Was begrenzt die Leistung an Bauteilen?

[Farad]

Hallo,

passive Bauteile wie Widerstand, Spule und Kondensator halten nur eine bestimmte Leistung aus.

Was aber begrenzt diese? Strom oder Spannung?

Ein 0,1Ohm Widerstand wird bei großer Leistung ganz sicher mit dem Strom nichtmehr klar kommen. Ein 10MOhm Widerstand wird bei großer Leistung wohl eher an einem Spannungsüberschlag sterben.

Wie sieht es bei Spulen aus? Es gibt auch hier sowohl den Hitzetod durch zu großen Strom, ebenso kann der dünne Lackdraht Opfer eines Spannungsüberschlages werden; bei Kondensatoren siehts ähnlich aus.

Wo also liegt die Grenze bei der Strombelastbarkeit und Spannungsbelastbarkeit gerade ineinander übergehen? Hängt dies stark von der Bauform ab?

gruß, farad

[tiki]

Hallo,

wie Du schon andeutest, meist sind beide Parameter begrenzt. So gibt man für Kondensatoren sowohl Spannung als auch Wechselstrom (ggf. bei verschiedenen Frequenzen) als Grenzwerte an. Hier führt in der Regel der Wechselstrom (ripple current) an den inneren Verlusten, ESR, zu einer Erwärmung, Wirbelstromverluste werden den ESR-Verlusten zugeschlagen, soweit ich weiß.

Bei Widerständen gibt man meist Verlustleistung (oft mit temperaturabhängiger Reduzierung) und Spannung als Grenzwert an. Aus der zlässigen Verlustleistung und dem Widerstandswert ergibt sich der Maximalstrom. Bei Shunts gibt man dagegen praktischerweise den Maximalstrom an. Hochspannungswiderstände sehen durchaus erhebliche Leistungen: 10kV an 1MOhm ergeben schon 100W. Weiterhin ist die Isolationsfestigkeit bei Widerständen oft angegeben, hat zunächst nichts mit der Leistung zu tun.

Insofern kann man (oder nur ich?) nicht allgemein beantworten, wo ein Übergangsbereich liegt. Es gibt z.B. durchaus Widerstände gleicher Bauform, die unterschiedliche Spannungsfestigkeiten aufweisen, außerdem sind die Spannungsfestigkeiten auch noch impulsdauerabhängig.

Gruß, Timo

[CheGuevara]

äähm...
die (reelle Verlust-)Leistung!?!

und wie schon erwähnt, bei kondensatoren die durchschlagspannung.
der rein physikalisch mögliche maximalstrom pro leiterquerschnitt ist irrelevant hoch! davor glüht der draht thermisch durch.

gruß
Che

[18TBX46]

Bei Kernspulen sollte man auch an den
Sättigungsstrom (Verzerrungen) und Kernverluste denken.

[UweG]

Hat jemand mit einer Hifibox schon mal eine Spule beschädigt?
Die letzte kaputte Spule die ich gesehen habe, war eine Magnetisierspule. Die hat die Entladung einer waschmaschinengroßen auf > 1kV aufgeladenen Kondensatorbatterie nicht ausgehalten und ist aufgrund der magnetischen Kräfte "leicht" deformiert worden.

[GabbaGandalf]

habe mal ein paar luftspulen mit geschmolzenem kunststoffkörper gesehen... der draht an sich sah aber noch gut aus...

[Frank S]

Bei Boxen wie der canton Fonum 701DC ist es kein Problem, eine Luftspule auf der Mitteltonweiche zum Abschmelzen zu bringen. Die schließt dann voll kurz und die RB990BX schaltet wegen Überhitzung ab (Fetter Elko liegt parallel zum Ausgang der Endstufe).

Bei Widerstämnden ist eine Maximalspannung angegeben. Noch lange vor dem Überschlag kommt es zur Zerstörung der aufgedampften Leitschichten, die stellenweise nur wenige Atome breit sind. Die Widerstände werden einfach hochohmig! Kommt in der Praxis *sehr* häufig vor! Die normalen Kohleschicht machen z.B. max. 250V.

Bei den kondensatoren sind es Spannung und Wirkleistung der internen Verluste. steht im datenblatt. dabei gibt es nicht nur eine absolute Grenze, sondern auch Parameter zur Bestimmung der Lebensdauer.

Bei Spulen ist das Limit oft der Strom. Kleine Spulen ohne besondere Isolation können gut mit 250V beaufaschlagt werden. So lassen sich stromkompensierte Drosseln auch als galvanisch getrennter HF Übertrager mit einigen100V einsetzen, auch wenn jede Wicklung im Normalbetrieb nur für wenige Volt Spannungsfall ausgelegt sind. Kurze Surges gehen im KV bereich ohne Durschschlag. Ansonsten gibt es mechansiche Grenzen und natüprlich Sättigungseffekte.

[Frankynstone]

Bei den meisten Bauelementen gibt es einfach bei zu hoher Leistung ein Temperaturproblem. So löten sich die Kappen von Widerständen ab oder schmelzen die Folien von Kondensatoren oder "sterben" Halbleiter. Kurzzeitige Überlastung ist fast immer möglich, Steigerung der Leistungsfähigkeit durch Kühlkörper oder Propeller geht fast bei allen passiven Bauelementen.

Bei Halbleitern kommt noch dazu, dass bei hoher Spannung interne Durchschläge die Sperrschichten zerstören und bei zu hohen Strömen die Dotierung der Zonen auf Wanderschaft geht. Hier kann also auch schon kurzzeitige Überlastung schwere Defekte verursachen, die bei passiven Bauelementen kaum auftreten. So ein Halbleiter entwickelt ja auch nur in schmalen Zonen Hitze, da die nur mit endlicher Geschwindigkeit abgeleitet wird, tritt auch punktuell schnell eine Überhitzung auf, obwohl z. B. das Transistorgehäuse sich noch kalt anfühlt.