ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOR

elco.png
het algemeen gebruikte symbool voor elektrolytische condensator in schakelingen
Verder in dit document, zal de afkorting elco worden toegepast.
In de componentlijsten op finimuis.nl staat dit type condensator aangegeven als elko of elco

Een elco is een electronisch component, welke een elektrische lading (Coulomb) enige tijd kan bewaren. In sommige opzichten gaat de vergelijking met een accu op; namelijk een condensator kan worden opgeladen en weer ontladen.
De hoeveelheid elektrische lading welke een condensator kan opslaan, wordt aangegeven als capaciteit. Ook de omschrijving: capacitieve lading kan hiervoor worden gebruikt.
De eenheid waarin de capaciteit wordt uitgedrukt is farad, waarbij dit meestal in F in de component-lijsten op finimuis.nl zal worden weergegeven.

Een elko is een condensator met een zeer grote capaciteit ten opzichte van de gewone condensator.
Op de afbeeldingen hieronder, ziet u links (in een Radiale[staande])-uitvoering een vaak toegepast type elco en rechts ziet u een (Axiale[liggende])-uitvoering.
elco1.pngelcoaxiaal.png

De gebruikelijke elco's (op bovenstaande afbeeldingen) bestaan (in tegenstelling tot de tantaal-elco) uit twee stroken opgerold materiaal: de kathode, bestaande uit aluminiumfolie, en de anode bestaande uit sterk opgeruwd aluminiumfolie met daarop een dun laagje aluminiumoxide.
Door de opruwing van de anode kan een oppervlaktevergroting van meer dan een factor 100 worden bereikt, waardoor een grote capaciteit in een relatief kleine behuizing is gerealiseerd.
Een tantaal-elco betaat uit diverse lagen opgedamt-materiaal, waardoor de afmetingen veel kleiner zijn dan de gebruikelijke aluminium-elco.
Hieronder ziet u een schematische voorstelling, van de opbouw van een elektrolytische condensator (elco).
elcoopbouw.png

Hieronder ziet u een schematische voorstelling, van de gerolde elco.
elcogerold.png

Tussen goxideerde anodefolie en kathodefolie wordt papier gedrenkt in elektrolyt aangebracht. Dat elektrolyt vult ook de ruimte aan de oppervlakte van de met oxide bedekte anode op.
Het aluminiumoxide is het eigenlijke dilektricum. Het elektrolyt dat elektrisch in verbinding met de kathode staat is een onderdeel(verlengstuk) van de kathode.

Hieronder ziet u een afbeelding van een tantaal-elco in een druppel-uitvoering.
elcotantaal.png

Tantaal elco's, zijn in principe leverbaar met een capaciteit van 0,1 F tot 100 F.
Aluminium elco's zijn in principe leverbaar met een capaciteit van enige nanoFarad tot en met 2700 Farad

Over het algemeen, betreft het waarden welke in F weergegeven worden: bijvoorbeeld 0,022F, of 4700F

Het meest herkenbare verschil tussen een elco en de condensator is de polariteit.

Voor de condensatoren (welke behandeld worden, in het hoofdstuk Informatie over de CONDENSATOR maakt het niet uit hoe deze worden geplaatst.
De meeste elco's zijn gepolariseerd. Dit betekend dat de + (plus) en de - (min) aansluiting nooit mogen worden verwisseld, omdat dit kan leiden tot een ontploffing van de elco.
De juiste polariteit staat op de condensator aangegeven. Er bestaan ook elco's in tantaal-uitvoering, welke nog gevoeliger zijn voor verkeerd om aansluiten.

LET OP:Elco's kunnen tot lang na uitschakeling van een apparaat spanning vasthouden. Een elco met grote capaciteit kan zelfs elektrocutie-gevaar opleveren.

Het (per ongeluk) kortsluiten van een opgeladen elco kan leiden tot brandwonden.

Elco's hebben een maximale werkspanning. Bij overschrijding daarvan kan de condensator onherstelbaar beschadigd raken en gaan lekken.

