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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Elkos kühlen?


Autor: Mark (Gast)
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Kann man Elkos kühlen um eine längere Lebensdauer zu erreichen, oder 
eben um mit mehr RMS  drüberzufahren weil kühler (Derating)?

MFG

Autor: Hanz (Gast)
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Mark schrieb:
> Kann man Elkos kühlen

Kann man bestimmt, aber habe ich persönlich noch nie gesehen. So gut wie 
jede Elektronik hält gekühlt ja länger.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Mark (Gast)

>Kann man Elkos kühlen um eine längere Lebensdauer zu erreichen, oder
>eben um mit mehr RMS  drüberzufahren weil kühler (Derating)?

Jain. Wenn man sie in einer kühlen Umgebung betreibt, halten sie 
deutlich länger. Mehr RMS sollte man nicht machen, denn die Wärme 
entsteht dabei IM Kondensator und kann nur schlecht nach aussen 
abgegeben werden, da so ein Teil aus schlecht wärmeleitenden Materialien 
besteht und ausserdem wenig Oberfläche im Verhältnis zum Volumen hat. 
Würde man den Elko mit einem Lüfter kühlen, würde man zwar eine 
geringere Aussentemperatur messen, im inneren kommt davon aber nicht 
viel an, der kocht trotzdem. Gleiches gilt für hochbelastete 
Kunststoffkondensatoren. Dort sollte man auch nicht groß über 10K 
Eigenerwärmung hinausgehen (auch wenn sie real deutlich mehr aushalten).

MFG
Falk

Es gibt bei größeren Leistungselkos welche mit Schraubanschluss fürs 
Gehäuse, dort kann man etwas Wärme zusätzlich abführen. Das sind aber 
eher Ausnahmen und man sollte den Effekt nicht überschätzen.

Autor: Fralla (Gast)
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Es gibt Elkos die dafür ausgelegt sind, wie schon gesagt zum anschrauben 
an einen KK. Die neueren haben einen Stift

>Das sind aber eher Ausnahmen und man sollte den Effekt nicht überschätzen.
Wenn man größere Frequenzumrichter baut sind sie heute fast die Regel. 
Zb. alle Simovert Masterdrive >100kW haben solche Elkos. Und ja man darf 
mehr RMS fahren. Im 200kW Gerät sind ca 20% mehr Strom möglich, (mit und 
ohne Kühlung).

Autor: A. K. (prx)
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Geräte im diesem Leistungsbereich sind eine andere Hausnummer, als das 
was hier im Forum üblicherweise betrachtet wird.

Autor: Johannes (Gast)
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>> Kann man Elkos kühlen

> Kann man bestimmt, aber habe ich persönlich noch nie gesehen. So gut wie
> jede Elektronik hält gekühlt ja länger.

So ziemlich auf jedem PC-Mainboard werden die Elkos der 
CPU-Spannungsregeler vom CPU-Kühler mitgekühlt. Deswegen gehen diese 
Elkos auch oft relativ früh kaputt, wenn man einen passiven oder 
wassergekühlten Prozessorkühler einbaut.

Es gibt so eine Faustregel, dass sich die Lebensdauer eines Elkos 
ungefähr verdoppelt, wenn man die Temperatur um 10° C absenkt.

Vor allem bei größeren Elkos ist das aber schon etwas problematisch, das 
wurde hier ja schon angesprochen, weil die dann nur außen kühl sind, 
aber nicht innen. Deshalb bringt es auch nicht viel, mit einem extrem 
kräftigen Lüfter auf die Elkos zu blasen.

Aber ein kleiner Luftstrom tut den Elkos auf jeden Fall schon gut, er 
sorgt zumindest dafür, dass sich keine Warmluft um den Elko herum stauen 
kann.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Hanz schrieb:
> Kann man bestimmt,
Bringt aber kaum was. Mach mal einen (größeren) Elko auf. Da ist eine 
gut isolierende Luftschicht zwischen dem Wickel und dem Becher (Siehe 
Foto, Druchmesser des linken Bechers: 30mm).

Falk Brunner schrieb:
> Es gibt bei größeren Leistungselkos welche mit Schraubanschluss fürs
> Gehäuse, dort kann man etwas Wärme zusätzlich abführen.
Die sind dort nur zur mechanischen Befestigung des Elkos. Grund: s.o.

Fazit: ein Elko sollte so ausgewählt werden, dass er nicht heiß wird. 
die Erwärmung von aussen kannst du dabei fast vernachlässigen...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Lothar Miller (lkmiller) Benutzerseite

>> Es gibt bei größeren Leistungselkos welche mit Schraubanschluss fürs
>> Gehäuse, dort kann man etwas Wärme zusätzlich abführen.
>Die sind dort nur zur mechanischen Befestigung des Elkos. Grund: s.o.

http://www.epcos.com/inf/20/30/db/aec_09/B43455__B43457.pdf

Seite 6.

>Fazit: ein Elko sollte so ausgewählt werden, dass er nicht heiß wird.

Ja.

>die Erwärmung von aussen kannst du dabei fast vernachlässigen...

