Wie kann ich einen geladenen Kondensator (Klein- und Niederspannung; <= 42V) schnell und sicher entladen?

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Ich lerne den Umgang mit Kondensatoren (Keramik und Elektrolyse von 1pf - 1000uf) und probiere verschiedene Experimente mit einem Steckbrett aus. Ich füge ständig Dinge zu meinem Layout hinzu / entferne sie, um zu sehen, was passiert ... aber das Warten auf die Entladung eines Kondensators dauert manchmal lange! Das Buch, das ich gerade lese (Make: Electronics), schlug vor, "einen Kondensator zu entladen, indem man einen Widerstand ein oder zwei Sekunden lang darüber legt". Ist das sicher / empfohlen? Kann ich den Widerstand einfach mit meinen Fingern halten und über beide Klemmen berühren?

Hinweis: Ich muss zugeben, dass ich mit Kondensatoren ein bisschen paranoid bin, nachdem ich Bilder von explodierten Kondensatoren und den daraus resultierenden Ausfällen wie geschmolzenen Steckbrettern, verbrannten Tischen und sogar dem Lesen von Menschen, die Finger verlieren, gesehen habe!

Bearbeiten: Ich arbeite derzeit mit 1,5 - 12 V, obwohl ich auch einige 24 V-Schrittmotoren habe, die ich irgendwann gerne in Betrieb nehmen würde.

glenneroo
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Ich krieche gerade in einem kaputten Fernseher herum. Und ich habe jetzt eine Ahnung, was ich tue. Ich weiß nur, dass ich ein paar Sekunden zuvor schockiert war. Und als Intensität war es nicht weit von einem normalen 220 V-Stromschlag (ich weiß, wovon ich spreche, ich hatte auch viele davon). Oh, und ja, es waren die Kondensatoren, da der Fernseher derzeit nicht angeschlossen ist.

Antworten:

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Bei kleinen Kondensatoren bis zu 1 mF gibt es wenig zu befürchten. Ich nehme an, es ist eine gute Idee, sicherzustellen, dass sie entladen sind, bevor Sie sie an einer Stelle anschließen, an der die Spannung, die an der Kappe liegen könnte, etwas beschädigen könnte. Dies ist jedoch im Allgemeinen nicht besorgniserregend, bis Sie echte Energien oder hohe Spannungen erreichen.

Bei kleinen Elektrolytkappen, mit denen Sie arbeiten, schließen Sie sie einfach gegen Metall ab, z. B. blankes Kabel, Metallgehäuse oder handlicher Schraubendreher.

Verschwenden Sie keine Gehirnzyklen damit, darüber nachzudenken, denn alles ist so klein, dass es eine Keramikkappe ist, die Sie in ein Steckbrett stecken können. Wenn Sie es anschließen, werden Ihre Finger es entladen haben. Auch wenn nicht, rechnen Sie nach. 1 µF bei 10 V beträgt nur 50 µJ. Ja, Mikro- Joule. Große Sache.

Olin Lathrop
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Können Sie bitte "echte Energien" und "hohe Spannungen" definieren?
Glenneroo
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Bei 1000 uF = 1 mF möchten Sie möglicherweise den Olin-Rat bei über 30 V ändern. Über diesem Punkt wird das Energieniveau allmählich spürbar und das Risiko eines Stromschlags spielt eine Rolle. Sogar bei 30 V können Sie durch die Entladung "Spritzer" bekommen, mit dem sehr sehr unwahrscheinlichen, aber möglichen Ergebnis von etwas in Ihrem Auge. Für 30 V bei 1000 uF ist Energie = 0,5 CV ^ 2 = 0,5 × E-3 × 900 ~ = 0,5 Joule. Ein Joule ist ~ die Energie, die beim Fallenlassen einer Masse von 100 Gramm pro Meter verloren geht, also 0,5 J = 100 Gramm x 500 mm. Gerade als ein Tropfen von so etwas KÖNNTE ein kleines Teilchen auswerfen, das eine Kappe mit dieser Energie kurzschließt, KÖNNTE das gleiche tun.
Russell McMahon
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@glenneroo: Ich wollte auch 1 mF und 30 V sagen, bevor ich Russells Kommentar las. Es gibt keine harte Linie, aber auf dieser Ebene ist die Energie klein und endlich genug und die Spannung auf ein sicheres Niveau begrenzt, es sei denn, Sie tun etwas absichtlich Dummes. Ich erinnere mich, dass ich mit einer viel größeren (44 mF?) Gespielt habe und ich denke, dass die 15-V-Kappe im College ist. Ich habe sogar einige Bilder gemacht, die nur durch die Funken beim Kurzschließen mit einem Schraubenzieher angezündet wurden. Die Funken waren kühl, aber weit davon entfernt, mich selbst mit den Fingern zu verletzen. Die hohen Stromimpulse durch die Kappe waren jedoch wahrscheinlich nicht die besten.
Olin Lathrop
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@Jonny: Nein, nicht wirklich, denn wie du sagst, sind Batterien keine Kondensatoren. Kondensatoren der Größe, von der wir sprechen, haben viel weniger Energiespeicher als Autobatterien. Das ist ein ganz anderer Fall.
Olin Lathrop
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Sie sollten wahrscheinlich "Big Deal" in "No Big Deal" ändern, da Sarkasmus für viele Menschen, die nicht in Ihrer Sprache aufgewachsen sind, nicht offensichtlich ist.
Jay Bazuzi
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Anstatt den Widerstand mit den Fingern festzuhalten, versuchen Sie, ihn an das Ende eines Eisstiels oder eines anderen isolierten Materials zu kleben. Auf diese Weise kommt es weniger wahrscheinlich, dass Ihre Finger mit dem Kondensator in Kontakt kommen. Wenn Sie es mit 20 Volt oder weniger zu tun haben, sollte dies in Ordnung sein.

