Ich möchte gerne ne Kondensatorbank bauen.
Dazu möchte ich 28 2200uF 400V Alu Elkos verwenden.
Bei der Zusammenschaltung der Elkos trat dann folgende Frage auf:
Was ist nun besser für Experimente wo man sehr hohe Ströme in kurzer
Zeit benötigt?
Je 7 Elkos in Reihe und dann immer wieder 7 dazu parallel und diese
Anordnung auf 2.4 kV aufladen?
Oder alle 30 Elkos parallel und diese auf 310V aufladen?
Von der gespeicherten Energie her ist beides dasselbe, da ja die selbe
Anzahl Kondensatoren geladen wird.
Ich denke erstere Variante wird höhere Spitzenströme bringen, wobei ich
mir aber nicht sicher bin, da ja durch die Serieschaltung der Elkos, der
ESR ja jedesmal steigt.
Bei der zweiten Variante wäre der ESR sehr gering, jedoch die Spannung
viel kleiner.
Was ist nun besser?
Kommt drauf an was du vorhast. Die Version mit hoher Spannung bringt
eine höhere Leistung in kürzerer Zeit, die Version mit vielen parallel
eher eine längere Entladedauer.
ich würde jeweils 4 parallel schalten. Dann kommen dabei 7
"Kondensatoren" mit je 8800µF/400V heraus. Dann kannst du dir immer noch
überlegen oder es einfach ausprobieren welche Verschaltung am besten
ist, und du bist auch noch flexibler für Änderungen. Zumindest würde ich
es so machen wenn ich eine Kondensatorbank baue, ich habe nur z.Zt.
nicht das Geld dazu...
Marco Beffa wrote:
> Ich möchte gerne ne Kondensatorbank bauen.>> Dazu möchte ich 28 2200uF 400V Alu Elkos verwenden.>> Bei der Zusammenschaltung der Elkos trat dann folgende Frage auf:>> Was ist nun besser für Experimente wo man sehr hohe Ströme in kurzer> Zeit benötigt?>> Je 7 Elkos in Reihe und dann immer wieder 7 dazu parallel und diese> Anordnung auf 2.4 kV aufladen?>> Oder alle 30 Elkos parallel und diese auf 310V aufladen?
Erstmal musst Du Dir klar werden ob Du für Deine Experimente hohe
Spannung oder Strom benötigst. Dann vielleicht noch eine Abschätzung,
wie viele Elkos Du dafür verwenden willst (oben stehe 3 Werte: 28, 49
und 30^^).
=)
Wie bereits erwähnt möchte ich hohe Ströme haben.
Gut, dann drücke ich mich noch etwas genauer aus =):
Ich habe 28 Elkos.
Die 2 Varianten sind:
1: 4 mal 7 Kondensatoren in Reihe und diese vier Reihen alle parallel
und auf 2.4 kV aufladen.
2: Alle parallel und auf 310V aufladen.
Bis jetzt tendiert ihr also auch eher zur Lösung 1 ?
Nur zur Erinnerung:
I = U / R
und
Q = C * U
Oder auf deutsch: Der Strom hängt nur vom Widerstand ab, durch den er
fließt, nicht von der Kapazität des Kondensators. Wenn du mit dem hohem
Strom einen dünnen Kupferdraht in Sekundenbruchteilen schmelzen willst,
dann reicht auch ein Superkondensator und 2,5 V. Wenn du damit einen
Joghurtbecher durchlöchern willst, dann brauchst du... ich weiß nicht
wieviel, aber ein paar tausend Volt reichen da nicht.
Die Kapazität bestimmt, wie lange der Strom fließt. Achtung: Kapazität
nimmt bei Reihenschaltung ab, gelieferte Energie hängt nicht von der Art
der Schaltung ab.
