Was ist Glättungskondensator?

Kondensator, der etwa parallel zum Ausgang einer Gleichrichterschaltung geschaltet wird, um die Welligkeit der Spannung zu verringern und sie einer Gleichspannung anzunähern. Er wird bei hoher Spannung geladen und liefert bei niedriger Spannung Strom an die Last. In Gleichrichterschaltungen für Netzfrequenz werden große Aluminium-Elektrolytkondensatoren verwendet, an den Ausgängen von Schaltnetzteilen unter anderem Keramikkondensatoren. Bei Vollweggleichrichtung lässt sich die Welligkeit (Spitze-Spitze) mit etwa Laststrom ÷ (2 × Netzfrequenz × Kapazität) abschätzen.

Japanische Bezeichnung: 平滑コンデンサ

„Glättungskondensator“ kommt in 6 Übungsfragen aus 2 Themen vor, z. B. Schaltungen der Leistungselektronik, Leistungshalbleiter.

Fachgebiet: Schaltungen der Leistungselektronik

Jetzt üben: Fragen zu Glättungskondensator

Eine sinusförmige Wechselspannung mit 100 V Effektivwert wird mit einer idealen Diodenbrücke gleichgerichtet (Vollweggleichrichtung). Welcher Wert liegt dem Mittelwert der Ausgangsspannung ohne Glättungskondensator am nächsten?

Aetwa 90 V
B100 V
Cetwa 141 V

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Antwort: A. etwa 90 V

Der Scheitelwert der Sinusspannung ist Vm = √2 × 100 ≈ 141 V. Der Mittelwert der vollweggleichgerichteten Kurvenform ist (2/π) × Vm = (2√2/π) × V ≈ 0,90 × 100 ≈ 90 V. 100 V ist der Effektivwert der vollweggleichgerichteten Kurvenform und gleich dem Effektivwert der Eingangsspannung. Bei Einweggleichrichtung fehlt die negative Halbwelle, sodass der Mittelwert mit etwa 45 V nur halb so groß ist.

Für die Abschätzung wird angenommen, dass der Kondensator während einer Periode der Welligkeit den gesamten Laststrom liefert. Eine Wechselspannung von 50 Hz wird per Vollweggleichrichtung gleichgerichtet und mit einem Glättungskondensator von 10.000 µF geglättet; die Last nimmt einen konstanten Strom von 2 A auf. Wie groß ist die Welligkeit der Ausgangsspannung (Spitze-Spitze) ungefähr?

Aetwa 1 V
Betwa 2 V
Cetwa 4 V

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Antwort: B. etwa 2 V

Bei Vollweggleichrichtung ist die Periode der Welligkeit eine halbe Netzperiode, also 1/(2 × 50 Hz) = 10 ms. Liefert der Kondensator in dieser Zeit 2 A, gibt er die Ladung 2 A × 10 ms = 20 mC ab, und die Spannung sinkt um ΔV ≈ I/(2fC) = 20 mC ÷ 10.000 µF = 2 V. Tatsächlich beginnt das nächste Nachladen schon etwas vor dem Scheitel, sodass die Welligkeit etwas kleiner ist als diese Abschätzung. Bei Einweggleichrichtung beträgt die Periode der Welligkeit 20 ms, und unter denselben Bedingungen ergeben sich etwa 4 V.

„Glättungskondensator“ in den Erläuterungen

Bei einfachen Gleichrichterschaltungen mit Glättungskondensator fließt der Eingangsstrom nur impulsförmig nahe dem Scheitelwert, der Leistungsfaktor sinkt auf etwa 0,5 bis 0,7, und Oberschwingungen belasten das Stromnetz.
Welches Ziel der in Stromversorgungsschaltungen verwendeten…
Weil die Welligkeit klein ist, erhält man auch ohne großen Glättungskondensator eine nahezu glatte Gleichspannung, weshalb die Schaltung etwa in industriellen Motorantrieben weit verbreitet ist.
Welche Aussage über den Ausgang einer dreiphasigen Vollwegg…
Der Eingangsstrom einer Gleichrichterschaltung mit Glättungskondensator ist ein solcher Fall; eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur bringt den Strom näher an die Sinusform.
Warum wird in einem Netzteil, dessen Eingangsstrom nicht si…
Die erzeugte Energie fließt über die Dioden des Wechselrichters auf die Gleichspannungsseite zurück, lädt den Glättungskondensator und erhöht die Gleichspannung.
Welche Kombination aus möglicher Folge und Gegenmaßnahme is…

Fragen mit „Glättungskondensator“ (6)

Vergleiche mit diesem Begriff

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