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Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren

Die Grenzen der Spannungsfestigkeit von Elkos


Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Bemessungsspannung und überlagerte Wechselspannung (Nennspannung, rated voltage, IEC 60384-4, 2.2.3 ~ 2.2.5)

Die Bemessungsspannung ist auf den Kondensator aufgedruckt und im Datenblatt angegeben. Sie stellt den maximal zulässigen Wert im gesamten Temperaturbereich des Elko dar. Die kontinuierlich am Kondensator anliegende Betriebsspannung (inklusive einer überlagerten Wechselspannung) soll nicht den Wert der Bemessungsspannung übersteigen. Der Scheitelwert aus überlagerter Wechselspannung und Gleichspannung muss sich stets im grünen Bereich des Bildes 4 befinden, wobei der Bemessungs-Wechselstrom nicht überschritten werden darf.

Spitzenspannung (surge voltage, IEC 60384-4, 4.14)

Die Spitzenspannung kennzeichnet den maximalen Spannungswert, der innerhalb der Elko-Lebensdauer mit einer Häufigkeit von 1.000 Zyklen bei einer Verweildauer von 30 s und einer Pause von 5 Minuten und 30 s angelegt werden darf, ohne dass es zu sichtbaren Schäden am Elko oder einer Kapazitätsänderung von mehr als 15 % kommt. Bei Kondensatoren für erhöhte Anforderungen (der Normalfall bei professionellen Industrieanwendungen) erfolgen maximal fünf Prüfungen bei oberer Kategorietemperatur pro Stunde.

In der Regel gelten für Elkos mit einer Bemessungsspannung von bis zu 315 V Spitzenspannungen vom 1,15-fachen der Bemessungsspannung, und für Elkos mit einer Bemessungsspannung von mehr als 315 V gelten Spitzenspannungen vom 1,10-fachen der Bemessungsspannung (gelber Bereich in Bild 4). Der Kondensatorhersteller erzielt die Spitzenspannungsfestigkeit durch sorgfältiges Nachformieren bei einer hinreichend hohen Nachformierspannung.

Werden geringere Spitzenspannungen in den Datenblättern ausgewiesen, so kann dies ein Hinweis auf einen kostenoptimierten Fertigungsprozess sein (kürzere Zeiten und/oder niedrigere Formierspannungen im Ofen) oder auf Porenstrukturen, die durch die Formierspannung anfänglich auf eine hohe Spannungsfestigkeit gebracht wurden (und damit als neues Bauteil kaum von Elkos höherer Qualität unterscheidbar sind). Jedoch neigen diese über die Lebensdauer zu einer größeren Drift der Parameter und dürfen deshalb nicht durch Spitzenspannungen belastet werden.

Selbst wenn diesen Bauteilen sehr hohe oder erweiterte zulässige Stromprofile zugewiesen werden, können unerwartet auftretende Spannungsimpulse in einem stark belasteten Stromlastprofil einen plötzlichen Elko-Ausfall verursachen.

Transienten-Überlastspannung (transient voltage, IEC 60384-4, 4.22)

Eine Überschreitung der Spitzenspannung liegt außerhalb des im Datenblatt angegebenen Betriebsbereiches (roter Bereich rechts in Bild 4). Dennoch können Elkos kurzzeitig sehr hohen, transienten Überspannungen mit begrenztem Energieinhalt widerstehen. Spannungen jenseits der Spitzenspannung führen zu hohen Leckströmen und einer Spannungsbegrenzung ähnlich einer Zenerdiode. Wenn die elektrische Feldstärke zu hoch für den Elektrolyten wird, kann es unmittelbar zu einem Kurzschluss kommen.


  1. Die Grenzen der Spannungsfestigkeit von Elkos
  2. Herstellschritte im Einzelnen
  3. Prozessschritte des Formierens nehmen großen Einfluss
  4. Bemessungsspannung und überlagerte Wechselspannung (Nennspannung, rated voltage, IEC 60384-4, 2.2.3 ~ 2.2.5)

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