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Elkos neu formieren

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Forum » Technique, Repair, Restoration, Home construction ** » Checks before putting on power » Elkos neu formieren
           
Werner Hauf
Werner Hauf
 
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05.Feb.04 18:44

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   1 Grundsätzlich sollten die Siebelkos neu formiert werden. Dies gilt auch für neue Elkos aus alten Beständen. Nicht dafür geeignet sind "nasse Elkos". Es ist aber nicht genügend, diese Elkos aufzuladen, sie sollten geladen und entladen werden und das im Wechsel. Je öfter umso besser. Wie man das macht, könnt Ihr in www.jogis-roehrenbude.de in der Ruprik "Bastelprojekte, Tipps und Tricks" nachschauen. Dort findet Ihr eine einfache Schaltung, die es ermöglicht, den Wechsel zwischen "Laden" und "Entladen" automatisch auszuführen. Mit dieser Methode habe ich schon fast hoffnungslose Elkos wieder zum Leben erweckt. Auch ist obige Internetadresse einen (oder mehrere Besuch(e) wert.
Jacob Roschy
Jacob Roschy
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05.Feb.04 20:55

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   2

ich seit Urzeiten erfolgreich mit einer denkbar einfachen Schaltung, weshalb ich keinen Grund sehe, daran etwas zu ändern oder zu verbesseren - (soviel ist mir meine Bequemlichkeit schon wert).

Die Schaltung besteht aus einer Diode 1N4007 und einer ca. 6 W / 230 V Glühlampe. Der - Pol des Prüflings wird mit Netz- N verbunden, der + Pol über Diode und Glühlampe kommt an Netz- L.

Die Glühlampe wirkt dabei als lastabhängiger Stromregler und zugleich als Indikator.

Wenn am Anfang der Elko noch einen hohen Leckstrom zieht, erhöht sich der Widerstand der Lampe durch Erhöhung der Glühfadentemperatur, womit der Strom auf einen schonenden Wert begrenzt wird.

Mit geringer werdendem Leckstrom wird auch der Lampenwiderstand wieder geringer, womit der Elko dann sicher auf die volle Spannung geladen wird.

Ein Nebeneffekt der Einweggleichrichtung ist der pulsierende Strom, der der Formierung entgegenkommt. Daher täte man niemanden einen Gefallen, wenn man die Diode durch einen Brückengleichrichter ersetzen würde.

An der Dauer und Helligkeit des Leuchtens kann man schon zu Beginn in etwa das Verhalten des Kondensators abschätzen. Leuchtet die Lampe nach ½ Stunde immer noch gleich hell, ist der Elko ein Fall für den Sondermüll.

Wenn nach einem Regenerierlauf über Nacht am Kondensator etwa das 1,41-fache der Netzspannung als Gleichspannung ansteht (ca. 320 V), war die Regenerierung erfolgreich. Nach der Entladung sollte man dann noch die Kapazität messen.

Diese Arbeit lässt sich noch vereinfachen, indem man nicht einen einzelnen Elko nachformiert, sondern gleichzeitig alle Hochvolt-Elkos auf einem Gerätechassis, ohne diese auszubauen. Diese sind ja über Drosseln / Feldspulen / Widerstände miteinander verbunden. Der Geräte - Minus (fast immer Chassis / Masse) wird mit Netz- N verbunden, die Diode wird auf den Haupt + Pol gelegt, z. B. an den Schirmgitteranschluss der Endröhre. Es ist dabei zu beachten, dass alle beteiligten Elkos für mindestens 350 V sind. Katoden- und Ratio- Elkos sind von dieser Aktion nicht betroffen.

Wenn sich in der Schaltung Spannungsteilerwiderstände befinden, sollte man diesen Kreis auftrennen. Solche Spannungsteiler dienen zur Erzeugung der Schirmgitterspannung, man findet sie oft in Radios der 1930er, z.T.noch 1940er Jahre. Sie bestehen zumindest aus einem Widerstand von + zum Schirmgitter und einem zweiten Widerstand vom Schirmgitter nach Minus / Masse und verursachen daher einen unerwünschten (Neben)-Stromfluss.

