Annons

Mera om elektrolytkondensatorer

I en snutt den 24 april i år (”Hur gammal kan elektronik bli?”) handlade kommentarerna till stor del om elektrolykondensatorer och deras egenskaper. Ämnet är omfattande och det finns mycket att säga om det. En del sägs här nedan och jag hoppas att läsarna, som vanligt, kan bidra med ytterligare synpunkter och erfarenheter.

Några grundläggande fakta
En kondensator kan lagra laddning dvs amperesekunder, As. Detta döljs lite grann genom att enheten för laddning kallas Coloumb, C. Kondensatorns storlek bestäms av hur många coloumb man kan klämma in per volt potentialskillnad mellan plus och minusanslutningarna. Storleken anges i Farad, F.

Kondensatorer där man kan lagra många As/V finns och det som för bara några decennier betraktades som ett skämt är nu verklighet i och med att superkondensatorerna blev kommersiellt tillgängliga. Men fortfarande är det nog vanligast att den mindre enheten mikrofarad, µF, används. Så vi lämnar superkondensatorerna och ägnar oss åt ”myffarna”.

Emellertid och emedan: Om man har grundsorterna klara för sig så är det så mycket enklare att räkna på både rippel och annat i en likriktare med glättning. Belastar man med I ampere och kapacitansen är C As/V så tappar man ../.. amperesekunder per sekund. Om tiden då är ungefär 10 millisekunder, som den är i en tvåpulslikriktare, så blir skillnaden mellan högsta och lägsta spänning 0,01 gånger detta värde. Visst blir det lite fel eftersom tiden kanske inte är 10 ms utan ungefär åtta eftersom uppladdningen vanligen pågår under ungefär två millisekunder. Men för en grov skattning duger en sån beräkning bra. Man bör också hålla i minnet att toleranserna i C är ganska grova, -20/+50% är standardvärden. Tack SI! Vi kan vara glada att enheterna inte definierades i USA – då hade vi haft en massa omvandlingsfaktorer att ta hänsyn till också. Den enda ”elektriska” enheten, som ju egentligen inte är någon SI-enhet) där det behövs omvandlingsfaktorer är hästkrafterna. Och där anar man hur det kunde ha gått, den europeiska hästkraften är lite mindre än den amerikanska. Det är illa nog.

Nog med utvikningar för den här gången.

Feltyper – ”självindikerande” och dolda
De självindikerande feltyperna är av några olika slag, de som resulterar i bulliga kapslingar, läckande elektrolyt och sprängda enheter. En sprängd kondensator kan se ut så här:

Den här kondingen satt i en relativt stor frekvensomriktare och allt var helt i ordning när den plötsligt ”indikerade” på grund av, som det senare visade sig ”sympatetisk inrush” som genererade 200 Hz och gav resonans i nätfiltret som inte alls var berett på jämna deltoner i nätet. Den riktigt stora smällen orsakades sedan av aluminiumfolie som kastades ut i omriktaren och orsakade kortslutning i skensystemet som inte var så väl skyddat mot sådana händelser. Kortslutningsströmmen var 27 000 A, inga säkringar och brytarens snabbutlösare stod på 400 ms.

Man får ganska stora skador vid sådana smällar, ljusbågen joniserar omgivande luft så att den sprider sig och vandrar iväg så att utrustningen är bortom räddning och måste bytas ut. Men det är inte alltid lika tydligt. Här var det ökat rippel i matningen som ledde till noggrann inspektion:

Utöver dessa tydliga sjävindikerande fel domineras elektrolytkondensatorerna av feltyper som hög ESR eller kortslutning. Kortslutningar brukar inte vara svåra att hitta men hög ESR (Ekvivalent Serie Resistans) kräver dels att man är medveten om feltypen och att man vet hur man ska mäta.

Plötsligt blev det ”modärnt” att mäta elektrolytkondensatorer i frekvensomriktare
En dominerande omriktartillverkare började erbjuda tjänsten ”Kontroll av mellanledskondensatorer” och det betraktades som högst oansvarigt att inte kontrollera dem en eller två gånger per år. Andra omriktarleverantörer följde i spåren och som affärsidé var det inte så dumt tänkt. Risken att en kondensator exploderade var rätt liten ”men man vet ju aldrig” och i det läget var det inte många elunderhållsansvariga som vågar riskera anställdas liv, produktion och utrustningens fortbestånd. Och kostnaden var ju rätt låg – mellan 20 och 50 kSEK var inget att bråka om. Smart!

Det måste ha varit ett själsdödande arbete att åka runt världen och göra dessa kontroller. Och när ingen ville göra det så måste man hitta en anledning att upphöra. Det var då uppfattningen att de nyare elektrolyterna numera var så bra att man inte behövde kontrollera dem. Konstigt nog verkade det som om de äldre samtidigt också blev riskfria. Den typen av mätning förekommer inte så ofta numera.

