Diode an 230V Netzspannung mithilfe dieser Schaltung?

...komplette Frage anzeigen Schaltung für eine Diode am Netz  - (Physik, Elektronik, Elektrotechnik)

5 Antworten

Der Kondensator dient als Wechselstromwiderstand und sorgt mit dem Widerstand vor der LED und dem LED-Widerstand zur Spannungsanpassung. Bestimmt also das Spannungsverhältnis vom Kondensatorwiderstand zum LED Widerstand.

Der Widerstand vor der LED begrenzt den Strom durch die LED.
Der Widerstand vor dem Kondensator begrenzt den Einschaltstrom.

Die Diode 1N4007 lässt keine negative Betriebsspannung für die LED zu.
Verstehst du das Ganze nun?

Doktorelektrik 09.07.2017, 12:43

Leider steht da eben NICHT eindeutig "nur" 1N4007, sondern auch 1N4004.... als wäre es vollkommen egal. Dann wird der Widerstand extrem stark belastet... da steht nichts von "10W-Typ-nehmen" ! Und das "X2" für eine ganz spezielle meist VDE-geprüfte Kondensatorsorte wird auch mal eben leicht übersehen...

Man, muss erst was passieren? Sorry, von einem Experten bin ich mehr Verantwortung gewohnt.

Der Frager sagt auch noch:  "Ich wollte einfach mal rausfinden, wie man ne Diode unter anderem am Netz betreiben kann." Das klingt für mich nicht nach Studium, sondern nach Nachbau.

Die Erklärung mit der Ladung und der Strombegrenzung ist doch auch zu kurz gegriffen... Wie hoch ist denn der Spitzenstrom an der (unbekannten!) LED? Kann sie die ca. 130mA auch ab für einige ms?

Toll, Schaltungsentwicklung bagatellisiert auf 1 Minute Nachdenken. Da werden jetzt alle Industrieentwickler ratz-fatz arbeitslos....

Nein, ich habe nichts gegen deine grundsätzlich sachlichen und richtigen Antworten, aber man kann nicht überall nur kurz greifen... so geht es dann auch nicht.

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Maddin337 09.07.2017, 13:00

Hey realistir, 

danke für deine Hilfe. Also zur Spannungsanpassung hm... Aber den Strom, der dann in die LED mit dem Vorwiderstand fließt, tue ich doch dann auch begrenzen oder nicht? Oder hat das gar nichts damit zu tun? Weil eben "Blindstrom" vorhanden ist. Das verwirrt mich noch. Zur Antwort von Doktorelektrik kann ich noch sagen, dass er seine Gründe hat, dass so zu schreiben. Er ist auf die Sicherheit der Menschen aus und auf die Dummheit, dass man überhaupt einfach so was machen möchte. Aber ich möchte da ja nicht aufbauen oder erstellen, ich möchte nur die Theorie verstehen. Mit 230V hantiere ich nicht, wenn ich keine Ausbildung oder eine ordentliche Anweisung bekommen habe! 

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realistir 09.07.2017, 16:33
@Maddin337

Okay, gut gemacht. Dein aufmerksam machen hat den Vorteil, man kann genauer auf deine Bedürfnisse eingehen.

Betreffend Spannungsanpassung folgendes grundlegendes.
Es gibt eine Speisespannung, die sinngemäß die Gesamtspannung der Schaltung ist. Das ist in diesem Falle die Netzwechselspannung mit 230 Volt Wechselspannung.

Auf dem Wege vom Ausgangspunkt links oben zum Endpunkt links unten liegen der Widerstand 2200 Ohm der Kondensator, der Vorwiderstand vor der LED und die LED. Betrachte all diese Elemente als Widerstände mit ihren bauteiltypischen Werten, bzw den Werten für die Netzfrequenz -z.B. beim Kondensator.

Der Strom der nun durch diese Kette der Widerstände fließen kann bestimmt sichdurch die Spannung (230) geteilt durch den Gesamtwiderstand aller in reihe zu addierenen Widerstände.

Somit wurde errechenbar, welcher Stromwert durch jedes Element fließt. Soweit verstanden?

Nun können wir berechnen welche Spannung an jedem Element zu messen wäre, denn U = R * I lautet die Grundformel.

