Kortsluiting van een geladen condensator brengt een groot risico met zich mee, dat de elektronische component en andere circuitelementen doorbranden. Het levert ook gevaar op voor elektrocutie en brand. Hoe groter de capaciteit en de spanning van de condensator, hoe groter de schade bij kortsluiting. Denk er altijd aan de condensator te ontladen voordat u hem uit het circuit haalt. Bekijk hoe u dat moet doen.

In dit artikel komt u te weten:

• Hoe werkt een condensator;
• Wat zijn condensator parameters;
• Hoe ontlaad je een condensator.

Hoe werkt een condensator?

Capacitors zijn een systeem van twee elektroden gescheiden door diëlektrisch materiaal, waarin elektrische ladingen van dezelfde waarde en tegengestelde potentialen worden geaccumuleerd. Er zijn vele soorten condensatoren die in verschillende subtypen kunnen worden onderverdeeld. De eenvoudigste zijn gemaakt van twee metalen elementen, waartussen diëlektrisch materiaal is geplaatst – b.v. lucht, keramisch materiaal of geïmpregneerd papier. Deze metalen elementen worden platen genoemd en worden gebruikt om elektrische energie op te slaan.

De toevoer van spanning naar de condensatorplaten begint het proces van elektriciteitsaccumulatie – net als in het geval van batterijcellen. Wanneer de spanningsbron wordt losgekoppeld als gevolg van elektrostatische aantrekkingskracht, blijft de elektrische lading op de platen van de condensator. De geaccumuleerde ladingen zijn van gelijke waarde, maar hebben tegengestelde potentialen.

Het veilig ontladen van de condensator is een proces dat vergelijkbaar is met het laden van de condensator. Wanneer gelijkspanning (U) wordt toegepast op condensatorterminals met een specifieke capaciteit, wordt lading (Q) opgeslagen in de condensator, die het product is van de capaciteit en de spanning. De capaciteit wordt gemeten in farads. In een condensator met een capaciteit van 1 farad genereert een lading van 1 coulomb 1 volt. Omdat 1 farad een zeer hoge waarde is, worden condensatoren die in de elektronica en elektrotechniek worden gebruikt, gewoonlijk gekenmerkt door capaciteiten die worden gemeten in picofarads, nanofarads, microfarads en millifarads.

Vaste condensatoren kunnen worden onderverdeeld in twee basissubcategorieën: foliecondensatoren en keramische condensatoren. De veilige ontlading van een condensator hangt grotendeels af van het ontwerp. Polystyreencondensatoren worden gekenmerkt door een hoge stabiliteit en isolatieweerstand, alsmede een betrekkelijk lage bovenste bedrijfstemperatuurgrens.

Foliecondensatoren zijn gemaakt van drielagige folie in een elektrode-diëlektrische-elektrodeopstelling, die vervolgens wordt opgerold en in een geschikte behuizing wordt geplaatst. Zij worden vrij vaak gebruikt in elektrische en elektronische schakelingen in verschillende soorten huishoudelijke apparaten en audio/video-apparaten. Een voorbeeld van dergelijke condensatoren is het WIMA FKP2D021001I00HSSD model.

Een van de meest voorkomende soorten condensatoren in geïntegreerde schakelingen zijn keramische condensatoren, gemaakt van keramische platen met metalen elektroden, zoals het SR PASSIVES CC-10/100 model. Het wordt aanbevolen om een ontvanger met hoge weerstand te gebruiken om ze te ontladen.

Capacitor parameters

Om te weten hoe een condensator te ontladen, is het noodzakelijk om de parameters van deze elektrische component te leren kennen. De basisparameters van een condensator zijn zijn nominale capaciteit, capaciteitstolerantie, nominale spanning en diëlektrisch verlies.

Daarnaast wordt de condensator gekenmerkt door: toelaatbare wisselspanning, isolatieweerstand, temperatuurcoëfficiënt van capaciteit, klimaatklasse en afmetingen, evenals pulsbelastbaarheid, nominaal vermogen en afsnijfrequentie.

Capaciteit is de belangrijkste parameter om te overwegen bij het plannen van een veilige ontlading van een condensator. Het is de capaciteit van een condensator om een last te accumuleren en het is evenredig aan het product van de diëlektrische permeabiliteit en de oppervlakte van de elektroden en omgekeerd evenredig aan de afstand tussen de elektroden (diëlektrische dikte).

