Sicherheitskondensatoren Klasse-X und Klasse-Y
29.01.2021
Kondensatoren sind unverzichtbare passive Bauelemente in jeder moderner Schaltung und Elektronikanwendung für die Glättung und Filterung von Stromversorgungen und Signalen. In EMV-Filteranwendungen für AC/DC-Wandler werden zwei besondere Arten von Kondensatoren eingesetzt – Klasse-X und Klasse-Y – um die Störungen der AC-Stromquelle zu filtern. Üblicherweise werden sie als “Sicherheitskondensatoren” bezeichnet.
Erfahren Sie mehr darüber, wo Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren eingesetzt werden und warum diese Sicherheitskondensatoren für das moderne Schaltungsdesign so wichtig sind.
Inhaltsverzeichnis
Was sind Klasse-X-Kondensatoren
Klasse-X-Kondensatoren werden auch als Kondensatoren “line to line” oder “across the line” bezeichnet. Sie werden zur Minimierung von EMI/RFI eingesetzt, die durch Gegentaktstörungen in einer AC-Stromversorgung verursacht werden können. Klasse-X-Kondensatoren werden zwischen Phase und Nullleitung angeordnet, um nachteilige Auswirkungen zu mindern, die durch leitungsgebundene Störungen, Überspannungsspitzen und Spannungstransienten entstehen können. Um der zugehörigen Schaltung eine entstörte AC-Stromversorgung bereitzustellen, unterliegen die Klasse-X-Kondensatoren allen Schwankungen der AC-Netzspannung. Das kann gefährlich werden, falls die Spannungs- oder Leistungswerte des Kondensators überschritten werden. Bei einer Überlastung sollen Klasse-X-Kondensatoren konstruktionsbedingt einen Kurzschluss verursachen, um Sicherung oder Schutzschalter auszulösen und die Stromversorgung zu unterbrechen. Falls die Überstrom-Schutzeinrichtungen nicht reagieren, stellen die Klasse-X-Kondensatoren jedoch eine erhebliche Brandgefahr dar.
Was sind Klasse-Y-Kondensatoren
Klasse-Y-Kondensatoren werden auch als Kondensatoren “line to ground” oder “line bypass” bezeichnet. Sie werden typisch zwischen der AC-Netzversorgung und Masse angeordnet, um EMI/RFI infolge von Gleichtaktstörungen zu unterdrücken. Klasse-Y-Kondensatoren unterliegen auch den Schwankungen der AC-Netzspannung über leitungsgebundene Störungen, Überspannungsspitzen und Spannungstransienten. Sie können auch zu gefährlichen Situationen führen, wenn die zulässigen Höchstwerte des Kondensators überschritten werden und er ausfällt. Klasse-Y-Kondensatoren sollen bei einem Ausfall im Gegensatz zu den Klasse-X-Kondensatoren einen offenen Stromkreis haben, so dass die Schaltung dann eine ungefilterte AC-Stromversorgung hat. Dadurch wird die Brandgefahr verringert.
Klassifikation der Sicherheitskondensatoren
Wie bei vielen sicherheitskritischen Einrichtungen gibt es unterschiedliche Normen und entsprechende Klassifikationen, um die Leistungs- und Grenzwerte der Sicherheitskondensatoren anzugeben. Zur Definition der Sicherheitskondensatoren gibt es unterschiedliche Normen wie IEC 60384-14, UL 1414, UL 1283, CAN/CSA C22.2 No.1 und CAN/CSA 384-14. Der gängigste Standard IEC 60384-14 definiert die Sicherheitsklassifikation von Klasse-X und Klasse-Y anhand unterschiedlicher Werte des Spitzenspannungsimpulses vor dem Ausfall.