Das Chassis wird abends zum Hobby-Feierabend in diesem Sinne angeschlossen, am nächsten Morgen sind dann all diese Elkos neu formiert. Um völlig sicher zu gehen, kann man es noch ½ ... 1 Stunde beobachten. Viel passieren kann dabei nicht. Bei einem satt durchgeschlagenen Elko wird lediglich die Lampe leuchten, behält der Elko jedoch nur einen hohen Leckstrom, wird umgesetzte Leistung durch die Lampe auf einen ungefährlichen Wert begrenzt. Daher sollte die Lampenleistung möglichst nieder gehalten werden. Solche Lampen für 230...260 V im Bereich 3...8 W werden / wurden für Leuchtmelder / Leuchtanzeigen hergestellt, meistens mit E14- oder gar E10- / Ba9- Sockel.

MfG JR

 

Sehen Sie zu diesem Thema auch noch hier 4und hier 8

 

This article was edited 27.Nov.05 17:17 by Jacob Roschy .

Rüdiger Walz
Rüdiger Walz
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08.Feb.04 13:16

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   3 Über die beschriebenen Verfahren hinaus hat sich ein kurzes Anlegen von Spannung mit vertauschter Polarität bewährt. Achtung Explosionsgefahr! Der Strom muß auf ca.  10 mA begrenzt sein und nicht länger als 10 sec. Dann wieder Sollspannung anlegen und formieren lassen. Der Vorgang kann einige Male wiederholt werden.

This article was edited 08.Feb.04 13:16 by Rüdiger Walz .

Eilert Menke
 
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24.Mar.08 23:20

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Zur Wiederherstellung von Hochvolt-Elektrolytkondensatoren
von Hans Jürgen Heider
Informationen zu Al-Elkos sind hier gegeben, aber auch in Wikipedia. In Wikipedia steht zwar der 10-fache Strom. Es ist für alte Kondensatoren wohl eher zutreffend.
Einige technische Daten zu Elkos:
Die Betriebsspannung, auch mit Nennspannung bezeichnet, ist der maximale Gleichspannungswert (kein Mittelwert einer Gleichspannung, die mit einer Wechselspannung überlagert ist und den sog. Rippelstrom hervorruft!) der ständig anstehen darf. Die Stoßspannung, auch mit Spitzenspannung bezeichnet, ist der zulässige Spannungswert, der für 5 min anstehen darf. Wenn nichts angegeben, liegt er mit 10% über der Betriebsspannung. Im Bereich Betriebsspannung-Stoßspannung steigt der Leckstrom rasant an. Beim Maximalwert der Stoßspannung kann durchaus der 10-fache Wert des Leckstroms erreicht werden, der bei Betriebsspannung fließt. Der der Betriebsspannung zugeordnete Leckstrom (auch mit Reststrom bezeichnet) beträgt (0,001 * C * U + 3)µA (C in µF, U in V). Das sind für einen 50 µF 450 V Elko 25,5 µA, als Abnahmewert gelten allerdings 338 µA. Ein Leckstrom ist zur Erhaltung des Dielektrikums (Aluminiumoxid) erforderlich. Nach einer spannungslosen Zeit von 2 Jahren (früher ein Jahr) sollten Elkos formiert werden. Die Wiederherstellung des Dielektrikums ist ein elektrochemischer Prozess und benötigt neben Strom also auch eine entsprechende Zeit. Die Höhe des Formierungsstroms sollte durch einen Widerstand in der Gleichspannungsquelle eingestellt werden. Selbstverständlich sind auch transistorisierte und natürlich auch röhrenbestückte Strombegrenzungsschaltungen brauchbar. Am einfachsten gewinnt man die Gleichspannung aus der Netzwechselspannung mit Hilfe einer Verdopplerschaltung (2 mal 1N4007 und 2 mal 68 µF/350 V) her. Bei 230 V effektiv wären dies 648 V. Damit errechnet sich ein Strombegrenzungswiderstand von 7,8 MOhm für den o.g. Kondensator. Auf hinreichende Spannungsfestigkeit ist zu achten, da im Einschaltmoment die volle Gleichspannung anliegt. Schaltet man ein Spannungsmesser mit einem Eingangswiderstand von 10 MOhm parallel zum Prüfling, so ist der Strombegrenzungswiderstand zu reduzieren. Gute Kondensatoren (z. B. Siemens/Nordmende) erreichen mit 25,5 µA in wenigen Minuten die Betriebsspannung. Bei weniger guten Kondensatoren ist mehr Zeit zu verwenden und es ist auch vielleicht der Formierungsstrom zu erhöhen. Das schlechteste Exemplar, oder anders ausgedrückt der Elko der die höchsten Anforderungen an die Formierkunst stellt, ist der der DDR-Firma „ASS“. Der industrielle Einsatz der Produkte dieser Firma war schon damals untersagt. Leider steht mir nur ein 50+50µF, 500/550 V zur Verfügung und der ist wieder hergestellt.