Nehmen wir einfach mal an, der Strom beträgt 20 Milliampere, dann müsste an dem 2,2 Kiloohmwiderstand welche Spannung zu messen sein?
2200 (Ohm) mal 0,02 (Ampere) sind 44 (Volt)
So wären dann alle Spannungsanteile der Schaltelemente berechenbar.

Nun gibt es noch einen Punkt, der dir Probleme machen könnte.
Du müsstest in das Datenblatt der LED sehen und dort findest du keinen Ohmwert für die LED, sondern nur die Betriebsspannung (Aufgrund der Farbe) und den üblichen Strom.

Somit können wir den Wert errechenen. Nehem wir an die LED braucht 3 Volt und 20 Milliampere Strom. Also rechnen wir 3 geteilt durch 0,02 und bekommen 150 Ohm raus.

Ziehen wir nun Bilanz, wir haben einen bekannten 2200 Ohm einen mit 150 Ohm und den mit 220 Ohm.Das ergibt einen vorläufigen Gesamtwiderstand von 2200 + 220 +150 = 2570 Ohm.

Würden wir diesen Widerstandswert an 230 Volt betreiben bekämen wir einen Betriebsstrom von rund 90 Milliampere, was zuviel für die LED wäre. Folglich muss noch ein Widerstand her, der den Strom auf 20 mA begrenzt.

Nun rechnen wir, 230 V geteilt durch 0,02 A gleich 11500 Ohm.
Wir bräuchten also eine Gesamtwiderstand von 11500 Ohm, haben bisher aber nur 2570. Folglich muss noch einer her, der die Differenz ausmacht. 11500 minus 2570 gleich rund 9000 Ohm.

Also brauchen wir einen mit diesem Wert. Soweit das, nächstes nachher.

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Doktorelektrik 09.07.2017, 17:07
@realistir

Na, wenn du mit 20mA bei nur einer Halbwelle argumentierst, kommst du automatisch auf einen höheren Wert durch C1 und durch R1....

Es ist nicht immer so einfach...

Die Kennlinie der LED hingegen ist "Wurscht". Ob blau oder rot (siehe stark unterschiedliche Flußspannungen), der Betriebsstrom, den du mit DIESER Schaltung einstellst, ist davon nur im Promille-Bereich abhängig.... Dann müsstest du als erstes noch über die Temperatur sprechen. Aber wenn du unbedingt über Kennlinien quatschen möchtest: was bestimmt denn die "Helligkeit"? Der Mittelwert des Stromes oder der Effektivwert gar? Alles nicht so profan bei einer Halbwelle.... - Und warum dann während der falschen Halbwelle R1 aufheizen im Watt-Bereich? Wollt ihr gar einen Kühlkörper spendieren oder wie "ausgedehnt" soll so eine Schaltung denn werden?

Und bringe mir hier nicht meinen armen Physik-Studenten mit der falschen ohmschen Betrachtung der LED in Verlegenheit, das ist doch Müll. Wer hindert dich daran, an das zu denken, was das Ersatzschaltbild sagt? Spannungsquelle von 2,xxx Volt? Eine LED hat eine recht steile Kennlinie! Da wird jede Z-Diode "neidisch"!

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realistir 09.07.2017, 19:25
@Doktorelektrik

Kannst du was anderes außer meckern, kritisieren?

Dir scheint dein Doktor -in was überhaupt- deinen Verstand zu blöckieren, oder du unterliegst wie so einige studierte einer gewissen Lehrmeinung.

Was unterscheidet denn einen normalen Kondensator von einem X2 Kondi? Das einzige was die unterscheidet, ist der Hersteller des X2 garantiert dass sein Kondensator Durchschläge sofort wegstecken, neutralisieren kann. Wie oft und wie gut, bleibt Theorie.

Dein Doktor ist nur eine Art Auszeichnung, eine Lehrmeinung exakt den Doktrieen gemeistert zu haben. ;-)

Wissenschalfter aller Art sind nur Theoretiker, Herr Doktor!
Vertreter egal welcher Theorien sind vielleicht stolz auf einige ihrer Theorien. Für mich sind alle Theorien zweifelhaft, sinngemäß nur Behauptungen einer Gruppe, sonst nichts.

