- Was ist ein Kondensator
- Voraus besteht ein Kondensator
- Ladevorgang
- Keramik Kondensator
- Folien Kondensator
- Elektrolyt Kondensator
- Kapazitätsdiode
- Trimm Kondensatoren
- Kondensator als Vorwiderstand im Wechselstrom
- Entladewiderstand
- Strombegrenzung
- Ladevorgang
- Netzfilter Kondensator
- Ladungsmenge
- Kosten
- Goldcap
Streifen mit einer dazwischen liegende Isolierschicht die aus Kunststoff oder anderen Isolatoren besteht.
Die Isolierschicht nennt man auch Dielektrikum.
Die Kapazität eines Kondensator ist hauptsächlich abhängig von der Größe der sich gegenüberliegenden Flächen,
vom Abstand beider Flächen (Elektroden), und vom Dielektrikum ( Isoliermaterial).
Dabei bedeutet je größer die Fläche umso größer die Kapazität und je geringer der Elektrodenabstand umso größer
die Kapazität.
Kapazitäten , also Kondensatoren benutzt man zum speichern von Energie und zum Filtern von Frequenzen usw.
Dabei besitzen unipolare eine bestimmte Stromrichtung und dürfen nicht
verkehrt angeschlossen werden weil sie sonst Schaden nehmen und mitunter zum Explodieren neigen
Bipolar
Unipolar
Die Kapazität eines Kondensators wird in Farad (F) angegeben .
Die im allgemeinen in der Elektronik verwendeten Kondensatoren haben Kapazitäten zwischen 1 pico (0,000 000 000 001 Farad)
und 1000 μF (0,000 1 F).
| Wert |
Bezeichnung |
Farad |
||
| 1 |
F |
= |
1 |
Farad |
| 1 |
mF |
= |
0,001 |
|
| 1 |
uF |
= |
0,000 001 |
|
| 1 |
nF |
= |
0,000 000 001 |
|
| 1 |
pF |
= |
0,000 000 000 001 |
Das Isoliermaterial (Dielektrikum) vergrößert die Kapazität gegenüber der Luftisolation.
Die Eigenschaften der Kondensatoren ist sehr abhängig vom Material.
Man benutzt Kondensatoren hauptsächlich zum glätten von Spannungen, Filtern von Signalen oder Speichern von Energie.
Die wichtigsten Merkmale eines Kondensator ist wohl die Kapazität und die Spannungsfestigkeit.
Daneben gibt es noch einige andere Merkmale die in einzel Fälle relevant sein können.
So z.Beispiel Kondensatoren mit der Zusatz Bezeichnung X oder Y , die den Vorteil haben das sie bei einer Zerstörung ,
gleich ob elektrisch oder mechanisch sie keinen Kurzschluss bilden sondern in solchen Fällen hochohmig werden.
Das ist besonders wichtig bei Kondensatoren die zur Entstörung im Netz zwischen Phase und Erde geschaltet werden.
Sogenannt X Kondensatoren sind Störschutzkondensatoren die in der Regel zwischen L1 und Null Leiter angeschlossen werden.
Y-Kondensatoren nennt man die welche zwischen L1 und PE oder zwischen Null und PE angeschlossen werden.
| Schaltzeichen |
|
 |
gepolter Kondensator |
 |
ungepolter Kondensator |
 |
Einstellbarer Kondensator mit Drehknopf |
 |
Einstellbare Kondensator der nur zur einmaliger Justage dient |
Wenn ein Kondensator
über eine Spannungsquelle aufgeladen wird definiert man die Aufladezeit
in 5 Stufen ,die mit "Tau" bezeichnet werden.
Nach dem ersten Tau ist der Kondensator auf 63 % der anliegenden Spannung aufgeladen.
nach dem zweiten Tau auf 86%, nach dem dritten Tau auf 95 % , nach dem vierten Tau auf 98%
und nach dem fünften Tau auf nahe 100%.
Warum "nahe" und nicht 100%, dies liegt daran das ein jeder Kondensator auch einen realen Wirkwiderstand
besitzt, über den sich jeder Kondensator beim laden auch gleichzeitig minimal entlädt und er so nicht
die Möglichkeit hat sich 100% auf zu laden.
Also angenommen ich lade einen Kondensator von 100uF über einen Widerstand von 1 K
an einer Spannungsquelle von 10 Volt auf.
