Hallo.
Ich habe da etwas Klärungsbedarf zu Kondensatoren in Reihe.
Wikipedia sagt dazu
> [..]werden in der Regel in Reihe geschaltete Kondensatoren symmetriert,> d. h. jedem Kondensator wird ein definierter hochohmiger Widerstand> parallel geschaltet, damit eine definierte Spannungsaufteilung entsteht.
( siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik) )
Hier mein Beispiel:
Reihenschaltung von 7x470nF und 13x235nF (=20 Kondensatoren in Reihe)
und jedem Kondensator ein Widerstand parallel.
Es sollte sich dann eine Gesamtkapazität von 14,24nF ergeben und bei
U_max=630V eine Maximalspannung der Schaltung von 12,6kV (sollte etwas
geringer ausfallen, da die 235nF-Kondensatoren durch die geringere
Kapazität mehr Spannung abkriegen als die 470nF).
Verändert sich denn die Kapazität durch die Widerstände?
Lässt sich der benötigte Widerstand fundiert berechnen, wenn ja wie? Mir
ist nur die Formel Tau=C*R bekannt, aber das sagt ja nur aus, wie
schnell die Kondensatoren ge- und entladen werden (ca. 5*Tau).
Ich bedanke mich fürs Lesen und hoffe es kann mir jemand weiterhelfen.
Gruß,
Br4in
Tut mir Leid Dich enttäuschen zu müssen, aber das sind nicht meine
Hausaufgaben.
Wenn nicht gerade Ferien wären und ich in Physik nach 2 Jahren doch mal
welche aufbekommen würde, würde es sich dabei um Compton-Streuung,
Photoelektrischen Effekt und ähnliches handeln; ich glaube da wäre ich
hier an der falschen Adresse.
Ich hoffe, dass mir trotzdem jemand bei meinem Problem helfen kann.
Gruß,
Br4in
Die Widerstände sollen einen Strom fließen lassen, der mindestens 10 mal
so groß ist wie der maximale, durch einen Kondensator fließende,
Leckstrom. Aber Achtung, bei aufwendigeren Reihenschaltungen mit mehr
als zwei Kondensatoren muß eventuell ein größerer Strom gewählt werden.
Kai Klaas
Okay, jetzt macht das habe ich denke ich auch den Sinn verstanden - man
schickt also 10x höheren Strom als den Leckstrom des Kondensators durch
den Widerstand, um den Kondensator dadurch zu entlasten => weniger
Leckstrom?
Wie lässt sich denn dieser Strom messen, ich denke es handelt sich dabei
um ziemlich kleine Werte, wenn die Widerstände so hochohmig sind?
Dann bleibt noch die Frage, ob die Kapazität durch die Widerstände
verändert wird. Leider findet man im Netz ziemlich wenig zu diesem
Thema.
Danke schonmal für die Antwort.
Gruß, Br4in
Br4in schrieb:
> man> schickt also 10x höheren Strom als den Leckstrom des Kondensators durch> den Widerstand, um den Kondensator dadurch zu entlasten => weniger> Leckstrom?
Nein. Die Leckströme sind nur unterschiedlich groß, was dazu führt, dass
sich der Kondensator mit dem kleinsten Leckstrom mit der Zeit die größte
Spannung abkommt.
Wenn der externe Widerstand 10x kleiner ist, sind die sich ergebenden
Unterschiede auch sehr klein und somit verteilt sich die Spannung
gleichmäßig.
> Wie lässt sich denn dieser Strom messen, ich denke es handelt sich dabei> um ziemlich kleine Werte, wenn die Widerstände so hochohmig sind?
Eher garnicht. Die Werte stehen meist im Datenblatt.
> Dann bleibt noch die Frage, ob die Kapazität durch die Widerstände> verändert wird.
Verändert nicht, aber ob der höhere Leckstrom einen Einfluss hat, hängt
von der Schaltung ab.
Okay, in meinem Fall werde ich dann wohl die Datenblätter um den
Leckstrom bemühen und entsprechende Widerstände einsetzen, bzw. diese
evtl etwas kleiner dimensionieren (höhere Ströme).
