Warum ist beim Schließen eines kapazitiven Stromkreises Vorsicht geboten?

Neulich im Unterricht sagte uns unser Professor, dass beim Schließen eines kapazitiven Stromkreises und beim Öffnen eines induktiven Stromkreises Vorsicht geboten ist.

Warum ist das so?

Ich verstehe den induktiven Teil teilweise. Da der Induktor nur eine allmähliche Änderung des Stroms zulässt, würde die Spannung durch den Induktor plötzlich ansteigen und ihn beschädigen, wenn der Stromfluss plötzlich gestoppt wird.

Mir fällt nichts für einen Kondensator ein.

capacitor inductor electrolytic-capacitor

— user_9
quelle

"Durch den Induktor kann sich der Strom nur allmählich ändern" . Denken Sie darüber nach: Was ändern Kondensatoren am liebsten allmählich?

— glen_geek

@glen_geek Spannung richtig? Wenn sich die Spannung schnell ändert, steigt der Strom plötzlich an. Was würde dann mit dem Kondensator passieren?

— user_9

Ja, hoher Strom ist das Ergebnis einer sich schnell ändernden Spannung. Jeder Kondensator hat einen hoffentlich kleinen Innenwiderstand (ESR) ... hohe Ströme müssen durch diesen Widerstand fließen und Wärme erzeugen. Keine wünschenswerte Sache.

— glen_geek

Der Kondensator selbst hat wahrscheinlich das geringste Problem mit einem plötzlichen Kurzschluss, das ist mehr oder weniger das, wofür er gebaut wurde, aber alles andere kann sehr problematisch sein, wie Leiterplattenspuren, die anfangen zu glühen und Ihren Tag zu ruinieren und so weiter.

— wiebel

Versuch es. Es ist lehrreich.

— Peter - Reinstate Monica

Antworten:

Wenn ein leerer Kondensator an eine ideale Spannungsquelle angeschlossen wird, fließt theoretisch unendlich viel Strom, bis der Kondensator auf die zugeführte Spannung aufgeladen wird. Grundsätzlich ist das Gleiche beim Trennen eines angetriebenen Induktors theoretisch unendlich. Viele Geräte wie Computer-Netzteile, LED-Lampen und Telefonladegeräte haben aufgrund der Kapazität eine Einschaltstrombegrenzung.

— Nur ich
quelle

Aber auch wenn der in den Kondensator fließende Strom durch einen Widerstand begrenzt wird, wird das maximale Strom unmittelbar nach dem Schließen des Stromkreises erreicht.

— Uwe

Selbst wenn das System die Einschaltströme verarbeiten kann, muss der physikalische Schalter oder das Relais selbst aus technischen Gründen robust genug sein, um die damit verbundenen Lichtbögen an den Kontaktpunkten zu überstehen, und weder Schäden ansammeln, die den Kontakt verschmutzen könnten, noch sich selbst verschweißen.

— J ...

@J ... Ganz zu schweigen von akkumulierten Schäden, die ein physisches Sicherheitsrisiko für den Bediener darstellen könnten.

— bta

Das ist natürlich ein IDEALER Kondensator.

— richard1941

bearbeiten / korrigieren. ...

Eine Stufenspannung verursacht einen Schrittstrom von maximal Ic (t) = Vcc / ESR .
(@ t = 0) Wenn der Kontakt von der entladenen Kappe zu einer idealen Spannungsquelle hergestellt wird, dann ....

$\tau$

Betrachten Sie also eine teure Big Cap mit Vcc = 12 V und einem extrem niedrigen ESR von 12 Milliohm, der theoretisch Ic max = Vcc / ESR = 12 V / 12 Mohm = 1000 Ampere beträgt

Dies ist, was passiert, wenn Vcc eine Autobatterie ist, die als Kondensator mit einem Wert von vielen Zehntausenden von Farad verwendet wird, wenn die Kälte- oder CCA-Bewertung nur 800 A beträgt.

Der gleiche Spitzenstrom tritt jedoch bei einer großen Kunststoffkappe auf, von der bekannt ist, dass sie einen niedrigen ESR, aber eine geringere Kapazität aufweist, beispielsweise bei demselben ESR. Wenn ESR nicht angegeben wird, wird der RMS-Welligkeitsstrom bewertet, oder es wird als Allzweckstrom bezeichnet, was bedeutet, dass ESR * C im Allgemeinen >> 100 us beträgt.

Das mag ein extremes Beispiel sein, veranschaulicht aber die Mathematik. Andernfalls würde die Quelle Vcc fallen, wenn C & Vcc aufgeladen wird.

Computer-Kappen oder Hochspannungs-Plastikkappen leiten gefährliche Ströme wie das Aufladen von Batterien mit einem Überbrückungskabel. Ladungen mit umgekehrter Polarität können einen schnellen Zusammenbruch und explosive Ergebnisse verursachen.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
quelle

Ein Kondensator verhält sich idealerweise kurzgeschlossen, wenn t = 0 (anfangs) ist. Wenn die physikalischen Eigenschaften eines solchen Kondensators geeignet wären, wäre der durch die Kappe fließende Strom unendlich, aber aufgrund des ESR ist dies für echte Kappen und für einen solchen ESR nicht möglich Der anfängliche Wert des Werts ist Vcap / ESR, was eine sehr hohe Amperezahl darstellt. Bei hohen Kapazitäten ist der Einschaltstrom viel mehr als eine Obergrenze für einen kleinen Stromkreis. Wie Sie wissen, führt eine hohe Amperezahl zu einem ARC, wenn Sie eine Spannung an einen Stromkreis anlegen Es kann also Schaden anrichten, wenn Sie sich rücksichtslos verhalten

Diese Bedingungen sind für Induktiv gleich, wenn Sie den unter Spannung stehenden Induktor unterbrechen, aber die Spannung beträgt sehr viel Volt anstelle von Strom

— Mustafa NOCH
quelle