Stützkondensatoren im Eigenbau

[lokrad]

Hallo "Forum".
Eine Frage beschäftigt mich schon lange. Ich baue mir meine Stützkondensatoren mit Schaltung und 35V Elko`s selbst. In mittelgrosse Loks konnte ich dadurch rund 10.000 Mikrofarad unterbringen, was im Normalfall eigentlich reicht. Da Goldcap-Kondensatoren zwar eine größere Speicherung haben aber nur bis 5,5 V Spannung vertragen nun meine Frage. Wenn ich eine Reihenschaltung der Goldcaps baue, kann man dann (ähnlich wie bei Taschenlampen (2 St. 1,5V Batterien in Reihe= 3V Ausgangsspannung)) davon ausgehen = 4 Goldcaps à 5,5V in Reihe = 22,5 V Leistungsaufnahme? Und wie verhält sich das dann mit der Speicherleistung (Farad)? Hat jemand von Euch Erfahrung in dem Bereich?
Grüße von lokrad (Holger)

[helu50]

Hallo Holger,
es geht nicht.Wenn du Kondensatoren in Reihe schaltest hast du deine 22,5V aber die Ladung/Entladungist nur so stark wie bei einen Kondensator. Also 5,5V/1000 Mikrofarad, bei 4Stück in Reihe heißt das
22,5V/1000 Mikrofarad und das ist auch nicht sicher den die Ladung ist nur so groß wie der schlechteste Kondensator ist.Also 1000 Mikrofarad+/- 10%.
Kodensatoren sind nicht Stabil,durch Leckströme usw.haben sie alle andere Werte.


Peter

[Piratenekapitän]

Sorry, meine GoldCaps haben 0,22 F, das sind 220 000 Microfarad. Und wenn eine Serienschaltung von 4 Stück (um die 22 V zu erreichen) nicht ausreicht, werden eben mehrere Serien parallel geschaltet. Meine großen US-Loks fahren meist mit 8x4 Coldcaps 0,22F / 5,5 V. Damit habe ich dann keine Probleme mehr.

Für Bereiche um 10 000 Microfarad habe ich ganz normale Elkos genommen, da bekomme ich bis zu 3 x 22 000 Mircifarad in die Loks (V52).

[lokrad]

Hallo, erst einmal schönen Dank für eure Antworten, wenn auch gegensätzlich. Aber ich werde es bei nächster Gelegenheit einmal selbst ausprobieren. Allerdings habe ich nun noch eine Nachfrage. Wenn ich mehrere Goldcapreihenschaltungen dann paralell schalte benötige ich für jede Reihenschaltung eine eigene Lade/Entladeschaltung oder kann ich mit einer einzigen Schaltung mehrere Reihenschaltungen zusammenfassen und wie hoch sollten dann die Komponenten (Dioden, und Widerstände) belastbar sein??
Mit Grüßen aus Hamburg
lokrad (Holger)
P.S. Einen guten Rutsch ins Neue Jahr allen Forumsmitgliedern und allen die dieses lesen!!!

[Piratenekapitän]

Hallo Holger !
Ich benutze auch für mehrere parallel geschaltete Reihenschaltungen von GoldCaps nur 1 Ladeschaltung. (Immer gleiche Anzahl und gleicher Typ in Reihe geschaltet !)

Schöne Grüße und noch frohe Weihnachten
Johannes

[SvenT]

Gold caps mögen keine Überspannung.
Deswegen kann man sie nicht so einfach in Reihe schalten.

Erklärung: Leckstrom

Wenn zwei Kondensatoren in Reihe geschaltet werden, und die Leckströme sind unterschiedlich, dann wird einer der beiden Kondensatoren immer weiter aufgeladen.
z.B. ein Kondensator hat 1µA Leckstrom, der andere 2µA, dann nimmt die Ladung im einen Kondensator immer weiter ab, die Ladung im anderen nimmt immer weiter zu. Und steigende Ladung im Kondensator heißt -> steigende Spannung. Das geht so lange gut, bis der Kondensator seine Nennspannung erreicht hat. Darüber nimmt er Schaden.

Umgehen kann man das, indem man den Goldcaps (z.B. 5,5V) eine Zener-Diode PARALLEL schaltet (in Sperrrichtung gepolt)

nimmt man z.b. eine Diode zd5,1 (5,1V) parallel zum Goldcap, dann kann man den Goldcap mit ca. 4,5V aufladen ohne in zu Schädigen.
Eine gewisse Spannungsreserve braucht man sowohl beim Kondensator, als auch bei der Diode.
Für eine Ladespannung von 4,5V kann man eventuell auch eine Diode zd4,7 mit 4,7V nehmen, dann ist der Goldcap auch bei einem versehentlichen Kurzschluss und einem versehentlichen hart an Spannung legen (ohne Ladewiderstand) geschützt.

Man kann beliebig viele Goldcaps parallel schalten, und dazu parallel EINE Zener-Diode.
Solche Parallelschaltungen kann man beliebig in Reihe schalten, um z.b. bei einer 4fach-Reihenschaltung auf 18V zu kommen.

