Über Pufferkondensatoren und Batterien....

[Fiffi]

Hallo Hifi-Freunde.

 

Da vielleicht einige nicht so genau wissen, was die Sache mit den kondensatoren zu bedeuten hat, habe ich mir mal was aus den Fingern gesaugt.

 

 

 

Wenn man einen Pufferkondensator einbaut, bekommt man drei Varianten angeboten:

- blanker Kondensator

- Kondensator mit Schutzelektronik

- Kondensator mit Schutzelektronik und zusätzlicher Spannungsanzeige (Firlefanz)

 

Da die Kondensatoren mit einer Leitung an den Verbraucher (und damit auch an das Bordnetz) angeschlossen werden, ist in der "Zuleitung" keine Diode, da der Strom zum Laden in den kondensator und zum Endladen aus dem Kondensator raus muß.

 

Was macht ein Kondensator überhaupt?

Wie man beobachten kann, wird z.b. das Licht etwas dunkler wenn man den Anlasser durchdrehen läßt oder z.b. die Heckscheibenheizung einschaltet.

Das liegt daran, dass die Spannung einbricht. Der Effekt ist umso geringer, je kleiner der Innenwiderstand der Batterie ist, weil durch einen kleinen Innenwiderstand fällt weniger Spannung an der Batterie selber ab. Und je größer der Strom wird (= je mehr Verbraucher eingeschaltet werden) desto höher ist der Spannungsabfall an der Batterie und je weniger bleibt für die Verbraucher überig (deshalb wird dann z.b. das Licht etwas dunkler).

 

TechTipp!

Dieser geringe Innenwiderstand zeichnet deshalb auch gute Batterien aus, die z.b. mit Slogans wie "fünfmal mehr Energie im Winter als Standartbatterien" werben. Es ist also schon was dahinter.

 

Wann wird der Kondensator geladen?

 

Der Kondensator wird geladen, solange die Batteriespannung höher ist als die Kondensatorspannung.

Ganz klar: Der leere Kondensator ist komplett entladen = 0V

Die Batterie hat 14V. Strom fließt solange, bis sich die Spannungspotentiale auf gleicher Höhe befinden (gleiche Spannung = kein Stromfluß)

 

Achtung hier lauert schon die erste Hürde:

Leere Kondensatoren ohne Schutzelektronik nie direkt an das Bordnetz anschließen, den:

Je höher der Spannungsunterschied, desto höher der Ladestrom (und der ist bei leeren Kondensatoren am höchsten, nämlich ein Kurzschluß, wenn auch von kurzer Dauer).

Aber jeder weiß, was passiert, wenn hohe Ströme durch einen Leiter fließen: Genau, er wird heiß. und auch die Innereien der Kondensatoren werden beim Laden warm (oder eben heiß, manchmal zu heiß, sie kochen und platzen eventuell).

 

Wann wird der kondensator entladen?

 

Der kondensator wird entladen, solange die Kondensatorspannung höher ist als die Bordspannung.

 

Achtung hier lauert die zweite Hürde:

Bei einenem vollen Kondensator ohne Schutzelektronik nie die Pole verbinden (kurzschließen). Auch hier fließt ein hoher Strom, der Wärme entstehen läßt.

 

Wie soll man es also machen?

 

Beim Einbau:

Leere Kondensatoren werden über Hochlastwiderstände geladen. Die Widerstände haben den Zweck den fließenden Strom zu begrenzen.

 

Beim Ausbau:

Volle Kondensatoren werden mit den gleichen Widerständen entladen. Die Widerstände werden an die beiden Pole gehalten und dann fließt ein geriger, unschädlicher Strom, bis der Kondensator entladen ist.

 

 

Was sollte man mit einem Kondensator nicht machen?

- Direkt an Spannung laden.

- Mit einem Kurzschluß entladen.

- Mit vertauschten Anschlüßen an Spannung legen.

 

Denn wie alle anderen Elektrolytkondensatoren haben die CarHifi-Pufferkondensatoren eine feste Polarität.

Ein versehentliches Verpolen wird in der Regel mit dem der Zerstörung des Kondensators bestraft.

 

Es spricht also Alles für Kondensatoren mit Schutzelektronik!!

Die Elektronik detektiert Spannungseinbrüche im Bordnetz und schaltet den Kondensator automatisch ein. D.h. der Kondensator ist erst am Netz, wenn er gebraucht wird. Das macht auch Sinn, da diese Art von Kondensatoren relativ hohe Leckströme haben, d.h. sie würden die Batterie langsam leersaugen (der Kondensator wirkt wie ein Verbraucher).

