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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kondensator in Reihe


Autor: Jim T. (tchonia)
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Moin moin,
ich habe eine dumme Frage:
Ich habe 2 Kondensatoren in Reihe. wie kommt ,daß der kondensator sich 
auflädt, obwohl  der + Pole von 1 Kondensator mit dem -(Minus) Pole des 
anderes verbunden ist.

             +|-  +|-
  ------------|----|-----------
  |           |    |          |
  |                           |
 +|                           |
-----                         |
 ---                          |
  |                           |
  |                           |
  -----------------------------

Gr

Autor: Lupin (Gast)
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Es heisst "+ Pol" und nicht "+ Pole".

Hast schonmal batterien in ein gerät eingelegt? Wenn du da mehrere 
einlegst werden die auch in reihe geschaltet (- an +).

Wenn du kondensatoren in reihe schaltest ist es im grunde so, als ob du 
einen großen Kondensator bildest. Wenn man sich den Kondensator als zwei 
voneinander getrennte Platten vorstellt, vergrößert sich der Abstand der 
beiden Platten mit jeden Kondensator den du zusätzlich in reihe 
schaltest.

Die Polung ist aufgrund der Chemie vorgegeben (bei ELKOs). Wenn du den 
Kondensator anders rum einbaust wird er kaputt gehen (nur bei ELKOs, bei 
Keramik-Kondensatoren z.B. nicht da die keine Polung haben).

Autor: Jim T. (tchonia)
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der + Pol mit dem - Pol  sollten sich nicht ausgleichen???

Autor: 3366 (Gast)
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Ja. Was die Spannung betrifft.

Autor: 3366 (Gast)
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Bei zwei gleichen Kondensatoren hat man in der Mitte die hlabe Spannung.

Autor: Jim T. (tchonia)
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Wie kann sich  denn der Elko aufladen, wenn  der + und - Pol sich 
ausgleichen  können???

Autor: Alexander Sewergin (agentbsik)
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Stell dir einen Plattenkondensator vor. Beide haben einen Abstand d von 
einander.

Jetzt schaltest du zwei gleiche Plattenkondensatoren in Reihe. Was 
passiert?

Du erhälst den doppelten Abstand 2 x d zwischen Anfangsplatte und 
Endplatte. Die mittleren zwei Platten kannst du fürs erste wegdenken.


Mit der formel C= ε0*εr * A/d   errechnest du die Kapazität.  Du siehst, 
dass bei Reihenschaltung der Abstand d größer wird => Kapazität sinkt.

Autor: Jim T. (tchonia)
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Was passiert, wenn ich einen Widerstand in der Mitte verbinden????


             +|-  +|-
  ------------|--|-|-----------
  |           |  | |          |
  |-------R------|            |
 +|                           |
-----                         |
 ---                          |
  |                           |
  |                           |
  -----------------------------

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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3366 wrote:
> Bei zwei gleichen Kondensatoren hat man in der Mitte die hlabe Spannung.

Ja, aber nur bei ideal isolierenden Kondensatoren. Leckströme 
verschieben diesen "Mittelpunkt". Deshalb müssen in Reihe geschaltete 
Elkos mit Parallelwiderständen symmetriert werden.

Also und jetzt das Ganze ohne Epsilon-R usw.
[Grundschulniveau=EIN]

1) Spannungsfrei
Die Elementarladungen sind gleichmässig verteilt,
es ist keine Potentialdifferenz messbar
          C1            C2
    +  -  || +  -  +  - || +  -
  --------||------------||-------
    -  +  || -  +  -  + || -  +


2) Mit Batterie
Die Batterie saugt am +Pol von C1 die -Ladung ab,
so dass dort nur positive Ladung übrigbleibt.
Das Gegenteil passiert am -Pol von C2.
Die (eingesperrten) Ladungsträger zwischen C1 und C2
fühlen sich zum jeweiligen Partner hingezogen.
Damit ergibt sich folgendes Bild:

          C1            C2
       ++ || --      ++ || --
  --------||------------||-------
  |    ++ || --      ++ || --   |
  |                             |
 +|                             |
-----                           |
 ---                            |
 -|                             |
  |                             |
  -------------------------------

3) Batterie wieder weg
Wird die Batterie jetzt wieder weggenommen,
bleibt die Ladung an den Kondensatoren erhalten:
Es wurde Energie eingelagert

          C1            C2
       ++ || --      ++ || --
  --------||------------||-------
       ++ || --      ++ || --


[Grundschulniveau=AUS  ;-) ]