So hat der Kondensator nach sich nach ( T= R*C (1000 Ohm mal 100uF)) sind
gleich 0,1 Sekunde auf ca. 63 % aufgeladen .
Und nach 5 Tau ( 5* 0,1Sekunde) also 0,5 Sekunden völlig geladen zu sein.
Wobei die 10 Volt Spannung keine Rolle spielt weil die Lade dauer immer in Prozent angegeben wird.
Multipliziert man die Kapazität ( C) mit der am Kondensator anliegenden Spannung (U) so erhält man
die Ladungsmenge Q.
Die Einheit der Ladungsmenge = As ( Ampere /Sekunde).
Q= C * U
Also angenommen ich hätte einen Kondensator mit 1 Farad und lege diesen an eine Gleichspannung von
5,5 Volt,dann würde nachdem der Kondensator vollständig aufgeladen ist sich in diesem eine Ladungsmenge
von 5,5 mal 1 = 5,5 As befinden.
Angenommen ich würde an diesen Kondensator eine Leuchtdiode anschließen, und weiter angenommen
diese würde gleichbleibend 20mA aus dem Kondensator entnehmen, würde diese Leuchtdiode ca. 275
Sekunden leuchten.
Die Rechnung ist folgende 5,5 A/S : 0,020A = 275 Sekunden.
Dabei wird die Ladung bestimmt indem beim Ladevorgang der Strom und gleichzeitig die Spannung
gemessen wird.
Der Strom ist dabei zum Beispiel begrenzt auf 50mA um den Kondensator möglichst langsam zu laden.
Langsam, weil dann durch viele einzel Messungen der Strom und die Spannung und damit die Leistung
kumuliert werden kann.
Ist der Ladestrom allerdings zu klein ist das nicht unbedingt von Vorteil, weil der Kondensator durch
eine gewissen Leckstrom auch ganz langsam etwas Ladung verliert.
Die Ladung sollte also möglichst lang sein weil das Messresultat durch mehrere einzel Messungen immer
etwas genauer aus fällt ,aber nicht zu lange weil sich der Kondensator immer auch minimal entlädt.
Es muss da also einen gesunden Kompromiss gefunden werden.
Im Beispiel wird ein GoldCap Kondensator an ein geregeltes Netzteil, eingestellt auf 5,5 Volt und
Strombegrenzung 50 mA angeschlossen.
Nach einigen Minuten ist der Kondensator voll geladen, zu erkennen daran das kein nennenswerter
Strom mehr fließt.
Die Messung zeigt 0,0014 mA/h .
Das muss dann noch umgerechnet werden auf mA/s
Also 0,0014mA/Sekunde * 60 = 0,084 mA/Minute
dann noch von Minute auf Sekunde also
0,0084 * 60 = 5,04 A/s
Die keramischen
Scheibenkondensatoren verwenden ein spezielles Keramikmaterial, mit dem große Kapazitäten bei kleiner Bauform erreicht werden.
Keramik-Kondensator haben ferromagnetische Eigenschaften die sich bei hohen
Temperaturen über 120°C bemerkbar machen.
Bei großer Hitze ändern sie also ihre Kapazität.
Man erkennt sie häufig an der Farbe, früher waren sie meist bräunlich gefärbt
während die heutigen oft auch bläulich sind.
Die Kurzzeichen auf Keramik Kondensatoren stellen einen Code bereit den man mittels nachfolgender Tabelle ermitteln kann
| Buchstaben Code für a (10 hoch-6/K) |
Zahlencode für Multiplikator |
Buchstabencode für Toleranz |
| C:0,0 |
0:-1 |
G: */- 30 |
| B:0,3 |
1:-10 |
H: +/- 60 |
| L:0,8 |
2:-100 |
J: +/- 120 |
| A:0,9 |
3:-1000 |
K: +/- 250 |
| M:1:0 |
4:+1 |
L: +/- 500 |
| P:1,5 |
6:+10 |
M: +/- 1000 |
| R:2,2 |
7:+100 |
N: +/- 2500 |
| S:3,3 |
8:+1000 |
|
| T:4,7 |
||
| V:5,6 |
||
| U:7,5 |
und der dritte Wert den Multiplikator folgend einige Beispiele:
| Aufschrift |
Wert |
| 100 |
10pF |
| 200 |
20pF |
| 300 |
30pF |
| 470 |
47pF |
| 560 |
56pF |
| 680 |
68pF |
| 101 |
100pF |
Bei Elektrolytkondensatoren ist auf die Polung zu achten, da sie bei falscher Polung explodieren können.
