Elkos in den 92xx und ihr heutiger Zustand

      uk64 postete
      Das Elektrolyt ist die Kathode des Elkos.

      Gruß Ulrich
      Das ist so nicht korrekt. Der Elektrolyt liegt zwischen Anode und Kathode. Ein Elektrolyt kann weder das eine noch das andere sein. In diesem Fall ist er als eine Art Vermittler zwischen den beiden Polen zu sehen. An der Anode besteht unter der wenige Nanometer dicken Schicht des Dielektrikums ein Elektronenunterschuß, was dazu führt, der Elektrolyt das versucht auszugleichen, d.h. an der Grenzschicht einen Elektronenüberschuß auszuprägen. Durch die protische Leitfähigkeit des Elektrolyten kommt es dann an der Grenzfläche zur Kathode wiederum zum Elektronenunterschuß. Im Metall das die Kathode darstellt, wird versucht Elektronen dafür bereitzustellen, das geht nur bis zur Grenzschicht (Dielektrikum).

      Man hat es in einem normalen "nassen" Elko so mit einem Effekt an mehreren Grenzflächen zu tun, und Phänomenen wie Elektromagnetismus, verschiedenen Arten von Leitfähigkeiten und einigen weiteren physikalischen Größen.
      Gruß, Gunnar

      Sorry, da geht der Chemiker in mir immer mal wieder durch... :D

      Es ist schon faszinierend, was eigentlich in so einem kleinen Töpfchen vorgeht. Das System eines Tantal- oder Niob-Elkos, möglichst noch mit festem Elektrolyt macht es noch spannender.

      Ach ja, und die Frage von Jörg nach dem Durchschlag: Eigentlich kommt es im ausgetrockneten Elko nicht zwangsläufig zum Durchschlag, die dünne Schicht Papier zusammen mit dem nicht leitfähigen Aluminiumoxid bewahrt eigentlich davor. Nur wenn der Elko durch hohe Spannung und/ oder thermische Überlastung an diesen Kontaktflächen "löchrig" wird, kann es zum Kurzschluß kommen. Manchmal auch durch schlechten Elektrolyten in Billigst-Elkos.
      Gruß, Gunnar

      Wie man in der letzten Tabelle sieht, liegen die meisten Kapazitätswerte noch im Rahmen der üblichen Toleranzen für Elektrolytkondensatoren. Einige deutliche Unterschreitungen finden sich allerdings auch.

      In einem Stereogerät ist natürlich immer möglich, dass ein Elko im Kanal 1 30% zu hoch und der entsprechende im Kanal 2 20% zu niedrig liegt. Man kann nicht davon ausgehen, dass die Streuungen sich kompensieren, sie können sich auch addieren oder multiplizieren.

      Auffallend auch die hohen ESR Werte bei den kleineren Kapazitäten. Bei den Werten 1µ bis 10 µ liegen die meisten Exemplare zwischen 2,5 und 11 Ohm, wobei die Streuung sehr ausgeprägt ist. Gerade die kleinen Werte sind die typischen Koppelkondensatoren im Signalweg.

      Zum Vergleich habe ich eine Handvoll WIMA MKS mit 1, 2,2, 4,7 und 10 µF gemessen (auch mit 100 Hz).

      Die ESR Werte liegen im Bereich zwischen 0,21 bis 0,9 Ohm.
      (Bei 1 KHz liegen die ESR noch viel niedriger, aber wir wollen ja die Ergebnisse vergleichen können.)

      Nun ist die Frage, ob die Elkos der 70er und 80er damals schon so hohe Werte hatten oder ob sie sich mit der Alterung verschlechtert haben.
      Auch in der aktuellen Produktion gibt es beim ESR deutliche Unterschiede.
      Achim

      Die 833 haben eine 3 zu viel. Es sind 83.
      Das ist das Risiko, wenn man die Werte von Hand eingibt. :(

      Das Messgerät scheint allerdings in der Tat überfordert zu sein.
      Einen 100 KHz Messbereich hat es nicht, damit ist die Messung von Tantalelkos ausgeschlossen.

      Was aber noch viel schlimmer ist: Die Messbereiche 4000µF und 20mF sind im Datenblatt nur unter 100 Hz und 120 Hz gelistet.
      Bei 1 KHz ist der größte Bereich 1000µF, das geht ja dann bis dahin in Ordnung, aber ab 1000 µF wird nur 100/120 im Handbuch angegeben, was nach dem Gasagten sinnlos ist.
      Wie kann ein Hersteller auf so einen Unsinn verfallen?!

