Was passiert beim Kurzschluß eines Kondensators?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hi liebe Experten.

Die im Titel des Themas formulierte Frage stelle ich mir aus folgendem Grund.
Irrtümlicherweise habe ich bei einem selbstgebastelten Netzteil sekundärseitig einen Kurzschluß erzeugt. Nach kurzer Zeit ist mir das Brummen des Netzteils aufgefallen und auch Gestank.
Das Netzteil liefert 110V Gleichspannung bei einer Leistung von 500W. Aufgebaut ist es ohne sekundärseitger Absicherung (kein Leitungsschutzschalter odgl). Also einfach nur Transformator+4-weg Gleichrichter + Glättungskondensator (4700uF, geeignet für 250V) + parallelen Widerstand zum Kondensator (1kOhm).
NAch dem „Unfall“ lieferte das Netzteil keine Spannung mehr. Also schloss ich den Kondensator ab und siehe da: es waren die positiven Halbwellen zu sehen. Daraus schloß ich, dass der Kondensator defekt sein muss (Kapazitätsmessgerät zeigt 0L).
Was mich aber mehr interessiert ist die Ursache für den defekten Elko.
Meine Vermutung: 'Der Kondensator ist ja ca. auf 110V aufgeladen (im Mittel), durch den sekundärseitigen Kurzschluß wird die Spannung am Kondensator auf 0V gezwungen -> (I=C*dU/dt) sehr hoher Entladestrom fliesst, der den Elko einfach durchbruzeln lässt. Reicht die Energie dafür eigentlich aus oder kann der Defekt eine andere Ursache haben?
Des weiteren: Um in Zukunft sowas zu verhindern -> welchen Leitungsschutzschalter mit welcher Auslösecharakteristik müsste ich vorsehen? (ich kann nicht abschätzen wie lang es dauert, bis der Elko das „zeitliche“ gesegnet hat.

Auf eure Meinung bin ich schon sehr gespannt.

lG,
Manfred

#2

Hi Manfred,

ein Kurzschluss der Ausgangsklemmen bewirkt, dass am Konsensator keine Spannung mehr anliegt. Somit fließt über ihn auch kein Entladestrom, er kann in dieser Betriebsart hundert Jahre alt werden.

Was Gleichrichter (heißt auch „gleich riecht er“) und Trafo dazu sagen, steht auf einem anderen Blatt.

Kurzschlussfeste (und stabilisierte!) Spannungsquellen sind heute dermaßen billig, dass es sich nicht mehr lohnt, über diskrete Bauteile nachzudenken.

Gruß Ralf

#3

Hallo Ralf,

Was Gleichrichter (heißt auch „gleich riecht er“)

Die alten Selen-Gleichrichter konnte man bestens als elektrisch steuerbare Stinkbomben verwenden. Aus dieser Zeit stammt auch der Spruch.

MfG Peter(TOO)

#4

Hallo Manfred,

NAch dem „Unfall“ lieferte das Netzteil keine Spannung mehr.
Also schloss ich den Kondensator ab und siehe da: es waren die
positiven Halbwellen zu sehen.

Auch mit einem Laststrom ?

Am besten schaut man sich die Spannung mit dem Oszilloskop an.
Unter Last sieht man dann sofort, wenn auch nur eine der Gl.-Dioden angeschlagen ist.

Daraus schloß ich, dass der
Kondensator defekt sein muss (Kapazitätsmessgerät zeigt 0L).
Was mich aber mehr interessiert ist die Ursache für den
defekten Elko.

Wenn man einen geladenen Elko kurzschliesst wird der Strom nur durch den Innenwiderstand des Elkos und der Zuleitungen begrenzt. Da können dann schon einige 100A fliessen. Dabei kann es dann intern schon mal die Anschlüsse durchschmelzen und den Elektrolyten zum kochen bringen.

Da dein Elko nun einen Kurzschluss hat, liegt intern eine mechanische Beschädigung vor.

MfG Peter(TOO)

#5

Servus Ralf,

ein Kurzschluss der Ausgangsklemmen bewirkt, dass am
Konsensator keine Spannung mehr anliegt. Somit fließt über ihn
auch kein Entladestrom, er kann in dieser Betriebsart hundert
Jahre alt werden.

Deine Aussage stimmt nur für stationäre Zustände! Und auch da nur bedingt.

  1. der KS aus dem geladenen Zustand führt im ersten Moment zu einem extrem hohen Entladestrom (begrenzt nur durch die geringen wirksamen Leitungswiderstände), bis sich der Kondensator entladen hat - danach is Ruhe, keine Spannung, kein Strom und wir sind an dem von dir geschilderten Punkt.
  2. Elektrolytkondensatoren haben meines Wissens auch eine „natürliche“ Alterung unabhängig von der Belastung. Aufheben für die Ewigkeit ist also nicht möglich.

Gruß
peherr

#6

Hi Peherr,

danach is Ruhe, keine Spannung,
kein Strom und wir sind an dem von dir geschilderten Punkt.

sage ich doch. Und einen (in Worten: 1) Kurzschluss überleben sie fast immer. Was das mit stationärem Zustand zu tun hat, ist mir allerdings ein Rätsel. Übrigens: Bist Du sicher, dass KS für Kurzschluss steht?

Aufheben
für die Ewigkeit ist also nicht möglich.

100 Jahre sind keine Ewigkeit. Bei mir laufen noch welche von 1950.

Gruß Ralf

#7

Was das mit stationärem Zustand zu tun hat,
ist mir allerdings ein Rätsel.

In meinem Posting oben Stand, dass der Kondensator aufgeladen war bevor er kurzgeschlossen wurde. Die gespeicherte Ladung kann sich ja nicht in Luft auflösen und demnach wird sich die Ladungsdifferenz an den Polen des Kondensators durch einen stoßartigen und hohen Strom über den kurzgeschlossenen Leiter abbauen. (da der Serienwiderstand sehr gering ist)

Stationärer Zustand: Physikalische Zustandsgröße (gespeicherte Ladung im Kondensator) bleibt zeitlich unverändert.
Das ist halt eben erst NACH der Entladung der Fall. (in der Theorie nach unendlich langer Zeit einer exponentiellen Entladung und in der Praxis, bedingt durch Leckströme, wohl schon früher.)

Mich wundert es halt nur, dass der Elko durch diesen Kurzschlußstrom kaputt geht. Andererseits steckt schon etwas Energie dahinter (bei 4700uF und 110V).

#8

Moin, Maxwell,

dass nach der Entladung nichts mehr passiert, ist mir durchaus klar. Lies mal meine Frage im Kontext.

Mich wundert es halt nur, dass der Elko durch diesen
Kurzschlußstrom kaputt geht. Andererseits steckt schon etwas
Energie dahinter (bei 4700uF und 110V).

Ich bezweifle, dass ein einmaliger Kurzschluss einen Elko ruiniert, das widerspräche jeder Erfahrung. Schon mal nach der Nennspannung geguckt?

Gruß Ralf

#9

Hi Ralf,

Schon mal nach der
Nennspannung geguckt?

Der Elko is für 250V ausgelegt.