Einschaltstrombegrenzer maximale Kapazität

Lothar M. schrieb:
> Du musst in diese Rechnung die Leistung (oder besser die mögliche
> "Kurzzeitenergieverarbeitbarkeit" bekannt als i²t ) des 11,2 Ohm
> Widerstands einbringen...

Dort sind zwei Widerstände zu je 5,6 Ohm der Reihe KH214-8 von Vitrohm 
verbaut.

https://www.buerklin.com/medias/sys_master/download/download/h5e/ha6/8891547844638/technical-data-sheet-vitrohm-kh214-810b-12r-de-20160422.pdf

Da steht nichts zum Thema I²t.

Sheriff Silver schrieb:
> Da steht nichts zum Thema I²t.

Dann ist es eine Abschätzung/test oder Informationen die die Entwickler 
hatten und du nicht.

Ich habe jetzt viel mit Formeln und Zahlen hantiert und recherchiert, 
aber auf die angegebenen Werte für die Kpazitäten komm ich nicht im 
geringsten.
Wie soll ich denn das mögliche Grenzlastintegral des Widerstands mit dem 
Kondensator verwurschteln.

Auch eine Simulation hat keine Erleuchtung gebracht.

Update:

In dem genannten Einschaltstrombegrenzer sind vier 82 Ohm Widerstände 
als Einschaltstrombegrenzung parallel geschaltet. Genau genommen SBCHE 6 
mit 7 W 
(http://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/DDEController?Action=srchrtrv&DocNm=1773442-9_Fixed_Resistors&DocType=CS&DocLang=) 
Das Ergibt in Summe 20.5 Ohm.
Ich habe hier ähnliche Widerstände liegen (9W), welche eine 
Impulsbelastbarkeit 85 J aufweisen.

Wenn ich das Ersatzschaltbild bestehend aus den 4 Widerständen und einem 
C von 1500 µF in LTspice simuliere, dann bekomme ich eine umgesetzte 
Energie in der Einschaltzeit von 300 ms von 190 J pro Widerstand. Selbst 
wenn ich die Kapazität weiter erhöhe, dann erhalte ich die gleichen 
Werte. Das ist ja auch logisch, da mit steigender Kapazität der 
Widerstand der selbigen kleiner wird und damit nur noch der ohmsche 
Widerstand zum tragen kommt und da wird in der Zeit immer die gleiche 
Energie umgesetzt.

Im Anhang findet ihr die Simulation. Dennoch weiß ich nicht, wie die auf 
die 1500 µF kommen.

Falk B. schrieb:
> Falsch.

Wechselspannung? Z=1/(2*pi*f*C)?

Falk B. schrieb:
> Das gilt nur bei echter Wechselspannung ohne nichtlineare Bauteile, also
> ohne Gleichrichter.

Und was ist bei meinem Aufbau keine echte Wechselspannung? Vllt schaust 
du mal in die Simulation :)

Der Kondensator sitzt nicht hinter einem Gleichrichter, sondern an 
Wechselspannung? (Ein ungepolter Kondensator also - kein ELKO?)

Sheriff Silver schrieb:
> Vllt schaust du mal in die Simulation :)

Die von mir erfragte Information sollte nicht erst nach einem LTSpice 
Download für potentielle Helfer zugänglich sein(!).

DNS schrieb:
> Der Kondensator sitzt nicht hinter einem Gleichrichter, sondern an
> Wechselspannung? (Ein ungepolter Kondensator also - kein ELKO?)

Entsprechendes Bild zur Simulation für die Leute, die kein LTspice zur 
Hand haben :)

Ich blick nicht durch:
- 11.2 und 20.5 Ohm
- 60, 120 und 1500µF
- 70 und 300ms

Was denn nun, und um welchen Begrenzer genau geht es?

Ein 1500µF Kondensator hat 2.1 Ohm Blindwiderstand. Da liegen an den 
Widerständen knapp 99% der Netzspannung. Ein größerer Kondenensator kann 
die Verlustleistung an den Widerständen kaum noch erhöhen.

Sheriff Silver schrieb:
> Und was ist bei meinem Aufbau keine echte Wechselspannung? Vllt schaust
> du mal in die Simulation :)

In deiner Simulation ist alles echte Wechselspannung. Das hat dann 
allerdings nichts mit deiner Eingangsfrage zu tun. Dort ging es darum, 
wie die Hersteller des Einschaltstrombegrenzers auf eine maximale 
kapazitive Last kommen. Deren maximale kapazitive Last ist nämlich die 
kapazitive Last hinter einem Gleichrichter (wie es bei 
Schaltnetzteilen... üblich ist).

Dort ist es sinnvoll, denn Einschaltstrom zu begrenzen, denn sobald sich 
der Kondensator einmal aufgeladen hat geht der Strom von selbst auf 
"gesunde" Werte zurück. Für diese Konstellation hat der Hersteller die 
maximale Lastkapazität spezifiziert und zwar auf Basis der 
Pulsbelastbarkeit der Widerstände, wie von anderen schon ausführlich 
beschrieben wurde.