Formering, då?
Här skiljer det rejält mellan olika branschers och leverantörers uppfattning. Kanske behövs det inte – eller så behövs det. Jag har själv några gånger upplevt att man borde ha gjort en formering. I det ena fallet på ”Prüffeld” hos en stor omriktartillverkare. Där skickade en kondensator ut hela lindningspaketet rakt in i magen på en provingenjör. Trots snabbt läkaringrepp gick det inte att rädda honom. I det andra fallet var dörren till apparatskåpet stängd och då skördades inga liv. Men ett rejält driftavbrott i den stora pappersmaskinen – värst i världen på den tiden – blev det förstås och enligt utredningen så hade alla elektrolyter formerats som de skulle. Men protokoll på alla moment i drifttagningen hade inte förts och då kanske det ligger nära till hands att inte peka ut en enskild person utan låta försäkringsbolaget ta smällen.

I forna tiders radioapparater, de rörbestyckade, satt elektrolyter med upp till 450 V arbetsspänning. Det behövdes eftersom radiorör arbetade med 200 – 350 V och de flesta rören hade 450 V som övre gräns. Där talades det aldrig nånsin om att de behövde formeras. Det är ju intressant. Jag plockade fram ett äldre Tektronix 545A skop från antikhörnan och blåste bort det mesta av spindelväven och dammet – höll andan och slog på spänningen. Rören glödde stämningsfullt innanför det perforerade höljet (etthundratvå elektronrör krävde hål i höljet för effektiv kylning) och efter någon minut visade sig ett vackert ljusgrönt svep. Ursäkta. Got carried away. Det blir lätt så ibland. Men inga smällar, inte ens pysande elektrolyt. Bara fläktens surrande. De elektrolyterna behövde alltså inte formeras. Och ingen talade heller om formering när det begav sig.

Nästa klassiker jag riskerade var den gamla ”Långsoffan” 1771 från AGA. DX-arnas drömapparat innan det kom riktiga grejer. Jag riskerade den också. Ingen smäll, inget pys. Bara lite knaster i högtalaren och ett svagt grönt sken från avstämningsindikatorn – mera känd som ”det magiska ögat”.

Slutsats
Inte behöver man formera elektrolytkondensatorer inte. Men nu är jag ju en feg typ. Så jag gör det ändå när en ny frekvensomriktare ska sättas i drift. Allt som behövs är en likriktare som klarar spänning och ström, där använder jag en 1N5408 och ett motstånd på 500 O/50 W. Lite krympslang och en voltmeter av simplaste slag kompletterar utrustningen. Med 500 O och halvvågslikriktning tar det många sekunder innan man når maximal spänning, drygt 300 V, och genom att avbryta några gånger och se att läckningen är rimlig, urladdningsmotstånden står vanligen för merparten av urladdningen, kan man sedan med gott samvete slå på spänning och fortsätta jobbet.

Som Berra Åhs, verkare på en elverkstad i Stockholm, brukade säga: ”Det är inte så hett i helvetet som prästerna skriker om”. Så om det inte står något om formering av lytarna i instruktionerna så kan man med gott samvete hoppa över det momentet.

Ha det bra i centrum eller periferi. Var den än ligger. Kommentarer läser jag gärna.

Gunnar Englund, GKE Elektronik AB

Läs Glödlampor kan också ge problem
Läs Hur gammal kan elektronik bli
Läs kWh-mätarna och de höga elräkningarna
Läs Nätspänningen, harmoniseringen och Brexit.
Läs Stjärnor, deltan och andra metoder
Läs Svårt att koppla in en transformator?
Läs Djurgårdskalle och ljusbågen del 1
Läs Djurgårdskalle och ljusbågen del 2

 

2 Responses to “Mera om elektrolytkondensatorer”

  1. När mam surfar omkring på div websiter (mestadels befolkade av amatörer iofs) så tycks det fn råda allmänt dille på att ”byta elektrolyter”.
    – ”Pryl felaktig”..
    – Haru bytt lytarna?? kommer som första svar.
    Har ett gammalt PSU Oltronix LS15 med elektolyter fråm 1954 (enl märkning)
    Ger fortfarande prydliga utspänningar. .
    Var ju trubbel med några småelektrolyter (som exploderade) på datormoderkort för några år sen.
    Kommer det därifrån?

  2. Hej Eri(u?)c,

    Först måste jag beklaga att mina försök att använda ”Insert Formula” i Word verkar vara svårsmält för programmet som används i det här sammanhanget. Det kryptiska uttrycket ../.. ska förstås vara I/C volt som man tappar per sekund. Stora omega, som jag tycker man ska använda för resistans, blev i brist på bättre ”O”.

    Det där med exploderande kondensatorer på kretskort har jag råkat ut för när oförsiktig anslutning gjorde att alla tantalelektrolyterna fyrades av i rask följd. Det lät som en pluton som övade snabbeld på hundrametersvallen. Allt annat klarade sig. Men jag vill inte påstå att jag haft några problem med tantaler för övrigt – det där smattrande ljudet vill jag inte höra igen, så jag är lite noga med polariteterna numera. Den gamla minnesregeln ”Svart är röd och plus är minus” eller hur det var, ska man vara noga med.