      Das gibt am Montag einen bösen Brief und eine Retoure.
      Das ist ja frech, ich hatte mich von den (subjektiv) gut aussehenden Messgenauigkeiten von 0,5 -0,7% blenden lassen, die Genauigkeit nützt in der Praxis freilich nichts, wenn man die Bauteile, um die es geht, gar nicht mit der erforderlichen Frequenz messen kann, sondern nur mit 100 Hz, womit kein Hersteller misst..

      Da war wahrscheinlich sogar mein Altes besser... ;)
      Achim

      Hallo Achim.

      Aus gutem Grund habe ich mich herausgehalten. Habe die Richtung wohin das fuehrt schon geahnt. Glatteis!
      Wenn schon strittig ist, was den Minuspol darstellt! Wobei UK64 recht hat.

      Oder das (nach) formieren. Du hast dich streng auf Modelle bezogen mit modernen Bauteilen. Aber auch in SABAs von 1934 stecken Elkos.
      Dieter hatte den Motor schon angeworfen

      Da verschluckt man sich schnell (siehe DKE 38GW hier im Forum )

      Meine ALU- Elko Angaben kommen aus Valvo Datenbuch Elktrolyt-kondensatoren 1982 und SIEMENS Aluminium-Elektrolyt- Kondensatoren 1984/85 Da gelten DIN Festlegungen die aber die Hersteller erstellen.

      Dein Messgereat ist aber US-amerikanisch oder ?
      Da ist manches anders.

      hans

      Hallo Hans,

      ich hatte gerade nochmal geschaut - selbst das Top-Modell für $ 1500 macht bei 1KHz bei 1591 µF schluss (nicht dass man nicht messen könnte, aber die Ungenauigkeit steigt an).
      Bei 100/120 Hz gehen alle bis ix mF...

      Naja - ist das auch geklärt. Aber sehen wir es positiv, so manche zusätzliche Information ist doch schon aufgetaucht verglichen mit den sonst oft oberflächlichen Betrachtungen zu diesem Thema.
      Achim

      Hallo .

      Ich erhielt noch eine sachlich freundliche PN.
      Leider kann ich mit PN keine Daten versenden.

      Es geht um meine Aussage, strittig sei, (im Forum nicht bei mir) wer den Minuspol eines typischen Elkos mit einer aufgerauhten ALU- Folie , einem Elektrolyt und zwangslaeufig eine Stromzufuerung zum Elektrolyt, nun darstellt ?

      Aus meiner bisherigen Sicht, ist die Glattfolie der Draht zum Elektrolyt und der stellt den Gegenbelag dar. hm ? und nu?

      Hier die Quelle Fa. FRAKO Der Elektrolyt- Kondensator.
      H.K. THIESBÜRGER 3. Aufl, 1982

      Hier als Sendung an den Kollegen.


      hans

      Hier kurz was zu Tantal, habe ich aus einem Datenblatt von KEMET übernommen:



      Das als grober Überblick, was als ESR zu erwarten ist bei Tantal.
      ESR ist die Abkürzung für Equivalent Series Resistance.
      Das ist der echte ohmsche Widerstand eines realen Kondensators. Dieser ist dafür verantwortlich, daß sich reale Kondensatoren aufheizen.
      Man beachte den Beitrag von Hans mit dem einfachen Ersatzschaltbild C, R und L.

      Andreas, DL2JAS
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com

      Ich habe mich immer gefragt, warum man Tantalelkos z.B. in den Saba-Receivern gerne im Signalweg eingesetzt hat.

      Die damaligen Bauformen mit festem (Braunstein-) Elektrolyt waren besonders gut mit der Gleichspannung überlagerter Wechselspannung belastbar. Zudem ist der Reststrom im Vergleich zu AL-Elkos geringer und fällt viel schneller auf sein Minimum.

      Beide Eigenschaften sind in NF-Verstärkerschaltungen hoch willkommen. Die NF-Wechselspannung über der oft kleinen Gleichspannungspotentialdifferenz ist die Regel und das Ruhestromverhalten hilft, Knackgeräusche bei Schaltkontakten (Filter, linear, mono, etc.) zu minimieren.

      Der ESR war bei diesen Kondensatoren zwar nicht so gut (das änderte sich aber in der jüngsten Vergangenheit mit der Einföhrung von Polymer-Elektrolyten drastisch), das stellte aber wohl in NF-Verstärkerstufen kein Problem dar.

      Bleibt die Frage ob und durch was man diese Tantalelkos damaliger Bauart heute ersetzen sollte.