Condensatoren van het Elco type, hebben zelfherstellende eigenschappen. Als het oxide is beschadigd (te dun geworden) wordt het vanuit het elektrolyt weer aangevuld als er een voldoende hoge spanning op de elco wordt gezet.
Het elektrolyt kan verdampen door de jaren heen. In dat geval zakt de capaciteit tot vrijwel nul.
De snelheid waarmee het elektrolyt naar buiten diffundeert(lekt) gaat voor elke 10 C hogere temperatuur twee maal zo snel.
Kwaliteitselco's hebben een levensduur van 10000 uur bij 105 C. Goedkope kleine elco's slechts 1000 uur bij 85 C.
Omdat elco's meestal bij veel lagere temperaturen gebruikt worden, is de werkelijke levensduur veel langer.

De opwarming van de elco vindt niet alleen plaats door de omgeving (bijvoorbeeld in een spaarlamp), maar ook doordat er rimpelstroom door de condensator loopt, die de condensator opwarmt doordat het elektrolyt door zijn vrij grote weerstand warm wordt.
Bij elco's wordt dan ook altijd behalve de toelaatbare spanning opgegeven hoeveel rimpelstroom (uitgedrukt in ampre RMS) er door de elco mag lopen.

Het is gunstig als er regelmatig spanning op een elco staat, zodat het aluminiumoxide in goede staat blijft.
Van elco's die te lang zonder spanning (en dan vooral bij hoge temperatuur) hebben opgeslagen gelegen kan het aluminiumoxide zo sterk zijn beschadigd (in het elektrolyt opgelost), dat de elco niet meer bruikbaar is (er ontstaat dan kortsluiting bij aanleggen van een spanning).

Elco's worden toegepast wanneer een hoge capaciteit (meer dan ca 1 F) benodigd is zoals voor wisselspanningsontkoppeling. Grote elco's (meer dan ca 100 F) worden vooral gebruikt voor het afvlakken van voedingsspanning na gelijkrichting.
In elektronische apparatuur worden elco's vooral toegepast in schakelende voedingen en voor het stabiliseren van de voedingsspanning rondom verbruikers, zoals de processor en het geheugen in computers.
Veel moederborden bevatten 15 tot 30 elco's van 1500 F of meer. Capaciteiten van elco's lopen (anno 2005) op tot meer dan 2700 F, al is de werkspanning in dat laatste geval beperkt tot 2,8 V.

Een elektrolytische condensator (elco) is een verre van ideale condensator die niet uitsluitend capacitieve eigenschappen heeft, maar ten gevolge van de lekweerstand welke parallel aan de ideale capaciteit staat zal een condensator zelfontlading vertonen.
lekweerstandelco.png
vervangingsschema van de lekweerstand van een elco, waarbij RESR de inwendige serieweerstand en LESL de inwendige zelfinductie van de condensator, in serie met de condensator weergeven zijn.

Hieronder enige voorbeelden van elco's met grote capaciteit en/of grote fysieke afmetingen en de kleinste miniatuur (SMD)-uitvoeringen.
elco2.png
capaciteit is 220 F met een werkspanning van 35 Volt voor standaard printmontage.


elco3.png
capaciteit is 6800 F met een werkspanning van 25 Volt voor printmontage.


elco4.png
ZEER GROTE capaciteit is 1000000 F (1 Farad) met een werkspanning van 16 Volt voor aansluiting met kabelschoenen onder de schroefcontacten.


elcoschroef.png
capaciteit is 10000 F (0,01 Farad) met een werkspanning van 40 Volt voor montage via schroef met moer in bijvoorbeeld een auto, en soldeer-aansluitingen.


elcotantaal.png
Tantaal in druppel-uitvoering met een capaciteit is 47 F met een werkspanning van 35 Volt voor printmontage.


smdelco1.png
Aluminium-bus-type in SMD-uitvoering waarvan de capaciteit is 150 F met een werkspanning van 4 Volt voor SMD-printmontage.


smdelco.png
Tantaal-type waarvan de capaciteit is 47 F met een werkspanning van 10 Volt voor SMD-printmontage.


Codering van elco-condensatoren:

Over het algemeen zal vanwege het relatief grote elco-lichaam er een bestempeling plaatsvinden met minimaal de volgende informatie:
De capaciteit in microFarad (F) , ook zal de werkspanning in Volt worden vermeld, en altijd zal de polariteit + of - aansluiting gemerkt zijn.