Im Schaltzeichen ist der Minuspol durch einen ausgefüllten Balken gekennzeichnet,
der Pluspol hingegen besteht aus einem Rechteck ohne Füllung.
Auf den Elektrolytkondensatoren ist zudem der Minuspol mit einem weißen Balken gekennzeichnet.
Ein weiteres Merkmal ist die unterschiedliche Länge der Anschlussbeine.
Ähnlich wie bei der Leuchtdiode ist das lange Beinchen der Pluspol und das kürzere der Minuspol.
Ungepolte Kondensatoren hingegen haben keine Polbezeichnung.
Im Schaltplan kann man bei diesen Kondensatoren erkennen,
dass sie mit zwei parallel gegenüberstehenden Balken (schwarz) ohne Polangabe gezeichnet werden.
Elektrolyt Kondensatoren besitzen als Dielektrikum eine Flüssigkeit die mit der Zeit hauptsächlich durch hohe Umgebungstemperaturen
aber auch durch Eigenerwärmung verursacht austrocknen, dadurch verringert sich meist der sogenannte ESR , also der innere Ohmsche
Widerstand.
Als folge platzen Elkos meist an einer Sollbruchstelle auf der oberen Fläche auf, und verlieren auch noch den Rest der Flüssigkeit ,
was meist einen Kurzschluss zur Folge hat.
Die angegebenen Werte der Kapazität haben sehr oft einen großen Toleranzbereich von bis zu 20 %.
Der große Vorteil von Elektrolyt Kondensatoren ist die relativ hohe Kapazität, als Nachteil muss man einen kleinen Induktiven
und auch Ohmschen Widerstand in Kauf nehmen.
Ein Folienkondensator verdankt seinen Namen dem Material aus dem er besteht.
Extrem dünn, reißfest, temperaturstabil und leicht zu verarbeiten sind die Folien
aus denen diese Kondensatoren gewickelt werden weshalb sie auch oft als
Wickelkondensatoren bezeichnet werden.
Einige Folienkondensatoren können sich nach einem Durchschlag sogar selbst heilen,
was als Regenerationsfähigkeit definiert wird.
Eingesetzt wird ein Folienkondensator zum Beispiel zur Funkentstörung oder an Netzspannungen.
Der Aufbau von einem Kondensator dieser Art erfolgt durch ein Dielektrikum,
das entweder zwischen zwei Metallfolien gewickelt (FK-/FP-Typen) oder aufgedampft
wird (MKS-/MP-Typen), was eine hohe Kapazität bewirkt.
Dabei kann es sich um eine Papier- oder Kunststoff-Variante handeln.
Im Vergleich zu Kunststoff wartet Papier mit weniger günstigen Eigenschaften, wie zum Beispiel hohe
Feuchtigkeitsaufnahme auf.
Der Vorteil an Kunststoff besteht vor allem darin, dass es bei gleicher Kapazität kleiner gebaut und so besser eingesetzt
werden kann. (MKS- und MKP-Kondensatoren).
Nach dem der Wickel als Kern für den Kondensator mit den geeigneten Anschlüssen versehen ist, wird er in einem Luftdicht
verschlossenen Becher aus Kunststoff, Keramik, Hartpapier oder Metall vergossen.
Im Vergleich zu Kondensatoren mit Elektrolyt Kathode, sind Folienkondensatoren ungepolt.
Der Folienkondensator in verschiedenen Ausführungen: MKP-, MKS- und MKT-Kondensatoren
Nach den Keramikkondensatoren und den Kondensatoren mit Elektrolyt
Kathode ist der Folienkondensator das Bauelement,
welches am
Häufigsten zum Einsatz kommt.
In vielen Bereichen der Elektronik und
Elektrotechnik wird der Folienkondensator mit speziellem
Wickel-Dielektrikum
verwendet und ist dank platzsparender Bauform und
hoher Kapazität sehr beliebt.
Das Produkt gibt es in verschiedenen
Ausführungen, denn es kommt immer ganz darauf an, aus welchem Material
das
Dielektrikum besteht.
Folienkondensatoren werden daher in
unterschiedliche Typen unterteilt, zum Beispiel MKP-, MKS- und
MKT-Kondensatoren.