Schau dir den skizzierten Stromverlauf auf den Seiten des 
Einschaltstrombegrenzers an. Die Skizze ist zwar ungenau, aber es geht 
dort klar um das einmalige Aufladen des Kondensators (d.h. der 
Kondensator sitzt hinter einem Gleichrichter). Mit einem Wechselstrom 
durch eine kapazitive Last hat das nichts zu tun.

Für den von dir simulierten Fall ist die Spezifikation des Herstellers 
nicht gedacht - da wäre der Strom nach der siebten Halbwelle nämlich 
noch genau so groß wie in der ersten. .

Sheriff Silver schrieb:
> Dort sind zwei Widerstände zu je 5,6 Ohm der Reihe KH214-8 von Vitrohm
> verbaut.

Nimm das Datenblatt der Nachfolgerserie:
http://www.vitrohm.com/content/files/vitrohm_series_khs_-_201612.pdf
ca. 75J sind die Grenze (vmtl. ab 20°C)
die ältere Serie ist evtl. etwas schwächer (Nennleistung lt. DBL ist 
meist 1W höher)

Nominal gerechnet (230V, 2x5.6Ohm, 120µF, 70ms, 50Hz) entstehen nur 25J 
je Widerstand.
Worst Case (Netzspannung +10%; Widerstandswerte R1 -10%, R2 +10%; 
Kondensator +20%; 60Hz) sinds je nach Phasenlage 60J an R2.

Toleranz der Zeitsteuerung Worst Case grob +20% (+14ms).
Toleranz der Relaisanzugszeit grob +5ms.
Macht 76J.

Und der Temperaturkoeffizient der Widerstände liegt lt. DBL bei ‐20 ± 60 
ppm/K.
Könnte dann bis auf ca. 82J am schwächsten Widerstand hochgehen.

Dann noch die ältere (vmtl. schwächere Widerstandsserie), 
Umgebungstemperaturen bis 45°C, schnelle Schaltzyklen und das 
Kurzleistungsintegral landet bei 65..70J.

Passt eigentlich ganz gut zusammen. Auch im US-Netz (60Hz) muss sehr 
viel zusammenkommen um die Widerstände zu überlasten.

Die theoretischen Extrema lassen sich durch Kontrollen entschärfen.
Und was letztenendes im "Datenblatt" steht / vorgegaukelt wird ist 
nochmal ne ganz andere Sache.

Den Fall eines Eingangskondensators für ein Schaltnetzteil hab ich mir 
nicht angesehen.

Stephan schrieb:
> Was denn nun, und um welchen Begrenzer genau geht es?

Entschuldigt bitte. Ich habe mich vertan. Bei der angehangenen 
Simulation handelt es sich um einen Einschaltstrombegrenzer von Camtec. 
http://www.camtec-netzteile.de/data/1/camtec_esb101_d062016-01-0.pdf

Dieser hat die angesprochenen vier 82 Ohm Widerstände verbaut.

Achim S. schrieb:
> In deiner Simulation ist alles echte Wechselspannung. Das hat dann
> allerdings nichts mit deiner Eingangsfrage zu tun. Dort ging es darum,
> wie die Hersteller des Einschaltstrombegrenzers auf eine maximale
> kapazitive Last kommen. Deren maximale kapazitive Last ist nämlich die
> kapazitive Last hinter einem Gleichrichter (wie es bei
> Schaltnetzteilen... üblich ist).
>
> Dort ist es sinnvoll, denn Einschaltstrom zu begrenzen, denn sobald sich
> der Kondensator einmal aufgeladen hat geht der Strom von selbst auf
> "gesunde" Werte zurück. Für diese Konstellation hat der Hersteller die
> maximale Lastkapazität spezifiziert und zwar auf Basis der
> Pulsbelastbarkeit der Widerstände, wie von anderen schon ausführlich
> beschrieben wurde.

Bei diesem Fall habe ich doch aber das Problem, dass sich der 
Kondensator nach dem Gleichrichter immer wieder entläd, ich aber nich 
sagen kann, wie er entladen wird, weil man die hintere Schaltung nicht 
kennt. Das bedeutet ich kann nur von einem Kondensator hinter dem 
Gleichrichter ausgehen. Wenn dieser geladen wird, geht irgendwann der 
Ladestrom gegen 0 und die Belastung der Widerstände ebenfalls. Camtec 
gibt diesbezüglich keine Angaben an, wo sich die Kapazität befindet.

Sheriff Silver schrieb:
> Bei diesem Fall habe ich doch aber das Problem, dass sich der
> Kondensator nach dem Gleichrichter immer wieder entläd, ich aber nich
> sagen kann, wie er entladen wird, weil man die hintere Schaltung nicht
> kennt. Das bedeutet ich kann nur von einem Kondensator hinter dem
> Gleichrichter ausgehen.

