Kaufratgeber Kondensatoren

Mag ich anklicken, wenn dieser Ratgeber hilfreich war
Kaufratgeber Kondensatoren

Dieser Ratgeber möchte Ihnen einen ersten Einblick in die elektrotechnische Welt der Kondensatoren liefern. Diese Bauteile finden sich in vielen elektrischen Anlagen und fast allen elektronischen Geräten wieder. Sie begleiten uns – unsichtbar im Inneren der Gerätegehäuse – den gesamten Tag. Sollten Sie Kondensatoren erwerben wollen, Sie selbst verfügen aber über noch keine große elektrotechnische Erfahrung, kann Ihnen dieser Ratgeber helfen, das erste Wissen auf diesem Gebiet zu sammeln. Dabei wird er notwendigerweise ein wenig ins Detail gehen, um die Funktionsweise des Kondensators zu erklären.

Doch zunächst soll es um einen kleinen technisch-historischen Abriss gehen, der die grundlegende Funktionsweise von Kondensatoren veranschaulichen kann. Darüber hinaus wird Ihnen der Ratgeber einige typische Anwendungsbereiche nennen. Mit der Zeit haben sich verschiedene Arten von Kondensatoren entwickelt, die in einem dritten Teil beleuchtet werden wollen. Im letzten Teil des Ratgebers soll es um praktische Hinweise und Tipps zum Erwerb von Kondensatoren gehen.

Was ist ein Kondensator und wie funktioniert er?

Kondensatoren werden in der Elektrotechnik benutzt. Sie sind Bauelemente, die elektrische Landung speichern können. Der einfachste Kondensator besteht dabei aus zwei Metallplatten, die sich gegenüberliegen. Zwischen den beiden Metallplatten, den Elektroden, befindet sich ein Isolator. Dieser Isolator verhindert, dass eine elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Platten hergestellt werden kann. Der Isolator wird Dielektrikum genannt.

Wenn dieser Kondensator unter elektrische Spannung gelegt wird, entsteht – zwischen den beiden Platten – ein elektrisches Feld. Dabei nimmt die eine Metallplatte die positiven Ladungsträger auf, die andere Platte nimmt negative Ladungsträger auf. Typisch ist, dass auf beiden Seiten/Platten die Verteilung der Ladungsträger gleich groß ist.

Kondensator ist natürlich nicht gleich Kondensator. Die Bauteile unterscheiden sich besonders nach Art der Spannung. Kondensatoren gibt es für Gleichspannung und für Wechselspannung. Die Gleichspannungskondensatoren sind gepolt, ihre Anschlüsse dürfen deswegen nicht vertauscht werden. Wechselspannungskondensatoren sind ungepolt. Sie können sowohl für Gleich- als auch Wechselspannung benutzt werden. Doch greifen wir nicht zu weit aus und schauen ein wenig zurück in die Geschichte.

Der erste Kondensator: die Leidener Flasche

Um den ersten Kondensator zu finden, muss man in der Zeit schon relativ weit zurückreisen. Mitte des 18. Jahrhunderts wurde das Grundprinzip des Kondensators von zwei europäischen Forschern unabhängig voneinander entwickelt. Beide erlitten bei Ihren Laborexperimenten mit Glas- und Metallkomponenten elektrische Stromschläge. Die Folge war die Konstruktion des ersten Kondensators, der sogenannten „Leidener Flasche“.

Sie bestand aus einem gläsernen Gefäß, welches innen und außen mit Aluminium belegt ist. Das Glas nimmt dabei die Rolle des bereits erwähnten Dielektrikums, des Isolators, ein. Eine erste „nützliche“ Anwendung blieb jedoch zunächst noch aus. Den gespeicherten Strom benutzte man für Stromschläge auf der Bühne, um damit ein Publikum zu unterhalten.

Jedoch wurde man sich schon bald über die Macht des Kondensators bewusst und entwickelte ihn stetig weiter. Neue Dielektrika wurden konstruiert, der Kondensator wurde kleiner und konnte mehr Strom speichern. Immer neue nicht leitende Isolatoren wurden erfunden, die seit der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts und mit zunehmender Elektrifizierung auch industriell hergestellt wurden.

