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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausfallmechanismus Elkos und Formierung


Autor: Stephan S. (outsider)
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Ich habe große Elkos bekommen bis 450V/3300µF und möchte diese gerne in 
Betrieb nehmen. Da ich nicht genau weiß wie lange sie gelagert waren 
würde ich sie gerne formieren und bin jetzt am überlegen wie so ein Elko 
eigentlich kauputt geht.

Dazu hab ich schon einiges gelesen, aber leider nie Angaben von 
Herstellern. Die Frage ist: Wie gehen Elkos eigentlich kaputt?

- Durch die Energie die ihm zugeführt wird?
- oder durch die Energie die schon in ihm selbst gespeichert ist?

Das heißt: Kann der auch dann noch explodieren wenn er nur sehr langsam 
aufgeladen wird über einen sehr großen Widerstand?

In einem Dokument habe ich gelesen dass man beim Formieren darauf 
aufpassen soll dass die Leistung im Leckwiderstand so klein bleibt dass 
sich das Bauteil nicht spürbar erhitzt. Also mal abgesehen davon dass 
ich da nicht hinfassen würde wenn eine solche Bombe hochgeht frag ich 
mich ob wirklich nur die Wärme die das gesamte Bauteil erhitzt das 
Problem ist, oder ob einzelne Hotspots an fehlerhaften 
Oxidschichtstellen dazu führen können dass er auf einmal intern einen 
Überschlag erfährt und explodiert.

Falls jemand Interesse an solchen Kondensatoren hat und mir ein gutes 
Tausch- oder Kaufangebot macht könnte ich auch einige davon abgeben. Ein 
Trenntrafo, ein Stelltrafo und ein Netzgerät bis 500V oder mehr wären 
nicht schlecht.

Autor: Steven () (ovular) Benutzerseite
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Hallo!

Mögliche Gründe für defekte Elkos sind:
- Alterung -> das Elektrolyt trocknet aus, C veringert sich
- Überspannung -> Platten werden Kurzgeschlossen o.ä.
- Verpolung -> Elektrolyt erhitzt sich
- Wärme -> Elektrolyt trocknet aus (schneller als bei Alterung)

Auf- und Entladen hat damit nichts zu tun.
Explodieren kann er nur wenn sich das Elektrolyt sehr schnell erhitzt. 
Dies passiert durch Verpolung und/oder Überspannung.

MfG Steven

Autor: markus (Gast)
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Wenn das Elektrolyt erhizt, baut sich ein Druck auf, der Sprengt dann 
den Becher vom Elko herunter :)

Autor: Wolf (Gast)
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Entscheidungshilfe:

Bei spannungsloser Lagerung, insbesonderesog. nasser Elkos, kann die 
Oxidschicht auf der Anodenfolie(Dielektrikum) angegriffen werden. Dieser 
chemische Prozess verläuft um so schneller, je höher die Temperatur 
ist.Die Oxidschicht wird jedoch durch Anlegen der Nennspannung an die 
Elkos 100%tig wieder regeneriert.
Valvo-Kondensatoren können mindestens 4 Jahre spannungslos bei 
Temperaturen <40° gelagert werden, ohne daß die Brauchbarkeitsdauer 
gemindert wird.
Das Anlegen der Nennspannung ohne vorherige Formierbehandlung nach 
dieser Lagerzeit ist zulässig. Es können jedoch beim Einschalten 
innerhalb der ersten Minuten Restströme auftreten, die bis zu 10 mal 
größer als der Abnahmereststrom(=andere Definition) sind.
Entnommen dem Datenbuch von Valvo: Lagerfähigkeit von Elkos.

Autor: Gast (Gast)
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Häng sie einfach über nen Vorwiderstand an ein 20V(+-10V) Netzteil und 
beobachte den Leckstrom. Der sollte nach einigen Minuten deutlich sinken 
und sich irgendwo im Rahmen des Datenblattes einpendeln. Danach kannst 
mal vorsichtig mehr Spannung draufgeben.

