WIMA Kondensatoren. Merke: Für Gleichstrom ist der Kondensator normalerweise ein unendlich großer Widerstand.

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1 1. Grundprinzip: Der Plattenkondensator WIMA Kondensatoren Zwei gleich große Metallplatten stehen sich in gewissem Abstand, durch Luft oder einen anderen Isolator getrennt, gegenüber. Eine Spannung wird angelegt: Der Kondensator nimmt auf der Oberfläche seiner Platten einerseits negative und andererseits positive Ladungsträger auf. Er speichert sozusagen elektrische Ladung (Mech. Analogon: Gefäß als "Speicher" für Flüssigkeit). Gleichstrom lässt dieses Gebilde normalerweise nicht durch, die Elektronen können infolge des dazwischen liegenden Isolators (Dielektrikum) nicht von der einen Platte zur anderen gelangen. Nur bei sehr hohen Spannungen ist dies möglich, dann erfolgt ein "Durchschlag" durch Ionisation. Merke: Für Gleichstrom ist der Kondensator normalerweise ein unendlich großer Widerstand. Wechselstrom lässt der Kondensator dagegen durch. Zwar kann der Strom auch hier nicht direkt durch das Dielektrikum fließen, jedoch entsteht durch das wechselseitige Auf- und Entladen der Platte die Fiktion als würden Ladungsträger durch den Kondensator hindurchtransportiert werden. Natürlich stellt der Kondensator auch für Wechselstrom einen gewissen Widerstand dar, dieser ist abhängig von der Frequenz. Merke: Bei niederen Frequenzen ist der kapazitive Widerstand größer, bei höheren Frequenzen ist er geringer. 2. Dielektrikum In der Realität ist das Dielektrikum kein idealer Isolator, d. h. eine gewisse Anzahl von Elektronen durchdringt es. Durch diese Vorgänge, sowie durch Umpolarisationen im Material geht ein Teil der elektrischen Energie als Verlustwärme verloren: a) Ohmsche Verluste: Man unterscheidet zwischen dem Isolationswiderstand = innerer Widerstand Ri (Stromdurchfluss durch das Innere des Isolators) und dem Oberflächenwiderstand = äußerer Widerstand Ra (Stromfluss über die Oberfläche des Isolators infolge Feuchtigkeit oder Verschmutzung). Beide zusammen ergeben den Gesamtwiderstand. Die Ohmschen Verluste drücken sich in einer oft nicht unbeträchtlichen Erwärmung des Isolators aus. b) Dielektrische Verluste entstehen infolge der durch Wechselfelder bedingten Umpolarisation der Elementarteilchen des Dielektrikums. Sie werden in Schwingungen versetzt (wie kleine Kompassnadeln) und erzeugen dabei Reibungswärme. Auch hier geht ein Teil der elektrischen Energie als Wärme verloren. Die Verluste betragen: tan heißt Verlustfaktor, er ist ein Maß für dielektrische Verluste und ist frequenzabhängig. Seite 1/48

2 3. Kapazität Definition: Bezeichnung: Maßeinheit: Berechnungsbeispiel: Maßgröße für einen Kondensator ist seine Kapazität. Kapazität ist das elektrische Fassungsvermögen eines Kondensators, d. h. welche Menge an elektrischen Ladungsträgern (Elektronen) er aufnehmen kann. C F = Farad Die Kapazität beträgt 1 Farad wenn bei einer angelegten Spannung von 1 V eine Sekunde lang ein Strom von 1 Ampere fließt Die gespeicherte Ladung Q ist proportional zur angelegten Spannung U Q ~ U Der Proportionalitätsfaktor C ist die Kapazität eines Kondensators Q = C U Kapazitätsberechnung des Plattenkondensators = absolute Dielektrizitätskonstante = 0, Farad/cm = relative Dielektrizitätskonstante,. abhängig vom Isoliermaterial A =Plattenfläche (nur einer Platte) in cm 2 d =Plattenabstand in cm Die relative Dielektrizitätskonstante kann Werte zwischen = 1 (Luft) und ~ (spezielle Keramikmassen) haben. 4. Kapazitätstoleranz Toleranz ist die zulässige relative, in Prozent ausgedrückte Abweichung des Kapazitätswertes vom Nennwert. Die Toleranz muss bei +20 C gemessen werden und gilt nur für den Zeitpunkt der Auslieferung. Nach längerer Lagerung oder längerem Gebrauch kann die Toleranz nach oben abweichen; jedoch darf sie nach Norm niemals den doppelten Wert der Auslieferung überschreiten. Üblich sind bei Wickelkondensatoren folgende Auslieferungstoleranzen: ±1%; ±2,5%; ±5%; ±10%; ±20%. Bei Elektrolytkondensatoren, bei denen es vor allem auf einen möglichst großen Kapazitätswert ankommt, kommen auch Toleranzen wie z. B. +100/-20% vor. Merke: Die Toleranz (mit Ausnahme von 20%) wird im Allgemeinen in Klarschrift auf den Kondensatorkörper aufgedruckt, bei sehr kleinen Abmessungen kommt es auch zur Verschlüsselung oder Codierung. 5. Nennspannung Jeder Kondensator ist für eine bestimmte Nennspannung ausgelegt, die er im Dauerbetrieb ohne Schaden aushalten muss. Sie gilt allerdings nur für Umgebungstemperaturen < +85 C, bei höheren Temperaturen wird die max. zulässige Spannung oder "Dauergrenzspannung" durch Spannungsderating herabgesetzt. Seite 2/48

3 Die Ursache hierfür sind winzige Schwachstellen im Dielektrikum, die bei erhöhter Temperatur stärker beansprucht werden und dann durchschlagen können. Bei der Nennspannung unterscheidet man zwischen Gleich- und Wechselspannungsangaben. Im Allgemeinen sind diese Angaben in Klarschrift aufgedruckt, bei sehr kleinen Kondensatorabmessungen kann ebenso wie bei der Toleranzangabe eine Verschlüsselung oder Codierung notwendig werden. 6. Spannungsderating Bei allen thermoplastischen Kunststofffoliendielektrika sinkt die Spannungsfestigkeit mit wachsender Temperatur. Das Spannungsderating gibt an, um wie viel Prozent sich die zulässige Spannung gegenüber der Nennspannung bei Gleichspannungsbetrieb ab +85 C, bei Wechselspannungsbetrieb ab +75 C bei 1K Temperaturzuwachs vermindert. 7. Isolationswiderstand Papier- und Kunststofffolienkondensatoren haben im Anlieferungszustand üblicherweise Isolationswiderstandswerte im Bereich zwischen 6000 und M. Neben der Angabe des Isolationswiderstandes in Ohm - sie ist nicht ganz eindeutig, da sich der Isolationswiderstand nach Anlegen der Spannung noch einige Zeit verändert - wird auch die Selbstentladezeitkonstante = Ris C als Maß für die Isolationsgüte verwendet. Die Zeitkonstante gibt die Zeit in sec an, innerhalb der die Spannung zwischen den Anschlussdrähten eines aufgeladenen Kondensators durch Selbstentladung um 37% abgesunken ist. Bei Kapazitätswerten im µf Bereich liegt die Zeitkonstante bei Anlieferung im Allgemeinen zwischen 2000 und 4000 sec. Feuchtigkeit, die in den Kondensatorwickel eindringt, setzt den Isolationswiderstand herab. Je nach Feuchtigkeitsbeanspruchung muss daher eine entsprechend dichte Umhüllung vorgesehen werden. Guter Isolationswiderstand ist notwendig bei Kondensatoren, die zur Abriegelung von Gleichspannungen dienen und bei Speicherkondensatoren, die einen bestimmten Spannungswert längere Zeit unverändert beibehalten müssen. 8. Verlustfaktor und ESR Der Verlustfaktor tan ist der Quotient aus Wirk- und Blindanteil des Scheinwiderstandes. Die Verluste entstehen hauptsächlich im Dielektrikum, dargestellt durch R im Ersatzschaltbild. Parallel zu R liegt der Isolationswiderstand Ris, der allerdings nur bei sehr niedrigen Frequenzen tan beeinflusst. Weitere Verluste sind bedingt durch die endliche Leitfähigkeit der Kondensatorbeläge und den Übergangswiderstand zwischen Belägen und Anschlussdrähten, dargestellt im Ersatzschaltbild durch den Reihenwiderstand r. L stellt die verbleibende Eigeninduktivität dar. Der Verlustfaktor ist z. B. bei Wechselstromkondensatoren, die mit starken Strömen belastet werden, von Seite 3/48

