker vom/ins Netzgerät gehen.

Wenn ich nun aber die Stromstärke messen will bricht das Netzteil komplett ein. Sprich es geht auf Null Volt runter. Was ja wohl heisst, dass ich einen Kurzschluss verursache.

WARUM? Beim Volt messen gehts doch auch? Und warum zeigt mein Multimeter ungefähr 2.3-2.4 Ampere an wenn das Netzgerät doch nur 1.5A liefert? Zudem habe ich ja unter "Last" (=etwas über 4Volt) gemessen?

Übersehe ich hier irgendwas? Ich habe echt überlegt, komme aber einfach nicht drauf was das Problem ist.

Für all Eure Tipps und Hilfestellungen schonmal vielen Dank!

[anders]

WARUM?

Zur Stromessung schaltet man das Amperemeter immer mit dem Verbraucher hintereinander, damit der zu messende Strom hindurchfliesst.
Ein Voltmeter hingegen wird parallel zum Verbraucher und zur Spannungsquelle angeschlossen.

warum zeigt mein Multimeter ungefähr 2.3-2.4 Ampere an wenn das Netzgerät doch nur 1.5A liefert?

Das Netzteil darf nur 1,5A liefern, aber wie du siehst, liegt die Kurzschlussstromstärke bei über 2A.
Lange hält es das nicht aus, dann wird es an Überhitzung sterben.

[BernhardS]

Hallo,

der Besuch einer Grundlagenseite wäre hilfreich, ich empfehle gern diese:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/index.htm#7

Die einzelnen Zahlenwerte sind nicht "in Stein gemeisselt". Wenn 1.5A draufsteht, dann kommt da noch etwas Reserve dazu.

Bernhard

[DerElektroNoob]

Hallo Ihr Beiden.

Danke erstmal für Eure Nachrichten. Das Elektronik Kompendium kenne ich schon und im Übrigen kann ich mein Buch (Elementare Elektronik von Beuth/Beuth) auch sehr empfehlen.

Allerdings bleiben doch ein paar Fragen die mir durch Lesen der beiden nicht klar sind.

Zuerst einmal folgendes:
Wieso kommt der Kurzschluss nur vor (beim GENAU gleichen wie oben beschriebenen Vorgehen) wenn ich mein Multimeter auf A stelle, nicht aber auch V? Das hiesse ja, dass das Multimeter dann verschiedene interne Widerstände hätte. Sprich bei der Spannungsmessung einen höheren als bei der Stromstärkemessung? Was wiederum bedeutet dass ich mit meinem Multimeter nie direkt (ohne extra Verbraucher) mein Netzgerät messen kann? Ist das so korrekt?

[anders]

Das hiesse ja, dass das Multimeter dann verschiedene interne Widerstände hätte. Sprich bei der Spannungsmessung einen höheren als bei der Stromstärkemessung?

Das ist in der Tat so.
Ein ideales Voltnmeter braucht selbst keinen Strom, also ist sein Innenwiderstand möglichst hoch. Werte von 20MOhm sind nicht selten.

Umgekehrt fällt an einem idealen Amperemeter möglichst keine Spannung ab.
Deshalb schaltet man dort parallel zu den empfindlichen Meßwerken oft dicke Metallschienen (Nebenwiderstand = Shunt), an denen z.B. bei 1000A nur 60mV (Standardwert) abfallen.

[BernhardS]

Das hiesse ja, dass das Multimeter dann verschiedene interne Widerstände hätte

Wer zwei Geräte hat, kann mit dem einen den Widerstand des anderen messen. Aber die Geräte sollten die Meßbereiche nicht automatisch umschalten. Auf Automatik schaltet das messende Gerät ja auch den zur Widerstandsmessung fließenden Strom um. Daraufhin schaltet das gemessene Gerät seinen Meßbereich, und damit den Innenwiderstand auch um.... und so weiter.

Was wiederum bedeutet dass ich mit meinem Multimeter nie direkt (ohne extra Verbraucher) mein Netzgerät messen kann? Ist das so korrekt?

Das Meßgerät bzw. der Meßvorgang hat Einfluss auf die Schaltung. Das ist immer so, aber nicht immer wichtig. Darum gibt es Multimeter für 4,60€ und welche für 460€. Wenn ich eine 9V Batterie nehme und sie hat theoretisch -sagen wir mal- neu und unbelastet 10,23V. Nun schließe ich ein Billiggerät an und die Spannung sinkt auf 10,18V. Ein hochwertigeres Gerät würde 10,21V anzeigen. Egal, die Batterie ist gut.

Oder: Du hast eine Spannungsquelle und eine LED mit Vorwiderstand. Es ist so aufgebaut, daß durch die LED genau 20mA fließen. Nun willst Du das nachmessen. Es gibt zwei Möglichkeiten:
- Du unterbrichst den Stronkreis und fügst ein Amperemeter ein. Dann kommt der Innenwiderstand zum Vorwiderstand dazu und es fließen 19,99 mA.
- Du misst den Spannungsabfall am Vorwiderstand. Dann kommt der Stromfluss durch das Voltmeter dazu und durch die LED fließen 20,00001 mA.

