投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist ein Isolationswiderstandsprüfer?

Ein Isolationswiderstandsprüfer ist ein Gerät, mit dem der Zustand der Isolierung diagnostiziert werden kann. Es gibt auch Isolationswiderstandsprüfer, die je nach Netzspannung Spannungen bis zu 1000 VDC anlegen können.

Bei Geräten, die mit Strom betrieben werden, ist es sehr wichtig, dass die Geräte isoliert sind. Eine mangelhafte Isolierung kann zu Bränden durch elektrische Leckagen und Unfällen mit Stromschlag führen. Um die oben genannten Unfälle zu vermeiden, muss die Isolationsleistung regelmäßig mit einem Isolationswiderstandsprüfer überprüft werden.

Anwendungen von Isolationswiderstandsprüfern

Isolationswiderstandsprüfer werden verwendet, um die Isolationsfähigkeit zu quantifizieren. In normalen Haushalten sind sie selten zu sehen.

In der Produktion werden sie für die Endprüfung elektrischer Produkte in Versandbetrieben verwendet. Außerdem verfügt das Wartungspersonal elektrischer Anlagen häufig über sie als Wartungsmessgeräte.

Zur Messung des Widerstands muss eine Spannung angelegt werden, wobei die angelegte Spannung von der Netzspannung abhängt. So werden z. B. Isolationswiderstandsmessungen an Telefonleitungen mit Isolationswiderstandsprüfern durchgeführt, die eine Spannung von 25-50 V anlegen, während für Haushaltsgeräte 125 V Gleichstrom verwendet wird. Für Hochspannungsleitungen und Kraftwerke werden Spannungen von 1000 V DC verwendet.

Funktionsweise der Isolationswiderstandsprüfer

Isolationswiderstandsprüfer bestehen aus Verdrahtungsklemmen, Schaltern, Gleichstromversorgung, Strommessgeräten und Stromschutzelementen.

Es werden zwei Verdrahtungsklemmen verwendet, die Erdungsklemme und die Leitungsklemme. Die Erdungsklemme ist geerdet und die Leitungsklemme ist mit dem Messteil verbunden.

Durch Drücken des Schalters wird eine von der Gleichstromversorgung erzeugte Gleichspannung angelegt. Der winzige Strom, der zur Erde fließt, wird als Ableitstrom bezeichnet, und der Isolationswiderstand wird durch Messung des Ableitstroms beim Anlegen der Spannung mit einem Amperemeter bestimmt.

Wenn eine Hochspannung angelegt wird, wird die Impedanz durch ein Stromschutzelement erhöht, um Überströme im Stromkreis zu verhindern. Aufgrund des Stromschutzelements ist die Innenimpedanz des Isolationswiderstandsprüfers sehr hoch ausgelegt.

Je höher der Isolationswiderstandswert ist, desto besser ist die Isolationsleistung. Im Falle eines Isolationsdurchbruchs wird der Isolationswiderstandswert extrem niedrig sein.

Weitere Informationen zu Isolationswiderstandsprüfern

1. Zweck der Verwendung eines Isolationswiderstandsprüfers

Isolationswiderstandsprüfer werden zur Messung des Isolationszustands von Stromkreisen und elektrischen Bauteilen in Fabriken und Haushalten verwendet.

Ursachen für Isolationsfehler können sein: mangelhafte Installation von Stromkreisen, schlechte Isolierung zwischen aufladenden und nicht aufladenden Teilen, altersbedingte Verschlechterung, Verschlechterung der internen Verdrahtung, Beschädigung durch Kurzschlüsse in den verwendeten Teilen und Beschädigung des Gehäuses. Wenn diese Probleme nicht behoben werden, können sie zu Bränden durch elektrische Lecks und zu Stromschlägen führen, was sehr gefährlich sein kann.

Um solche Probleme zu vermeiden, schalten Sie das Stromversorgungssystem ab und messen Sie den Isolationswiderstand, sobald der Leckage-Unterbrecher auslöst oder ein elektrischer Schlag während des Betriebs auftritt.

2. Messverfahren

Für die Messung des Isolationswiderstandsprüfers wird das folgende Verfahren verwendet:

1. Verbinden Sie die Erdungsklemme des Isolationswiderstandsprüfers mit einem geerdeten Metallpunkt (wenn möglich, mit einer Klemme, die mit dem Erdungspol verbunden ist).
2. Wählen Sie die angelegte Spannung mit dem Drehknopf entsprechend der Netzspannung.
3. Drücken Sie die Leitungsklemme gegen einen geerdeten Punkt, der nicht mit der Erdungsklemme verbunden ist, und drücken Sie die Messtaste.
4. Prüfen, ob 0,00 MΩ angezeigt wird. (Nullkontrolle).
5. Lassen Sie die Messtaste los und drücken Sie die Leitungsklemme gegen den Messpunkt.
6. Drücken Sie die Messtaste und prüfen Sie den Isolationswiderstand.

Die Anzeige des Isolationswiderstands ist möglicherweise nicht stabil, da es bei langen Stromkreisen einige Zeit dauert, bis sich eine elektrische Ladung aufbaut. Legen Sie in solchen Fällen weiterhin Spannung an, bis sich die Anzeige stabilisiert.

Wenn hohe Spannungen wie 1000 VDC angelegt werden, sammelt sich außerdem eine große Menge an Restladung an. Wenn Sie den Stromkreis mit bloßen Händen berühren, besteht die Gefahr eines elektrischen Schlags, daher müssen Sie sicherstellen, dass die Entladungsmaßnahmen durchgeführt werden.

In den technischen Normen für elektrische Anlagen sind Isolationswiderstandswerte für die verschiedenen Kategorien von Spannungssystemen festgelegt. Die Kriterien für die Ermittlung der Messergebnisse sind:

• Erdspannung 150 V oder weniger → Isolationswiderstand von 0,1 MΩ oder mehr.
• Erdspannung von 150 V oder mehr, aber weniger als 300 V → Isolationswiderstand von 0,2 MΩ oder mehr.
• Niederspannungsstromkreise mit einer Erdspannung von 300 V oder mehr → Isolationswiderstand von 0,4 MΩ oder mehr.

Im Falle eines tatsächlichen Isolationsfehlers führt die Messung der Stromkreise und elektrischen Betriebsmittel in einer gut unterteilten Weise zur frühzeitigen Erkennung des beschädigten Teils. Die frühzeitige Erkennung von Isolationsfehlern ist ein Test für die Fähigkeiten des Wartungspersonals von elektrischen Anlagen.

Was ist ein bürstenloser Motor?

Ein bürstenloser Motoren ist ein Motor, bei dem der Kommutator, die Bürsten und andere mechanische Kontaktteile entfernt wurden. Der Kommutator und die Bürsten werden durch eine elektronische Schaltung ersetzt, die an die Stelle des Kommutators tritt. Bei Gleichstrommotoren treibt die Magnetkraft des Statorwicklungskreises den Permanentmagnetrotor an. Der Strom wird von Sensoren und Halbleiterschaltern geschaltet, um den Motor zu drehen.

