Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Aufgabe von Y Kondensatoren


von Karren Karl (Gast)


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Guten Morgen,

ich befasse mich gerade mit dem Thema Y-Kondensatoren und mir ist deren 
Aufgabe nicht ganz klar. Sie werden verwendet um hochfrequente 
Gleichtaktstörungen gegen den angeschlossenen Schutzleiter abzuleiten, 
was Sinn ergibt, da Z = 1 / (2*pi*f*C).

Sie haben aber noch einen Sicherheitsaspekt, nämlich diesen, dass sie 
Mensch und Tier vor elektrischen Schlag schützen. Aber wie genau 
schützen die Kondensatoren vor elektrischen Schlag? Wenn der 
Schutzleiter abgerissen ist und jemand ein an den Schutzleiter 
angeschlossenes metalisches Teil berührt, dann wird der Körperstrom 
durch die Kapazität und deren resultierenden Impedanz begrenzt. Ist das 
so richtig?

Gleichzeit wird auch geschrieben, dass Y-Kondensatoren eine erhöhte 
Sicherheit aufweisen müssen, da bei einem Kurzschluss in den 
Kondensatoren die Phase mit dem Schutzleiter verbunden ist. Aber warum 
sollte ein Kurzschluss im Kondensator entstehen? Kommt in solch einem 
Fall die Sicherung?

Zusätzlich habe ich noch folgende Aussage "...sondern schützen darüber 
hinaus das Gerät vor netzseitigen Überspannungen." 
(https://www.wima.de/de/produkte/funk-entstoerkondensatoren/). 
Inwiefern? Spielt da wieder die oben genannte Impedanzformel eine Rolle? 
Können Y1 Kondensatoren auch mehr als 8 kV aushalten?

Vielen Dank für eure Hilfe!

: Verschoben durch Moderator
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Karren Karl schrieb:
> Aber warum
> sollte ein Kurzschluss im Kondensator entstehen?

Das ist bei Kondensatoren ohne X- oder Y-Kennzeichnung eben möglich. 
Eine Überspannung kann den Separator überwinden und ihn dauerhaft 
schädigen. Bspw. leiten verbrannte Materialen öfter mal elektrischen 
Strom.
X- und Y-Kondensatoren sind so konstruiert, das eine Überspannung oder 
ein Puls dazu führt, das der Kondensator zwar Kapazität verliert, aber 
nicht dauerhaft durchschlägt.

Karren Karl schrieb:
> Kommt in solch einem
> Fall die Sicherung?

Nich unbedingt. Solange Phase mit Schutzleiter verbunden ist und der 
Schutzleiter abgerissen ist, fliesst ja kein erhöhter Strom. Wenn da 
jemand Strom extern ableitet, sollte aber ein FI auslösen.

Karren Karl schrieb:
> Sie haben aber noch einen Sicherheitsaspekt, nämlich diesen, dass sie
> Mensch und Tier vor elektrischen Schlag schützen.

Das wäre mir neu. Bitte gib dazu mal eine Quelle an.

: Bearbeitet durch User
von Karren Karl (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Das ist bei Kondensatoren ohne X- oder Y-Kennzeichnung eben möglich.
> Eine Überspannung kann den Separator überwinden und ihn dauerhaft
> schädigen. Bspw. leiten verbrannte Materialen öfter mal elektrischen
> Strom.
> X- und Y-Kondensatoren sind so konstruiert, das eine Überspannung oder
> ein Puls dazu führt, das der Kondensator zwar Kapazität verliert, aber
> nicht dauerhaft durchschlägt.

Vielen Dank. Soweit ich weiß verliert der Kondensator zwar an Kapazität, 
da sich ja ein leitfähiger Kanal asgebildet hat, der jetzt aber vom 
umliegenden Dielektrikum separiert hat, aber dieser Verlust ist nicht 
signifikant, richtig?

Matthias S. schrieb:
> Das wäre mir neu. Bitte gib dazu mal eine Quelle an.

Ich habe dazu keine Quelle. Das ist das, was ich gelesen und 
interpretiert habe, was offensichtlich falsch ist.

Wie steht es mit dem Punkt ableiten von Überspannungen und 
Impulsfestigkeit größer 8 kV?

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Matthias S. schrieb:
> X- und Y-Kondensatoren sind so konstruiert, das eine Überspannung oder
> ein Puls dazu führt, das der Kondensator zwar Kapazität verliert, aber
> nicht dauerhaft durchschlägt.

das Prinzip der selbstheilenden Kondensatoren stammt aus den 30er Jahren 
des vorigen Jahrhunderts. Ein dünnes Dielektrikum (damals Papier) wird 
beidseitig mit aufgedampften dünnen Metellschichten als Beläge versehen.
Bei einem Durchschlag verdampft um die Stelle das Metall und stellt die 
Isolierung so wieder her. Das erklärt auch den Kapazitätsverlust bei 
jedem Durchschlag.
Heutzutage haben sich nur die Materialien geändert.

