geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Hallo Freaks,
ich suche Experten zu einem technischen Problem, das niemand zu kennen scheint. Habe bisher befragt: Antennenbauer, Elektriker, Funkamateure. Niemand wusst was davon.
Ich fange mal vorsichtig an und bitte um Beiträge, wenn jemand von Euch was damit anfangen kann: Ich betreibe seit Kurzem eine Mast-geerdete Außenantenne (das ist normal) an einem PC mit TV-Karte (Ist eigentlich auch normal, oder?) Dazu sei gesagt, dass - der PC schutzgeerdet ist (Schutzklasse 1, da Metallgehäuse!) Bei Schutzklasse 2-Geräten (schutzisoliert) tritt mein Problem nicht auf, da hier keine Erdung erfolgt - unsere Elektroinstallation FI(Fehlerstrom)-gesichert ist.
Jetzt kommt's: Lange konnte ich mich nicht an dem (hervorragenden) DVB-T-Fernsehbild auf dem Computer-Monitor erfreuen, denn nach kurzer Zeit flog der FI-Schlater raus. Das konnte ich so oft wiederholen wie ich wollte. Die neue Konstellation wird von meinem FI nicht gemocht.
Bisherige Analyse: Ich habe mir eine Erdschleife eingehandelt! Der Antennenschirm ist an 2 Stellen geerdet, am Mast und am PC-Gehäuse, das galvanisch mit gelb/grün verbunden ist. Die Fläche dieser Schleife beträgt ca. 60 qm quer durchs Haus. Wenn die Antenne am PC gesteckt ist und ich irgendein anderes Gerät ein- oder ausschalte, kann ich meine A. drauf wetten, dass der FI rausfliegt.
Hatte jemand von Euch je dieses Problem oder kann er/sie erklären, warum sich der FI angesprochen fühlt? Ich habe zwar meine Theorie dazu, die ich aber erst mal für mich behalte, bis sich jemand dazu äußert. Okay? Gruß Dietrich
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Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Hallo Dietrich. Zunächst ein herzliches Willkommen hier bei uns im Forum. Ich bin kein Elektriker und habe auch mit Antennenbau nichts zu tun. Wohl aber kenne ich Dein Problem und habe damit einige leidvolle Erfahrungen machen müssen. Unabhängig davon, ob es sich um Gemeinschaftsantennananlagen uder um geerdete Individualantennen handelt, kann es zwischen dem Schutzleiter und der Antennenerdung zu mitunter hohen Spannungsdifferenzen bei hohem Strom kommen. Die Spannungsdifferenz ist dabei unter anderem abhängig von der Anzahl der eingeschalteten Verbraucher, teilweise habe ich Ausgleichströme in der Größenordnung von Ampere gemessen. Das ist dann eine tödliche Falle, wenn man bei gesteckter Antenne mit einem geerdeten Lötkolben arbeitet. Der "Halbleitertod ist vorprogrammiert. Ein für Dich möglicher Ausweg wäre die kapazitive Ankopplung der Antenne an den DVB-T- Receiver. Schirm und Seele des Antennenkabels werden kapazitiv getrennt (100pF bis 1nF) und dann mit dem Antenneneingang der TV- Karte verbunden. Diese Technik wurde früher bei Allstromgeräten angewendet und dürfte für Dein Problem die einfachste Möglichkeit sein. Spannungsfeste und für Netzspannung zugelassene Kondensatoren sind in Deinem Fall nicht erforderlich, weil nur die Auswirkung der vergleichsweise geringen Differenzen zwischen den beiden Erdleitern als Spannung auftreten. Andere Lösungen würden die Zusammenarbeit mit einem Elektriker erfordern.
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Grüß Dich, Wolle,
also das tut so unendlich gut, was Du schreibst, besonders nachdem ich diverse "Experten" dazu vernommen habe, die allesamt nie was von diesem Problem gehört hatten und auf weiß der Himmel was tippten, aber nicht auf das, was Du da geschrieben hast.
