Elkos in den 92xx und ihr heutiger Zustand

Hallo HiFi Freunde,

nun sind - ehe man sichs versieht - die großen Generationen der Saba Receiver der 92er Serie rund 30 Jahre alt.

All die Jahre hatte man den Eindruck, dass die damals eingebauten Elkos eigentlich bis auf vereinzelte Ausfälle noch einwandfrei ihren Dienst verrichten.
Dann kamen hier in den letzten Jahren immer mal wieder Zweifel auf, bestimmte Modelle von bestimmten Herstellern schienen zunehmend problematisch zu werden. Die weinroten Roedersteins und Champagner-EROs sind ja schon lange bekannt.

Das hat dazu gefürt, dass manche Technilker hier dazu übergegangen sind, alls Elkos pauschal zu ersetzten. Andere Zeitgenossen sind wesentlich konservativer und ersetzten, was aktuell defekt ist.

Man hat aber zunehmend ein ungutes Gefühl: Was ist, wenn die Mehrzahl bzw. eine Vielzahl der Elkos bei ihrer Kapazität nicht mehr im Rahmen der Toleranz sind? Was ist, wenn der ESR sich stark erhöht hat? Sind dann nicht "über alles" gesehen negative Auswirkungen auf den Klang und die Stabilität zu erwarten?
Die letzte Frage würde ich klar mit ja beantworten. Aber treffen die Annahmen zu?

Einzelne ausgebaute Elkos mit auffälligen oder auch unauffälligen Messwerten sind nicht aussagefähig, da die Stichprobe aus der Grundgesamtheit zu klein ist. Man muss einen Test mit einer größeren Zahl von Kondensatoren machen.

Beim Anblick all der prall gefüllten Beutel mit ersetzten Altelkos in meiner Werstatt kam mir die Idee, einfach mal damit anzufangen.

Als Start habe ich einen kleinen Posten (31 Stück) Tantalelkos aus 9241 / 9260 Receivern geprüft.

Gemessen wurde mit einem "BK Precision 879B". Es erlaubt ausreichend präzise Messungen von C und ESR (darüber hinaus D [Verlustfaktor], Q [Gütefaktor], Theta (Phasenwinkel]).


Edit: ACHTUNG, die Werte waren (siehe weiter hinten) Makulatur, da ein 100 KHz Messbereich nicht zur Verfügung steht. Tabelle entfernt.

Die Nennwerte habe ich nicht extra aufgelistet, man kann sie eigentlich ausnahmslos richtig raten, extreme Abweichungen bei der Kapazität wie bei flüssiggefüllten Elkos gibt es hier bei den Tantalelkos nicht.

Hallo Wolfgang,

das sind alles µF, da Tantalelkos, der ESR ist in Ohm angegeben.

Es handelt sich um die damals typischen grünen und blauen bzw. weißen tropfenförmigen Modelle.

Man sieht zuerst einmal, dass es hier die bei flüssigelektrolytgefüllten Elkos typische - durch Austrocknung bedingte - systematische Unterschreitung der Nennwerte nicht gibt. Die Tantalelkos sind ein Sonderfall. Die Kapazitätswerte sind noch erstaunlich gut in der Toleranz.

Sowohl die starke Streuung als auch die teils sehr hohen Werte beim ESR haben mich allerdings erstaunt.
Der ESR ist hier bei 1KHz gemessen. Bei 10KHz liegen die Werte niedriger, bei 100 Hz noch deutlich höher.

Das kann natürlich, je nach Position des Bauteils in der Schaltung, unerwünschte Konsequenzen haben.

Sobald etwas Zeit ist, folgen noch (umfangreichere) Messserien von normalen radialen Elkos.

