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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verlustleistung Kondensator


Autor: Mike (Gast)
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Hi,
nachdem ihr mir bei meiner letzten Frage, mit den LEDs, helfen konntet 
(nebenbei, die Schaltung funzt perfekt), habe ich heute noch ne Frage 
... Wie berechne ich die Verlustleistung von nem Kondensator? ... Ich 
habe hier ein Datenblatt und von tan(DELTA) oder so is da nicht mal die 
Rede ...
http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flNl...

Ich währ glücklich, wenn ihr mir wieder n Schups in die richtige 
Richtung geben würdet.


Mike

Autor: Michael (Gast)
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Autor: Michael (Gast)
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Indizes vergessen

Autor: erfahrener (Gast)
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Die schöne Formel von Michael beschreibt die Energie die ein Kondensator 
speichert.

>... Wie berechne ich die Verlustleistung von nem Kondensator?
Ich bin jetzt kein Kondensatorprofi, aber ich würde sagen beim 
Kondensator gibt es keine Verlustleistung.
Denn die Energie die du hineinsteckst kommt nachher auch wieder raus.

Sollte ich mich irren, dann lerne ich gerne dazu.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Michael (Gast)

>W_t=\frac{1}{2}*C*U_t^2

Quark. Er will nicht die gespeicherte Energie im Kondensator ermittlen, 
(welche beim Entladen auch wieder vollständig entfernt wird) sondern die 
Verlustleistung, welche an den ohmschen Anteilen im Kondensator hängen 
bleibt.

Pi mal Daumen.

Wechselstromwiderstand bei Betriebsfrequenz berechnen.

X_L = 2*Pi*f/C

Verlustwiderstand ist grob X_L*tan(delta)

Verlustleistung ist X_L * tan(delta) * I^2

I = Betriebsstrom effektiv in A

MFG
Falk

Autor: TSE (Gast)
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Da Kondensatoren einen Innenwiderstand haben geben sie sehr wohl 
Verlustleistung bei jedem Lade und Entladevorgang ab.

Autor: Mike (Gast)
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Falk ... genau in die Richtung wollte ich, bloß das kein tan(DELTA) im 
Datenblatt gegeben ist ... oder ist der in dieser Tabelle 
aufgeschlüsselt und ich kann ihn einfach nicht "lesen"

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Zeig mal das Datenblatt, dein Conrad Link geht nicht.

Autor: Bernd G. (Firma: LWL flex SSI) (berndg)
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Du musst jetzt wissen, woraus das Dielektrikum des Kondensators besteht.
Möglich sind hier viele: Polystyrol, Polypropylen... 1000 weitere 
Kunststoffe; Porzellan... 100O weitere Keramiksorten, hierbei sind die 
speziellen Kondensatorkeramiken interessant.
Für jeden als Dielektrikum interessanten Werkstoff wurde mal ein tan 
delta
ermittelt. Den musst du finden: Tabellenbücher bzw. 
Herstellerdatenblätter.

Autor: Mike (Gast)
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das ist das orginal Datasheet, wie gesagt ich lass mich gern eines 
besseres belehren ... aber ich seh da nichts, was auf einen 
Verlustwinkel hindeutet ...

Autor: Falk Brunner (falk)
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Uuups, ich seh gerade ein fetten Fehler

Der Blindwiderstand vom C ist natürlich eher

X_C = 1 / (2*Pi*f*C)

Autor: faustian (Gast)
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OK, ich stelle mal eine Grundlagenfrage die ich mir bisher nicht getraut 
habe: ist eigentlich die Strecke zwischen den Kondensatorplatten 
induktivitaetsbehaftet?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Mike schrieb:
> das ist das orginal Datasheet, wie gesagt ich lass mich gern eines
> besseres belehren ... aber ich seh da nichts, was auf einen
> Verlustwinkel hindeutet ...

Ja, da steht auch nichts. Leider wird der Wert bei Keramikkondensatoren 
nur selten angegeben, da dieser Wert für den Einsatzbereich meist 
uninteressant ist.

faustian schrieb:
> OK, ich stelle mal eine Grundlagenfrage die ich mir bisher nicht getraut
> habe: ist eigentlich die Strecke zwischen den Kondensatorplatten
> induktivitaetsbehaftet?

Ja. Aber diese ist vernachlässigbar, denn der Abstand zwischen den 
Platten ist vernachlässigbar klein (<<1mm). Allerdings kommt die 
Induktivität entlang des Bauteils dazu, und die ist alles andere als 
vernachlässigbar. Die Resonanzfrequenz von 100nF Kondensatoren im 0805 
Gehäuse liegt daher irgendwo bei um die 20MHz.

Autor: Ich (Gast)
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Sowieso. Deswegen gibt es neben dem C auch ein ESR und ein ESL.

Autor: faustian (Gast)
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Das zugrundeliegende Gedankenexperiment war ob ein 0805 Kondensator bei 
genuegend hoher Frequenz jemals einen geringeren Widerstand leisten wird 
als ein 0805 Kupferklotz...

Autor: Ich (Gast)
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Jeder Wi(e)derstand ist zwecklos....

Autor: Guido C. (guidoanalog)
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Auch der ESR eines Kondensators ist frequenzabhängig. Das erste Bild 
zeigt den Verlauf von Z (Impedanz) und R (ESR) eines 1 nF 
Keramikkondensators von Kemet (0805er mit 10 V und C0G als 
Dielektrikum). Das Bild macht auch deutlich, dass sich ein Kondensator 
ab einer gewissen Frequenz (Eigenresonanz) wie eine Induktivität 
verhält. Ist den HF-lern unter Euch natürlich bekannt.