Gruß aus Berlin
Michael

von Karl B. (gustav)


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Karren Karl schrieb:
> Aber wie genau
> schützen die Kondensatoren vor elektrischen Schlag?

Hi,
ein "Leckstrom" ist bei EMI-Filterkondensatoren (Y1) unvermeidbar, auch 
bei elektromedizinischen Geräten. Näheres regelt EN60601.
Zitat:
https://www.digikey.de/de/articles/techzone/2015/jul/kiss-your-60601-1-medical-power-supply
"...Als Ursache für Leckströme bei Netzteilen zählen kapazitive 
Kopplungen von EMI-Filtern ... In der IEC/EN 60601-1 sind die Grenzwerte 
für den Leckstrom klar festgelegt: im Normalbetrieb (0,5 mA), für den 
Fehlerfall 1 (1,0 mA) und für den Entladestrom über Masse und das 
Gehäuse (0,1 mA bzw. 0,5 mA). Für Nordamerika legt die UL ES 60601-1 
entsprechend 0,3 mA (und nicht  0,5 mA) als maximalen Leckstrom fest..."
/Zitat

Die Definition, was ein "elektrischer Schlag" ist, bezieht sich 
insbesondere unter anderem auf das Human Body Modell. 
https://de.wikipedia.org/wiki/ESD-Simulationsmodelle

Etwas OT:
Wie eine LS auslösende Waschmaschinen-Entstörpatrone nach Öffnung 
aussieht, spricht Bände. Die in der X2- Spezifikation auch noch 
angegebene Forderung, dass der Kondensator nicht platzen und Metallteile 
im Gerät herumfliegen dürfen, wird durch die Kapselung im Becher 
erreicht, obwohl die Kondensatoren X und Y nicht separat ausgeführt, 
sondern in einem Wickel zusammengefasst worden sind. So sieht die 
Anatomie des Delinquenten nämlich aus. Die glibberige schwarze, 
womöglich PCB-haltige Isoliermasse ist schon weitestgehend entfernt 
worden.
/OT

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Karren Karl (Gast)


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Wie steht es mit dem Punkt ableiten von Überspannungen und
Impulsfestigkeit größer 8 kV?
Schützen Y-Kondensatoren von netzseitigen Überspannungen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Karren Karl schrieb:
> Schützen Y-Kondensatoren von netzseitigen Überspannungen?

Höchstens, wenn diese Überspannungen als schmale Spitzen auftauchen und 
die Kapazität des C ausreichend groß ist. Längere Überspannung wird den 
Kondensator schädigen, wenn sie über seinen Spezifikationen liegt, aber 
davor schützen tut er dann nicht mehr. Dafür gibts VDR.

> Wie steht es mit dem Punkt ableiten von Überspannungen und
> Impulsfestigkeit größer 8 kV?

Dazu solltest du die Datenblätter der Kondensatoren lesen. Ich sehe in 
Konsumergeräten so gut wie nie welche, die höher als 2kV spezifiziert 
sind.

von Karren Karl (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Karren Karl schrieb:
>> Schützen Y-Kondensatoren von netzseitigen Überspannungen?
>
> Höchstens, wenn diese Überspannungen als schmale Spitzen auftauchen und
> die Kapazität des C ausreichend groß ist. Längere Überspannung wird den
> Kondensator schädigen, wenn sie über seinen Spezifikationen liegt, aber
> davor schützen tut er dann nicht mehr. Dafür gibts VDR.
>
>> Wie steht es mit dem Punkt ableiten von Überspannungen und
>> Impulsfestigkeit größer 8 kV?
>
> Dazu solltest du die Datenblätter der Kondensatoren lesen. Ich sehe in
> Konsumergeräten so gut wie nie welche, die höher als 2kV spezifiziert
> sind.

Soweit ich das gelesen habe werden diese Dinger mit einem 8/20 Impuls 
geprüft. Ist eine schmale Spitze?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Karren Karl schrieb:
> mit einem 8/20 Impuls
> geprüft. Ist eine schmale Spitze?

Das lässt sich ohne Zeitbasis nicht sagen. Eine Spitze von 8 Stunden in 
20 Stunden z.B. wäre nicht sehr schmal. 8ns innerhalb 20ns hingegen sind 
recht schmal.

von Karren Karl (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Karren Karl schrieb:
>> mit einem 8/20 Impuls
>> geprüft. Ist eine schmale Spitze?
>
> Das lässt sich ohne Zeitbasis nicht sagen. Eine Spitze von 8 Stunden in
> 20 Stunden z.B. wäre nicht sehr schmal. 8ns innerhalb 20ns hingegen sind
> recht schmal.