Nein. Man muss nach Möglichkeit die Wärme von aussen fernhalten, also 
nicht nah an dicke MOSFETs, Dioden, Kühlkörper und auch möglichst 
nicht in den Abwärmestrom von Lüftern.

MfG
Falk

Autor: A. K. (prx)
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Autor: Max Power (eizo)
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A. K. schrieb:
> Oder so: ;-) http://blog.makezine.com/MAKE_PT0153.jpg

Also Platz hat er da drinnen genug :)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Falk Brunner schrieb:
>>Die sind dort nur zur mechanischen Befestigung des Elkos. Grund: s.o.
> Seite 6.
Das zählt als Argument.

Einen dieser großen Elkos wollte ich nicht knacken... ;-)
Und alle die ich hier habe, sind mit Isolierscheiben und -Schrauben 
versehen, so dass ich der Wärmeableitung nichts zugetraut habe.

Stutzig hat mich allerdings ein wenig gemacht, dass diese Elkos keine 
"Unwucht" haben. Bei den Anderen lässt sich der Wickel von aussen 
verschieben, wenn der Elko mit der Seite auf einen Tisch geschlagen 
wird... ;-)

Autor: A. K. (prx)
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Lothar Miller schrieb:

> Bringt aber kaum was. Mach mal einen (größeren) Elko auf. Da ist eine
> gut isolierende Luftschicht zwischen dem Wickel und dem Becher (Siehe
> Foto, Druchmesser des linken Bechers: 30mm).

Wenn ich mir die beiden rechten Exemlare so ansehe, also die mit einer 
Elektrone an der Fassade, dann könnte sich mir glatt die Frage stellen, 
wie gut Luft leitet.

Anders ausgedrückt: Könnte es nicht sein, dass die gezeigten Elkos 
ursprünglich nicht ganz so trocken lagen, sondern mit dem namensgebenden 
Elektrolyt gefüllt sind?

Autor: Fralla (Gast)
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>Die sind dort nur zur mechanischen Befestigung des Elkos. Grund: s.o.

Mag bei dem konkreten Elko so sein. Aber es gibt welche wo die 
schraubanschlüsse definitiv zum montierem auf einem KK gedacht sind. Ist 
in der "richtigen" Leistungselektronik alltäglich. Nur sind die Wände 
und der Boden dann massiveres Aluminium, nicht so Bierdosenstärke wie 
bei den Elkos im Foto.

>ein Elko sollte so ausgewählt werden, dass er nicht heiß wird.
Schon klar. Ich würde aber sagen, dass er "mit der eingesetzten Kühlung 
nicht zu heiß wird".

>die Erwärmung von aussen kannst du dabei fast vernachlässigen...
Ich weiß nicht was du entwickest, aber das ist denfinitiv nicht so

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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A. K. schrieb:
> Anders ausgedrückt: Könnte es nicht sein, dass die gezeigten Elkos
> ursprünglich nicht ganz so trocken lagen, sondern mit dem namensgebenden
> Elektrolyt gefüllt sind?
Nein, schneid mal ein paar auf, da ist nichts gefüllt. Nur der Wickel 
ist getränkt. Alle 3 Kondensatoren sind nicht vorher "ausgelaufen" und 
haben noch ihre Kapazität.

Allerdings waren bei dem neuen (links) noch 3 Tropfen Elektrolyt extra 
mit im Bescher... ;-)

Fralla schrieb:
>> die Erwärmung von aussen kannst du dabei fast vernachlässigen...
> Ich weiß nicht was du entwickest,
Nichts, wo ich die Becher mit Schraubbolzen verbauen müsste... ;-)
> aber das ist denfinitiv nicht so
Ja, das war von mir zu knapp formuliert und ich rudere zurück: wenn da 
100°C Umgebungstemperatur herrschen, dann trägt diese Temperatur 
natürlich dazu bei, dass der Elko heiß wird.

Autor: Jens G. (jensig)
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>Würde man den Elko mit einem Lüfter kühlen, würde man zwar eine
>geringere Aussentemperatur messen, im inneren kommt davon aber nicht
>viel an, der kocht trotzdem. Gleiches gilt für hochbelastete

Also - um mal mehr Exaktheit hier rein zu bringen: er kocht dann nicht 
mehr (wenn er gerade so am Kochen war). Denn ein C hat genau so wie ein 
Halbleiter einen inneren Wärmewiderstand, denn man der Einfachheit 
halber einfach als konstant ansehen kann (also weitgehend 
temperaturabhängig).
Allerdings dürfte der Wärmewiderstand ein etwas komplexeres Ding sein 
als beim Halbleiter, weil die Wärme quasi im ganzen Volumen des C 
entsteht, und noch dazu unterschiedlich, je nach dem, wie weit wir vom 
Wickelanfang (Stromeinspeisung) sind. Aber egal - betrachten wir das 
einfach mal als einfachen Wärmewiderstand, der so gut wie 
temperaturunabhängig ist wie beim Halbleiter. Und was hat so ein 
konstanter Wärmewiderstand so an sich? Richtig - er sorgt für eine 
konstante Temperaturdifferenz zw. Wärmeeinkopplung (im Wickel) und 
Wärmeauskopplung Gehäuse ausen) bei gleicher Wärmezufuhr. Und was 
bedeutet das? Richtig - kühle ich ausen um xK ab, sinkt auch innen das 
Niveau um xK ab. Kühlung tut also dem Elko gut.
Bewirkt natürlich bei solchen Typen wie die von Lothar Miller oder A.K. 
(China Export ;-) gezeigten Dingern nicht viel, weil die einfach einen 
höheren Temperaturwiderstand haben. Aber solche Dinger sind auch nicht 
für hohe Leistung zu gebrauchen, und werden ausen ohnehin nicht richtig 
warm.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jens G. (jensig)