4 Bedeutung: Ein zu großer tan kann durch die aufgenommene Wirkleistung zu übermäßiger Erwärmung und damit zu verkürzter Lebensdauer führen. ESR (Equivalent Series Resistance) ESR-Werte werden nicht in den jeweiligen Datenblättern der einzelnen Reihen genannt. Werte für bestimmte Kapazitäten können nach folgender Formel berechnet werden: ESR = tan (2 f C) -1 tan : siehe Datenblatt der jeweiligen WIMA-Reihe. f: Frequenz des Wechselspannungsanteils in der Applikation. 9. Induktivität und Eigenresonanz Je nach Aufbau erzeugt ein Wechselstrom im Kondensatorwickel ein mehr oder weniger ausgeprägtes Magnetfeld, das sich als Induktivität L messen lässt (s. a. Ersatzschaltbild). Die Eigeninduktivität L moderner Kondensatoren liegt - durch konstruktive Maßnahmen (z.b. Stirnkontaktierung) reduziert - bei ca. 10 nh. Sie ist somit nicht größer als die Induktivität eines Drahtes, der ebenso lang wie die Bandlänge des Kondensatorwickels ist. L und C bilden einen Serienschwingkreis; bei der Frequenz ist der Kondensator in Eigenresonanz, er hat dann den niedrigsten Scheinwiderstand, der nur noch aus r besteht (ESR). 10. Konstruktionsbedingte Eigeninduktivität Je nach Aufbau erzeugt ein Wechselstrom im Kondensatorwickel ein mehr oder weniger ausgeprägtes Magnetfeld, das sich als Induktivität messen lässt. Alter Typ mit hoher Eigeninduktivität Die Länge des Wickelelements bestimmt die Höhe der Eigeninduktivität Moderner WIMA Typ Moderne Kunststofffolien-Kondensatoren sind über die gesamte Stirnfläche des Kondensatorwickels kontaktiert. Die Eigeninduktivität des Wickels ist dadurch kurzgeschlossen und wird reduziert auf das jeweilige Rastermaß (0,8 nh/mm) und die verbleibende Länge der Anschlussdrähte (im Falle von SMD- Kondensatoren auf den Abstand zwischen den Lötflächen). Durchschnittswerte für praktische Anwendungen: längenbezogene Induktivität = 0,8 nh/mm Beispiel: Drahtlänge = 2 x 3 mm + RM Seite 4/48

5 WIMA MKS 02 / RM 2,5 mm Eigeninduktivität L < 8 nh WIMA SMD /Size Code 1812 Eigeninduktivität L < 6 nh Ansteigende Wickellänge im Verhältnis zur Kapazität ergibt große Kontaktierungsfläche und garantiert niedrige ESR -Werte. Somit heben sich Kunststofffolien-Kondensatoren aufgrund ihrer HF-Eigenschaften, die gleich oder besser sind als die von Keramik-Kondensatoren in vergleichbarer Bauform, ab. 11. Scheinwiderstandsverlauf im Vergleich WIMA MKS 02 / 0,1µF/ PM 2,5mm Z = f(f) / f(t) -20 bis +85 C (auch auf SMD Size Code 1812 anwendbar) WIMA MKS 2 / 0,1µF/ RM 5mm Z = f(f) / f(t) -20 bis +85 C (auch auf SMD Size Code 2220 anwendbar) Seite 5/48

6 Keramik X7R / RM 5mm Z = f(f) / f(t) -20 C Der Scheinwiderstandsverlauf über Temperatur ist bei Folienkondensatoren vernachlässigbar, aber bemerkenswert bei Keramikkondensatoren. Die Folientechnik, geschichtet oder gewickelt, zeigt keine Unterschiede. 12. Temperaturkoeffizient (TKc) Der Temperaturkoeffizient gibt an, um welchen Bruchteil sich der bei +20 C gemessene Kapazitätswert ändert, wenn die Umgebungstemperatur um 1 Grad C steigt. C20 = Kapazität bei+20 C CT = Kapazität bei T C kann positiv oder negativ sein. Bei guten Kondensatoren liegt der TKc in der Größenordnung von wenigen 10-5 / C. TKc 10-5 / C = / C = 10 ppm/ C 13. Impulsbelastung Bei metallisierten Kondensatoren müssen dem Anwender infolge der begrenzten Strombelastbarkeit von Belägen und Kontaktierung Richtlinien für eine max. mögliche Impulsbelastung gegeben werden. Diese Richtlinien werden durch sogenannte Impulsprüfungen ermittelt, in denen die im Anwendungsfall möglicherweise auftretenden Belastungen simuliert werden. In einer Prüfschaltung entsprechend DIN-IEC Teil 1 wird der Prüfling aufgeladen und anschließend stoßartig entladen: Die Prüfspannung entspricht der Nenngleichspannung, die Prüfung erfolgt mit Impulsen, die Folgefrequenz beträgt 1 Hz. Die Angaben der Impulsbelastbarkeit erfolgen als Flankensteilheit in V/µsec. Die Angaben für einzelne Kondensatorenreihen sind z.b. aus den CECC Bauartspezifikationen abgeleitet. Die Nenn- bzw. Betriebs- Flankensteilheit wird mit 1/10 der Prüf-Flankensteilheit vorgeschrieben. Die Angabe der Flankensteilheit F in V/µsec ist indirekt die Angabe für die maximale Strombelastbarkeit. C in µf I in A Die Angaben für die Flankensteilheit beziehen sich auf den vollen Nennspannungshub, so dass bei kleineren Seite 6/48