Zusammenfassend lassen sich folgende Aussagen für Elkos mit dem Herstellungszeitraum nach 1950 gewinnen. Selbstverständlich nur für diese Exemplare deren Überdrucksicherung nicht angesprochen hat:
1. Es lassen sich alle Elektrolytkondensatoren wieder herstellen, sofern der Formierstrom begrenzt bleibt. Die Formierung sollte stromgesteuert erfolgen. Der Formierstrom kann bei 50 µA liegen, aber 100 µA nicht überschreiten. Der Spannungsvorrat ist beliebig, natürlich sollte er höher als die Stoßspannung sein. Die Strombegrenzung ist m. E. unbedingt erforderlich, weil sich vermutlich der Strom auf bestimmte Teilflächen des Kondensators konzentriert und dies zu einer Art „Heißfleckbildung“ führt. Das mittels Oszilloskop zu beobachtende „Tänzeln“ des Formierungstroms weist darauf hin.
2. Die Formierzeit kann erheblich sein, selbst nach einer Woche an Spannung gelegen, ist noch eine Verbesserung feststellbar.
3. Eine Veränderung der Nennkapazität bei allen 8 Exemplaren, gemessen nach dem Entladeverfahren, konnte nicht festgestellt werden.
4. Die Exemplare der unterschiedlichen Hersteller weichen erheblich voneinander ab.
5. Zum Formieren mit unterhalb der Betriebsspannung liegenden Werten und auch zum Langzeitverhalten können keine Aussagen getroffen werden. Die Versuche erstreckten sich über ein halbes Jahr.
Zur Fortführung der Arbeiten fehlen mir geeignete Muster, aber nur solche die der „Qualität“ der DDR-ASS-Kondensatoren  entsprechen. Alle anderen sind hierfür unbrauchbar.  Des weiteren wäre ich an Elkos interessiert, deren Überdrucksicherung angesprochen hat. Hier habe ich nur ein Exemplar der Firma NSF.
Noch einige Bemerkungen zu im Forum geführten Diskussionen:
1. Die ölartige Konsistenz des Elektrolyten ist auf das verwendete Frostschutzmittel zurückzuführen, niemals aber auf PCB-haltiges Isolieröl (Polychlorite Biphenyle).
2. Stark verdünnte Schwefelsäure könnte verwendet worden sein, jedoch vermute ich eher das von Heinrich Kluth-Nauen in „Rundfunk für Jedermann“ zum Aufbau von elektrolytischen Gleichrichtern (Naßgleichrichter) empfohlene Gleichrichtersalz (Was ist das?) oder ersatzweise das alkalisch reagierende Hirschhornsalz (Ammoniumbicarbonat). Ein auskristallisiertes weiße Substanz ist mir noch erinnerlich, nachdem eine Elkobatterie mit 100 Kondensatoren á 500 µF/500 V (Zwischenkreis des Spannungswechselrichters) teilweise abblies.
3. Negative Spannungen bis 1,5 V sind nur für Kapazitätsmessung zulässig. Jede negative Spannung schädigt das so mühselig aufgebaute Dielektrikum. Dies kann wohl nur ein Verfahren zur künstlichen Alterung darstellen.
4. Bei elektrochemischen Prozessen ist das Strom-Zeitprodukt von entscheidender Bedeutung. Was soll da eine Pause bewirken? Muss der Elko vielleicht abkühlen? In diesem Fall ist er für diese Rosskur nicht brauchbar.
5. Die meisten Elkos vertragen eine ganze Menge bei der Formatierung
Ich hoffe auf positive Diskussion
Hans Jürgen Heider
---------
EM; für alle Nicht-Redakteure: Bitte zukünftige Beiträge/Antworten an die vorhergehenden Autoren dieses Threads zwecks Veröffentlichung senden. Danke