Und genau das ist auch meine (techn.) Meinung dazu, die Störspannung in der Erdschleife reicht aus, um den FI zuschlagen zu lassen. Folgende Kontrollrechnung:
Erdpunkt am PC habe (nur) 1V~ gg. Fundamenterder. Nicht viel, oder? Der Längswiderstand des Nullzweigs im FI-Schalter habe 1 Ohm, dann fließt bereits ein Ausgleichstrom von 1 A, und das ist mehr, als der FI zulassen darf. Und schlägt (erbarmungslos) zu!!!!
Auf den Trick mit der kapazitiven Kopplung der Antenne kam ich über eine Seite, wo das Problem der Erdung geschirmter Leitungen behandelt wurde: erden an der Quelle, an der Senke oder an beiden Seiten? Nein! Nie an beiden Seiten, man kopple die Quelle galvanisch und die Senke kapazitiv! Damit ging's sofort störungsfrei (was den FI anbelangt!).
Kleiner Wermutstropfen: das Signal/Rauschverhältnis geht merklich in die Knie. Meine Deutung: Der lose gekoppelte Schirm schirmt eben nicht mehr ideal. Aber es genügt, 30 Sender störungsfrei sind mehr, als der normale Mitteleuropäer glotzen kann.
Übrigens: Es genügt, nur den Schirm kapazitiv zu koppeln, die Seele kann weiter galvanisch betrieben werden!
Ich danke Dir auf das Allerschärfste! Dein Beitrag war Labsaal für meine gequälte Seele.
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Noch schnell ein P.S. an Dich, Wolle,
wie hast Du denn die Ausgleichströme gemessen? Das würde mich doch sehr interessieren, damit ich das unseren "Herren Elektrikern" mal vorführen kann, die nämlich alle übereinstimmend behaupteten, ich hätte einen Nullungsfehler in meiner Anlage!
Wäre nett, wenn Du mir kurz erläuterst, wie und wo man am besten messen sollte.
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Hallo Dietrich.
Ich freue mich, daß wir in unserer Sicht auf gleicher Linie liegen. Ich kann mich noch sehr gut an Störungsmeldungen in meinem ehemaligen Betrieb erinnern. Die dort angewendete TTL- Logik hatte zeitweise immer wieder unerklärliche Funktionsstörungen. Die fest programmierten zeitlichen Abläufe wurden zeitweise durcheinander gebracht. Ursache waren auch hier Potentialdifferenzen zwischen dem Schutzleiter und den Erdungsschienen, die aus Sicherheitsgründen installiert waren. Schaltete sich zum Beispiel ein Kühlschrank ein, gerieten einige Steuerschaltungen außer Tritt. Hier war dann viel Phantasie gefragt, um die Störungen zu beseitigen. Bei Eigenentwicklungen habe ich deshalb gern mit MOS- Hochvoltschaltkreisen gearbeitet. Diese sind im Vergleich zur TTL-Technik langsamer und haben einen wesentlich höheren Störabstand. Wie groß hast Du die Kapazität des Trennkondensators gewählt? bei 100 pF dürfte sich im UHF- Bereich keine Verschlechterung ergeben. Man kann die Kapazität ohne Bedenken bis zu 1 nF dimensionieren. Die Ströme habe ich brutal mit einem Amperemeter im Wechselstrombereich zwischen den beiden "Erdleitern" gemessen. Eine Spannungsmessung mit einem hochohmigen Instrument bringt keine verwertbare Aussage (Kapazitives Übersprechen), entscheidend ist der Energiegehalt oder das Verhalten unter Last. Spätestens dann, wenn bei einer Berührung mit der Lötkolbenspitze Funken auftreten, oder wenn man "gebissen" wird, wird man mißtrauisch.
