Einschaltstrom

Nuja – Netzteile besitzen Transformatoren, also Spulen.
Diese müssen in gewisserweise geladen werden, was Energie kostet.
(Das elektrische/magnetische Feld das beim Einschalten (dynamischer vorgang) erzeugt wird muss ja ‘finanziert’ werden)

Damit ich ein bischen hinterlege, wovon ich rede:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1006241.htm

(Dieser Vorgang passiert auch bei Gleichstromgeräten beim Einschalten)

Naja, eigentlich leben wir im Zeitalter der Schaltnetzteile…

… und da sind eher Elkos auf Netzseite drin. Vermutlich wohl 2200mF pro Netzteil (jedenfalls in PC und Bildschirm passt das), was das an Ladestrom ergibt darfst du selber schätzen 😉

Ich hab mal irgendwo Steckdosenleisten mit Strombegrenzung gesehen, keine Ahnung wo allerdings. Waren aber wohl solche Hightech-Dinger mit Master/Slave und so Schnickschnack.

| Naja, eigentlich leben wir im Zeitalter der Schaltnetzteile…
Eben, und die laden nunmal die Kondensatoren beim Einschalten.

Carsten
—
Quo vadis Deutschland?
http://neudeutschland.org/

@Hadmut: Genau. Und diese Schaltnetzteile bestehen netzseitig aus einem kleine Widerstand, einem Gleichrichter und ein oder zwei relativ großen Kondensatoren. Und erst dahinter beginnt dann der elektronisch interessante Teil, der aktiv wird, wenn die Kondensatoren voll geladen sind. Der kleine (im Sinne von “niederohmige”) Widerstand dient auch nur dazu, dass beim Einschalten des Schalters am Netzteil eine gewöhnliche Haushaltssicherung einigermaßen sicher nicht auslöst. Wenn man natürlich mehrere solche Netzteile parallel ans Netz gehen lässt…

Kosten oder Energieverbrauch verursacht dieser Stromstoß von einigen Millisekunden aber “keinen”. Der Zähler ist zu träge, das zu messen und die rotierenden Massen der Generatoren noch viel mehr. Insofern ist der Einschaltstromstoß nur ein unschöner Effekt, der der kostengünstigen (billigen) Konstruktion geschuldet ist – oder aber, wenn man so will, ein Effekt, der zur geplanten Obsoleszenz der Netzteile beiträgt, weil der dabei entstehende Stress an Gleichrichter und Kondensatoren sich maßgeblich auf die Lebensdauer auswirkt.

Wenn DU etwas dagegen unternehmen willst, musst Du Dir einen Sanftanlauf (gibt’s auch für eine Hand voll Euro als Zwischenstecker) vor die geschaltete Steckerleiste setzen – das schont Sicherungen und Netzteile.

Auch (oder besser: gerade?) Schaltnetzteile haben Pufferkondensatoren die erst aufgeladen werden müssen …

@cbx: Bzgl. Sanftlauf –> Gibt es PC-Netzteil-Hersteller, welche so etwas fix verbauen?

“Und damit die nicht zuviel saugen, alle an einer großen Steckdosenleiste mit Fußschalter.” Und dieser Schalter schaltet alles gleichzeitig ein, was das Problem erst sichtbar macht. Was würde passieren, wenn hunderttausend beige Kisten auf die Millisekunde genau gleichzeitig eingeschatet würden?

Wenn aus irgendwelchen Gründen der Strom von Außen ausfällt und die Rechner laufen müssen, gäb’s ein echtes Problem. Wenn der Strom nämlich wiederkäme (der vermutlich nicht ganz so steil ansteigt wie bei einem Tritt auf den Schalter) würde die Sicherung rausfliegen. Sollte man beachten.