Sie weisen die Merkmale von Gleichstrommotoren auf, da der Strom proportional zum Drehmoment und die Spannung proportional zur Drehzahl ist, während die Struktur die besten Eigenschaften beider – der Wechselstrommotoren – in sich vereint. Sie sind klein, haben eine hohe Leistung, einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer. Sie erzeugen keine Funken und keinen Lärm und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Computern bis zu Haushaltsgeräten.

Anwendungen für bürstenlose Motoren

Bürstenlose Motoren haben die Eigenschaften von Gleichstrommotoren und zeichnen sich durch hohe Effizienz, lange Lebensdauer und geringe Geräuschentwicklung aus. Sie werden häufig in Haushaltsgeräten, elektronischen Geräten und Fahrzeugen eingesetzt. In Haushaltsgeräten werden sie in Lüftermotoren und Antriebsmotoren für Klimaanlagen, Geschirrspüler, Waschmaschinen, Kühlschränke, Ventilatoren, Staubsauger, etc. eingesetzt. Sie sind ideal für Kompressoren in invertergesteuerten Klimaanlagen und Kühlschränken.

In der professionellen Elektronik werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Papiervorschüben für Laserdrucker, Propellerantrieben und Kardansteuerungen für Drohnen, Festplatten und optischen Festplatten sowie Antrieben für Bohrer, Schraubendreher und Sägen für Werkzeuge. Sie werden auch in Verkaufsautomaten, Finanzterminals und Fahrkartenautomaten sowie in Fotokopiergeräten, Warmwasserbereitern und Kühlvitrinen eingesetzt.

Darüber hinaus nimmt ihr Einsatz im Automobilsektor rapide zu. Die Anwendungen erweitern sich auf Antriebsmotoren für elektrische Servolenkungen, Türverriegelungen, die optische Achsenverstellung von Scheinwerfern, das Öffnen und Schließen von Türen, Klimakompressoren für Elektrofahrzeuge und Traktionsmotoren für Elektrofahrzeuge.

Funktionsweise der bürstenlosen Motoren

Bürstenlose Motoren bestehen aus einem Rotor und einem Stator, einem Sensor zur Erfassung der Rotationsposition des Rotors und einer Treiberschaltung für den Antrieb.

1. Rotor und Stator

Der Rotor erzeugt mit Hilfe von Permanentmagneten ein Magnetfeld, während der Stator mit Wicklungen versehen ist, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Je nach Drehwinkel des Rotors wird die Richtung des Stroms in den Statorspulen geändert, um die Richtung des magnetischen Flusses zu ändern. Bürstenlose Motoren verwenden Sensoren und Halbleiterschalter anstelle von Kommutatoren und Bürsten, um die Richtung des magnetischen Flusses zu ändern.

2. Erfassung der Rotationsposition des Rotors

Hall-ICs oder optische Encoder werden als Sensoren zur Erfassung der Rotationsposition des Rotors verwendet. Eine andere Methode ist die Erfassung der Gegen-EMK. Der Rotor wird gedreht, indem die Position des Rotors erfasst und der Strom so geschaltet wird, dass die Richtung des magnetischen Flusses im Stator sequentiell fortschreitet. Wenn die Motorwicklung dreiphasig ist, werden drei Sensoren im Stator platziert und ein digitales Signal wird ausgegeben, wenn sich der Rotor dreht.

3. Antriebstreiber

Bürstenlose Motoren benötigen einen Invertertreiber, um den Motor als Stromquelle zu steuern. Ein Schalttransistor wird an die Motorwicklung angeschlossen und sechs Transistoren bilden den Wechselrichter. Die handelsübliche Stromversorgung wird durch eine Diodenbrücke gleichgerichtet, um sie in eine Gleichspannung umzuwandeln, die dann an die Umrichterschaltung geliefert wird.

Ein digitales Signal vom Sensor zur Erkennung der Rotorposition wird in die Transistoren der Wechselrichterschaltung eingegeben und schaltet die Stromversorgung des Wechselrichters ein und aus. Dieser Strom wird in die Motorwicklungen eingespeist und treibt den Motor an. Der magnetische Polwinkel des Rotors wird aus einer Kombination von Signalen der Sensoren ermittelt, und die Transistoren in den Wicklungen, in denen ein Drehmoment erforderlich ist, werden so gesteuert, dass ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird.

Die Drehzahl des Motors wird von den Sensorsignalen an den Steuerkreis zurückgemeldet, damit eine bestimmte Drehzahl beibehalten werden kann.

Weitere Informationen zu bürstenlosen Motoren

Merkmale der bürstenlosen Motoren

1. Lange Lebensdauer
Bürstenlose Motoren haben aufgrund des Fehlens von Kommutator und Bürsten sowie des Fehlens von gleitenden Teilen eine lange Lebensdauer. Sie halten 10 Mal länger als Bürstenmotoren und sind einfacher zu warten.

2. Eigenschaften des Motors
Der Motor hat die Eigenschaften eines Gleichstrommotors, bei dem Strom und Drehmoment sowie Spannung und Drehzahl proportional sind und auch bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment erreicht werden kann. Er hat im Vergleich zu anderen Motoren den höchsten Wirkungsgrad und eignet sich aufgrund seiner geringen Größe und seines geringen Geräuschpegels für eine Vielzahl von Anwendungen. Auch hohe Drehzahlen sind problemlos möglich, und die Geräuschentwicklung ist gering.

3. Kontrollierbarkeit
Aufgrund der geringen Größe und des geringen Gewichts sowie des relativ kleinen Trägheitsmoments sind sie hervorragend in der Lage, Veränderungen zu folgen. Selbst wenn sich die Last ändert, ist ein Betrieb mit stabiler Geschwindigkeit von niedriger bis hoher Geschwindigkeit möglich.

4. Nachteile
Erfordert eine Umrichterschaltung zur Steuerung der Motordrehung als Stromquelle für den Motor. Die Kosten für das gesamte Gerät, einschließlich der Steuereinheit und des Drehstellungssensors, sind ungünstig.

Was ist ein Rauschgenerator?

Rauschgeneratoren werden hauptsächlich zur Bewertung der Leistung verschiedener Geräte und Systeme eingesetzt.

Sie können weißes Rauschen oder rosa Rauschen erzeugen und sind als eine der Funktionen von Funktionsgeneratoren verfügbar.

Weißes Rauschen ist Rauschen mit gleichmäßiger Intensität über den gesamten Frequenzbereich, von niedrigen bis zu hohen Frequenzen auf der Frequenzachse.

Rosa Rauschen ist ein Rauschen, dessen Komponenten mit steigender Frequenz kleiner werden.

Anwendungen von Rauschgeneratoren

Bei Rauschgeneratoren kann es sich entweder um spezielle Rauschgeneratoren oder um Rauschgeneratorfunktionen handeln, die Teil von Funktionsgeneratoren sind.

Der Zweck beider Arten von Rauschgeneratoren besteht darin, zu bewerten, ob das zu prüfende Gerät die beabsichtigten Funktionen und Leistungen beibehalten kann, indem mit dem Rauschgenerator Rauschen erzeugt wird, das in der Natur als pseudo-weißes Rauschen oder rosa Rauschen vorkommt.

