Test von Schaltnetzteilkondensatoren

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Autor
Test von Schaltnetzteilkondensatoren

    







BID = 1021548

Kaira B

Schreibmaschine



Beiträge: 1570
Wohnort: Dresden
 

  


Zählt das schon unter Hochspannungsspielerei oder geht das gerade noch so?
Eingangsspannung sind 5 VDC 0,6A Ausgangsspannung größer 400 VDC etwa 1mA.
Aufladezeit auf 400 Volt etwa 10 Minuten.
Der Kondensator regeneriert nach Totalentladung etwa 8 Volt.
Vollgeladen sinkt die gespeicherte
Spannung von 400 Volt auf etwa 360 Volt in 12 Stunden !!!
Die Entladung mit dem Daumen brennt erbarmungslos zwei tiefschwarze
Löcher in selbigen... Heildauer dieser Verletzung größer vier Wochen
Was noch interessiert:
Wieviel Überspannung vertragen diese Kondensatoren zuverlässig...



[ Diese Nachricht wurde geändert von: Kaira B am 11 Jun 2017 20:38 ]

BID = 1021549

Kaira B

Schreibmaschine



Beiträge: 1570
Wohnort: Dresden

 

  

Bild vergessen...



BID = 1021553

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Zählt das schon unter Hochspannungsspielerei oder geht das gerade noch so?
Gute Frage.
Auf jeden Fall muß klar sein, dass die in dem geladenen Kondensator gespeicherte Energie lebensgefährlich ist, wenn es zu einer Durchströmung des Körpers kommt.
Auch bleibende Schäden an Nerven, Herz und Hirn sind möglich.
Das hat dann doch eine andere Qualität als zwei schmerzhafte und schlecht heilende Löcher im Finger.

Solche Experimente dürfen also nur unter allergrösster Vorsicht durchgeführt werden!
Am besten baut man eine Entladeschaltung mit Spannungsanzeige für den Kondensator fest mit ein.
Zwei gleiche hintereinandergeschaltete 230V-Glühlampen als Entladewiderstand und ein Taster kommen z.B. in Frage.
Einen direkten Kurzschluß des Kondensators sollte man vermeiden, denn der schadet sowohl dem Kondensator wie auch den Kontakten.


Zitat :
Was noch interessiert:
Wieviel Überspannung vertragen diese Kondensatoren zuverlässig...
Zuverlässig vertragen sie die Nennspannung.
Afaik werden sie in der Fertigung mit etwa 30% höherer Spannung formiert.
Du kannst es aber ausprobieren, indem du mit einem geringen Strom (1mA oder weniger) weiter lädst.
Solange kein Leckstrom fliesst, wird bei 400µF und 1mA die Spannung mit 2,5V/s steigen.
Das kann auch etwas weniger sein, weil die Kondensatoren oft eine größere Kapazität haben als garantiert, und weil ein Teil des Stromes zur Ausheilung von Fehlstellen im Oxid benutzt wird.
Wenn du aber merkst, dass die Spannung nicht mehr steigen will, bzw. dieses nur sehr langsam tut, dann bist du an der Grenze angekommen, bis zu der der Hersteller formiert hat.
Obwohl es (unter Kapazitätsverlust) oft möglich ist noch höher zu formieren, sollte man es damit bewenden lassen, weil mit dem Aufbau der Oxidschicht oft eine Wasserstoffentwicklung am Minuspol verbunden ist, und der fertige Kondensator dieses Gas nur schlecht abgeben kann.

_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 1021558

Kaira B

Schreibmaschine



Beiträge: 1570
Wohnort: Dresden

=>Am besten baut man eine Entladeschaltung mit Spannungsanzeige für den Kondensator fest mit ein.
Zwei gleiche hintereinandergeschaltete 230V-Glühlampen als Entladewiderstand und ein Taster kommen z.B. in Frage.
Einen direkten Kurzschluß des Kondensators sollte man vermeiden, denn der schadet sowohl dem Kondensator wie auch den Kontakten.<=

Habe eine 230V-Glühlampe mit 200R in Reihe und einen Mikrotaster fest
angeschlossen...
Potenzialfreiheit ist durch die 5-Volt-Versorgung gewärleistet.
Der Spannungswandler besteht aus der Arbeitswicklung und der getrennt
aufgebrachten Hochspannungswicklung.
Das Prinzip ist Kurzschlussfest. Vom Ladeteil geht keine Gefahr aus.

