Kortslutning av en laddad kondensator innebär en stor risk för att den elektroniska komponenten och andra kretselement brinner ut. Det innebär också en risk för elchock och brand. Ju större kondensatorns kapacitans och spänning är, desto större är skadan vid en kortslutning. Kom alltid ihåg att ladda ur kondensatorn innan du tar bort den från kretsen. Se hur du gör det.

I den här artikeln får du veta:

• Hur fungerar en kondensator;
• Vad är kondensatorparametrar;
• Hur man urladdar en kondensator.

Hur fungerar en kondensator?

Kondensatorer är ett system med två elektroder som är åtskilda av dielektriskt material, där elektriska laddningar med samma värde och motsatt potential ackumuleras. Det finns många typer av kondensatorer som kan delas in i flera undertyper. De enklaste av dem består av två metallelement, mellan vilka dielektriskt material är placerat – t.ex. luft, keramiskt material eller impregnerat papper. Dessa metallelement kallas plattor och används för att lagra elektrisk energi.

Spänningstillförsel till kondensatorplattorna startar processen för ackumulering av elektricitet – precis som i fallet med battericeller. När spänningskällan kopplas bort på grund av elektrostatisk attraktion kvarstår den elektriska laddningen på kondensatorns plattor. De ackumulerade laddningarna har samma värde men motsatt potential.

Säker urladdning av kondensatorn är en process som liknar laddning av kondensatorn. När likspänning (U) läggs på kondensatorterminaler med en viss kapacitet lagras laddning (Q) i kondensatorn, vilket är produkten av kapacitansen och spänningen. Kapaciteten mäts i farads. I en kondensator med en kapacitans på 1 farad genererar en laddning på 1 coulomb 1 volt. På grund av att 1 farad är ett mycket högt värde kännetecknas kondensatorer som används inom elektronik och elektroteknik vanligtvis av kapaciteter som mäts i picofarads, nanofarads, mikrofarads och millifarads.

Fasta kondensatorer kan delas in i två grundläggande underkategorier: filmkondensatorer och keramiska kondensatorer. Säker urladdning av en kondensator beror till stor del på dess utformning. Polystyrenkondensatorer kännetecknas av hög stabilitet och isoleringsbeständighet samt en relativt låg övre driftstemperaturgräns.

Foljekondensatorer tillverkas av en treskiktsfolie i ett elektrod-dielektrisk-elektrodarrangemang, som sedan rullas ihop och placeras i ett lämpligt hölje. De används ganska ofta i elektriska och elektroniska kretsar i olika typer av hushållsapparater och audio/videoapparater. Ett exempel på sådana kondensatorer är modellen WIMA FKP2D021001I00HSSD.

En av de vanligaste typerna av kondensatorer i integrerade kretsar är keramiska kondensatorer tillverkade av keramiska plattor med metallelektroder, till exempel modellen SR PASSIVES CC-10/100. Det rekommenderas att använda en mottagare med hög resistans för att urladdning av dem.

Kondensatorparametrar

För att veta hur man urladdar en kondensator är det nödvändigt att lära sig parametrarna för denna elektriska komponent. De grundläggande parametrarna för en kondensator är dess nominella kapacitans, kapacitetstolerans, nominell spänning och dielektrisk förlust.

Den karakteriseras dessutom av: tillåten växelspänning, isoleringsmotstånd, temperaturkoefficient för kapacitans, klimatklass och dimensioner, samt pulsbelastningskapacitet, nominell effekt och avstängningsfrekvens.

Kapacitans är den viktigaste parametern att ta hänsyn till när man planerar säker urladdning av en kondensator. Den är en kondensators förmåga att ackumulera en laddning och den är proportionell mot produkten av den dielektriska permeabiliteten och elektrodernas yta och omvänt proportionell mot avståndet mellan elektroderna (dielektrisk tjocklek).

