In diesem Kurstext erklären wir dir ausführlich was es mit den Kondensatoren auf sich hat. Dabei erfährst du alles Relevante zum Aufbau, den Einsatzgebieten und den Bauformen sowie deren vielfältige Darstellung in Schaltplänen.
Für ein optimales Verständnis helfen dir drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema. Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET4-Elektrische Felder
“Sie besitzen die Fähigkeit in einem Gleichstromnetzwerk eine elektrische Ladung und die damit verbundene elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Sie sind also kleine Ladungsspeicher.”
Grundlagen
Unter Kondensatoren versteht man sich passiv verhaltende elektrische Bauelemente. Diese besitzen die Fähigkeit in einem Gleichstromnetzwerk eine elektrische Ladung und die damit verbundene elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern.
Anstelle von gespeicherter Ladung spricht der Techniker von der elektrischen Kapazität C.
Die Angabe erfolgt in der physikalischen Einheit Farad, kurz F. (Bitte nicht verwechseln mit dem mechanischen Kraftzeichen F!)
Liegt ein Wechselstrom vor, so verhält sich ein dieser wie ein Widerstand mit einem von der Frequenz abhängigen Impedanzwert.
Passiv elektrische Bauteile werden in fast allen elektrischen sowie elektronischen Geräten verbaut und finden sich entsprechend auch in vielen elektrischen Anlagen wieder.
Einsatzzwecke
Wie du bereits gehört hast werden diese vielfältig eingesetzt. Nachfolgend findest du eine Liste der häufigsten Verwendungsorte und der zugehörigen Kondensatortypen:
- Energiespeicher in Frequenzumrichtern – Zwischenkreiskondensatoren
sowie
- Sample-Hold-Schaltungen – Speicherkondensator
sowie
- Blitzlichtgeräte – Photo-Flash Kondensator
sowie
- Frequenzweichen – Signalkoppler
sowie
- Netzteile – Glättungskondensator
sowie
- Digitalschaltungen – Stützkondensator
sowie
- Elektromagnetische Störungen – Stützkondensator
sowie
- Phasenkompensation – Leistungskondensator
sowie
- Sensorik – Spezialkondensator als Sensor
Fälschlicherweise werden auch andere Bauteile als Kondensator bezeichnet. Nicht hinzugezählt werden:
- Elektrostatische Lautsprecher
sowie
- Ablenkplatten
sowie
- Piezoelektrische Wandler
sowie
- Elektrooptische Bauteile
sowie
- Streukapazitäten
Aufgaben
Die Aufgaben sind nochmals vereinfacht zusammengefasst:
- Energie und Ladungen zwischenspeichern
sowie
- Schwankungen in Gleichspannungs-Netzteilen ausgleichen
sowie
- als Widerstände wirken
sowie
- Energie wandeln
sowie
- Informationen speichern
sowie
- Sensorische Messung
Kondensatoren – Aufbau
Mit dem Plattenkondensator hast du bereits einen herkömmlichen Kondensator kennengelernt. Denn auch dieser besteht aus zwei Elektroden, also zwei leitfähigen Platten, die mit einem Dielektrikum voneinander getrennt sind.
Hier gilt folgender logischer Zusammenhang:
- Je größer die Flächen der Elektroden (Platten) umso größer auch die Kapazität.
sowie
- Je größer der Abstand der Elektroden (Platten) zueinander umso geringer auch die Kapazität.
sowie
- Die Stärke der Kapazität hängt von der Auswahl des Dielektrikums ab.
Bauformen
Dabei können die Platten/Elektroden sowie das Dielektrikum parallel als Stapel, aufgerollt oder kugelig angeordnet sein.
Arten (Einsatzwerkstoffe)
Kondensatoren für den industriellen Gebrauch haben eine Kapazität zwischen 1 – 10.000 Farad.
Hier werden vorrangig Modelle produziert, die sich als Speicherkondensator in Speicherschaltungen (digital) integrieren lassen.
Hier unterscheidet man zwischen
Kondensator mit festen Kapazitätswerten
- Keramikkondensator
sowie
- Kunststoffkondensator
sowie
- Aluminium-Elektrolytkondensator
sowie
- Tantan-Elektrolytkondensator
Superkondensatoren, wie Doppelschichtkondensatoren oder Pseudokondensatoren, funktionieren zwar nach einem anderen Speicherprinzip, dürfen in dieser Liste aber nicht fehlen.
Hybridkondensatoren sind als Mischform von Doppelschicht- und Pseudokondensatoren auch Superkondensatoren.
Kondensator mit variablen Kapazitätswerten
- Drehkondensator
sowie
- Trimmkondensator
sowie
- Vakuumkondensator
Bauformen mit variablem Kapazitätswerten können nach dem Wirkprinzip unterschieden werden in mechanisch-variable sowie elektrische-variable Kondensatoren.
Zur Gruppe der mechanisch-variablen Baugruppe zählen
- SMD–Trimmer
sowie
- SMD-Laser-Abgleichkondensator
sowie
- Rohrtrimmer
sowie
- Variabler Vakuumkondensator
Zur Gruppe der elektrisch-variablen Bauformen zählen
- Kapazitätsdiode
sowie
- Dielektrisch-variabler Kondensator
sowie
- Digital-variabler Kondensator
sowie
- Elektrisch-variabler RF-MEMS-Kondensator
Kondensatoren – Schaltzeichen
Da es sich um eine Vielzahl von Bauformen handelt, haben sich in Schaltplänen entsprechend unterschiedliche Schaltzeichen ergeben, damit der Techniker direkt weiß um welche Bauform es sich handelt.
Nachdem du jetzt hoffentlich einen Überblick zu diesem elektrischen Bauteil erhalten hast, werden wir im kommenden Kurstext auf die Kapazität, sowie die notwendigen Gleichungen und Berechnungen näher eingehen. Anschließend betrachten wir die Schaltungsmöglichkeiten, genauer gesagt die Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren.
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