Der Kondensator hat es im wahrsten Sinne des Wortes in sich
Die Löcher im Daumen habe ich mir an einem Monitorboard geholt welches
mehrere Tage ausgebaut war... Dort hatte man die Entladewiderstände
eingespart (n.c.). Das merkt man sich.

Die 30% werde ich mal Testen, der Ladestrom des Kondensators wird
über einen Widerstand von 50k gemessen, die Maximalspannung der
Hochvolteinheit läßt sich über die Primärspannung recht genau
festlegen.

Die Schwankungen des Ladestromes könnten also mit der Ausheilung von
Fehlerstellen in der Oxidschicht zusammenhängen.

Sollte der Kondensator gasen wird es sehr unangenehm.

Beim direkten Kurzschluß besteht die reale Möglichkeit die Belagkontaktierung wegzubrennen...
Bei den ersten RFT-Schaltnetzteilen ein gängiger Fehler bis zu
Technologieänderung von Frohlytkondensatoren...

Danke für die Tipps...






BID = 1021570

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5236


Offtopic :
Aus was bestehen eigentlich die "Platinenträger"? Bei der Platte mit dem Elko und Entladeschaltung wird es Holz sein. Bei dem anderen erkenne ich nicht ob es PVC, Holz o.ä. ist.

P.S.
Gewöhnungsbedürftig finde ich die nackten Bananenstecker, u.a. die in den Sicherheitsbuchsen am DMM und wie sie verlötet sind. Aber letzteres ist kein Problem, da es ja nur 0,5 kV sind und quasi DC.

BID = 1021574

hajos118

Schreibmaschine



Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein


Zitat :
Kaira B hat am 11 Jun 2017 20:39 geschrieben :

Bild vergessen...




... und einen Kondensator mit 390µH laut Beschriftung eingebaut.
... RESPEKT ...

_________________
Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!

BID = 1021597

Kaira B

Schreibmaschine



Beiträge: 1570
Wohnort: Dresden


Zitat :
hajos118 hat am 12 Jun 2017 09:05 geschrieben :


Zitat :
Kaira B hat am 11 Jun 2017 20:39 geschrieben :

Bild vergessen...




... und einen Kondensator mit 390µH laut Beschriftung eingebaut.
... RESPEKT ...



Ein paar kleine "Nachbaufallen" sind schon nicht unrecht...
Auf dem C stimmts ja...
Die Benutzung dieses Aufbaus ist Unbefugten untersagt !
@BlackLight:
Plexiglas aus altem LCD-Monitor (Joule Thief) und Holzplatte wegen der Standfestigkeit für C,Lampe und Taster...
Ich hätte zu den Versuch auch mein regelbares Röhrennetzteil eingesetzt,
ABER: 450 VDC bei 0,1 A ist schon eine andere Sache.
Aus 5 VDC 500 VDC machen hat schon was.
Die zwei Glimmlampen sind zur groben Spannungskontrolle schon eine
gewisse Warnung.
Das Entladen des Kondensators mit der Lampe sorgt schon für eine gewisses Erstaunen und zeigt was in dem C steckt.



BID = 1021607

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Habe eine 230V-Glühlampe mit 200R in Reihe und einen Mikrotaster fest
angeschlossen...
Potenzialfreiheit ist durch die 5-Volt-Versorgung gewärleistet.
Der Spannungswandler besteht aus der Arbeitswicklung und der getrennt
aufgebrachten Hochspannungswicklung.
Dass du das richtig machst, will ich ja gerne glauben, aber hier lesen halt noch andere mit, die weniger Kenntnisse haben.

Auf die Potentialfreiheit eines speisenden USB-Anschlusses würde ich mich allerdings nicht verlassen.
Es wird nicht selten vorkommen, dass die USB-Spannung von einem Desktop-PC stammt, und da ist ja gewöhnlich alles geerdet.
Aber auch in andere Geräte kann über Antennenleitungen, Drucker, Monitore, LAN-Kabel, ... Erdpotential eingeschleppt werden, und dann ist da nix mehr potentialfrei.

Bei "richtigen" Hochspannungsexperimenten besteht auch die Gefahr, dass die Y-Kondensatoren durchschlagen oder die Isolation zwischen Primär- und Sekundärwicklung eines Trafos, und dann wird es sehr gefährlich, weil auch Monate später noch unbemerkt Netzspannung an den ungefährlich gehaltenen Teilen anliegen kann.

