Transienten

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Dieser Artikel erläutert den Begriff der Wellenlehre, zum allgemeinen Plural siehe Transient.

Mit Transienten (immer im Plural) wird ein sehr schneller, impulshafter, elektrischer oder akustischer Einschwingvorgang bezeichnet. Meistens sind das höherfrequente, steile Signale in Form instationärer Schwingungen.

Definition[Bearbeiten]

Der Begriff Transient stammt aus dem Lateinischen und bedeutet „Übergang“. Zum Beispiel braucht ein gedämpfter Oszillator nach einer kurzzeitlichen Störung einige Zeit, um wieder ins Gleichgewicht zu kommen und, nachdem eine dauerhafte Änderung der Systemvariablen eingetreten ist, um das neue Gleichgewicht zu erreichen.

Transiente Spannungen (Vorgänge) sind zeitlich nicht vorhersehbar (zufällig) sowie von begrenzter Dauer. Sie wiederholen sich nicht periodisch und lassen sich in ihrer Form nicht eindeutig voraussagen.

Begriffe[Bearbeiten]

Weitere Begriffe, die mit Transienten zu tun haben:

Transient Recovery Voltage
Transient Recovery Time

Zeit, die die Ausgangsspannung einer Stromversorgung nach dem Auftreten von Transienten benötigt, um sich innerhalb der Grenzwerte zu stabilisieren.

Transient Response Time

Zeitintervall zwischen dem Auftreten von Transienten und dem Rücklauf auf einen festgelegten Amplitudenbereich.

Transient Response

Übergangsverhalten eines Schaltkreises auf eine plötzliche Änderung am Eingang oder Ausgang.

Transient

Abweichung eines bestimmten Parameters, im allgemeinen der Eingangsspannung beziehungsweise der Last am Ausgang.

Bereiche, in denen die Transienten von Bedeutung sind[Bearbeiten]

Audio[Bearbeiten]

Technisch gesehen muss man Transienten als diejenigen plötzlich auftretenden (Schwingungs-) Ereignisse bezeichnen, die sich nicht auf eine Summe einzelner Grundschwingungen zurückführen lassen. Hierzu zählen z. B. Stoßvorgänge. Ein Beispiel aus der Musik verdeutlicht dies sehr gut: Der Anreißvorgang einer Gitarrensaite ist ein transientes Ereignis, das dann fließend in einen Schwingungsvorgang übergeht. Der plötzliche Anreißvorgang kann nicht aus einer endlichen Summe einzelner Grundschwingungen hergeleitet werden, da diesem Ereignis keine korrespondierenden Grundschwingungen vorausgingen. Allerdings werden in der Praxis vielerlei impulshafte Geschehnisse als transient bezeichnet, obwohl sie es nicht (ganz) sind. Dies tut jedoch in der Regel dem richtigen Umgang mit dem Auftreten dieser Transienten keinerlei Abbruch.

Soll eine Lautsprechermembran einen Impuls erzeugen, schwingen nicht alle Flächenelemente gleichzeitig.

Durch die Transienten werden Naturklänge für unser Ohr eindeutig identifiziert, z. B. der Bogenanstrich einer Saite.

An die elektro-akustische Wiedergabe der Lautsprecher werden sehr hohe Ansprüche gestellt, weil es sich nicht nur um hohe Geschwindigkeiten der Membran, sondern zusätzlich um kurzzeitige, hohe Beschleunigungen bis hin zum Ruck handelt, die mit einem zusätzlichen, unnatürlich störenden Geräusch verbunden sind. Diese plötzlichen, stark geräuschhaften Einschwingvorgänge lösen Bewegungen der Lautsprechermembran aus, die sich wellenförmig nach außen bewegen. Dadurch wird noch Schall abgestrahlt, obwohl der Impuls längst zu Ende ist. Im Regelfall ist der Rand nicht mit der korrekten Wellenimpedanz abgeschlossen, daher wird die Welle reflektiert und verlängert den Impuls weiter. Dem Klang werden durch die elektro-akustischen Transienten (Einschwingvorgänge) unnatürliche Härte und scharfe Höhen zusätzlich mitgegeben. Die Lautsprecherwiedergabe täuscht Präzision und Deutlichkeit und auch mehr Höhen vor, was in bestimmten Bereichen der Pop-Musik sogar positiv bewertet wird.

Stromnetz[Bearbeiten]

Beispiele für Transienten im Stromnetz

Die zuverlässige Erkennung von transienten Vorgängen im elektrischen Energieversorgungsnetz ist sehr wichtig, um Schäden zu vermeiden. Durch ständige Veränderungen im elektrischen Versorgungsnetz durch Schalthandlungen und Fehlerfälle ergeben sich immer wieder neue Netzzustände, auf die sich das Gesamtsystem einschwingen muss (siehe auch Spannungsregelung). Dabei treten im Normalfall transiente Ausgleichsströme und Ausgleichspannungen auf. Um einschätzen zu können, ob die transienten Vorgänge aus einer gewollten oder ungewollten Netzänderung resultieren, braucht man zuverlässige Entscheidungskriterien. Bei der Untersuchung des stationären und transienten Verhaltens wie auch bei der Analyse und Planung von Energieversorgungsnetzen muss die Störfestigkeit gegen schnelle elektrische Transienten (bursts) und Impulspakete (impulse packets) betrachtet werden.

Gerätenetzteile[Bearbeiten]

Durch Lastwechsel verursachte Spannungsschwankung

Bei Hardware-Schaltungen bezeichnet man mit Transienten Spannungsspitzen, die in Zusammenhang mit Netzteilen auftauchen können und die möglicherweise die Schaltung beschädigen. In Netzteilen führt ein großer Lastwechsel durch darauf notwendige Ausregelvorgänge zum Einschwingen in der Ausgangsspannung. Geringe Schwankungen sind deswegen ein Qualitätsmerkmal, bzw. schlechte Netzteile können zu Funktionsstörungen in der angeschlossenen Elektronik führen.

Genau definierte Transienten (Normblitze) sind Prüfgrößen bei der Überprüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit von Geräten. Es wird unterschieden zwischen energiereichen transienten Störimpulsen (Stoßspannungen, Surge) und schnellen transienten Störimpulsen (Burst). Die technischen Maßnahmen des Überspannungsschutzes dienen zum Schutz vor Transienten durch Blitzschlag und andere Ursachen.

Siehe auch[Bearbeiten]