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Hallo!
Ich messe die Stromstärke während der Aufladung eines Elektrolytkondensators. Dabei ist folgendes beobachten, Die Stromstärke startet bei etwa 70 µA und sinkt dann kontinuierlich, aber bleibt auf einem Wert von etwa 31 µA stehen.
Hat jemand eine Erklärung, was da los sein könnte mit dem Kondensator?
(ich habe alle Komponenten gewechselt, es liegt eindeutig am Kondensator.)
Freue mich sehr über Hinweise!
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 10:44 Mi 30.10.2024 | | Autor: | Infinit |
Hallo Riesenradfahrrad,
was Du da misst, ist der Leckstrom eines Elektrolytkondensators, häufig auch Reststrom genannt. Er entsteht beim Anlegen der (richtig gepolten) Gleichspannung durch Verunreinigungen des Elektrolyts wie auch durch mechanische Beschädigungen des Dielektrikums, wodurch ein kleiner Strom fließen kann.
Solch ein Reststrom ist normalerweise recht klein, aber er gehört zu einem Elektrolytkondensator einfach dazu. Sollte es also in einer Schaltung darauf ankommen, möglichst lange und genau eine gewisse Ladung zu halten (für Timer, für Sample-and-Hold-Schaltungen), dann sollte man besser einen Folienkondensator oder sogar einen Keramikkondensator einsetzen.
Viele Grüße,
Infinit
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Danke Infinit für die schnelle und hilfreiche Antwort und auch den Tipp zu langlebigen Kondensatoren!
OK, dann habe also quasi einen Kondensator und parallel dazu einen Widerstand $R$ an den ich Spannung [mm] $U_0$ [/mm] anlege. Mein Hoffnung war/ist nun, dass ich mit diesen (leider sehr vielen) Kondensatoren trotzdem eine Halbwertszeit Messung mit [mm] $I_{Auflade}$ [/mm] abschätzen kann, wenn ich den Leckstrom abziehe (Off-Set-Korrektur).
Leider treten bei den Kondensatoren (nicht nur Elektrolyt) auch noch andere Fehler auf:
Die Stromstärke verändert ihre Änderungsrate ruckartig. Die genannten 30µA werden auch noch unterschritten, aber das weitere Absinken geschieht viel langesamer. Die Messwerte lassen sich unmöglich (auch nicht mit Offset-Verschiebung) mittels exponentiellem Zusammenhang beschreiben.
Einige der Kondensator (auch nicht Elektrolyt) haben sogar wieder ansteigende Stromstärken während der Aufladung.
Weiter habe ich bei der Messung der Kapazitäten mit einem PEAK METER PM18c festgestellt, dass die Kapazitäten erheblich von der Herstellerangabe abweichen, etwa Aufdruck zeigt 10 µF (nicht dotierter Kondensator), Messung sagt bei dreien dieser Kondensatoren über 40 µF und bei einem über 30 µF. Alle Kondensator mit 50µF Angabe hatten zwischen 70 und fast 100 µF.
Anmerkung: das Elektronik-Equipment unserer Schule dürfte etwa 40 Jahre alt sein. Bestände die Hoffnung, mit neuem Equipment obige Fehler nicht mehr zu haben?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 10:11 Fr 01.11.2024 | | Autor: | Infinit |
Hallo Riesenradfahrrad,
ich verstehe nun, was Du damit machen willst, aber, so leid es mir tut, mit solchen Leckströmen wirst Du immer leben müssen. Bei dem Alter eures Equipments ist es sehr wahrscheinlich, dass das Elektrolyt nicht mehr das beste ist, und insofern wäre es sicher nicht ganz verkehrt, mal neuere Bauteile anzuschaffen. Du wirst aber immer mit einem Leckstrom leben müssen.
Ich weiß nicht, mit welchen Kondensatortypen Du experimentiert hast. Es gibt ja auch selbstheilende Kondensatoren, die einen speziellen Polymerfilm besitzen, der sich selbst regenerieren kann. Tritt aus irgendwelchen Gründen ein Loch im Polymerfilm auf, so entsteht dort eine im Vergleich zur umliegenden Fläche hohe Feldstärke, die einen chemischen Prozess in Gang setzt, der den Film "verflüssigt" und damit das Loch wieder schließt. Damit verringert sich auch wieder der Leckstrom.
Du siehst, es gibt eine Menge Faktoren, die solche Messungen beeinflussen können, und diese sind auch noch zeitvariant. So etwas, - daher meine Überschrift -, ist kaum sauber zu modellieren.
Ich entsinne mich noch aus meinem Physikunterricht, dass bei der Einführung von Kondensatoren Entladeversuche vorgeführt wurden, meist hat man dafür einen Plattenkondensator genutzt, der auf hohe Spannungen, mehrere 100 V aufgeladen wurde. Aufgrund der Geometrie des Kondensatores lässt sich seine Kapazität berechnen, die Spannung ist bekannt und somit nach
[mm] Q = C \cdot U [/mm]
auch die Ladung. Über definierte Widerstände wurde der Kondensator dann entladen, und da die Zeitkonstante ja durch
[mm] \tau = R \cdot C [/mm]
gegeben ist, konnte man sehen, dass ein Drehspulgerät einen immer geringer werdenden Entladestrom anzeigte. Eine e-Funktion lag diesem Experiment wohl mehr oder weniger zugrunde, aber messen konnte man diese nicht.
Das sind so ein paar Gedanken zu einem Bereich, der sich mathematisch zwar relativ einfach beschreiben lässt in der Theorie, in der Praxis treten aber häufig Schwierigkeiten auf. Auf jeden Fall würde ich raten, mal neue Kondensatoren zu beschaffen.
Viele Grüße,
Infinit
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Vielen Dank schon mal für Deine Antwort Infinit. Von den sich selbst reparierenden Kondensatoren hatte ich schon gelesen bei meiner Recherche nach den Ursachen für meine komischen Messwerte. Aber die elektro-chemischen-Vorgänge dabei kannte ich noch nicht, auch dafür für vielen Dank.
Also ich mache das Experiment jetzt mal mit etwas neuen (aber möglichst baugleichen) Kondensatoren und dann poste ich hier die Vergleichswerte. Das ist vielleicht auch für andere Experimentiereinrichtungen interessant.
...to be continued..
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 11:32 Fr 08.11.2024 | | Autor: | Infinit |
Hallo Riesenradfahrrad,
da bin ich wirklich mal gespannt, was Du mit neueren Kondensatoren bei solch einem Aufladeversuch messen kannst. Meine Schulzeit liegt 50 Jahre zurück und damals konnte man so etwas einfach nicht messen, zumindest nicht in der Form, dass man Messwerte hätte auswerten können.
Das Ganze ist ja auch ein einmaliger Vorgang, so etwas war nie einfach zu handeln. Mit einer Folge von Auflade- und Entladevorgängen und einem gescheit eingestellten Trigger an einem Oszilloskop kann man solche Kurven sehen, aber auch diese werden sich leicht voneinander unterscheiden. Transientenrekorder, die einen AD-Wandler besaßen und einen einmaligen Vorgang aufzeichnen konnten, die gab es erst so ungefähr ab Mitte der 80er Jahre und das zu extremen DM-Preisen. Fünfstellig musste man da schon was anlegen, je nach maximal zu verarbeitender Frequenz und Speichertiefe und Dauer. Ich bin, wie bereits gesagt, gespannt, was Du sinnvoll messen können wirst.
Viel Erfolg dabei wünscht
Infinit
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