      Vor dem Hintergrund der vielen Ausfälle durch Feinschlüsse (Rumpeln, Rascheln, Knacken) und sogar Kurzschlüsse würde im Rahmen einer gründlichen Reparatur für einen Ersatz durch moderne Kunststufffolienkondensatoren plädieren.
      Die Wechselspannungsfestigkeit ist noch besser, der ESR viel niedriger und die Toleranzen sind mit 5% auch hervorragend.
      Ein Ersatz durch Elkos normaler oder ungeklärter Qualität empfiehlt sich aus diesen Gründen weniger.
      Achim

      Hallo in die Runde!

      Oh Weia, was habe ich hier losgetreten. Ich denke, es geht hier offensichtlich haupsächlich um die Nomenklatur. Das macht es etwas schwieriger.

      Die Beschreibungen, die ihr hier alle angeführt habt, stelle ich nicht in Frage, vom technischen Gesichtspunkt beschreibt das einen Elko in sehr guter Genauigkeit.

      Für mich als Chemiker ist eine Kathode in einem elektrochemischen System (um das es sich hier z.T. handelt) die Elektrode, an der die Reduktion stattfindet, ergo die Elektronen in einen Elektrolyt (sei es Fest, Flüssig oder Gasförmig) übergehen. Und genau das findet hier statt.
      Nimmt man z.B. ein relativ einfaches System, bei dem der Elektrolyt auf Basis eines Glycols mit Beimengungen von Schwefelsäure besteht (die Mischung ist je nach Hersteller-Geheimrezept noch komplexer), treten die Elektronen an der Kathode, also dem Alublech des Wickels in den Elektrolyten ein, es findet eine Reduktion u.a. der Schwefelsäureprotonen (und z.B. beigemengter Metallionen) statt. Das ist eine echte elektrochemische Reaktion, mit allem was dazu gehört wie Überspannungseffekten, Veränderung der Enthalpie,... Das verläuft meist leicht exotherm, daher auch die Erwärmung eines Elkos.
      Spannender wird es noch, wenn andere Elektrolyten, z.B. auf Basis von DMF eingesetzt werden, hier sind die Elektronenübergänge auf das (von den Orbitalen der Elektronenwolken) "weiche" Molekül sehr interressant und auch sehr effektiv.
      Damit ist das System rein elektrochemisch aus dem Gleichgewicht gekommen. Nun bestrebt das System wieder das Gleichgewicht, die Ionenleitung in Richtung Anode erfolgt. Dort kann es aber zu keiner Reaktion zur Wiederherstellung des Ggw. kommen, da die nur wenige Moleküle dicke Oxidschicht (ob nun Al-(III)-oxid oder Tantal-(V)-oxid) dem im Wege steht. Die Ladung bleibt im Elektrolyt. Das ist ja der Grundgedanke des Kondensators. Der umgekehrte Fall tritt dann bei Entladung des kondensators ein: Die Elektronen wandern wieder unter einer Re-Oxidation des Elektrolyten an den negativen Pol, der streng genommen (chemisch) damit zur Anode wird.
      Darum mein Einwurf, daß an der negativen Alufolie die kathodische Reaktion (im falle der Aufladung des Elkos) stattfindet, nicht jedoch an der Grenzfläche zum Dielektrikum (dem Oxid auf der Anode).
      Vom umgekehrten Fall, dem Durchschlag der Oxidschicht, die ja nur in eine Richtung zuverlässig sperrt, reden wir hier noch nicht, dann geht es um eine tatsächliche elektrolytische und elektrochemische Reaktion, mit den bekannten negativen Begleiterscheinungen für den Kondensator, bis zu Desintegration.

      So geht es wohl hauptsächlich um die Bezeichnung der Pole eines Elkos. Und da bin ich vielleicht etwas über das Ziel hinausgeschossen. Da in der technischen Elektronik über Anode und Kathode als den positiven und negativen Polen gesprochen wird, deckt sich das hier nicht mit der streng (elektro-)chemischen Sicht.
      Ich möchte mich dann hier auch aus der Diskussion zurückziehen, ich denke wenn man hier in unserer technischen Sicht den eloxierten Pluspol als die Anode und den Elektrolyten als negativen Pol "Kathode" bezeichnet kann man das so stehen lassen.
      Darüber länger zu diskutieren kommt einer Grundlagenforschung nahe, die uns zum Glück die Chemiker der Kondensatorenhersteller abgenommen haben.

      Meine Sicht möchte ich mir aber bewahren.
      Gruß, Gunnar