Sagt dir wissenschaftliches Paradigma, hypothetischer Realismus, Wissenschaftstheorie usw etwas?

Über welchen Herrn könnte ich an einer Uni Informationen, Meinungen einholen? Anstatt mir hier lange Vorträge zu halten, liefern Sie doch dem Fragesteller alle Informationen die er benötigt. Und zwar so, dass er keinen Hörsaal besuchen muss, sinngemäß ohne fachliche Kompetenzen.
nun bin ich gespannt, was einen Theoretiker von einem Praktiker unterscheidet. nebenbei gesagt, handelt es sich hier um eine Frage eines Laien, und nicht um eine Entwicklungstheorie oder -betrachtung. Hat Herr Doktor wohl übersehen.

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realistir 09.07.2017, 19:36
@Doktorelektrik

Du siehst nur, was du sehen willst. Leider unterliegen Leute wie du gerne diesem Zwang.

Wo oben habe ich die Diode 1N400X erwähnt? Es ging zuerst mal um Grundlagenvermittlung und da kann diese Diode noch aus der Betrachtung bleiben. Man müsste nur Zusammenhänge erkennen, bzw sehen wollen was beabsichtigt war. Kann der Herr Meckerer leider nicht. Fehler unterlaufen natürlich nur im vermuteten Status kleineren Leute, gell. ;-)

Proffesoren und Doktoren sind ja völlig fehlerfrei ;-)
Tja, es ist nicht immer so einfach, wie Leute deiner Sorte es sich machen. Bringe doch mal deine Art Müll zur Sprache, erkläre einem angeblichen Physik-Studenten doch diese Schaltung und lasse mich mitlesen und den Studenten fragen, ob er es verstanden hat.

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Doktorelektrik 10.07.2017, 00:50
@realistir

Hallo realistir, dein Theoretiker hat nebenbei noch einen "Meister" des Elektrohandwerks und einen "Meister" des Kälteanlagenbaus (ohne Leistungsbeschränkung) neben einer Berufsausbildung als Schweißer. Damit liegst du ebenfalls also daneben.

Und im vorletzten Satz hattest du die Diode 1N4007 erwähnt. Mag ja sein, dass du dich im Umgang mit Mittelspannung auch sehr gut auskennst, das bestreitet doch hier niemand, auch ich nicht. Mir geht es nur um zu lässig hingeworfene Bemerkungen, wo man mit sowas Schaden anrichten kann. Muss das denn sein? Brauchst du das? Du hast einen Trenntrafo, na toll, dann erwähne so was doch auch mal den Lesern, dass sie so was auch einsetzen sollten....

Bist du eigentlich auf Krawall gebürstet oder warum kannst du mit Kritik nicht umgehen?

Bei deinen Ansichten braucht man sich nicht zu wundern, dass es eine scheinbare Kluft zwischen Handwerk und Wissenschaft gibt. Bei mir gibt es die NICHT. Ich schätze beide Berufe sehr.

Aber ein Hochschulstudium hat immer noch seine Berechtigung. Es ist eben ein anderer Beruf, der dort gelehrt wird. Es gibt nicht nur Unfähige dort, die keine Ahnung von der Praxis haben.

Unter den Professoren habe ich keinen einzigen derart schlecht oder eingebildeten Menschen getroffen, wie du sie beschreibst.

Habe ich denn irgendwo behauptet, fehlerfrei zu sein? Sicher nicht. Du hast dich auf den falschen eingeschossen. Deshalb finde ich es auch nicht gut, dass ausgerechnet du etwas dagegen sagt, dass ich versuche, den armen Physik-Studenten zu eigenem Denken aufzufordern - was der sicher gut kann. Genau deshalb stelle ich da auch andere, mathematisch höhere Ansprüche, oder meinst du im Ernst, ich käme auf die blöde Idee, von einem Meister eine Differentialgleichung zu verlangen? Sollen nun die "Theoretiker" mehr Praxiswissen erwerben oder nicht? Dazu zählt in erster Linie doch praxisorientiertes Denken, nicht wahr?

Was mich allerdings enttäuscht, ist deine Sichtweise von X-Kondensatoren. So einfach solltest du dir das Fachleben im Ruhestand nun auch nicht machen. Da IST ein Unterschied!

