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Elektrolytkondensator


Am häufigsten sind die Elektrolytkondensatoren zu finden, kurz auch Elkos genannt. Sie erreichen hohe Kapazitäten, haben aber im Gegensatz zu anderen Kondensatoren eine Polung.



Eigenschaften und Verwendung

Es gibt drei verschiedene Typen von Elektrolytkondensatoren:

  • Aluminium-Elkos
  • Tantal-Elkos
  • Niob-Elkos

kondensator2.gif Bei den Aluminium-Elkos besteht die positive Elektrode (Anode) aus einer Aluminiumfolie, auf der durch elektrochemische Vorgänge eine Aluminiumoxidschicht aufgebracht wird. Diese Oxidschicht wirkt elektrisch isolierend und bildet das Dieelektrikum des Kondensators. Sie ist nur wenige tausendstel Millimeter dick, hat aber eine hohe Spannungsfestigkeit.


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Verschiedene Aluminium-Elkos


Die negative Elektrode (Kathode) ist ein flüssiger oder fester Elektrolyt. Als Verbindung zu diesem Elektrolyten dient eine zweite Aluminiumfolie, die von der ersten durch zwei Spezialpapierstreifen isoliert ist. Das Papier dient gleichzeitig als Aufnahmemedium für die Elektrolytflüssigkeit. Diese beiden Folien werden zusammen mit dem Spezialpapier dazwischen zu einem Wickel gerollt und anschließend in einen Aluminiumbecher als Gehäuse eingebaut.

Wird eine Gleichspannung an die positive Elektrode (Anode) eines Aluminium-Elkos gelegt, dann bildet sich an der Anode, in diesem Fall also auf der Aluminiumfolie, eine nichtleitende Oxidschicht.

Wird der Elko dagegen falsch herum gepolt, so reagiert das Elektrolyt mit der Oxidschicht (Dieelektrikum) und diese wird abgebaut. Dadurch nimmt der Strom zu und der Kondensator erwärmt sich sehr stark. Die dabei entstehenden Gase können den Elko platzen oder gar explodieren lassen! Das gleiche gilt, wenn der Elko an eine höhere Spannung gelegt wird, als die für ihn angegebene Bemessungsspannung!

Bei Elkos ist unbedingt auf die richtige Polung zu achten! Falsch gepolt angeschlossen werden sie beschädigt und können sogar platzen (Explosionsgefahr!). Daher dürfen Elkos auch nur an Gleichspannung betrieben werden!

Es gibt allerdings auch bipolare Aluminium-Elkos, die keine Polung besitzen und demnach auch an Wechselspannung betrieben werden dürfen. Häufig werden diese z. B. als Tonfrequenzelkos für Lautsprecher eingesetzt.


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Bipolare Aluminium-Elkos werden oft bei Lautsprechern eingesetzt


Tantal- und Niob-Elkos sind etwas anders aufgebaut. Bei ihnen besteht die Anode aus einem feinkörnigen Metallpulver. Bei Tantal-Elkos wird als Elektrolyt meist verdünnte Schwefelsäure benutzt. Auch diese Kondensatoren haben wie die Aluminium-Elkos eine Polung!

Wegen der Elektrolytflüssigkeit dürfen alte Elkos nicht über den Hausmüll entsorgt werden, sondern gehören zu einer Schadstoffsammelstelle gebracht!



Reststrom oder Leckstrom

Wird ein Aluminium-Elko an eine Gleichspannung gelegt, so ist im allerersten Moment durch den Ladungsstoß sein Widerstand klein, es fließt also ein Strom durch ihn hindurch. Wenn sich der Elko auflädt, wird sein Widerstand rasch immer größer und der durch ihn hindurchfließende Strom immer geringer.

Man bezeichnet diesen Strom als Leckstrom oder Reststrom. Er ist beim Anlegen des Elkos an eine Gleichspannung am größten und nimmt dann rasch ab, vorausgesetzt der Elko ist in Ordnung. Der Leckstrom hängt weiterhin ab von der Temperatur, der angelegten Spannung und der Kapazität des Elkos. Je länger ein Elko an Spannung liegt, desto geringer wird normalerweise der Leckstrom.