De door de fabrikant opgegeven capaciteit van de condensator is een nominale capaciteit die praktisch onmogelijk te bereiken is – de waarde van de capaciteit kan door vele omgevingsfactoren worden beïnvloed. Daarom wordt een procentuele tolerantie van de capaciteit gegeven, d.w.z. de procentuele afwijking van de werkelijke capaciteit ten opzichte van de nominale waarde.

De verlieslatendheid van een condensator bepaalt het energieverlies in verband met de werking van de condensator onder wisselspanning, die wordt gekarakteriseerd door een verlies-tangens. Deze verliezen zijn gewoonlijk groter dan de diëlektrische verliezen, die verband houden met het optreden van verliezen op de elektroden, evenals met de frequentie en de temperatuur die het condensatorcircuit beïnvloeden.

Hoe een condensator te ontladen?

De ontlading van een condensator hangt af van het type en de capaciteit van de condensator. Condensatoren met meer dan één farad moeten met grotere voorzichtigheid worden ontladen omdat hun kortsluiting niet alleen schade aan de condensator kan veroorzaken, maar ook explosie en elektrische schok.

Veilige ontlading van een condensator komt neer op het aansluiten op zijn terminals van een weerstandsbelasting die in staat zal zijn om de energie opgeslagen in de condensator te dissiperen. Bijvoorbeeld: hoe ontlaad ik een condensator van 100 V? Hiervoor kan een standaard weerstand of een gloeilamp van 110 V worden gebruikt. De condensator zal de gloeilamp verlichten door zijn energie over te dragen en de lichtbron zal ook het niveau van lading in de component aangeven. U kunt natuurlijk ook een andere weerstandsontvanger gebruiken.

Voor het ontladen van de condensator moet een ontvanger met een hoge weerstand worden gebruikt. Het zal langer duren om de in de platen opgeslagen lading te ontladen, maar de platen zullen zeker volledig ontladen zijn.

Een condensator met een kleinere capaciteit kan ook worden ontladen door een speciaal ontladingssysteem te ontwerpen dat bestaat uit een in serie geschakelde condensator en een weerstand. Let bij het ontwerpen van een dergelijk systeem op de ontlaadtijd van de condensator en het benodigde vermogen van de weerstand.

De ontlaadtijd van de condensator is gelijk aan het produkt van de weerstand die in serie is geschakeld met de condensator en van de capaciteit. Na deze tijd moet de spanning van het element dalen tot een derde van de aanvankelijke spanning, en de volledige ontlading moet geschieden in een tijd gelijk aan vijf maal het produkt van de weerstand en de capaciteit.

Hoe kleiner de weerstand is, des te sneller zal de condensator zich ontladen. Bijvoorbeeld: bij het ontladen van een condensator van 10 uF met behulp van een weerstand van 1 kΩ, zal de ontladingstijd 0,01 seconde bedragen. In het geval van het ontladen van een 1 mF component met gebruik van dezelfde weerstand, zal de ontladingstijd van 1/3 van de initiële waarde van de lading verlengd worden tot 1 s.

Houd in gedachten dat de veilige ontlading van de condensator moet worden uitgevoerd door middel van een geschikte weerstand. Het gebruik van een te lage weerstand kan leiden tot beschadiging ervan. Daarom moet bij de keuze van een weerstand rekening worden gehouden met het door de weerstand afgegeven vermogen, dat gelijk is aan het quotiënt van de vierkantswortel van zijn spanning en weerstand. Standaard weerstanden kunnen een vermogen tot 0,25 W uitzenden. Het gebruik van een dergelijke weerstand met een grotere condensator met een grote lading en spanning zal resulteren in het doorbranden ervan. Daarom is het bij kleine componenten de moeite waard een weerstand met een vermogen van 5 W en een weerstand van b.v. 1 kΩ te gebruiken, zoals SR PASSIVES MOF5WS-1K.

Grote condensatoren voor elektrische vermogenstoepassingen moeten worden uitgerust met ontladingsweerstanden, die na het loskoppelen van de voeding dit element binnen enkele minuten ontladen.Veilige ontlading van een driefasige vermogenscondensator moet worden uitgevoerd met behulp van een 4 mm2 YDY-kabel en bestaat uit het kortsluiten van de afzonderlijke fasen van het element met een PE-draad.