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Kapazitiver Ballast

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Meine großen MKP Kondensatoren sollten sich auch als Ballast für einen Mot eignen. Das habe ich mit Mot 12 einmal ausprobiert. Durch Reihen- und Parallelschaltung der Kondensatoren lassen sich viele verschiedene Kapazitätswerte realisieren.

Der Kondensator wurde in Reihe zur Primärspule geschaltet, die Schaltung wurde direkt mit Netzspannung betrieben. Der Strom wurde mit dem Zangenamperemeter gemessen. Die Sekundärspannung wurde mit dem Voltcraft Multimeter und dem Hochspannungstastkopf gemessen. Die Verwendung von Kondensatoren hat den Nachteil das nach dem Trennen vom Netz an dem Kontakten des Steckers noch eine Spannung anliegen kann, der Kondensator wurde nach jeder Messung über einen 1 kOhm Lastwiderstand entladen.

Gemessen wurde der Leerlaufstrom und der Kurzschlußstrom (Lichtbogen) des Trafos.

Kapazität I0 IKurz
60 µF 7,8 A 6,0 A
80 µF 10,6 A 8,3 A
98 µF 13,8 A 10,5 A
119 µF 16,8 A 15,5 A
166 µF 21 A ---
240 µF --- ---

Bei 240 µF fliegt sofort die Sicherung, eine Messung ist nicht möglich. Erst ab einem Kurzschlußstrom von 10 A lassen sich schöne Lichtbögen ziehen, darunter funkt es nur etwas.
Interessanterweise ist der Kurzschlußstrom niedriger als der Leerlaufstrom. Die Ursache für diesen Effekt ist sicher die unterschiedliche Verschiebung des Stromes durch Kondensatoren und Induktivitäten. Im Kurzschlußfall sinkt die Induktivität der Primärspule deutlich ab (von 248 mH auf 55 mH) und dadurch sinkt der induktive Blindwiderstand der Spule bzw. der Strom steigt an.

Da es sich bei dieser Schaltung im Prinzip um einen Reihenschwingkreis aus Spule und Kondensator handelt kann es auch zu Resonanzeffekten und Spannungsüberhöhungen kommen. Um dies zu überprüfen habe ich bei verschiedenen Kapazitätswerten den Leerlaufstrom und die Sekundärspannung gemessen.

Kapazität I0 Usek
0 µF 1,90 A 2000 V
16,7 µF 1,97 A 2106 V
20,1 µF 2,42 A 2130 V
24,2 µF 2,96 A 2166 V
30 µF 3,77 A 2198 V
42 µF 5,10 A 2233 V
60 µF 8,00 A 2294 V
99 µF 13,7 A 2398 V
124 µF 18,3 A 2437 V

Die Sekundärspannung steigt mit zunehmender Kapazität stark an. Bei 124 µF beträgt die Spannungsüberhöhung fast 25 %. Größere Kapazitätswerte sind nicht möglich da bei 18,3 A die Trafowicklung innerhalb von Sekunden sehr heiß wird und die 16 A Absicherung das auch nicht lange mitmacht. Allerdings ist das verwendete Voltcraft Multimeter kein True RMS Gerät, bei einem verzerrten Sinus kommt es zu Fehlmessungen.

Zur Kontrolle habe ich die Spannung zwischen Trafo und Kondensator mit dem Oszilloskop beobachtet.

0 µF 42 µF 124 µF

Der Sinus wird verzerrt und die Scheitelspannung steigt an.

Zum Schluß habe ich die Kondensatoren direkt mit Netzspannung betrieben und den Strom gemessen. Als Vergleich habe ich den kapazitiven Blindwiderstand XC berechnet und daraus den theoretischen Strom (U = 230 V). Die Kapazität der Kondensatoren wurde mit dem LCR Meter gemessen.

Kapazität I Itheor.
16,7 µF 1,23 A 1,21 A
20,1 µF 1,49 A 1,45 A
24,2 µF 1,80 A 1,75 A
30 µF 2,24 A 2,17 A
42 µF 2,99 A 3,03 A
60 µF 4,52 A 4,34 A
99 µF 7,36 A 7,15 A
124 µF 9,15 A 8,96 A
131 µF 9,90 A 9,47 A
166 µF 12,6 A 12,0 A
219 µF 16,2 A 15,8 A
240 µF 17,8 A 17,3 A

Bei der Ungenauigkeit eines Zangenamperemeters stimmen die Werte ganz gut überein.

Bei 124 µF fließt z.B. ein Strom von 9,19 A, der Leerlaufstrom des Trafos beträgt 1,90 A. Bei einer Reihenschaltung steigt der Strom aufgrund von Resonanzeffekten dann auf 18,3 A. Ein kapazitiver Ballast macht in der Praxis keinen Sinn.

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