Schreib mal genauer, wodurch der Strom fließen soll - Matrial und
Abmessungen - dann können wir dir hier weiterhelfen.
virtuPIC
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Thomas Bremer wrote:
>Oder auf deutsch: Der Strom hängt nur vom Widerstand ab, durch den er>fließt, nicht von der Kapazität des Kondensators.
und warum gibts dann die formel Ic=C*dU/dt ??
dU/dt wird um so größer, je kleiner C wird - damit gleicher (Anfangs-)
Spitzen strom für jeden C. Der Anfangsstrom wird nur durch
Kondensator-Spannung und Gesamt-Widerstand des Kreises gestimmt. Klar,
daß natürlich der Strom bei kleinerem C schneller abnimmt, aber er fängt
erstmal bei gleicher C-Spannung mit demselben Wert an.
Es hilft oft die zwei Extremfälle zu betrachten:
1. alle C parallel
Uges = U
ESRges = ESR / n
Imax = U / (ESR/n + Rlast)
-> ESR geht gegen 0, Rlast bestimmt den Strom
2. alle C seriell
Uges = U * n
ESRges = ESR * n
Imax = U * n / (ESR*n + Rlast)
-> bei Rlast = 0 (Kurzschluß): Imax = U/ESR, also wie ein Kondensator
Natürlich gibt es auch Grenzen. Sehr hohe Spannungen sind nicht
ungefährlich und sehr hohe Ströme auch nicht.
Jetzt laß' mal bei den obigen Beispielen die Last weg, also Rlast = 0
und Du siehst, daß oben durch ESR/n im Nenner "n" in den Zähler kommt.
Der Maximalstrom wird also mit n multipliziert.
Logisch eigentlich, der Strom muß durch alle Kondensatoren. Bei der
seriellen Methode müßte der Strom durch jeden Kondensator fließen, bei
der parallelen Verschaltung trägt jeder Kondensator einen kleinen Teil
bei.
Ich würde sie alle parallel schalten, denn 2,4kv sind schon mehr
"gefährlich" als 310V. Gut, beides tut beim Anfassen sehr weh, aber bei
niedriger Spannung ist das Schalten auch einfacher.
wenn du einen hohen strom haben willst, solltest du eine mögliuchst
große spannung über den kondensatoren haben, also möglichst viele von
denen in reihe. natürlich handelst du dir dabei ggf. probleme durch die
hohe spannung ein. aber bei den üblichen verbrauchern erhöhst du den
strom durch eine höhere quellspannung, außerdem kannst du so deutlich
mehr energie in den kondensatoren speichern, da die spannung quadratisch
in die gespeicherte energie eingeht.
aber sei dir immer bewusst, dass kondensatoren eine gefahrquelle sind,w
enn sie geladen sind. auch noch viele stunden nach abtrennen der quelle
Also ich habs doch oben geschrieben.
Anschaulich: serielles Schalten erhöht linear die Spannung und linear
den Quellwiderstand. Folglich bleibt der Kurzschlußstrom wie bei einem
einzigen Kondensator.
Beim parallelen Schalten bleibt die Spannung gleich, jedoch wird der
Widerstand kleiner.
ja, bei einem kurzschluss (das kabel, das den kurzschluss erzeugt, mal
vernachlässigt) hast du recht. aber ich denke mal, dass der
threadersteller nicht nur drähte dematerialisiern will, sondern einen
verbraucher anschließen möchte, der dann auch einen gewissen widerstand
hat. wenn dieser widerstand größer ist, als der esr der kondensatoren,
musst du mit der spannung raufgehen, um höhere ströme zu bewirken
> außerdem kannst du so deutlich mehr energie in den kondensatoren> speichern, da die spannung quadratisch in die gespeicherte> energie eingeht.möööp -- Falsch. Der Kandidat hat null Punkte:
Energie des Kondensators:
Bei Parallelschaltung von zwei gleichen Kondensatoren ist C_gesammt
doppelt so groß, die Spannung bleibt gleich:
Bei Serienschaltung von zwei Kondensatoren ist C_gesammt halb so groß
und es wird insgesammt die doppelte Spannung angelegt:
Oh Wunder, oh Wunder, die Gesammtenergie ist in beiden Fällen gleich
groß...