- MKP-Kondensatoren: Das Dielektrikum besteht bei diesem Folienkondensator aus Polypropylen und ist aufgedampft.
- Vorteile von MKP-Kondensatoren sind selbstheilende Fähigkeiten, hohe Impuls-, Spannungs- und Stromfestigkeit sowie Beständigkeit
- bei Feuchtigkeit und eine dauerhafte Stabilität.
- Zudem sind Folienkondensatoren dieses Typs temperaturempfindlich ab 85°C und sie verkraften hohe Spannungsspitzen.
- MKS-Kondensator: Im Vergleich zu MKP-Kondensatoren besitzen MKS-Folienkondensatoren kein Dielektrikum aus Polypropylen,
- sondern aufgedampft aus Polystyrol.
- Vorteile sind die kleine Bauform, wodurch der MKS-Folienkondensator weniger Platz braucht, eine hohe Güte und Regenerationsfähigkeiten.
- Temperaturempfindlich sind diese
Folienkondensatoren ab 70°C.
- MKT-Kondensatoren: Dieses Bauelement aus der Elektronik ist lösungsmittelstabil und besitzt eine hohe Durchschlagsfestigkeit sowie einen
- hohen Isolationswiderstand.
- Das Dielektrikum besteht aus Polyester und ist wie bei den anderen Folienkondensatoren dieses Typs aufgedampft.
- Mit selbstheilenden Fähigkeiten eignet sich der MKT-Folienkondensator für Standard-Anwendungen.
ihre Kapazität in gewissen Grenzen ändert nutzt man sie hauptsächlich als variable Kapazität
Of findet man diese Kapazitätsdiode in Empfänger zum abstimmen der Empfangsfrequenz.
Die Spannung wird über das Poti und den Vorwiderstandder Kapazitätsdiode zugeführt.
Der Kondensator C1 verhindert das eine durch die Antenne
aufgenommene Spannung die Kapazitätsdiode beeinflusst.
Ein Kondensator zum einstellen der Kapazität zwischen ca.
4 pF im ausgedrehten Zustand , und 35 pF im eingedrehten Zustand.
Sehr leicht zu verstellen , aber sehr selten zu bekommen.
Der Rotor von Drehkondensatoren ist meist mit Masse verbunden ,
so das man bei Einbau darauf achten muss die Masse auf GND zu legen.
Die Kapazitäts Werte belaufen sich in etwa zwischen 12 und 29 pF
Manche Kondensatoren haben bestimmte Werte aufgedruckt, wenn die Baugröße aber abnimmt ist meist kein
ausreichender Platz mehr für Beschriftungen vorhanden ,dann begnügt man sich mit Zahlen Codes oder Farbcodes.
Bei sehr kleinen ist es meist überhaupt nicht zu erkennen, die kann man nur durch messen identifizieren.
Kennzeichnung der Kapazität
473: Die ersten beiden Ziffern geben den Wert in Pikofarad an, die dritte die Anzahl der nachfolgenden Nullen.473 bedeutet also 47 × 103 pF = 47000 pF = 47 nF.
18: Oft auf keramischen bedrahteten Kondensatoren als Aufdruck zu finden, bedeutet eine Angabe in Pikofarad, hier also 18 pF.
3n9: Bedeutet 3,9 nF.
.33 K 250: Die erste Zahl gibt den Wert in Mikrofarad an, also 0,33 µF = 330 nF. K steht für eine Kapazitätstoleranz von 10 %
und 250 für die Nennspannung in Volt, für die der Kondensator ausgelegt ist und die dauernd im gesamten spezifizierten
Temperaturbereich angelegt werden darf (J, K und M stehen respektive für ±5 %, ±10 % und ±20 %).
Für die zunehmend seltener werdende axiale Bauform waren auch Farbcodes üblich.
Die Spannungsfestigkeit ist ein sehr wichtiger Wert.
Zur Vermeidung von Isolationsdurchschlägen darf die Betriebsspannung die festgelegten Werte nicht übersteigen.
Die Spannungsangabe bezieht sich auf einen Dauerbetrieb des Kondensators bei 40 °C.
Bei welliger Gleichspannung darf der Scheitelwert die Nennspannung nicht überschreiten.
Der Spannungswert ist am 5.Ring der Farbcodierung erkennbar.
Alternativ ist eine Codierung durch Kleinbuchstaben möglich.
