Rippelstrom

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Der Lade- und Entladestrom (Rippelstrom) im Glättungskondensator C1 hat wesentlich höhere Amplituden als der Strom durch die Last R1. Wegen P=I2R verursachen sie verhältnismäßig hohe Verlustleistung am Innenwiderstand (ESR) von C1.

Als Rippelstrom (engl. ripple current), von Rippel, in den deutschen Normen „überlagerter Wechselstrom“, bezeichnet man in der Elektrotechnik einen Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform, der einem Gleichstrom überlagert ist. Dabei kann es auch zum Polaritätswechsel kommen.

Die Stromart wird in technischen Veröffentlichungen mitunter auch pulsierender Gleichstrom genannt.

Er tritt insbesondere auf:

  1. hinter der Gleichrichtung einer Wechselspannung am nachfolgenden Siebkondensator. Diese Sonderform des Rippelstromes mit der gleichgerichteten Netzfrequenz 100 Hz (Doppelweg-Gleichrichtung) wurde früher Brummstrom genannt.
  2. bei Schaltnetzteilen und Schaltreglern in deren Glättungskondensator und Eingangskondensator. Hier ist die Frequenz wesentlich höher als die Netzfrequenz und die relative Belastung kann sehr hoch sein, da der erforderliche Kapazitätswert aufgrund der hohen Frequenz eigentlich gering wäre.
  3. in Speisespannungs-Stützkondensatoren für Audio-Endverstärker und Sender-Endstufen

Auswirkungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung bewirkt in einem Kondensator Lade- und Entladevorgänge. Diese bewirken einen Effektivstrom, der über den äquivalenten Serienwiderstand (ESR) des Kondensators eine Verlustleistung erzeugt, die in Wärme umgesetzt wird. Der Kondensator erwärmt sich. Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit werden beeinflusst.

Bei Keramik- und bei Kunststoff-Folienkondensatoren hat die Erwärmung wenig negativen Einfluss auf die Funktionsdauer, wenn definierte Temperatur-Obergrenzen nicht überschritten werden. Bei Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten hat jedoch die durch den Rippelstrom erzeugte interne Wärme eine Verkürzung der zu erwartenden Lebensdauer der Kondensatoren zur Folge. Rippelströme, die außerhalb der spezifizierten Grenzen von Tantal-Elektrolytkondensatoren liegen, können zu deren sofortiger Zerstörung führen.

Ein weiterer Nebeneffekt ist die Erzeugung elektromagnetischer Wechselfelder, die das EMV-Verhalten einer Schaltung negativ beeinflussen.

Rippelströme entstehen auch durch schnelle Schaltvorgänge z. B. in der Digitaltechnik oder bei der Kommutierung von Gleichstrommaschinen. Wenn sich diese Rippelströme nicht verhindern lassen, versucht man durch Blockkondensatoren direkt am Entstehungsort den Großteil des Wechselanteils abzuleiten.

Fast alle Kondensatortypen sind für bestimmte Rippeltsröme spezifiziert. Oft gibt man einen Wert für 100 Hz und einen für 100 kHz an, was den typischen Einsatzfällen nahekommt.

Es gibt insbesondere bei Aluminium-Elektrolytkondensatoren sehr große typbedingte Unterschiede in der Rippelstromfestigkeit. Die Nichtbeachtung dieser Parameter oder die unbedachte Bauteilsubstitution (schaltfeste Typen sind viel teurer als konventionelle) führen zu typischen Frühausfällen und ist wesentlich verantwortlich für die Unzuverlässigkeit von vielen Elektronik-Billigerzeugnissen der Unterhaltungs-, Beleuchtungs- und IT-Branche.

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Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]