Ist ja auch logisch, woher soll die zusaätzliche Energie kommen, wenn Du
zwei Kondensatoren, die parallel geschaltet sind, auflädst und dann in
Serie schaltest?
Dabei ist noch zu beachten, dass DIESELBE Energie, die im
Kondensator(bank) gespeichert ist, beim Aufladen mit konstanter Spannung
über dem Vorwiderstand nochmal verbraten wird!
Egal welchen Wert der Vorwiderstand hat.
Der Wirkungsgrad dieser "Lade"schaltung ist somit (max) 50%.
Parallel schalten hat den unheimlichen Vorteil, daß man sich nicht um
eine korrekte Spannungsaufteilung kümmern muß.
Gegenprobe: Schalte mal zum Test
eine Hand voll R6-Akkus unterschiedlicher Landung in Reihe und belaste
diese etwas. Dann Miß die einzelnen Spannungen. So ähnlich oder
schlimmer wird es sein, wenn Du einen Sack voll Elkos in Reihe
schaltest.
Danke bis jetz mal allen hier für ihre Antworten. Sehr freundlich.
Nun, ich muss dennoch sagen dass mir noch niemand meine Frage
überzeugend und mit Begründung beantwortet hat.
Bereits im ersten Post habe ich erwähnt dass ich:
-Weiss dass die gepspeicherte Energie gleich bleibt egal welche
Schaltung
-Einen möglichst hohen EntladespitzenSTROM haben will (durch welche Last
ich den nun treibe, sei dahingestellt)
Nun möchte ich einfach wissen, mit welcher Schaltungsvariante ich einen
höheren Strom erreiche.
Im übrigen bin ich mir durchaus der Gefahr von 2.4kV bewusst, aber danke
für die Warnung :)
Nun, kurz und klar:
Variante 1 oder Variante 2?
Wie schon irgendwer anders oben schrieb, kommt es bei dieser Frage eben
doch auf die Impedanz deiner Last an, oder genauer auf das Verhältnis
des Lastwiderstandes zum ESR
>Verhältnis des Lastwiderstandes zum ESR
=> Leistungsanpassung, Spannungsanpassung oder Stromanpassung.
Grundlagen der Grundlagen der Grundlagen der ETechnik
;-)
OK, ich denke nun hab ichs geckeckt =)
Hab mir jetz nochmals die Erklärung von Alexander durchgelesen, welche
ich sehr logisch finde.
Ich denke bis jetz haben wir folgende Fakten:
Ist der Lastwiderstand sehr klein (kleiner als der Innenwiderstand der
gesamten Bank), so ist es sinnvoller die Kondensatoren alle parallel zu
schalten. Da dann der Strom hauptsächlich vom Innenwiderstand, welcher
durch die Parallelschaltung sehr sehr klein geworden ist, bestimmt wird.
Ist der Lastwiderstand allerdings grösser als der Innenwiderstand der
Bank(was ja sehr wahrscheinlich ist, ich nehme mal an das der ESR sehr
sehr klein ist), so wird der Strom hauptsächlich von der Last bestimmt.
Zwar steigt der Innenwiderstand der Bank durch die Seriellschaltung, da
dieser Innenwiderstand aber so oder so kleiner als der Lastwiderstand
ist, ist es sinnvoller die C's in Reihe zu schalten. Da wie eh und jeh
nach dem Ohmschen Gesetz gilt I = U/R. Da ich mit der Reihenschaltung,
das ganze auf ne höhere Spannung aufladen kann, wird somit ein höherer
Strom fliessen.
Fazit:
RL sehr sehr sehr klein -> C's parallel
RL grösser als Innenwiderstand -> C's in Reihe
Kann man das so stehen lassen?
Sei mir nicht böse, aber bei dem Wissen, was du hast, würde ich an
deiner Stelle, lieber die Finger davon lassen. Wenn du da nicht weißt
was du machst kann es sehr gefährlich werden.
Wobei du das Problem hast: Wenn der Lastwiderstad sehr klein ist, und
der ESR im vergleich dazu hoch: Dann wird die meiste Leistung in den
Kondensatoren und nicht im Lastwiderstand verbraten.
