Altersschwäche bei Kondensatoren

[hacker]

Hallo,

verlieren Kondensatoren, wenn sie aufgrund Altersschwäche langsam austrocknen, langsam ihre Kapazität oder segnen die zügig ihr Zeitliches?

Kaputte Kondensatoren erkannt man am Widerstand oder? Ausgetrocknete leiten und haben einen sehr geringen Widerstand? Können auch "normale" Kondensatoren austrocknen oder geht das nur bei den Elkos aufgrund des Elektrolyts ?

Gruß Hacker

[Ratber]

Langsam.

Altern können "alle" Bauformen und kein Kondensator der Welt kommt "as is" auf den Tisch bzw. in die Schaltung.

Viele Bauformen müssen zb. vor der Erstnutzung erstmal "Formiert" werden ähnlich wie bei Frischen Akkus.
Elkos zb. haben bei der ersten Bestromung nur eine Teilkapazität und müssen erstmal eine weile mit 1/2-3/4 Nennspannung "Bestromt" werden bevor sie ihre Nennkapazität innerhalb der angegeben Tolleranz haben.
Firmen die Schaltungen bauen und diese dann über einen ICT (In Circuit Tester) schicken wissen das ein Frischer Elko der mit den geringen Strömen auf Kapazität gemessen wird nur (je nach Modell) 80-95% seiner Nennkapazität hat und das Testprogramm entsprechend anpassen.
Ähnliches bei keramischen Vielschichtkondensatoren.(Meist SMD).
Auch hier muß das Testprogramm angepasst werden.
Die C's haben ,wenn sie aus dem Gurt kommen) eine geringere Kapazität wie angegeben.
Durch Bestromen ändert sich hier aber nichts.
Erst wenn sie einmal "heiss" geworden sind stimmt der Wert.
Die Temperatur bestimmt dabei in etwa die Veränderung.
Die Produzenten stellen die Teile so her das sich das Ganze bei den üblichen Temperaturen und Zeiten beim eh fälligen Löten wie gewünscht ändert.
Ein weiterr Fallstrick ist bei diesen Kondensatoren das sie ihren Wert wieder etwas Verlieren (Wird weniger) wenn sie unbestromt einige Monate gelagert werden.
Dann müssen für einen etwaigen Test entweder die Testparameter angepasst oder die Schaltung bzw. die Kondensatoren eine gewisse Zeit bestromt werden.

Eine weitere erwähnenswerte Eigenschaft haben MP )Metall/Papier) Kondesnatoren.
Da sie Bauartbedingt (Das istr volle absicht) "selbstheilend" sind (Siehe Wicki für Details) fallen sie nach einem Überschlag nicht zwangsläufig aus sondern verlieren je nach Flächenverlust an Kapazität und er Innenwiderstand steigt (Querschnitte usw.)
Das muß also einkalkuleirt werden.

Zu deinen Speziellen Fragen:

Ein Elko wird von vornherein mit einerbegrenzten Lebensdauer hergestellt.
Dabei ist es im Grunde egal ob er im Betrieb altert oder im Lager.
Nach einer Zeit sind sie ausgetrocknet.(Abgelagerte sind also auch wertlos.Sowas landet oft auf dem Grabbeltisch oder bei Ebay als "Sonderangebot")
Einfache Elkos werden je nach Modell mit 10-20 Jahren angegeben.
Höherwertige mit mehr.
Dazu ist wichtig das Elkos um so schneller austrocknen je Wärmer sie werden.
Die angegeben maximale Betriebstemperatur dient als Basis und eine einfache Faustformel besagt das sich die Lebenserwartung pro 10°C über der Nenntemperatur einfach halbiert.
Also zb. bei angegebenen 70°C und 10 Jahren wären da bei :
80° 5 Jahre
90° 2.5 Jahre oder 30 Monate
100° 15 Monate
110° 7.5 Monate
120° ca. 3 Monate
130° 6 Wochen
140° 3 Wochen
usw.

Der Prozess ist dann der das die Kapazität sinkt aber der Innenwiderstand steigt.
Der Teufelskreis ist dann das wegen des höheren Innenwiderstandes mehr Abwärme anfällt (Sromdurchflossener Leiter,Spannungsabfall,Leistung die fast zu 100% in Wärme umgesetzt wird) damit der Kondensator noch schneller austrocknet und damit wieder mehr Wärme anfällt usw.
Es Schaukelt isch auf.
Am Ende dieser Entwicklung Verdampft das Elektrolyt immer schneller so das sich ein nennenswertr Druck aufbaut.
Zusätzlich können noch andere Bestandteile in "Rauch" aufgehen.
Zuguterletzt blächt sich der Elko auf,platzt und der Rest Raucht schlagartig in Sekundenschnelle ab.

Ja,der Prozess ist nicht Schlagartig und auch nicht Schleichend weil er genaugenommen eine Qadratische funktion ist also eine Progresive Ketteneaktion.

Den Prozess kann man erkennen wenn man die Kapazität mißt.
Da die Austrocknung bis zu einem gwissen Punkt ohne nennenswerte Termische Begleiterscheinungen abläuft kann man das von aussen nicht sehen oder "Fühlen"
Messen ist da die einzige "nicht destruktive" Möglicheit.
Wenn man den Ri bem Frischen Elko kennt dann läst sich das in gewissem Umfsng auch hierüber messen.

Die Frage ob das auch bei anderen Kondensatoren geht (Elektrolyt) hat sich damit von alleine beantwortet.

Für andere Bauformen gibt es andere Eigenschaften.

Tantal zb. sind sehr empfindlich gegen minimale Überspannung und besonders gegen Verpolung (Ja,das sowieso aber "die" mögen nicht mal "ein bisken andersrum").
Da sind sie den Lithiumakkus sehr Verwandt (Sind sie sogar wirklich um einige Ecken wenn man das weiter sieht)




Fragen beantwortet ?

[hacker]

Mehr als das! Vielen Dank für die sehr ausführliche Antwort!

[Goblin]

Sehr interessant, Ratber. Manchmal wünschte ich, man könnte hier Beiträge bewerten!