Meine Erfahrungen mit Elektrolytkondensatoren in vielen Geräten

[Kat-CeDe]

Hi,
meine Erfahrung mit Elkos stammen aus einem alten Radio aus den 50ern oder so. Einem sehr grroßen Elko platzte mitten in der Nacht im wahrsten Sinne der Kragen, sprich er ist richtig explodiert. Überall im Zimmer kleine Fetzen und ein ziemlicher Gestank. Die niedlichen Kleinen von Heute sind dagegen ja harmlos.

Ralf

[OL-DIE]

@Kat-CeDe

Das alte Radio aus den 50ern war mit großer Wahrscheinlichkeit ein Röhrengerät. Darin sind sogenannte Hochvolt-Elkos mit 350V Nennspannung verbaut.

Die damals verwendeten Elektrolyte bauen bei längerer Nichtbenutzung des Gerätes das Dielektrikum (die isolierende Aluminiumoxidschicht der Anodenfolie) ein wenig ab. Bei der Inbetriebnahme liegen dann plötzlich wieder 350V am Elko an, was ihm nicht gut tut, weil dann die Anodenfolie "brutal" nachformiert wird. Hierbei entsteht Gas, damit plötzlicher Innendruck, und dann kann das Sicherheitsventil ansprechen oder gar der Elko platzen. Besonders krass wird es, wenn das alte Röhrenradio viele Jahre auf dem Dachboden verwahrt wurde und es dort im Sommer regelmäßig sehr heiß ist. Dann hat sich das Dielektrikum besonders stark abgebaut. Dann macht es besonders gerne ...

Deshalb rate ich bei Wiederinbetriebnahme alter Röhrengeräte nach langer Pause dazu, das Gerät langsam mit einem Regeltrafo hochzufahren. Dann haben die Elkos Zeit, nachzuformieren. Um mal die gerne verwendeten Autovergleiche zu bemühen: Ein Auto (mit Verbrennungsmotor) wir ja nach dem Kaltstart üblicherweise nicht sofort mit Höchstdrehzahl gefahren.

Ich habe auch noch ein Röhrenradio aus den 50ern. Das schalte ich regelmäßig ein, damit die Elkos nachformieren können.
Ca. 15 Minuten sollten reichen.

Beste Grüße
OL-DIE

[Weyoun]

ich habe Elkos aus den 80ern in meiner Modellbahnsteuerung verbaut, welche noch heute zuverlässig arbeiten.

Ich gehe mal stark davon aus, dass deine Modellbahnsteuerung in einem Raum ist, der im Sommer keine 40 Grad aufwärts sieht? Richtige Probleme gibt es ja eigentlich nur, wenn die Geräte, die die Elkos enthalten, dauerhaft großer Wärme ausgesetzt sind. Bestes Beispiel: High-End-PC im Sommer oder AVR im Schrank verbaut ohne Luftzirkulation

Ganz schlimm war es bei unseren Getriebesteuer-Mechatroniken, die im 150 Grad heißen Öl liegen und dann noch eine Eigenerwärmung erfahren. Da überhaupt passende Elkos zu finden, die 15 Jahre / 6.000 Betriebsstunden mitmachen, war nicht einfach. Lange Zeit ging kein Weg daran vorbei (wenn noch eine starke Ölpumpe angesteuert werden musste). Mittlerweile sind wir auf MLCCs umgestiegen, doch ist deren Maximalwert ungleich kleiner als der von Elkos. Mehr als 10 µF bekommt man in der Regel nicht (22 µF und 47 µF kosten pro Stück mehr als wenn man einfach mehr 10 µF MLCCs kauft), also braucht man hunderte davon, um einen richtig großen Elko zu ersetzen. Glücklicherweise kann man an der Motor-Kommutierung auch noch herumschrauben, sodass kleinere Kapazitäten nun auch kein Problem mehr darstellen.

[OL-DIE]

... Ich gehe mal stark davon aus, dass deine Modellbahnsteuerung in einem Raum ist, der im Sommer keine 40 Grad aufwärts sieht? Richtige Probleme gibt es ja eigentlich nur, wenn die Geräte, die die Elkos enthalten, dauerhaft großer Wärme ausgesetzt sind. Bestes Beispiel: High-End-PC im Sommer oder AVR im Schrank verbaut ohne Luftzirkulation ...

Genau so ist es. Große Wärme in Elkos kann aber auch durch hohe Strombelastung derselben entstehen, unabhängig von der Umgebungstemperatur.