Genau. Und nur für das Aufladen des Kondensators ist die 
Einschaltstrombegrenzung zuständig - weil die ansonsten einen 
Monsterstromstoß macht. Der dauerhafte Strom für die dahinter 
angeschlossene Last ist wesentlich kleiner, und fällt bei der 
Einschaltstrombegrenzung kaum ins Gewicht (der ist eher für die 
Sicherung von Interesse). Deshalb wird eine maximal zulässige Kapazität 
spezifiiert.

Sheriff Silver schrieb:
> Wenn dieser geladen wird, geht irgendwann der
> Ladestrom gegen 0 und die Belastung der Widerstände ebenfalls.

Wegen des Entladestroms geht die Belastung nicht ganz gegen Null. Für 
die Widerstände ist relevant, welche Gesamtenergie sie während dieses 
70ms-Pulses wegstecken mussten.

Sheriff Silver schrieb:
> Bei der angehangenen
> Simulation handelt es sich um einen Einschaltstrombegrenzer von Camtec.

Dort kannst du dir Abb. 7 und 8 ansehen. Dann siehst du, dass es auch 
dort um einen Kondensator hinter einem Gleichrichter geht.

Achim S. schrieb:
> Dort kannst du dir Abb. 7 und 8 ansehen. Dann siehst du, dass es auch
> dort um einen Kondensator hinter einem Gleichrichter geht.

Ja, dort sieht man, wie (Zitat pdf)...

"...das Netzteil sauber in den Nennbetrieb startet
und den Strom pulsförmig dem Netz entnimmt."

Auf den Bildern also die typisch pulsförmige Stromaufnahme eines 
Gleichrichters mit Siebkondensator. Sogenannte "Nachladespitzen".

Trotz der vollmundigen Beweihräucherung des Netzteiles 1kW aus eigener 
Produktion wundert mich allerdings schon, daß so ein 1kW Netzteil ohne 
PFC
"noch existieren darf".

Achim S. schrieb:
> Genau. Und nur für das Aufladen des Kondensators ist die
> Einschaltstrombegrenzung zuständig - weil die ansonsten einen
> Monsterstromstoß macht. Der dauerhafte Strom für die dahinter
> angeschlossene Last ist wesentlich kleiner, und fällt bei der
> Einschaltstrombegrenzung kaum ins Gewicht (der ist eher für die
> Sicherung von Interesse). Deshalb wird eine maximal zulässige Kapazität
> spezifiiert.

Nochmal: es geht um den Einschaltstrombegrenzer von Camtec.

Wie man trotzdem auf 1500µ kommt, versteh ich nicht. Im Anhang habe ich 
dazu nochmal die Simulation mit entsprechenden Gleichrichter. Da werden 
in den 300ms über den Widerständen auch nur 15.4 J umgesetzt.
Ich denke es ist mehr oder weniger ein Kompromis, da der vorgeschaltete 
Gleichrichter auch nicht zu sehr belastet werden darf. Zusätzlich spielt 
bestimmt die maximale Spannung (Netzschwankungen) und die Frequenz mit 
rein. Ich muss darüber nochmal nachdenken.

Ich danke für eure Hilfe und für eure Geduld.

Sheriff Silver schrieb:
> Ich denke es ist mehr oder weniger ein Kompromis, da der vorgeschaltete
> Gleichrichter auch nicht zu sehr belastet werden darf.

Ich meinte nicht Gleichrichter, sondern Leistungsschutzschalter.

Sheriff Silver schrieb:
> Ich denke es ist mehr oder weniger ein Kompromis, da der vorgeschaltete
> Gleichrichter auch nicht zu sehr belastet werden darf. Zusätzlich spielt
> bestimmt die maximale Spannung (Netzschwankungen) und die Frequenz mit
> rein. Ich muss darüber nochmal nachdenken.

Die Rechnung ist prinzipiell sehr einfach und wurde oben auch schon mal 
erklärt. Man schaut, wie viel Energie im Kondensator gespeichert wird, 
wenn er auf die Spitze der Netzspannung aufgeladen wird. Die selbe 
Energie müssen die Vorwiderstände schlucken.

Also: 1/2*C*U^2=1/2*1,5mF*(325V)^2=79J

Das ist ungefähr das Vierfache deines Werts (Vierfach weil 4 
Widerstände, ungefähr, weil der Kondensator in 300ms nicht vollständig 
aufgeladen wird und weil ich ignoriere, dass an den Dioden auch etwas 
Leistung hängenbleibt).

Also knapp 20J pro Widerstand ist nicht nichts, das muss das Teil erst 
mal wegstecken. Und das möglichst auch dann noch, wenn zwischen den 
Schaltvorgängen nicht beliebig viel Zeit liegt, und die Widerstände beim 
erneuten Einschalten noch "nachglühen" vom letzten Schaltvorgang.