Er wird bei EMI-Tests (elektromagnetische Störungen), BER-Tests (Bitfehlerrate) zur Bewertung, ob Datenfehler in Geräten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen, und bei Datenübertragungstests in Laufwerken für verschiedene BD/DVD-Rekorder eingesetzt. Datenübertragungstests in Disc-Laufwerken verschiedener BD/DVD-Recorder, etc.

Funktionsweise der Rauschgeneratoren

Es gibt verschiedene Arten von Rauschgeneratoren, von denen einige Rauschen im Bereich von einigen KHz bis GHz abgeben und deren Ausgangsfrequenz linear eingestellt werden kann.

Auch der Ausgangsrauschpegel ist einstellbar. Neben Schnittstellen, die über ein Bedienfeld am Gerät selbst bedient werden können, lassen sich einige Typen über Ethernet von einem PC aus steuern.

Ergänzende Informationen zu den oben erwähnten EMI-Tests mit Rauschgeneratoren

Bei der EMI-Prüfung wird das schlimmste Rauschen erzeugt, das in der Umgebung, in der das Gerät vom Benutzer verwendet wird, auftreten könnte, und es wird bewertet, ob das Gerät normal weiterarbeiten kann.

Bei Haushaltsgeräten wie Fernsehern ist es zum Beispiel akzeptabel, dass Rauschen das Bild auf dem Bildschirm oder den Ton kurzzeitig stört, aber das Gerät muss in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren, wenn das vorübergehende Rauschen beseitigt ist.

Mit anderen Worten: Bild und Ton müssen normal ausgegeben werden, und das Fernsehgerät muss in der Lage sein, zwischen den Kanälen umzuschalten und die Lautstärke entsprechend der Benutzerbedienung zu ändern.

Dies wird von einem Mikrocontroller zur Systemsteuerung gesteuert. Im Allgemeinen reagieren Mikrocontroller empfindlich auf Rauschen, und in der Vergangenheit führte kurzzeitiges Rauschen oft dazu, dass sie außer Kontrolle gerieten oder sich aufhängten, so dass sie nicht mehr funktionsfähig waren.

Um solche Situationen zu vermeiden, werden Rauschgeneratoren eingesetzt, um die ungünstigsten Umgebungsbedingungen zu schaffen und zu prüfen, ob der normale Betrieb unter diesen Bedingungen aufrechterhalten werden kann, was ein wichtiger Test zur Verbesserung der Gerätequalität ist.

Was ist ein Rauschfilter?

Rauschfilter sind elektronische Bauteile, die dazu dienen, Rauschen aus Stromversorgungen und Signalen zu entfernen.

Sie werden in vielen elektrischen und elektronischen Schaltungen eingesetzt. Wenn sich der Stromwert in einem Kommunikationskabel ändert, wird in der Umgebung ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld erzeugt Rauschen (anormale Signale) in dem umgebenden Kabel.

Die Erzeugung von Rauschen kann durch den Einbau von Rauschfiltern verhindert werden. Beachten Sie, dass die Verwendung von Geräten ohne Rauschverarbeitung zu Fehlfunktionen und Ausfällen führen kann.

Anwendungen für Rauschfilter

Rauschfilter werden häufig in akustischen und industriellen Geräten eingesetzt. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für den Einsatz von Rauschfiltern:

• Vermeidung von Rauschen in Lautsprechern
• Verhinderung von Rauschen in Funkgeräten
• Stromversorgungsleitungen von PLCs, PCs und Servern
• Stromkreise von Wechselrichtern und Thyristorschaltungen

Hauptsächlich verwendet in Empfangsgeräten, bei denen Rauschen vermieden werden soll, und in Ausgabegeräten, die Rauschen erzeugen. Lautsprecher und Funkgeräte sind Geräte, bei denen die Wirkung von Rauschen eliminiert werden soll, und Rauschfilter werden in die Kommunikationsleitungen eingebaut. In diesem Fall ist das Rauschen eine Lärmquelle.

Auch bei Computern, wie z. B. SPS, sollen durch Rauschen verursachte Fehlfunktionen vermieden werden, daher werden manchmal Rauschfilter in die Stromversorgungsleitungen und andere Geräte eingebaut. Wechselrichter und Thyristoren hingegen sind geräuschverursachende Geräte.

Da die Strom- und Spannungsänderungen im Sekundärkreis steil sein können, wird das erzeugte Rauschen durch Glättung mit einem Rauschfilter entfernt. Zur Glättung des erzeugten Stroms wird im Allgemeinen eine Drossel verwendet.

Funktionsweise von Rauschfiltern

Rauschen wird im Wesentlichen auf zwei Arten übertragen. Zu einem das Strahlungsrauschen, das direkt aus dem Inneren elektronischer Geräte in den Weltraum abgestrahlt wird, und leitungsgebundenes Rauschen, das über Stromversorgungsleitungen und elektronische Schaltkreise übertragen wird und Störungen bei anderen elektronischen Geräten verursacht. Es entsteht zum Beispiel, wenn Funkwellen unterschiedlicher Wellenlänge in Funkwellen verschiedener Wellenlängen eingekoppelt werden.

Um dieses Rauschen zu verhindern, wird ein Filter (Tiefpassfilter) eingesetzt, der hochfrequente Signale abschneidet, wenn die Hauptursache des Rauschens hochfrequent ist. Handelt es sich hingegen um ein niederfrequentes Rauschen, wird ein Filter verwendet, das die niedrigen Frequenzen unterdrückt (Hochpassfilter).

Die gebräuchlichsten Arten von Tiefpassfiltern sind Induktivitäten und Kondensatoren. Induktivitäten haben eine niedrige Impedanz für niederfrequente Signale und eine hohe Impedanz für hochfrequente Signale. Wenn man also eine Induktivität in Reihe in einen Schaltkreis einfügt, können niederfrequente Signalkomponenten leicht durchgelassen werden, während hochfrequente Komponenten nur schwer durchgelassen werden können.

Kondensatoren hingegen haben die gegenteiligen Eigenschaften wie Induktivitäten. Die Kombination eines Kondensators und einer Induktivität ergibt einen Rauschfilter, der niedrige und hohe Frequenzen unterdrückt.

Auswahl eines Rauschfilters

Zwei wichtige Faktoren bei der Auswahl eines Rauschfilters sind die Nennspannung und der Nennstrom.

1. Nennspannung

Verwenden Sie eine niedrigere Spannung als die für jedes Produkt angegebene Nennspannung (maximale Betriebsspannung). Einige Hersteller berücksichtigen Spannungsschwankungen und erlauben den Einsatz bei höheren Spannungen als der Nennspannung.

2. Nennstrom

Wie bei der Spannung hat jedes Produkt seine eigene Obergrenze für den Stromwert. Insbesondere beim Strom ändern sich die Eigenschaften in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, so dass es notwendig ist, die Umgebung, in der das Produkt eingesetzt werden soll, im Voraus zu prüfen.

Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt der zulässige Laststrom allmählich ab. Kurzfristig verursacht ein Strom über dem zulässigen Wert keine ernsthaften Probleme, aber wenn der Strom wiederholt fließt, kann er einen Fehler verursachen. Darüber hinaus können z. B. Gleichstromversorgungen Einschaltströme erzeugen, und Rauschfilter sollten unter Berücksichtigung des Stromwerts und der Dauer ausgewählt werden.