Beste Grüße
OL-DIE

[Weyoun]

Wir mussten 150 Grad Umgebung plus Eigenerwärmung der Mechatronik plus hohe Ströme zur Ansteuerung der Pumpe erreichen. Und dann musste das ganze auch noch auf dem "Shaker" (heftigste Vibrationen von Infraschall bis in den kHz-Bereich) überleben (am Getriebe ist es halt "ungemütlich"), ohne dass im Inneren die "Bändchen" rissen. Aber wir haben es irgendwie geschafft, mit den Bauteilherstellern zusammen etwas auf die Beine zu stellen, was hält.

[OL-DIE]

@Weyoun

Das sind wahrhaftig ungemütliche Bedingungen .

150°C ist keine Temperaturbereich für Elkos. Ich habe seinerzeit im Bereich bis 125°C entwickelt.

Respekt, dass ihr das geschafft habt!



Beste Grüße
OL-DIE

[Weyoun]

Das geht auch nur, wenn man keine Elkos "von der Stange" einkauft, sondern mit den Herstellern zusammen das Produkt entwickelt. Damals ging das noch, allerdings wollen mittlerweile immer weniger Bauteilhersteller teures Geld in den Bereich "Automotive" stecken, weshalb wir stetig weniger Optionen haben. Auf der anderen Seite: Ab 2035 hat eh kein Auto in der EU (und in vielen anderen Ländern weltweit) mehr eine Getriebesteuerung mit Ölpumpen-Ansteuerung mehr verbaut. In Zukunft sinken somit auch die Anforderungen wieder auf 125 Grad oder gar noch darunter.

[OL-DIE]

... Das geht auch nur, wenn man keine Elkos "von der Stange" einkauft, sondern mit den Herstellern zusammen das Produkt entwickelt. ...

@Weyoun

Ja, die Entwicklung von kundenspezifischen Elkos war damals mein tägliches Brot. Wichtig ist bei diesen Entwicklungen, die genauen Anforderungen (Temperatur, Lebensdauer, Strom- und Spannungsbelastung, Umgebungseinflüsse wie Vibrationen, chemische Einflüsse usw.) zu kennen.

Beispielsweise ist es für Elkos ziemlich "tödlich", wenn sie in chlorhaltiger Umgebung eingesetzt werden sollen. Das muss jetzt nicht unbedingt Chlorgas sein, ungünstig wirken auch Vergussmassen oder Klebstoffe, welche mit der Zeit geringe Mengen Chlorgas abspalten.

Ich würde beispielsweise niemals einen Elko in Vergussmasse eingießen (seinerzeit war Araldit beliebt), weil das gefährlich ist. Hart aushärtende Vergussmassen behindern das Ablassen von Gas aus dem Sicherheitsventil von Elkos und können die Korrosion fördern.

Einen Elkowickel, welcher noch nicht im Becher eingebaut wurde, darf man deshalb auch nicht mit den bloßen Händen anfassen, weil bereits das Salz auf der Haut (NaCl) später Korrosion im Elko auslösen kann. Im Bereich der Elkofertigung ist Sauberkeit das höchste Gebot. Alle Zutaten des Elkos wurden zu meiner Zeit in entionisiertem Wasser ausgekocht und die Leitfähigkeit des Wassers gemessen. Elkopapiere, Verschlusselemente (Gummistopfen, Hartpapierscheiben usw.) mussten hochrein sein.

Beste Grüße
OL-DIE

[mcBrandy]

Meine Meinung aus technischer Sicht ist: Wenn möglich, mindestens eine Spannungsreihe höher als erforderlich verwenden, wenn es der Einbauraum zulässt. Dann wird der Kondensator zwar wieder größer, aber die genannten Nachteile verkehren sich wieder zu Vorteilen. Das Bauelement "lebt" länger. Ich merke, ich wiederhole mich .

Man sollte die Bauteile nicht an ihrer Grenze betreiben. Je näher an der Spannungsgrenze, desto höher die Ausfallwahrscheinlichkeit. Kann man ganz leicht mit einer gewissen Siemensnorm berechnen. Vor allem der Unterschied zwischen knapp an der Grenze oder nur die Hälfte der Betriebsspannung.

[Kat-CeDe]

Moin,

Das alte Radio aus den 50ern war mit großer Wahrscheinlichkeit ein Röhrengerät. Darin sind sogenannte Hochvolt-Elkos mit 350V Nennspannung verbaut.

der Kandidat hat 100 Punkte. Es war schon in den 80ern da war es "erst" 30 Jahre alt. Der Klang war aber super. Nach dem Knall am Abend war ich schlagartig wieder wach

Ralf