>Also - um mal mehr Exaktheit hier rein zu bringen: er kocht dann nicht
>mehr (wenn er gerade so am Kochen war). Denn ein C hat genau so wie ein

>Halbleiter einen inneren Wärmewiderstand, denn man der Einfachheit
>halber einfach als konstant ansehen kann (also weitgehend
>temperaturabhängig).

>Allerdings dürfte der Wärmewiderstand ein etwas komplexeres Ding sein
>als beim Halbleiter, weil die Wärme quasi im ganzen Volumen des C
>entsteht, und noch dazu unterschiedlich, je nach dem, wie weit wir vom

>bedeutet das? Richtig - kühle ich ausen um xK ab, sinkt auch innen das
>Niveau um xK ab. Kühlung tut also dem Elko gut.

Hmm, du willst mehr Exaktheit reinbringen, vereinfachst denn 
Wärmewiderstand, um einen Absatz weiter zu sagen, dass er aber eher 
komplex ist. Hmmm?

Und die Aussage,

"kühle ich ausen um xK ab, sinkt auch innen das Niveau um xK ab."

ist nicht wirklich haltbar, eben WEIL der Wärmewiderstand komplexer ist.

Ein Satz mit X,  . . . .

MFG
Falk

Autor: Johannes (Gast)
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> Und was bedeutet das? Richtig - kühle ich ausen um K ab, sinkt auch innen
> das Niveau um xK ab.

Ja, im Prinzip schon. Allerdings hat man auch eine Entwärmung über die 
Anschlusspins in die Platine. Wenn man auf der Platine große Flächen für 
die Spannungsversorgung hat, dann wird vermutlich über die Anschlüsse 
mehr Wärme aus dem Elko abgeführen als über die Gehäuse-Oberfläche. 
Kommt natürlich immer auf die Temperatur der Platine und der 
Umgebungsluft und auf die Länge der Anschlussdrähte an.

> Kühlung tut also dem Elko gut.

Da kann man nicht widersprechen. Man sollte aber nach Möglichkeit auch 
die Platine kühlen oder zumindest dafür sorgen, dass die Platine in der 
Umgebung des Elkos nicht durch andere Leistungsbauteile zu sehr erwärmt 
wird.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Johannes (Gast)

>> Kühlung tut also dem Elko gut.

>Da kann man nicht widersprechen.

Doch kann man, weil diese Aussage Lari Fari ist. Die Frage ist, "Kann 
man durch zusätzliche Kühlung nennenswert mehr Wärme abführen?".

MFG
Falk

Autor: Johannes (Gast)
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>>> Kühlung tut also dem Elko gut.

>>Da kann man nicht widersprechen.

>Doch kann man, weil diese Aussage Lari Fari ist. Die Frage ist, "Kann
>man durch zusätzliche Kühlung nennenswert mehr Wärme abführen?".

Das kommt jetzt drauf an, was man unter "Kühlung" versteht. 
Normalerweise ist Kühlung das gleiche wie "Wärme abführen".

Wenn man mit einem Kühler auf einen Elko bläst, aber damit keine Wärme 
abführt wird, dann ist das keine Kühlung im eigentlichen Sinn. Aber 
darüber sollten wir jetzt nicht streiten.

Autor: Johannes (Gast)
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> Kann man durch zusätzliche Kühlung nennenswert mehr Wärme abführen?

In bestimmten Situationen schon, z.B. wenn der Elko so ungünstig in 
einem Gehäuse eingebaut ist, das die warme Luft um den Elko nicht durch 
Konvektion weggeht. Dann kann der Elko auch bei sehr wenig 
Verlustleistung ziemlich warm werden und da hilft eine Belüftung schon.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Johannes schrieb:
> Wenn man auf der Platine große Flächen für
> die Spannungsversorgung hat, dann wird vermutlich über die Anschlüsse
> mehr Wärme aus dem Elko abgeführen als über die Gehäuse-Oberfläche.
Ich habe die drei Delinquenten nochmal aus der Tonne gezogen:
über diese dünnen Anschlussfolien wird m.E. bestenfalls ein 
klitzekleiner Bruchteil der Wärme abgeführt werden können.

EDIT:
Da sieht man auch schön ein paar Elektrolyttropfen auf den Wickeln.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Lothar Miller (lkmiller) Benutzerseite

>über diese dünnen Anschlussfolien wird m.E. bestenfalls ein
>klitzekleiner Bruchteil der Wärme abgeführt werden können.