7 Betriebsspannungen auch die zulässigen Flankensteilheiten zunehmen können. 14. Langzeitstabilität / Zeitliche Inkonstanz Umwelteinflüsse wie Wärme, hohe Feuchtigkeit und starke mechanische Erschütterung können über längere Zeit durch Alterung zu einer bleibenden Veränderung des Kapazitätswertes führen. Durch die Angabe der zeitlichen Inkonstanz wird festgelegt, bis zu welchem Maß sich die Kapazität eines Kondensators unter der Einwirkung von Umwelteinflüssen max. verändern darf. In der Regel wird die zeitliche Inkonstanz in % angegeben. Als Zeitspanne geben die einschlägigen Normen zwei Jahre vor, wobei regelmäßig auf eine Temperatur von +40 C bezogen wird. Änderungen nach zwei Jahren fallen kaum ins Gewicht. Typische Werte sind z.b. bei KT- /MKT-Kondensatoren ±3%, bei KP- /MKP-Kondensatoren je nach Ausführung ±0.5 bzw. ±1%. 15. Dielektrische Absorption Dielektrische Absorption ist der Effekt, dass ein längere Zeit aufgeladener Kondensator nach seiner vollständigen Entladung innerhalb von Sekunden bis Minuten wieder eine kleine Spannung an seinen Anschlussdrähten aufweist. Besonders nachteilig wirkt sich diese Erscheinung für Kondensatoren aus, in denen zu Messzwecken Ladungen gespeichert werden sollen. Die Nachladung rührt von Polarisierungsvorgängen im Isolierstoff her und ist weitgehend unabhängig von der Kapazität des Kondensators und der Dielektrikumsdicke. Messung der dielektrischen Absorption Beispielhaft wird die Messung der dielektrischen Absorption auf der Grundlage des Standards MIL-C D beschrieben. Schaltbild: Der Kondensator Cx wird 15 Minuten an einer Bezugsgleichspannung aufgeladen, z.b. auf die Nenn- Gleichspannung des Kondensators. Dabei darf der Anfangsstromstoß 50 ma nicht überschreiten. Am Ende der Ladezeit wird der Kondensator von der Ladungsquelle getrennt und über einen 50 - Widerstand entladen. Der Entladewiderstand wird nach 10 sec vom Kondensator entfernt. Die "wieder gewonnene Spannung" wird nach einer Dauer von 15 min. mit einem hochohmigen (Ri > M ) Millivoltmeter gemessen. Die dielektrische Absorption (DA) kann nach der folgenden Formel berechnet werden: DA = U1 / U2 100% DA = dielektrische Absorption U1 = wieder gewonnene Spannung U2 = Ladespannung Typische Werte einiger Dielektrika bei T = +23 C: - Polypropylen - Polyester - Mischdielektrikum - Keramik (X7R) - Keramik (Z5U) 0, ,.10 0, ,25 0, ,18 0, ,00 2, ,50 Seite 7/48

8 16. Zuverlässigkeit Für den Kunststofffolienkondensator gilt für die Ausfallrate in fit (10-9 /h) die Formeldarstellung = Erwartungswert = Temperaturfaktor = Spannungsfaktor Der Erwartungswert wird für jedes Bauelement aufgrund von Langzeitversuchen und Felderfahrungen ermittelt. Langzeitversuche beziehen sich auf eine Mindestprüfdauer von t > h. Erfolgt eine solche Prüfung z.b. bei 85 C, dann entspricht das in einem Gerät mit T < 40 C Umgebungstemperatur einer Betriebszeit von ca h; ein Wert, der sicherlich den realen Einsatzbedingungen nahekommt. Wegen der auch in der Literatur beschriebenen Unsicherheiten über die Genauigkeit dieser Hochrechnungen wird der Wert mit einer Vertrauensgrenze von 60% angegeben. Die Werte decken sich jedoch nach unserer Erfahrung weitgehend mit den Feldergebnissen. Korrekturfaktoren ergeben sich anwendungsspezifisch aus der Stressbelastung (Temperatur und/oder Spannung) nach folgenden Tabellen: Temperaturfaktor Spannungsfaktor T ( C) U/UR 0,1 0,25 0,5 0,75 1,0 0,2 0, Die besten Werte erreichen heute z.b. metallisierte Kunststofffolienkondensatoren mit Polyester-Folie. Der Erwartungswert liegt hier bei 2 fit. Hieraus ergibt sich dann eine Ausfallrate von 10 fit. Beispiel: WIMA MKS 2 / 0,1 µf / 63 V- = 2 fit = 1 = 5 = = 10 fit Erwartungswerte für andere Kondensatorentypen entnehmen Sie bitte den entsprechenden Datenblättern. 17. Warnhinweise / Technische Beratung Wechselspannungsbelastung am Netz Gleichspannungskondensatoren, unabhängig von ihrer Wechselspannungsangabe, dürfen mit Rücksicht auf Störimpulse nicht am Netz betrieben werden. Hierzu sind ausschließlich approbierte Funkentstör- Kondensatoren zu verwenden. Wärmebelastung in der Applikation Wird ein Kunststofffolien-Kondensator durch unsachgemäßen Einsatz unter Wechselspannung überbelastet, kann es zu einem unzulässig hohen Temperaturanstieg im Bauelement kommen. Dies kann zu einer Schädigung der Dielektrikumsfolie und in der Folge zu einem Kurzschluss bzw. zu Rauchentwicklung oder gar Brand des Kondensators führen. Derselbe Fall kann eintreten, wenn der Kondensator durch eine fremde Wärmequelle überhitzt wird. Schock- und/oder Vibrationsüberbelastung bei größeren Bauformen Treten in einer Applikation erhöhte Schock- bzw. Vibrationsbelastungen auf, wird empfohlen, voluminöse Kondensatoren, z.b. ab Rastermaß 22,5 mm, in geeigneter Weise zu fixieren, um Anschlussdrähte oder Lötverbindungen zu entlasten. Verarbeitung Bei der Verarbeitung von Kunststofffolien-Kondensatoren sind unbedingt die Applikationsempfehlungen bezüglich Lötverfahren bzw. Reinigungs- und Trocknungsprozesse zu beachten. Seite 8/48

9 Allgemeine Hinweise Alle Katalogdaten, Werteübersichten und Applikationshinweise entsprechen dem aktuellen technischen Stand und wurden so sorgfältig wie möglich ausgearbeitet. Sie sind als grundsätzliche Information zu verstehen. Abweichungen und Konstruktionsänderungen behalten wir uns vor. Von den Katalogangaben abweichende, kundenspezifische Sonderanfertigungen entbinden, unabhängig von zugrundeliegenden Werknormen, Spezifikationen o. ä., den Anwender nicht von seiner Sorgfaltspflicht hinsichtlich der Wareneingangs- und Fertigungskontrollen. Bei Bezug von Bauteilen über Zweit- oder Drittanbieter empfehlen wir unbedingt den Abgleich technischer Daten mit den Herstellerangaben. Im Zweifelsfall sollte immer unsere technische Beratung in Anspruch genommen werden, da wir für Schäden die durch unsachgemäße Verarbeitung oder Anwendung unserer Kondensatoren entstehen, keine Verantwortung übernehmen können. 18. Verschaltung von Kondensatoren Parallelschaltung Serienschaltung 19. Film/Folien Aufbau Der Film/Folien Aufbau wird vorwiegend für Kondensatoren kleinerer Kapazität (100pFbis 0,1µF) verwendet. Vorteilhaft sind bei diesem Aufbau die einfache Kontaktierbarkeit der Metallfolienbeläge und die gute Impulsfestigkeit. Ein Durchschlag der Dielektrikumsfolie bei einem F-Kondensator führt zu einem irreversiblen Kurzschluss und damit zum Ausfall. Um Durchschläge infolge von Schwachstellen im Dielektrikum zu vermeiden, liegt die gewählte Isolierfoliendicke stets über den theoretischen Werten, die sich aus der spezifischen Durchschlagsfestigkeit des Materials ergeben. Folienstärken unter 4 µm finden wegen ihres zu hohen Schwachstellenanteils für F- Kondensatoren keine Verwendung. Der Zwang zu dickeren Isolierfolien wirkt sich allerdings nachteilig auf Bauform und Materialeinsatz aus. Bei einer dickeren Isolierfolie muss nämlich, damit eine bestimmte Kapazität erzielt wird, im gleichen Maß auch die Bandlänge vergrößert werden. Eine dickere Isolierfolie wirkt sich also quadratisch auf das Volumen des Wickels aus. Theoretisch muss die Dielektrikumsdicke mindestens so groß sein, dass eine eventuell auftretende Schwachstelle, d.h. das Zusammentreffen von Folienvertiefungen auf Ober- und Unterseite, gerade noch die gewünschte Durchschlagsfestigkeit hat. Vorteil: Hohe Impulsbelastbarkeit durch gute Kontaktierung der Anschlussdrähte mit den Metallfolienbelägen. Seite 9/48