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Jim T. wrote:
> Was passiert, wenn ich einen Widerstand in der Mitte verbinden????
>
>               C1   C2
>              +|-  +|-
>   ------------|--|-|-----------
>   |           |  | |          |
>   |-------R------|            |
>  +|                           |
> -----                         |
>  ---                          |
>   |                           |
>   |                           |
>   -----------------------------

1) Gleich nach dem Anlegen der Batterie werden beide Kondensatoren
   mit jeweils der halben Spannung aufgeladen

2) Nach genügend langem Warten hat der R den C1 wieder entladen,
   und damit liegt die gesamte Spannug am C2


Lade dir dach mal ein Simulationsprogramm herunter und spiel damit 
herum. Oder besser doch nicht, Kondensatorschaltungen machen da gerne 
Probleme...  :(

Autor: Florian Pfanner (db1pf)
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Hallo,

   |---------------|
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   |              ---
   |---------------|

also ich stelle mir das so vor:
Kondensatoren nicht angeschlossen, also keine Ladung. Die positiven und 
negativen Ladungsträger an beiden Anschlüssen des Kondensators sind 
jeweils im Gleichgewicht.
Jetzt wird die Spannungsquelle angeschlossen. Sie bewirkt, dass die 
negativen Ladungsträger aus der +-Seite des oberen Kondensators (in den 
+-Anschluss) in die Quelle abfließen. Es stellt sich hier ein 
Ladungsträgermangel, also eine positive Ladung ein. Gleichzeitig fließen 
aus der Quelle (-Anschluss) negative Ladungsträger heraus in den 
-Anschluss des unteren Kondensators. Dort stellt sich nun ein 
Ladungsträgerüberschuss, also negative Ladung ein.
Auf den Platten zwischen den Kondensatoren befinden sich jedoch auch 
Ladungen. Diese können aber nicht weg (Kondensator ist ja ein Isolator) 
aber diese verschieben sich nun. Die negativen Ladungen werden von der 
+-Platte des oberen Kondensators angezogen (die ist ja positiv geladen) 
und von der -Platte des unteren Kondensators (ist negativ geladen) 
abgestoßen. Es stellt sich nun ein Ladungsträgerüberschuss an der 
-Platte des oberen Kondensators (= -Pol) und ein Ladungsträgermangel an 
der +Platte des unteren Kondensators (= +Pol) ein.

Ich hoffe ich konnte dir weiterhelfen,
Grüße, Florian

Autor: Jim T. (tchonia)
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>
> 1) Gleich nach dem Anlegen der Batterie werden beide Kondensatoren
>    mit jeweils der halben Spannung aufgeladen
>
> 2) Nach genügend langem Warten hat der R den C1 wieder entladen,
>    und damit liegt die gesamte Spannug am C2
>
>


Wie ??? nach genügend langem Warten hat R C1 wieder entladen?? es fließt 
immer Strom. Das verstehe ich nicht.

Autor: Gast (Gast)
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Der Strom fließt auf Grund von Influenzladungen.
Influenzladungen sind überhaupt erst der Grund, warum ein Strom durch 
einen Kondensator fließen kann.

Deshalb ist ein idealer Kondensator bei Gleichstrom auch ein unendlicher 
Widerstand, da es keine Influenzladungen gibt.

Autor: yalu (Gast)
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         +| |-      +| |-
         +| |-      +| |-
  -------+| |-------+| |-------
  |      +| |-      +| |-     |
  |      +| |-      +| |-     |
  |                           |
 +|      A  B        C D      |
-----                         |
 ---                          |
  |                           |
  |                           |
  -----------------------------

Legt man an die in Reihe geschalteten Kondensatoren Spannung an,
passiert, bildlich gesprochen, folgendes:

- Aus der linken Platte des linken Kondensators (A) werden durch die
  positive Versorgungsspannung Elektronen herausgesaugt, sie wird also
  positiv geladen.

- In die rechte Platte des rechten Kondensators (D) werden durch die
  negative Versorgungsspannung Elektronen hineingepumpt, sie wird also
  negativ geladen.

- Elektronen in der linken Platte des rechten Kondensators (C) werden
  durch die negative Ladung in D abgestoßen und wandern deswegen in
  die Verbindungsleitung zwischen beiden Kondensatoren.

- Gleichzeitig werden sie aber von der positiven Ladung in A angezogen
  und wandern deswegen weiter nach B. Die Ladungsverteilung ist jetzt
  so, wie im Bild gezeigt.

