Kondensator zur Stromlimitierung an Netzspannung

Hallo zusammen, ich schreibe ausnahmsweise mal im deutschen Forum, weil ich hoffe, auch den einen oder anderen Professionellen zu erreichen, der mal einen Blick auf deutsche Regularien haben könnte.

Ist es sicher und zu empfehlen, einen H11AA1 mit einem Kondensator zu betreiben, d.h. auf auf diese Weise? Natürlich hätte ich eine (berechenbare) Phasenverschiebung, die würde mich im aktuellen Anwendungsfall aber nicht interessieren. Ich würde die Terminals natürlich kennzeichnen, so dass die Phase immer an den Kondensator geht. Welchen Kondensatortyp wählt man da am besten? Muss ja die passende Spannung haben (min. 450V?) und Kurzschlusschutz? Direkt springt mich da bei den üblichen Verdächtigen nichts an, denke, da braucht man besondere Kondensatoren?

Hintergrund: Ich möchte einen Lichtschalter an einen ESP8266 in der Decke anschließen. Dazwischen liegt ein Leerrohr mit Einzeladern. VDE-konform kriege ich da AFAIK keine Kleinspannung rein, dafür bräuchten die EInzeladern nochmal einen Mantel. Das Naheliegenste wäre also, den Schalter weiterhin 240V schalten zu lassen. 240W resistiv auf 20mA zu limitieren, hat schon eine ganz erhebliche Verlustleistung. Da scheint mir die Kondensatorlösung eleganter. MIch wundert allerdings, dass die nie aufkam, als ich im englischen Teil mal länger darüber diskutiert habe, dass eine Nulldurchgangserkennung mit dem H11AA1 bei 240V eine ziemlich inakzepable Verrustleistung hat.

Welchen Kondensatortyp wählt man da am besten?

MKP 630V=/250V~ müsste gehen. Die werden gerne in Kondensatornetzteilen für z.B. IR-Bewegungsmeldern eingesetzt.

Ich möchte einen Lichtschalter an einen ESP8266 in der Decke anschließen. 240W resistiv auf 20mA zu limitieren, hat schon eine ganz erhebliche Verlustleistung.

Ich weis nicht ob du beim ESP mit 20 mA hinkommst. Warum nutzt du nicht ein kleines Schaltnetzteil?

Ich habe dafür die Vorschaltelektronik aus einer GU10 LED Lampe benutzt und bin an einen Optokoppler. Allerdings bis dato nur im Testbetrieb

Wie bei jedem Vorwiderstand hängt die abgefallene Spannung vom Strom ab. Ist der Striom nicht konstant ist die Spannung an der Last nicht konstant.

Grüße Uwe

Bei den Kondensatoren sollte man auf "selbstheilend" achten, sonst könnte ein Überschlag mit nachfolgendem Kurzschluß fatale Folgen haben. AFAIR sind mit M und P (Metall+Papier) gekennzeichneten Kondensatoren alle selbstheilend, also auch MKP.

ardubu: MKP 630V=/250V~ müsste gehen. Die werden gerne in Kondensatornetzteilen für z.B. IR-Bewegungsmeldern eingesetzt.Ich weis nicht ob du beim ESP mit 20 mA hinkommst. Warum nutzt du nicht ein kleines Schaltnetzteil?

[/quote]

uwefed: Wie bei jedem Vorwiderstand hängt die abgefallene Spannung vom Strom ab. Ist der Striom nicht konstant ist die Spannung an der Last nicht konstant.

Kinder, nein, ich will doch nicht meinen ESP8266 mit über einen Kondensator limitiertem Netzstrom betreiben. Es geht immer noch um die eingangs erwähnte IR-LED im H11AA1! Der ESP kommt mit einem DC-DC-Schaltnetzteil mit an die 12V für die zu schaltenden Lampen.

ElEspanol: Ich habe dafür die Vorschaltelektronik aus einer GU10 LED Lampe benutzt und bin an einen Optokoppler. Allerdings bis dato nur im Testbetrieb

Gar keine schlechte Idee. Ich nehme aber an, dass die auch kein Hexenwerk sind. Deswegen würde ich das lieber selbst aufbauen, dann weiß ich auch, dass die Bauelemente hochwertig sind. Für Netzspannung kaufe ich dann den Kram auch nicht bei Aliexpress, sondern bei einem renommierten Händler.

DrDiettrich: Bei den Kondensatoren sollte man auf "selbstheilend" achten, sonst könnte ein Überschlag mit nachfolgendem Kurzschluß fatale Folgen haben. AFAIR sind mit M und P (Metall+Papier) gekennzeichneten Kondensatoren alle selbstheilend, also auch MKP.