@mec:
Kein Problem ;) Von mir aus kannst du gern die Ansicht vertreten, dass
ich zuwenig wissen dafür habe.
Ich selbst weiss, dass dies nicht so ist. Und ich finde man sollte nicht
zu stolz sein hier im Forum etwas nachzufragen, wenn man sich mal nicht
mehr ganz so sicher ist. Schliesslich kostet fragen ja nichts.
Falls es dich interessiert: Ich hab zwar jetz nicht diiee grosse
Erfahrung im HV bereich, aber z.B. meine 2.4kV Kaskade, die ich selbst
gebaut habe, funktioniert wunderbar, und ich habe sie noch immer sicher
betrieben.
Trotzdem danke für die Warnung.
@Hauke:
Absolut richtig.
Dies ist ein weiterer Grund auf die serielle Variante zu gehen. Da der
Lastwiderstand so oder so grösser sein wird als der Innenwiderstand.
n' schönen tag noch!
@Marco
die Reihenschaltung liefert "fast" immer mehr spitzenstrom. Die ganzen
leute haben bei ihrer Betrachtung (außer benedikt) die Induktivität der
Außenbeschaltung vernachlässigt. Und da du das ja im Bereich von µS
entladen möchtest (klingt danach). Ist die Induktivität eine dicken
geraden Leitung schon rießig.
baust du eine coilgun?railgun? :-)
ein hinweis noch, messe die kapazität der kondensatoren nach und schalte
möglichst gleiche in reihe, sonst sterben sie dir ganz schnell.
außerdeom gehe nicht auf die max. Spannung lasse etwas reserve für deine
Cs :)
Sei einfach vorsichtig, das ist kein Weidezaungerät oder Elektroschoker
mehr was du da vorhast. Zerlege mal ein Blitzgerät oder Fotoaperat und
komme da aus versehen an die Hochspannungsquelle, da werden die
Gliedmaßen schon für minuten lahmgelegt.
HV Gleichspannung ist nicht mehr zum Spielen.
Also 28 2200uF Elkos auf je 400V reichen locker aus um das letzte mal
irgendwo anzufassen. Da könnte schon ein einziger davon reichen.
Zu der Thematik in reihe oder parallel: Irgendwas dazwischen wird es
sein. Was hier die ganze Zeit vernachlässigt wurde, ist der Widerstand
der Verdrahtung. Sofern er keine Supraleiter nimmt, ist der nämlich auch
größer 0.
Relevante Widerstände sind also Re (ESR der Elkos), Ra
(Anschlusswiderstände) und Rl (Lastwiderstand). Bei den Strömen sollte
die Induktivität auch eine Rolle spielen, aber das rechnet sich so
kompliziert...
Bei einer n*m Anordnung (m Kondensatoren parallel, das n-mal in Reihe)
schaut die Geschichte so aus:
U=n*Uc (Uc=400V),
R=Rl+Ra+n/m*Re und entsprechend
I=n*Uc/(Rl+Ra+n/m*Re)
Man kann die Sache auch für konstante Kondensatoranzahl ausdrücken. Mit
zB. l=m*n Kondensatoren gesamt und dem Verhältnis von reihe zu parallel
p=n/m ergibt sich
I=sqrt(l*p)*Uc/(Rl+Ra+p*Re) und davon kann man die Extremwerte
bestimmen.
Nach etwas Rechnerei kommt man da auf einen Extremwert für p=(Rl+Ra)/Re
(ob min oder max kann man ja mit Zahlenwerten nachrechnen, hab keine
Lust das nochmal abzuleiten - sollte aber max sein).
Das würde also bedeuten, dass du bei sagen wir 10mOhm
Anschlussverdrahtung, 10mOhm ESR und 1Ohm Last ein Verhältnis von reihe
zu parallel von 101 haben solltest - also alle in Reihe. Wenn du dagegen
eine Last von nur 10mOhm hast, solltest du von deinen 28 Elkos je 4
parallel, und das 7mal hintereinander schalten.
