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Bauteile: ElektrolytkondensatorBauteile: Elektrolytkondensator

von Olaf Stieleke

Elektrolyt-Kondensatoren sind prinzipiell identisch mit den normalen Kondensatoren. Im
wesentlichen gilt das dort gesagte auch für Elektrolyt-Kondensatoren ("Elko" kurz genannt).
Dies gilt auch für die Hinweise in Sachen maximale Spannung, deren Mißachtung beim Elko zur
Explosion führen kann, nicht nur zum Verbrennen (das kommt anschließend, und der Gestank
ist schier unerträglich und praktisch nicht wegzubekommen... Eigene Erfahrung mit einem
winzigen 220uF-Kondi)

Der Hauptunterschied bei Elkos ist, das die Polung der angelegten Spannung <b>nicht</b>
mehr beliebig ist. Daher bezeichnet man Elkos auch als Unipolare Kondensatoren, während
die anderen analog dazu als Bipolare Kondensatoren bezeichnet werden.

Die Festlegung der Polung, die einen Verlust darstellt, führt aber zu einem guten Ende:
Man kann Elkos mit riesigen Kapazitäten bauen, ohne damit Flugzeughallen zu füllen.
Elkos sind problemlos mit Kapazitäten bis in den Farad-Bereich zu bekommen, dabei erreichen
diese Elkos die Größe einer Cola-Dose. Ein unipolarer Kondensator mit 1F dürfte ein
handelsübliches Server-Tower-Gehäuse gut ausfüllen.

Der neueste Schrei in Sachen Elkos stellen die sogenannten "Gold-Caps" dar - Elkos mit
Kapazitäten von 220mF bis 22F (!), dabei so groß wie eine Knopfzelle.

 

Was kann man nun mit Elkos anstellen ? Hmmm... What about this:

LedFader

Dies ist ein LED-Fadeoff. Wie's funzt, ist schnell erklärt:

Beim Anlegen einer Spannung passiert in den ersten Mikrosekunden nichts... Nur der
Kondensator lädt sich auf und das ziemlich schnell. Irgendwann ist die Spannung am
Kondensator hoch genug, das die LED leuchten kann. Merkbar ist diese Verzögerung nicht,
es sei denn, man hat einen Riesenkondi angeschlossen.
Schalten wir die Spannung ab, müßte die LED sofort ausgehen - aber der Kondensator springt
als "Ersatz-Energieversorger" ein. Er entlädt sich nun über Widerstand und LED. Dabei
fallen Spannung und Strom immer weiter ab - die LED verlöscht also langsam, bis die
Spannung des Kondis zu klein geworden ist.

Wie berechnen wir nun, wie lange die LED noch leuchtet ? Sehr einfach:

T = R * C

T = Zeit in Sekunden
R = Widerstand in Ohm
C = Kapazität in Farad

Diese Formel gilt sowohl für das Laden als auch für das Entladen. Und sie gilt für alle
Arten von Kondensatoren. Irgendwann hat mal jemand festgelegt, das ein Kondensator nach
5*T aufgeladen/entladen ist (Ich war's nicht, hat irgendwas mit ner e-Funktion zu tun,
wenn ich mich recht erinner).

Also rechnen wir:

Ladevorgang

Beim Ladevorgang zählen weder LED noch Widerstand mit, sie sind am Ladevorgang nicht
beteiligt. Den einzigen Widerstand stellen also die Zuleitungen dar, die grob geschätzt
etwa 1 Milliohm Widerstand haben dürften:

T = R * C
T = 1 MilliOhm * 220 uF
T = 0,001 * 0,00022
T = 0,00000022 s = 220 ns
5T = 1,1 us

Der Kondensator ist also nach einer Mikrosekunde aufgeladen und die LED leuchtet.

Entladevorgang

Hier sind - neben den Zuleitungen, die wir jetzt vernachlässigen können - Widerstand und LED
entscheidend. Der Widerstand der LED ist allerdings extrem klein, so das dieser ebenfalls
vernachlässigt werden kann. Bleibt nur noch der Widerstand.

T = R * C
T = 220 Ohm * 220 uF
T = 220 * 0,00022
T = 0,0484 s = 48,4 ms
5T = 242 ms

Hört sich nicht viel an - ist aber nur 242000 mal länger als der Ladevorgang. Außerdem
genügt diese Zeit locker, damit unser schneckenlahmes Auge das "Wegfaden" gut wahrnimmt.
Wer mag, kann den Kondensator gern vergrößern, um die Faderzeit zu strecken. Also, ran an
die Brat-Eisen...