Spezielle Kondensatoren die für das Netz zugelassen sind tragen die Bezeichnung "X2"
Diese X2 Kondensatoren ( meist Folien Kondensatoren) dienen oft als Störfilter und sind in der Regel direkt zwischen der Phase und dem
Null Leiter angeschlossen, somit haben sie zur Sicherheit unter anderen eine bessere Isolierung.
Zur Vermeidung von Isolationsdurchschlägen darf die Betriebsspannung die festgelegten Werte nicht übersteigen.
Die Spannungsangabe bezieht sich auf einen Dauerbetrieb des Kondensators bei 40 °C.
Bei welliger Gleichspannung darf der Scheitelwert die Nennspannung nicht überschreiten.
Der Spannungswert ist am 5.Ring der Farbcodierung erkennbar.
Alternativ ist eine Codierung durch Kleinbuchstaben möglich.
Spezielle Kondensatoren die für das Netz zugelassen sind tragen die Bezeichnung "X2"
Diese X2 Kondensatoren ( meist Folien Kondensatoren) dienen oft als Störfilter und sind in der Regel direkt zwischen der Phase und dem
Null Leiter angeschlossen, somit haben sie zur Sicherheit unter anderen eine bessere Isolierung.
Es ist der während des Betriebes durch den Kondensator fließende geringe Gleichstromanteil
und wird auch als LC, Leakage Current bezeichnet.
Lila= Strom durch den Widerstand
deshalb spricht man nicht von Widerstand sondern bezeichnet ihn als " Kapazitiver Widerstand " oder auch Blindwiderstand.
Bei einen Kondensator von 200 nF und 50 Herz haben wir einen Blindwiderstand von 15,91 KOhm.
Angenommen einen Kondensator mit 100nF und 50 Herz hat, wie schon zuvor festgestellt einen Blindwiderstand von 31,83 kOhm,
erhöht man nun die Frequenz auf 500 Herz so ändert sich der Blindwiderstand auf 3183 Ohm.
Merke: Je größer die Frequenz bei gleicher Kapazitzät umso kleiner der Blindwiderstand
zwischen Phase und Null oder PE angeschlossen werden und somit für Netzspannung geeignet sind.
Diese meist als Folienkondensastoren ausgeführte Kondensatoren haben besondere Sichheitsaspekte die man unbedingt beachten sollte.
Angenommen es existiert eine Schaltung mit Halbleiterbaustein
und weiter angenommen eine angeschlossenen Leuchtdiode soll mit beispielsweise 100 Herz blinken,
so wird jedesmal wenn die Leuchtdiode aufblinkt ein Strom durch die Zuleitung ( rot)fließen.
Da auf Platinen aber diese Zuleitung meist aus einer Leiterbahn besteht, und diese natürlicherweise
auch einen Widerstand besitzt, wird in dieser Leitung jedesmal ein Strom fließen und einhergehend ein Spannungsabfall entstehen.
Dieser Spannungsabfall kann je nach Höhe unerwünschte Phänomene auslösen.
Um dies zu verhindern setzt man einen Kondensator in die Versorgungsleitung möglichst nahe des
IC und speichern darin die Energie kurzzeitig zwischen.
Bei nächsten aufleuchten der Leuchtdiode,
kann diese dann ihren benötigten Strom aus dem Kondensator entnehmen.
Anschließend wenn die Leuchtdiode aus ist, lädt sich der Kondensator wider auf.
Dadurch ist der Stromfluss in der Zuleitung nicht mehr schlagartig und somit hoch sondern kontinuirlich
und damit niedriger.
einen Kondensator als Vorwiderstand benutzen.
Angenommen
an einen Trafo mit einer Ausgangsspannung von 24 V AC
soll der maximale Ausgangsstrom im Falle eines Kurzschluss auf 1, 5 Ampere
begrenzt werden.
So kann ein Kondensator mit seinen Blindwiderstand diesen Strom begrenzen
um so auch bei einen möglichen Kurzschluss den Trafo nicht zu überlasten.
soll der maximale Ausgangsstrom im Falle eines Kurzschluss auf 1, 5 Ampere
begrenzt werden.
So kann ein Kondensator mit seinen Blindwiderstand diesen Strom begrenzen
um so auch bei einen möglichen Kurzschluss den Trafo nicht zu überlasten.