Autor: Stephan S. (outsider)
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Explodieren kann er nur wenn sich der Elektrolyt zu schnell erhitzt? 
Klar, schließlich ist eine Explosion nur dann gegeben wenn sich 
irgendwas ausdehnt. Aber die eigentliche Frage ist ob das auch passieren 
kann wenn die Oxidschicht noch zu klein ist und die Spannung 
durchschlägt. Könnte mir vorstellen dass es an dieser Stelle zu einer 
Entladung des ganzen Kondensators kommt und in dem Moment ist eben die 
zu schnelle Erhitzung auch gegeben. Falls die Energie die er bis dahin 
schon gespeichert hat ausreicht, das ist die nächste Frage.

Das aus dem Datenbuch von Valvo ist interessant zu lesen. Aber ich weiß 
deswegen auch nicht ob das bei allen gilt, oder nur bei Valvo oder nur 
bei der bestimmten Serie von denen, oder vielleicht auch erst ab einem 
gewissen Baujahr.

Das mit der niedrigen Spannung war auch das erste was ich gemacht habe. 
Hab sie an 24V gehängt mit Strombegrenzung auf 50mA oder so. Es war sehr 
schön zu beobachten wie der Strom gesunken ist. Manche waren innerhalb 
kürzester Zeit runter auf 50µA oder weniger, andere haben dafür ne 
Stunde gebraucht. Manche waren in ein paar Minuten unter 10µA.

Das mit den Datenblattwerten ist auch so eine Sache... Die Elkos sind 
oft zu alt als dass man da noch Datenblätter dazu finden würde.

Hab schon überlegt ein Blitzgerät von einem Foto zu nutzen um sie zu 
Laden für die Formierung. Da kann auf keinen Fall ein zu hoher Strom 
rauskommen, es dauert halt ein wenig länger bis sie voll sind. Nur die 
maximale Spannung wird wohl nicht ganz reichen. Hab schon was gefunden 
wie ich selbst einen Hochsetzsteller recht günstig hinkriege mit 
regelbarer Ausgangsspannung, mir fehlt nur noch der passende Übertrager 
mit 1:20 und 180µH Eingangsinduktivität. Da dann noch die 
Maximalspannung einstellbar machen und fertig ist das perfekte autonome 
Kondensatorformiergerät. Dann brauch ich nur noch ne Explosionssichere 
Kiste im Keller...

Autor: Peter Roth (gelb)
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@  Stephan S. (outsider)

Dein Elko enthält maximal 1/2  C  U*U = 334Ws.

Er könnte rechnerisch eine 60W-Birne 5,55 Sekunden leuchten lassen.

Das ist aber nicht viel an Energie. 100 ml Wasser werden damit um knapp 
1 Grad erhitzt!

Das heißt, wenn der Elko durch internen Kurzschluss zerstört wird, gibt 
es vielleicht einen lauten Knall, aber keine Explosion. Hatte ich schon, 
begann mit knacksen und hat sich gesteigert (provoziert!) bis der Elko 
beim finalen Knall vom Tisch hüpfte. Bei einigen mA Ladestrom.

Solange der Elko nur mit einigen mA geladen wird, bis er voll ist, 
passiert also nichts großes. Schlimm wird es, wenn ein Netzteil 
angeschlossen ist, das im Fehlerfall ordentlich Saft (450V 1A) 
nachliefert. Dann bläht sich der Elko innerhalb von Sekunden und 
explodiert.

Also: Strombegrenzt (10-100 kOhm Widerstand reicht) laden bis voll 
(450V), dann anhand des noch fließenden Stromes beurteilen, ob er noch 
ok ist.

Grüße, Peter

Autor: Stephan S. (outsider)
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Ich denke nicht dass das den ganzen Kondensator erhitzen muss. Wenn sich 
da ein einziger Milliliter Elektrolyt in Dampf umwandelt (an der Stelle 
wo er überschlägt) sollte der Druck groß genug sein um das Teil 
zerplatzen zu lassen.