- Unterbricht man die Versorgungsspannung, bleibt dieser Zustand
  bestehen, weil an den Platten A und D keine Elektronen zu- bzw.
  abfließen können. Damit bleibt die Ladung in A und D und somit auch
  die Ladungsverschiebung im Mittelteil (B-Leitung-C) erhalten.

- Erst wenn man A und D kurzschließt, fließen Elektronen von D nach A,
  die Ladungen in D und A werden neutralisiert. Dadurch fällt aber
  auch die abstoßende bzw. anziehende Wirkung auf die Elektronen im
  Mittelteil weg, so dass hier die Elektronen von B nach C
  zurückwandern, bis auch hier ein Ladungsausgleich stattgefunden hat.

Autor: Jim T. (tchonia)
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Dank, aber was passiert, wenn man einen Widerstand zwischen  B-C und der
+Pol verbindet?????

Autor: 3366 (Gast)
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Dann ist der Widerstand parallel denm C1, der wird somit entladen, 
waehrend der C2 auf die volle Spannung aufgeladen wird.

Autor: Marco G. (stan)
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Gibt es eigentlich einen praktischen Anwendungsfall für seriell 
geschaltete Kondensatoren?

Außer wenn in der Bastelkiste keiner mit halbem Wert verfügbar ist? ;)

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Marco G. wrote:
> Gibt es eigentlich einen praktischen Anwendungsfall für seriell
> geschaltete Kondensatoren?
>
> Außer wenn in der Bastelkiste keiner mit halbem Wert verfügbar ist? ;)

Dazu hab ich mal ne Frage:

Wie sieht es mit der Spannungsfestigkeit aus?

Konkret: Kann ich zwei 350V= ElKos in Reihe schalten, um die 
Spannungsfestigkeit auf 700V= zu erhöhen? Bzw. drei davon, um auf über 
1000V zu kommen?

Die Kondensatoren sind von gleichen Typ/Kapazität, aber sind natürlich 
verschiedene Exemplare.

Kann man so eine Reihenschaltung machen? Oder würde sich die Spannung 
aufgrund Exemplarstreuung von ESR, EPR etc. unterschiedlich verteilen 
und damit die Kondensatorem möglicherweise zerstören?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Oder würde sich die Spannung
>aufgrund Exemplarstreuung von ESR, EPR etc. unterschiedlich verteilen
>und damit die Kondensatorem möglicherweise zerstören?

Ja. Dazu gibt es sogenannte Symmetrierwiderstände.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Johann L. wrote:
> Kann man so eine Reihenschaltung machen?
Ja, wenn die Kondensatoren (gleiche Kapazität) mit Parallelwiderständen 
symmetriert werden (wegen der Leckströme).

Aber bei unterschiedlichen Kondensatoren mit fraglichem Zustand aus der 
Bastelkiste wäre ich vorsichtig, denn 1kV funkt ganz hübsch.

Und natürlich bekommt der Kondensator mit dem höchsten ESR bei 
Schaltanwendungen dann auch die meiste Leistung (Wärme) ab, und das 
beschleunigt sein Ableben noch mehr   :(

Autor: Axel Krüger (axel)
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Hab mal eine Frage zu der ich nirgends eine Antwort gefunden habe. Wie 
groß müssen die Symmetrierwiderstände sein? (Habe nur hochohmig 
gelesen). Ich möchte 3  5600µF /10V Kondensatoren in Reihe schalten an 
einer Spannung von ca. 15 Volt.

gruss Axel

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Axel,

>Hab mal eine Frage zu der ich nirgends eine Antwort gefunden habe. Wie
>groß müssen die Symmetrierwiderstände sein? (Habe nur hochohmig
>gelesen). Ich möchte 3  5600µF /10V Kondensatoren in Reihe schalten an
>einer Spannung von ca. 15 Volt.

Nimm an, der Reststrom deines Elkos nach 1 min läßt sich für 
Beaufschlagung mit Nennspannung abschätzen zu 0,008µA x C/µF x U/V + 4µA 
= (0,008 x 5600 x 10 + 4)µA = 452µA. Dann hast du bei 50% Nennspannung 
(5V an jedem Elko) davon rund 15%, also rund 70µA. Dann würde ich den 
Strom durch die Symmetrierwiderstände ungefähr 20 mal größer wählen als 
diesen Leckstrom, also rund 1,5mA. Ergibt Symmetrierwiderstände von 
ungefähr 5V / 1,5mA = 3,3kOhm.

Kai

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