Würde ich auch so sehen. Das normale Elkos über die Anschlüsse gekühlt 
werden wäre mal wieder ein urban legend, deren Enstehung du hiermit 
verhindert hast. TOP! thumb up

MfG
Falk

Autor: Johannes (Gast)
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> Ich habe die drei Delinquenten nochmal aus der Tonne gezogen:
> über diese dünnen Anschlussfolien wird m.E. bestenfalls ein
> klitzekleiner Bruchteil der Wärme abgeführt werden können.

Wie groß der Anteil ist, der über die Anschlüsse abgeführt wird, ist 
schwer abzuschätzen.

Aber vor allem bei der radialen Bauform (beide Anschlüsse an der 
Unterseite) liegt ja der Wickel direkt an der Grundplatte an (im 
Originalzustand), so dass die dünne Folie nicht der einzige Wärmeleiter 
zu den Anschlüssen hin ist.

Man kann auf jeden Fall in der Praxis schon feststellen, dass Elkos, die 
an einer reinen Gleichspannung betrieben werden (und damit eigentlich 
keine Verluste machen sollten), schon warm werden, wenn die Platine 
darunter warm ist (bei ruhender Umgebungsluft). Also muss es eine 
gewisse Wärmeleitung durch die Anschlüsse geben. Bei SMD-Gehäusen ist 
das noch ausgeprägter.

Autor: Fralla (Gast)
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> Ich weiß nicht was du entwickest,
Nichts, wo ich die Becher mit Schraubbolzen verbauen müsste... ;-)


Man sollte unterscheiden um welche Elkos es geht.

Für Leistungselektronik, zb im DC-Link eines Masterdrive FU wird es 
gemacht, und trägt fundamental zur Funktion(bzw zum erreichen der 
Leistung) bei.

Ist aber wohl nicht mit Elkos auf der Platine für viel kleinere 
Leistungen zu vergleichen. Meine Erfahrung ist dass es schon Sinn macht 
Elkos zu kühlen. Aber nicht mit einem KK, sondern durch Luftstrom oder 
bessere plazierung. Ich hatte einen Fall, da hat eine Umplazierung in 
einem 3kW Rectifier 7°C weniger Gehäusetemp (des Elkos) bewirkt. Das 
sich das deutlich auf die Lebensdauer auswirkt ist ja bekannt.
Aber im Gegensatz zum Masterdrive Elko wurde(darf) die RMS Belastung 
nicht erhöht.
Der Elko im Masterdrive (von CD) darf ohne Kühlung gar nicht nach seiner 
RMS Spec betrieben werden, wie bei einem Leistungshalbleiter(IGBT, 
Thyristor, was auch immer).

Einen Elko auf einen Wärmewiderstand zu reduzieren um auf Temps im Elko 
zu schließen ist wohl unsinn. Hersteller betreiben ja umfangreiche 
studien um auf die Lebensdauer vs. Temp vs. X Funktionen zu kommen.

Autor: Mark (Gast)
Datum:

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Hi!

Ich dachte weniger an Geräte wie jene mit denen Fralla zu tun hat, 
sondern an welche mit viel kleinern Leistungen. So ca 500W -5kW.
Ein Beispiel, Elkos in einem PFC vertragen 400V/5.6A RMS. Ich hab aber 
7,5A, kann man das durch Kühlung ausgleichen?

Nach den jetzigen Posts nicht. Aber wenn ich die Temp um 10° senken 
kann, dann müsste ich doch um soviel mehr RMS reinlassen können dasss 
die Temp wieder um 10° steigt. Bei dem Bsb wird es nicht gehen, aber es 
geht aus Prinzip.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Mark (Gast)

>Ein Beispiel, Elkos in einem PFC vertragen 400V/5.6A RMS. Ich hab aber
>7,5A, kann man das durch Kühlung ausgleichen?

Nein.

>Nach den jetzigen Posts nicht. Aber wenn ich die Temp um 10° senken
>kann, dann müsste ich doch um soviel mehr RMS reinlassen können dasss
>die Temp wieder um 10° steigt.

Nein! Lies die Postings!

> Bei dem Bsb wird es nicht gehen, aber es geht aus Prinzip.

*NEIN!*

http://www.lernresistent.de

MfG
Falk

Autor: Johannes (Gast)
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> Aber wenn ich die Temp um 10° senken kann, dann müsste ich doch um soviel
> mehr RMS reinlassen können dasss die Temp wieder um 10° steigt.

Das große Problem ist, dass du die Temperatur im Elko nicht messen 
kannst. Durch einen Lüfter wird der thermische Übergangswiderstand 
zwischen Gehäuse und Umgebung gesenkt; der Übergangswiderstand zwischen 
Elko und Gehäuse bleibt aber gleich und der ist ziemlich groß.

Vielleicht kannst Du mit Belüftung den "zulässigen" RMS-Strom um ein 
paar Prozent erhöhen, aber niemals von 5,6 A auf 7,5A. Aber weil man die 
Temperatur innen nicht messen kann, sollte man das gar nicht erst 
versuchen.

Du müsstest dazu Lebensdauermessungen machen, also das Gerät im 
Dauerbetrieb so lange laufen lassen, bis der Elko kaputt ist. Und das 
auch noch mit mehreren Geräten, um Streuung zwischen den Elkos 
auszumitteln.