10 WIMA Serien mit Film/Folien Aufbau 20. Metallisierter Aufbau Der metallisierte Aufbautyp erlaubt es, Wickelkondensatoren mit größeren Kapazitätswerten in miniaturisierten Bauformen herzustellen (~ 0.01µF bis 100µF und größer). Bei M-Kondensatoren werden dünne Aluminiumschichten (~ 0.03µm) als leitende Beläge auf die Isolierfolien aufgedampft. Bei einem Durchschlag verdampft durch den Kurzschlussstrom der dünne Metallbelag rings um die Fehlstelle, ohne dass dort die Güte des Dielektrikums herabgesetzt wird. Es entsteht ein isolierender "Hof", der Kondensator bleibt intakt (Selbstheilung). Die dadurch bedingte Kapazitätseinbuße von einigen pf ist bedeutungslos. Bei metallisierten Kondensatoren kann die Durchschlagsfestigkeit der Isolierfolie voll ausgenutzt werden. Schwachstellen in ihr werden schon bei der Herstellung der Kondensatoren ausgebrannt. Dies erlaubt die Verwendung dünnster Isolierfolien bis herab zu < 1µm Folienstärke. Den Vorteilen der geringen Abmessungen und der Ausheilfähigkeit metallisierter Kondensatoren steht der Nachteil begrenzter Strombelastbarkeit als Folge der dünnen aufgedampften Belagschichten gegenüber. Vorteil: Aufbau mit dem günstigsten Kapazitäts/Volumen-Verhältnis. WIMA Serien mit metallisiertem Aufbau: 21. Impulsfester, metallisierter Aufbau -63V~, 180V~, 250V~ -180V~, 250V~ -180V~, 250V~ Seite 10/48

11 -400V~, 600V~, 650V~, 700V~ -400V~, 700V~ -400V~, 450V~, 500V~, 550V~ -900V~/RM 22,5mm (RM 15mm = 3-Section) Um dem Nachteil der begrenzten Strombelastbarkeit einfach metallisierter Kondensatoren zu begegnen, wurden von WIMA spezielle impulsfeste metallisierte Kondensatoren entwickelt, bei denen die Beläge nicht direkt auf die Dielektrikumsfolie aufgedampft sind. Eine dünne Kunststofffolie wird doppelseitig mit Aluminium bedampft und gemeinsam mit den Isolierfolien wie bei einem Film/Folien-Kondensator aufgewickelt. Die beiden Metallschichten auf der Trägerfolie werden bei Schoopierung (Metall-Flammspritzen) und Kontaktierung leitend miteinander verbunden. Die Trägerfolie liegt dadurch im feldfreien Raum, ihre dielektrischen Eigenschaften sind ohne Bedeutung ("Folie im feldfreien Raum"), auf ihr findet bei Durchschlägen die Ausheilung statt. Durch die doppelseitige Metallisierung besitzt dieser Aufbautyp die gleiche gute Ausheilfähigkeit wie ein einfach metallisierter Kondensator, die Leitfähigkeit einer doppelt so dicken Metallisierungsschicht und den Vorteil einer besseren Kontaktierung. Diese Kondensatoren vertragen sehr hohe Impulsströme bei einem nur etwas größeren Volumen als einfach metallisierte Kondensatoren. Sie bieten hohe Betriebssicherheit bei kritischen Anwendungsfällen. Vorteile: Hohe Impulsbelastbarkeit durch gute Kontaktierung der Metallschichten durch die Schoopierung. Gute Ausheilfähigkeit durch Trägerfolie im feldfreien Raum. Seite 11/48

12 22. Film/Folien Aufbau mit metallisiertem Belagträger Dieser Kondensatortyp ist aufgrund seines Film/Folien Aufbaus mit metallisiertem Belagträger für höchste Strombelastungen geeignet. Der Kondensator ist als Serienschaltung aufgebaut, die stromführenden Beläge bestehen aus zwei Aluminiumfolien und einer metallisierten Trägerfolie als "Blindlage". Während die beiden Aluminiumfolien nach der Schoopierung (es werden alle Windungen durch Metall- Flammspritzen miteinander verbunden) und Kontaktierung mit den Anschlussdrähten verbunden sind, führt die Blindlage nur durch kapazitive Kopplung Strom. Auf diese Weise wird der Vorteil der Ausheilfähigkeit (durch die metallisierte Blindlage) mit dem Vorteil der außerordentlich sicheren Kontaktierung der Aluminiumfolie verbunden. Durch die Serienschaltung wird der Einsatzpunkt der Koronaspannung auf den doppelten Wert heraufgesetzt. Solcherart aufgebaute Kondensatoren sind für sehr hohe Ströme bei größter Betriebssicherheit geeignet. Vorteile: Höchste Impulsbelastbarkeit durch sehr gute Kontaktierung (Metallfolienbeläge und metallisierte Belagfolien). Gute Ausheilfähigkeit durch metallisierte Trägerfolie (Blindlage). Aufgrund der Serienschaltung wird der Einsatzpunkt der Koronaspannung auf den doppelten Wert heraufgesetzt. 23. Ausheilvorgang bei metallisierten Kondensatoren Auch die besten Kunststofffolien sind nicht frei von Fehlstellen (pin holes, bubbles, weakspots), wie auch keramische Materialien Fehlstellen aufweisen. Allerdings besteht bei metallisierten Film- Kondensatoren die Möglichkeit, diese Fehlstellen durch Anlegen einer erheblich höheren Spannung als die Nennspannung zu beseitigen. Diesen Vorgang nennt man Ausheilung und hat damit praktisch die Möglichkeit, ein "Zero-Defect- Dielectric" zu erhalten. Seite 12/48