This article was edited 24.Mar.08 23:26 by Eilert Menke .

Gerhard Eisenbarth
 
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20.Jan.09 21:46

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Elektrischer Zustand alter Elektrolytkondensatoren bewerten - Ein Erfahrungsbericht
 
Über Elektrolytkondensatoren (Elkos) und das Formieren alter Elkos ist hier bereits einiges geschrieben worden. Trotz der vielen Beiträge möchte ich noch etwas hinzufügen, über das bisher noch nicht im Detail berichtet wurde. Es handelt sich um einen Erfahrungsbericht zur Bewertung des elektrischen Zustands von Elkos.
Seit ich mit der Funktechnik und Elektronik zu tun habe, sind Elkos ein Thema für mich gewesen, welches immer dann auftauchte, wenn es um die Instandsetzung von Geräten ging, die Elkos im Netzteil verwendeten und das Gerät länger nicht benutzt wurde. Im industriellen Alltag werden die Elkos ausgetauscht – fertig.
Beim Instandsetzen und/oder Restaurieren alter Geräte wie z.B. Radios, ist das mit den Elkos für mich nicht ganz so einfach. Die Gründe dafür sind vielfältig und sollen hier nicht weiter erläutert werden. Meine Vorgehensweise und Begründungen zu meiner Vorgehensweise im Umgang mit alten Elkos möchte ich im Folgenden schildern.
 
Unstrittig ist, wenn ein Elko längere Zeit nicht in Betrieb ist (nicht an Betriebsspannung liegt), kann sich sein Verhalten durch Alterungseffekte verändern. Seine Kapazität und/oder sein Leckstrom-Verhalten verändern sich und damit seine elektrischen Eigenschaften. Das Leckstrom-Verhalten kann sich bis zum „Fast-Kurzschluss“ steigern!
Bei älteren (historischen) Geräten, in denen Elkos eingesetzt sind, mache ich mir die Mühe, zuerst eine genaue Analyse u.a. von den Elkos vorzunehmen und danach erst zu entscheiden, wie ich weiter mit den Elkos verfahre. Auf keinen Fall schalte ich alte Geräte ohne vorherige Prüfung ein, weil mich die Erfahrung lehrt, was passieren kann.
 
Bild: zerplatzter Elko
 
Bevor ich Spannung an einen Elko lege, messe ich erst seinen Kapazitätswert. Sicherheitshalber entlade ich in dazu vorher. Niemals durch einen direkten Kurzschluss sondern immer über einen Widerstand (zwei Kroko-Klemmen, zwei Leitungen, ein Widerstand z.B. 10 Kilo Ohm).
 
Meine Erfahrung dazu:
Wenn kein oder nur ein geringer Kapazitätswert feststellbar ist, so hat sich die Sperrschicht bereits so weit zurückgebildet, dass so ein Elko unrettbar verloren ist. Nach meiner Erfahrung kann man soviel und so lange Formieren wie man will, der Kondensator wird keine Kapazität mehr bekommen.Sobald aber ein ausreichend hoher Kapazitätswert messbar ist, gehe ich zum nächten Schritt.
 