Gemäß IEC 60384-14 sind die Unterklassen der Klasse-X-Kondensatoren folgendermaßen eingestuft:
Gemäß IEC 60384-14 sind die Unterklassen der Klasse-Y-Kondensatoren folgendermaßen eingestuft:
Arten der Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren
Sicherheitskondensatoren der Klasse-X und Klasse-Y werden eingesetzt, um AC-Signale zu filtern und EMI zu verringern. Dazu müssen Sie jedoch direkt mit der gefährlichen AC-Netzspannung verbunden sein. Deshalb müssen sie als “Sicherheitskondensatoren” zertifiziert sein, damit sie unter diesen Bedingungen sicher funktionieren. In sicherheitsspezifischen Filterschaltungen kommen verschiedene Ausführungen von Sicherheitskondensatoren zum Einsatz. Gewöhnlich werden Keramik-Scheibenkondensatoren und Keramik-SMD-Kondensatoren als Entstörkondensatoren für die AC-Netzfilterung verwendet, während Folienkondensatoren häufiger zur Dämpfung leitungsgebundener Störungen eingesetzt werden.
Keramikkondensatoren und Folienkondensatoren können jeweils für Klasse-X- oder Klasse-Y-Anwendungen eingesetzt werden, aber durch ihre Form und individuellen Eigenschaften kann für bestimmte Anwendungen ein Typ vorteilhafter sein als der andere. Keramikkondensatoren werden häufig für Antennenkopplung, Primär- und Sekundärkopplung wie in Schaltnetzteilen, für die Entstörung schnell schaltender Steuerungen wie für Motorsteuerung, Relais, Schaltnetzteile und Wechselrichter verwendet. Folienkondensatoren werden häufig da eingesetzt, wo ihre selbstheilenden Eigenschaften vorteilhaft sind, etwa bei kapazitiven Stromversorgungen, Stromzählern, Automobilanwendungen und bei schwierigen Umgebungsbedingungen.
Fazit
Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren dienen zur Filterung der AC-Stromversorgung, um EMI und RFI in empfindlichen elektronischen Anwendungen zu verringern. Es gibt verschiedene Klassifikationen der Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren mit unterschiedlichen Eigenschaften, um Schwankungen der kontinuierlichen Wechselspannung sowie Spitzenspannungsimpulsen und Spannungstransienten zu widerstehen. Unabhängig von der Anwendung sind Sicherheitskondensatoren für die Stromversorgung signalempfindlicher Elektronik unerlässlich, während sie die Gefahr von Brand oder elektrischem Schlag mindern.
Inhaltsverzeichnis
- Was sind Klasse-X-Kondensatoren
- Was sind Klasse-Y-Kondensatoren
- Klassifikation der Sicherheitskondensatoren
- Arten der Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren
- Fazit
Was sind Klasse-X-Kondensatoren
Klasse-X-Kondensatoren werden auch als Kondensatoren “line to line” oder “across the line” bezeichnet. Sie werden zur Minimierung von EMI/RFI eingesetzt, die durch Gegentaktstörungen in einer AC-Stromversorgung verursacht werden können. Klasse-X-Kondensatoren werden zwischen Phase und Nullleitung angeordnet, um nachteilige Auswirkungen zu mindern, die durch leitungsgebundene Störungen, Überspannungsspitzen und Spannungstransienten entstehen können. Um der zugehörigen Schaltung eine entstörte AC-Stromversorgung bereitzustellen, unterliegen die Klasse-X-Kondensatoren allen Schwankungen der AC-Netzspannung. Das kann gefährlich werden, falls die Spannungs- oder Leistungswerte des Kondensators überschritten werden. Bei einer Überlastung sollen Klasse-X-Kondensatoren konstruktionsbedingt einen Kurzschluss verursachen, um Sicherung oder Schutzschalter auszulösen und die Stromversorgung zu unterbrechen. Falls die Überstrom-Schutzeinrichtungen nicht reagieren, stellen die Klasse-X-Kondensatoren jedoch eine erhebliche Brandgefahr dar.
Was sind Klasse-Y-Kondensatoren
Klasse-Y-Kondensatoren werden auch als Kondensatoren “line to ground” oder “line bypass” bezeichnet. Sie werden typisch zwischen der AC-Netzversorgung und Masse angeordnet, um EMI/RFI infolge von Gleichtaktstörungen zu unterdrücken. Klasse-Y-Kondensatoren unterliegen auch den Schwankungen der AC-Netzspannung über leitungsgebundene Störungen, Überspannungsspitzen und Spannungstransienten. Sie können auch zu gefährlichen Situationen führen, wenn die zulässigen Höchstwerte des Kondensators überschritten werden und er ausfällt. Klasse-Y-Kondensatoren sollen bei einem Ausfall im Gegensatz zu den Klasse-X-Kondensatoren einen offenen Stromkreis haben, so dass die Schaltung dann eine ungefilterte AC-Stromversorgung hat. Dadurch wird die Brandgefahr verringert.