13 Bild 1: Schemadarstellung des Ausheilvorgangs Bild 2: Isolierhof nach dem Ausheilvorgang Der Prozess der Ausheilung wird durch einen elektrischen Durchschlag, der in ca sec. abläuft, eingeleitet. Das Dielektrikum wird im Durchschlagskanal in ein hochkomprimiertes Plasma umgesetzt, das aus dem Durchschlagskanal herausdrängt und die Dielektrikumsschichten auseinanderdrückt (Bild 1). In dem sich ausbreitenden Plasma setzt sich die Entladung über die Metallbeläge fort. Es treten Temperaturen von schätzungsweise 6000 K auf, dabei bilden sich isolierende Höfe um die ursprünglich vorhandene Fehlstelle (Bild 2). Diese schnelle Löschung des Plasmas ist notwendig, um Folgeschäden an der über der Fehlstelle liegenden Dielektrikumslage zu vermeiden. Der Druck zwischen den Lagen darf nicht zu groß sein, um eine rasche Ausdehnung des Plasmas vom Durchschlagskanal aus zu ermöglichen. Große Teile des Plasmas geraten in Gebiete geringer Feldstärke. Der einwandfreie Ablauf des Ausheilvorganges hängt von der Dicke der Metallisierung, von der chemischen Zusammensetzung und von der Höhe der angelegten Spannung ab; wobei -abgesehen von der chemischen Zusammensetzung- die Fertigungsbedingungen die Voraussetzung für das optimale Ausheilen schaffen müssen. 24. Ausheilgüte als Qualitätsmaßstab Die von WIMA in Wickeltechnologie gefertigten Kondensatoren werden als Einzelwickel gefertigt. Der für ein gutes Ausheilverfahren benötigte optimale effektive Lagendruck kann individuell auf den jeweiligen Kondensator eingestellt werden. WIMA Kondensatoren zeichnen sich durch ein hervorragendes Ausheilverfahren aus. Zur Darstellung der Ausheileigenschaften wird eine Gleichspannungsprüfung herangezogen: Der zu prüfende Kondensator wird über einen Vorwiderstand R ~ 10 k an eine regelbare Gleichspannungsquelle gelegt. Die Spannung am Kondensator wird mit einem Linienschreiber oder Oszilloskop betrachtet (Zeichnung). Die Spannung am Kondensator wird kontinuierlich, über die Nennspannung des Kondensators hinaus, bis zu den ersten Ausheilungen erhöht. Der Linienschreiber zeigt deutliche Einbrüche der Kondensatorspannung und ein erneutes Wiederaufladen bis zur nächsten Ausheilung. Die Höhe der Spannung beim ersten Durchbruch und die Anzahl der Ausheilungen bis zum letztendlich auftretenden Kurzschluss lassen deutliche Rückschlüsse auf die Kondensatordimensionierung bzw. Ausführung zu. Hier zeigt sich offensichtlich, dass MKT-Schichtkondensatoren bereits nach wenigen Ausheilungen in Kurzschluss gehen. Auch liegt die Höhe der Durchschlagsspannung im Allgemeinen deutlich niedriger. Geringe Belastbarkeit und reduzierte Lebensdauer sind die Folge. WIMA Kondensatoren zeigen dagegen eine erstaunliche Zählebigkeit. Neben der sehr hohen Seite 13/48

14 Durchbruchspannung heilen sie um ein Vielfaches häufiger aus als entsprechende Schichtkondensatoren. Der Versuch belegt eindeutig die hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer von WIMA MKS Kondensatoren, weit über die Katalogdaten hinaus. 25. Vergleich der typischen Eigenschaften metallisierter Kunststofffolien-Kondensatoren mit anderen Kondensatorentechnologien PET PP PEN PPS NPO X7R Tantal Dielektrizitätszahl 1 khz/23 C Betriebs- temperatur ( C) Dielektrische Absorption (%) C/C über Temperatur (%) 3,3 (mit steigender Temperatur positiv) _ ,2 (mit steigender Temperatur negativ) _ ,0 (mit steigender Temperatur positiv) _ ,0 (sehr konstant über Temperatur) _ _ _ ,5 0,05...0,10 1 0,05 0,6 2,5 k. A. ± 5 ± 2,5 ± 5 ± 1,5 ± 1 ± 15 ± 10 _ C/C über Spannung (%) vernachlässigbar vernachlässigbar vernachlässigbar vernachlässigbar vernachlässigbar -20 vernachlässigbar C Alterung (%/h abnehmend.) vernachlässigbar vernachlässigbar vernachlässigbar vernachlässigbar vernachlässigbar 2 k. A. Verlustfaktor (%) 1 khz 10 khz 100 khz 0,8 1,5 3,0 0,05 0,08 0,25 0,8 1,5 3,0 0,2 0,25 0,5 0,10 0,10 0,10 2,5 8 ESR niedrig sehr niedrig niedrig sehr niedrig niedrig mittel hoch Ris (M x µf) 25 C 85 C Kapazitätsspektrum von pf bis µf Kapazitätstoleranz (+/- %) , , , , /10/20 1/2.5/5/10 5/10/20 2.5/5/10/20 5/10 10/20 10/20 Ausheilfähigkeit ja ja ja ja nein nein nein Typisches Ausfallbild hochohmig hochohmig hochohmig hochohmig Kurzschluss Kurzschluss Kurzschluss Zuverlässigkeit hoch hoch hoch hoch hoch mittel niedrig Piezoelektrischer Effekt Mechanische und thermische Schockempfindlichkeit Polarität der Anschlüsse nein nein nein nein ja ja ja niedrig niedrig niedrig niedrig mittel bis hoch mittel bis hoch nein nein nein nein nein nein ja niedrig 26. Polyester (Polyäthylenterephthalat) Strukturformel Eigenschaften Seite 14/48

15 Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur (f = 1 khz) ( Richtwerte) Isolationswert in Abhängigkeit von der Temperatur (Richtwerte) Grenztemperatur: +125 C Folienstärke: > 0,7 µm Folienfertigung: extrudiert, biaxial verstreckt Verlustfaktor in Abhängigkeit von der Frequenz (Richtwerte) Herstellverfahren der Polyesterfolie - Extrusion - Biaxiale Verstreckung - Kristallisation verknäult, verfilzt gestreckt kristalliert (vernetzt, verknüpft) Seite 15/48

16 Anwendungsgebiete von Polyester-Kondensatoren Entkoppeln Koppeln Abblocken Vorteile günstiges Preis-/Leistungsverhältnis günstiges Kapazitäts/Volumen-Verhältnis Substitution von qualitativ schlechteren Elektrolyt- oder Tantalkondensatoren 27. Polypropylen Strukturformel Eigenschaften Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur (f = 1 khz) (Richtwerte) Isolationswert in Abhängigkeit von der Temperatur (Richtwerte) Grenztemperatur: +100 C Folienstärke: > 4 µm Folienfertigung: extrudiert, biaxial verstreckt Verlustfaktor in Abhängigkeit von der Frequenz (Richtwerte) Seite 16/48

17 Herstellverfahren der Polypropylenfolie - Extrusion - Biaxiale Verstreckung - Kristallisation verknäult, verfilzt gestreckt kristalliert (vernetzt, verknüpft) Anwendungsgebiete von Polypropylen-Kondensatoren Sample and Hold-Schaltungen Oszillatorschaltungen Schwingkreise Zeilenablenkschaltungen Stromversorgungen Wechsel- und Umrichter Beleuchtungstechnik Audio-Bereich Vorteile sehr niedriger Verlustfaktor konstant negativer TKc enge Toleranzen bis 1% Seite 17/48

18 28. MP (Metallpapier) Eigenschaften Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur (f = 1 khz) (Richtwerte) Isolationswert in Abhängigkeit von der Temperatur (Richtwerte) Verlustfaktor in Abhängigkeit von der Frequenz (Richtwerte) Anwendungsgebiete von MP-Kondensatoren X und Y Funkentstörapplikationen TV/HiFi Eingangsschaltungen Haushaltsgeräte Lichttechnik Stromversorgungen für industrielle Anwendungen Vorteile Temperaturbereich bis +110 C ausgezeichnetes Regenerierverhalten Sicherheit gegen aktive und passive Entflammung empfehlenswert für Netzparallelfunktionen auch im "stand by"-betrieb 29. Funk-Entstörkondensatoren Funk-Entstör-Kondensatoren dienen nicht nur zur Einhaltung der EMV-Bestimmungen, sondern schützen darüber hinaus das Gerät vor netzseitigen Überspannungen. Der Auswahl dieser Bauelemente ist daher besondere Sorgfalt zu widmen. WIMA Polypropylen Funk-Entstör-Kondensatoren zeichnen sich durch höhere Kapazitätswerte und kleinere Bauformen im Vergleich zu Metallpapier-Kondensatoren aus. Sie sind mit Kapazitäten bis 2,2 mf und Wechselspannungen von 275 VZ und 300 VZ in den Klassen X2 und Y2 erhältlich. Aufgrund des verwendeten Dielektrikums besitzen sie ein sehr günstiges Preis/Leistungsverhältnis. WIMA Metallpapier-Kondensatoren sind weder passiv noch aktiv entflammbar. Die unter Vakuum harzimprägnierten und mit selbstverlöschendem Gießharz umhüllten Bauteile heilen aufgrund der guten Oxidationsbilanz des Papierdielektrikums selbst bei energiereichen Impulsen hervorragend aus. Die Kondensatoren sind für Temperaturen bis +110 C spezifiziert und stehen in den Klassen X1, X2 und Y2 zur Verfügung. Seite 18/48