Deshalb ist es in der Regel wesentlich kostengünstiger, einen größeren 
Elko (oder mehrere) einzubauen. Die Kühlung hat vor allem den Nutzen, 
dass die Lebensdauer des Elkos größer wird.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Gut, mussten eben noch ein paar Elkos dran glauben, aber man will ja 
auch was lernen, und man lernt nie aus... ;-)
Johannes schrieb:
> liegt ja der Wickel direkt an der Grundplatte an (im Originalzustand)
Ja, das tut er, und deshalb kommen wir zum Schluss:
Radiale Elkos können über das Gehäuse gekühlt werden.

Johannes schrieb:
> Bei SMD-Gehäusen ist das noch ausgeprägter.
Da habe ich den SMd-Elko noch weiter zerlegt und: da kommt zwar die 
Wärme recht gut an die Pins, aber nicht ans Pad, denn die Knickstelle 
(dort wo der Anschlussdraht umgewinkelt und abgeflacht ist), ist eine 
eindeutige Schwachstelle bei der Wärmeleitung.
Aber ganz klar ist hier zudem ein Wärmetransport durch das (in den Fotos 
leider schon abgefallene) flächig aufliegende Plastikteil möglich.

Autor: Floh (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
> Gut, mussten eben noch ein paar Elkos dran glauben, aber man will ja
> auch was lernen, und man lernt nie aus... ;-)

Die armen Elkos. Was man damit noch hätte bauen können...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Lothar Miller (lkmiller) Benutzerseite

>> liegt ja der Wickel direkt an der Grundplatte an (im Originalzustand)
>Ja, das tut er, und deshalb kommen wir zum Schluss:
>Radiale Elkos können über das Gehäuse gekühlt werden.

Halte ich für einen voreiligen (Kurz)Schluß. Nur weil es ANLIEGT, heißt 
das noch lange nicht, dass dort ein praxisrelevanter, niedriger 
Wärmewiderstand herrscht. Ich sehe dort irgendwelche Kunststoffmasse. 
hmmm.

MfG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Floh (Gast)

>Die armen Elkos. Was man damit noch hätte bauen können...

Opfer der Wissenschaft. Kannst ja den CCC gründen.
"Capacitor Claims Conference" ;-)

MFG
Falk

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Falk Brunner schrieb:
> Ich sehe dort irgendwelche Kunststoffmasse.
Mea Culpa, ich habe in den Wickel reingesägt... :-(

> Nur weil es ANLIEGT, heißt das noch lange nicht, dass dort ein
> praxisrelevanter, niedriger Wärmewiderstand herrscht.
Es ist so, dass der Wickel relativ kraftvoll an den Deckel gepresst ist 
(ich komme da mit einem feinen Skalpell nicht dazwischen). Und zudem ist 
da auch noch alles nass vom Elekrolyt...

Autor: Jens G. (jensig)
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@Falk
Du bist doch sonst nicht so auf den Kopf gefallen.
Alles was ich sagen will ist der Fakt, daß der Wärmewiderstand über 
gewisse Temperaturbereiche als ziemlich konstant betrachtet werden darf. 
Es sollte sich also keine größeren Unterschiede ergeben, wenn ich die 
Gehäuseoberfläche bei 70°C habe, oder bei 50°C habe. Somit kann ich 
entsprechend den üblichen Wärmewiderstandsrechnungen davon ausgehen, daß 
bei gleicher Wärmeleistung, wenn ich das Gehäuse von ursprünglich 70°C 
(ohne Extrakühlung) auf 50°C herunterkühlen kann (Delta=20K), dabei 
davon ausgehen kann, daß im Inneren sich die Sache ebenfalls um eben 
diese Differenz von 20K reduzieren wird (etwa). Ist eigentlich logisch.
Insofern ist deine Aussage (der kocht trotzdem) eher lari fari als meine 
Aussage, daß Kühlung dem Elko gut tun dürfte.
Ich habe damit nicht gesagt, daß man auf einen bestimmten Temperaturwert 
für die Innereien des C schließen kann. Das geht einfach nicht, weil die 
Wärmequelle im Inneren nicht annähernd punktförmig wie bei einem 
Halbleiter ist, sondern im ganzen Volumen des Wickels verteilt ist, weil 
die Energieumsetzung Elektrisch->Wärme unterschiedliche ist im Wickel, 
und weil jeder Punkt im Wickel unterschiedliche Wärmewiderstände nach 
ausen sieht.
Man kann also nicht einfach mal einen (effektiven) Wärmewiderstand für 
einen C angeben, mit dem man rechnen könnte (werden wohl auch keine in 
den Datenblättern stehen ;-)
(wer will, und die Ahnung hat, könnte das vielleicht in irgendwelche 
mathematische Formeln packen, die aber vermutlich nicht einfach werden).

Autor: ... (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
> Und zudem ist
> da auch noch alles nass vom Elekrolyt...

Das ist der Angstschweiß wenn du mit dem Skalpell kommst... ;)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Lothar Miller (lkmiller) Benutzerseite

>Es ist so, dass der Wickel relativ kraftvoll an den Deckel gepresst ist
>(ich komme da mit einem feinen Skalpell nicht dazwischen). Und zudem ist
>da auch noch alles nass vom Elekrolyt...