Was hatte Maddin337 von sich selbst geschrieben: "...Ich studiere selbst elektr. Energietechnik/Physik und verstehe halt noch nicht alles im Leben...." Also nix Laie und doch Formeln verstehen, nicht nur auswendig lernen! Gönn ihm doch das Studium und rede es nicht klein.

Nochmals: du fühlst dich zu Unrecht angegriffen. Komisch, ich kenne eine Haufen Leute, die mehr wissen als ich. Und manche davon sind sogar ehemalige Studenten, die ich mal betreuen durfte. Davon geht weder meine "Welt" unter noch bricht mir ein Zacken aus der nicht vorhandenen Krone. Am meisten imponiert mir ein sehr guter Fachfreund, der "nur" Meister ist und so manchem Ingenieur fachlich korrektes Denken beibringt. Den nehme ich immer als gedanklichen Sparringspartner - und kann von ihm lernen, sieh mal einer an!

 

 

 

 

 

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realistir 12.07.2017, 01:29
@Doktorelektrik

Du bist für mich nur ein eingebildeter Spinner. Ich zweifle mittlerweile an allen deinen beruflichen Behauptungen, incl deiner fachlichen Behauptungen.

Ich hatte beruflich mit Meistern und Ingenieuren zu tun. ;-) Weiß also was ich von Leuten wie dir zu halten habe. Ferner hast du bisher nur Kritik und deine sinngemäß hohlen Phrasen von dir gegeben und kein einziges fachliches Wort zur Frage des Fragestellers. Das zeigt deutlich genug was ich von dir halten kann.

Haha, dein gedanklicher Sparringspartner amüsiert mich.
Übrigens welchen Status hat dieser Meister, Industrie- oder Handwerksmeister? Handwerksmeister hatten welche Ausbildungszeit nur mit kaufmännischen Teilen zu tun?
Du scheinst zu übersehen, viele Spezialisten sind sinngemäße Fachidioten, die können oft nicht mal einfache Tätigkeiten. ;-)
Träume weiter deine heile Welt von fachlichen Fanatikern. ;-)
Spare dir weitere Kommentare.

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Maddin337 27.08.2017, 00:48

Hey Ihr, 

vielen Dank für eure Antworten. Alle sagen mir schon etwas, aber ich wollte nur auf eine relativ leichte Lösung kommen. Besser gesagt einen Ansatz haben. Ob hier ein Doktor anwesend ist, der mir sagt, dass ich irgendwelche Differentialgleichungen lösen soll oder jemand anderes, spielt keine Rolle. Was ich als ganz guten Ansatz und für eine gute Antwort halte ist die, wo ich den Widerstand vorm Kondensator + Blindwiderstand des Kondensator + den Widerstand vor der LED zusammenfasse als komplexen Widerstand Z interpretiere. Das Gesamte fasse ich als Quoten von U/Z zusammen und bekomm I als Strom. Wen ich recht habe, dann gibt mir ein Luke oder sagt mir, dass es stimmt. Ansonsten kritisiert mich und erklärt es mir einfach und verständlich ;). Das wäre toll. Ich freue mich auf eure Antworten!

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Die Phasenverhältnisse sind für die Funktion der LED belanglos. D1 schließt die negative Halbwelle des Wechselstromes über den Zweig R2, D2 kurz, um die LED (D2) vor zu hoher Sperrspannung und somit vor Zerstörung zu schützen. Die Reihenschaltung R1, C1 dient der (zusätzlichen) Strombegrenzung der negativen Halbwelle und Schutz der Diode D1 vor Überlastung. Durch den Einsatz von C1 verringert sich die Verlustwirkleistung Pv im Vergleich zur alleinigen Verwendung von R1 bei entsprechender Dimensionierung. Falls C1 durchschlägt könnte m.E. der R1 abbrennen und den Stromkreis unterbrechen. Aber das ist eine Frage der Dimensionierung der Schaltung.

Gruß, H.

Danke, Madin337 für Deine Erläuterung.