Alterung von Elektrolytkondensatoren

Elektrolytkondensatoren können mit der Zeit austrocknen, besonders wenn sie lange Zeit nicht an Spannung liegen. Dadurch verlieren sie an Kapazität. Auch eine hohe Temperatur beschleunigt diesen Vorgang. Ausgetrocknete Elkos lassen sich nicht mehr reparieren.

Weiterhin wird besonders bei Aluminium-Elkos durch das Elektrolyt die Oxidschicht abgebaut, wenn sie nicht an Spannung liegen. Werden solche Elkos nach langer Zeit wieder an Spannung gelegt, ist ihr Widerstand durch die abgebaute Oxidschicht sehr klein und sie erzeugen einen Kurzschluß, der andere Bauteile der Schaltung oder gar das Gerät zerstören kann!

Man kann solche Elkos wieder regenerieren, indem man sie eine Zeit lang an Spannung läßt, wodurch die nichtleitende Oxidschicht auf der Aluminiumfolie wieder aufgebaut wird. Da der Elko aber durch die abgebaute Oxidschicht zunächst einen sehr geringen Widerstand besitzt, muß unbedingt mit einem Widerstand in Reihe zum Kondensator der Strom begrenzt werden!

Hat man Elkos, die viele Jahre unbenutzt herumlagen, so sollte man diese zuerst immer über einen Widerstand aufladen, um den Strom zu begrenzen. Auch ein Entladen sollte, und das gilt für alle Kondensatoren, grundsätzlich nur über einen Widerstand erfolgen, und nicht durch Kurzschließen der beiden Pole!

Besonders bei elektronischen Geräten die jahrelang nicht in Betrieb waren, besteht die Gefahr, daß Kondensatoren ausgetrocknet oder deren Oxidschichten abgebaut sind! Funktionieren solche Geräte anschließend nicht mehr, sollte man als erstes alle Elkos überprüfen und defekte gleich austauschen. Es ist sowieso immer besser, wenn elektronische Geräte zumindest ab und zu in Betrieb sind, um ein Austrocknen oder Oxidschichtabbau der Elkos zu verhindern.



Prüfen von Elektrolytkondensatoren

Im spannungslosen Zustand kann man Kondensatoren mit einem Ohmmeter überprüfen. Da ein Kondensator für Gleichspannung undurchlässig ist, muß das Ohmmeter einen unendlich hohen Widerstand anzeigen. Da das Ohmmeter selbst mit Gleichspannung arbeitet, wird der Kondensator bei der Messung aufgeladen. Während dieses Ladevorganges darf der Widerstand des Kondensators geringer sein; er sollte aber schnell höher werden und gegen unendlich gehen. Zeigt das Ohmmeter dagegen permanent einen sehr kleinen Widerstand oder gar vollen Durchgang an, kann man versuchen, den Elko mit einem Widerstand in Reihe an eine Gleichspannung gelegt zu regenerieren.

Wer ein Kapazitätsmeßgerät hat, sollte auch die Kapazität der Elkos messen. Ist sie deutlich geringer als auf dem Elko angegeben, ist der Elko ausgetrocknet und kann entsorgt werden.

Leider lassen sich aber nicht alle fehlerhaften Elkos durch solche Messungen finden. Ein Elko kann ausgetrocknet sein, und trotzdem den richtigen Kapazitätswert haben. In diesem Fall kann oft durch die Überprüfung der Schaltung mit einem Oszilloskop auf einen fehlerhaften Elko geschlossen werden.

Wenn Elkos durch hohe Temperaturen oder einer der Gleichspannung überlagerten Wechselspannung überlastet werden, quellen sie im oberen Teil auf. Solche Elkos sollten in einer Schaltung umgehend getauscht werden. Bei deutlich zu hoher Überlastung, z. B. bei falsch angeschlossener Polarität, können Elkos platzen, und das ist nicht ungefährlich!


Bitte beachten Sie unbedingt die Warnhinweise!

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