Weitere Informationen zu Rauschfiltern

Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Rauschfiltern

Die Erdung ist auch bei Rauschfiltern wichtig. Die Erdungsleitung sollte so dick und kurz wie möglich sein. Ist der Erdungsdraht lang, kann eine Induktionskomponente wirken und die Dämpfungseigenschaften verringern.

Es ist auch wichtig, die Eingangs-/Ausgangsleitungen nicht miteinander zu verbinden oder eng zu verdrahten. Wenn die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung eng beieinander liegt, werden hochfrequente Störkomponenten das Filter umgehen und die gewünschte Filterwirkung wird nicht erzielt.

Was ist ein Heizgerät?

Der Begriff Heizgerät wird für alle Geräte verwendet, die Wärme erzeugen.

Im Englischen wird er als ‘heater’ oder ‘heating unit’ bezeichnet.

Der Typ, der Brennstoff verbrennt, um Strahlungswärme zu erzeugen, ist kostengünstig und wird daher häufig in Haushaltsgeräten verwendet. Auch in der Industrie, bei der Verarbeitung und Montage sind sie unverzichtbare Geräte.

Anwendungen von Heizgeräten

Heizgeräte sind Geräte, die in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden, von Haushaltsgeräten bis hin zur Industrie. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Verwendung von Heizgeräten genannt.

1. Flächenheizgeräte

In kalten Regionen mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ist es nicht ungewöhnlich, dass die internen Komponenten von Schalttafeln kondensieren oder einfrieren. Die Innentemperatur muss unter Umständen mit Hilfe von Schalttafelheizungen konstant gehalten werden. Heizgeräte sind auch ein Synonym für Raumheizungen, die häufig in Generatoren und anderen Geräten installiert werden.

2. Heizgeräte für Sanitäranlagen

Diese Heizgeräte werden verwendet, um das Einfrieren von Wasserleitungen usw. zu verhindern. Sie werden auch als Frostschutzheizungen, Frostschutzbänder oder Begleitheizungen bezeichnet. Es werden hauptsächlich Heizbänder verwendet.

3. Industrielle Heizgeräte

Diese Heizgeräte werden zur Erwärmung von Rohstoffen und Produkten für industrielle Zwecke eingesetzt. Die verwendeten Prinzipien sind unterschiedlich und es werden auch berührungslose Heizgeräte wie die Induktionserwärmung und die dielektrische Erwärmung eingesetzt.

Die Anwendungen sind vielfältig und umfassen z. B. Lagererwärmungen für den Ausbau von Lagern in rotierenden Maschinen. In Extrudern und Formmaschinen werden z. B. Gussheizgeräte verwendet.

4. Haushaltsheizgeräte

Dies sind Heizgeräte, die zum Heizen und für andere Zwecke im Haushalt verwendet werden. Klimageräte und Heizlüfter sind typische Beispiele. Manchmal werden auch keramische Heizgeräte verwendet. Auch Mikrowellenherde und Toaster zum Kochen gehören zu den Heizgeräten.

Funktionsweise von Heizgeräten

Heizgeräte erwärmen Gegenstände nach verschiedenen Funktionsweisen. Nachstehend einige Beispiele für Heizgerätefunktionsweisen von Heizgeräten:

1. Widerstandsheizgerät

Das Widerstandsheizgerät ist eine Methode, bei der ein elektrischer Strom durch einen Widerstand geleitet wird, um Joule-Wärme zu erzeugen. Als Heizelement wird ein Nichromdraht verwendet. Das Heizelement befindet sich in einem Metallmantel, z. B. einem Rohr, zwischen dem häufig ein Isolator eingefügt ist.

2. Induktionserwärmung

Bei diesem Verfahren wird ein Gegenstand durch die Erzeugung und Änderung des magnetischen Flusses mittels einer Spule erwärmt, wodurch Wirbelströme entstehen. Zu den typischen Anwendungen gehören Induktionsheizgeräte zum Kochen. Eine berührungslose Erwärmung ist möglich, aber das zu erwärmende Objekt besteht hauptsächlich aus leitenden Materialien.

3. Dielektrische Erwärmung

Hierbei handelt es sich um eine Erwärmungsmethode, bei der eine Hochfrequenzspannung angelegt wird, die die Moleküle erschüttert und Reibungswärme erzeugt. Ein Beispiel für eine Anwendung der dielektrischen Erwärmung sind Mikrowellenöfen. Die berührungslose Erwärmung ist möglich und wird zur Erwärmung nichtleitender Materialien eingesetzt.

4. Wärmepumpe

Eine Methode zum Heizen durch Wärmeaustausch mit einer Wärmequelle. Klimaanlagen und Warmwasserbereiter sind typische Beispiele. Klimaanlagen zum Beispiel erwärmen einen Raum, indem sie den inneren Wärmetauscher mit der Kondensationswärme des komprimierten Kältemittels beheizen.

Arten von Heizgeräten

Es gibt verschiedene Arten von Heizgeräten, die nach der Ursache der Wärmeerzeugung und der Anwendung unterschieden werden. Sie werden auch nach der Art der Wärmeleitung unterschieden. Zu den Heizmethoden, die auf Widerstandsheizung basieren, gehören Konvektion, Leitung und Strahlung.

1. Konvektionsheizgeräte

Bei dieser Methode wird die Luft direkt erwärmt und konvektiert. Sie hat einige Nachteile, wie z. B. dass die warme Luft austrocknet und Staub verursacht. Sie zeichnet sich jedoch durch sofortige Wärme aus. Es gibt Öl-Heizlüfter und Keramik-Heizlüfter.

2. Konduktionsheizgeräte

Bei dieser Methode wird die Wärme durch direkten Kontakt übertragen. Nur die Kontaktfläche kann erwärmt werden. Sie zeichnet sich durch einen geringeren Stromverbrauch als die Konvektionsmethode aus. Es sind Heizteppiche und Heizdecken erhältlich.

3. Strahlungsheizgeräte

Diese Methode heizt durch die Aussendung von Infrarotstrahlen und Wärme, die elektromagnetische Wellen sind. Sie zeichnet sich durch eine Wärme aus, die aus der Luft kommt und geräuschlos ist. Es sind Kohleheizungen und Ölheizungen erhältlich.

Weitere Informationen zu Heizgeräten

Energiesparende Technik für Heizgeräte

Energie lässt sich sparen, indem man den Energieverbrauch von Heizgeräten kontrolliert und sie effektiv einsetzt. Im Allgemeinen werden energiesparende Techniken eingesetzt, indem Wärmedämmplatten und wärmeisolierende Materialien verwendet werden, um die Wärme draußen zu halten. In einigen Fällen kann auch die Temperaturregelung, z. B. durch Spannungssteuerung, zur Energieeinsparung beitragen.

Eine fortschrittliche Temperaturregelung trägt auch zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der Genauigkeit der Produktverarbeitung bei. Handelt es sich bei dem Erhitzungsziel um eine Flüssigkeit wie Wasser oder Öl, ist eine Temperaturregelung entsprechend den Eigenschaften der Flüssigkeit und der Zieltemperatur erforderlich. Bei der Erhitzung von Feststoffen ist die Temperaturregelung ein wichtiger Qualitätsfaktor.