8 µs / 20 µs ist der gängige Impuls nach DIN EN 61000-4-5

von HildeK (Gast)


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Karren Karl schrieb:
> Soweit ich weiß verliert der Kondensator zwar an Kapazität,
> da sich ja ein leitfähiger Kanal asgebildet hat, der jetzt aber vom
> umliegenden Dielektrikum separiert hat, aber dieser Verlust ist nicht
> signifikant, richtig?

Ein einzelner Fall führt nicht zu signifikanten Verlusten. Das kann aber 
über die Jahre mehrfach auftreten und jedes Mal gibt es einen weiteren 
Kapazitätsverlust, die in der Summe durchaus signifikant sein können.
Bei den X-Kondensatoren in Kondensatornetzteilen erlebt man das ja 
regelmäßig: irgendwann geht das Gerät nur noch manchmal bis gar nicht 
mehr: die Kapazität hat sich zu weit verringert.

Bei Y-Kondensatoren, die zur Entstörung vorhanden sind, merkt man das 
direkt zunächst nicht, höchsten indirekt, weil die Geräte dann mehr 
Störungen absondern.

Karren Karl schrieb:
> Gleichzeit wird auch geschrieben, dass Y-Kondensatoren eine erhöhte
> Sicherheit aufweisen müssen, da bei einem Kurzschluss in den
> Kondensatoren die Phase mit dem Schutzleiter verbunden ist. Aber warum
> sollte ein Kurzschluss im Kondensator entstehen? Kommt in solch einem
> Fall die Sicherung?
Die Anforderung an diese Typen ist ja gerade, dass ein Kurzschluss 
konstruktionsbedingt verhindert wird oder zumindest selbstheilend ist.
In einem solchen Fall käme schon die Sicherung, wenn dieser Kurzschluss 
ausreichend niederohmig wäre. Ist er das aber nicht, so dass der 
Auslösestrom der Sicherung gar nicht erreicht wird, dann wird an diesem 
'halblebigen' Kurzschluss soviel Energie umgesetzt, dass es zum Brand 
oder zur Explosion des Kondensators kommen könnte.

von Karl B. (gustav)


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HildeK schrieb:
> Ist er das aber nicht, so dass der
> Auslösestrom der Sicherung gar nicht erreicht wird, dann wird an diesem
> 'halblebigen' Kurzschluss soviel Energie umgesetzt, dass es zum Brand
> oder zur Explosion des Kondensators kommen könnte.

Hi,
siehe Bild. Wir kennen mittlerweile unsere "Pappenheimer".

ciao
gustav

von Schubs (Gast)


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Das Foto könnte durchaus besser sein! Das ist ein Indiz für 
Schludrigkeit.

von candela (Gast)


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Schubs schrieb:
> Das Foto könnte durchaus besser sein!

Ja, schön klein und "verschwommen". Aber:

> Das ist ein Indiz für Schludrigkeit.

Solche Sprüche sind auch ein Indiz. Wofür,
könntest Du bei Gelegenheit überdenken.

von Karl B. (gustav)


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Hi,
der Kondensator ist längst ausgetauscht. Hatte damals nur eine 
Billigkamera zur Verfügung, um schnell vor der Reparatur noch etwas 
dokumentieren zu können... Die hatte keine 
Nahaufnahmefokussiermöglichkeit.
Aber halt,
vielleicht gibt es doch noch ein besseres Bildchen.;-)
Allerdings wird dann der Zusammenhang mit der Schaltung nicht klar.
Wie und wo der eingebaut war.

Das Ärgerliche war, dass ich das garnicht bemerkte. Es roch nach 
"Lagerfeuer" und es knisterte auch so. Das Gerät lief aber weiter.
Die Metallflocken mussten mit Staubsauger hinterher noch rausgesaugt 
werden. Da war ja die größere Gefahr, dass diese Metallfitzel dann noch 
andere Kurzschlüsse in der Schaltung verursachen könnten. Bei "echten" 
X2 dürfte der Hersteller in Regress genommen werden dürfen, oder nicht?

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Jemand (Gast)


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Hallo

ist das bei einigermaßen modernen Kondensatoren (vor allem halt Y 
Kondensatoren bzw. die dauerhaft an Netzspannung hängen) eigentlich 
besser geworden?