Sollte man keinen Wechselspannung Kondensator in der passenden Ausführung haben,
kann man sich auch behelfen indem man zwei gepolte ( bi polare) Elkos ihrer Polarität entgegengesetzt in Reihe schaltet.
Nimmt man 2 gepolte Kondensatoren teilen sich auch die Spannungen an den Kondensatoren auf und jeder Kondensator
muss dann nur noch die halbe Spannung vertragen.
Andererseits halbiert sich dadurch die Kapazität , vorausgesetzt es handelt sich bei beiden Kondensatoren um die gleiche Kapazität
so das jeder Kondensator jetzt die doppelte Kapazität haben muss.
Vorwiderstand von ( 24Volt / 1,5 Ampere )= 16 Ohm benötigt.
Es ist also eine Kapazität mit einen Blinderwiderstand von 16 Ohm bei einer Frequenz von 50 Herz erforderlich.
Um nach dem Abschalten der Netzspannung die Kondensatoren zu entladen kann und sollte man einen Widerstand ( Entladewiderstand)
parallel zum Kondensator schalten.
Oft passiert es nämlich das nach beendeten Saug gang wenn man den Stecker heraus zieht ohne
zuvor den Ein/Aus Schalter betätigt zu haben,man einen elektrischen Schlag am bereits heraus
gezogenen Schuko Stecker bekommt.
Das liegt meist am im Staubsauger befindlichen aufgeladenen Kondensator der sich dann über
unseren Körper entlädt.
Um dies zu verhindern gibt es den sogenannten Entladewiderstand, der nach dem Ausschalten
dafür sorgt das der Kondensator sich in einer angemessenen Zeit entlädt.
Was aber ist eine angemessenen Zeit, nun dafür gibt es keine Formel, das muss von Fall zu Fall
einzeln entschieden werden.
Bei einer Spannung von AC24 Volt die ja nicht lebensgefährlich ist, kann die Zeit natürlich größer
ausfallen oder gar komplett vernachlässigt werden.
Anders sieht es aus bei einer Spannung von AC 230 Volt, dort kann unter Umständen die komplette
Spannung an den Pin's des Schuko Stecker anliegen.
Der Entladewiderstand wird einfach parallel zum Kondensator geschaltet.
Die Werte des Widerstand ermittelt sich nun wie folgt.
Angenommen die Spannung am Kondensator sollte innerhalb einer Sekunde eliminiert werden, so
wird nach folgender Rechnung der Entladewiderstand bestimmt.
Der Wert 5 ergibt sich übrigens durch den Auf bzw. Entlade Zeitfaktor Tau
so wird nach oben angegeben Formel ein Widerstand von 1000 Ohm benötigt
.Beim entladen des Kondensator wird die Ladungsenergie aber in Wärme umgesetzt
und diese muss entsprechend vom Entladewiderstand aufgenommen werden.
Die maximale Spannung am Kondensator kann 24 Volt betragen, in der obigen Berechnung
sind wir auf einen Widerstand von 1000 Ohm gekommen.
Damit lässt sich der maximale Strom beim Entladevorgang mit 24mA bestimmen.
Bei einen Entladewiderstand mit 1000 Ohm und 24 mA lässt sich die Verlustleistung wie
folgt berechnen:
P= 0,576Watt
Danach wird ein Entladewiderstand von 1000 Ohm mit einer Leistung von 0,57 Watt benötigt.
Als nächstes sollte man noch eine Strombegrenzung sicherstellen.
Üblicherweise wird dazu ein Widerstand in Reihe zur Kapazität geschaltet.
Die Strombegrenzung ist nötig weil sich der Kondensator wenn er nicht aufgeladen ist im ersten Augenblick
eine sehr niederohmige Verbindung darstellt, und zwar so lange bis er geladen ist.
Im Einschalt Moment kann es durchaus sein das die Spannungsversorgung die ja aus einer Sinusfunktion besteht
im Maximum ihrer Kurve steht, das heißt das es sich nicht nur um effektiv 24 Volt handelt sondern um den Spitzenwert
von 24 mal 1,414 .
Es kann also durchaus eine Spitzenspannung Spannung von ca 40 Volt anliegen.
Bei einen evtl. Kurzschluss am Ausgang der Schaltung kommen also folgende Widerstände zu tragen die den maximal
Strom reduzieren.