Was ist ein Glimmerkondensator?

Glimmerkondensatoren verwenden eine natürliche Mineralkeramik namens Glimmer als Dielektrikum. Diese Kondensatoren haben eine sehr hohe Hitzebeständigkeit und gute Temperatureigenschaften.

Glimmer besteht aus dünnen Schichten, die nach und nach abgeschält werden. Die Schichten von Glimmer haben die Eigenschaft, leicht zu brechen, was ihre Verarbeitung schwieriger macht als die anderer Kondensatoren und sie zu einem teuren Kondensator macht.

Obwohl der Anteil der Keramikkondensatoren in letzter Zeit aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften zurückgegangen ist, werden sie nach wie vor bevorzugt für audiotechnische Anwendungen eingesetzt.

Anwendungen von Glimmerkondensatoren

Glimmerkondensatoren wurden vor allem in den 1970er- und 1980er-Jahren in Röhrenverstärkern und Leistungsreglern eingesetzt. Die einzigartige Klangqualität von Glimmerkondensatoren hat die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, und einige Modelle werden in High-End-Audio-Verstärkern eingesetzt.

Der Kondensator hat eine lange Geschichte und wurde um 1850 eingeführt und in fast allen elektronischen Geräten wie Funkgeräten und elektronischen Rechenmaschinen zur Zeit des Zweiten Weltkriegs verwendet. Danach wurden sie auch in Fernseh- und Radiogeräten verwendet, aber aufgrund ihrer hohen Kosten wurden sie in den letzten Jahren durch billigere Kondensatoren ersetzt.

Funktionsweise der Glimmerkondensatoren

Glimmer ist ein natürliches Mineral und in Glimmerkondensatoren wird Glimmer als Dielektrikum verwendet. Glimmer ist ein Silikatmineral mit hitzebeständigen und isolierenden Eigenschaften und eignet sich aufgrund seiner Dünnschichtform für Dielektrika. Da es aus einem Mineral hergestellt wird, behält es auch bei hohen Temperaturen stabile Eigenschaften und hat gute Hochfrequenzeigenschaften.

Es gibt zwei Haupttypen von Glimmerkondensatoren: den Stapeltyp, bei dem Zinn- oder andere Metallfolie und Glimmer abwechselnd auf den Elektroden angeordnet sind, und die auf Glimmer gedruckte Silberpaste, die übereinander gestapelt wird, wobei die Silberpaste auf das Glimmer gedruckt wird. Der Silverbird-Typ hat bessere Eigenschaften, weil er hitzegepresst ist und eine größere Verbreitung hat.

Glimmer ist als weißer oder schwarzer Glimmer erhältlich, der je nach Zusammensetzung des Rohmaterials leicht unterschiedliche Formen und Farben aufweist.
Daher variieren Qualität und Zusammensetzung je nach Herkunftsgebiet und verwendetem Teil leicht.
Da es sich um ein natürlich vorkommendes Mineral handelt, ist es schwieriger als bei anderen Kondensatoren, die Qualität stabil zu halten.

Außerdem muss die dünne Glimmer-Schicht sorgfältig von Hand abgeschält werden, was Geschicklichkeit erfordert und teuer ist.

Was ist ein Keramikkondensator?

Keramikkondensatoren sind Kondensatoren, bei denen Keramik im Derivat verwendet wird.

Der Kondensator besteht aus zwei Metallplatten und einem Derivat, das zwischen den Metallplatten eingebettet ist. Für das Derivat des Kondensators werden verschiedene Materialien verwendet, die jeweils eigene Eigenschaften haben.

Keramikkondensatoren haben eine hohe Dielektrizitätskonstante, sind kompakt und hitzebeständig. Als Kondensatoren mit gutem Frequenzgang werden sie außerdem häufig in Hochfrequenzschaltungen eingesetzt.

Anwendungen von Keramikkondensatoren

Keramikkondensatoren werden als Bypass-Kondensatoren in digitalen Schaltungen verwendet. Kondensatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie zwar Wechselstrom, aber keinen Gleichstrom leiten können.

Keramikkondensatoren werden aufgrund ihrer keramischen Eigenschaften als Koppelkondensatoren oder Netzfilter verwendet. Beispiele hierfür sind AC/DC- und DC/DC-Wandlerschaltungen und Schaltungen für Leistungsschalter.

Sie werden auch häufig zur Unterdrückung von hoch- und niederfrequentem Rauschen eingesetzt.

Funktionsweise der Keramikkondensatoren

Die Funktionsweise ist dieselbe wie bei einem allgemeinen Kondensator: Ein keramisches Dielektrikum befindet sich zwischen zwei Elektroden, und wenn eine Spannung zwischen den Elektroden erzeugt wird, wird eine elektrische Ladung auf den Elektroden gespeichert. Wenn eine bestimmte Ladungsmenge gespeichert ist, gibt der Kondensator die Ladung wieder ab.

Die Kapazität der von einem Kondensator gespeicherten Ladung wird als Kapazität bezeichnet. Die Kapazität und die Eigenschaften hängen von dem dielektrischen Material, dem Abstand zwischen den Elektroden und der Anzahl der dielektrischen Schichten ab.

Es werden keramische Derivate mit einem hohen Induktionsfaktor verwendet, wobei die wichtigsten Materialien Titandioxid und Tonerde sind. Es wird auch Bariumtitanat verwendet, das etwas teurer ist, aber zu einem Kondensator mit höherer Kapazität führt.

Arten von Keramikkondensatoren

Es gibt drei Haupttypen von Keramikkondensatoren: Typen mit niedriger Dielektrizitätskonstante, Typen mit hoher Dielektrizitätskonstante und Halbleiterkondensatoren.

1. Typ mit niedriger Dielektrizitätskonstante

Das Hauptdielektrikum besteht aus Titandioxid, das gegen Temperaturschwankungen beständig ist und zur Temperaturkompensation verwendet wird. Es wird auch für die Kopplung verwendet.

2. Typ mit hoher Dielektrizitätskonstante

Als Dielektrikum wird Bariumtitanat usw. verwendet, dessen Dielektrizitätskonstante höher ist als die von Titandioxid. Zeichnet sich durch eine hohe Kapazität aus und wird in Glättungsschaltungen verwendet, ist aber etwas teuer.

3. Halbleiter-Typ

Verwendet Halbleiterkeramik wie Strontiumtitanat als Dielektrikum. Er gilt als kompakter Kondensator mit hoher Kapazität und guten Isolationseigenschaften. Sie sind die teuersten der drei Typen.

Weitere Informationen zu Keramikkondensatoren

1. Wie liest man die Kapazität von Keramikkondensatoren ab?

Aufgrund der geringen Gehäusegröße von Keramikkondensatoren wird die Kapazität nicht direkt in Form von 0,1 uF, 10 uF usw. angegeben, sondern nur in 1- bis 3-stelligen Zahlen.

Für 1 bis 2 Ziffern
Bei ein- bis zweistelligen Zahlen ist die Kapazität einfach die Zahl, wie sie gelesen wird, mit dem Zusatz der Einheit pF (Picofarad). Zum Beispiel ist 5 gleich 5 pF und 33 gleich 33 pF.