Als nächsten Schritt formiere ich den Kondensator. Dabei ist wichtig, dass dies mit nicht zu hohen Strömen erfolgt um nicht bleibende Defekte an der Sperrschicht durch zu hohe Ströme zu riskieren.
Statt einer Lampe, die ja im Einschaltmoment niederohmig ist, schalte ich lieber einen Begrenzungswiderstand vor und begrenze den Strom auf ca. 10 mA. Als Spannung lege ich die auf dem Kondensator angegebene Betriebsspannung an.
 
Zu Beurteilung seines Zustands verwende ich die statische Spannungs-Leckstrom-Kennlinie eines Elkos, die im folgenden Bild prinzipiell dargestellt ist.Der statische Zustand jedes Kennlinienpunkts ist dann erreicht, wenn der jeweilige Lade-/Entladestrom nach einer Spannungsänderung erfolgt ist und nur noch der Leckstrom fließt.
 
Bild: Prinzipielle statische Kennlinie
 
Beispiel für einen Testaufbau:
Angegebene Werte auf dem Kondensator: 350/385 Volt, 50 Mikro Farad.
Einstellung der Betriebsspannung auf 350 Volt. Begrenzungswiderstand: 350V / 10mA = 35 Kilo Ohm,
nächster Normwert 33 Kilo Ohm, Leistung: 350V * 10mA ca. 5 Watt, damit der Widerstand nicht abraucht, wenn der Kondensator bleibend hohen Leckstrom hat.
 
Dazu messe ich den Stromfluß in den Kondensator und die Spannung am Kondensator. Die Spannung muss zunächst stetig steigen, im Idealfall bis fast auf die eingestellte Betriebsspannung, wenn der Kondensator in Ordnung ist. Dabei sinkt der Strom stetig ab, bis auf den Leckstrom. Dabei findet der Formierungsprozeß im Kondensator statt. Dies dauert ca. 10 Minuten. Bei älteren Kondensatoren lege ich noch eine Zeitspanne zu, um das Letzte aus dem Formierungsprozeß noch abzuwarten.
Irgendwann fällt der Strom nicht mehr und steigt auch die Spannung nicht mehr an.
 
Folgende Erfahrungen dazu:
 
a) Der Strom bleibt auf den begrenzten Wert von 10 mA und die Spannung am Kondensator steigt nicht oder nur wenig an. Nach ca. 10 Minuten kann man den Versuch abbrechen. Der Kondensator
ist nicht mehr zu retten. In der Kennlinie entspricht das im folgenden Bild dem Fall a.
 
b) Der Strom erreicht einen bestimmten Wert und fällt nicht mehr. Die Spannung am Kondensator verharrt auf einen Wert (zwischen 0 und XXX Volt).
Der Kondensator ist nicht mehr der „Alte“. Er hat bleibende Schäden erlitten. Er ist aber noch nicht restlos verloren, denn er ist noch brauchbar bis unterhalb der Spannung, die sich durch den Formierungsvorgang eingestellt hat. Wenn man die Betriebsspannung auf einen Wert unterhalb der sich durch den Formierungsvorgang eingespielten Spannung einstellt, wird sich auch der Leckstrom wahrscheinlich auf einen brauchbaren Wert einstellen. Dies sind die neuen Betriebsdaten für den „Alt gewordenen Kondensator“. Ob man diesen Kondensator in diesem Zustand noch verwenden kann/will, muss jeder selbst entscheiden. Auf jeden Fall muss man noch den Kapazitätswert messen und man hat die Daten für den „Neuen“ alten Kondensator.
Ich schreibe diese neuen Daten auf eine Banderole und klebe sie auf dem Kondensator.
Wenn man Glück hat, ist der Unterschied zu den ursprünglichen Nennwerten nicht so groß und man kann den Kondensator in dem entsprechenden Gerät noch verwenden.
 
c) Im Idealfall steigt die Spannung bis fast auf die eingestellte Betriebsspannung von ca. 350V und der Leckstrom fällt im Idealfall unter 1mA oder verharrt im Bereich der in der folgenden Tabelle angegebenen Werte. Wenn die Messung der Kapazität dann noch in etwa den Nennwert bestätigt, so ist dieser Kondensator „wie neu“. Im anderen Fall hat man eben den neuen, wahrscheinlich etwas niederen Kapazitätswert.
Auch hier erstelle ich eine Banderole mit den ermittelten Daten.
 