Das Horrorszenario eines Netzweiten Stromausfalls:
Wie bekommt man die Endverbraucher so koordiniert, dass ein langsames Anfahren funktionieren kann 🙂

@ Alex

Schwerer Denkfehler!
Eine Induktivität begrenzt den Stromfluss beim Einschalten. Nimm mal einen alten Trafo und schließ die Primärwicklung an eine niedrige Spannungsquelle an (wir wollen ja nichts anbrennen lassen). Jetzt schau dir mit einem Oszi den Spannnungsverlauf und den Stromverlauf beim Einschalten an. Du wirst feststellen, dass das, was du nur mit dem ohmschen Widerstand der Spule erwarten würdest, erst nach einiger Zeit anliegt und sich der Messwert asymptotisch darauf zubewegt.
Vorsicht übrigens beim Ausschalten: Je nach dem wie hoch die Induktivität der Spule und deine Gleichspannung ist, kommt da eine ziemlich saftige Spannungspitze raus. Wegen der gibt es auch Schutz- bzw Freilaufdioden, wenn man induktive Lasten mit Halbleitern schaltet.

Du kannst eine entsprechend dimensionierte Spule auch direkt an das Stromnetz hängen. Nach dem ohmschen Gesetz müsste die Sicherung fliegen oder das Ding das Glühen anfangen, praktisch wird sie sich aber kaum erwärmen und je nach Induktivität wird auch die Sicherung nicht fliegen, obwohl du beide Löcher in der Dose mit einem dicken, sehr leitfähigen Draht verbunden hast.
(Nicht wirklich so machen bitte, das ist in mehrfacher Hinsicht gefährlich und nicht gut)

Wenn man so will sind die Spulen die CDU des Stromflusses. Sie verweigern sich jeder Änderung und werfen sich mit aller Kraft dagegen 😀

Wenn du das alles übrigens noch mal mit einem Kondensator machst, stellst du fest, dass der sich exakt gegensätzlich verhält. Du hast die beiden verwechselt.

@ Hadmut

“Die angeblich so stromsparenden”?
Spielst du auf den physikalischen Strombegriff an, weil sie wirklich kurz einen sehr hohen Strombedarf haben?
Wenn du meinst, dass sich das ernsthaft auf den Verbrauch auswirkt, liegst du daneben. Integrier den Stromfluss doch mal über die Zeit. Wenn wir davon ausgehen, dass die Sicherung rund 1s bis zum Auslösen braucht (das ist grob überhöht) und wir davon ausgehen, dass in der Zeit meinetwegen 50A fließen (Sicherung fliegt bei 16A, Überhöhung zur (über-)Kompensation des rapiden Stromabfalls), dann sind wir bei 50As bei 230V. Das sind 11500Ws. Eine kWh sind allerdings 3.600.000Ws.
Realistischerweise würde ich eher 0,1s erwarten und als Mittelwert dafür eher was um die 15A. Die Kosten dafür entsprechen dem anteiligen Gewichtsverlust beim mehrmaligen heftigen Reiben eines Centstückes am Hosenboden.

@Hanz: Nein.

Ich meinte damit nicht, dass die Dinger effizient gebaut sind, sondern dass es mittlerweile Vorschriften gibt, wonach Geräte im Standby nur wenig Strom ziehen dürfen (bei PCs war es glaub ich max 1W), und man dies bei guten Netzteilen meines Wissens dadurch erreicht, dass man sie primärseitig weitgehend vom Stromnetz abkoppelt. Das ist der Grund, warum mich der Einschaltstoss eher verwundert. Allerdings sind einige der Geräte schon etwas älter und noch nicht danach gebaut.

Hallo Hadmut!

Wie Hanz schon erwähnte hat Alex Spulen und Kondensatoren verwechselt.

Ein Netzteil besteht immer aus einigen Spulen und Kondensatoren, und seien sie angeblich noch so stromsparend. Diese Kondensatoren haben eben das Problem, daß sie wie ein Akku erst geladen werden müßen. Dies geht allerdings nicht langsam und sanft, sondern sie ziehen erst einen ziemlich hohen Einschaltstrom der dann langsam abnimmt.

Nun passiert bei deinen Netzteil folgendes: Du schaltest die Teile komplett ab und wie bei Batterien und Akkus geben diese Kondensatoren ihre Ladung wieder ab. Da diese Dinger nur sehr geringe Ladung haben geht das relativ schnell.