In der Kurve ist ja

Z = f(f) = 1/2*pi*f*C für den Bereich 0<f<fr

und

Z = f(f) = 2*pi*f*L für fr<f<fmax

Z ist minimal auf der Resonanzfrequenz fr. Aber da im Bereich der fr ein ganz bestimmter ESR gilt (der ist auch eine Funktion der Kreisfrequenz), determiniert dieser im Bereich der Resonanzfrequenz das Minimum von Z.
Z kann also nie sein eigentlich mögliches Minimum erreichen, da der Ohmsche Serienwiderstand mit seinem an dieser Stelle geltenden Wert existiert und eine Untergrenze darstellt.

Gar nicht so einfach!

Jetzt habe ich die Tantalelkos gestern munter mit einer Messfrequenz von 1 KHz gemessen, wie es bei Kondensatoren _allgemein_ üblich ist.
Heute lese ich im WIKI, dass Elkos, und dazu gehören ja Tantalelkos an und für sich auch, mit 100 Hz oder 120 Hz gemessen werden, wenn man die Abweichung vom Nennwert prüfen will.
Das verwendete Messgerät bietet 100 Hz, 120 Hz, 1 KHz und 10 KHz an, von daher bin ich flexibel.

Mit 100 Hz ergeben sich - jedenfalls bei Elkos - freilich generell etwas höhere Messergebnisse bei der Kapazität, als bei 1 KHz.
Weiterhin liegt der ESR bei 100Hz wesentlich höher.

Ich werde die Messung wohl wiederholen.

Einschub: Hier sind die gesammelten Messwerte der Elkos aus meinem SABA Portable Fernseher mit CM-Chassis. Das Gerät stammt aus den späten 70ern und dürfte regelmäßig aber nicht übermäßig in Betrieb gewesen sein



Wenn man die Werte so sieht, stellt sich doch Entspannung ein. Von einer systematischen Unterschreitung der Nennkapazität durch Austrocknung kann jedenfalls keine Rede sein.
Lediglich einzelne Ausrutscher sind zu verzeichnen.

Hallo die Runde,

zunächst ist zum Elektrolyt Folgendes zu sagen: Es vergrößert die Fläche (und damit die Kapazität) zwischen den beiden Elektroden eines Elkos, indem es die Zwischenräume zwischen den Schichten ausfüllt.

Natürlich würde ein Elektrolyt ceteris paribus die Isolation unterminieren, daher übernimmt beim Elko eine ganz dünne Oxdschicht die Isolationsfunktion.

Je rauher die Oberfläche der Folien, umso größer der durch das Einbringen des Elektrolyts mögliche Kapazitätsgewinn.

Nimmt man etwa die Fläche zwischen zwei dicht aneinanderliegenden Knäckebrotscheiben, ist die nicht besonders groß. Füllt man den Zwischenraum mit einer (leitfähigen) Flüssigkeit = Elektrolyt, steigt die wirksame Fläche an.

Wenn nun das Volumen des Elektrolyts abnimmt, sinkt die effektive Fläche und damit die Kapazität. "Taube" also ausgetrocknete Elkos haben nur noch einen winzigen Bruchteil ihrer Nennkapazität.

Bei der Messung von Ladezyclen ist in der Praxis häufig keine ausreichend genaue Messung möglich. Außerdem wird das Messergebnis durch Isolationsfehler verfälscht.
Daher wird dieses Verfahren nur bei Billigmultimetern angewandt, wenn das Messergebnis keinerlei Aussagekraft haben muss.

Bei der Messung des Wechselstromwiderstandes in normalen LC-Messgeräten scheint die verwendete Messfrequenz reine Konvention zu sein. Grundsätzlich gilt 1 KHz, bei Elkos 100 Hz bzw. 120 Hz.
Ich würde mal raten, dass die 120 Hz in den USA gelten, da sie dort der 2-fachen Netzfrequenz entsprechen.

Wenn es dieses Phänomen gibt, würde ich vermuten, dass es den Verlust durch die Verringerung der Fläche nicht ausgleicht, der Saldo der Kapazitätsveränderungen also stark negativ ist.

As der Praxis kenne ich nur trockene Elkos mit massivem Kapazitätsverlust. Man erkennt sie ja sofort am viel geringeren Gewicht.