Strombegrenzung, Spannungsbegrenzung

Claudini95 · Anmeldungsdatum: 31.05.2015 Beiträge: 126

Meine Frage:
Hallo an alle,

heute in der Vorlesung wurde gesagt, dass Induktiviten den Strom begrenzen und Kondensatoren die Spannung begrenzen.

Jetzt stellt sich die Frage für mich wie das geschieht?

Meine Ideen:
Bekannt ist mir, dass sowohl die Induktivität als auch der Kondensator Energiespeicher sind. Wie kommen aber diese zur Strom- bzw. Spannungsbegrenzung zum Tragen?

Es gibt natürlich die Möglichkeit Transistoren zu verwenden, die natürlich als Halbleiterbauelemente, dies gewissermaßen tun, deren Aufgabe aber in erster Linie ist Spannungen und Ströme zu steuern. Z.B. der Bipolartransistor als stromgesteuertes Bauelement und der Mosfet als spannungsgesteuertes Bauelement.

Wie aber geschieht jetzt die Strom- bzw. Spannungsbegrenzung mit Induktivitäten bzw. Kondensatoren? Hat da jemand eventuell ein Beispiel und könnte mir dahingehend den Vorgang zeigen/erklären?

Ich wäre sehr erfreut über Antworten, weil ich mir den Kopf den halben Tag darüber zerbreche jedoch nicht verstehe wie es realisiert wird. Danke.

Grüße

Claudia

Berufspenner · Anmeldungsdatum: 05.10.2016 Beiträge: 12

Moin

Wie sah denn der Kontext dieser Aussagen aus? Denn sie scheinen nur im Bereich von Wechselstrom Sinn zu machen. Die Induktivität zur Strombegrenzung kennt man z.B. bei Vorschaltdrosseln.

Claudini95 · Anmeldungsdatum: 31.05.2015 Beiträge: 126

Moin,

also es war ein Exkurs in die Leistungselektronik. Die beschäftigt sich ja mit sehr hohen Spannungen und sehr hohen Strömen. Die Bauelemente werden ja nur als Schalter benutzt, also eingeschaltet und ausgeschaltet aufgrund der sonst zu hohen auftretenden Verluste.

Jetzt hatten wir eine Schaltung derart (siehe Anhang 1. (Schaltvorgang))
Abschaltvorgang eines Thyristors z.B.
Dort war jetzt noch unterhalb des Thyristors ein Vorwiderstand eingebaut.

Mir ist da einfach nicht klar wie es zu der Stromanstiegsbegrenzung durch die Induktivität kommt. Bei den Schaltvorgängen bekommt man ja rapide Stromanstiege, sogenannte Peaks/Spitzen die eventuell die Bauteile zerstören können. Wie wird diese Strombegrenzung realisiert bzw. wie kommt diese zu tragen, wie wird der Strom konkret begrenzt?

Dergleichen jetzt bei z.B. der Überschreitung der zulässigen Spannungssteilheit bei einem blockierender Thyristor der ein kapazitives Verhalten vorweist. Dort werden vorzugsweise Kondensatoren parallel geschalten um die Spannungsanstiege zu minimieren.

Zu hohe Spannungsanstiege bewirken ja hohe Verschiebungsströme im Halbleiter, welche zum Zünden des Thyristors führen können.

Da ist mir halt nicht die Funktion klar wie dies durch die parallel geschalteten Kondensatoren geschieht.

Ich hoffe ich konnte meine Probleme besser schildern und warte sehnlichst auf ein Feedback,

Herzliches Dankeschön!

LG Claudia

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7244

Fangen wir mal mit dem C an, das ist meistens verständlicher.

Du hast also ein Bauteil, das hohe Spannungsanstiege nicht verträgt. Wenn Du daran einen Rechteckpuls legst, ist es somit hin, denn der steigt ja theoretisch unendlich schnell auf sein Maximum.

Daher schaltest Du in solchen Fällen einen Kondensator parallel. Wenn nun der Spannungspuls kommt, sagt der: "Moment mal, ich will erst mal aufgeladen werden." Das wird er auch, und zwar mit der Zeitkonstanten RC, wobei R der Leitungswiderstand oder auch ein real existierender Widerstand sein kann. Damit wird also die Steilheit des Spannungsanstiegs begrenzt.

Bei der Spule in Reihe (nennt man dann auch Drossel) ist es entsprechend, nur das eben der Stromanstieg auf die Zeitkonstante R/L begrenzt wird.

Viele Grüße
Steffen

Claudini95 · Anmeldungsdatum: 31.05.2015 Beiträge: 126

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7244

Deine Formel gibt ja die Induktionsspannung in der Spule an, die ein negatives Vorzeichen hat, also gegen den durchfließenden Strom arbeitet. Die Spule will sozusagen nicht, dass sich der Strom ändert, und tut er es doch, baut sie eine Spannung auf, die dem entgegenwirkt.

Versucht der Strom also, schlagartig anzusteigen, wird er sofort ausgebremst und steigt daher langsamer an, wird daher weniger ausgebremst, steigt noch langsamer an usw. Das Resultat ist ein exponentiell ansteigender Strom, wie die zugehörige Differentialgleichung beweist, wenn man's nachrechnen will.

Aber auch ohne Mathematik kann man so nachvollziehen, dass ein Strom durch eine RL-Reihenschaltung nicht unendlich schnell ansteigen kann, oder?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7244