19 Klasse X Kondensatoren sind Kondensatoren mit unbegrenzter Kapazität, die zwischen Phase/Nullleiter oder Phase/Phase geschaltet werden. Klasse Y Kondensatoren sind Kondensatoren mit erhöhter elektrischer und mechanischer Sicherheit, die zwischen Phase und berührbarem, schutzgeerdetem Apparategehäuse angeschlossen werden und somit Betriebsisolierungen überbrücken. Die spezifizierte Nennwechselspannung berücksichtigt gemäß IEC ein Ansteigen der Netzspannung bis 10 % über dem Nennwert. 30. Entflammbarkeit von Funk-Entstörkondensatoren Funk-Entstörkondensatoren dienen der Reduzierung/Unterdrückung der in elektronischen Betriebsmitteln entstehenden HF-Störspannungen, die zur Beeinträchtigung des Funkempfangs führen können. Je nach Applikation liegen diese Kondensatoren 10, 20 und mehr Jahre ununterbrochen am Netz und müssen sowohl das Gerät vor netzseitigen Überspannungen/ Transienten schützen, als auch Rückwirkungen des Gerätes auf das Versorgungsnetz unterdrücken. Transienten sind der Netzspannung überlagerte Spannungsspitzen, die in Niederspannungsnetzen durchaus mehrmals pro Tag mit Amplituden von 2000 V und darüber auftreten. Spitzenwerte können mehr als 6 kv erreichen (Bild 1). Bild 1: Netztransienten A = Atmosphärische Störungen (Blitze). B = Fehler im Netzwerk oder in nahen Geräten (z.b. fehlerhafte Sicherungen, Ansprechen von Leistungsschaltern). C = Ein- und Ausschalten von elektrischen Geräten (Motoren, Haushaltsgeräte usw.). D = Spannungsspitzen von Geräten wie Stromversorgungen, Wechselrichter, Schweißapparaten usw. Zur Abblockung und Bedämpfung dieser Spannungsspitzen kommen Funk-Entstörkondensatoren zum Einsatz, die je nach Anforderungsprofil in X- und Y-Klassen definiert sind. Klasse X Kondensatoren sind Kondensatoren mit "unbegrenzter Kapazität", die zwischen Phase/ Nullleiter oder Phase/Phase geschaltet werden. Klasse Y Kondensatoren sind Kondensatoren mit erhöhter elektrischer und mechanischer Sicherheit, die z.b. zwischen Phase und berührbarem, schutzgeerdetem Apparategehäuse angeschlossen werden und somit Betriebsisolierungen überbrücken. Risiken des Kunststofffoliendielektrikums Polyester- und Polypropylen-Kondensatoren werden in der Funk-Entstörung eingesetzt, obwohl diese Bauteile unter Umständen in Brand geraten können. Der physikalische Prozess der letztendlich zur Selbstentzündung des Kondensators führt, läuft in etwa wie folgt ab: Transiente Überspannungen treffen auf den Netzeingang eines Verbrauchers. Dabei treten Ströme auf, die durchaus 200 A im µs-bereich erreichen können. Für die hohen Spannungsspitzen stellt der Funk-Entstörkondensator einen sehr kleinen virtuellen Widerstand dar. An der schwächsten Stelle des Dielektrikums erfolgt ein Durchschlag, in dessen Umfeld Temperaturen von mehreren Tausend C auftreten können. Dadurch wird der Metallbelag und das Dielektrikum Seite 19/48

20 verdampft und zersetzt. Um den Durchschlagskanal entsteht eine metallfreie Zone (Isolierhof). Dieser Prozess wird als Selbstheilung bezeichnet. Im weiteren Verlauf lagert sich bei Kunststofffolien-Kondensatoren bis zu 41% des ehemals gebundenen Kohlenstoffs in Form von leitfähigem Graphitniederschlag im Isolierhof an und bildet hochohmig leitende Kohlenstoffbrücken (Bild 2). Durch Akkumulation solcher Schadstellen über die Gerätelebensdauer, oder durch energiereiche Selbstheilprozesse des Kondensators, wird der Isolationswiderstand deutlich verringert. Dies führt zwangsläufig zur Erhöhung des Kondensatorstroms, der eine Überhitzung des Bauelements bewirkt. Der im Inneren entstehende Gasdruck führt zum Aufreißen der Umhüllung und zur Entzündung des Gasgemisches, das mit schweißbrennerähnlicher Flamme minutenlang brennt. Der Kondensator bleibt selbst im Brandfall so hochohmig, dass ein Ansprechen einer vorgeschalteten Netzsicherung nicht erfolgt. Bild 2: Durchschlagskanal Polyester Bild 3: Durchschlagskanal Metallpapier Vorteile der WIMA Metallpapier-Technologie Auch Metallpapier-Kondensatoren unterliegen demselben physikalischen Sachverhalt. Bei WIMA Metallpapier- Kondensatoren ist jedoch der Kohlenstoffanteil, der sich in Form von Graphit niederschlägt, aufgrund der guten Oxidationsbilanz des Papierdielektrikums um den Faktor 20 niedriger. Dielektrikum Cellulose (Papier) Celluloseacetat Bruttoformel des Kettengliedes C 6 H 10 O 5 C 10.6 H 14.5 O 7.3 Anteil des abgeschiedenen Kohlenstoffes in % theoretisch experimentell Polypropylen C 3 H ,5 Polyäthylenterephthalat C 10 H 8 O ,5 Der bei der Selbstheilung entstandene Isolierhof ist frei von Kohlenstoffbrücken, so dass keine Feinschlüsse entstehen können (Bild 3). Eine unzulässige Erwärmung durch Absinken des Isolationswiderstandes wird vermieden. Der Kondensator hat sich vollständig regeneriert. Zusätzlich sind WIMA MP-Kondensatoren vollständig mit selbstverlöschendem Material unter Vakuum imprägniert und umhüllt. Lufteinschlüsse sind nicht vorhanden und eine Verbindung des Kondensatorpapiers mit Sauerstoff ist nicht möglich. Umfangreiche Tests haben ergeben, dass WIMA Metallpapier-Kondensatoren aufgrund der hohen Durchschlagsfestigkeit und des wesentlich besseren Regenerierverhaltens des Metallpapiers, selbst bei energiereichen Impulsen nicht aktiv entflammbar sind. Modell einer reproduzierbaren Brennbarkeitsprüfung 31. Berechnung der zulässigen Belastung von WIMA-Kondensatoren 2 5 2,2 3 Werden Kondensatoren mit sinusförmiger Wechselspannung belastet, so ist der zulässige Wert aus den Kurven der Datenblätter der entsprechenden Kondensator-Reihen zu entnehmen. Bei Impulsspannungen muss jedoch anhand des nachstehend beschriebenen Rechenganges untersucht werden, welcher Kondensatortyp für den jeweiligen Anwendungsfall in Frage kommt. Bei der Festlegung der Nennspannung UN- des Kondensators (gegen Nullpotential) ist die Spannungsfestigkeit des Dielektrikums, die bei steigender Frequenz einem Derating unterliegt, zu Seite 20/48