Im normalen Standby-Modus passiert das nicht, da die Netzteile ja weiterhin permanent mit Strom versorgt werden. Da du sie aber mit deinem Schalter vom Netz trennst entladen sich die Kondensatoren über Nacht oder auch über das Wochenende und wenn du das Zeug wieder einschaltest laden sie sich wieder auf, schlagartig.

Dieses komplette Abschalten bringt eigentlich kaum etwas, außer du verwendest sehr viele und wirklich sehr alte Röhrengeräte, die vom Standby noch nie was gehört haben. Aber selbst mein alter LG 702B Monitor hat schon Standby und der hat bereits 10 Jahre auf dem Buckel.

Ich kann mir irgendwie nicht vorstellen, daß man mit dem kompletten Ausschalten mit dem Fußschalter so besonders viel Stromkosten sparen kann, das dürfte sich wohl so um ein paar Mikro-Cents drehen gegenüber dem Standby. Hast du das irgendwie einmal geprüft??

Übrigens sollte ich wissen, was ich da gerade geschrieben habe. Als Energieelektroniker mit langjähriger Berufserfahrung sehe ich das als gegeben an! 😉

Grüße aus den voll elektronischen Schaltkreisen von TmoWizard’s Castle

Mike, TmoWizard

Leute, ich weiß, daß in einem Netzteil Spulen und Kondensatoren sind. Ich hab schon einige Netzteile selbst gebaut.

Aber ich war der Auffassung, daß die modernen Stromsparmethoden der Netzteile in der Lage wären, große Teile des Netzteils primärseitig vom Netz zu trennen, weil nur so die niedrigen Standby-Verbräuche zu reduzieren wären.

Standby ist übrigens noch lange nicht Standby. Ich habe Geräte (z. B. ein Radio), die laut meinem Meßgerät im Standby bis zu 8 Watt ziehen. Macht 70 kWh im Jahr und damit ca. 16 Euro pro Gerät pro Jahr. Von wegen Micro-Cent. Den Switch habe ich zwar nicht durchgemessen, aber da der kein Standby und keine Abschaltung kennt, dürfte der permanent oberhalb 10 Watt liegen. Davon abgesehen sind Geräte am Stromnetz zwar eine geringe aber nichtsdestotrotz bestehende (Brand-)Gefahr. Ich will die Dinger einfach aus und tot haben, wenn ich gehe.

@TmoWizard

1W Standby sind 8,76kWh/a und damit verurscht ein Gerät, daß daß ganze Jahr ungenutzt dranhängt ca. 2€ Kosten. Wenn man genügend Geräte hat, die vielleicht sogar deutlich mehr Standby-Strom ziehen (10W soll da durchaus vorkommen) hat man durchaus schnell Summen beisammen, mit denen man sich einen gemütlichen Abend mit dem Lebensabschnittspartner machen könnte. Klar es sind keine Summen die einen Arm machen. Aber in der summe aller Verbaucher ist das doch wieder Stückchen mehr Ressourcenverbrauch der nicht sein müßte.

Außerdem sehe ich in dem Abschalten aller Netzteile einen ganz anderen Vorteil. Da das Zeug durchaus auch mal “druchbrutzeln” und einen Brand verursachen kann, ist das auch eine Verringerung des Brandrisikos, auch wenn ein durchgebranntes Netzteil selten ist.Nachdem aber immer mehr Billigschrott aus China als Hightech verkauft wird, wird das in Wukunft wohl steigen (siehe auch Hadmuts Blogeintrag über die komischen 220V-LED-Lampen vor einiger Zeit).

@Hadmut, Hanz: Auch wenn die Netzteile höchste energieeffizient gebaut sind, macht es dennoch wenig Sinn, die Gleichspannungsschiene vom Netz zu nehmen. Wenn die Elkos erst mal voll sind, nimmt dieses Konstrukt effektiv keinen Strom mehr auf. Die auftretenden Leckströme sind in quasi beliebiger Näherung NULL, weil der dahinter liegende FET, der den Trafo ansteuert, gesperrt ist. Diesen Kreis abzuschalten würde nur (zusätzliche, “unnötige”) Kosten verursachen

Wichtig ist, dass die notwendige Hilfsenergie (5V Standby und Eigenversorgung) über ein zusätzliches, sehr kleines aber effizientes Netzteil bereitgestellt wird, einfach, um den extrem ineffizienten Teillastbetrieb (unter 1% Last) des Hauptnetzteils zu vermeiden.