Klassifikation der Sicherheitskondensatoren
Wie bei vielen sicherheitskritischen Einrichtungen gibt es unterschiedliche Normen und entsprechende Klassifikationen, um die Leistungs- und Grenzwerte der Sicherheitskondensatoren anzugeben. Zur Definition der Sicherheitskondensatoren gibt es unterschiedliche Normen wie IEC 60384-14, UL 1414, UL 1283, CAN/CSA C22.2 No.1 und CAN/CSA 384-14. Der gängigste Standard IEC 60384-14 definiert die Sicherheitsklassifikation von Klasse-X und Klasse-Y anhand unterschiedlicher Werte des Spitzenspannungsimpulses vor dem Ausfall.
Gemäß IEC 60384-14 sind die Unterklassen der Klasse-X-Kondensatoren folgendermaßen eingestuft:
- Unterklasse X3 – Spitzenspannungsimpuls von weniger oder gleich 1,2kV
- Unterklasse X2 – Spitzenspannungsimpuls von weniger oder gleich 2,5kV
- Unterklasse X1 – zwischen 2,5kV und weniger oder gleich 4,0kV
Gemäß IEC 60384-14 sind die Unterklassen der Klasse-Y-Kondensatoren folgendermaßen eingestuft:
- Unterklasse Y4 – unter 150V AC
- Unterklasse Y3 – weniger oder gleich 150V AC bis zu 250V AC
- Unterklasse Y2 – weniger oder gleich 150V AC bis zu 300V AC
- Unterklasse Y1 – weniger oder gleich 500V AC
Arten der Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren
Sicherheitskondensatoren der Klasse-X und Klasse-Y werden eingesetzt, um AC-Signale zu filtern und EMI zu verringern. Dazu müssen Sie jedoch direkt mit der gefährlichen AC-Netzspannung verbunden sein. Deshalb müssen sie als “Sicherheitskondensatoren” zertifiziert sein, damit sie unter diesen Bedingungen sicher funktionieren. In sicherheitsspezifischen Filterschaltungen kommen verschiedene Ausführungen von Sicherheitskondensatoren zum Einsatz. Gewöhnlich werden Keramik-Scheibenkondensatoren und Keramik-SMD-Kondensatoren als Entstörkondensatoren für die AC-Netzfilterung verwendet, während Folienkondensatoren häufiger zur Dämpfung leitungsgebundener Störungen eingesetzt werden.
Keramikkondensatoren und Folienkondensatoren können jeweils für Klasse-X- oder Klasse-Y-Anwendungen eingesetzt werden, aber durch ihre Form und individuellen Eigenschaften kann für bestimmte Anwendungen ein Typ vorteilhafter sein als der andere. Keramikkondensatoren werden häufig für Antennenkopplung, Primär- und Sekundärkopplung wie in Schaltnetzteilen, für die Entstörung schnell schaltender Steuerungen wie für Motorsteuerung, Relais, Schaltnetzteile und Wechselrichter verwendet. Folienkondensatoren werden häufig da eingesetzt, wo ihre selbstheilenden Eigenschaften vorteilhaft sind, etwa bei kapazitiven Stromversorgungen, Stromzählern, Automobilanwendungen und bei schwierigen Umgebungsbedingungen.
Fazit
Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren dienen zur Filterung der AC-Stromversorgung, um EMI und RFI in empfindlichen elektronischen Anwendungen zu verringern. Es gibt verschiedene Klassifikationen der Klasse-X- und Klasse-Y-Kondensatoren mit unterschiedlichen Eigenschaften, um Schwankungen der kontinuierlichen Wechselspannung sowie Spitzenspannungsimpulsen und Spannungstransienten zu widerstehen. Unabhängig von der Anwendung sind Sicherheitskondensatoren für die Stromversorgung signalempfindlicher Elektronik unerlässlich, während sie die Gefahr von Brand oder elektrischem Schlag mindern.
Anwendungen