21 berücksichtigen. Die Werte für den Korrekturfaktor k können für Polypropylen-Film/Folien-Kondensatoren der Kurve 1 entnommen werden. Kurve 1: Spannungsfestigkeit der Polypropylenfolie in Abhängigkeit von der Frequenz (Richtwerte). Die Berechnung der notwendigen Spannungsfestigkeit zeigt folgendes Beispiel (Umin, Umax haben gleiche Vorzeichen). Außerdem darf die aus der Spitze- Spitze- Spannung errechnete Effektivspannung nicht größer sein als die Nennwechselspannung des Kondensators, um die Ionisationsgrenze nicht zu überschreiten: Ueff < UN~ Für die Errechnung der max. Strombelastbarkeit der Kontaktierung wird bei Kondensatoren die Spannungssteilheit der Impulse (Flankensteilheit F) zugrunde gelegt. Imax = F C 1,6 Die Werte für die Nennflankensteilheit FN, bezogen auf den vollen Nennspannungshub, sind in den Datenblättern der jeweiligen Baureihe angegeben. Bei geringeren Spannungshüben im Betrieb (Uss) berechnet sich die zulässige Strombelastung gemäß: zum Beispiel UN = 63 V, Uss = 12 V, FN = 50 V/µs. Fmax somit 50 = 262,5 V/µs. Bei Ausnutzung der oberen Strombelastbarkeitsgrenze muss bei höheren Frequenzen die Eigenerwärmung berücksichtigt werden, sie darf max. 8 K betragen. Die Verlustleistung bei nicht sinusförmigen Wechselspannungen und Impulsen errechnet sich näherungsweise wie folgt: Pv = Ueff 2 C tan Pv = Verlustleistung in Watt (siehetabelle 1 für Wmax. per K). Ueff = Effektivwert des Wechselspannungsanteils. = 2 f, wobei f die Frequenz der Impulsfolge ist. (C = Kapazität in Farad). tan = Verlustfaktor, der der Frequenz der größten Steilheit des Impulses entspricht. f Imp = Seite 21/48

22 Die Erwärmung ist: E [K] = (Tabelle 1) Rastermaß in mm 2,.5 5 7, ,5 27,5 37,5 Spezifische Verlustleistung in W für 1K über Umgebungstemperatur 0,0025 0,004 0,006 0,0075 0,012 0,015 0,025 0,03 Tabelle 1: Die Angaben gelten für normale Einbau- und Belüftungsverhältnisse unter Vermeidung von Strahlungswärme innerhalb des Gerätechassis. In kritischen Einsatzfällen empfiehlt sich die Messung der Oberflächentemperatur der Kondensatoren unter Berücksichtigung eines Temperaturabfalls in der Kondensatorenumhüllung von 5K. Bitte nehmen Sie dann unsere technische Beratung in Anspruch. Ermittlung der zulässigen Wechselspannung und des Wechselstroms bei vorgegebener Frequenz. Zur Bestimmung der zulässigen Wechselspannung bei Applikationen im höheren Frequenzspektrum, stehen für die betreffenden Baureihen Wechselspannungsderatingskurven in Abhängigkeit von der Frequenz zur Verfügung. Die Diagramme beziehen sich auf eine zulässige Eigenerwärmung von: < 10 K. So ergibt sich z.b. für den WIMA MKP 10 / 0,01µF / 630V-/400V~ eine zulässige Wechselspannung bei f = 50kHz von U = 280 V~ (Kurve 2). Kurve 2: Zulässige Wechselspannung in Abhängigkeit von der Frequenz bei 10 C Eigenerwärmung (Richtwerte). Die aus den Diagrammen entnommene Wechselspannungsangabe kann auch zur Ermittlung des maximalen Effektivstromes herangezogen werden Xc = 318 Ic = 0,88 A Der ermittelte Spitzenwert des Effektivstromes Ip = 1,24 A darf die spezifizierte Spitzenstrombelastung aus der Impulsbelastungsrechnung (Flankensteilheit F) nicht Seite 22/48

23 überschreiten. Andernfalls ist die Betriebswechselspannung entsprechend zu reduzieren. 32. Berechnung der zulässigen Belastung für Impuls-Kondensatoren Ermittlung der Nennspannung Falls keine anderslautenden Angaben vom Anwender vorliegen, wird eine Betriebstemperatur < +60 C zugrunde gelegt. UN- > 350 V Ueff~ 85 V (bezogen auf Wechselspannungsanteil) Gewählte Nennspannung: 400V- / 250V~ RM 27,5mm Zugelassene Spannungssteilheit Der Spannungsanstieg beträgt ~ 87,5 V/µs. Wert aus der Tabelle "Impulsbelastung WIMA FKP 1": 7000 V/µs. Die errechnete Spannungssteilheit liegt somit innerhalb der zulässigen Katalogangabe des ausgewählten Kondensators. Verlustleistung Vorgegeben: Ueff = 85 V f = 32 khz C = 0,1 µf Aus der Impulssteilheit abgeleitete Frequenz: Impulsbreite = 15 µs = 1 Periode. f Imp = ~ 66 khz tan bei khz bei WIMA FKP 1 ~ (Kurve: Verlustfaktor in Abhängigkeit von der Frequenz) Pv = , ~ 0,145 W. Der gewählte Kondensator hat bei einem RM von 27,5mm (Tabelle 1, spezifische Verlustleistung = 0,025 W/K) eine Eigenerwärmung von: E = ~ + 6K. Eigenerwärmung + max. Umgebungstemperatur = zulässige Betriebstemperatur unter Berücksichtigung des Temperatur-Spannungsderatings (siehe technische Angaben). Wird die zulässige Temperatur überschritten, so ist ein Kondensator mit höherer Bemessungsspannung zu wählen. Seite 23/48

24 Bei Einsendung von Spannungs- und Stromoszillogrammen sind wir gerne bereit, Ihnen geeignete Kondensatoren vorzuschlagen. In diesem Fall wenden Sie sich bitte an den WIMA Vertrieb. 33. Applikationsleitfaden für WIMA Kondensatoren Anwendung Schaltbild Kurvenverlauf Anforderungen WIMA Reihen Koppeln / Abblocken Hoher Isolationswiderstand. Niedrige Eigeninduktivität. (Nennspannung beachten) SMD MKS 02 MKS 2 MKS 2-XL MKI 2 MKS 4 MKS 4-LN Entkoppeln / Ableiten Hoher Isolationswiderstand. Niedrige Eigeninduktivität. SMD FKS 02 MKS 02 FKS 2 MKS 2 MKS 2-XL MKI 2 FKS 3 MKS 4 MKS 4-LN Zeitglieder Hohe Kapazitätsstabilität. Hoher Isolationswiderstand FKM 02 FKP 02 FKM 2 FKP 2 MKM 2 MKP 2 MKI 2 FKP 3 MKM 4 MKP 4 Glättung / Siebung Relativ hohe Kapazität. Niedriger Verlustfaktor bei hoher Frequenz des Wechselspannungsanteils SMD MKS 02 MKS 2 MKS 2-XL MKS 4 MKS 4-LN MKP 4 MKP 10 Energie- Speicherung / Stoßentladung Hohe du/dt- Belastbarkeit. Hohe (Stoß-) Stromfestigkeit. (Technische Datanblattangaben beachten) MKP 2 (>250VDC) MKP 10 FKP 4 FKP 1 SnubberMKP SnubberFKP GTO MKP Seite 24/48