Die weitere Verfahrensweise mit dem Gerät, in dem der Elko seinen Dienst verrichten soll und dem jeweiligen getesteten Elko hängt von vielen Bedingungen ab, die den jeweiligen Zuständen dann entsprechend entschieden und gelöst werden müssen. Vom Ersatz durch einen anderen (neuen) Elko bis zum Einbau eines anderen, funktionierenden Elkos in das noch innen auszuräumenden Gehäuses des defekten Elkos reicht der Bogen der möglichen Lösungen.
 
 
 
Bild: Kennlinie mit den Fällen a bis c)
 
 
 
Bild: Von mir verwendete Banderole. Zusätzlich kommt noch Monat und Jahr mit drauf.
 
 
 
Bild: Tolerierbare Leckströme
 
Die Leckströme der zweiten Spalte von links orientieren sich an der Formel:
Leckstrom = 0,065mA pro Mikro Farad für einen als „Gut“ zu bewertenden Elko.
Die nächste Spalte orientiert sich an der zumutbaren Verlustleistung, die sich durch den Leckstrom im Kondensator in Wärme umsetzt. Als weitere Annahme gilt, dass je höher die Kapazität ist, sich die Oberfläche des Kondensators vergrößert und das sich durch seine vergrößerten Abmessungen auch eine höhere Wärmeabstrahlung ergibt.
 
 
Bild: Prinzipielle Testschaltung
 
 
 
Schlußbemerkung.
Meine hier vorgestellte Elkoprüfung ist zeitaufwändig. Dies nehme ich bei entprechenden Radiogeräten in Kauf, weil ich so auf jeden Fall Folgeschäden am Gerät vermeiden kann und eine begründete, konkretere Vorgehensweise bei der Instandsetzung einschlagen kann.
 

Andreas Steinmetz
 
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21.Jan.09 12:38

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Hallo Herr Eisenbarth,

vielen Dank für Ihre lehrreiche, nachvollziehbare Anleitung. Sie erwähnen mehrmals eine Kapazitätsmessung. Welches Verfahren wenden Sie dazu an (Multimeter, Messbrücke, mit oder ohne Vorspannung usw.), bzw. welches Verfahren würden Sie nicht empfehlen?

Andreas Steinmetz

Gerhard Eisenbarth
 
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22.Jan.09 07:35

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Hallo Herr Steinmetz
 
Ihre Fragestellungen kann ich verstehen, nur möchte ich sie nicht so umfassend beantworten, wie sie gestellt sind. Hier sollten die Meßtechniker zu Wort kommen, deshalb bitte ich Sie, Ihre Frage unter einem getrennten Titel z.B.  „Messtechnik von Elektrolytkondensatoren“ einzustellen.
 
In meinem Erfahrungsbericht habe ich die Messtechnik um den Elko bewusst weggelassen. Mir kommt es in meinem Erfahrungsbericht mehr auf den Leckstrom und auf die Lage des Knicks, an dem der Leckstrom sich entscheidend verändert, an. Hier soll jeder seine vorhandene und gewohnte Messtechnik verwenden. Dies gilt auch für den Kapazitätswert. Beim Kapazitätswert im Erfahrungsbericht  kommt es mir nicht so sehr auf die absolute Größe der Kapazität an sondern mehr auf die Veränderung, die er z.B. nach Formierungsversuchen erfahren hat. Ich selber verwende zur Kapazitätsbewertung von Elkos ein digitales LCR-Multimeter der 100 Euro Preisklasse.

Martin Renz
Martin Renz
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22.Jan.09 08:09

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Ich möchte hier nur auf diesen Beitrag (Post12) von Herrn Grötzer hinweisen, in dem das Thema Messung von Elkos schon einmal behandelt wurde.

  
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