Wanneer het lichaam van de elco te klein is, om de informatie zoals hierboven aangegeven is te kunnen stempelen maken de fabrikanten gebruik van dezelfde EIA-codering zoals deze ook toegepast wordt bij reguliere condensatoren. Informatie hierover kunt u vinden in het hoofdstuk: Informatie over de CONDENSATOR op deze website.

Voor de SMD-uitvoeringen, kan een codering volgens onderstaande uitleg worden toegepast.
Vanwege de vergaande miniaturisering van condensatoren, worden deze SMD-uitvoering steeds vaker toegepast. Omdat het oppervlak van dit soort componenten millimeters betreft, kan hier geen duidelijke herkenning op worden geplaatst. Om die reden staat vaak een code bestaande uit twee of drie karakters op het component.
De aanduiding van elco's onderscheid zich bij Tantaal-elco's en Aluminium-bus-elco's met name bij de SMD-uitvoeringen.
Capaciteiten tot 100 F zijn vaak Tantaal-uitvoeringen. Grotere capaciteiten worden vaak als een Aluminium-bus-uitvoering gebruikt, waarbij de bus op een onderplaat is bevestigd, zodat deze via de SMD-techniek kan worden geplaatst.
Beide voorgaande SMD-elco's maken voor de waarde-aanduiding, gebruik van de drie- of vier-karakter codering.

De drie cijfers (vanaf links gezien geven de capaciteits-waarde aan, waarbij voor tantaal-typen de eenheid picoFarad (pF) is.
1e cijfer 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2e cijfer 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
3e cijfer; vermenigvuldigen met 0 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 0,01 0,1
Het vierde karakter, voor tantaal-typen geeft de werkspanning in Volt aan volgens onderstaande tabel:
Letter e G J A C D E V H
Werkspanning 2,5 4 6,3 10 16 20 25 35 50

Het vierde karakter, voor aluminium-bus-typen geeft de werkspanning in Volt aan volgens onderstaande tabel:
Letter C D E F G H
Werkspanning 6,3 10 16 25 40 63

Hieronder ziet u een afbeelding, met een (links) een drietal SMD-tantaal elco's en (rechts) een drietal SMD-aluminium-bus elco's, welke zijn gestempeld volgens bovenstaande codering.
smdCcode.png

LET OP:

Zoals u op de afbeelding hierboven aangeven kunt zien, worden op tantaal-SMD-elco's de + (plus) aansluiting via een brede band weergegeven en voor aluminium-bus-SMD-elco's de - (min) aansluiting via een brede band weergegeven.


Als laatste, volgt hieronder de GOLDCAP-elco. Dit is een elco met speciale eigenschappen en waarden.
goldcap.png
Een goldcap-elco met een capaciteit van 1.0 Farad en een werkspanning van 5,5 Volt

goldcap1.png
Een goldcap-elco met een capaciteit van 22 Farad en een werkspanning van 2,3 Volt

Bovenstaande Golcap elco's vallen onder de noemer supercondensator, vanwege de typische Energie dichtheid welke tien tot honderden keren groter is dan bij gebruikelijke elco.

Bij dit soort elco's gaat de vergelijking met batterijen meer op dan bij andere condensatoren.

Hieronder staan de specifieke eigenschappen van de supercondensator weergegeven:
Enorme capaciteit in verhouding tot de afmetingen
Capciteiten tot 3000 Farad zijn geen uitzondering
Relatief lager inwendige weerstand(ESR) en zelfinductie(ESL)
Snel opnemen/afgeven van grotere stromen dan batterijen
Honderduizenden keren laden/ontladen

Hieronder een Toepassing overzicht:
Tijdelijk spanning leveren, tijdens vervanging van een batterij.
Backup van RAM-geheugens.
Sturing elektromotoren in transportkranen (bijvoorbeeld havens).
Zelfherstellende systemen in een breed gebied.
Hybride voertuigen.
Zonnecel systemen en windturbines.

Voor de supercondensator dient een relatief hoge prijs te worden betaald, bij de leverancier.

Laatste update : 28 september 2014


Terug naar Condensatoren pagina

Terug naar Component informatie

Terug naar Startpagina

Email aan Finimuis.nl