Kondensator mit parallelem Widerstand als Überladungsschutz

[Arthur L. (arthur_l)]

Servus,
Bin gerade im ersten Semester E-Technik und verstehe nicht so ganz das 
Prinzip, dass man bei einem Kondensator einen Widerstand Parallel 
schaltet um ihn beim Laden vor dem Überladen und der Zerstörung zu 
schützen. Im Einfachen verstehe ich es da sich der Strom bei vollem 
Kondensator den Weg über den Widerstand sucht.

Kann mir da jemand erklären wie die Ströme fließen und warum das genau 
so ist?

Mein Ansatz war dass der Kondensator schiebt und zieht zugleich, wir uns 
anschauen welcher Strom fließt und dieser dann bei vollem Kondensator 
über den Widerstand abfließt.
Aber wenn ich, das mit der Knotenregel verifizieren will kommt bei mir 
nichts Gutes bei rum. Denn meiner (falschen) Logik nach müsste sich der 
Strom doch weiter hin aufteilen und auch wenn es nur ein Bruchteil ist 
in den Kondensator fließen.


PS in der genauen Aufgabe ging es um Tauchspulenmotor und Rekuperation 
in einen Kondensator. Ist mit angehängt.

Danke für eure Hilfe

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,


Arthur L. schrieb:
> Bin gerade im ersten Semester E-Technik

Finde ich toll und sehr mutig.

Also was da rein theoretisch aufgebaut ist, ist ein Gleichstrommotor, an 
dessen Anschlüssen diese Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand 
angeschlossen ist. Der Kondensator soll aufgeladen werden wie ein Akku. 
Über ihn weiß man außer seiner Kapazität rein gar nichts, im 
wesentlichen nicht, was er aushält an Spannung und Strombelastbarkeit da 
er kein reales Bauteil sein soll.

Der Motor wird anscheinend mechanisch angetrieben ("schiefe Ebene") und 
wandelt die mechanisch eingebrachte Energie in elektrische um. Der 2 
Ohm-Widerstand in Reihe ist der Innenwiderstand des Motors, der Verlsute 
mit sich bringt. Ein Teil der Energie wird also im Kondensator 
gespeichert und mit steigender Spannung immer größer der andere Teil 
wird im Innen-Widerstand in Wärme umgewandelt und geht somit für die 
Betrachtung verloren. Im unverzweigten Stromkreis fließt unterhalb 12V 
aller Strom in den Kondensator. So lange kann er als Kurzschluß 
betrachtet werden.

Was nicht geschrieben wurde: Es soll anscheinend bei 12V ein imaginärer 
Schalter geschlossen werden, der den zweiten Widerstand parallel zum 
Kondensator schaltet, damit genau so viel Strom dort abfließt, wie zuvor 
zum Aufladen des Kondensators in ihn hinein geflossen war. Somit stellt 
sich ein Gleichgewicht ein.

Vermutlich muß der Ansatz über die Energie gemacht werden, die Rechnerei 
habe ich nicht mehr auf dem Schirm.

Arthur L. schrieb:
> Mein Ansatz war, dass der Kondensator schiebt und zieht zugleich, wir
> uns anschauen, welcher Strom  fließt und dieser dann bei vollem
> Kondensator über den Widerstand abfließen .

Die schiefe Ebene stelle ich mir nicht als Wippe oder zwei schiefe 
Ebenen mit Tal in der Mitte vor.

Wenn man den Prof kennt, wird man in seinen früheren Aufgaben 
Ähnlichkeiten finden. Der Tauchspulmotor scheint eine Art Linearmotor zu 
sein.

Möge jemand Korekturen anbringen, wer es besser weiß.

mfg

[Heinrich K. (minrich)]

Der Tauchspulmotor treibt einen von der Kraft abhängigen Strom I durch 
den Stromkreis.
Der 1 Farad-Kondensator ist zu Anfang "leer" und stellt einen 
Kurzschluss dar.
Der konstante Strom I, begrenzt durch den Drahtwiderstand 2 Ohm, lädt 
den Kondensator linear auf.
Beschleunigung wird vernachlässigt, es wird angegeben, daß der 
"Generator" sofort seine Geschwindigkeit v erreicht. Diese ist gefragt, 
daher konstant!
Die Zeit lässt sich errechnen, bis wann von t=null=Null Volt der Strom I 
die entsprechende Ladungsmenge Q durch den Kondensator geschoben hat.
Da war doch was in der Vorlesung mit I mal t oder mit Q=C*U ...

Die konstanz der Geschwindigkeit ergibt sich aus der Fragestellung a)

Bei b) wird nun dem Kondensator ein Bremswiderstand schlagartig 
parallelgeschaltet. Bekannt ist hier: Die Spannung am C bleibt jetzt 
konstant 12 Volt. Der "Generator" treibt weiterhin einen Strom I durch 
den Stromkreis, der Kondensator aber auch. Richtungen beachten, Pfeile.

