Neben herkömmlichen Salz-, Alkali- und Akkubatterien gibt es auch Kondensatorbatterien. Sie werden in verschiedenen Geräten eingesetzt, meist als zusätzlicher Energiespeicher. Es handelt sich um zuverlässige und einfach aufgebaute elektrische Bauteile.
Struktur und Eigenschaften von Kondensatorbänken
Für die Herstellung werden mehrere Kondensatoren benötigt. Diese sind in Reihe geschaltet. Die Radiokomponenten sind in verschiedenen Wattagen und Spannungen erhältlich.
Was ist eine Kondensatorbank? Es handelt sich im Wesentlichen um hintereinander geschaltete Kondensatoren. Ihre Verschaltung kann in Reihe, parallel oder gemischt erfolgen.
Was ist ein Kondensator?
Im Wesentlichen handelt es sich um ein Bauteil, das aus zwei durch ein Dielektrikum getrennten, leitfähigen Platten besteht. Dieses Bauteil speichert Energie und gibt sie wieder ab. Dieser Vorgang läuft zudem sehr schnell ab. Lädt man einen 1000-Mikrofarad-Kondensator mit 25 Volt auf und schließt eine LED daran an, brennt diese innerhalb von nur 5–10 Sekunden durch.
Experimente haben gezeigt, dass sich um die Leiter herum ein elektrisches Feld bildet, wenn diese geladen werden. Die Ladung erhöht sich aufgrund der hohen Kapazität und der steigenden Spannung. Die Kapazität wiederum erhöht sich durch den größeren Durchmesser der Leiter, aus denen der Kondensator besteht. Sie steigt außerdem, wenn die Leiter sehr nahe beieinander liegen.
Zwischen den Leitern befindet sich ein Isoliermaterial. Dies ist üblicherweise Papier, Folie oder einfach Luft. Alle diese Materialien sind praktisch nichtleitend. Das Dielektrikum muss sorgfältig ausgewählt werden, da es auch bei hohen Strömen eine zuverlässige Isolation gewährleisten muss, selbst wenn es nur 10–15 Mikrometer dick ist.
Die Qualität eines Isolators hängt von seiner Permeabilität, also seiner Fähigkeit, Ladung zu speichern, ab. Beispielsweise beträgt die Permeabilität von Papier 3,54, während die von Folie zwischen 2,5 und 2,7 liegt.
Nützliche Formeln
Die Anzahl der benötigten Kondensatoren und deren Leistung werden anhand der Blindleistung bestimmt.
Formel zur Bestimmung der Kapazität einer Batterie.
Wenn Sie die Kondensatoren in einem einfachen Dreieck anstatt in einem Stern verbinden, benötigen Sie wesentlich weniger dieser Bauteile.
- Wählen Sie den KB-Typ aus.
- Überlegen Sie sich, wie Sie die Verbindung herstellen werden.
Es sollten Kondensatoren des gleichen Typs verwendet werden.
Die Anzahl der benötigten Kondensatoren wird durch die folgenden Formeln bestimmt:
Kondensatorbatterien neigen, wie andere Bauteile elektrischer Schaltungen, aufgrund von Leistungsverlusten zur Erwärmung. Die Erwärmungsrate hängt von der Spannung und ihrer Frequenz sowie der Kapazität ab. Darüber hinaus spielt das Dielektrikum eine Rolle. Dessen Verluste werden mithilfe des Verlustfaktors (tan φ) und der spezifischen Verluste des Kondensators (W/kVAr) bestimmt.
Die oben genannten Verluste liegen im Bereich von 0,5 bis 4 W/kVAr.
Zur Kompensation von Blindleistung werden Kosinuskondensatoren eingesetzt. Sie arbeiten mit einer Frequenz von 50 Hz. Ihre Nennleistung reicht von 10 bis 100 kVAr.
Wie bereits erwähnt, besteht eine Kondensatorbank aus zwei Platten mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht. Die gesamte Struktur ist in einem Aluminiumgehäuse untergebracht. Mehrere Anschlüsse ragen aus der Oberfläche heraus. Üblicherweise sind es zwei, es sind aber auch dreiphasige Kondensatoren mit drei Anschlüssen erhältlich.
Da der Spannungsbereich der Batterie von 230 V bis 10,5 kV reicht, lässt sich eine Batterie für 380-Volt-Netze relativ einfach zusammenstellen. Bei Bedarf kann dieser Grenzwert jedoch problemlos überschritten werden. Die Batterie weist eine hohe Überlastfestigkeit sowohl hinsichtlich Stromstärke als auch Spannung auf.
Eine Kondensatorbank ist eine Kondensatorbank, die mit Schutz-, Steuerungs- und Schaltvorrichtungen ausgestattet ist.
Ungeregelte Kondensatorbatterien haben einen negativen Regelungseffekt. Dies ist einer ihrer wesentlichen Nachteile. Sinkt die Versorgungsspannung, verringert sich auch die Leistung. Je nach Betriebsbedingungen muss diese erhöht werden.
