Allgemeine Formel für Gemischte Schaltung ( Reihe+ Parallel)

[Thunderstuck]

Ich habe Elektrotechnik auch mal in der Schule. Hab jedoch nur noch sehr wenig wissen darüber.
Ohmsche Gesetz kenn ich, weiss ich auch wie ich es bei Parallel oder ner Reihenschaltung anzuwenden habe.
Doch wie sieht es bei einer "Gemischten Schaltung" aus?
Wie Verhalten sich Stromstärke und Stromspannung?

Kleine Beipiel: Wie verhält sich die Stromstärke und Stromspannung in einer gemischten Schaltung, wenn jeweils 4 Parallel Schaltungen mit jeweil 3 in Reihe geschaltet werden ( also ingesamt 12 LED's)?
Wie groß muss ein Vorwiederstand vor jeder Reiheschltung sein, damit die LED's nicht überlastet werden, wenn gilt:
Eine LED = 3,1 V, Eingangsspannung 16V, 200mA.

[Larkin]

Kirchhoffschen Regeln(Netzwerkanalyse) helfen da sehr.

[Thunderstuck]

Das ist schön das das Hilft, aber ich möhte doch nur eine Formel wissen, damit ich damit rummexperimentieren kann.

[Beatbuzzer]

Das ist schön das das Hilft, aber ich möhte doch nur eine Formel wissen, damit ich damit rummexperimentieren kann.

Ich persönlich halte nicht viel von Formeln. Man muss verstehen was man da tut. Eine auswendig gelernte Formel ansetzen ist meiner Ansicht nach nicht das Ziel des elektrotechnischen Verständnisses.
habe mal einen Plan gemacht von dem was du meinst:

Jede LED-Reihe ist mit Vorwiderstand so bestückt, dass sie 20mA bei 16V benötigt.
Du siehst, wie sich der Strom der einzelnen Reihen in den Zuleitungen addiert, und schließlich fließen von der Spannungsquelle 80mA ab, da wir 4 Reihen mit jeweils 20mA haben.
Willst du jetzt einen Widerstand berechnen, dann machst du das einfach nach altbekannter Vorgehensweise. An einer Reihe liegen 16V, drei LEDs mit je 3,1V sind drin. Die wollen 9,3V haben. Bleiben noch 6,7V, welche über dem Vorwiderstand bei 20mA abfallen müssen.
Dann kommen wir auf: 6,7V / 20mA = 335ohm. Also wird dort ein 390ohm Widerstand eingebaut und gut.

PS: Denkanstoß. Bei 3 LEDs pro reihe reichen auch 12V. Oder aber bei 16V einfach 4 LEDs in eine Reihe packen und dafür am Ende nur drei reihen haben. Spart 20mA.

[URS]

Kleine Beipiel: Wie verhält sich die Stromstärke und Stromspannung in einer gemischten Schaltung, wenn jeweils 4 Parallel Schaltungen mit jeweil 3 in Reihe geschaltet werden ( also ingesamt 12 LED's)?
Wie groß muss ein Vorwiederstand vor jeder Reiheschltung sein, damit die LED's nicht überlastet werden, wenn gilt:
Eine LED = 3,1 V, Eingangsspannung 16V, 200mA.

"Stromspannung"? Dazu finde ich nur diese Erklärung... (SCNR)

Ich stelle mir das immer mit Wasser und Schläuchen vor, dann wird es einfacher mit Parallel- und Reihenschaltung.

Drei LED in Reihe macht 3*3,1V=9,3V. Am Widerstand müssen (16,0-9,3)V (=6,7V) bei 0,2 A verbraten werden, macht (16,0 - 9,3)/0,2 = 33,5 Ohm. Der nächsthöhere ist 39 Ohm (es gibt auch 36er), und durch diesen Wiederstand fließen (16,0 - 9,3)V * 0,2 A = 1,34 W -- ein kleiner Viertelwatt-Widerstand wird kurz hell und dann lange dunkel. Von diesen LED-Strängen kannst Du beliebig viele parallel nebenenander hängen. Jedesmal kommen 0,2 Ampere dazu, die aus dem Netzteil kommen. (Ampere ~= Anzahl der Elektronen pro Sekunde).

Vier LED in Reihe sähen so aus: (16,0- 4*3,1)V = 3,6V, die am Widerstand verbraten werden müssen. Macht 18 Ohm, verfügbar ist 22 Ohm. Dafür heizt der Widerstand nur mit 0,72 Watt, also reicht ein 1-Watt-Widerstand.

Ist das nun OK, oder bist Du noch mehr verwirrt?