Den Einschaltstromstoß wirst Du durch diese Technik natürlich nicht los.

@John: Ich kenne keinen Hersteller, der sowas explizit anbietet (soll heißen: “ich weiß es nicht”), am ehesten wird derlei in Netzteilen jenseits der 500W-Klasse eingebaut sein müssen, weil deren Einschaltstromstoß prinzipiell höher liegt und deshalb besser begrenzt werden muss. Diese Netzteile aber sind natürlich in “normalen” Konfigurationen im (Teillast-)Betrieb nicht besonders effizient.

@cbx: Das tun meine Geräte aber nicht alle, zumal ich auch keine Lust habe, die jetzt alle auszutauschen.

Wie gesagt, da kommen Standby-Ströme bis zu rund 10 Watt vor.

Bei mir hängen Switch, Router, NAS, WLAN-Radio und Handyladekabel an einem alten lüfterlosen PC-Schaltnetzteil. Das liefert alle Spannungen, die man braucht und ich muss nur die Kabel und Stecker (inkl. Sicherungen) selber konfektionieren. Das spart im Vergleich zum Parallelbetrieb aller mitgelieferten Netzteile ca. drei Watt. Eigentlich lohnt sich aus finanzieller Sicht der Aufwand nicht, da er sich erst in ein paar Jahren rentiert, und es ist somit als “Spaßprojekt” abzutun.

Würde die Industrie aber ihre Gerätespannungen auf 12V normieren und sich auf ein einheitliches Steckerformat einigen, könnten Netzteilhersteller gerade für diesen Bereich, in dem viele Geräte gleichzeitig betrieben werden, leistungsstärkere aber stromsparendere “Zentralnetzteile” bauen, bei denen es auch kein Problem mit dem Einschaltstrom gibt, denn der wäre dann kontrollierbar.

Das muß aber schon sehr alt sein. Halbwegs moderne PC-Netzteile gehen nämlich gar nicht erst an, wenn sie nicht auf allen Leitungen eine gewisse Mindestlast haben. Zumindest war das mal eine Zeitlang so.

@ Hadmut
Was cbx gesagt hat. Die Kapazitäten zu entkoppeln wäre teuer und aufwändig für eine Einsparung um etwa 0.

@ Rudolf
Mit einer genormten Spannung kommst du nicht weit. Ist sie zu niedrig, werden die Kabel schnell dick und es gibt Bauteile, die damit teuer werden. Ist sie zu hoch, musst du sie aufwändig herunterregeln für die Elektronik von Geräten, denen man eigentlich eine Niedrigere geben würde. Wenn man dann aber wieder in jedem Gerät einen Spannungswandler hat, gewinnt man nicht so viel an Effizienz, weil das natürlich wieder billig sein muss und effiziente Schaltungen das nicht sind.
Mit einer Kombination aus 5V und 12V könnte man aber sehr weit kommen. Ich seh da aber auch direkt Probleme mit dem Verbraucher, der mit einem Gerät ein Netzteil haben will, um es überhaupt benutzen zu können, das möglichst klein will und sehr preissensibel ist. Damit daraus ein Schuh wird müsste man hier vermutlich regulierend eingreifen, wie bspw. bei den Handyladegeräten.