Je kleiner die Zahl ist, desto mehr kann sie unverändert gedruckt werden, und ein Kondensator mit einer kleineren Kapazität hat eine geringere Gehäusegröße.

Dreistelliger Fall
Bei dreistelligen Zahlen, wie z. B. bei Kohleschichtwiderständen, werden die oberen beiden Ziffern unverändert gelesen, und die dritte Ziffer wird als Multiplikator verwendet. Die Einheit ist auch hier pF. Zum Beispiel ist 104″ 10 x 10 hoch 4 = 100 000 pF = 100 nF = 0,1 uF, und 223″ ist 22 x 10 hoch 3 = 22 000 pF = 22 nF = 0,022 uF.

Bei vielen Keramikkondensatoren in Chipform ist die Kapazität nicht auf dem Gehäuse angegeben. Es wird empfohlen, die Kapazität mit einem Prüfgerät, das die Kapazität messen kann, zu überprüfen, bevor man Teile einbaut oder austauscht, z. B. indem man den Kondensator unmittelbar vor der Verwendung vom Klebeband abnimmt oder ihn in einem Gehäuse aufbewahrt, das in kleinere Teile zerlegt werden kann.

2. Polarität von Keramikkondensatoren

Keramikkondensatoren haben im Allgemeinen keine Polarität und können in beide Richtungen in einem Schaltkreis eingebaut werden. Bei bedrahteten Bauteilen ist die Kapazität nur auf einer Seite aufgedruckt, so dass die Seiten mit der aufgedruckten Kapazität grundsätzlich in die gleiche Richtung zeigen sollten.

Wenn größere Bauteile in der Nähe sind, montieren Sie die Platine so, dass die Werte später abgelesen werden können, so dass sie bei der Überprüfung gut zu sehen sind.

3. Spannungsfestigkeit von Keramikkondensatoren

Keramikkondensatoren haben eine definierte Obergrenze der Spannung, die angelegt werden kann. Je nach Größe und Leistung des Kondensators ist diese jedoch möglicherweise nicht auf dem Gehäuse angegeben oder wird als Abkürzung angegeben.

Prüfen Sie das Datenblatt oder die Modellnummer des Herstellers sorgfältig, insbesondere bei Schaltungen, die mit hohen Spannungen arbeiten. Denn die Modellnummer des Herstellers, die aus einer langen Liste alphanumerischer Zeichen besteht, kann Angaben zur Spannungsfestigkeit enthalten.

Was ist ein elektrischer Doppelschichtkondensator?

Ein elektrischer Doppelschichtkondensator ist ein Kondensator, der die elektrische Doppelschicht, die sich an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt bildet, zur Speicherung einer elektrischen Ladung nutzt und sich durch eine besonders hohe Energiedichte auszeichnet. Wegen ihrer hohen Energiedichte werden sie oft mit wiederaufladbaren Batterien wie Nickel-Metallhydrid-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien verglichen. Während bei Batterien jedoch eine chemische Reaktion beim Laden und Entladen stattfindet, wird bei elektrischen Doppelschichtkondensatoren nur eine physikalische Ladung adsorbiert, eine chemische Reaktion findet nicht statt.

Aus diesem Grund sind elektrische Doppelschichtkondensatoren in Bezug auf die Energiedichte (die Menge an Energie, die pro Gewichts- oder Volumeneinheit gespeichert werden kann) den wiederaufladbaren Batterien unterlegen, haben aber andererseits den Vorteil der Leistungsdichte (die Menge an sofortiger Leistung, die entnommen werden kann) und der äußerst geringen Leistungsverschlechterung (Lebensdauer) aufgrund wiederholter Ladung und Entladung. Die Vorteile des elektrischen Doppelschichtkondensators sind wie folgt.

Anwendungen von elektrischen Doppelschichtkondensatoren

Elektrische Doppelschichtkondensatoren werden als Energiespeicher verwendet. Während wiederaufladbare Batterien für Anwendungen mit hohem Energiebedarf geeignet sind, werden elektrische Doppelschichtkondensatoren dort eingesetzt, wo ein schnelles Laden und Entladen erforderlich ist und eine lange Lebensdauer gefordert wird.

Sie werden insbesondere in Notstromversorgungen für elektronische Schaltungen in mobilen Geräten, Druckern, Fotokopierern, elektrischen Zahnbürsten, solarbetriebenen Uhren, etc. eingesetzt. Sie werden auch im robotischen Stromversorgungssystem der Asteroidensonde Hayabusa und zur Energierückgewinnung bei der Abbremsung von Fahrzeugen eingesetzt.

Funktionsweise des elektrischen Doppelschichtkondensators

Elektrische Doppelschichtkondensatoren nutzen die elektrische Doppelschicht, die an der Grenzfläche der aktiven Materialien entsteht, um den Kondensator herzustellen. Die Kapazität C ist durch die Formel “C=εS/d” definiert und aus dieser Formel ergeben sich die folgenden Maßnahmen zur Erhöhung der Kapazität C:

1. Vergrößerung der Oberfläche (S) des aktiven Materials
2. Verringerung der Dicke der elektrischen Doppelschicht (d)
3. Die Dielektrizitätskonstante (ε) des Elektrolyten muss erhöht werden.

Der Elektrolyt besteht aus Elektrolyten wie quaternären Ammoniumsalzen und Imidazoliumsalzen, die in organischen Lösungsmitteln gelöst sind, während Aktivkohle als aktives Material für die positiven und negativen Elektroden verwendet wird; zur Erhöhung der Kapazität C sind folgende Maßnahmen erforderlich:

1. Verwendung von Aktivkohle mit einer großen Oberfläche (kleine Partikelgröße)
2. Verwendung von Elektrolyten mit einem kleinen Ionenradius
3. Verwendung von organischen Lösungsmitteln mit einer hohen Dielektrizitätskonstante

Beim Laden und Entladen von Kondensatoren wird der Effekt der Ladungszunahme an der Grenzfläche zwischen dem Elektrolyten und den paarweise angeordneten Elektroden genutzt, wenn die positiven und negativen Ionen im Elektrolyten an den jeweiligen Elektroden adsorbiert werden. Wenn die gespeicherte Ladung entladen wird, werden die Ionen aus der elektrischen Doppelschicht desorbiert. Elektrische Doppelschichtkondensatoren können zylindrisch oder gestapelt sein. Der zylindrische Typ hat den Vorteil, dass er leicht herzustellen ist, da die positive Elektrode, die negative Elektrode und der Separator einfach gestapelt, aufgerollt und in einen Zylinder gelegt werden, der dann mit Elektrolyt gefüllt wird.