Außerdem schützt die Elektronik den Kondensator vor Verpolung und zu hoher Spannung (z.b. defekter Lichtmaschienenladeregler), dass ist wichtig, weil diese kondensatoren keine hohe Spannungsfestigkeit haben. In der Regel nur 16 oder 18V. Bei höherer Spannung schlagen sie durch (wie ein Blitzschlag).

Widerstände in der Elektronik sorgen für die Begrenzung des Ladestroms (nur wenn der Kondensator ganz leer ist) und entladen den Kondensator.

 

Welchen Sinn haben dann die Kondensatoren ohne Schutzelektronik?

 

An einen Kondensator mit Elektronik kann man zusätzliche Kondensatoren ohne Kondensator anschließen. Diese Kaskadierung dient dazu die Kapazität und damit die Pufferwirkung zu erhöhen. Denn:

 

Beispiel:

Ihr habt eine Subwooferendstufe mit einem Pufferkondensator im Auto.

Nach dem Einschalten der Anlage schaltet sich der Kondensator aufs Bordnetz und lädt sich auf Bordspannung auf (z.b. 13,8V).

 

Jetzt legt Ihr Eure Lieblings-CD ein und dreht mal so richtig auf!

 

 

Die Subwooferendstufe verstärkt im Takt der Musik und das Licht am Auto wird ebenfalls im Takt der Musik etwas dunkler.

Wenn die Endstufe einen Bassimpuls wiedergibt, benötigt sie viel Leistung = es fließt ein hoher Strom.

Deshalb bricht die Spannung etwas zusammen, was man am dunklerwerden der Lichter bemerkt. Die Spannung bricht vielleicht auf 12V zusammen.

Jedesmal, wenn ein Bassimpuls verstärkt wird, sinkt die Bordspannung unter den Kondensatorspannungswert (=Spannung im "Musik-Leerlauf") und deshalb fließt Strom aus dem Kondensator raus - aber nur solange, bis die Kondensatorspannung ebenfalls auf 12V gesunken ist.

 

Dieser Spannungsverlauf folgt einer für Kondensatoren typischen Entladungskennlinie. Fakt ist, das diese Zeit, relativ kurz ist und somit keine langen Lücken überbrückt werden können.

Da hilft dann nur eine höhere Kapazität! Oder:

 

Der Einbau einer Autobatterie mit niedrigerem Innenwiederstand = höherer Spannung unter Last.

 

Fazit:

Kondensator ist nicht gleich Kondensator!

Gute Kondensatoren zeichnen sich durch einen geringen Innenwiderstand aus, der für eine schnelle Ladezeit und einen hohen Entladestrom sorgt.

Dieser Wert ist leider nie bei den Kondensatoren angegeben!

Gute Kondensatoren sollten eine geringe Toleranz bei der Angabe der Speicherkapazität haben. Eine hohe Toleranz nach unten ist zwar technisch nicht schlimm, sie verkürzt aber die nutzbare Kapazität, d.h. die Entladedauer und damit letztendlich auch das Preis/Leistungsverhältnis. Denn: Billigkondensatoren haben Toleranzen von bis zu 25%.

 

Batterie ist nicht gleich Batterie!

Gute Batterien zeichnen sich ebenfalls durch einen geringen Innenwiderstand aus.

Gel-Bleiakkus, die oft als Tuningzubehör angeboten werden, sind außerdem unempfindlich gegen Tiefentladung (das soll ja schon mal vorkommen). Achtung: Batterien mit anderer Technik benötigen oft eine andere Ladetechnik (z.b. wegen unterschiedlicher Ladeschlußspannungen).

 

So, entweder habe ich jetzt etwas weitergeholfen oder vollends für Verwirrung gesorgt!

Trotzdem vielen Dank an Alle, die diesen Threat bis zum Schluß durchgelesen haben!!

 

Tschau, Fiffi.

[jojo62]

Hallo Fiffi,

 

erst einmal herzlichen Dank für Deine so ausführliche Beschreibung! Kompliment, es ist ausführlich, viel aber sehr Verständlich! Nun habe ich jedoch noch eine Frage: Wenn ich den Kondensator nutzen will, um die Endstufe für den Startvorgang "autark" zu betreiben würde es doch "Sinn (?)" machen das System Endstufe, Kondensator mit einer Diode vom "übrigen Bordnetz" zu trennen. Damit wäre die Stromversorgung für den Startvorgang komplett gewährleistet. Ansonsten gibt der Kondensator ja "unnötig" Energie an den Anlasser ab, was die Batterie "allein" schaffen sollte.

