Wie verändert sich die Kapazität eines Aluminium-Elektrolytkondensators, wenn er über mehrere Jahre einer konstant hohen Temperatur und Dauerspannung ausgesetzt ist?
Diese Frage stellte uns ein Kunde, der einen Elektrolytkondensator für eine besonders langlebige industrielle Anwendung benötigte. Die üblichen Datenblattangaben zur Lebensdauer reichten für die Bauteilauswahl jedoch nicht aus. Entscheidend war, wie stabil die tatsächliche Kapazität über einen sehr langen Betriebszeitraum bleibt.
FROLYT untersuchte deshalb die Kapazitätsänderung ausgewählter Aluminium-Elektrolytkondensatoren in einer Dauerspannungsprüfung bei 105 °C.
Langzeittest unter Dauerspannung bei 105 °C
Im Mittelpunkt der Untersuchung stand der Aluminium-Elektrolytkondensator FROLYT ERH 100 µF / 200 V in der Abmessung Ø 16,5 × 30 mm.
Das Ergebnis:
Selbst nach rund 50.000 Stunden unter Dauerspannung bei 105 °C beträgt die Kapazitätsänderung weniger als 9 %.
Eine Prüfzeit von 50.000 Stunden entspricht mehr als 5,7 Jahren ununterbrochenem Betrieb – bei einer konstanten Umgebungstemperatur von 105 °C.
Damit liefert die Untersuchung konkrete Messdaten zur Langzeitstabilität des geprüften Elektrolytkondensators.
Kapazitätsänderung im Verlauf von 50.000 Stunden
Die Messwerte zeigen, dass sich die Kapazität des geprüften FROLYT ERH über einen langen Zeitraum nur langsam verändert:
| Prüfzeit bei 105 °C | Kapazitätsänderung |
|---|---|
| 10.000 Stunden | ca. 4 % |
| 30.000 Stunden | ca. 5,5 % |
| 40.000 Stunden | ca. 6 % |
| 50.000 Stunden | weniger als 9 % |
Besonders relevant ist dabei nicht nur der Endwert nach 50.000 Stunden. Auch der Verlauf der Messkurve zeigt eine über lange Zeit geringe Veränderung der Kapazität.
Für Entwickler und Konstrukteure bedeutet das eine bessere Grundlage, um das elektrische Verhalten eines Kondensators innerhalb einer langlebigen Schaltung einzuschätzen.
Vergleich mit marktüblichen Langzeitangaben
In vergleichbaren Datenblattangaben anderer Anbieter werden teilweise Kapazitätsänderungen von bis zu 20 % nach 20.000 Stunden spezifiziert.
Der geprüfte FROLYT ERH 100 µF / 200 V bleibt auch nach einer deutlich längeren Prüfzeit von rund 50.000 Stunden unterhalb einer Kapazitätsänderung von 9 %.
Der Vergleich verdeutlicht: Für anspruchsvolle Industrieanwendungen ist nicht nur die angegebene Lebensdauer eines Elektrolytkondensators relevant. Ebenso wichtig ist die Frage, wie stabil seine elektrischen Kennwerte während dieser Zeit bleiben.
Langzeitverhalten kompakter Elektrolytkondensatoren
Auch der kompaktere FROLYT ERY 1000 µF / 35 V mit einer Abmessung von Ø 12,5 × 25 mm zeigt unter den dargestellten Prüfbedingungen ein gutes Langzeitverhalten.
Die im Vergleich stärkere Kapazitätsänderung muss dabei im Zusammenhang mit der deutlich kleineren Baugröße und den abweichenden elektrischen Kenndaten bewertet werden. Trotz des geringeren Bauvolumens erreicht der geprüfte ERY eine hohe Langzeitstabilität.
Dies zeigt, dass bei der Auswahl eines Aluminium-Elektrolytkondensators mehrere Faktoren gemeinsam betrachtet werden müssen:
- 1Nennkapazität und Nennspannung
- 2Baugröße und verfügbares Bauvolumen
- 3Umgebungstemperatur
- 4elektrische Belastung
- 5geforderte Betriebsdauer
- 6zulässige Kapazitätsänderung
- 7Anforderungen der jeweiligen Schaltung
Warum die Kapazitätsstabilität entscheidend ist
Bei langlebiger Industrieelektronik reicht es nicht aus, dass ein Kondensator nach vielen Jahren noch grundsätzlich funktioniert.
Ebenso entscheidend ist, ob seine elektrischen Eigenschaften innerhalb der vorgegebenen Toleranzen bleiben. Eine zunehmende Kapazitätsänderung kann sich beispielsweise auf Filter-, Puffer-, Zwischenkreis- oder Timing-Funktionen einer elektronischen Schaltung auswirken.
Langzeitmessungen unter definierten Prüfbedingungen liefern deshalb wichtige Erkenntnisse für Anwendungen, bei denen eine hohe Zuverlässigkeit und eine gleichbleibende elektrische Performance gefordert sind.
Dazu gehören unter anderem:
Ergebnis des 50.000-Stunden-Tests
Die ursprüngliche Kundenfrage lässt sich für den untersuchten Kondensator konkret beantworten:
Auch nach rund 50.000 Stunden Dauerspannungsprüfung bei 105 °C bleibt die Kapazitätsänderung des geprüften FROLYT ERH 100 µF / 200 V unter 9 %.
Die Kernaussage der Langzeitmessung lautet:
50.000 Stunden. 105 °C. Weniger als 9 % Kapazitätsänderung.
Das Ergebnis zeigt, warum bei der Bauteilauswahl nicht allein die nominelle Lebensdauer eines Aluminium-Elektrolytkondensators betrachtet werden sollte. Für anspruchsvolle Anwendungen ist die langfristige Stabilität seiner elektrischen Eigenschaften mindestens ebenso wichtig.
Die genannten Ergebnisse beziehen sich auf die untersuchten Kondensatoren und die definierten Prüfbedingungen. Die Eignung für eine konkrete Anwendung muss immer anhand der tatsächlichen elektrischen und thermischen Belastung bewertet werden.
Häufige Fragen zur Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren
Die tatsächliche Lebensdauer hängt von der Baureihe, der angelegten Spannung, der Temperatur, der Strombelastung und weiteren Betriebsbedingungen ab. Im beschriebenen Dauerspannungstest wurde der FROLYT ERH 100 µF / 200 V rund 50.000 Stunden bei 105 °C geprüft.
Die Kapazitätsänderung beschreibt, wie stark die gemessene Kapazität gegenüber dem Ausgangswert abweicht. Für viele industrielle Anwendungen ist eine möglichst geringe Veränderung wichtig, damit die Funktion der Schaltung langfristig stabil bleibt.
Nein. Die Messwerte gelten für die untersuchten Kondensatoren und die jeweiligen Prüfbedingungen. Andere Baugrößen, Spannungen, Kapazitäten und Belastungen können zu abweichenden Ergebnissen führen.
Eine Lebensdauerangabe beschreibt zunächst, für welchen Prüfzeitraum ein Bauteil spezifiziert ist. Langzeitmessungen zeigen zusätzlich, wie sich relevante elektrische Kennwerte – beispielsweise die Kapazität – während dieses Zeitraums tatsächlich verändern.
Häufige Fragen zur Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren
FROLYT unterstützt Sie bei der Auswahl eines geeigneten Aluminium-Elektrolytkondensators auf Basis Ihrer elektrischen, thermischen und mechanischen Anforderungen.
Sprechen Sie mit uns über Ihre Anwendung und die erforderliche Langzeitstabilität.
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