Dann will ich Dir Tipps geben:

Berechne doch mal die DGL mit dem Widerstand R1, C1 und nun ersatzweise R2 direkt gegen N, die Dioden erst mal weggelassen. In Abhängigkeit der Startbedingung (z.B. U C1(0) = 0) kannst du nun mal die Phasenlage der Spannung des sinus-Netzes durchspielen, um zu ermitteln, wie hoch denn der maximale Strom ist. Du siehst, dass es mit dem R2 nicht so wirklich "klug" ist, auch wenn der nur für eine Polarität in der Nicht-Vereinfachten Schaltung da ist. Aber was passiert, wenn irgendwer die Schaltung ausschaltet, wenn C1 gerade - sagen wir mal - negativ aufgeladen ist und nun wieder einschaltet, wenn die Spannung im Netz zufällig irgendwann ihren positiven Max-Wert hat.... Dann fließen so um die 270mA... für einige ms. Das müsste dann die LED in der Ursprungsschaltung erst mal abkönnen.... Dazu gibt es dann Datenblätter, in die es sich lohnt, reinzuschauen. Die 1N4007 oder 1N4004 kann den Strom problemlos, übrigens. Mit der Spannung sollte man schauen, ob die 400V- Variante die angemessene Zuverlässigkeit bringt....

Ich möchte dich hier nicht zu früh auf eine Simulation hetzen, denn Denken bringt immer noch am meisten "Lerneffekt". Du siehst, selbst eine ganz simple DGL mit nur einem Energiespeicher hat schon ganz schön "Wissen" in sich. Als Physiker solltest du jetzt von Dir selbst begeistert sein können, wenn du dich an diese Differentialgleichung herangetraut hast.

Fazit: nicht stets stationär denken, nicht alles gut finden (hast du ja NICHT, sonst hättest du auch nicht gefragt) und selbstkritisch Probleme angehen.

Anmerkung am Rande: bei heutigen Netzspannungen reicht mit X2 die 250V-Variante nicht mehr aus. Mir sind in "Hiltis" schon 2 Kondensatoren (Funkentstörfilter VDE für 250V~) um die Ohren geflogen - am selben Tag. Das Loch habe ich dann mit einer Billigmaschine weiterbohren müssen, die Zahl der Hiltis im Lager war begrenzt.... Die angegebene 275V-Variante ist nicht gerade handelsüblich - leider! Als Filter gar muss man da GAAAANZ lange suchen (bin aber fündig geworden).

Wenn ich es richtig im Kopf gerechnet habe, kommt ein Stromfluss von ca. 30mA zu Stande. Damit wird der Vorwiderstand schon mal mit 2W geheizt - auf Netzspannungsniveau, wenn du bitte, bitte beachtest, dass du keine Potenzialtrennung hast und der kleine Buchstabe N deshalb lebenswichtig ist... bei Unterbrechungen ist diese Schaltung somit tödlich.

Sinnloser Nachbau kann in der Katastrophe enden.

Bitte ermittle selbst vorab die Belastungszustände, die du an den Elementen erwarten kannst - kriegst du das hin? Hast du das "X2" gelesen und verstanden? Wenn nicht, Finger weg!!!!!

Die LED wird dann mit ca. 15mA betrieben - wenn das für sie zulässig ist....

Wenn Du L mit N verwechselst, bist du früher im Leichenschauhaus als geplant.

Dieser sinnlose Ehrgeiz, mit Netzspannung spielen zu wollen, mach mich wütend. Was soll der Mist, wenn so wenig Fachkenntnisse und so viele Fehlermöglichkeiten da sind? Die Schaltung scheint nicht annähernd erläutert worden zu sein.

Woher nehmt ihr hier bloß die Arroganz, die jahrelange Berufsausbildung, das eventuelle jahrelange Studium und jahrelange Erfahrung anderer, die nicht unbedingt blöd sind, in 5 Minuten nachvollziehen zu wollen?

Gern erkläre ich einige Dinge, aber ich erwarte, aus den Fragen auch nur ansatzweise so was wie Verantwortung herauslesen zu können!!!!!


