Rippelstrom

Der Lade- und Entladestrom (Rippelstrom) im Glättungskondensator C1 hat wesentlich höhere Amplituden als der Strom durch die Last R1. Wegen P=I²R verursachen sie verhältnismäßig hohe Verlustleistung am Innenwiderstand (ESR) von C1.

Als Rippelstrom (engl. ripple current), in den deutschen Normen "überlagerter Wechselstrom", in technischen Veröffentlichungen mitunter auch "pulsierender Gleichstrom" genannt, bezeichnet man in der Elektrotechnik einen Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform, der einem Gleichstrom überlagert ist. Er tritt überwiegend hinter der Gleichrichtung einer Wechselspannung am nachfolgenden Siebkondensator auf. Die Sonderform des Rippelstromes mit der gleichgerichteten Netzfrequenz 100 Hz (Doppelweg-Gleichrichtung) wurde früher „Brummstrom“ genannt.

Auswirkungen

Eine der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung bewirkt in einem Kondensator Lade- und Entladevorgänge. Diese bewirken einen Effektivstrom, der über den äquivalenten Serienwiderstand (ESR) des Kondensators eine Verlustleistung erzeugt, die in Wärme umgesetzt wird. Der Kondensator erwärmt sich. Bei Keramik- und bei Kunststoff-Folienkondensatoren sowie bei Tantal-Elektrolytkondensatoren hat diese Erwärmung wenig negativen Einfluss auf die Funktionsdauer der Kondensatoren, wenn definierte Temperatur-Obergrenzen nicht überschritten werden. Bei Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten hat jedoch die durch den Rippelstrom erzeugte interne Wärme eine Verkürzung der zu erwartenden Lebensdauer der Kondensatoren zur Folge. Rippelströme, die außerhalb der spezifizierten Grenzen der betroffenen Kondensatoren liegen, können zur Zerstörung der Bauteile führen.

Ein weiterer Nebeneffekt ist die Aussendung von elektromagnetischen Wechselfeldern, die das EMV-Verhalten einer Schaltung negativ beeinflussen. Rippelströme entstehen außerdem i. d. R. durch schnelle Schaltvorgänge z. B. in Digitaltechnik oder durch sogenanntes „cross conducting“ in Schaltnetzteilen oder H-Brücken, aber auch bei der Kommutierung von Gleichstrommaschinen. Wenn sich diese Rippelströme nicht verhindern lassen, versucht man durch Blockkondensatoren direkt am Entstehungsort den Großteil des Wechselanteils zu eliminieren.

Siehe auch

• Restwelligkeit
• Klirrfaktor