Zwei in Reihe geschaltete Glühlampen anstatt einer empfahl ich, weil bei den hohen Spannungen und evtl. noch größeren Kapazitäten es durchaus möglich ist, dass eine 230V-Lampe durchbrennt und sie dann natürlich keinerlei entladende Wirkung mehr hat.

Also wirklich sehr vorsichtig sein und solche Schaltungen lieber dreimal auf Spannungsfreiheit prüfen, als einmal unbedacht hinzulangen.



Zitat :
Sollte der Kondensator gasen wird es sehr unangenehm.
Was soll bei dem kleinen Strom schon großartiges passieren?
Schlimmstenfalls geht der Kondensator unrettbar über die Wupper.
Die von 1mA erzeugten Gasmengen sind gering (versuch mal das bezogen auf einen wässerigen Elektrolytrn auszurechnen) und um den Elko auszukochen reicht die Energie auch nicht.
Bei den spektakulären Explosionen von Elkos ist wohl meist das 230V-Stromnetz als Energielieferant im Spiel.




_________________
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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



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BID = 1021747

Kaira B

Schreibmaschine



Beiträge: 1570
Wohnort: Dresden

Alle Sorgen im Umgang mit höheren Spannungen und die daraus
resultierenden Vorsichtsmaßnahmen sind selbsverständlich brerchtigt.
Eine Fremdnutzung durch Andere ist ausgeschlossen.
Daher auch die Entscheidung KEINE Netzspannung welcher Art auch immer
sondern einen "Ladeakku" für Handys zum Testbetrieb zu verwenden.

Es geht um den Test von Hochvolt-Kondensatoren.
Ich habe mal als erstes die Eigenentladung über einen größeren Zeitraum
konntroliert. Erste Erfahrung:
Das Messgerät frist mehr Strom als die eigentliche Selbstentladung
des Kondensators.
Diese liegt nach ersten Messversuchen bei etwa 1,708 Volt pro Stunde
in den ersten vierundzwanzig Stunden (41 Volt je Tag).
Somit hatte der Kondensator der mir in den Daumen gebissen hatte
vermutlich etwa 240 Volt bei 390 µF.

Beruhigend ist für mich das ein geringer Ladestrom auch geringe
Gasentwicklung bedeutet.Berechnen kann ich das nicht.

Der Ladestrom dieses Aufbaus beträgt max. 900µA und sinkt auf 150µA
beim Erreichen der Ladeschlußspannung.
Der Strombedarf des Messgerätes (Fluke 177) im Gleichspannungsmessbereich ist dabei unberücksichtigt da z.Z. noch
unbekannt.

Ich spiele mal weiter




BID = 1021749

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5236


Zitat : Kaira B hat am 14 Jun 2017 15:15 geschrieben :
Eine Fremdnutzung durch Andere ist ausgeschlossen.
Jeder der einen Aufwärtswandler bauen kann kann das Gerät nachbauen. Imho ging es darum.

BID = 1021755

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Beruhigend ist für mich das ein geringer Ladestrom auch geringe
Gasentwicklung bedeutet. Berechnen kann ich das nicht.
Überschlägig (!)[6] ist das recht einfach zu berechnen. Im Prinzip reicht es dafür 4 Naturkonstanten zu kennen.
1 Mol sind 6*1023 Teilchen [1] und als Gas beanspruchen die unter Normalbedingungen [2] ein Volumen von 22,4 Litern [3].
Bei der molaren Masse [4] von Wasserstoff entspricht 1 Mol 1 Gramm.

Da aber jedes Teilchen des gasförmigen Wasserstoffs H2 aus 2 Atomen besteht, ergeben diese 6*1023 Atome nur 3*1023 H2-Moleküle und somit nur 11,2L.

Außerdem braucht man genau ein Elektron um ein H+ Ion zu entladen und in elementaren Wasserstoff zu überführen (Der Sauerstoff des Elektrolytwassers wird ja zum Aufbau der Oxidschicht benutzt).
Jetzt muß man nur noch wissen, dass 1 Coulomb = 1 Amperesekunde 6*1018 Elektronen entspricht [5],
- der Rest ist Dreisatz:

1mAh = 3,6 * 6*1018 e-
3,6 * 6*1018 / (6*1023) = 3,6 * 10-5 Mol H
3,6 * 10-5 * 11200 ml = 0,4 ml
1mA erzeugt pro Stunde also etwa 0,4ml Wasserstoffgas. Die Spannung spielt dabei keine Rolle, sie muß nur hoch genug sein, dass der Strom fliessen kann.


