Nubert Lautsprecher, HiFi- und Surround-Elektronik

Hallo,

ich will jetzt kein großes Fass aufmachen, aber aufgrund meiner inzwischen reichhaltigen Erfahrungen mit diesen passiven Bauelementen möchte ich doch berichten.

Elektrolytkondensatoren (Elkos) sind preiswerte und kleine Bauelemente, welche in der Elektrotechnik häufig zur Glättung von Gleichspannungen eingesetzt werden. Hierzu werden sie elektrisch aufgeladen und können im Gegenzug die elektrische Ladung eine gewisse Zeit speichern und bedarfsweise auch wieder abgeben. Sie befinden sich in fast allen elektronischen Baugruppen.

Hier Erläuterungen zum Bauelement: -> Klick <-

Das funktioniert auch sehr gut, allerdings neigen insbesondere sehr kleine Elkos zum Austrocknen.

Verschärft wird dieser Effekt dadurch, dass durch den technischen Fortschritt die Elkos bei gleicher Kapazität in den letzten Jahren immer kleiner wurden.

Im Laufe der Zeit diffundiert ein Teil des Elektrolyten durch den Gummistopfen, welcher das Bauelement verschließt, hindurch. Bei den heute üblichen Single-ended-Elkos werden die beiden Anschlussdrähte durch den Gummistopfen hindurch geführt, das ist sozusagen die kritische Stelle.

Der Austrocknungseffekt, welcher ein schleichender Prozess ist, kann dazu führen, dass Störungen zunächst einmalig auftreten, dann wieder verschwinden, dann häufiger auftreten um schlussendlich zu einem dauerhaften Fehler im Gerät zu führen.

Funktionsstörungen an elektronischen Geräten durch ausgetrocknete Elkos hatte ich an meinem Minidisc-Deck von Sony, in einigen meiner AW-1000 und ganz aktuell in einem erst kürzlich erstandenen „Schwebeobjekte“.

Bitte richtig einordnen: Die durch Elkoaustrocknung verursachten Störungen beim Sony und einigen meiner AW-1000 entstanden nach vielen Jahren der Nutzung (> 10 Jahre) und sind insofern für mich akzeptabel. Außerdem habe ich einen „Riecher“ für diese Bauteile und deren Defekte entwickelt, so dass ich diesbezügliche Reparaturen an meinen Geräten selber ausführen kann.

Nun ja, ich war früher Elkoentwickler und kenne diese Bauteile daher recht gut. Wir sind ziemlich beste Freunde .

Was mich aktuell zum Schreiben dieses Threads bewegt ist die Tatsache, dass ich mit einem meiner erst ca. ½ Jahr alten „Schwebeobjekten“ bereits mit ausgetrockneten Elkos konfrontiert wurde!

Jetzt wird es etwas länglich, aber ich versuche zu erklären:

Diese Teile werden mit einem 12V/ 1A Steckerschaltnetzteil mit Gleichspannung betrieben.
Die Objekte (spezielle Kugeln, LED-Lampen u. a.) schweben über einer Grundplatte, in welcher ein ringförmiger Dauermagnet, vier Spulen mit Eisenkern, eine aufwändige Steuerungselektronik sowie Lagesensoren enthalten sind.
Die vier Spulen liefern den Magnetismus, welcher zur Aufrechterhaltung der exakten Schwebeposition erforderlich ist und werden von der Regelung entsprechend angesteuert. Das eigentliche Schweben wird durch die Abstoßung von zwei Permanentmagneten bewirkt. Der Eine befindet sich wie erwähnt als Ringmagnet in der Grundplatte, der Andere im Schwebeobjekt selber.

Das Platzieren der schwebenden Objekte ist nicht ganz einfach, denn der Regelbereich der Steuerung ist sehr klein. Zunächst klatschen (es hört sich wirklich so an!) die Objekte auf die Grundplatte, weil die Übung fehlt. Irgendwann gelingt die Positionierung und die Kugel oder mitgelieferte Lampe schwebt ca. 2,5cm über der Grundplatte.