[Beatbuzzer]

Ist das nun OK, oder bist Du noch mehr verwirrt?

Ich bin etwas verwirrt. Die 200mA beziehen sich meines Erachtens auf die Versorgungseinheit.
Die 20mA habe ich mal hergenommen, da es sich wohl um Standard-LEDs handelt, oder handeln wird.
@Thundersuck: Bitte mal eine Stellungnahme dazu

[Larkin]

aber ich möhte doch nur eine Formel wissen, damit ich damit rummexperimentieren kann.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Also eigentlich kann man die Parallelschaltung für die Betrachtung der einzelnen Reihenschaltungen erstmal komplett ignorieren und nur eine der Reihenschaltungen berechnen.

Anschließend teilt man die maximal zulässige Stromstärke des Netzteils (z.B. 800 mA = 0,8 A) durch den Strom einer einzelnen Reihenschaltung (z.B. 20 mA = 0,02 A),
also 0,8 A / 0,02 A = 40. Jede einzelne fertige Reihenschaltung kann als ganz gewöhnlicher Verbraucher betrachtet werden, von dem n Stück parallel geschaltet werden sollen.

Wenn man das Netzteil nicht am Limit betreiben möchte (was man bei Schaltnetzteilen für eine Lange Lebensdauer vermeiden sollte), nimmt man ca. 15-25% weniger als die maximal möglichen 40 Reihenschaltungen mit à 20 mA.

[Thunderstuck]

Sehe ich das rischtig, keiner weiß es hundert % oder?
Ich habe jetzt von fast jeden einen ganz anderen Wert bekommen. Wieso kann mir keiner erkrären wie die Formeln dazu sind, damit ich es selbst individuell ausrechnen kann. Ich habe jetzt dies Kirschhofsche Regel gehört, hab was von Maschenregel gelesen, dass diese gemischte Schaltung nur als Reihe zu sehen ist und nur jeweils 20 mA in jeder neuen Paralellschaltung dazu kommen. Was zum teufel soll ich mit diesen Aussagen anfangen?
Naja ich werde dann mal Elektrotechnik Studieren müssen um das zu verstehen, denn ich weiss mit sicherheit, dass eine gemischte Schaltung nicht infach auszurechnen ist.
PS: Das beispiel mit den Schläuchen find ich total fürn *Popo*, dass ist echt schon fast Kindergarten, wenn der Schlauch enger wird kommt weniger Wasser durch, ahhh der Widerstand verängt also die Leitung damit nicht mehr so viel Strom durch kommt. Total Banane... Naja genug aufgeregt, ich werde es einfach mal Tage lang ausprobieren und dann passt das schon...

[Sailor]

Die Grundformel für die Parallelschaltung ist ganz einfach:
Gesamtstrom = Summe der Teilströme oder Iges = I1 + I2+ I3 + ... + In, wobei n die Zahl für den letzten Zweig der Parallelschaltung ist.

So lässt sich der Gesamtstrom z.B. in Beatbuzzers Schaltung einfach berechnen.

Das lässt sich halt auch über das Summenzeichen ausdrücken.

Wenn die Schaltungen komplizierter werden, wird auch die Formel komplizierter, aber immer gilt:

1. Gesamtstrom ist die Summe der Teilströme in der Parallelschaltung
2. der Strom ist an allen Stellen gleich groß in der Reihenschaltung

Mit diesem Wissen und dem Können in der Anwendung kannst Du jede Schaltung berechnen.

[URS]

Abgesehen davon, daß es mit 0,2 Ampere, 0,02 Ampere oder 20 Milliampere ein wenig durcheinanderging, war doch alles richtig. Die Rechenschritte stehen in den beiden ersten Antworten dabei, nichts anderes ist doch eine Formel. Nebenbei gab es zwei Antworten mit teilweisem Wiltzboldcharakter, damit muss man hier leben.

Mit U=R*I (Volt = Ohm mal Ampere), P=U*I (Watt = Volt * Ampere) und ein paar Gleichungen kommst Du schon recht weit.
Bei in Reihe geschalteten LEDs summiert sich die Spannung, bei parallel geschalteten LED-Ketten summieren sich die Ströme.

Beatbuzzer hat schon recht, dass er Formeln an sich nicht mag, sondern dass auch er erst einmal versucht, das Problem zu verstehen, und dann einfach rechnet. Mit der Prozentrechnungsformel in der Schule kam ich auch nie klar, sondern habe bei "drei Prozent drauf" einfach mal 1,03 gerechnet -- Sch*ß auf die Formeln.