Nicht nur in diesen Thread sieht man aus den  "Selbstmord" Kondensatoren 
eigentlich immer an das diese schon richtig alt sind und noch aus der 
großen Zeit der THT Technik stammen.
Genau solche und sehr ähnliche Kondensatoren habe ich als Kind bzw. 
Jugendlicher noch aus Fernsehgeräten aus den Sperrmüll ausgelötet und 
teilweise sogar auch genutzt - den alles über 470nF war ja so teuer bei 
lokalen Elektronikbauteilehändler (Busfahrt oder Fahrradfahrt über je 
15km hin und wieder zurück waren zum Bauteilkauf aber auf jeden Fall 
notwendig) und der Ärger groß wenn das "Spezial IC" was dann noch dabei 
sein sollte auch bei zweiten Händler (nochmal 3km extra durch die Stadt 
gehen oder zusammen mit den Straßenbahnen sich durch eine Mischung aus 
Fußgängerzone und Straßenbahnschleichstrecke als Fahrradfahrer bewegen) 
natürlich nicht vorhanden war - überigens nicht DDR sondern geographisch 
fast das Gegenteil davon - 35km weiter war schon die (auch schon damals 
faktisch Nicht-) Grenze nach den NL bzw. kaum weiter zu Belgien.

Bestimmte Kondensatoren aus der DDR waren ja für ihre "Qualität" 
bekannt, aber auch einige Serien aus der alten BRD.
Und beide Staaten sind in der damaligen Ausprägung seit 1990 endgültig 
Geschichte.
Auch das ganze optische Design, soweit noch erkennbar ;-) und die PCB 
Vermutung der Entstörpatrone deuten auf "etwas" ältere Ausführungen hin 
deren "Geburt" noch in den Zeiten wo hier mit DM bezahlt wurde hin.

Mir scheint es als wenn die Kondensatoren deutlich zuverlässiger 
geworden sind, bzw. bei weiten nicht mehr mit so viel "Drama" das 
zeitliche segnen.

Jemand

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Karl B. schrieb:
> Bei "echten"
> X2 dürfte der Hersteller in Regress genommen werden dürfen, oder nicht?

Kannste ja mal bei dem Ding nach 30 Jahren Betrieb oder so mal 
probieren. Die Type war dafür bekannt, das sie im Laufe der Zeit 
Feuchtigkeit aufgenommen hat und deswegen am Ende spektakulär in die 
Luft gegangen ist. Erkennbar an der transparenten Vergussmasse 
aussenrum, die mit der Zeit rissig wurde.

Die Zeiten sind vorbei. Heutige X(2) und Y Kondensatoren gehen zwar auch 
kaputt aber detonieren so gut wie nicht mehr.

: Bearbeitet durch User
von Deton-Mischer-Fahrer (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Heutige X(2) und Y Kondensatoren gehen zwar auch
> kaputt aber detonieren so gut wie nicht mehr.

In heutigen Cs ist aus Kostengründen kaum noch Sprengstoff
enthalten. Wenn, dann explodieren die also fast nur noch.
Was ein Glück, sonst könnte man damit Zwillingstürme killen.

von Karren Karl (Gast)


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Vielen Dank für eure hilfreichen Antworten! Es ist schön zu sehen, dass 
es noch schöne Ecken in diesem Forum gibt, wo Leuten tatsächlich 
geholfen wird!

Wie groß darf ein Y1-Kondensator maximal sein? Gibt es da Richtformeln 
oder Berechnungsvorschriften?

von Karl B. (gustav)


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Jemand schrieb:
> und die PCB
> Vermutung der Entstörpatrone deuten auf "etwas" ältere Ausführungen hin
> deren "Geburt" noch in den Zeiten wo hier mit DM bezahlt wurde hin.

Hi,
muss Dich leider enttäuschen, hier noch das Bild des defekten 
Entstörfilters, das ich ja hinterher mit dem "Dosenöffner" behandelte, 
um hinter sein "Geheimnis" zu kommen. Der Kondensator muss in den 
2000-er Jahren gefertigt worden sein. Aufdruck EN133200 deutet darauf 
hin.
Er ist zwar nicht "explodiert" aber löste erst sporadisch, dann immer 
öfter den 16A LS aus. Bis garnichts mehr ging.

ciao
gustav

von Olli H. (Firma: no) (tavaritsch_78)


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Moin,

muss ich bei IT-Netzen auch zwingend y-Kondensatoren (mit hohen 
Anforderungen wie hoher Impulsfestigkeit > 8kV usw) zur Ableitung von 
Strömen der "aktiven Leitungen" gegen Erde in z.B. Entstörfiltern 
verwenden ?

Mein Gedanke war, dass z.B. auf einem Schiff oft IT-Netze verwendet 
werden.
Und bei einem Kurzschluss dieses Kondensators liegt "erstmal" nur der 1. 
Fehlerfall vor und das Netz darf sogar weiter betrieben werden, wenn 
nach Alarmierung die Störung schnellstmöglich behoben wird (vgl. VDE 
0110-410).
Demnach hinterfrage ich die hohen Anforderungen wegen der Sicherheit.

: Bearbeitet durch User
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