 

Maddin337 09.07.2017, 12:48

Hey Doktorelektrik, 

ich danke dir sehr für deine Antwort. Ich möchte dich auf eines nur gerne hinweisen. Ich studiere selbst elektr. Energietechnik/Physik und verstehe halt noch nicht alles im Leben. Diese Schaltung zum Beispiel. Und das 230V gefährlich sind sowie 380kV, ist mir auch bewusst. Danke auch für deine Betonung auf Verantwortung und Gefahr, die man auch gut rauslesen kann. Jedoch würde ich das zu Hause niemals nachbauen. Vor allem nicht, wenn ich mich nicht 100%-ig damit auskenne, geschweige davon, dass ich keine Ausbildung in dem Bereich gemacht habe. Ich wollte einfach nochmal die Theorie dahinter verstehen, wieso denn man mit dem Blindwiderstand den Strom einstellt, obwohl es ja eigentlich nur Blindstrom ist? Ich hoffe, dass es allg. klarer geworden ist ;). Ich kann dich auch sehr gut verstehen. Leute, Menschen, Personen, die nicht wirklich Erfahrungen damit gemacht haben in Sachen elektrischen Schaltungen oder Schalschränken oder ähnliches, sollten einfach die Finger davon lassen. 

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realistir 09.07.2017, 20:00

Das sind mal wieder typische Behauptungen von sogenannten Besserwissern!

Dein kann in einer Katastrophe enden, geht ja noch. Es kann in einer Katastrophe enden, muss es aber nicht! Das verwechseln Leute wie du. Und sinnvollere Hinweise wie man eine Kataszrophe vermeiden könnte, folgen natürlich nicht. Das wäre solchen Besserwissern und Lehrmeistern doch zuviel Aufwand, meckern ist einfacher.

Entschuldige, wenn ich mal anmerke, du scheinst einer der hirnlosen Argumentierer zu sein, wenn du auf Studium, Ausbildung usw hinweist. Gelehrt wird meist nur eine Theorie innerhalb relativ kurzer Zeit, die nicht alle Komlexität bedienen kann. Folglich bleiben selbst bei den Fachleuten jede Menge Lücken im Wissen übrig.

Zeige mir einen Fachmann, der noch nicht in angelicher Lebensgefahr beim Umgang mit gefährlichen Spannungen usw gewesen war?

Woher nimmst du deine Arroganz, zu behaupten jahrelange Berfsausbildung, jahrelange Erfahrungen anderer sei das Non plus ultra? Was ich in meiner Berufspraxis an angelichem Fachwissen anderer erlebt habe, möchte ich nicht breit treten. ;-)

Du erklärt hier garnichts, du kritisierst nur, das ist einfacher.
Versuche doch mal den Ersteller dieser Schaltung im Internet zu ermitteln, und halte dem dann einen Fachvortrag und belehre den.
Dann könnte es eine Risikominumierung geben und du hättest dafür gesorgt. Aber wie gesagt, meckern ist einfacher.

Übrigens, ich kann mich noch an ein Erlebnis in meinem Fachbetrieb erinnern. Ein Theoretiker ohne Fachkompetenz wollte alle Fachleute ein Dokument unterschreiben lassen, das aussagt, zukünftig dürfen selbst Fachleute nicht mehr unter lebensgefährlichen Spannungen arbeiten.

Ich weigerte mich zu unterschreiben, wurde deswegen vor geladen.
Auf meine Frage nach der Fachkompetenz des Schrieberstellers gab es nur dumme Antworten. Ich sagte, rufen sie meinen Chef an, sagen sie ihm ich wäre zur arbeitslosigkeit im Betrieb verpflichtet, wenn ich unterschreiben müsste.

Nach dem angesprochenen Telefonat war dieses Schreiben nicht mehr bindend. Übrigens ich durfte von Millivolt bis 35.000 Volt selbstständig arbeiten. Vor meiner Rente.

Nochwas, wenn ich an solcherlei arbeite, weiß ich was ich tue, habe ich die nötigen Sicherheiten. U.a. regelbaren Trenntrafo bis 1 KW.

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Dies ist eine wirklich interessante Schaltung. Der Kondensator dient als Vorwiderstand ohne die bei Ohmschen Widerstand entstehende Wärmeleistung zu erzeugen. Der Wirkstrom ergibt sich aus dem komplexen Widerstand, der aus in Reihe geschaltetem Widerstand und Kondensator besteht.

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