Elkos bipolar formieren               

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Die Sache begann mit einer Diskussion um die Verpolung von Elkos. Ab wann ist das gefährlich? Muss man in einem Lernpaket bei 9 V schon ernste Warnungen aussprechen? Ich habe behauptet: Nein, ein 25-V-Elko bleibt bei -9 V noch friedlich.  Dann habe ich es mit meinem Labornetzteil ausprobiert und musste mich korrigieren. Zuerst war kein Strom zu messen. Aber nach kurzer Zeit begann der Strom zu steigen.  Bei 1 A war der Elko schon sehr heiß und ich bekam kalte Füße. Abschalten! Bitte keine Sauerei im Labor, ein geplatzter Elko ist nicht schön (siehe Labortagebuch: Elko geplatzt).

Der nächste Test war dann: Was macht der Elko nach diesem Misshandlung, wenn er wieder richtig herum betrieben wird. Kein Problem, kein Leckstrom. Und dann noch mal falsch herum, aber diesmal war nur noch ein kleiner Leckstrom zu beobachten. Fazit aus diesen Versuchen: Man kann den Elko so formieren, dass er bipolar wird! Jedenfalls für nicht allzu große Spannungen. Und das sollte nun vollautomatisch in einem Langzeittest durchgeführt werden. Das Ziel ist also, dass sich eine zusätzliche Aluminiumoxidschicht bildet. Diesen Vorgang nennt man Formieren, und er spielt schon bei der Herstellung des Elkos eine Rolle. Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolytkondensator





Da kam die missglückte Fledermausplatine mit ihrem ULN2003 gerade recht. Den Timer ganz langsam laufen lassen, zwei Widerstände dran und dann noch den vorgesehenen 5-V-Spannungsregler rein, damit man auch hohe Spannungen verwenden kann. Fertig ist die vollautomatische Verpolungs- und Umpolungsmaschine. Und die Widerstände sorgen für die nötige Strombegrenzung, damit der Elko garantiert nicht überhitzt.  Bei Falschpolung ist der 1,5-k-Widerstand zuständig. Der Leckstrom kann also maximal auf 16 mA ansteigen, wenn eine Spannung von 24 V anliegt.

Mein neues Oszi EDU09 verfügt über einen Langzeit-Transientenrekorder, mit dem die Sache gut zu beobachten ist. In Richtung Falschpolung sieht man folgendes: Die Spannung steigt in jeder Phase bis ca. 12 V an und sinkt dann wieder etwas ab, weil offensichtlich der Leckstrom steigt. Aber wenn man genau hinsieht, wird die Spannungsfestigkeit mit jedem Impuls etwas besser. Das gibt Anlass zur Hoffnung. Aus dem polaren Elko wird ganz langsam ein bipolarer Elko. 

Nur mal zum Vergleich: Die andere Seite am 4,7-k-Widerstnd zeigt die Verhältnisse bei Richtigpolung. Alles ganz normal, kein Leckstrom.


Nach einiger Zeit ist der Elko auch in Gegenrichtung schon deutlich besser geworden. Der erste Anstieg entspricht genau der normalen Kondensatorladung, dann steigt aber wieder der Leckstrom.


Ein paar Stunden später zeigt der Elko eine Spannungsfestigkeit bis ca. 20 V.  Weitere Messungen haben gezeigt dass aus dem Elko ein vollwertiger bipolarer Elko geworden. Allerdings hat er jetzt nicht mehr 100 µF sondern nur noch 78 µF. Das macht Sinn, denn jetzt gibt es zwei Aluminiumoxid-Schichten, also auf beiden Platten, die sich wie zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren verhalten. Vorher gab es nur eine.

Noch ein Test des Leckstroms bei umgekehrter Polung. Der Elko wird auf 12 V aufgeladen. Nach  zehn Sekunden wird die Spannung gemessen. Sie beträgt noch ca. 9 V. Ein Verlust von 3 V in zehn Sekunden an 78 µF bedeutet einen Leckstrom von 23 µA. Zum Vergleich: Bei Richtigpolung zeigte der Elko nach zehn Sekunden noch 11 V, was auf einen Leckstrom von 8 µA hinweist.

Siehe auch Laufende Messung in Youtube


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