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Grüß Dich, Wolle,
Deine Messmethode in Ehren, aber ganz verstanden habe ich sie nicht. Hast Du tatsächlich Strommessen zwischen gelb/grün und blau am Verbraucher gemacht? Das Ampere-Meter stellt doch einen fast-Kurzschluss dar, jedenfalls ist es ziemlich niederohmig, so dass man die Verhältnisse fast zerstört, die man messen will. Oder liege ich da falsch?
Zu der Größe der Kapazität: Die ist unkritisch, weil:
Jemand wollte mir weismachen, das, was ich da empirisch angestellt hatte, sei ein Mantelfilter, was bei Licht betrachtet ein Sperrfilter für HF-Störungen sein sollte. Das Gegenteil ist erwünscht: ein Hochpass. U.z. mit dem Innenwiderstand der Eingangsstufe zusammen ergibt der Kondensator C - R gegen Masse, den (spannungsteilenden) Hochpass. Nimmt man 10 k Ohm Innenwiderstand (ohmsch) an, so findet man für eine Grenzfrequenz von 80 MHz einen Wert von 1,8 nF. Ich habe 20 n genommen, das ging sofort und habe dann den Wert noch variiert, aber ohne dass sich Entscheidendes tat. - Schade ist nur die verschlechterung des Störabstands. Aber da ist wohl nichts zu machen, oder?
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Hallo Dietrich.
Die Messung des Stromes erfolgt zum Beispiel zwischen der geerdeten Antenne und zwischen dem grün/ gelben Schutzleiteranschluß. Zwischen diesen beiden Punkten ist ja die Störspannung zu finden. Interessant hierbei ist die Frage, ob die gemessene Spannung auch eine Leistung liefert, das heißt, ob ein größerer Strom zustande kommt. Nur dadurch werden ja Störungen, wie das Auslösen des FI verursacht. Es geht also dabei um die Potentialdifferenz zwischen zwei mit Erde verbundenen Punkten. Deshalb kann man hier auch ohne einen Begrenzungswiderstand messen, weil der Innenwiderstand dieser Spannungsquelle nicht Null sein wird. Zum Punkt 2. Möglich ist auch die Trennung über einen kleinen HF- Übertrager, zum Beispiel einen Lochkern mit zwei getrennten Wicklungen. So etwas habe ich aber noch nicht probiert.
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Hallo Wolle,
zu dem Fehlverhalten von TTL-Schaltungen (74er Serie, die hast Du doch gemeint?) kann ich noch beitragen, dass unsere Schaltungen auch oft gesponnen haben, dabei konnte man an dem Ripple auf der Masse der Schaltungen in etwa bewerten, was "in der Luft" lag. Bei uns waren 2 Fehlerquellen besonders tödlich:
1. Flackernde Leuchtstofflampen, jeder Einschaltversuch verursachte einen Riesenpeak auf der Masseleitung. Ich denke, das waren auch Erdungsprobleme. 2. Die Türken in unserer Nachbarschaft. Das ist keine Diskriminierung, aber deren Botschaft (in Bonn) lag Luftlinie 300 m weg, und wenn die auf Kurzwelle mit mehreren 1000W Sendeleistung loslegten, dann konnte ich meinen Technikern für den Rest des Tages frei geben. Da war nix mehr zu machen.
Bei den TTLs war der Nachteil, dass sie auf die 5 V Versorgung fixiert waren/sind, CMOS ist da wesentlich flexibler und kann je nach Störverhältnissen angepasst werden. Aber ich erinnere, bei TTL gab es später (70er Jahre) ein störarme, aber langsamere Familie. Die haben wir aber nie genutzt.
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Hallo Wolle,
ich sollte mal meine Theorie zum Ansprechen des FI darlegen und bitte um Kommentierung.
Störspannungen werden nach meinem Dafürhalten in der in sich geschlossenen niederohmigen Erdschleife induziert, u.z. nach Maxwell gem. u(t) = -L * di(t)/dt. Induzieren tun die durch die Fläche, die die Erdschleife aufspannt, hindurchtretenden Wechselströme 50 Hz und das Ein-/Ausschalten von Verbrauchern. Letztere besonders heftig.
