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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kondensatoren parallel oder in Serie - Unterschied?


Autor: inschenöhr (Gast)
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Ich möchte mir für den Modellbau einen großen Kondensator (für X Volt 
mit Y µF) aus mehreren kleineren (und baugleichen) Kondensatoren 
zusammenbauen.

Meine Frage ist jetzt, gibt es einen praktischen Unterschied, ob ich 
dafür mehrere Kondensatoren (für X Volt gebaut) parallel schalte, oder 
ob ich mehrere Kondensatoren (mit [Anzahl der Kondensatoren]*Y µF) in 
Serie zusammenschalte?

Rechnerisch, also theoretisch, besteht ja logischerweise kein 
Unterschied. Aber gibt es dazu in der Praxis Anhaltspunkte, welchen Weg 
man lieber gehen sollte? Entladezeiten, maximal lieferbare Stromstärke, 
... oder sonst etwas, woran man vielleicht als Anfänger nicht gleich 
denkt?

Danke für Antworten!

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Bei Parallelschaltung wird die Kapazität immer
größer, bei Reihenschaltung immer kleiner.
Die Spannungsfestigkeit bleibt bei Parallelschaltung
gleich, bei Reihenschaltung wird sie größer.

Autor: hinz (Gast)
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Reihenschaltung erfordert Parallelwiderstände um gleichmäßige 
Spannungsaufteilung zu gewährleisten, Parallelschaltung nicht.

Autor: Joachim B. (jar)
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definiere großen Kondensator, große Spannung oder große Kapazität?
Wenn du nur die Energie betrachtest sind beide ähnlich groß.
Die mit den großen Spannungen verbrauchen mehr Platz bei der Isolierung. 
haben aber weniger Problem mit dem Innenwiderstand.

Autor: Peter p (Gast)
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inschenöhr schrieb:
> Rechnerisch, also theoretisch, besteht ja logischerweise kein
> Unterschied.

Äh, logischer Weise doch. Sonst wäre es ja ein und das selbe..

Autor: Burkhard K. (buks)
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inschenöhr schrieb:
> ... oder sonst etwas, woran man vielleicht als Anfänger nicht gleich
> denkt?

Der Katastrophenfall? Bei Parallelschaltung hast Du den Salat, wenn 
einer der Kondensatoren für Gleichstrom leitend würde - wie bei einem 
einzelnen auch.

Autor: inschenöhr (Gast)
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Ah ja, vielen Dank schon mal!
Also Parallelwiderstände und vor allem ESR-Werte sind schon mal gute 
Stichworte bezüglich der Unterschiede.

Also bei der Reihenschaltung hat man evtl. Probleme mit dem steigenden 
ESR, weiß jemand sich das auf die lieferbare Stromstärke oder 
Wärmeentwicklung auswirkt?

Bzw. wo könnte man da genaueres dazu nachlesen, was für den praktischen 
Anwender relevant ist und sich nicht -wie die meisten Seiten, die google 
ausspuckt- auf die oberflächliche Theorie von Reihen- und 
Parallelschaltung von Kondensatoren beschränkt?

Grüße

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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"Also bei der Reihenschaltung hat man evtl. Probleme mit dem steigenden 
ESR, weiß jemand sich das auf die lieferbare Stromstärke oder 
Wärmeentwicklung auswirkt?"

Ob man da Probleme mit dem ESR bekommt, hängt wie immer von der 
Anwendung ab. Was soll es denn werden?
Je höher der ESR, desto geringer die maximale Stromstärke. Die Wärme 
teilt sich auf mehrere Bauteile auf.


https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0205141.htm

https://www.elektronikpraxis.vogel.de/kondensatoren-was-sie-bei-der-auswahl-beachten-sollten-a-554513/


MfG

: Bearbeitet durch User
Autor: Helmut S. (helmuts)
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Reihenschaltung macht fast niemand, außer bei den xFarad Kondensatoren 
bei denen es keine mit höherer Spannung gibt.
Deshalb ist für den allgemienen Fall die Sache klar - mach 
Parallelschaltung wie alle anderen auch.

Autor: Nils P. (torus)
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Helmut S. schrieb:
> Reihenschaltung macht fast niemand, außer bei den xFarad Kondensatoren
> bei denen es keine mit höherer Spannung gibt.

Ich wage zu widersprechen.

Reihenschaltung kommt recht häufig bei Impedanzanpassungs Netzwerken im 
HF Bereich vor. Bei RFID kommt an der Antenne nach Impedanzwandlung 
schon gern mal 100V zusammen, und so ein 0402 Kondensator mit 100V 
Spannungsfestigkeit ist häufig teurer als zwei 50V Typen.