Ich gehe davon aus, dass es sich hier um relativ kleine Kondensatoren und Spannungen handelt. Wenn Sie über Hochspannungen sprechen, die tödlich sein können, dann wünschen Sie sich ein professionell hergestelltes Gerät und zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen.

Hier ist ein Artikel, in dem jemand eine schöne Entladungssonde aus einem Bic-Stift gemacht hat. Er geht auch in die Mathematik, wenn Sie neugierig sind. Noch einmal - Sicherheit geht vor! Wenn Sie mit tödlichen Spannungen zu tun haben, ist die Verwendung einer professionell hergestellten, getesteten und zertifizierten Sonde die beste Alternative.

Bildbeschreibung hier eingeben

Nachdem ich das alles gesagt habe, stimme ich Olin zu, dass dies ein Overkill für die kleinen Kondensatoren sein wird, mit denen Sie sich gerade beschäftigen. Diese Informationen können sich als hilfreich erweisen, wenn Sie Fortschritte machen und sich möglicherweise mit größeren Kondensatoren und höheren Spannungen befassen.

JonnyBoats
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Ich führte einen HIPOT-Test des Stiftkörpers bei 1.500 Volt durch und es gab keinen messbaren Strom. Verwenden Sie diesen oder einen anderen Stift auf eigenes Risiko. Ich kann nicht garantieren, dass viele Bic-Stifte in den nächsten Monaten keine Verunreinigungen oder chemischen Veränderungen aufweisen, die die Durchschlagfestigkeit beeinträchtigen. <- Diese Zeile ist wichtig! BIC-Stifte und Eis am Stiel sind nicht für ihre isolierenden Eigenschaften bekannt. Es gibt viele sicherere Alternativen. Ich würde vorschlagen, ein Multimeter-Kabel für diese Aufgabe neu zu verwenden.
Kevin Vermeer
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@ Kevin - Danke für den Sicherheitstipp. Ich habe meine Antwort geändert, um die Sicherheit zu betonen. Insbesondere für Menschen ohne das notwendige Labor, um einen HIPOT-Test durchzuführen, ist es ratsam, ein kommerzielles Produkt zu kaufen, anstatt von der Jury etwas zu manipulieren, das sie töten könnte.
JonnyBoats
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Das Produkt aus Widerstand (in Ohm) und Kapazität (in Farad) ist die Skalierungszeit für die Entladung (um zu 1 / e der ursprünglichen Ladung zu gelangen): t = RC. Mit V = Q / C und I = V / R = Q / t können Sie auch nach dem Mindestwiderstand suchen, um den Entladestrom auf einem sicheren Wert zu halten. (Die Stromstärke unter 1 mA zu halten, ist eine grobe Richtlinie: https://www.asc.ohio-state.edu/physics/p616/safety/fatal_current.html Dies gilt für die Entladung durch Menschen, aber was "sicher" ist, hängt davon ab, was ist Wenn Sie den Strom durch eine flexible Kupferverkabelung leiten, kann dies wahrscheinlich einige Ampere dauern.) Beachten Sie auch die im Kondensator gespeicherte Energie, die sich in dem Widerstand ablagert, der ihn kurzschließt: U = 0,5 CV ^ 2.

Solange es sich um die Art von Kondensatoren handelt, die normalerweise für Steckbretter verwendet werden, können Sie diese wahrscheinlich mit Kupferdraht kurzschließen, wie bereits erwähnt: 1 uF * 1 mOhm = 1 ns Entladungszeit. Wenn nur 42 V anliegen, haben diese Formeln für einige Nanosekunden einen hohen Strom, aber die parasitären Induktivitäten im Nanometerbereich begrenzen den Strom und verlangsamen die Entladung. Diese 42 V bei 1 uF sind weniger als 1 mJ und können empfindliche elektronische Komponenten beschädigen. Schließen Sie also den Kondensator mit dieser High-End-CPU nicht kurz. Alles andere sollte in Ordnung sein.

Wenn Sie in Spannungen und Ströme geraten, bei denen die Entladung eine Sekunde oder länger dauert oder bei denen die Entladeströme länger als 1 ms über 1 mA liegen oder bei denen die gespeicherte Energie einige Joule überschreitet, sollten Sie vorsichtig sein: Überprüfen Sie den Strom und die Nennleistung der Komponenten im Entladekreis, schätzen Sie die Induktivität und führen Sie möglicherweise eine einfache Simulation des Entladevorgangs durch. Im Allgemeinen ist die Entladung vor der Verwendung nur dann ein bedeutendes Problem, wenn Ihr Kondensator mit einem vollen Farad vergleichbar ist oder die Spannungen einige kV betragen.

Sarah Messer
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