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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Maximaler Lade-/Entladestrom eines Elkos?


Autor: L. Schreyer (lschreyer)
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Ich möchte einen Elko mit 1000µF als Stromspeicher einsetzen, er wird 
beim Einschalten einmal aufgeladen (über einen Widerstand von 200 Ohm) 
um dann einen Pyrotechnischen Zünder zünden zu können, wird dabei also 
schlagartig entladen. Der Zünder hat ca. 1 Ohm, die Spannung beträgt ca. 
12V, maximal könnten also 12A fließen, wenn auch nur sehr kurz.

Jetzt wird bei den Elkos ja ein Ripple Current angegeben, bei 100 Hz 
meistens.

Wie kann ich aus diesem Wert ausrechnen wieviel Strom ich bei diesem 
Impuls entnehmen kann ohne den Elko kaputt zu machen?

Louis

Autor: Flo (Gast)
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Dem Elko ist es egal, wie schnell du ihn leer machst.
Allerdings hat jeder Kondensator einen ESR, also einen bautechnisch 
bedingten Widerstand (z.B. Anschlussdrähte, innerer Aufbau), der den 
Strom sowieso begrenzt.
Privat hab ich schon gleichgerichtete Netzspannung im Kondensator (also 
~320 Volt) nach Trennung vom Netz kurzgeschlossen, das knallt 
ordentlich, aber der Kondensator ist danach noch ganz. :-)

Autor: Steffen I. (echo)
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Der Entladestrom ist nicht unkritisch für den Elko, da bedingt durch den 
Entladestrom eine gewisse mechanische Kraft im Elko wirkt und ihn 
zerstören kann(zumindest bei älteren Modellen soweit ich weiß). 
Allerdings ist dieser Effekt bei 12A unbedeutend klein.

MfG Echo

Autor: Anja (Gast)
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L. Schreyer schrieb:
> Wie kann ich aus diesem Wert ausrechnen wieviel Strom ich bei diesem
> Impuls entnehmen kann ohne den Elko kaputt zu machen?

Der Wert hat etwas mit der thermischen Belastbarkeit und dem 
Innenwiderstand des Elkos (ESR) zu tun.
So in erster Näherung nimmst du die 100Hz und teilst durch Deine 
Zündfrequenz von z.B. 0,01 Hz. Wenn Du jetzt die Wurzel aus dem 
Verhältnis für den Strom nimmst kommst Du auf annähernd gleiche mittlere 
thermische Belastung.

P = ESR  I  I

Also für 0,01 Hz den hundertfachen Strom wie bei 100 Hz.

In der Praxis wirst Du feststellen daß der ESR (ca 30 milli Ohm für gute 
Elkos) dir den Strom irgendwann begrenzt.
In der Regel haben Elkos mit höherer Spannungsfestigkeit bei gleicher 
Kapazität auch die geringeren Verluste. (zu Lasten der Baugröße).

Gruß Anja

Autor: Jens G. (jensig)
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>Jetzt wird bei den Elkos ja ein Ripple Current angegeben, bei 100 Hz
>meistens.

Der Ripple sagt was über den Dauerzustand aus, nicht über einzelne 
schlagartige Ereignisse. Soweit ich weis, vertragen Elkos üblicherweise 
immer ein Kurzschließen, und gehen nicht kaputt (kann natürlich 
Ausnahmen geben).

Autor: Philipp (Gast)
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induktivität nicht vergessen(ist zwar sehr schwer in diesem fall zu 
berechnen, da kapazitätsteile wenig induktiv angebunden sind , andere 
viel (je nachdem wieweit hinten im wickel)), begrenzt auch den strom

Autor: L. Schreyer (lschreyer)
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Danke für die Infos!

Aber ich kann irgendwie nicht ganz glauben, dass ein Kurzschließen auf 
Dauer keine Schäden verursacht...Das Hundertfache wären bei dem Elko 
77A... Die liefert sie sicher nicht, die Drähtchen wären dann verdampft 
:-)

Ich werde das einfach mal testen, Elko mal laden und entladen, das ganze 
einen Tag lang alle 1 Sekunden. Wenns dann noch lebt, dann gehts 
wirklich :-)

Louis

Autor: Wolfgang M. (womai)
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Der Ripple-Strom ist wie gesagt ein Mass dafuer, wie stark sich der Elke 
(aufgrund seines endlichen ohmschen Innenwiderstandes) bei 
kontinuierlich anliegender Wechselspannung aufheizt. Fuer Einzelpulse 
kann der Maximalstrom weit darueber liegen. Wichtig ist dann das Produkt 
aus Stromstaerke und Pulsdauer, das ergibt naemlich zusammen mit dem 
Innenwiderstand die Arbeit, die bei einem Puls in Waerme umgesetzt wird. 
Die sollte klein genug sein, dass der Elko nicht verdampft. Also je 
kuerzer der Puls, desto hoeher kann der Strom sein. Annahme ist dabei 
natuerlich, das die Wiederholrate klein genug ist, sodass der Elke Zeit 
hat, zwischen den Pulsen wieder abzukuehlen.

Ausser der ohmschen Last begrenzt - fuer kurze Pulse - auch die 
Induktivitaet des Entladekreises (dabei die Eigeninduktivitaet ESL des 
Kondensators nicht vergessen!) die maximale Stromstaerke. Kann also 
noetig sein, zur Reduzierung von Induktivitaet sowie Innenwiderstand 
z.B. 10 Kondensatoren mit 100uF parallel zu schalten, anstatt eines 
einzigen Elkos mit 1000uF. Sonst ist Dein Maximalstrom u.U. viel 
kleiner, als Du annimmst. Induktivitaet und Kondensator bilden mit dem 
ohmschen Widerstand einen (gedaempften) Schwinkreis, wenn Du Pech hast 
verursacht das gedaempfte Oszillationen statt einer Einzelentladung. Um 
das zu vermeiden, sollte der Widerstand gross genug sein, damit die der 
Guetefaktor < 1 ist.

Wolfgang

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