 

Vielleicht habe ich es ja für meine Kugel mit der LRX 4.300 übertrieben

 

Dafür schalte ich die Kimaanlage nur noch Bergab ein

 

Um auf meine 3l zu kommen

 

Vielen Dank für die vielen Informationen, ich fühle mich bei Euch im Forum richtig wohl.

 

Johannes

 

PS: Ich habe noch einmal in meinen schlauen Büchern nachgesehen... Stimmt die Rechnung: 1F = ! Ampere * sec/Volt....Bei 50 A für die Endstufe ergibt das 12V/50A= 0,24sec Betrieb bei voller "Entladung"?...Dann nutzt das ganze doch nichts

[Mütze]

Super!!!

 

Vielen Dank für die Zeilen. Das versteht sogar der Mütze

[Hansemann]

Hallo jojo

 

Der Kondensator wäre schneller leer als sich die CD einmal drehen würde!

 

Ein Cap dient nur als "Stütze" für die Bakterie; wirkt dem Spannungseinbruch entgegen. Als Energiequelle ist ein Kondi dieser Dimension nicht geeignet, außerdem sind Kondensatoren generell keine Quelle sondern nur ein Speicher.

 

Auch ist klanglich ein unterschied zu hören, mit Cap wird der Bass viel knackiger und druckvoller!

 

MfG

Johannes der erste

[dr.cueppers]

Original von Fiffi

... entweder habe ich jetzt etwas weitergeholfen ....

Genau! Danke für diese Grundvorlesung für alle "Nichtelektriker"!

(Vorschlag an @alle: Fiffi taufen wir um auf "pfiffi")

[Fiffi]

Herzlichen Dank an alle Komilitonen, die den Vortragssaal nicht verlassen haben!

 

Tja, mit einem Pufferkondensator fuffert man immer das ganze Bordnetz.

D.h., wenn man den Anlasser rumdreht, dann puffert man damit auch den Spannungseinbruch, den der Anlasserstrom verursacht.

Und da ist die Pufferwirkung gegen Null.

Denn: Alle leitungen, die direkt mit der Batteriespannung verbunden sind, d.h. Battrieklemme, Pufferkondensator, Endstufe, Anlasser, Licht, etc haben immer

zum selben Zeitpunkt die gleich hohe Bordspannung.

Damit kein Mißverständnis auftaucht:

Es gibt keine 13,8V an der Batterie und gleichzeitig 12V an der Endstufe, weil die gerade kräftig verstärken muß. wenn das so wäre würde es ja auch nicht das Licht runterziehen.

Also wenn Spannungseinbrüche, dann betrifft es jeden Verbraucher, der an dieser Spannung hängt.

 

Deshalb geht ja auch das Radio aus, wenn man den Anlasser betätigt:

Die Spannung bricht zusammen und die ist dann so niedrig, dass das Radio ausgeht.

Blöderweise wird die Endstufe über den Remoteausgang des Radios eingeschalten. wenn sich das Radio ausschaltet, dann geht auch die Endstufe aus.

 

 

Möchte man verhindern, dass der Kondensator beim Anlassen entladen wird, dann könnte man tatsächlich eine Diode in die Carhifi-Plusleitung reinbauen.

 

Aber was würde dann passieren:

 

Zum einen hat man über eine Diode immer einen Spannungsabfall (so ca. 0,7V). Das bedeutet, dass statt 13,8V nur

noch 13,1 Volt am Verstärker ankommen. Das bedeutet aber auch, dass der Verstärker 5,1% weniger Ausgangsleistung hat, oder bei Endstufen mit geregelten Netzteilen steigt zumindest die Netzteilverlustleistung und die Stromaufnahme wird höher.

 

Diese Diode verbrät eine ganz schöne Verlustleistung. Bei ca 20A Carhifistrom und 0,7V Spannungsabfall immerhin 14 Watt!

 

Solche "Dioden" sind keine Massenware = sowas wird teuer.

 

Aber das würde nicht verhindern, dass die Musik beim Anlassen des Motors ausgeht, denn so ein Kondensator kann nur für sehr kurze Zeit Strom liefern.