MKP 630V=/250V~ müsste gehen. Die werden gerne in Kondensatornetzteilen für z.B. IR-Bewegungsmeldern eingesetzt.

Danke, das hat mich auf die richtige Fährte gebracht. Die Kategorie, die ich suche, heißt wohl Funkentstörkondensator. Laut http://electronics.stackexchange.com/questions/85165/ac-voltage-ratings-for-capacitors brauche ich X rating, also Selbstheilungsfähigkeit. Der hier scheint zu tun, was ich will: https://www.reichelt.de/Funkentstoerkondensatoren/MP3-X2-150N/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=32019&GROUPID=3157&artnr=MP3-X2+150N Ist im Datenblatt explizit als Netzparallelkondensator ausgezeichnet.

Müsste also klappen, oder?

Nimm 220nF, das sind ca. 15mA Blindstrom. Mit einem X2 Kondensator bist du auf der sicheren Seite, ansonsten was Selbstheilendes MKT oder MKP mit 630V Spannungsfestigkeit. Dann noch einen 220 Ohm Sicherungswiderstand in Reihe zum Kondensator, der abbrennen kann, für den unwahrscheinlichen Fall, das der Kondensator doch mal stirbt. Falls du keine expliziten Sicherungswiderstände bekommst, nimm einen ausreichend großen Kohleschichtwiderstand, wo die Metallkappen mindestens 5mm auseinander sitzen. Keinesfalls Metallschicht, Draht oder gar MOX, da ist der Ganze massive Körper der Widerstand.
Außerdem begrenzt der Widerstand den Impulsstrom durch die LED. Hat bei mir 20 Jahre Dauerbetrieb im Lichttaster der Treppenhausbeleuchtung gemacht, danach wurde saniert, sonst würde es noch immer leuchten… :stuck_out_tongue:

Danke!

nix_mehr_frei: Nimm 220nF, das sind ca. 15mA Blindstrom.

Sicher? Ich habe ja oben den circuit simulator verlinkt, der sagt 220nF sind 23mA peak. Mit U_RMS komme ich auch selbst gerechnet auf ~16mA, aber sollte ich nicht besser für Peak dimensionieren?

nix_mehr_frei: Spannungsfestigkeit. Dann noch einen 220 Ohm Sicherungswiderstand in Reihe zum Kondensator, der abbrennen kann, für den unwahrscheinlichen Fall, das der Kondensator doch mal stirbt. Falls du keine expliziten Sicherungswiderstände bekommst Außerdem begrenzt der Widerstand den Impulsstrom durch die LED. Hat bei mir 20 Jahre Dauerbetrieb im Lichttaster der Treppenhausbeleuchtung gemacht, danach wurde saniert, sonst würde es noch immer leuchten... :P

Ok, dann ordere ich mit dem Kondensator noch sowas mit: https://www.reichelt.de/Sicherungs-Drahtwiderstaende/VSW-3-5-220/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=107429&GROUPID=5154&artnr=VSW+3%2C5-220 Wodurch treten Impulsströme auf? Erstmal würde ich ja einen voll rektifizierten Sinus erwarten. Ist das der Grund, einen Sicherheitswiderstand und keine schnelle Schmelzsicherung zu wählen?

nix_mehr_frei:
Falls du keine expliziten Sicherungswiderstände bekommst, nimm einen ausreichend großen Kohleschichtwiderstand, wo die Metallkappen mindestens 5mm auseinander sitzen. Keinesfalls Metallschicht, Draht oder gar MOX, da ist der Ganze massive Körper der Widerstand.

Ohne Widerstand ist der Kondensator in Mikrosekunden gefüllt und kein Strom fließt mehr. Die Led brennt nur für einen extrem kurzen Impuls.

Schaltung für eine Led an 230V: LED an 230V Netzspannung

Theseus: Falls du keine expliziten Sicherungswiderstände bekommst, nimm einen ausreichend großen Kohleschichtwiderstand, wo die Metallkappen mindestens 5mm auseinander sitzen. Keinesfalls Metallschicht, Draht oder gar MOX, da ist der Ganze massive Körper der Widerstand.

Ich hatte das so aufgefasst, dass ich keinen Standart Metallschichtwiderstand nehmen soll, falls ich keinen Sicherungswiderstand bekomme. Warum darf de rSIcherungswiderstand kein Sicherungs-Drahtwiderstand sein?

Ohne Widerstand ist der Kondensator in Mikrosekunden gefüllt und kein Strom fließt mehr. Die Led brennt nur für einen extrem kurzen Impuls.