Ich mag solche technischen Spielereien, lautlos schwebende Objekte wirken auf mich einfach total krass. Siehe Bilder:





Leider, und jetzt komme ich zurück zum Thema, fiel plötzlich ohne erkennbaren Anlass die Schwebekugel mit einem lauten „Klack“ auf die Grundplatte. Auch nach dem erneuten Aufsetzen wiederholte sich das Ganze in immer kürzeren zeitlichen Abständen. Ich betreibe meine Schwebeobjekte im Dauerbetrieb, aber nach dem erwähnten ½ Jahr sollte das nicht passieren!

Ich öffnete die Grundplatte (die Schrauben befinden sich unter den abnehmbaren Gummifüßchen auf der Unterseite) und erblickte dort nach dem Abschrauben der Elektronik genau vier Elkos, welche wohl für die Steuerung der vier Steuerspulen zuständig sind. Die Elkos haben je 220µF/ 10V und sind sehr klein. Sie sind direkt nebeneinander angeordnet.

Diese Elkos habe ich durch neue 220µF/ 16V – Typen ersetzt, welche etwas größeres Gehäuse haben und daher geeigneter sind. Die ursprünglichen 220µF/ 10V – Elkos sind definitiv unterdimensioniert!

Interessehalber habe ich nach der Reparatur die Grundplatte meines anderen Schwebeobjektes, der Lampe, ebenfalls geöffnet. Das Innenleben ist gleich, lediglich die Grundplatten unterscheiden sich im Aussehen.

Aber, Überraschung: An gleicher Stelle befinden sich 4 größere Elkos in 16-V-Ausführung! Die Chinesen haben offensichtlich hinzugelernt und bauen bei den neueren Geräten passendere Elkos ein. In diesem Fall liegt somit keine geplante Obsoleszenz vor, sondern eine Produktverbesserung.

Trotzdem habe ich auch diese Elkos durch solche mit noch etwas größerem Gehäuse ersetzt.

Hier der Größenvergleich der Elkos. Die vier kleinen befanden sich im ausgefallenen Gerät, die etwas größeren im neueren:



Lange Rede, kurzer Sinn:

Falls ihr so ein chinesisches Schwebeteil habt und das Schwebeobjekt fällt aus unerklärlichen Gründen nach längerem Betrieb auf die Grundplatte, wechselt die vier Elkos aus!
(Natürlich nur für „Lötis“ geeignet )

Beste Grüße
OL-DIE

Hi Johannes,

Danke für den ausführlichen Bericht.

Diese "Nass"-Elkos werden nicht nur zur Glättung, sondern teilweise auch zur Speicherung der Energie verwendet. Und wie du schon so schön schreibst, trocknen die eben aus und sind nach ein paar Jahren Nutzung oder Nichtnutzung nicht mehr zu gebrauchen.

VG
Christian

Die meist dicken Elkos lassen sich dafür aber auch leicht lokalisieren (ausgebeult oder geplatzt) und tauschen, da alles mit Lötfahne oder PIN unterhalb der Leiterplatte. Sind nur eben teuer.

Bei vielen neuen Geräten befindet sich leider gefühlt 500 Gramm "weiße Paste" auf den Bauteilen (zur mechanischen Fixierung, damit sich bei Schwingkreisen nichts hörbar aufschwingen kann und zur Kühlung), die es schwer machen, Bauteile zu tauschen.

Ist diese weiße Pampe auch Hifi-zertifiziert? Darf man das überhaupt da benutzen? Verfälscht das nicht den Klang?
Fragen über Fragen.

Weiße Pampe für die weiße Weste, somit alles astrein sauber.

Hallo,

ich habe ja gewisse Erfahrungenmit solcher "Pampe" .