Na gut, dann können wir uns einigen ;-)

@Jens G. (jensig)

>Du bist doch sonst nicht so auf den Kopf gefallen.

;-)

>Alles was ich sagen will ist der Fakt, daß der Wärmewiderstand über
>gewisse Temperaturbereiche als ziemlich konstant betrachtet werden darf.

OK.

>Es sollte sich also keine größeren Unterschiede ergeben, wenn ich die
>Gehäuseoberfläche bei 70°C habe, oder bei 50°C habe.

Sehe ich nicht so.

> Somit kann ich
>entsprechend den üblichen Wärmewiderstandsrechnungen davon ausgehen, daß
>bei gleicher Wärmeleistung, wenn ich das Gehäuse von ursprünglich 70°C
>(ohne Extrakühlung) auf 50°C herunterkühlen kann (Delta=20K), dabei
>davon ausgehen kann, daß im Inneren sich die Sache ebenfalls um eben
>diese Differenz von 20K reduzieren wird (etwa). Ist eigentlich logisch.

Glaube ich im Detail nicht so ohne weiteres. Auch wenn der 
Wärmewiderstand temperaturabUNabhängig ist, so ist er aber über das 
Volumen betrachtet NICHTlinear. Denn im Inneren ist das Fläche/Volumen 
Verhältnis ungünstiger, und die Wärme muss über weiter 
wärmeproduzierendes Volumen raus. Darum ist der Temperaturgradient im 
Kondensator wahrscheinlich recht nichtlinear. Und damit ist die einfache 
Betrachtung, "aussen 20K weniger -> innen 20K weniger" nicht mehr 
machbar.

>Insofern ist deine Aussage (der kocht trotzdem) eher lari fari als meine
>Aussage, daß Kühlung dem Elko gut tun dürfte.

WIEVIEL! Das ist die entscheidende Frage. Und dass man die Umgebung des 
Elkos eher kühl halten sollte ist ja unstrittig.

>Wärmequelle im Inneren nicht annähernd punktförmig wie bei einem
>Halbleiter ist, sondern im ganzen Volumen des Wickels verteilt ist, weil
>die Energieumsetzung Elektrisch->Wärme unterschiedliche ist im Wickel,
>und weil jeder Punkt im Wickel unterschiedliche Wärmewiderstände nach
>ausen sieht.

Eben! Siehe oben.

>Man kann also nicht einfach mal einen (effektiven) Wärmewiderstand für
>einen C angeben, mit dem man rechnen könnte (werden wohl auch keine in
>den Datenblättern stehen ;-)

Und darum ist die vereinfachte Schlußfolgerung auch nicht möglich.

>(wer will, und die Ahnung hat, könnte das vielleicht in irgendwelche
>mathematische Formeln packen, die aber vermutlich nicht einfach werden).

FEM kann das. Mal sehen ob ich da was mit Maxwell 2D hinkriege. Hmmmm.

MFG
Falk

Autor: Johannes (Gast)
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> Auch wenn der Wärmewiderstand temperaturabUNabhängig ist, so ist er aber
> über das Volumen betrachtet NICHTlinear. Denn im Inneren ist das
> Fläche/Volumen Verhältnis ungünstiger, und die Wärme muss über weiter
> wärmeproduzierendes Volumen raus. Darum ist der Temperaturgradient im
> Kondensator wahrscheinlich recht nichtlinear.

Warum soll der denn nicht linear sein. Man könnte das als eine 
elektrische Schaltung auf ein Netz mit vielen Widerständen übertragen, 
bei der an jedem Knotenpunkt ein Strom eingespeist wird. Am Rand werden 
alle Anschlüsse auf ein bestimmtes Potential gelegt.

Wenn man das Potential am Rand um eine bestimmte Spannung ändert, dann 
ändert sich auch das Potential aller Knoten im Inneren um den gleichen 
Betrag.

Ein nichtlineares Verhalten würde man nur dann erhalten, wenn der 
Wärmewiderstand sich abhängig von der Temperatur (oder abhängig vom 
Wärmefluss) ändern würde. Das wird er vermutlich auch tun, allerdings in 
einem eher kleinen Bereich, so dass die Theorie von Jens G. meiner 
Meinung nach schon stimmt.

Allerdings muss dazu das komplette Gehäuse um 20 K abgekühlt werden, 
also auch die Anschlüsse und die Platine; nur dann darf man das so 
rechnen.

Autor: Jens G. (jensig)
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>Glaube ich im Detail nicht so ohne weiteres. Auch wenn der
>Wärmewiderstand temperaturabUNabhängig ist, so ist er aber über das
>Volumen betrachtet NICHTlinear. Denn im Inneren ist das Fläche/Volumen

HAbe ich doch hoffentlich auch so gesagt mit anderen Worten. Nur eben 
mit dem Zusatz KONSTANT nichtlinear übers Volumen.