Weitere Informationen zu elektrischen Doppelschichtkondensatoren

1. Lebensdauer von elektrischen Doppelschichtkondensatoren

Im Gegensatz zu Batterien findet bei elektrischen Doppelschichtkondensatoren während des Ladens und Entladens keine chemische Reaktion statt. Während die Kapazität einer wiederaufladbaren Batterie nach etwa 1000 Zyklen deutlich abnimmt, soll die Leistung eines elektrischen Doppelschichtkondensators im Prinzip auch nach 1 Million Lade-Entlade-Zyklen kaum nachlassen. In der Realität nimmt die Kapazität von elektrischen Doppelschichtkondensatoren jedoch aufgrund folgender Faktoren ab:

• Während des Ladens und Entladens erzeugt der Kondensator aufgrund des Innenwiderstands Wärme, die durch den Temperaturanstieg zu einer Verschlechterung führt, was eine Abnahme der Kapazität zur Folge hat.
• Die Degradationsrate verdoppelt sich, wenn die Temperatur der Betriebsumgebung um 10 °C ansteigt (in einer Betriebsumgebung von 70 °C oder weniger).
• Der Elektrolyt zersetzt sich, wenn der Kondensator einer Spannung ausgesetzt wird, die über der oberen Betriebsspannungsgrenze liegt.

Bei der Verwendung von elektrischen Doppelschichtkondensatoren ist es notwendig, die Auswirkungen auf die Lebensdauer zu berücksichtigen und auf den Temperaturanstieg und die Vorspannung von Spannung und Strom zu achten, wenn sie in Reihe oder parallel verwendet werden.

2. Nachteile von elektrischen Doppelschichtkondensatoren

Zu den Nachteilen von elektrischen Doppelschichtkondensatoren gehören:

Austrocknung
Dies tritt auf, wenn der Elektrolyt aus der Kapselung des elektrischen Doppelschichtkondensators nach außen verdampft. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung von Elektrolyt mit einem hohen Siedepunkt und durch die Verkleinerung des Dichtungsbereichs unterdrückt werden.

Flüssigkeitsaustritt
Flüssigkeitsaustritt kann durch eine Verschlechterung der Butylkautschukdichtung auftreten. Dies kann durch eine Verkleinerung des Dichtungsbereichs verhindert werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, die die Beschädigung des Gummis verursacht.

Ungeeignet in Wechselstromkreisen 
Das Produkt ist für die sekundäre elektrische Verwendung, z. B. als Backup in Gleichstromkreisen, vorgesehen und kann nicht in Wechselstromkreisen verwendet werden.

Was ist ein Tantal-Kondensator?

Ein Tantal-Kondensator ist eine Art Elektrolytkondensator, bei dem Tantaloxid als Dielektrikum verwendet wird.

Elektrolytkondensatoren sind Kondensatoren, die eine Oxidschicht aus Aluminium oder Tantal als Dielektrikum verwenden. Tantal-Kondensatoren oxidieren die Oberfläche des seltenen Metalls Tantal zu Tantalpentoxid (Ta2O5), das dann als Dielektrikum verwendet wird.

Tantal-Kondensatoren sind kleiner und haben eine längere Lebensdauer als Aluminium-Elektrolytkondensatoren und zeichnen sich durch ihre Temperaturbeständigkeit und einen guten Frequenzgang aus. Andererseits ist das Hauptmaterial Tantal sehr teuer, so dass der Preis für einen Kondensator relativ hoch ist.

Außerdem besteht die Gefahr von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden, wenn diese unterbrochen werden. Es ist daher wichtig, auf eine ordnungsgemäße Verwendung zu achten.

Anwendungen von Tantal-Kondensatoren

Tantal-Kondensatoren haben ein breites Anwendungsspektrum und werden in allen Arten von elektronischen Geräten eingesetzt, z. B. in Mobiltelefonen, PCs, Videospielkonsolen, Auto-Navigationssystemen und Audiogeräten. Aufgrund ihrer im Vergleich zu Aluminiumkondensatoren besseren Hochfrequenz- und Temperatureigenschaften werden sie in Glättungsschaltungen für Schaltnetzteile verwendet, die den Strom bei hohen Frequenzen ein- und ausschalten.

Eine weitere ideale Anwendung sind Entkopplungskondensatoren, die Störspitzen in Stromversorgungsschaltungen absorbieren. Darüber hinaus werden sie auch als Reservekondensatoren verwendet, um die Stromversorgung vorübergehend aufrechtzuerhalten.

In den letzten Jahren hat die Miniaturisierung Fortschritte gemacht und es sind Produkte mit einer Höhe von 0,5 mm erschienen, die zur Miniaturisierung von Mobiltelefonen, PCs usw. beitragen.

Funktionsweise von Tantal-Kondensatoren

Tantal-Kondensatoren bestehen aus einer Anode, einem Dielektrikum und einer Kathode.

1. Anode

Das Material ist Tantal, das über einen gesinterten Metallstab mit der Elektrode verbunden ist.

2. Dielektrikum

Als Dielektrikum dient ein dünner Film aus Tantalpentoxid, der aus dem Tantal der Anode oxidiert wird. Zwischen dem Tantalpentoxid und der Kathode bildet sich eine Art Diode, die bei Sperrvorspannung eine Kapazität aufweist, bei Vorwärtsspannung jedoch einen großen Strom fließen lässt.

Aus diesem Grund haben Tantal-Kondensatoren eine Polarität. Die extrem dünne Schicht aus Tantalpentoxid ermöglicht eine große Kapazität.

3. Kathode

Mangandioxid oder ein leitfähiges Polymer wird als Kathodenmaterial verwendet, um die Kontinuität zwischen den Elektroden zu gewährleisten. Leitfähige Polymere haben einen geringeren Widerstand und bessere ESR-Eigenschaften als Mangandioxid.

Darüber hinaus werden stromführende Metalle wie Silber oder Graphit zwischen Kathode und Elektrode eingefügt, um den Widerstand zu verringern. Aluminium-Elektrolytkondensatoren verwenden einen Elektrolyt, dessen Nachteil darin besteht, dass der Elektrolyt allmählich verdampft und eine relativ kurze Lebensdauer hat. Tantal-Kondensatoren hingegen bestehen vollständig aus festem Material und haben daher eine lange Lebensdauer.

Weitere Informationen zu Tantal-Kondensatoren

1. Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung

Die Hauptursache für den Ausfall von Tantal-Kondensatoren ist ein örtlicher Kurzschluss im Dielektrikum des Kondensators. Beim Anschluss an einen Stromkreis mit niedriger Impedanz, z. B. eine Stromleitung, kann sich ein großer Strom auf den Kurzschluss konzentrieren und erhitzen, was zu einer Entzündung führt.

Wenn sich ein Tantal-Kondensator einmal entzündet hat, brennt er mit Flammen weiter und brennt aus. Aus diesem Grund haben viele Hersteller von Geräten, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern oder ständig unter Strom stehen, die Verwendung von Tantal-Kondensatoren gänzlich untersagt. Selbst in tragbaren, batteriebetriebenen Geräten wurde über das Durchbrennen von Tantal-Kondensatoren berichtet, so dass bei ihrer Verwendung Vorsicht geboten ist und die Schaltkreise überprüft werden müssen.

Zwei allgemeine Maßnahmen sind: auf keinen Fall Rückwärtsspannung anlegen und einen Kondensator mit einer Nennspannung wählen, die eine ausreichende Spanne für die an den Kondensator angelegte Spannung aufweist. Insbesondere beim Einsatz in Stromversorgungsschaltungen ist es wünschenswert, Tantal-Kondensatoren mit einer Nennspannung zu verwenden, die mindestens das Doppelte, wenn möglich das Dreifache der Versorgungsspannung beträgt.