Das wird denke ich um einiges besser sein, als die Kondensatoren einfach
so in Reihe zu schalten; auch wenn es bei aufwändigen Reihenschaltungen
nicht das Nonplusultra sein mag.
Danke jedenfalls, dass ihr etwas Licht ins Dunkel gebracht habt!
Gruß,
Br4in
Es handelt sich um Folienkondensatoren. Ich möchte für meinen
Tesla-Trafo eine möglichst spannungsfeste Kondensatorbank aufbauen...
die besagten Kondensatoren habe ich schon, jetzt blieb nur noch die
Frage mit den Widerständen.
Ich habe inzwischen einige Aufbauten ohne Widerstände gesehen,
allerdings möchte ich allein schon zum Entladen der Kondensatoren welche
einsetzen um eine gewisse Sicherheit zu gewährleisten (die wird bei dem
Thema leider oft vernachlässigt). Da macht es natürlich Sinn, das gleich
optimal anzupassen, deshalb hatte ich auf eine Formel gehofft.
Gruß,
Br4in
Die Kondensatoren sollten diese sein:
http://www.pilkor.net/pilkor/www/a/pilkor2005/pilkor_products_pdf/pcmt_468.pdf
Typ PCMT 468 63224 bzw PCMT 468 63474 - und das stellt mich schon vor
das nächste Problem: V(AC)=250V, hier bin ich in Leichtgläubigkeit von
dem DC-Wert ausgegangen, der auf den Kondensatoren steht. Sprich ich
werde mir erstmal andere Kondensatoren suchen müssen, da ich mit meinen
15x470n und 20x220n, die ich zur Verfügung habe nicht auf die
Spannungsfestigkeit von ~11-12kV bei 14-15nF komme...
Nochmal danke für die Unterstützung!
Gruß,
Br4in
Nicht nur die Spannung ist ungeeignet: Für diese hohe Impulsbelastung
sind Kondensatoren mit Polypropylen als Dielektrikum notwendig, also
MKP, besser noch FKP Typen.
> U_max=630V
Da solltest du aber im Datenblatt des Widerstands genau nach der
Spannungsfestigkeit Schauen...
Zur Entladung der Kondensatorbank solltest du evtl. so was im Bereich um
30 Sekunden ansetzen, denn sonst geht dir zuviel Energie in den
Widerständen verloren...
Also gilt t=RC=ca.5sec
daraus folgt R=5/C=5/470n=10MOhm
> Es handelt sich um Folienkondensatoren.
Dann ist der Lecksrom eher gering...
Mit Balancer-Widerständen lassen sich keine dynamischen Lasten
ausgleichen...
Hmm okay... am sinnvollsten wäre es wohl 32-33 470n Wima-MKPs in Reihe
zu schalten, wobei das natürlich auch ins Geld geht... da muss ich mir
noch was überlegen.
@Lothar: Ist das mit den Widerständen wirklich so problematisch? Ich
habe inzwischen einige Aufbauten gefunden, in denen gewöhnliche
1/4W-Widerstände verbaut sind und die wohl funktioniert haben (Beispiel:
http://www.alansharp.co.uk/Caps.htm#Mounting )
Gruß,
Br4in
>@Lothar: Ist das mit den Widerständen wirklich so problematisch? Ich>habe inzwischen einige Aufbauten gefunden, in denen gewöhnliche>1/4W-Widerstände verbaut sind und die wohl funktioniert haben
Was Lothar wahrscheinlich sagen wollte ist, daß beim Aufladen und
Entladen der Strom durch die Kondensatoren bei unterschiedlichen
Kapazitäten oder anderen unterschiedlichen Parametern (z.B. ESR, ESL)
zusätzliche Unterschiede in den Spannungsabfällen zur Folge haben kann,
die du mit den Widerständen nicht wegsymmetrieren kannst.
Das bedeutet für dich beispielsweise, daß nur Kondensatoren gleichen
Typs und gleicher Kapazität in Reihe geschaltet werden sollten, daß du
enorme Reserven in der Spannungsfestigkeit der Kondensatoren einplanen
solltest und daß Lade- und Entladevorgang gut kontrolliert sein sollten.