@ Hadmut
Die Zeiten in denen ATX Netzteile erst ab einer Grundlast arbeiten sind meiner Erfahrung nach wieder vorbei. Ich hab noch eine Hand voll solcher Netzteile aus den 90ern, die eine Zeit lang ein paar Xenonbrenner befeuert haben. Die haben einen zusätzlichen Schalter um eine 24V Glühbirne sinnlos zu befeuern, wenn man sie für was anderes nutzen will 😀
Mittlerweile sind die aber ersetzt worden durch neuere Altgeräte, war ein brutaler Effizienzgewinn, und die laufen allesamt dauerhaft mit einer zumindest am Multimeter stabilen Spannung auch wenn keine Last dranhängt. Ich hab, weil mich das verwundert hat, auch mal die neu angeschafften Computernetzteile (2009, 2011) daraufhin getestet und die laufen alle in nullter Näherung sauber. Zumindest eine einzelne SATA Platte als Last funktioniert an beiden ohne Murren.
Eines von ungefähr 2007 verwende ich für einen Verstärker, der nach dem Einschalten auch nur etwa 4W Grundlast hat. Für die Alten ist das deutlich zu wenig.

@ Hadmut, Hanz: Die Grundlastabschaltung kann gar nicht mehr vorhanden sein, weil
a) es so viele „Energiesparmodi“ (C-States, P-States, …) gibt, dass das Netzteil nicht explizit für alle vorbereitet sein kann
b) einige PCs im Leerlauf so wenig Strom ziehen, dass sie sonst laufend abgeschaltet werden müssten. Ich habe bereits PCs zusammengestellt, die im Idle weniger als 25W auf der Primärseite (Stromnetz) und wegen der niedrigen Wirkungsgrade also etwa 10W auf der Sekundärseite Stromverbrauch haben. Jede Form von Grundlastabschaltungen bei handelsüblichen 400-500W-Netzteilen würde da schon auslösen.

@Hadmut: Diese Last kann man durch einen geeigneten Lastwiderstand problemlos simulieren. In Einzelfällen kann das dann immer noch geringere Verluste bedeuten, als mit zig Steckernetzteilen. In meinem Fall ist aber die Stromaufnahme der dauerhaft angeschlossenen Geräte bereits hoch genug. Es ist aber in der Tat ein älteres Schaltnetzteil (so Ende der 90er-Jahre) aus einem 19-Zoll-Gehäuse mit einer Höheneinheit. Diese Dinger findet man auf diversen Flohmärkten für etwas Kleingeld immer mal wieder.

@Hanz Moser: So aufwändig ist das Herunterregeln von 12V nicht wirklich. Es entstehen dabei aber natürlich weitere (Wärme-)verluste am Regler, die das Engergiesparkonzept beeinträchtigen können. Eine zweite, niedrigere Spannung im Netzteil wäre daher vielleicht wirklich nicht so verkehrt.
Natürlich müsste hier wie bei den Handyladegeräten regelnd eingegriffen werden. Der Verbraucher könnte dann ja wählen, ob er die kleinen kompakten Netzteile nimmt, oder ob er sich für eine Ansammlung von Geräten ein größeres zentrales Netzteil gönnt, welches einen etwas niedrigeren Stromverbrauch aufweist. Zumal viele Geräte (z.B. Router, Telefonanlage, Multifunktionsdrucker mit Fax) auch im Privathaushalt 24 Stunden in Betrieb sind. Würde man den Verbraucher richtig aufklären (und nicht, wie bei den Glühbirnen) nur einfach irgendein Verbot aussprechen, könnte das sogar klappen.

@ Rudolf

Wenn Geld eine Rolle spielt wird man für einen Stepdown Regler die billigste aller Möglichkeiten wählen. Mir fällt der Name der Schaltung nicht mehr ein, aber es läuft darauf hinaus, dass die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung einfach verheizt wird. Für ein 5V Gerät hieße das dann in der Praxis, dass man einfach rund das 1,4-fache der Leistungsaufnahme sinnlos verheizt.
Wenn das Ding 5W braucht und 7W Abwärme zuviel sind, weil die Kühlkörper zu teuer sind, muss man aber auch damit rechnen, dass es nur so viel besser wird, bis es wieder in der Herstellung kostenmäßig minimal ist.

In der Praxis würde ich daher vermuten, dass man selten Wirkungsgrade über 65% sieht. Das ist aber kein toller Fortschritt. Deswegen würde ich persönlich auf mindestens 12V und 5V bestehen.