[anders]

Dann kommt der Innenwiderstand zum Vorwiderstand dazu und es fließen 19,99 mA.
- Du misst den Spannungsabfall am Vorwiderstand. Dann kommt der Stromfluss durch das Voltmeter dazu und durch die LED fließen 20,00001 mA.

So etwas nennt man systematische Fehler und man kann sie meist rechnerisch berücksichtigen oder sogar entfernen.
Nicht herausrechnen kann man die Ungenauigkeit und evtl. noch den Quantisierungsfehler der Meßgeräte, wozu in diesem Beispiel auch der Vorwiderstand gehört.

[DerElektroNoob]

Soweit ist mir die Thematik inzwischen klar. Aber aus gegebenem Anlass hab ich noch eine Anschlussfrage:
Ich bin gerade dabei eine Röhre zu testen in dem ich einfach 12Volt und 150mA durch den Heizfaden schicke.
An meinem Netzgerät kann ich nur die Spannung einstellen. Stromstärke ist konstant bei 1,5A.

Platzt mir also nach 3 Sekunden der Heizdraht meiner Röhre oder zieht dieser automatisch einfach nur die 150mA (Die 12Volt stelle ich natürlich am Netzgerät ein) die benötigt werden?

So spontan würde ich sagen es zieht automatisch die 150mA, allerdings funktioniert der Heizdraht laut Beschreibung auch mit 6 Volt und 300mA. Aber ein einfacher Draht "weiß" ja nicht dass er bei 6V 300mA ziehen muss und bei 12V nur 150mA.

Und bevor ich meine schöne Röhre zerstöre, frage ich lieber!

Danke schon und nochmals!

[anders]

oder zieht dieser automatisch einfach nur die 150mA (Die 12Volt stelle ich natürlich am Netzgerät ein) die benötigt werden?

Genau das.

allerdings funktioniert der Heizdraht laut Beschreibung auch mit 6 Volt und 300mA. Aber ein einfacher Draht "weiß" ja nicht dass er bei 6V 300mA ziehen muss und bei 12V nur 150mA.

Lass mich raten: Es ist eine ECC83 oder ECC82?

Die hat für jedes der beiden Triodensystem einen eigenen Heizer, der 6,3V 150mA braucht.

Beide Heizfäden sind innerhalb der Röhre hintereinander geschaltet und die Mittelanzapfung liegt an Pin 9, die Enden an Pin 4 und Pin 5.
Wenn du nur Pin 4 und Pin 5 benutzt, musst du dort 12,6V anschliessen und brauchst 150mA.

Alternativ kann man die beiden Heizer parallel schalten, indem man Pin 4 und Pin5 miteinander verbindet und dort, sowie an Pin 9 eine Spannung von 6,3V anlegt, die dann eben mit 300mA belastet wird.

[DerElektroNoob]

Aha! Ein Röhrenkenner!

Gut geraten, es handelt sich um eine ECC81. Und dank Dir kann ich sie heut Abend dann also auch mit meinem 1.5A Netzgerät beruhigt testen.

Aber wie genau funktioniert das denn? Ist es ein "spezieller" Draht der eben gerade genau den Widerstand hat, dass bei 12V eben 150mA anstehen oder wird das durch einen extra Widerstand in der Röhre geregelt? Irgendwie muss das ja reguliert werden.

[der mit den kurzen Armen]

Du willst etwas lernen, deshalb verraten wir dir die Lösung direkt nicht. Kleiner Tipp schau dir mal Reihen und Parallelschaltungen von Widerständen an. Wenn du das dann verstanden hast geht Dir ein Seifensieder auf.

[DerElektroNoob]

Hmm also beim Thema Reihen/Parallelschaltung von Widerständen war ich in meinem Buch schon. Und Rechenbeispiele hab ich dazu auch gemacht.

Parallelschaltung kann es bei der Röhre ja nicht sein. Strom läuft durch den einen Pin rein, durch den Heizdraht, welcher sich dadurch erhitzt und dann wieder durch den anderen Pin raus. Für Parallelschaltungs-Erklärungen sehe ich da nichts was mir auffällt.

Also kannst Du wohl nur die Reihenschaltung meinen. Aber auch da bin ich mir nicht sicher worauf du hinauswillst. Meintest Du dass Heizdraht UND ein zusätzlicher Widerstand in der Röhre enthalten sind und somit der Heizdraht bei 12,6V eben genau diese 150mA zieht oder wie war das gemeint?

Einen zusätzlichen Widerstand habe ich nicht gesehen, also kann es ja nur so sein dass der Heizdraht einen Widerstand von 84 Ohm hat (12,6V / 0,15A)!?

Kann aber nicht richtig sein, denn wenn der Heizdraht bei 6,3V 300mA ziehen soll, dann hätte der Draht ja nur noch einen Widerstand von 21 Ohm (6,3V / 0,3A)!?

Ich bin hochgradig verwirrt!