334 Joule sind ne ganze Menge Energie. Ich hatte mal nen Lichtbogen von 
405 Joule 30 cm von mir entfernt. 9 Kondensatoren, je 3 in Reihe und 3 
davon parallel auf 900V aufgeladen. Die Kondensatoren habens 
ausgehalten, aber der Halbleiter wurde gesprengt, das kann man sich kaum 
vorstellen wie laut das war und was das für eine Druckwelle gegeben hat, 
das hab ich richtig im Bauch gespürt!

Wieviel Joule Schussenergie hat eigentlich eine Handfeuerwaffe? Sind das 
nicht nur ein paar Joule? Ich denke dass es einfach drauf ankommt in 
welcher Zeit die Energie umgesetzt wird.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Was hast du vor mit den Kalibern?

Autor: Stephan S. (outsider)
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Das weiß ich selbst noch nicht so genau :-)

Vielleicht mach ich wirklich mal Versuchsreihen was am lautesten knallt. 
Bei uns in der Arbeit nutzen wir solche Kondensatorpakete um 
Leistungsbauteile zu vermessen. In erster Linie IGBTs. Da knallts schon 
ab und zu mal und wir würden gerne mal wissen wann es am lautesten 
knallt. Welche Situation knallt am lautesten? Wenn ein Draht 
weggesprengt wird? Wenn nur ein Lichtbogen in der Luft steht? Welche 
Lichtbogenlänge knallt am lautesten? Das sind so die Fragen die uns 
bewegen.

Sinnvolle Anwendungen wüsste ich nicht wirklich. Aber Sachen sprengen 
macht doch jeder gerne, oder nicht? :-)

Um wirklich sinnvolle Anwendungen zu realisieren bräuchte man enorme 
Anschlussleistungen, so viel Energie kann ich nicht dauerhaft aufbringen 
und verbrauchen. Da bleiben halt nur Impulsentladungen.

Fällt euch noch eine lustige Anwendung dafür ein? Das erste was bei dem 
Thema immer kommt ist "Railgun". Ich frag mich auch ob damit nicht auch 
sowas wie ein Marx-Generator machbar wäre oder sowas wie Teslaspulen. 
Aber ich glaube dafür sind die Spannungen leider zu niedrig. Mit der 
Thematik müsste ich mich wohl auch noch mal genauer auseinander setzen.

Wenn jemand solche Kondensatoren braucht und was interessantes für mich 
zum tauschen hat würd ich auch was abgeben. Momentan liegt mein 
Interesse bei einem Stelltrafo, einem Trenntrafo und nach wie vor bei 
einem DSO. Ich hätte sogar passende Zwischenkreisbleche dazu mit denen 
man sehr niederinduktiv mehrere Kondensatoren zu ner Batterie 
zusammenschalten kann und sehr steile Stromanstiege realisieren kann.

Autor: GG (Gast)
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>Sinnvolle Anwendungen wüsste ich nicht wirklich. Aber Sachen sprengen

z.B. Gewindebolzen auf
Bleche schweißen.

Autor: Helmut -dc3yc (dc3yc)
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Stephan,

normalerweise haben solche Kondis Überdruckventile, sodass keine direkte 
Explosion stattfindet. Und irgendwo sollte doch ein Herstellungsdatum 
aufgedruckt sein (z.b. vierstellige Zahl). Ist da nichts zu sehen?

Servus,
Helmut.

Autor: Stephan S. (outsider)
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Ja, da sind schon Herstellerdaten drauf. Die reichen von etwa 1993 bis 
heute. Alles dabei.

Das mit den Überdruckventilen ist schon richtig. Da haut es aber dann 
das ganze Elektrolyt raus und das ist ganze Menge bei den großen 
Bechern. Außerdem will ichs ja garnicht so weit kommen lassen dass es 
knallt. Ich würde sie einfach gern so formieren dass sie nicht kaputt 
gehen und wieder funktionieren.

Richtig knallen tut es ganz besonders wenn man die Dinger (besonders 
mehr davon in einem Zwischenkreis gleichzeitig) kurzschließt :-)

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