Einerseits ist sie nötig, um Bauelemente zu fixieren und gegen das "Abschütteln" zu sichern (insbesondere in Subwoofern), andererseits behindert sie zwangsläufig den gegebenenfalls nötigen Austausch von Bauelementen.

Da hilft nur ein scharfes Messer (Skalpell) und viel Geduld und Sorgfalt. Und "man" sollte die nötige Zeit einplanen .

Als ich in einem meiner AW-1000 die großen Siebelkos wechselte, sah das so aus:






Dann habe ich wie beschrieben geduldig die Pampe entfernt, um eine ebene Auflagefläche für die neuen Elkos zu schaffen.

Nach dem Einlöten der neuen Kondensatoren sah es so aus:



Nebenbei: Die dargestellte Endstufe arbeitet seitdem einwandfrei. Ach, ich mag den AW-1000 .
Wie ich schon woanders schrieb, sind wir ziemlich beste Freunde .

Ich habe übrigens die ausgewechselten Elkos nicht mehr mit Schmelzkleber oder ähnlichem fixiert, sondern sie sitzen auch so fest in der Platine. Da ich die AW-1000 nicht brutal betreibe, sondern sie entspannt vor sich hin arbeiten, sollte dieser Umstand auch kein Problem bereiten.

Beste Grüße
OL-DIE

OL-DIE hat geschrieben: Do 1. Jun 2023, 17:19 Einerseits ist sie nötig, um Bauelemente zu fixieren und gegen das "Abschütteln" zu sichern (insbesondere in Subwoofern), andererseits behindert sie zwangsläufig den gegebenenfalls nötigen Austausch von Bauelementen.

Ohne sie würde man aber z.B. das Spulenfiepen in so manchem Schaltnetzteil nicht wegbekommen. Sie ist notwendig wie nervig.

Das weiß ich doch alles. Wollte euch nur etwas aufziehen.

Aber ich muss schon sagen, dass die Entwicklung von den Nasselkos doch schon sehr viel weiter sind, als noch vor 30 Jahren. Damals konntest sagen, die sind nach spätestens 10 Jahren ausgetrocknet gewesen. Heutzutage halten die schon sehr viel länger, aber auch nicht ewig.
Und obwohl das nur ein Pfennigartikel ist, kann man es schlecht austauschen, weil viele Geräte gar nicht "zerlegbar" gebaut sind. Beim Öffnen der Geräte machst dann das Gehäuse kaputt. Ich hoffe, dass das sich bald ändert.

mcBrandy hat geschrieben: Fr 2. Jun 2023, 07:44... Aber ich muss schon sagen, dass die Entwicklung von den Nasselkos doch schon sehr viel weiter sind, als noch vor 30 Jahren. Damals konntest sagen, die sind nach spätestens 10 Jahren ausgetrocknet gewesen. Heutzutage halten die schon sehr viel länger, aber auch nicht ewig. ...

Hm,

ich habe Elkos aus den 80ern in meiner Modellbahnsteuerung verbaut, welche noch heute zuverlässig arbeiten. Fortschritte gab es hinsichtlich der Baugröße, es ist heute möglich, mehr Kapazität pro Volumeneinheit unterzubringen. Dies wurde durch moderne Ätzverfahren der Anodenfolien erreicht.

Nachteile sind aber vorhanden: Höhere Verluste (ESR), geringere Oberfläche des Bauelements (dadurch schlechtere Wärmeabgabe) und weniger Elektrolyt im kleineren Gehäuse (Austrocknungsgefahr steigt).

Den höheren Verlusten und der damit einhergehenden Zunahme der Erwärmung kann man mit leitfähigeren Elektrolyten entgegenwirken, allerdings steigt dann die Gefahr der inneren Korrosion. Zur Beruhigung steht dann beispielsweise 105°C auf dem Schrumpfschlauch des Gehäuses.

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 .


Beste Grüße
OL-DIE