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^^).
.. und bei Reihenschaltung die richtige Spannungsaufteilung durch parallele, hochohmige Widerstände sicherstellen. Gruss
=) 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 /ggadgets for tools & toys
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.
@marcel Nun ja, Deine Gleichung führt auf eine Differentialgleichung mit Randbedinung. Die Randbedingung ist ausschließlich abhängig von
und dem Widerstand im Kreis. Sorry, damit hast Du zwar die richtige Formel aufgeschrieben aber falsch interpretiert.
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?
Entladespitzenstrom ist, lastseitig Kurzschluss angenommen, bei Parallelschaltung der Kondensatoren am größten. Gruss
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.
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