Der Kondensator soll konstant 12 Volt behalten, diese Spannung liegt 
damit am Bremswiderstand, der direkt parallelgeschalten ist. 
Stromsenke/Stromquelle, etc. je nachdem, was halt bisher so gelehrt 
wurde...

[Johann (Gast)]

Hallo Arthur,

etwas abstrakt, geb ich zu.

Würde gerne den Erfinder solcher Aufgaben treffen - oder besser doch 
nicht. Die Angaben sind verwirrend bzw. falsch.


a) v = 1.028 m/s ;  t = 72s

b) Rb = 72 Ohm

Haftungsausschluss: Kann mich auch geirrt haben. Warte auf Eure 
Angebote.

PS: Ich glaube der Tauchspulenmotor ist ein Gleichstromgenerator ohne 
Schwungmasse.

PPS: gibt es schon einen GPT der schneller ist?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Arthur L. schrieb:
> Bin gerade im ersten Semester E-Technik und verstehe nicht so ganz das
> Prinzip
Das Prinzip ist, dass du diese Frage zwar wegen deines Studiums hast, 
sie aber überhaupt nichts mit "Ausbildungh & Beruf" zu tun hat, sondern 
mit analoger Schaltungstechnik. Also das nächste Mal bitte selber das 
richtige Forum auswählen.

Und für den Rest des Studiums: es heißt Widerstand mit nur einem 
einzigen 'e'.

[Johann (Gast)]

zum Abschluss: loesung.png

[Arthur L. (arthur_l)]

Danke für die Antworten.
Die Rechnungen habe ich an sich soweit, nach dem Punkt dass der 
Widerstand erst bei 12V zugeschaltet wird verstanden.
Mir erschließt sich nur noch nicht so ganz wieso der ganze Strom bei 12V 
nur noch durch den Widerstand fließt. Es hat ja damit was zu tun dass 
der Kondensator geladen wird und sich gleichzeitig entlädt. Aber 
irgendwie erschließt sich mir da  noch nicht wie sich die gegensätzlich 
laufenden Ströme aufheben. Also von der Logik her.

Hoffe ihr versteht was ich meine und könnt es mir erklären.

[Rainer W. (rawi)]

Arthur L. schrieb:
> Im Einfachen verstehe ich es da sich der Strom bei vollem
> Kondensator den Weg über den Widerstand sucht.

Ein Kondensator ist nie ganz voll und für den Widerstand gilt das 
ohmsche Gesetz. Bei einer Z-Diode oder einer TVS sähe das anders aus.

p.s.
Ist jemand mal so gut und beseitigt diese Peinlichkeit im Titel des 
Threads?
Danke

[Johann (Gast)]

der DC-Generator, der hier Tauchspulmotor genannt wird, liefert einen 
konstanten Strom von 0.166666Amps.

Das ergibt eine Spannung am 72Ohm "Begrenzungswiderstand" von 12V. Wenn 
man jetzt ideal bei einer Ko-Spannung von 12V (also nach 72 secs) den 
72Ohm Widerstand parallel schaltet, dann bleibt die Spannung für R und C 
auf 12V.

dann Gute Nacht.

**Fallender Tauchspulmotor mit Bremskapaziät** ist der beste Titel ever.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Rainer W. schrieb:
> Ist jemand mal so gut und beseitigt diese Peinlichkeit im Titel

nicht Wiehderstand...



Heinrich K. schrieb:
> Bekannt ist hier: Die Spannung am C bleibt jetzt
> konstant 12 Volt. Der "Generator" treibt weiterhin einen Strom I durch
> den Stromkreis, der Kondensator aber auch. Richtungen beachten, Pfeile.

Wir haben hier das Prinzip der ungestörten Superposition. Wie weiter 
oben schon erwähnt, ist der Generator als Stromquelle und nicht als 
Spannungsquelle zu betrachten. Ab dem Zeitpunkt, der für b) gilt, heben 
sich der aus dem Kondensator fließende Strom und der vom Generator 
getriebene Strom gegenseitig auf, also bleibt bei diesem Widerstandswert 
die Spannung auf konstant 12V.

mfg

[Achim H. (pluto25)]

Arthur L. schrieb:
> dass der Kondensator geladen wird und sich gleichzeitig entlädt
Wird er nicht. Es fliest kein Strom mehr zum Kondensator da der gesamte 
Strom durch den Widerstand fließt.

[Johann (Gast)]

Neues aus Absurdistan.

Hier noch die Simulation zu dieser spannenden Aufgabe. Der Professor 
(m/w/d) schuldet mir jetzt 8 Punkte, wobei mir nicht klar ist was ich 
damit machen soll.

@Arthur:
* Würde mich interessieren wie andere die Aufgabe gelöst haben, bzw. was 
die Lösung ist.
* Deine Aufgabe ist es jetzt, einen Widerstand mit einem Schalter 
parallel zum Kondensator einzuzeichnen.

Ich würde für diesen elektro-mechanischen Wandler die Parameter 
definieren zu

Kf = 12 Newton/Ampere
Ks = 12 Volt/(m/s)

wäre etwas klarer.