erstellt 18.01.2011
Strombegrenzung
Um die Höhe des Strom in einen Wechselstromkreis zu begrenzen, ist es möglich den  Blindwiderstand
einer Kapazität als Vorwiderstand zu nutzen.
Bei einer Netzfrequenz von 50 Hz wie in Europa allgemein üblich hat jede Kapazität einen gewissen Blindwiderstand,
also einen Widerstand der von der Kapazität und der Frequenz abhängig ist.
Es ist also auch möglich einen Kondensator zur Strombegrenzung zu verwenden.
Nach welchen Kriterien wird nun die Kapazität berechnet ?
Angenommen ich möchte das ein maximaler Strom von ca 150mA fließen darf, so kann ich nach der unten angegebenen Formel die dazu benötigte Kapazität berechnen.
Theoretisch und auch praktisch wäre es möglich anstatt eine Kapazität auch eine Induktivität als Vorwiderstand zu benutzen,
das macht man aber eher selten weil die Induktivität neben den Blindwiderstand auch zusätzlich noch einen realen rein Ohmschen Widerstand darstellt
den man zum Blindwiderstand hinzu addieren müsste, und der rein Ohmsche Widerstand auch Verluste in Form von Wärme erzeugt. 

Wenn also als Kapazität C1 ein Wert von ca. 2 uF eingesetzt wird, stellt sich ein maximaler Strom von ca 150mA bei einen Kurzschluss ein.
In der folgende Tabelle sind einmal die zu erwartbaren Ströme hinsichtlich der eingesetzten Kapazität ab zu lesen.
Da aber Kapazitäten in der Regel hohe Toleranzen beinhalten, können die Werte natürlich abweichen.
Kapazität
 Maximalstrom
 entspricht Watt
200nf
 16mA
 6,6
400nF
 30mA
 6,9
1uF
 76mA
 17
2uF
 150mA
 34
3uF
 230mA
 52
4uF
 305mA
 70

Was kann man nun damit anfangen,
zum Beispiel könnte man eine Steckdosenleiste mit einer Kapazität ausrüsten, damit daran an schließbare Verbraucher bei zu hohen Strömen
keine Sicherung auslösen können.
Oder man könnte auch eine Leuchtdiode direkt an 230 Volt Netzspannung betreiben, wenn man den  passend zur Leuchtdiode
benötigten Strom  auf die richtige Werte reduziert.
Natürlich muß man beim Betrieb ein Leuchtdiode noch eine Diode zur Gleichrichtung davor schalten.
Netzteil für 5 Volt und 1 Ampere
Oft dienen diese Strombegrenzungen um Netzteile zu realisieren die keine galvanische Trennung benötigen und relative
kleine Ströme zu Verfügung stellen sollen.
Folgend ein Netzteil für 5 Volt Ausgangsspannung und einen Strom von 1 Ampere, dies ist aber auch schon der höchste Strom
der entnommen werden kann, wenn sich die Kosten der Bauteile in grenzen halten soll.

Wie muss so ein Netzteil nun bemessen werden ?
Zäumen wir das Pferd von hinten auf und fangen zuerst beim Spannungsregler VR1 an.
Wenn 5V Ausgangsspannung und 1 Ampere gewünscht werden sollte auch dieser Regler damit zurecht kommen ,
es gibt genau dafür den gewünschten Regler mit der Bezeichnung LM 7805, der bis zu 1 Ampere liefern kann.
Dafür muss er allerdings mit einen Kühlkörper versehen werden.
Der Kondensator C3 dient dem Regler und wird im Datenblatt des Regler LM 7805 mit ca. 100nF angegeben er soll ein schwingen des Regler verhindern.
Der Kondensator C2 ist ein sogenannter Lade Elko und wird im vorliegenden Fall alle 10 ms aufgeladen gleichzeitig aber von der Last wieder entladen.
Weil der Strom nach verlassen des Gleichrichter starke Schwankungen unterliegt, soll dieser Lade Elko diese Schwankungen egalisieren.
Damit er aber im Mittel eine möglichst hohe Ladung gleichbleibend bei hält , sollte die Kapazität nach folgender Formel ausgerechnet werden.

C  bedeutet dann die erforderliche Kapazität
I   ist der erforderliche Ausgangsstrom
Delta t ist die Zeit in der der Kondensator geladen werden muss, also beim Vollweg Gleichrichter 10ms
Und Delta U ist die Spannungsdifferenz die als Brummspannung verbleibt.
Beispiel
  • Für ΔU = 0,2 V und Δt = 10 ms beträgt für einen Strom von I = 100 mA die benötigte Kapazität des Glättungskondensators C
  •  = 5000 µF. Bei einer Einweggleichrichtung ist dieser Wert aufgrund der doppelt so großen Periodendauer zu verdoppeln.
  • Mit abnehmender Brummspannung oder zunehmender Strom muss die Kapazität immer größer werden, meistens macht es dann keinen richtigen Sinn
  •  noch höhere Ströme zu entnehmen.
    • Für kleine Ströme im mA Bereich ist dise Schaltung aber durchaus zugebrauchen.
    Was ist bei diesem Netzteil  insbesondere zu beachten ist !
    Bei kleineren Strömen kann unter Umständen auch auf den Kühlkörper verzichtet werden
    Weil pro Halbwelle immer nur zwei Dioden durchflossen werden halbiert sich der dadurch fließende Strom
    und der Gleichrichter kann somit für den halben Strom also 500 mA bemessen sein.
    Der Kondensator C1 kann nach oben angegebenen Formel berechnet werden, und beträgt im vorliegenden Fall ca 13,83 uF.
    Je größer diese Kapazität umso größer auch der fließende Strom, weil es aber keinen Kondensator in diese Größe gibt,
    nehmen wir auf jeden Fall die nächst kleiner Größe, dadurch wird der Strom auf jeden Fall etwas kleiner
    und die von uns genommenen Bauteile werden nicht überlastet.
    Für die Wahl von C1 muss man vor allem auf eine hohe Qualität achten.
    Für die 230-V  Netzspannung muss dieser Kondensator eine Nennspannung von 250 VAC oder 630 VDC haben
    und er sollte selbstheilend sein.
    Das heißt, wenn es als Folge einer temporären Überspannung
    zu einem inneren Durchschlag kommt, muss danach die Durchschlag strecke trennen. Sie darf
    nicht kurzschließen. Bei jedem Durchschlag reduziert sich die Kapazität geringfügig, weil zwei
    Leerstellen in den beiden gegenüberliegenden Metallfolien übrig bleiben. Hervorragend eignet
    sich hierfür ein sogenannter X2-Entstörkondensator.

    Aktualisiert 25.03.2023
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