Hat auch Vorteile bei den Toleranzen weil sich - genau wie die Kapazität 
- auch der Fehler halbiert.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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>  Hat auch Vorteile bei den Toleranzen weil sich - genau wie die Kapazität
- auch der Fehler halbiert.

Das stimmt schon mal gar nicht.

Natürlich sind 10% von 50pF nur 5pF statt 10pF von 100pF, aber 
prozentual sind das in beiden Fällen 10% Fehler von der Gesamtkapazität.

Autor: inschenöhr (Gast)
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Vielen Dank, hat mir schon mal sehr weitergeholfen! Das ganze soll in 
Richtung Superkondensator als Stromversorgung gehen, ich werde wohl 
einfach mal ein bisschen damit experimentieren und versuchen, wie sich 
die Kondensatoren verhalten, auch im Vergleich mit Akkus.

Grüße

Autor: michael_ (Gast)
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Tu mal bisschen rechnen!

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Helmut S. schrieb:
>>  Hat auch Vorteile bei den Toleranzen weil sich - genau wie die Kapazität
> - auch der Fehler halbiert.
>
> Das stimmt schon mal gar nicht.
>
> Natürlich sind 10% von 50pF nur 5pF statt 10pF von 100pF, aber
> prozentual sind das in beiden Fällen 10% Fehler von der Gesamtkapazität.

Was er gemeint haben dürfte ist, daß sich bei der Reihen- genauso wie 
bei der Parallelschaltung die Toleranzen der Einzelbauteile im Mittel(!) 
aufheben. Das setzt natürlich voraus, daß die Bauteilwerte symmetrisch 
um den Nennwert verteilt sind.

Autor: Nils P. (torus)
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Axel S. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>>>  Hat auch Vorteile bei den Toleranzen weil sich - genau wie die Kapazität
>> - auch der Fehler halbiert.
>>
>> Das stimmt schon mal gar nicht.
>>
>> Natürlich sind 10% von 50pF nur 5pF statt 10pF von 100pF, aber
>> prozentual sind das in beiden Fällen 10% Fehler von der Gesamtkapazität.
>
> Was er gemeint haben dürfte ist, daß sich bei der Reihen- genauso wie
> bei der Parallelschaltung die Toleranzen der Einzelbauteile im Mittel(!)
> aufheben. Das setzt natürlich voraus, daß die Bauteilwerte symmetrisch
> um den Nennwert verteilt sind.

So ist es. Das funktioniert nicht nur auf dem Papier sondern auch in der 
Praxis.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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inschenöhr schrieb:
> Das ganze soll in > Richtung Superkondensator als Stromversorgung gehen
Ich habe mal eine kleine Notstromversorgung mit einer Bank von 20 
Kondensatoren je 25 F und 2,7 V (-> 5 F, 27 V) gemacht, mit 
Ladeschaltung, Step-up-Ausgangsspannungswandler für 24 V und mehr. Ich 
habe auch noch einige Leiterplatten davon. Wenn dich das interessiert, 
kann ich dir eine PN schicken, dafür musst du aber angemeldet sein.

DZDZ

Autor: Michael B. (hardwarepunktbas)
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Gute Idee mit den 20 Goldcaps.
Gibts schon Erfahrungen, wie lange die 24V bei
entsprechender Stromentnahme stehen?
Würde bei uns prima in eine Industriesteuerung
passen, wo sich bei Stromausfällen NO-Magnetventile
öffnen, dies sollte jedoch nicht sofort geschehen
VG Micha

Autor: Jemand (Gast)
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Hallo

"Das ganze soll in Richtung Superkondensator als Stromversorgung 
gehen,..."

dann bleibt dir leider  nur die Reihenschaltung - soweit mir bekannt ist 
bei 5,5V bei allen "Superkaps" im Kapazitätsbereich von vielen Farad 
schon das Maximum erreicht, notwendig sind dann leider noch 
Parallelwiderstände zwecks Symmetrie der Spannungen über die einzelnen C 
notwendig - und somit störende Verluste.

Für Superkondensatoren spricht das man sie (nahezu) beliebig oft Laden 
und entladen kann und das bei recht hohen Strömen welche aber leider 
selten so hoch sind wie bei "normalen" Kondensatoren und das ganze dann 
auch noch  abhängig von genauen Typ der Supercaps ist - praktisch sind 
hohe zulässige Lade- und Entladeströme leider mit hohen Preis und großer 
Bauweise verbunden.
Als weiterer Vorteil kommt die recht geringeTemperaturabhängigkeit der 
nutzbaren Kapazität hinzu.