Für die Kondensatoren sollten nur Sicherheitsbauteile verwendet werden,
die eine besonders niedrige Ausfallrate zeigen. Überlege dir einfach,
was passiert, wenn ein Kondensator durch Kurzschluß ausfällt, und die
restlichen Kondensatoren nun eine größere Spannung verkraften müssen...
Kai Klaas
Br4in schrieb:
> Ist das mit den Widerständen wirklich so problematisch? Ich> habe inzwischen einige Aufbauten gefunden, in denen gewöhnliche> 1/4W-Widerstände verbaut sind und die wohl funktioniert haben
Übliche 1/4W Widerstände sind nur für 250V spezifiziert. Das heißt
natürlich nicht, dass diese schon bei 300V kaputt gehen. Das doppelte
ist meist schon drin, oft noch deutlich mehr. Mit der Zeit kann es
allerdings passieren, dass diese Widerstände hochohmiger werden. Da die
Laufzeit der Kondensatorbank allerdings eher gering ist, stellt das
meist kein Problem dar. Besser sind natürlich ordentliche Widerstände
mit ein paar kV Spannungsfestigkeit, aber die sind oft schwer zu
bekommen.
Dass Der Typ und die Kapazität möglichst einheitlich sein sollten, hatte
ich vorher schon im Sinn. Die Kondensatoren hatte ich eben noch da und
dachte ich könnte sie verwenden ohne neue kaufen zu müssen.
Gibt es für die von dir beschriebenen Kondensatoren einen Geheimtipp,
für den ich mich nicht in riesige Unkosten stürzen muss?
Mein Beispiel mit den MKPs hätte bei 400VAC ja 13,2kV - das wäre bei ca
9kV Spannung vielleicht gerade im grünen Bereich?
Andernfalls müsste ich zuverlässige Kondensatoren finden, die hohe
Spannungen abkönnen und/oder hohe Kapaziät mitbringen.
Gruß,
Br4in
>Gibt es für die von dir beschriebenen Kondensatoren einen Geheimtipp,>für den ich mich nicht in riesige Unkosten stürzen muss?
Die vorgeschlagenen MKP sind schon eine gute Wahl. Was ich dir
vorschlagen würde, ist nochmal deutlich teurer, deswegen verkneife ichs
mir lieber...
Kai Klaas
Mein Tipp: Spar nicht bei der Menge der Kondensatoren, und auch nicht
bei der Spannungsfestigkeit der Einzel-Cs. Wenn bei der
Spannungsaufteilung irgendwas nicht genau wie berechnet ist, und einer
deiner Cs ist überlastet und schlägt durch, dann knallt dir die ganze
Kette wie ein Knallfrosch ab, nur schneller.
In der Spannungsbelastbarkeit würde ich mindestens einen Faktor 1,5
einbauen.
Ach ja, und wenn du die Kondensatorbank mit Wechselspannung betreibst,
dann kannst du die ganzen Leckströme und Parallelwiderstände vergessen.
Die Spannungen teilen sich dann auf wie die Blindwiderstände. Deine
235nF Cs werden dabei doppelt so viel Spannung sehen wie die 470nF Cs.
Dazu kommen noch Toleranzen, die stehen auch im Datenblatt.
Mein Tipp: Den Tesla-Trafo probehalber mal mit z.B. ein Prozent der
gewünschten Spannung betreiben, und nachmessen wie sich die Spannungen
wirklich aufteilen. Das wird unsymmetrischer rauskommen als du denkst.
Okay, also das Ganze wird mit Wechselspannung betrieben.
Ich werde jetzt versuchen, 32-33 MKPs mit 700VAC Spannungsfestigkeit zu
bekommen, dann habe ich über 20kV Gesamtspannungsfestigkeit. Das sollte
als Toleranzspielraum genügen.
Wenn bei Wechselstrom die Leckströme keine Rolle spielen, werde ich wohl
20s Entladezeit ansetzen, also jedem Kondensator R = 20/(5*C) = 8,5MOhm
parallel schalten. Ich denke, dass ich damit sowohl von der Entladezeit
als auch von den Verlusten ganz gut fahre.
Danke nochmal an alle für die Hilfe!
Gruß,
Br4in