Zum einen die Trafowicklung die ihren Wirkwiderstand beispielsweise mit 2 Ohm hat, hinzu kommt der ESR Widerstand
des Kondensator, den wir einmal mit 0,5 Ohm annehmen.
Der Entladewiderstand ist zu vernachlässigen da er im Verhältnis zum ESR einen ziemlich hohen Wert aufweist
und so nur eine vernachlässigbare Rolle spielt.
Also alles in allem kommt man so in etwa auf 2,5 Ohm, das würde im Kurzschluss Fall einen Strom
von 40Volt/ 2,5 = 16Ampere bewirken.
Diese 16 Ampere würden allerdings nur einen sehr kurzen Moment wirken, eben so lange bis sich der Kondensator
aufgeladen hat.
Dieser kleine Zeitspanne kann aber genügen um eine Sicherung falls vorhanden, im Trafo oder in der Netzzuleitung
aus zu lösen.
Der Strombegrenzungswiderstand ist in der vorliegenden Schaltung wahrscheinlich gar nicht nötig,
weil der höhere Strom nur sehr kurz auftritt und die vorhanden Bauteile davon kaum in Mitleidenschaft gezogen werden.
Anders sieht es aber aus wenn direkt mit Netzspannung gearbeitet wird, oder aber hinter der vorliegenden Schaltung
noch Halbleiter ihren Dienst tun.
Die können oft keine hohen Ströme vertragen.
Die Strombegrenzung genau aus zu rechnen gestaltet sich nicht ganz leicht, weil man immer einen Kompromiss eingehen muss
zwischen Sicherheit und Leistungsverlust.
Um größtmögliche Sicherheit zu haben sollte der Widerstand einen hohen Wert annehmen, um die Verlustleistung gering
zu halten sollte er möglichst klein sein.
In der Praxis findet man Widerstände vor die im Bereich 0-100 Ohm liegen.
Um also beispielsweise den Netzstrom von 230V AC auf 1 Ampere zu begrenzen sollte die Kapazität ca. 13,8 uF betragen,
bei benötigten 2 Ampere wären es dann 27,7 uF, und bei 10 Ampere ca. 138,4 uF.
Wie man unschwer erkennt, muss bei zunehmend größer werdender Strom die Kapazität auch immer größer werden.
Es ist allerdings schwer Kapazitäten in diesen Größen mit der benötigten Spannungsfestigkeit zu bekommen.
zwischen der Phase und Null, oder auch bei Drehstrom zwischen den einzelnen Phasen angeschlossen.
Sie dienen meist nicht der Funktion der Schaltung sondern filtern höhere Frequenzen aus der Versorgungsspannung zur
Störunterdrückung.
Diese Kondensatoren erfüllen höhere Sicherheits -Standards und sind bezeichnet mit X2 oder Y.
Unter anderem sind diese Kondensatoren auch schwer entflammbar.
Man kann sagen das Kondensatoren teuer bis sehr teuer werden wenn die zulässige Durchschlag Spannung sich erhöht.
Je höher die Spannung umso kostspieliger.
Aber sie werden auch teuer, wenn sie für hohe Temperaturen hergestellt wurden.
Günstige Elektrolyt Kondensatoren vertragen eine Temperatur von 85°C, etwas bessere schon 105°C.
Und oder auch wenn der reale Ohmsche Widerstand ESR klein sein muss schlägt sich das deutlich auf die Kosten aus.
zu einer Spannung von 5 Volt hergestellt zu werden.
Um sie auch für höhere Spannungen ein zu setzen bietet sich an sie daher in Reihe zu schalten oder
bei erwünschter größerer Kapazität sie auch parallel zu schalten.
Hier habe ich es mit Kondensatoren von 34 Farad und einer maximalen Spannung von 2,7 Volt zu tun.
Es werden 2 in Reihe geschaltet um die zulässige Spannung um den doppelten Wert zu erhöhen.
damit erreicht man eine Spannung von 5,4 Volt, verringert allerdings gleichzeitig dadurch die Kapazität um die Hälfte.
Dann werden noch einmal 2 parallel dazu geschaltet um die Kapazität zu verdoppeln.
So erhält man einen Speicher mit einer Kapazität von 34AF und eine Belastbarkeit bis 5,4 Volt.
Die Kapazität benötigt bei einer konstanten Stromaufnahme von 1 Ampere etwa 160 Sekunden bis
zu einer Aufladung auf 5 Volt.
Aktualisiert 31.11.2024