Kondensatorns kapacitans som anges av tillverkaren är en nominell kapacitans som är praktiskt taget omöjlig att uppnå – kapacitansvärdet kan påverkas av många miljöfaktorer. Därför anges en procentuell tolerans för kapacitansen, dvs. den procentuella avvikelsen av den faktiska kapacitansen från det nominella värdet.

En kondensators förluster bestämmer energiförlusten i samband med kondensatorns drift under växelspänning, vilket karakteriseras av en förlusttangent. Dessa förluster är vanligtvis större än dielektriska förluster, vilket är relaterat till förekomsten av förluster på elektroderna, samt till frekvensen och temperaturen som påverkar kondensatorkretsen.

Hur man urladdar en kondensator?

Kondensatorurladdning beror på kondensatorns typ och kapacitans. Kondensatorer med mer än en farad bör urladdas med större försiktighet eftersom deras kortslutning kan orsaka inte bara skada på kondensatorn utan även explosion och elektrisk stöt.

Säker urladdning av en kondensator kokar ner till att ansluta till dess terminaler av någon motståndsbelastning som kommer att kunna avleda den energi som lagras i kondensatorn. Till exempel: Hur laddar jag ur en kondensator på 100 V? Ett standardmotstånd eller en 110 V glödlampa kan användas för detta ändamål. Kondensatorn kommer att lysa upp glödlampan genom att överföra dess energi och ljuskällan kommer också att indikera laddningsnivån i komponenten. Naturligtvis kan du också använda en annan resistiv mottagare.

För urladdning av kondensatorn bör en mottagare med högt motstånd användas. Det kommer att ta längre tid att ladda av den laddning som finns lagrad i plattorna, men plattorna kommer säkert att vara helt urladdade.

En kondensator med en mindre kapacitans kan också urladdas genom att förbereda ett speciellt urladdningssystem som består av en seriekopplad kondensator och ett motstånd. När man utformar ett sådant system ska man vara uppmärksam på kondensatorns urladdningstid och motståndets erforderliga effekt.

Kondensatorns urladdningstid är lika med produkten av motståndet som är seriekopplat till kondensatorn och av kapacitansen. Efter denna tid bör elementets spänning sjunka till en tredjedel av den ursprungliga spänningen, och dess fullständiga urladdning bör ske på en tid som är lika med fem gånger produkten av motståndet och kapacitansen.

Jo mindre motståndet är, desto snabbare kommer kondensatorn att urladdas. Till exempel: Om en kondensator på 10 uF urladdas med hjälp av ett motstånd på 1 kΩ kommer urladdningstiden att vara 0,01 sekunder. Vid urladdning av en 1 mF-komponent med hjälp av samma motstånd kommer urladdningstiden på 1/3 av laddningens ursprungliga värde att förlängas till 1 s.

Håll dig i minnet att en säker urladdning av kondensatorn måste ske med hjälp av ett lämpligt motstånd. Användning av ett undervärderat motstånd kan leda till att den skadas. När du väljer ett motstånd ska du därför ta hänsyn till den effekt som avges av motståndet, som är lika med kvoten av kvadratroten av dess spänning och motstånd. Standardmotstånd kan sända ut en effekt på upp till 0,25 W. Användningen av ett sådant motstånd med en större kondensator med stor laddning och spänning kommer att leda till att det bränns ut. När det gäller små komponenter är det därför värt att använda ett motstånd med en effekt på 5 W och ett motstånd på t.ex. 1 kΩ, t.ex. SR PASSIVES MOF5WS-1K.

Större kondensatorer för elkrafttillämpningar bör vara utrustade med urladdningsmotstånd, som efter att ha kopplat bort strömförsörjningen urladdar detta element inom några minuter.Säker urladdning av en trefasig kraftkondensator bör utföras med hjälp av en 4 mm2 YDY-kabel och bestå i att kortsluta elementets enskilda faser med en PE-tråd.