Das war es aber auch schon fast -
Ansonsten : Akkumulatoren bieten ein deutlich besseres Kapazität / 
Volumen Verhältnis, sie sind selbst bei teurer Chemie pro Wh deutlich 
Preiswerter als "billige" Supercaps.
Fertige Ladeschaltungen gibt es zu hauf - die Bauformen, insbesondere im 
LiIonen Bereich sind unglaublich vielfältig und vor allem leicht 
beschaffbar (allerdings nur Online - aber Supercaps bekommt man auch 
nicht im Laden um die Ecke).
Und leider sind die Supercaps auch je nach Technologie mehr oder weniger 
eng mit Akkumulatoren verwandt und somit weniger als  "normalen" 
Kondensatoren zu werten was leider die Nachteile von Chemischen 
Bestandteile und Vorgänge nach sich zieht (Veränderungen der 
Eigenschaften , Verluste durch Nutzung und Reaktionen )

Im Hobbybereich gibt es eigentlich kaum wirklich sinnvolle Anwendungen - 
ein Elektisches Bahnnetz oder ein richtiges E-Auto wird man eher selten 
als Hobbyist Betreiben bzw. Entwickeln und Bauen - für den 
Modellbaubereich sind Supercaps fast immer zu groß, als Energiespeicher 
für die kleine Hobby-Inselstromversorgung wird die Sache sehr schnell 
sehr sehr teuer.
Bleibt eigentlich nur die Pufferung von Kleinstverbrauchern bzw. Nutzung 
im Energy Harvesting, wie sinnvoll zumindest der zweite genannte 
Einsatzbereich wirklich ist soll jeder für sich selbst entscheiden...

Jemand

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Gibts schon Erfahrungen, wie lange die 24V bei
> entsprechender Stromentnahme stehen?

Hallo Michael,

das Ganze ist ein Hutschienen-Modul, gedacht um einen µC noch eine Weile 
(~3 Minuten bei Nennlast) bei Stromausfall weiter zu betreiben. Mit dem 
DC-DC-Wandler werden die 24 V bis zu einer Kondensatorentladung herunter 
bis ca. 12 V aufrecht erhalten. Daten, die ich damals aufgenommen habe:

-    Nominelle Eingangsspannung: 24 V
-    Maximale Stromaufnahme: Ladestrom + Ausgangsstrom
-    Ladestrom ca. 600 mA
-    Ladezeit: Ca. 3 Minuten
-    Ausgangsspannung bei entladener Kondensator-Bank*: Eingangsspannung 
- 0,8 V
-    Ausgangsspannung bei geladener Kondensator-Bank**: 24 V
-    Kapazität der Kondensator-Bank: 5 F, 25 V
-    Gespeicherte Energie bei 24 V: 1440 Ws
-    Nennlast: 250 mA
-    Max. Ausgangsstrom: Abhängig von Ladezustand, siehe Anmerkung
-    Entnehmbare Energie bei Nennlast***: Ca. 1080 Ws (ca. 75 % der 
gespeicherten Energie)
-    Laufzeit bei Nennlast: ca. 3 Minuten

* Die Ausgangsspannung ist auch bei geladener Kondensator-Bank 
mindestens Eingangsspannung - 0,8 V, also z. B. bei 25 V am Eingang ist 
sie 24,2 V.

** Sobald die Kondensatorspannung groß genug dafür und die 
Eingangsspannung < ca. 24,8 V ist, erzeugt der interne DC-DC-Wandler die 
24 V-Ausgangsspannung.

*** Die entnehmbare Energie ist abhängig von der Last. Bei kleinen 
Lasten kann sie weit über 75 % liegen, bei großen deutlich darunter.

Anmerkung: Den maximalen Ausgangsstrom habe ich sicherlich bestimmt, 
aber keine Messwerte mehr vorliegen. Er müsste min. ca. 0,5 A bei auf 
50% Spannung (25 % Energie) entladener Kondensator-Bank sein und steigt 
mit der Spannung der Kondensatoren.

Autor: redenistsilber (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Gute Idee mit den 20 Goldcaps.

Goldcaps sind das nicht. Die haetten hohe ESR Werte, sind m.W.
eher tauglich, um eine Standby Versorgung aufrechtzuerhalten.
(Z.B. waehrend Batteriewechsel nicht alles durch Stromunter-
brechung resettet zu kriegen bzw. Einstellungen zu verlieren.)

Beitrag #5771204 wurde vom Autor gelöscht.

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