Glühlampen werden mit Spannung versorgt und lassen den benötigten Strom durch.
Leuchtdioden werden mit Strom versorgt, und stellen zwischen den Anschlüssen die benötigte Spannung ein.
Dazu nutzt man eine Konstantstromquelle, die entweder aus Elektronik zusammengebaut ist, oder im einfachsten Fall ein Widerstand ist, der den nötigen Strom durchlässt, an dem die überzählige Spannung anliegt, und der diese Energie in Heizleistung umsetzt. Wichtig ist die Stromangabe aus dem Datenblatt der LED, die Spannung an der LED ist ein Hinweis.

Das ganze lässt sich irgendwo zwischen Wasserschläuchen und "P=U*I" erklären. Auf welchem Level möchtest Du denn eine Antwort haben?
Und um nochmal an den Anfang zu kommen, haben Deine LEDs nun 20mA oder 200mA?

[Thunderstuck]

Die LED's haben 20 mA, die Eingangsspannung liegt bei 200mA.
Ich hatte mir das eben so vorgestellt das mit jemand die Formeln aufschreibt, und die dazu hörige Aufgabe löst. So das ich nachrechnen kann und die Formel auch verstene und anwenden kann. Aber dies ist ja jetzt geschehen und ich verstehe es auch. Danke nochmal für die Hilfen.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Die LEDs haben nicht 20 mA, die vertragen max. 20 mA, dafür dass sie nur maximal 20 mA bekommen sorgt erst der Vorwiderstand. Ist der nicht vorhanden, gehen die LEDs sofort kaputt. Der Schaltplan steht ja weiter oben bereits...

[Sailor]

Dann machen wir es nochmal an dieser Aufgabe fest und fassen zusammen:

Ich habe Elektrotechnik auch mal in der Schule. Hab jedoch nur noch sehr wenig wissen darüber.
Ohmsche Gesetz kenn ich, weiss ich auch wie ich es bei Parallel oder ner Reihenschaltung anzuwenden habe.
Doch wie sieht es bei einer "Gemischten Schaltung" aus?
Wie Verhalten sich Stromstärke und Stromspannung?

Kleine Beipiel: Wie verhält sich die Stromstärke und Stromspannung in einer gemischten Schaltung, wenn jeweils 4 Parallel Schaltungen mit jeweil 3 in Reihe geschaltet werden ( also ingesamt 12 LED's)?
Wie groß muss ein Vorwiederstand vor jeder Reiheschltung sein, damit die LED's nicht überlastet werden, wenn gilt:
Eine LED = 3,1 V, Eingangsspannung 16V, 200mA.

1) Strom und Spannung verhalten sich so:

Wenn bei gleichem Widerstand die Spannung erhöht wird, erhöht sich auch der Strom im gleichen Verhältnis (und umgekehrt)
Erhohen wir die Spannung bei einem 10 Ohm Widerstand von 12 Volt auf 24 Volt.
Dazu bemühen wir das Ohmsche Gesetz U = R x I, umgestellt auf den Strom I:

I = U / R,
bei 12 Volt: I = 12 Volt / 10 Ohm = 1,2 Ampere
bei 24 Volt: I = 24 Volt / 10 Ohm = 2,4 Ampere

Aus der Formel lässt sich auch erkennen:
Wenn Du den Widerstand bei gleicher Spannung verdoppelst, fließt der halbe Strom, wenn Du den Widerstand halbierst, fließt der doppelte Strom.

2) Dein Netzteil hat eine Spannung von 12 Volt und kann 200 mA Strom liefern.

Du hast 12 LED´s in 4 Reihen. Durch jede Reihe dürfen 20 mA fließen, jede LED hat eine typische Spannung von 3,1 Volt.

Berechnung des Widerstandes einer Reihe

R = U / I

Spannung über dem Widerstand = Netzteilspannung - Summe der LEDspannungen = 12 Volt - 9,3 Volt = 2,7 Volt

Oben eingesetzt: R = 2,7 Volt / 0,02 Ampere = 135 Ohm

Berechnung ob das Netzteil passt:

Dauerstrom des Netzteils = Maximalstrom des Netzteils - 20% = 200 mA - 40 mA = 160 mA

Mögliche Anzahl der Reihen am Netzteil = Dauerstrom des Netzteils / Strom durch eine Reihe = 160 mA / 20 mA/Reihe = 8 Reihen.

Jede Anzahl an Reihen, die kleiner oder gleich dieser möglichen Anzahl der Reihen ist, passt für das Netzteil. Damit kannst Du auch Deine 4 Reihen an dem Netzteil betreiben.