25 Sample & Hold/ A-D Wandler Spitzenspannungsdetektoren Niedrige dielektrische Absorption. Hoher Isolationswiderstand. FKP 02 FKP 2 MKP 2 FKP 3 MKP 4 Funk- Entstörung Hohe Zuverlässigkeit. Hohe Sicherheit gegen aktive und passive Entflammbarkeit. MKP-X2 MKP-Y2 MP 3-X2 MP 3-X1 MP 3-Y2 MP 3R-Y2 Spannungsteiler "kalter" Widerstand Hohe Zuverlässigkei. Flamhemmende Ausführung. (Forderung von Approbationen klären) MKP-X2 MP 3-X2 (MP3-X1) Capacitance range >1.0µF MKS 4 (>630VDC, >PCM 10) Oszillatorschaltungen Niedriger Verlustfaktor. Hohe Kapazitätsstabilität. SMD-PPS FKP 02 FKP 2 MKP 2 (>250VDC) MKI 2 FKP 3 MKP 4 MKP 10 FKP 4 FKP 1 Temperaturkompensation (Kompensation des Temperaturkoeffizienten anderer Bauelemente, z.b. Ferritspulen) Nahezu linearer Temperaturkoeffizient. Häufig gefordert ist ein negativer TKc. FKP 02 FKP 2 MKP 2 FKP 3 MKP 4 TV Rückschlag- Kondensator (1) Niedriger Verlustfaktor. Hohe du/dt- Belastbarkeit. Hohe Spannungsfestigkeit. MKP 10 FKP 4 FKP 1 Seite 25/48

26 TV S-Korrektur (2) Niedriger Verlustfaktor. Mäßige du/dt- Belastbarkeit. MKP 4 MKP 10 Bedämpfung Niedriger Verlustfaktor. Hohe du/dt- Belastbarkeit. (Technische Datenblattangaben beachten) FKP 02 FKP 2 MKP 2 (>250VDC) FKP 3 MKP 10 FKP 4 FKP 1 SnubberMKP SnubberFKP GTO MKP Filterschaltungen/ Bandpass Niedriger Verlustfaktor. Hohe Kapazitätsstabilität. SMD-PPS FKP 02 FKP 2 MKP 2 MKI 2 FKP 3 MKP 4 Filterschaltungen/ Bandsperre Niedriger Verlustfaktor. Hohe Kapazitätsstabilität. SMD-PPS FKP 02 FKP 2 MKP 2 MKI 2 FKP 3 MKP WIMA Kondensatoren mit Becherumhüllung WIMA Kunststofffolien-Kondensatoren werden sowohl in bedrahteter als auch in SMD Ausführung in bewährter Bechertechnologie gefertigt, die im Vergleich zu nichtumhüllten, umpressten oder getauchten Kondensatoren wesentliche Vorteile aufweist: Schutz des Kondensatorelements vor mechanischen und thermischen Überbelastungen während des Seite 26/48

27 Verarbeitungsprozesses und des Betriebs. Keine Gefahr interner Cracks aufgrund der konstruktionsbedingten Elastizität des Aufbaus. Exzellente Selbstheileigenschaften metallisierter WIMA Kondensatoren aufgrund des geringen Lagendrucks im Inneren des Kondensatorwickels. Flammhemmendes Kunststoffgehäuse gemäß UL 94 V-0. Klar definierte geometrische Abmessungen für hohe Packungsdichten und präzises Bestücken der Leiterplatten. Selbst größere Bauformen sind problemlos automatisch bestückbar. Standardisierte Gehäusegrößen für problemlose Substitution von Wettbewerbsprodukten. 35. WIMA Kondensatoren konform RoHS Alle untenstehenden WIMA Kondensatoren entsprechen den RoHS-Richtlinien (Restriction of Hazardous Substances) der EU Schadstoffverordnung 2002/95/EC. WIMA Kondensatoren enthalten keine der folgenden Substanzen: Mengenbegrenzung von 0,1% (1000 PPM) für: 1. Blei (Pb) 2. Quecksilber (Hg) 3. Sechswertiges Chrom (Cr6+) 4. Polybromierte Biphenyle (PBB) 5. Polybromiertes Diphenylether (PBDE) Mengenbegrenzung von 0,01% (100 PPM) für: 1. Cadmium (Cd) Abkürzungen: n. a. SMD THD S = nicht anwendbar = Surface Mounted Device =Through Hole Device = Schraubverschluss WIMA RoHS Leitfaden RoHS Anschlüsse Lötbarkeit WIMA Typ Beschreibung RoHS Neue Verfügbarkeit Kennzeichnung JEDEC Beschichtung max. Temp. ( C) konform Teile- Bauart MSL Nr. Bauteil Barcode VPE Level Drähte Bleche Wellenlöten Reflolöten SMD-PET Polyester, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja SMD 3 Reinzinn * SMD-PEN SMD-PPS Polyethylennphthalat, metallisiert Polyphenylensulfid, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja SMD 3 pur Sn. Reinzinn * Ja Nein Ja Nein Ja Ja SMD 3. Reinzinn. 250 FKS 02 Polyester, Film/Folie Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. FKM 02 FKP 02 Mischdielektrikum, Film/Folie Polypropylen, Film/Folie Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. MKS 02 Polyester, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. FKS 2 Polyester, Film/Folie Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. FKM 2 FKP 2 Mischdielektrikum, Film/Folie Polypropylen, Film/Folie Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. MKS 2 Polyester, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. MKS 2-XL Polyester, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. MKM 2 MKI 2 Mischdielektrikum, metallisiert Polyphenylensulfid, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn 260@5sec FKS 3 Polyester, Film/Folie Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. FKM 3 Mischdielektrikum, Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Seite 27/48

28 FKP 3 Film/Folie Polypropylen, Film/Folie Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. MKS 4 Polyester, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. MKS 4-LN Polyester, metallisiert Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. MKM 4 MKP 4 MKP 10 FKP 4 FKP 1 SnubberMKP SnubberFKP.. GTO MKP MKP-X2 MKP-Y2 MP 3-X2 MP 3-X1 MP 3-Y2 MP 3R-Y2 Mischdielektrikum, metallisiert Polypropylen, metallisiert Polypropylen, doppelseitig metallisierte Belagfolie Polypropylen, Metallfolienbeläge/ metallisiert Polypropylen, Metallfolienbeläge/ doppelseitig metallisiert Polypropylen, doppelseitig metallisierte Belagfolie Polypropylen, Metallfolienbeläge/ metallisiert Polypropylen, doppelseitig metallisierte Belagfolie Polypropylen, metallisiert Polypropylen, metallisiert Kondensatorpapier, metallisiert Kondensatorpapier, metallisiert Kondensatorpapier, metallisiert Kondensatorpapier, metallisiert SuperCap Doppelschicht Ja * abhängig vom Size Code Abweichungen und Konstruktionsänderungen vorbehalten. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD/S n. a. Reinzinn n. a. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD/S n. a. Reinzinn n. a. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja S n. a. n. a.. n. a.. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. Ja Nein Ja Nein Ja Ja THD n. a. Reinzinn. 260@5sec. 36. Verarbeitungs- und Applikationsempfehlung für SMD Kondensatoren Lötpadempfehlung Size Code L ±0,3 4,8 5,7 7,2 10,2 12,7 15,3 B ±0,3 d a min. 3,3 5,1 6,1 7,6 10,2 13,7 0,5 0,5 0,5 0,5 0,7 0,7 1,2 1,2 1,2 2,5 2,5 2,5 b min. 3, c max. 3,5 4,5 6,5 9 11,5 14 Die bei der jeweiligen Baureihe vorgegebenen Lötpadabmessungen verstehen sich als Mindestmaße die jederzeit den Gegebenheiten des Layouts angepasst werden können.. Seite 28/48