[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Mol
[2] 0°C, 1,000 atm; ca. 1,013bar
[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Molares_Volumen
[4] https://de.wikipedia.org/wiki/Molare_Masse
[5] https://de.wikipedia.org/wiki/Coulomb
[6] Die beiden Sechsen vom Mol und vom Coulomb sind nicht gleich. Für Überschlagsrechnungen reicht es aber, wenn man mit 6 rechnet.
Wenn man die genauen Werte durcheinander dividiert, erhält man die Faraday-Konstante 96485 (ca. 105), also die Ladungsmenge von 1 Mol Elektronen. https://de.wikipedia.org/wiki/Faraday-Konstante

P.S.:
Wenn man genauer rechnen will, muß man einerseits die genauen Werte der Konstanten 1..4 und den Druck verwenden, vor allem aber die Temperatur berücksichtigen.
Der Wert des Molvolumens gilt ja für 0°C. Allein durch eine Temperaturerhöhung um bzw. auf 27°C steigt das Volumen um 10%.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 14 Jun 2017 20:01 ]

BID = 1022012

Kaira B

Schreibmaschine



Beiträge: 1570
Wohnort: Dresden


Zitat :
BlackLight hat am 14 Jun 2017 16:34 geschrieben :


Zitat : Kaira B hat am 14 Jun 2017 15:15 geschrieben :
Eine Fremdnutzung durch Andere ist ausgeschlossen.
Jeder der einen Aufwärtswandler bauen kann kann das Gerät nachbauen. Imho ging es darum.

Jeder der Technik unbedacht verwendet kann dadurch Schaden erleiden.
Manche Erfahrungen nutzen nur wenn man sie hat bevor man sie macht.
ANDERE für eigene Fehlhandlungen verantwortlich zu machen zeugt von
mangelnder Selbstverantwortung.
Ich nenne das: Natürliche Auslese.
WEN DER STROM KENNT DEM TUT ER NICHTS

@perl: Habe mir Deine Ausführung mehrfach durchgelesen und nicht mal
die Hälfte kapiert...
Nur so viel: 1mA ist kaum in der Lage meinen Testelko zu sprengen.
Hat er auch nicht.
Quintessenz: Bei meinem Testexemplar sinkt die aufgeladene Spannung
in 72 Stunden von 440 Volt auf 220 Volt DC ohne Entladewiderstand.
Die Messungen haben mehr an Strom verbraucht als die Selbstentladung.
Die 220 Volt lassen die Glühlampe noch kräftig aufleuchten.
Die Restenergie des Kondensators reicht locker für zwei Brandlöcher
(wie bei mir) im Daumen.
Auf diese Erfahrung hätte ich gerne verzichtet...

BID = 1022013

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Bei meinem Testexemplar sinkt die aufgeladene Spannung
in 72 Stunden von 440 Volt auf 220 Volt DC

Dann hättest du also eine Halbwertszeit von 72*3600s = ca. 260ks bestimmt.

Die RC-Zeitkonstante τ ist um etwa das 1,4-fache größer (genauer das 1/ln(2) bzw. lb(e) -fache) und beträgt somit etwa 374ks.
Dein Elko hat 390µF und somit entspricht sein Isolationswiderstand R= τ/C = 374*103 / 390*10-6 = 960MΩ

Dazu passt auch deine anfängliche Beobachtung von 12h für einen Rückgang von 400V auf 360V.
Der Rückgang um das etwa 0,1-fache der Anfangspannung findet in etwa ebenfalls 0,1τ statt, und daraus ergibt sich eine Zeitkonstante von 10* 12*3600= 432ks.
Im Rahmen der nicht besonders präzise durchgeführten Messungen ist das eine befriedigende Übereinstimmung.


Den Freunden alter Röhrenradios sollte dieser Isolationswert von fast 1000MΩ bei einem 400µF Elko zu denken geben, wenn sie meinen, dass ein Isolationswiderstand von 100MΩ bei einem 0,1µF Koppelkondensator in Ordnung sei...


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 20 Jun 2017  4:59 ]


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