Wenn dein Netzteil noch aus den 90ern ist, würde ich auch mal über ein kleines neues nachdenken. Die 30 Euro für ein kleines ATX Netzteil mit 80% von einem Hersteller den man kennt kannst du vermutlich sehr schnell wieder reinholen.
Miss und rechne einfach mal 🙂

@ Chris

C- und P-States betreffen nur die CPU, wobei grob gesagt P-States verschiedene Leistungsstufen der CPU während der Arbeit darstellen und C-States verschieden tiefe Schlafzustände während sie nicht arbeitet.
Die betreffen also nur die reine CPU und ggf. Teile der im Die integrierten Peripherie.
Meintest du vielleicht die Dinger mit S vorne dran, die verschiedene Stromsparzustände des Gesamtsystems beschreiben?

Letzten Endes läuft es aber darauf hinaus, dass selbst ein extrem zusammengestellter Desktop praktisch nicht unter 10W fällt. Die würde ich auch gerne mal auf der Sekünderseite gemessen haben, weil mir das schon ziemlich extrem erscheint, selbst mit Power Gating in der CPU und allem schnickschnack.

Eine Abschaltung bei rund 5W oder sowas könnte also durchaus sein. Natürlich nicht auf den Leitungen mit der Standbyversorgung, die aber erst ab gewissen ACPI Energiezuständen (die S-Dinger) relevant sind, wenn das System nicht mehr an ist, sondern sich in einem entsprechend weitgefassten Stillstand befindet. (Rein aus dem Gedächtnis bin ich mir nicht mehr sicher, aber iirc erfolgt der Übergang von der normalen zur Standbyversorgung bei S3, also Suspend to RAM.)

Deine Argumentation hat zwar die richtige Richtung, zwingend, im Sinne von “kann nicht sein”, ist sie aber eben nicht.

@Chris: Das Problem ist ja vielmehr, dass die Spannungsregelung vieler PC-Netzteile erst ab einer gewissen Grundlast (ab einem gewissen Mindeststrom) vernünftig arbeitet und man darunter Gefahr läuft, die MosFETs im Netzteil zu verbraten. Außerdem ist die Ausgangsspannung bei zu niedriger Last mehr oder weniger großen Schwankungen ausgesetzt, weil der Regelkreis nicht stabil arbeiten kann, so dass Kleinverbraucher nicht einfach so an ein solches Netzteil angeschlossen werden können.

Meistens ist die Grundlast aber gar nicht so hoch, 300-400 mA im 5V-Zweig (also max. ca. 2W) reichen in der Regel jedem Netzteil aus. Ich kenne keinen Desktop-PC und sei er noch so minimalistisch, der 2W unterschreitet.

Zum Vergleich: Mein Labornetzteil liefert Ströme zwischen 0 bis 30A ohne zu mucken. Da ist nichts mit Grundlast. Das Problem der Grundlast liegt also nicht an irgendwelcher Zauberei, sondern daran, dass die Hersteller an den paar zusätzlichen Bauteilen für eine vernünftige Regelung sparen, da bei PCs immer eine gewisse Mindestlast zu erwarten ist. (Hier könnte übrigens auch der Haken bei meiner Argumentation zum Zentralnetzteil liegen: Die Hersteller werden sich hüten, vernünftige Netzteile zu liefern, sondern sich auf das gerade Nötigste beschränken.)

Auch wenn moderne PC-Netzteile eine deutlich bessere Regelung besitzen: Drauf verlassen, dass es ganz ohne Grundlast geht, würde ich mich noch nicht.

Man könnte dieses Phänomen mit einem Sicherungsautomat mit anderer Auslösekennlinie beheben. Vielleicht hilft schon ein “C16” anstatt “B16” Automat. C-Automaten vertragen einen höheren Einschaltstrom bevor sie auslösen.

Es ist ein B16…

B 16 ist halt der Standardsicherungsautomat in der Haustechnik. Einfach entsprechenden Automat tauschen (lassen), oder falls Du auf Old School stehst, nimm die gute alte träge Schmelzsicherung. 😀