Wenn der Ripplestrom hoch ist, kann die im Kondensator erzeugte Wärme zu einer Beeinträchtigung führen, so dass es auch sinnvoll ist, ein größeres Gehäuse zu wählen, das einen Vorteil bei der Wärmeableitung hat.

2. Polaritätsangabe bei Tantal-Kondensatoren

Tantal-Kondensatoren sind gepolt und wenn die angegebene Polarität nicht stimmt, kann ein großer Strom fließen, der im schlimmsten Fall zur Entzündung führt. Daher ist es wichtig, die Polaritätsangaben auf den Elektroden zu kennen.

Tantal-Kondensatoren können aufgrund ihrer Bauweise in drei Typen eingeteilt werden: Chip-Typ, hermetisch versiegelter Typ mit Metallgehäuse und in Harz getauchter Typ. Die Polarität dieser Tantal-Kondensatoren lautet wie folgt:

• Chip-Typ
  Auf der Oberseite des schwarzen Gehäuses ist ein weißer Streifen mit der Kapazität und der Nennspannung aufgedruckt und die Elektrode unterhalb des Streifens ist die Anode.
• Metallgehäuse, hermetisch abgedichteter Typ
  Für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, ist auf der Oberfläche der runden, zylindrischen Form ein +-Zeichen aufgedruckt, zusammen mit der Kapazität, Nennspannung usw. Die Leitungsdrähte auf der Seite des +-Zeichens sind die Anoden. Der Leitungsdraht auf der Seite des +-Zeichens ist die Anode.
• Harz-Tauchtyp
  Vertikaler Aufbau, aber mit dem + Zeichen auf der Harzoberfläche zusammen mit der Kapazität und der Nennspannung. Der Anschlussdraht auf der Seite neben dem Pluszeichen ist die Anode. Die Leitungslängen sind ungleich, wobei die Leitung auf der Kathodenseite kürzer ist.

Auch Aluminium-Elektrolytkondensatoren, die ebenfalls gepolt sind, sind auf der Anodenseite gekennzeichnet und unterscheiden sich von Tantal-Kondensatoren durch die Art der Kennzeichnung. Beim Ersetzen eines Aluminium-Elektrolyt-Kondensators durch einen Tantal-Kondensator muss auf die richtige Polarität geachtet werden.

Was ist ein Transistor-Array?

Ein Transistor-Array ist ein Bauteil mit mehreren Transistoren in einem Gehäuse. Transistoren sind Halbleiterelemente, die zum Schalten verwendet werden, und Array ist ein englisches Wort, das eine Anordnung bedeutet.

Der Vorteil dieses Bauteils besteht darin, dass es mehrere Ausgangsrelais und andere Geräte auf einer kleinen Fläche steuern kann. Würde man sie einzeln montieren, müsste die Leiterplattenfläche groß und das Leiterplattenmuster lang sein. Dies kann zu Fehlfunktionen aufgrund von Rauschen usw. führen. Die Verwendung von Transistor-Arrays ist wirtschaftlicher und funktioneller, da sie kleiner, leichter und störungsresistenter sind.

Anwendungen von Transistor-Arrays

Transistor-Arrays werden häufig in Mikrocontrollern verwendet. Mikrocontroller sind Steuerplatinen, die häufig in Haushaltsgeräten wie z. B. Waschmaschinen verwendet werden und aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken sind.

Bis zur Einführung von Transistor-Arrays wurden mehrere Transistoren als ein einziges Bauteil montiert. Dies war kein Problem, aber nach der Einführung des Transistor-Arrays wurden Platz- und Kosteneinsparungen erzielt. Außerdem entfiel die Entflechtung der Leiterbahnen, der Entwicklungsaufwand wurde verringert und die Störfestigkeit verbessert. Heute sind Transistor-Arrays unverzichtbare elektronische Bauteile auf Steuerplatinen.

Funktionsweise des Transistor-Arrays

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei einem Transistor-Array um ein elektronisches Bauteil, das aus mehreren Transistoren in einem einzigen Gehäuse besteht. Transistoren sind Halbleiterelemente: Sie bestehen aus drei Schichten von P- und N-Halbleitern und sind als PNP- und NPN-Transistoren erhältlich.

Normalerweise verhalten sich beide in einem Schaltkreis als Isolatoren, aber wenn eine Spannung an die mittlere Schicht angelegt wird, werden die Schichten an beiden Enden zu Leitern. Auf diese Weise funktionieren Transistoren.

Transistoren werden vor allem als Ausgangsbuchsen für Mikrocontroller verwendet. Vor den 2000er Jahren wurden bipolare Transistoren häufig in Transistor-Arrays verwendet. Der Grund dafür ist, dass Bipolartransistoren große Ströme leiten können und sehr störungsresistent sind. Transistor-Arrays, die aus mehreren dieser Transistoren in einer Reihe bestanden, waren der Mainstream.

Heute sind Hochgeschwindigkeits-MOSFETs mit geringen Verlusten die Regel. Die meisten Transistor-Arrays sind durch MOSFET-Arrays ersetzt worden.

Weitere Informationen zu Transistor-Arrays

1. Interne Schaltungen von Transistor-Arrays

Es gibt verschiedene Arten von Transistor-Arrays, je nachdem, welche Transistoren darin verwendet werden.

• DMOS-FETs
  Können große Ströme steuern und haben bei niedrigen Strömen geringe Verluste.
• Einzelner bipolarer Transistor
  Geringe Verluste bei niedrigen Strömen, kann aber keine großen Ströme steuern.
• Darlington-Bipolartransistor
  Kann große Ströme steuern, aber bei niedrigen Strömen treten Verluste auf.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, ob die Eingangslogik hochaktiv ist (Strom fließt, wenn ein hoher Pegel an der Eingangsklemme anliegt) oder niedrigaktiv (Strom fließt, wenn ein niedriger Pegel an der Eingangsklemme anliegt). Die Typen werden auch danach unterschieden, ob sie über eine eingebaute Klemmdiode verfügen, die für die Ansteuerung von Relais usw. erforderlich ist oder nicht.

2. Transistor-Arrays vom Typ Source und Sink

Es gibt zwei Arten von Transistor-Arrays, den Source-Typ und den Sink-Typ, abhängig von der Art des Ausgangsstroms. Der Source-Typ schaltet die Kontakte an der positiven Polseite zur Last ein und aus. Diese Betriebsart ermöglicht es dem Transistor-Arrays, den Strom zur Last hin zu entladen.

Im Gegensatz dazu schaltet der Sink-Typ die Kontakte auf der Masseseite in Bezug auf die Last ein und aus. Das Transistor-Array befindet sich in der Betriebsart, Stromaufnahme von der Last.

3. Verdrahtung von ungenutzten Anschlüssen in einem Transistor-Array

Das Verfahren für ungenutzte Kanäle in einem Transistor-Array ist z. B. im Datenblatt des zu verwendenden Transistor-Arrays beschrieben. Je nach Produkt heißt es dort, dass insbesondere die Eingangspins unbeschaltet bleiben können, während andere Produkte angeben, dass die Eingangspins geerdet werden sollten.