mich beschäftigt gerade eine relativ essentielle Frage der Elektrotechnik, bei der ich auch nach längerem Nachdenken zu keiner Lösung gekommen bin, weshalb ich diese in dieses Forum poste:
Was passiert, wenn eine Stromquelle nicht genug Strom für die angeschlossenen Verbraucher liefern kann?
Beispiel:
Eine Solarzelle produziert im Betrieb 200mA. Der angeschlossene Verbraucher bezieht laut I=U/R aber 300mA.
Was passiert in Theorie und Praxis eines solchen Szenarios? Macht es einen Unterschied wenn ich statt der Solarzelle beispielsweise ein Netzteil verwende?
Bricht die Spannung zusammen?
Fragen über Fragen, auf die alle keine Antworten weiß…
Guten Rutsch und vielen Dank im Voraus,
Kai
ja, die Spannung geht herunter. Der Strom, der aus der Solarzelle herauskommt muß genau gleich dem sein, der in den Verbraucher hineinfließt. Stelle Dir das so vor, daß die Solarzelle aus einer idealen Spannungsquelle (konstante Spannung) und einem Innenwiderstand besteht, mit dem der Widerstand des Verbrauchers in Serie liegt. Dadurch entsteht ein Spannungsteiler, und die Klemmenspannung (Spannung zwischen den Klemmen bzw. Anschlüssen, an denen der Verbraucher angeschlossen ist), ist deutlich niedriger, als wenn z. B. nur ein hochohmiges Voltmeter (digitales Multimeter) angeschlossen ist.
Dasselbe gilt im Prinzip auch für ein Netzteil oder einen Akku usw. Wenn die Spannungsquelle hohe Ströme liefern kann, hat sie nur einen sehr kleinen Innenwiderstand, und die Klemmenspannung geht nur sehr wenig herunter, wenn der Verbraucher angeschlossen wird. Sodaß Du es eventuell nur durch Messen der Spannung jeweils mit und ohne Verbraucher merkst.
Leistung = Spannung x Stromstärke ist Dir ja bekannt
Die Spannung der Stromquelle wird in Abhängigkeit vom ohmschen Widerstand des Verbrauchers so weit absinken, dass
Leistung der Stromquelle= Spannung x Stromstärke sich ergibt.
Vielleicht kannst Du in diesem Zusammenhang mit dem Begriff Leerlaufspannung etwas anfangen?
Wenn der Widerstand des Verbrauchers sehr gering ist, wird die Stromstärke so weit ansteigen, dass das schwächste Element des Stromkreises zerstört wird (Kurzschluss).
Dann gibt es neben den Verbrauchern mit einem konstanten Widerstand auch solche, deren Widerstand von der Spannung abhängig ist (Hauptsächlich Halbleiter). In diesem Fall ist die Stromstärke im Verhältnis zur Spannung von der Kennkurve des Halbleiters abhängig.
Wenn der Widerstand des Verbrauchers sehr gering ist, wird die
Stromstärke so weit ansteigen, dass das schwächste Element des
Stromkreises zerstört wird (Kurzschluss).
Dazu müßte aber der Innenwiderstand der Quelle auch sehr gering sein.
Gerade bei einer Photozelle ist das aber eher nicht der Fall.
Deren Verhalten ähnelt eher eine Stromquelle, als einer Spannungsquelle. http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle
Ob also bei Überlastung einer Quelle ein zu hoher Strom fließt, der
evtl. ein Überstromschutz-Element (Sicherung) ansprechen lässt
oder ob die Spannung einfach nur zusammenbricht, so dass sich ein
Gleichgewicht zwischen Quellenleistung und Leistung der Last einstellt,
ist vom konkreten Fall abhängig.
Bei elektronischen Stromquellen gibt es auch spezielle Schaltungen zum
Überlastschutz (z.B. sogenanntes Fold-Back-Verhalten oder
Konstantstrom-Begrenzung). http://power-topics.blogspot.com/2008/09/over-curren…
Gruß Uwi