>Verhältnis ungünstiger, und die Wärme muss über weiter
>wärmeproduzierendes Volumen raus. Darum ist der Temperaturgradient im
>Kondensator wahrscheinlich recht nichtlinear. Und damit ist die einfache

Ja sicher. Aber eben alles KONSTANT nichtlinear (KONSTANT = unabhängig 
vom allgemeinen Temperaturniveau).

D.h., egal, auf welchem Temperaturniveau ich bin, eigentlich erhalten 
wir in Festkörpern (auch zusammengesetzte wie ein C) immer dieselbe 
Temperaturdifferent von Punkt A nach B, wenn die umgesetzte Leistung 
gleich bleibt (ist ja erstmal Bedingung hier).

Ich gehe natürlich davon aus, daß Wärmewiderstände über die Temperatur 
konstant ist (ist eigentlich nicht der Fall, aber bei paar 10°C 
unterschiedlichen Temperaturen wohl eher vernachlässigbar), und daß im 
Inneren des C keine Konvektion auftritt (also mögliche Luft- oder 
Elektrolytkonvektion meine "Festkörperphysik" nicht zu sehr verpfuscht).
Wärmestrahlung kann man an der Stelle auch vernachlässigen.

>Betrachtung, "aussen 20K weniger -> innen 20K weniger" nicht mehr
>machbar.

da bleib ich noch dabei ;-)

>FEM kann das. Mal sehen ob ich da was mit Maxwell 2D hinkriege. Hmmmm.

Wenn das meine Theorie bestätigt, bin ich einverstanden damit ;-)

Autor: Jens G. (jensig)
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@Johannes
>Warum soll der denn nicht linear sein. Man könnte das als eine
>elektrische Schaltung auf ein Netz mit vielen Widerständen übertragen,
>bei der an jedem Knotenpunkt ein Strom eingespeist wird. Am Rand werden
>alle Anschlüsse auf ein bestimmtes Potential gelegt.

>Wenn man das Potential am Rand um eine bestimmte Spannung ändert, dann
>ändert sich auch das Potential aller Knoten im Inneren um den gleichen
>Betrag.
>Ein nichtlineares Verhalten würde man nur dann erhalten, wenn der
>Wärmewiderstand sich abhängig von der Temperatur (oder abhängig vom

Er meint nicht irgendwelche nichtlineare Elemente im C, sondern eine 
ungleichmäßige Verteilung der inneren Wärmewiderstände an jedemm 
einzelnen Punt + variierente Wärmeeinspeisung an jedem Punkt, was 
zwangsläufig zu unterschiedlichen (nichtlinearem) Temperaturgradienten 
führt.

>Ein nichtlineares Verhalten würde man nur dann erhalten, wenn der
>Wärmewiderstand sich abhängig von der Temperatur (oder abhängig vom
>Wärmefluss) ändern würde. Das wird er vermutlich auch tun, allerdings in
>einem eher kleinen Bereich, so dass die Theorie von Jens G. meiner
>Meinung nach schon stimmt.

Schön ;-)

>Allerdings muss dazu das komplette Gehäuse um 20 K abgekühlt werden,
>also auch die Anschlüsse und die Platine; nur dann darf man das so
>rechnen.

Ja - ich betrachte den C ja hier auch nur als geschlossene 
Weisblechbüchse, die ins 20°C kühlere Wasserbad getaucht wird ;-)
Man muß ja das Wärmemodell des C etwas vereinfachen, um unwesentliche 
bzw. störende Faktoren auszuschließen.

Autor: Johannes (Gast)
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> Er meint nicht irgendwelche nichtlineare Elemente im C, sondern eine
> ungleichmäßige Verteilung der inneren Wärmewiderstände an jedemm
> einzelnen Punt + variierente Wärmeeinspeisung an jedem Punkt, was
> zwangsläufig zu unterschiedlichen (nichtlinearem) Temperaturgradienten
> führt.

Das hat dann aber nicht mit linear oder nicht zu tun.

Wenn sich alle Elemente im Kondensator linear verhalten, dann gelten 
doch die ganz normalen Gesetzmäsigkeiten für ein lineares 
zeitinvariantes System.

Dann braucht eigentlich gar nicht darüber nachdenken, ob sich bei einer 
Änderung der Gehäusetemperatur um xxx K die innere Temperatur auch um 
xxx K ändert, das muss dann zwanglsäufig so sein.

Aber jetzt warten wir mal, was die FEM-Analyse ergibt...

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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@ Lothar Miller:
Schöne Fotos. Ich hätte nicht gedacht, dass in Elkos derartig viel 
Hohlraum ist!

Wenn man die Elkos "umgekehrt" betreibt (also mit dem Deckel nach unten 
und den Anschlüssen nach oben) müsste sich ein gewisser Heatpipe-Effekt 
ergeben, da der Wickel ja den Deckel berührt:
Wird der Wickel heiß, verdunstet der Elektrolyt schneller. Steht nun der 
Elko in einem kühlenden Luftstrom, ist die Wandung deutlich kälter als 
der Wickel. Also kondensiert der Elektrolyt an der Wandung, läuft an der 
Wandung herunter auf den Deckel und wird dann durch die Kapillarwirkung 
wieder in den Wickel gezogen.

