Brummspannung

Als Brummspannung bezeichnet man in der Elektrotechnik die Restwelligkeitsspannung oder Welligkeitsspannung, das heißt den noch verbleibenden Wechselspannungsanteil einer geglätteten oder geregelten Versorgungsspannung, nachdem diese von einem Gleichrichter gleichgerichtet und von einem Kondensator geglättet und/oder von einem Spannungsregler auf ein niedrigeres Niveau herabgeregelt wurde.

1) Wechselspannung gleichgerichtet

2) durch zusätzlichen Kondensator geglättete pulsierende Gleichspannung/Mischspannung

Aus der Steckdose kommt Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz (in einigen Ländern 60 Hz). Zum Betrieb von Geräten der Unterhaltungselektronik wird im Allgemeinen eine möglichst konstante Gleichspannung benötigt. Bei einer Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung (durch das Netzgerät mit Transformator) kommt es daher darauf an, die durch den Phasenverlauf bedingten Spannungsschwankungen der Wechselspannung (1. sowie 2. Abbildung links) möglichst gut zu einem gleichbleibenden Gleichspannungsniveau zu glätten. Es verbleibt aber ggf. eine Restwelligkeit der Versorgungsspannung, ein Wechselspannungsanteil, der in Kopfhörern oder Lautsprechern als Brummton von 50 Hz (bei Vollweggleichrichtung 100 Hz) hörbar werden kann.

Wenn eine Wechselspannung mit Dioden gleichgerichtet wird, entsteht in der Mitte jeder halben Periode eine Spannungsspitze, die wieder auf Null abfällt (1. Abbildung rechts). Dieses Abfallen kann mit einem Kondensator verzögert, aber nicht verhindert werden. Somit entsteht in jeder halben Periode eine Differenz zwischen der Spitzenspannung und dem tiefsten Punkt der Kondensatorspannung vor dem Wiederanstieg (2. Abbildung). Diese so entstandene Spannungsdifferenz bezeichnet man als Restwelligkeitsspannung. Sie kann mit einem „gekoppelten TRUE-RMS-Messgerät“ (Effektivwert) gemessen werden.

Durch Kondensatoren mit möglichst großer Kapazität kann die Brummspannung minimiert werden. Der Kondensator sollte so bemessen sein, dass er den Strombedarf des Verbrauchers in der spannungsärmeren Phase decken kann. Bei zusätzlichem Einsatz eines Spannungsreglers, der die Ausgangsspannung konstant auf ein Niveau begrenzt, das unterhalb der niedrigsten Spannung liegt, die Diodengleichrichter und Kondensator liefern, kann die Brummspannung nahezu vollständig eliminiert werden. Dazu ist als Eingangssignal eine Wechselspannung erforderlich, die im Mittel etwas größer ist als die am Verbraucher benötigte Gleichspannung.

Netzbrummen: Eine weitere Quelle für auftretende Brummspannungen sind elektromagnetische 50-Hz-Felder, die praktisch überall vorkommen, wo ein Wechselstromnetz vorhanden ist. Wenn sich Kabel in einem starken Feld befinden, erzeugt es in ihnen eine Brummspannung, die sich auf angeschlossene Verstärker und Beschallungsanlagen übertragen kann. Zum Schutz vor derartigen Effekten werden gefährdete Kabel mit einer Schirmader versehen. Wenn aufgrund eines Defekts die Schirmung des Kabels wirkungslos wird, kommt es allerdings zu den gefürchteten Brummtönen. Auch beim Hantieren mit Mikrofonsteckern entstehen neben Knacklauten auch Brummtöne, da kurzzeitig die Schirmung ausfallen kann.

Siehe auch

• Netzbrummen
• Brummschleife
• Spannungsstabilisierung
• Stromstabilisierung/Überlastschutz

Literatur

• Klaus Beuth sowie Wolfgang Schmusch: Elektronik 3. Grundschaltungen. 10., erweiterte Auflage. Vogel-Fachbuch, Würzburg 1990, ISBN 3-8023-0555-8. S. 45–50 + S. 188–209 (448 S.).
• Helmut Röder, Heinz Ruckriegel, Heinz Häberle: Elektronik 1. Teil. Grundlagen Elektronik. 8. Auflage. Verlag Europa Lehrmittel, Wuppertal 1980, ISBN 3-8085-3178-9.
• Helmut Röder, Heinz Ruckriegel, Heinz Häberle: Elektronik 3. Teil. Nachrichtenelektronik. 5. Auflage. Verlag Europa Lehrmittel, Wuppertal 1980, ISBN 3-8085-3225-4.
• Fritz Kühne: Niederfrequenz-Verstärker mit Röhren und Transistoren. 13. Auflage. Franzis Verlag, München 1970.
• Siegfried Wirsum: Nf-Tricks für den Audio-Freak. 1. Auflage. Franzis Verlag, München 1990, ISBN 3-7723-3321-4.