[DerElektroNoob]

Nachtrag: Dann muss es wohl an dieser "Mittelanzapfung" liegen?! Wenn ich es richtig verstanden habe liegt dieser genau in der Mitte der Länge des Heizdrahtes. So dass Widerstand_HalberHeizdraht und Widerstand_Mittelanzapfung dann insgesamt 21 Ohm ergäben. Was aber auch nicht so wirklich Sinn macht, denn dann wäre der Widerstand des Heizdrahtes ja nichtlinear (weil 21 ja nicht die Hälfte von 84 Ohm ist) und ich kann mir nicht vorstellen dass in einem einfachen Heizdraht soviel ausgeklügelte Technik steckt!?

[derguteweka]

Moin,

Dann wink' ich mal mit Zaeunen, wenn die Zaunpfahlwinke nicht helfen

In deiner Roehre sind ja 2 Trioden, also auch 2 Heizungen fuer 2 Kathoden. Jede dieser Heizungen hat fuer sich alleine bei Betriebstemperatur einen Widerstand von 42 Ohm. Beide parallel geschaltet geben also 21 Ohm, in Reihe 84 Ohm.
Diese Widerstandswerte gelten aber nur, wenn die Kathoden gluehen. Ist die Heizung kalt, liegt der Widerstand deutlich niedriger - also nicht wundern, wenn du mit einem Ohmmeter keine 21,42 oder 84 Ohm messen kannst.

Im ueblichen, taeglichen Leben ist es so, dass die elektrische Energiequellen mit einer eingepraegten Spannung deutlich ueberwiegen. Also z.b. eine Steckdose wo man ueblicherweise davon ausgehen kann, dass 230V~ eff. rauskommen. Oder eine Autobatterie mit ueblicherweise 12V (+bisschen was). Oder ein Zink/Kohle-Element mit ca. 1.5V. Wieviel Strom dann tatsaechlich fliesst, wird durch den angeschlossenen Verbraucher bestimmt.
D.h. jetzt bei dir: Du lieferst die Spannung aus dem Netzteil, die Roehre bestimmt durch die Bauart der Heizung, wieviel Strom dann fliesst. Da sind dann auch keine Extra-Widerstaende verbaut, sondern die Heizdraehte sind entsprechend lang und dick und aus dem "richtigen" Werkstoff, so dass sie im Betrieb nicht nur jeweils 42 Ohm haben, sondern damit auch jeweils eine Heizleistung von 0.945W umsetzen. Was dann wiederum dazu fuehrt, dass die Kathode genau die richtige Temperatur hat, um Elektronen zu emittieren.

Jetzt koennte man mal auf die Idee kommen, wie es denn waere, wenn die Mehrzahl der ueblichen elektrischen Energiequellen keine eigepraegte Spannung, sondern einen eingepraegten Strom haetten....Das wird dann recht schnell konfus, ist aber in sich dann auch logisch und wuerde funktionieren:
Realen Spannungsquellen macht es ueblicherweise nichts aus, wenn sie im Leerlauf sind, d.h. nix dranhaengt. Viele reale Spannungsqellen tendieren aber zu unangenehmen (D)ef(f)ekten, wenn sie kurzgeschlossen werden.
Bei Stromquellen ist das genau andersrum. D.h. die muessen dann immer kurzgeschlossen werden, wenn man die el. Leistung nicht braucht. Laesst man eine Stromquelle im Leerlauf arbeiten, kann sie kaputt gehen; Lichtboegen koennen entstehen, etc.
Wenn ich z.b. eine Stromquelle, einen Schalter und eine Lampe haette, dann muesste ich alles parallelschalten. D.h. ist der Schalter geschlossen, fliesst der Strom an der Lampe vorbei, sie leuchtet nicht...
Alle Verbraucher in z.b. einem Haus waeren dann in Reihe geschaltet. Sicherungen waeren parallel zum Verbraucher geschaltet; sie wuerden bei einer Ueberspannung ausloesen und danach einen Kurzschluss bilden muessen...

Gruss
WK

[DerElektroNoob]

Hallo.

Ja, das hab ich verstanden. Der Heizdraht an sich ist einfach der Widerstand.
Vielen Dank für die Hilfestellungen!!! Prinzipiell sind solche Sachen ja relativ leicht verständlich (im Nachhinein) und die Berechnungen dazu verstehe ich ja auch. Ich denk nur aufgrund meiner fehlenden Erfahrung immer, dass es vielleicht noch irgendwelche komplizierte(re)n Zusammenhänge gibt von denen ich noch nichts weiss.

Bisher war es bei all meinen Experimenten so, dass sich die Komponenten einfach soviel Strom(stärke) "ziehen" wie sie benötigen. Dabei frag ich mich dann aber, was es denn dann überhaupt bringt ein Netzgerät zu haben, bei dem man auch die Ampere/Stromstärke einstellen kann. Wenn ich es auf 5A einstelle und meine Röhre ohnehin nur 150mA braucht und selbstständig zieht, ist es doch egal ob ich am Netzgerät 1,2,3 oder sonstwieviel Ampere einstelle!?