An welche Grenze stößt der verlinkte circuit simulator, der eigentlich deutlich komplizierte Sachen simulieren kann? Dort ist der Strom nicht nach Millisekunden 0. EDIT: Ok vermutlich weil die LED natürlich auch als WIderstand fungiert, eben nur als variabler. Ist vermutlich nicht dumm, noch einen definierten WIderstand hinzuzufügen. Andererseits bleibt der Stram ein sauber rektifizierter Sinus, auch wenn ich die LED gegen 1mOhm ersetze. Um so mehr wüsste ich jetzt aber gerne genauer, warum ich welchen Widerstandstyp nehmen bzw. nicht nehmen sollte.

Schaltung für eine Led an 230V: http://www.ne555.at/2014/index.php/schaltungstechnik/209-led-an-230v-netzspannung.html

Im H11AA11 scheint mir aber schonmal kein Wiederstand zwischen Gleichrichter und LED zu sein und da komme ich ja nciht rein.

Theseus: Ohne Widerstand ist der Kondensator in Mikrosekunden gefüllt und kein Strom fließt mehr. Die Led brennt nur für einen extrem kurzen Impuls.

Moment, so langsam setzt sich das Wissen aus den Grundvorlesungen (bin Physiker ohne beruflichen Bezug zur Elektrotechnik) durch. Der Kondensator ist natürlich nicht nach Millisekunden "voll", weil "voll" spannungsabhängig ist, und die Spannung ändert sich permanent. Es macht also absolut sinn, dass ich auch nur mit Kondensator einen rektifizierten Sinus bekomme, mit einer Amplitude, die sich durch die frequenzabhängige Impedanz ergibt, wie bereits simuliert und berechnet.

Du hast recht. Irgendwie war ich von Rechteckspannung ausgegangen.

Hier die Erklärung der Komponenten des Netzteils: https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatornetzteil#Aufbau

Ok, danke, ich lese mich ein. Und danke, dass Du das so zugibst. Das kann man hier leider nicht immer so erleben.

Wie sieht es mit dem Sicherungswiderstand aus? Hast Du da nur nix_mehr_frei zitiert, oder kannst Du einen Grund nennen, warum ich keinen Draht-Sicherungswiderstand nehmen darf?
Ich hatte angenommen, dass das hier:

Ein Speziallack nimmt im Fall der Verdampfung des Drahtes den Metalldampf auf und verhindert Lichtbogenbildung und damit Kurzschluss.

bei einem normalen Exemplar der genannten Widerstände nicht gilt und deswegen die normalen Ausführungen nicht sicher sind, diese hier aber schon.

Ich hatte nur Draht-Widerstand ohne Sicherung gelesen, also zweiter Fehler von mir. :blush:

Im H11AA11 scheint mir aber schonmal kein Wiederstand zwischen Gleichrichter und LED zu sein und da komme ich ja nciht rein.

Richtig.
In deinem Beispiel willst du auch keinen Brückengleichrichter verwenden, weil dein opto schon für Wechselspannung ausgelegt ist, oder ?

Das mit den Mikrosekunden bis der Kondensator voll ist, ist nur verwirrend oder Unsinn. Auch im Kurzschlussfall fliessen bei 50Hz 230V durch einen 220 nF ca. 16 mA (oder 23 mA peak) Wechselstrom.
(Für einen opto würde übrigens genausogut ein 150 nF reichen).

Problematisch ist allerdings der Einschalt-Moment. Wenn du da bei 90° oder 325V Scheitelspannung den leeren Kondensator zuschaltest, startest du mit einem theoretisch (kurzschluss) unendlich großen Strom, bis der “Kondensator in Mikrosekunden gefüllt” ist und danach nur noch den oben erwähnten Blindstrom durchlässt. Diese Einschaltstromspitze wird durch den Widerstand begrenzt, belastet aber schon auch deinen Optokoppler. Der Widerstand verbrät natürlich im Betrieb Wirkleistung (R*I^2).

Wenn dein Simulator das (den Einschaltvorgang) nicht zeigen kann, probier es mit LTSPICE aus.

