RESONATICA
Sicherheit

Kondensator-Entladung: Zeit, Energie, Entladewiderstand

Wie lange dauert es, bis ein geladener Kondensator ungefährlich ist? Das Tool rechnet Energie, Zeitkonstante, Spitzenstrom und Spitzenleistung im Widerstand und den größten Widerstand, der eine Zielzeit einhält.

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Abkürzungen und Zeichen auf dieser Seite (6)
τ
Elektrische Zeitkonstante L ÷ R: nach dieser Zeit hat der Strom 63 % seines Endwerts erreicht.
SELV, 60 V
Safety Extra-Low Voltage, Schutzkleinspannung. 60 V Gleichspannung ist die in Netzteil-Normen genannte Grenze, unter der ein geladener Kondensator als berührungssicher gilt (Hinweis im TI-Datenblatt UCC28630).
E = ½ C U²
Im Kondensator gespeicherte Energie in Joule. Doppelte Spannung = vierfache Energie.
Entladewiderstand (Bleeder)
Widerstand dauerhaft parallel zum Kondensator, der ihn nach dem Abschalten selbsttätig entlädt.
C
Kapazität eines Kondensators, Einheit Farad (F). Gibt an, wie viel Ladung er pro Volt speichert.
pF, nF, µF
Piko-, Nano-, Mikrofarad: 1 nF = 1000 pF, 1 µF = 1000 nF.
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µF
V
kΩ
60 V (Schutzkleinspannung)
s
Gespeicherte Energie8 J
Zeitkonstante τ1 s
Zeit bis unter 60 V1,897 s
Nach 5 τ (≈ 0,7 % Restspannung)5 s
Spitzenstrom40 mA
Spitzenleistung im Widerstand16 W
Widerstand für 5 s bis 60 V≤ 26,36 kΩ
60 V400 V05 s
Entladekurve U(t) mit Zielspannung; Abspielen zeigt den Verlauf.

Formel

E = ½ C U0². τ = R C. U(t) = U0 · e^(−t ÷ τ). Zeit bis U_Ziel: t = τ · ln(U0 ÷ U_Ziel). Spitzenstrom U0 ÷ R, Spitzenleistung U0² ÷ R. Größter Widerstand für Zeit t: R = t ÷ (C · ln(U0 ÷ U_Ziel)).

Beispiel

100 µF auf 400 V speichern 8 J. Über 10 kΩ (τ = 1 s) ist die Spannung nach 1,9 s unter 60 V, nach 5 τ = 5 s bei 2,7 V. Spitzenstrom 40 mA, Spitzenleistung 16 W, die der Widerstand kurzzeitig vertragen muss.

Hinweise

  • Grenzwerte sind je nach Norm verschieden: 60 V als Grenze der Schutzkleinspannung (Netzteil-Normen, TI-Hinweis), 50 V innerhalb 1 min (NFPA 70, Art. 460, USA), 75 V innerhalb 3 min (IEC 60831, Leistungskondensatoren). Für die eigene Anlage die zutreffende Norm prüfen.
  • Nach dem Entladen mit einem Messgerät prüfen und die Anschlüsse kurzschließen; manche Kondensatoren laden sich danach wieder etwas auf (dielektrische Absorption).
  • Der Widerstand braucht Spannungsfestigkeit für U0 und muss die Energie vertragen; mehrere Widerstände in Reihe teilen die Spannung.
  • Hochspannungs- und Hochenergie-Kondensatoren können tödlich sein, auch klein aussehende.