Allerdings dürfte dieser Effekt sehr schwach sein, weil der Siedepunkt 
des Elektrolyten weit über den zulässigen Elko-Betriebstemperaturen 
liegen dürfte. Daher ist dieser Effekt aller Wahrscheinlichkeit nach 
vernachlässigbar.

Interessant ist jedenfalls, dass der Wickel den Deckel berührt. Also 
könnte man die Elkos zusätzlich kühlen, indem man einen Kühlkörper auf 
den Deckel klebt.
Dabei muss man aber beachten, dass der Deckel normalerweise als 
"Sollbruchstelle" ausgelegt ist und bei Überdruck "kontrolliert" 
aufreißt und damit ein Zerplatzen des Kondensators verhindert. Klebt man 
da einen Kühlkörper drauf, riskiert man dass es die Elkos bei 
Überlastung komplett zerreißt. Also eher nicht empfehlenswert ;)

Autor: Jens G. (jensig)
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>Das hat dann aber nicht mit linear oder nicht zu tun.

Doch - nichtlinear über eine bestimmte Strecke hinweg betrachtet (also 
wo die Wärme im C entlang fließt, enstehen unterschiedliche 
Temperaturgradienten).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Jens G. (jensig)

>>Das hat dann aber nicht mit linear oder nicht zu tun.

>Doch - nichtlinear über eine bestimmte Strecke hinweg betrachtet (also
>wo die Wärme im C entlang fließt, enstehen unterschiedliche
>Temperaturgradienten).

Eben, der Temperaturanstieg ist nichtlinear über den Radius des 
Kondensators.

FEM dauert noch bissel, ein alter Mann ist kein D-Zug ;-)

Autor: Jens G. (jensig)
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>FEM dauert noch bissel, ein alter Mann ist kein D-Zug ;-)

Ich dachte, das macht dein FEM-Dingsda alleine ;-)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Jens G. schrieb:
> Ja - ich betrachte den C ja hier auch nur als geschlossene
> Weisblechbüchse, die ins 20°C kühlere Wasserbad getaucht wird ;-)
Die Dinger sind aus ALu... ;-)

Markus Frejek schrieb:
> Ich hätte nicht gedacht, dass in Elkos derartig viel Hohlraum ist!
Oh doch, denn immerhin gibt es ja unterschiedliche Kapazitätswerte im 
selben Becher. Da ist dann "nur" der Wickel unterschiedlich dick.


Falk Brunner schrieb:
> TOP! thumb up
Markus Frejek schrieb:
> Schöne Fotos.
Merci...  ;-)

Autor: Jens G. (jensig)
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>Jens G. schrieb:
>> Ja - ich betrachte den C ja hier auch nur als geschlossene
>> Weisblechbüchse, die ins 20°C kühlere Wasserbad getaucht wird ;-)
>Die Dinger sind aus ALu... ;-)

Die Alu-Büchsen lassen sich aber so schlecht zulöten ;-)

Autor: Georg A. (Gast)
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Also ich hab definitiv schon "normale" kleine Elkos in einem 
dichtgedrängten SNT (ein paar 100W) mit einem KK oben gesehen. Der war 
mit Silikonpapp draufgeklebt. Das war auf der electronica vor ein paar 
Jahren, irgendeine Ami-Firma. Ich hab dann mal den Standtypen 
angesprochen, weil ich das da zum ersten Mal (und seitdem auch nie 
wieder...) gesehen habe. Der hat sich riesig gefreut, das das endlich 
mal jemandem auffällt und hat mir als Preis dann eine öde Datenblatt-CD 
geschenkt ;)

Autor: oszi40 (Gast)
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Solange hier keine Infrarotaufnahmen im konkretem Betriebszustand 
vorliegen, ist das alles schlecht nachprüfbar.

Fakt ist, daß Elkos sich an die Umgebungstemperatur anpassen werden. Der 
thermische Widerstand gegenüber einem Transisorkühlkörper scheint mir 
bei Elkos eher schlecht. Deshalb würde ich im Zweifelsfall lieber einige 
Elkos parallel zusammenschalten, damit die innere Hitze durch mehrere 
Elkos auf eine größere Fläche verteilt werden kann. Bei guten 
LowESR-Typen scheint das weniger nötig als bei billigen aus der 
Bastelkiste.

Ob obiger Netzteil-Elko mit Kühlkörper wirklich besser ist? Man sollte 
erst mal wissen, ob es nur ein 85 Grad oder ein richtiger 105-Grad-Typ 
war.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ich habe 1996 Tests mit OSCONs gemacht und dabei auch mal welche 
komplett entkleidet und an einen Kühlkörper obendrüber angeklebt. Meines 
Erachtens hatte es etwas gebracht, war aber den Aufwand nicht wert. Es 
sind Festkörper-Elkos, die bei Überlast dann geschmolzenes Material 
loswerden. Man kann also eine Grenztemperatur feststellen und mit der 
beide Versuche vergleichen.
Das gleiche Spiel mit WIMA Folie war eine Katastrophe. Die schmolzen 
einfach komplett weg.

Normale kleine Elkos und Kühlen geht also einfach nicht. Eine 
Marktlücke, die vielleicht noch geschlossen wird.

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