Das entsprechende Simulationsmodell für diesen Kondensator ist im 
zweiten Bild dargestellt. Es wird deutlich, ein realer Kondensator 
besitzt keineswegs nur eine Kapazität.

Alle die diese Thematik näher interessiert sollte einen Blick auf den 
KEMET Spice Simulator werfen. Mit ihm wurden die oben gezeigten Bilder 
erzeugt. Entsprechende Programme bzw. Infos gibt es natürlich auch von 
anderen Herstellern.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: avion23 (Gast)
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>> OK, ich stelle mal eine Grundlagenfrage die ich mir bisher nicht getraut
>> habe: ist eigentlich die Strecke zwischen den Kondensatorplatten
>> induktivitaetsbehaftet?
>
>Ja. Aber diese ist vernachlässigbar, denn der Abstand zwischen den
>Platten ist vernachlässigbar klein (<<1mm). Allerdings kommt die
>Induktivität entlang des Bauteils dazu, und die ist alles andere als
>vernachlässigbar. Die Resonanzfrequenz von 100nF Kondensatoren im 0805
>Gehäuse liegt daher irgendwo bei um die 20MHz.

Das verstehe ich nicht. Die Energie zwischen den Platten ist im 
elektrischen Feld gespeichert. In einem Feld sehe ich keine induktive 
Komponente.

Mir ist klar, dass schon die Kondensatorplatten eine Induktivität 
darstellen. Mir geht es gerade um den theoretischen Aspekt.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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VORSICHT! Der Kemet-Simulator scheint Mist in den Rechner zu 
installieren.

Die Frage nach dem Kupferklotz ist interessant! Ich denke, es gibt einen 
Punkt wo der Kondi aufgrund des geringeren Skin-Effekts seiner 
hauchdünnen Metallisierung niederohmiger als der nur an der Oberfläche 
bei HF leitende Kupferblock wird. So ab 1Ghz geschätzt.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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avion23 schrieb:

> Das verstehe ich nicht. Die Energie zwischen den Platten ist im
> elektrischen Feld gespeichert. In einem Feld sehe ich keine induktive
> Komponente.
>
> Mir ist klar, dass schon die Kondensatorplatten eine Induktivität
> darstellen. Mir geht es gerade um den theoretischen Aspekt.

Hm. Solange Ladungsträger beschleunigt werden ist auch eine Induktivität 
da. Selbst Funkwellen haben sowas.

Autor: Guido C. (guidoanalog)
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avion23 schrieb:
> Das verstehe ich nicht. Die Energie zwischen den Platten ist im
> elektrischen Feld gespeichert. In einem Feld sehe ich keine induktive
> Komponente.

Im elektrostatischen Fall wirst Du auch nichts von der Induktivität 
"sehen". Damit sich ein Feld zwischen den Platten aufbaut müssen 
allerdings Ladungsträger fließen. So bald Ladungsträger fließen, d.h. 
ein Strom fließt macht sich die Induktivität bemerkbar.

Kurz:
Energie im Kondensator => Spannung
Energie in Spule => Strom

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Helmut S. (helmuts)
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avion23 schrieb:
> Mir ist klar, dass schon die Kondensatorplatten eine Induktivität
> darstellen. Mir geht es gerade um den theoretischen Aspekt.

Jedes Bauteil hat Zuleitungen. Pro mm Länge kannst du ungefähr 1nH 
Induktivität ansetzen. Dann hol schon mal dein Maßband heraus.

Autor: Guido C. (guidoanalog)
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Abdul K. schrieb:
> VORSICHT! Der Kemet-Simulator scheint Mist in den Rechner zu
> installieren.

Kannst Du diese Aussage bitte präzisieren.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: faustian (Gast)
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Zum Skin-Effekt ... es heisst ja in jedem Physikbuch dass ein Isolator 
nur ein schlechter Leiter und vice versa ist ... aber wie spielt diese 
Tatsache mit dem Skineffekt zusammen bzw WO ist der Skin wenn ich zB 
einen Silberdraht mit Kohlemasse umgebe....

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Bei mir hat er dazu geführt, daß VLC nun nach unicows.dll fragt und auch 
alle Programme die dieses benutzen (u.a. OO) nicht nehr nutzen kann.

Aber ich will den Rechner eh mal wieder neuinstallieren. Was solls.

Fixen konnte ich das Problem bislang nicht.

Windoof ist halt grundsätzlich instabil sobald man irgendwas 
installiert. Einmal im Jahr muß plattgemacht werden.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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faustian schrieb:
> Zum Skin-Effekt ... es heisst ja in jedem Physikbuch dass ein Isolator
> nur ein schlechter Leiter und vice versa ist ... aber wie spielt diese
> Tatsache mit dem Skineffekt zusammen bzw WO ist der Skin wenn ich zB
> einen Silberdraht mit Kohlemasse umgebe....

Dann hast du den Effekt eben zweimal. Jeweils an der Oberfläche der 
unterschiedlichen Materialien.

Autor: Guido C. (guidoanalog)
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Abdul K. schrieb:

> Bei mir hat er dazu geführt, daß VLC nun nach unicows.dll fragt und auch
> alle Programme die dieses benutzen (u.a. OO) nicht nehr nutzen kann.

Überprüf doch mal in der Systemsteuerung unter Java, ob bei der 
Installation die JRE (Java Runtime Environment) umgestellt wurde.

> Windoof ist halt grundsätzlich instabil sobald man irgendwas
> installiert.

Ich finde, seit W2k geht's eigentlich.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

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