Übrigens: Die Kapazität nimmt AB, wenn man Kondensatoren in Reihe schaltet.
aus zwei 100.000µF 5,5V Goldcaps kann man entweder 200.000µF bei 5,5V oder 50.000µF bei 11V machen.

Gruß

Sven

[lokrad]

Hallo Sven, das mit den Leckströmen leuchtet mir ein. Aber mit den Zener-Dioden hab ich so meine Schwierigkeiten, da ich die Funktionsweise dieser Dioden nicht kapiere. Der Goldcap hat ein Plus und ein Minuspol (egal ob nun einer oder vier paralell geschaltet sind). Die Zener-Diode muss nun so gschaltet werden, dass der Stromfluss der Goldcaps von minus nach Plus gehen kann??? (Sperrrichtung??) Und dann muss man um auf 18 bzw. auf 22V zu kommen entsprechend vier dieser "Schaltungen" in Reihe schalten. Die Diode anders herum würde vermutlich einen kurzen verursachen. Hab ich das richtig kapiert????
Gruß und guten Rutsch
lokrad (Holger)

[SvenT]

Eine Zener-Diode ist eine ganz normale Diode.
Nur wird bei der Herstellung etwas genauer hingeschaut.

Jede diode hat eine Durchflussrichtung.
In der Durchflussrichtung leitet die Diode (sie funktioniert als Diode)
Der Strom durch die Diode fließt, wenn man die markierte Seite mit dem Ring an - legt, und die andere Seite an +
Die Diode ist so annähernd ein Kurzschluss.

In Rückwärtsrichtung sperrt jede diode.
Jede Diode hat eine bestimmte Sperrspannung.
Wird die Sperrspannung erreicht, dann kommt es zum Zener-Durchbruch und die Diode "klemmt" die anliegende Spannung auf den Wert der Durchbruchsspannung.

Bei einer normalen Diode ist es aber so, wenn z.b. 100V draufsteht, dann bricht die Diode nicht bei 100V in Sperrrichtung durch, sondern erst bei 110V, oder vielleicht auch erst bei 300V. (Ihr wisst ja, ein bisschen Toleranz ist immer....)

Zener-Dioden sind hingegen sehr genau eingestellt.
Wenn auf einer Z-Diode 10V draufsteht, dann bricht sie auch bei 10V durch (in Sperrrichtung).
Das ganze hat natürlich Grenzen. Wenn man 10A durchschickt, dann wird die Spannung sicher auf 12V oder so ansteigen. Außerdem brennt die Diode durch die Hitzeentwicklung sehr schnell weg (10V*10A= 100 Watt)

Für meine vorgeschlagene Verschaltung gehört einfach die Dioden-Seite mit dem Ring an den Pluspol des Goldcap.

[lokrad]

Hallo Sven, vielen, vielen Dank für deine Elektronikerklärung. Ich habe bisher immer nur mit 1N 4000 (Serie) Dioden zu tun gehabt und konnte deshalb mit der Zener-Diode nichts anfangen. Nun ist mir die ganze Sache klar. Dann werde ich nun bei nächster Gelegenheit mal meine Versuche mit Goldcaps starten. Aufgrund eurer Hilfe dürfte da ja nun nichts mehr schiefgehen. Vielen dank allerseits!!!
Gruß lokrad (Holger)

[SvenT]

Ich wollte noch ein bisschen was zu den Goldcaps schreiben.

Ich habe mir in den letzten Tagen mal ein paar Datenblätter angesehen.

Dabei wurde ich auf eine Information gestoßen, die ich eigentlich schon lange kenne, aber die ich einfach vergessen hatte, zu erwähnen.

Bei den Goldcaps gibt es verschiedene Typen:

Die einen sind NICHT hochstromfähig. Das sind typischerweise die flachen, breiten Goldcaps (Der Durchmesser ist also wesentlich größer, als die Höhe)
Diese Typen haben typischerweise 5,5V.
Bei diesen Typen ist ein Innenwiderstand von 75 Ohm angegeben.
Das heißt, wenn man einen 5,5V Goldcap kurzschließt, kommen maximal etwa 70mA Strom raus....
Das reicht vielleicht für eine LED, nicht aber für einen Antriebsmotor.

Die anderen Typen SIND hochstromfähig.
Das sind typischerweise die hohen, eher dünnen Bauformen mit den extrem hohen Kapazitätswerten (10F, 33F, ...) bei geringer Spannung (1,8V....2,3V)
In einem Datenblatt habe ich einen Innenwiderstand von 0,1 Ohm gelesen.
Bei einem Kurzschluss bekommt man so aus einem mit 2V aufgeladenen Kondensator also maximal etwa 20A Strom heraus.
DAS reicht in der Regel für einen Antriebsmotor aus....

Also Augen auf beim Goldcap-Kauf. Bevor man die Teile kauft, sollte man einen Blick ins Datenblatt werfen, um zu sehen, welchen Innenwiderstand der gewählte Kondensator hat.

Gruß

Sven