Also gibt es in dem Ring Orte, zwischen denen die Spannung maximal wird, oder?
Nun seien diese Orte zu einem gegebenen Zeitpunkt der Erdungspunkt des PC und das Fundament.
Mit dem Schwanken des Massepotentials des PC "pumpen" linear auch die anderen Potentiale des PC, also auch der (galvanisch getrennte) Nullleiter. Damit hat auch die Null erhöhte Spannungsdifferenz zum Fundament wie grün/gelb. Der Ausgleichstrom über grün/gelb zum Fundament bleibt wirkungslos, ein gleich großer Ausgleichstrom über den Nulleiter und Nullpfad des FI zum Fundament löst diesen aber aus, wenn der Grenzwert überschritten ist.
Nur zur gegenseitigen Versicherung der Voraussetzungen : Null und grün/gelb sind am Fundament gemeinsam geerdet. Also leitungsseitig vor dem FI, das ist der Effekt.
Re: geerdete Antenne, geerdeter Empfänger und FI-Schalter
Guten Tag zusammen, kleine Anmerkung zur grundsätzlichen Funktion eines Fehlerstromschutzschalters (FI) Annahme : 3pol. Leitung L schwarz und N blau früher auch 0 benannt und Schutzleiter gelb grün. Leitung ist mit Netz-Sicherung abgesichert. Daran angeschlossen ein Verbraucher mit Metallgehäuse. Schutzleiter ist direkt mit dem Gehäuse verbunden. Im Normalfall fliesst also ein Strom durch L zu d. Verbraucher hin und durch N zurück. Im Schutzleiter kein Stromfluss. Der FI besteht im Prinzip aus einem Spulenkörper durch den L und N geleitet werden. Diese Spule dieses Körpers hat einen Anschluss an die N Leitung und an eine Schutzerde. Wenn jetzt im gedachten Beispiel der gleiche Strom durch L hin und N zurück durch den Spulenkörper fliesst ergibt sich dort eine Nullsumme. D. h. es passiert garnichts. Wenn nun durch Fehlerfall am Verbraucher angenommen eine Verbindung von L mit dem Gehäuse eintritt, fliesst ein Teil des Stromes über den Schutzleiter und nicht nur über den N ab. Das bedeutet, dass es keine Nullsumme mehr am FI gibt sondern eine Differenz. ( Kirchoffsche Stromverzweigung ) der Ströme in L zu dem von N . Diese Differenz führt zum Auslösen des Schtzschalters. Soweit das Prinzip ( Ich bin überzeugt, bis jetzt noch nichts neues gesagt zu haben ) Dieses vereinfachte Prinzip zeigt aber auch die Grenzen auf und führt möglicherweise zur den Ursachen der vorgeschilderten Probleme. Wenn nun angenommen mehrere Verbraucher an diese Leitung angeschlossen sind, kann es vorkommen, dass im Schadensfall von einem Gerät, dass garnicht im Betrieb ist ( d.h. sein L Anschluss ist durch Schalter unterbrochen ) der FI auslöst, da die N Leitungen aller Verbraucher nicht geschaltet sein dürfen mit einander verbunden sind. So liegt dann ebenfalls eine Stromverzweigung durch die eingeschalteten Geräte vor obwohl das schadhafte Gerät nicht betrieben wird. Es fliesst ein Fehlerrückstrom von den intakten Geräten über die N´s zu dem Schutzleiter des def. Gerätes Das heisst, je mehr unterschiedliche Verbraucher durch ein und den selben FI betrieben werden desto häufiger wird es zu ungewollten Auslösungen kommen . Insbesonders dann , wenn 30 mA FI Verwendung finden. Im vorgenannten Beispiel dient der angenomme einfache Fehlerfall nur zur Verdeutlichung des Prinzips u. seiner Grenzen bei dem Verbund komplexer Anlagen Grüsse Jürgen H.