Besonders die Miniaturisierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Kapazität ist bestimmend auch für die heutige Zeit. Kondensatoren im Nanometerbereich sind momentan Forschungsthema der Nanotechnologie. Kondensatoren befinden sich heute, wie bereits erwähnt, in fast allen Geräten. Die Verkaufszahlen für Kondensatoren sind in den letzten Jahren steil in die Höhe geschossen. Nach Schätzungen wurden noch 1998 weltweit Kondensatoren im Wert von 9,2 Milliarden US-Dollar verkauft. 2008 waren es bereits 18 Milliarden.

Welche Anwendungsgebiete gibt es für Kondensatoren?

Energiespeicher

Kondensatoren werden für unterschiedliche Zwecke benötigt. Das erste – und klassische - Anwendungsgebiet ist der Kondensator als Energiespeicher. So benötigt man etwa einen Kondensator, um aus einer pulsierenden Gleichspannung (beispielsweise aus einem Netzteil oder aus dem gleichgerichteten Stromnetz) eine möglichst stabile Gleichspannung zu erzeugen.

Kondensatoren können in diesem Zusammenhang auch dafür genutzt werden, um hohe elektrische Leistung für eine kurze Zeitspanne zur Verfügung zu stellen. Die Kondensatoren werden dabei auf eine spezielle Spannung aufgeladen und können dann Verbraucher mit einem hohen Leistungsbedarf kurzzeitig antreiben.

Blitzlichtgerät

Typische Anwendung ist hier beispielsweise das Blitzlichtgerät. Ein Kondensator wird innerhalb einer kurzen Zeit mithilfe eines Spannungswandlers aufgeladen. Wenn die Blitzröhre gezündet wird, entlädt sich der Kondensator und liefert eine Leistung von einigen Kilowatt.

Widerstand

Kondensatoren können des Weiteren auch als frequenzabhängige Widerstände genutzt werden. Hiermit finden Sie Anwendung besonders in den Bereichen der elektrischen Energietechnik, der Analog- und Digital- sowie der Nachrichtentechnik. Dabei kommt keine Elektronikschaltung ohne Kondensatoren aus. Sie sind als Widerstände dafür gedacht, den dynamischen Innenwiderstand der Stromversorgung soweit zu mindern, dass auch hochfrequente Stromimpulse keine Spannungsschwankungen verursachen.

In der Energietechnik kommen Kondensatoren als Widerstände ebenso zum Einsatz. In größeren Industrieanlagen sind die vielen Elektromotoren, Transformatoren etc. dafür verantwortlich, dass es zur Bildung eines induktiven Blindstromes kommt, der die Stromkosten in die Höhe treibt. Kondensatoren dienen hierbei zur Kompensation des Blindstroms.

Filter

Weiterhin können Kondensatoren als Filter eingesetzt werden. Dabei werden sie zusammen mit Spulen oder ohmschen Widerständen in elektronischen Schaltungen auch Frequenzweichen, Schwingkreisen und Bandfiltern eingesetzt. Ein bekanntes Beispiel solcher Kondensatoren sind Frequenzweichen in Lautsprechern.

Informatiosnspeicher

Weiterhin kann der Kondensator auch als Informationsspeicher genutzt werden. Je nach Ladung kann der Kondensator Informationen in analoger oder digitaler Form vorhalten. Wenn man eine sehr große Menge an Informationen speichern möchte, ist es möglich, einige Milliarden Kondensatoren in einem integrierten Schaltkreis zusammenzufassen. Die Flashspeicher, die jeder in seinem Smartphone benutzt, arbeiten nach diesem Prinzip.

Sensor

Ein letzter Anwendungsbereich für Kondensatoren stellt die Sensortechnik dar. Hier fungieren Kondensatoren als Sensoren zur Messung physikalischer Größen. Dabei rufen die Größen Veränderungen der Kapazität bzw. der enthaltenen Ladung hervor. Diese kann durch eine angeschlossene Schaltung ausgewertet werden.

Welche Bauformen weisen Kondensatoren auf?