Da du ja keine 20 mA Stromquelle bauen willst, sondern nur einen Signal-Detekor (?), ist evtl. etwas hochohmiges mit 0.1 mA Basisstrom oder so eine Alternative. Oder wenn schon Kapazitiv, dann gleich mit berührungslosen Spannungsdetektoren spielen…

Und für die Sicherheitsdiskussion: Der Optokoppler H11AA1 ist, wie üblich, für >5000VRMS zwischen der Detektorseite und dem Ausgang ausgelegt. Was da neben dem Kondensator noch verbrennt (Widerstand/Feinsicherung) oder ob der FI/Hausautomat was zu tun kriegt, ist doch weniger die Frage als ob zu erwarten ist, die Schaltung hält eine ordentliche Zeit und Anzahl Einschaltvorgänge aus.

michael_x: Richtig. In deinem Beispiel willst du auch keinen Brückengleichrichter verwenden, weil dein opto schon für Wechselspannung ausgelegt ist, oder ?

Genau, das meinte ich damit: Ich KANN das gar nicht so bauen, weil der Brückengleichrichter schon im Opto steckt und da kein R ist.

michael_x: Das mit den Mikrosekunden bis der Kondensator voll ist, ist nur verwirrend oder Unsinn. Auch im Kurzschlussfall fliessen bei 50Hz 230V durch einen 220 nF ca. 16 mA (oder 23 mA peak) Wechselstrom. (Für einen opto würde übrigens genausogut ein 150 nF reichen).

Das hatten wir ja schon ausgeräumt :) Den 150nF habe ich übrigens genau so geplant, siehe reichelt-Link oben.

michael_x: Problematisch ist allerdings der Einschalt-Moment. Wenn du da bei 90° oder 325V Scheitelspannung den leeren Kondensator zuschaltest, startest du mit einem theoretisch (kurzschluss) unendlich großen Strom, bis der "Kondensator in Mikrosekunden gefüllt" ist und danach nur noch den oben erwähnten Blindstrom durchlässt. Diese Einschaltstromspitze wird durch den Widerstand begrenzt, belastet aber schon auch deinen Optokoppler. Der Widerstand verbrät natürlich im Betrieb Wirkleistung (R*I^2).

Wenn dein Simulator das (den Einschaltvorgang) nicht zeigen kann, probier es mit LTSPICE aus.

Nein, sehe ich absolut ein. Impedanz ist ~1/f, steile flanke hat ideal unendlich hohe Frequenzen, macht mehr Strom. Sinnig. Ich brauche einen Widerstand. Der Simulator kann das im Prinzip. bei 220 Ohm kommt allerdings immer noch ein Peak von 800mA rum. Andererseits weiß ich nicht so recht, ob die Numerik da exakt ist, und ob die Länge eine Rolle spielt. Bei LTSPICE ginge es mir nicht anders. Mit 2.2k währe ich in einem ganz guten Bereich. Daran würde aber schon erheblich Spannung abfallen.

michael_x: Da du ja keine 20 mA Stromquelle bauen willst, sondern nur einen Signal-Detekor (?),

Ich will (halbwegs zeitlich aufgelöst, weil ich kurz und lang gedrückt unterscheiden will) feststellen, ob der Schaler gedrückt ist, ja.

michael_x: ist evtl. etwas hochohmiges mit 0.1 mA Basisstrom oder so eine Alternative.

Du meinst nicht galvanisch getrennt? Macht ein ungutes Gefühl ...

michael_x: Oder wenn schon Kapazitiv, dann gleich mit berührungslosen Spannungsdetektoren spielen...

Was meinst Du damit genau? Und warum wäre das besser? Der H11AA1 ist doch eigentlich genau für den Anwendungsfall gebaut, wenn ich das richtig verstehe.

Was meinst Du damit genau? Und warum wäre das besser?

Ob es besser wäre, weiss ich nicht.

Wenn ich "Line voltage detector circuit" google, kommt einiges an Bastelkram, gerne auch mit "non-contact" im Titel. Ein wechselstrom-Opto mit Vorwiderstand ist auch vorne dabei, aber eben auch exotische Ansätze.

Ich habe gelernt, dass man da aufpassen muss, ob solche Sachen von den Amerkanern kommen. Bei 110V ist resistive Limitierung nämlich noch ganz ok, bei 240W muss man schon aufpassen. Deswegen der Ansatz mit dem Kondensator. Das ist vielleicht schwierig, wenn man Nulldurchgangserkennung machen will, wegen der Phasenverschiebung, aber das interessiert mich ja ncht.

Bei 110V 60 Hz wäre auch eine Kondensator-Lösung etwas einfacher :wink:

Ich wollte dir mit dem Link auch nur zeigen, dass es alles mögliche gibt.

Wenns um andere Alternativen geht, bitte sehr:


http://www.eleccircuit.com/ac-power-monitor-with-led-display/
Wenn sowieso eine Last > 10mA geschaltet wird.

Den verstehe ich überhaupt nicht. Das ist doch für den Fall, dass da eine erhebliche Last dranhängt.