D.h. man kann in der Regel keinen elektrischen Verbraucher damit betreiben!

 

OK, warum die Anlage bei den Anlaßversuchen immer ausgeht haben wir schon besprochen.

 

Warum der Motor nicht anspringt?

Keine Ahnung!

- Könnte sein, dass ihm der Strom dazu fehlt. Allerdings schaltet sich ja die Anlage beim Schlüsselumdrehen aus und zieht dann keinen Strom mehr.

- Vielleicht hat die Batterie einen Knacks weg und kann keine höheren Ströme ohne größeren Spannungseinbruch liefern?

 

Ich würde die Anlage mal abschließen und beobachten ob dann alles in Ordnung ist (dann liegt es an der Anlage oder drumrum).

 

Um zu verhindern, dass das Radio beim Anlassen ausgeht, muss man mal checken, ob da generell eine +Leitung bei Schlüsselstellung "Anlasser" stromlos geschaltet wird.

Dann müßte man sich eine andere Leitung suchen, die nicht abgeschaltet wird.

 

Dann bleibt immer noch die Frage, ob die Endstufe sich beim Anlassen abschaltet.

 

Wenn man sowas wirklich verhindern will, dann braucht man eine zweite Batterie und einen Ladetrennregler, der dafür sorgt, dass die Autobatterie immer schön voll ist und nicht von der Zusatzbatterie entladen wird.

Dann wird es aber erstens teuer und zweitens braucht man dafür Platz.

 

Wie lange ein Kondensator einen Spannungseinbruch ausbügeln kann, kann man mit dieser Formel errechnen:

 

T = ( (U Kondensator - U niedrigere Bordspannung) x Kapazität ) : Stromstärke

 

Beispiel:

Bordspannung bricht von 13,8V auf 12V zusammen und der 1F Kondensator schiebt mit 10A nach.

 

( (13,8V - 12V) x 1F ) : 10A = 0,18 sec.

 

Ganz schon kurz was! Wenn sichergestellt ist, dass sich der Kondensator wieder aufladen kann, ist das aber schon ausreichend, denn:

 

Der Bass, den die Endstufe wiedergibt hat eine Frequenz von 40Hz. Das bedeutet 40 "Stromspitzen" in der Sekunde. Bei dieser Frequenz dauert jede Schwingung (Periodendauer = 1:f) aber nur 0,025 sec.

 

Naja, rumrechnen kann man viel.

Ob es überhaupt was bringt???? Selberausprobieren!!!!

Denn: Endstufenhersteller wären ja blöd, wenn sie wegen ein paar zusätzlichen Kondensatoren in den Endstufennetzteilen auf mehr Leistung und besseren Klang verzichten würden.

 

Aber auch ich habe so ein Ding drin.......weil das einfach reingehööööööööört, weil das Leben oooooohne keinen Sinn hat und weil es das Gewissen beruhigt.

Immer nach dem Motto: "Ich habe das menschenmögliche getan, damit die Geräuschemissionen meines Fahrzeugs auf höchstem Niveau an die Umwelt abgegeben werden!"

 

Tschau, Fiffi.

 

PS: Und immer dran denken:

Ab nächsten Jahr gelten neue Emissionsklassen für Aluminiumfahrzeuge! Unter 120dB gibt es die begehrte "udB"-Plakette nicht!

 

udB = umweltfreundlich durch Bassantrieb

 

Und angeblich diskutiert die Bundesregierung schon, ob Kraftfahrzeuge mit Werksradios höher besteuert werden sollen.

Ob eine Umrüstung steuerlich begünstigt wird?

 

Verschlechtern Schneeketten den Klirrfaktor?

 

Wie kann ich mich vor dem schädlichen Magnetfeld der Lautsprecher schützen?

 

Wie kann ich CDs rückwärts hören um versteckte satanische Verse zu entdecken?

 

Sooo laut kann doch sowieso keiner hören!!!

Hä, was hast gsagt?

[lespauli]

Ick sage nur: Kabel und Kontakte!

 

Bei der ganzen Faszination über Caps, Amps und Akkus bitte nicht sowas Ordinäres wie die "Stromstrippen" übersehen! Ordentliche Querschnitte und Qualitäten beim Kabelmaterial und Klemmen vermeiden ganz erheblich Spannungseinbrüche, gelegentlich sogar Brände.

 

lespauli - der beim größten Berliner Energieversorger arbeitet und auf Lebenszeit Spannungsabfälle zum halben Preis erhält 8)