Grundsätzlich lassen sich zwei Arten von Kondensatoren voneinander unterscheiden. Dies sind Kondensatoren mit einer festen Kapazität (Festkondensatoren) und Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität.

Welche Typen von Festkondensatoren gibt es?

Zu den wichtigsten Festkondensatoren, die momentan industriell hergestellt werden, gehören die Keramikkondensatoren. Diese besitzen als Isolator bzw. Dielektrikum eine spezielle Keramikart. Keramikkondensatoren bewegen sich vor allen Dingen im unteren Kapazitätsbereich von 10 bis zu 100.000 Volt. Sie werden – abhängig von der Keramikart -  in zwei Klassen geteilt:

  • Klasse 1 Kondensatoren. Diese eignen sich für Hochfrequenz- und Filteranwendungen.
  • Klasse 2 Kondensatoren. Diese werden vor allen Dingen als Energiespeicher verwendet.

Eine weitere Art von Festkondensatoren sind Kunststoff-Folienkondensatoren. Diese verwenden spezielle Folien aus Kunststoff als Dielektrikum. Hiervon gibt es wiederum zwei Ausführungen. Auf der einen Seite Kunststoff-Folienkondensatoren mit Metallbelägen, die aus je zwei Kunststofffolien bestehen. Auf der anderen Seite metallisierte Kunststoff-Folienkondensatoren, die aus zwei Kunststofffolien bestehen, die jeweils mit Aluminium bedampft wurden.

Weiterhin existieren Metallpapierkondensatoren, die mit metallbeschichteten Papierstreifen als Isolator arbeiten, die zu einem Wickel aufgerollt sind. Dieser steckt in einem Becher und ist mit Isolieröl imprägniert. Dadurch wird die Spannungsfestigkeit erhöht und gleichzeitig der Spannungsverlust reduziert.

Besteht bei den meisten Kondensatoren der Kondensatorbelag aus einer festen Form, weisen Elektrolytkondensatoren einen weiteren Belag auf, der aus flüssigem Elektrolyt bestehen kann. Der wesentliche Vorteil bei diesem flüssigen Elektrolyten liegt darin, dass mit Ihrer Hilfe eine weitaus höhere Stromkapazität erreicht werden kann.

Ein neuer, besonders effektiver Kondensator ist der sogenannte Doppelschichtkondensator. Er gehört zur Familie der Superkondensatoren. Diese haben die größten Kapazitäten bzw. die größte Energiedichte aller Kondensatoren. Hierzu werden sogenannte Helmholtz-Doppelschichten verwendet.

Welche Typen von Kondensatoren mit einstellbarer Kapazität gibt es?

Die Aufnahmekapazität bei Kondensatoren lässt sich bei den sogenannten „variablen Kondensatoren“ mechanisch stufenlos einstellen. Dies ist sowohl per Hand als auch mithilfe eines Motors möglich. Man unterscheidet hier zwischen zwei Typen. Auf der einen Seite befinden sich die sogenannten Drehkondensatoren, auf der anderen Seite sind die Trimmkondensatoren angesiedelt.

Drehkondensatoren sind für eine häufige und wiederholende Betätigung ausgelegt. Sie kommen beispielsweise bei der Sendereinstellung in Rundfunkgeräten zum Einsatz. Allerdings werden Sie in diesem Bereich bereits oft durch Kapazitätsdioden ersetzt. Als Dielektrikum kommt beim Drehkondensator Luft, Kunststofffolie, ein Vakuum oder ein Schutzgas zum Einsatz.

Der zweite Typ bei variablen Kondensatoren ist der Trimmerkondensator. Dieser ist ebenfalls stufenlos einstellbar. Trimmkondensatoren sind nicht zur häufigen Betätigung ausgelegt. Zumeist wird ihre Kapazität nur bei Inbetriebnahme des Gerätes oder nach einer Reparatur angeglichen. Hierfür ist zumeist ein isolierendes Werkzeug notwendig. Die modernen Trimmerkondensatoren sind sämtlich oberflächenmontierbar.

Möchten Sie Ihr Wissen weitergeben? Erstellen Sie Ihren eigenen Ratgeber… Verfassen Sie einen Ratgeber
Weitere Ratgeber erkunden