Elkos bipolar formieren
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
