Elkos und ESR

[walwal]

Wie gross ist denn so normalerweise der ESR von Elkos?

Sagen wir mal 50/100/150 µF.

Hintergrund ist die Simulation von Weichen im Vergleich zur Messung und Einbau von Folien, ich weiß, dass es Unterschiede gibt. Daher müsste ein Widerstand in Serie simuliert werden, aber welcher. Bei 300 und 3000 Hz.?

[HCW]

für einen 100µF/20V habe ich jetzt gerade mal beispielhaft 24mOhm gefunden, dieser Wert steigt mit der Spannungsfestigkeit und nimmt mit der Kapazität ab.
Für genaue Werte würde ich mal nach Datenblättern, z.B. von Roederstein oder von Frolyt, googeln.

Gruß, Christian

[walwal]

Ich habe bei 100 Hz und 220µF 1-2 Ohm gefunden, das sieht man deutlich in der Simu.

Anscheinend ist das aber zu hoch angegeben, habe auch Werte von 40-80 mOhm jetzt gefunden.

[tiki]

Hallo,
Der ESR ist je nach Fabrikat/Serie unterschiedlich und abhängig von einigen Parametern, wie Temperatur, Frequenz usw. Da hilft tatsächlich nur der Blick ins Datenblatt oder selbst messen. Aber bitte nicht mit der Impedanz verwechseln, der ESR ist nur ein Teil selbiger.
Gruß, Timo

[Fosti]

Auf der HP von Mundorf habe ich zwar Angaben zum Verlustwinkeln gefunden, aber nicht die dazugehörige Frequenz

Grüße,
Fosti

[Calvin]

Hi,

dann such mal bei F&T bei der GW-Serie

jauu
Calvin

[walwal]

Da steht viel, aber das richtige ist unauffindbar......

[Frankynstone]

Ich habe auf zwei verschiedene Arten gemessen.

Die erste Methode ist gut für geringe ESR: man baue einen Sperrkreis auf aus einer Spule mit geringem und genau bekanntem Drahtwiderstand, ich habe eine 200µF Rollenkernspule mit sehr dickem Draht genommen und dem Versuchskaninchen auf. Je geringer ESR, desto besser sperrt der. Ich kann das eindrucksvoll an einer Simulation zeigen, aus der man ESR dann auch ablesen kann.

Die zweite Methode ist für große ESR (Kondensator kleiner Kapazität, große Spannungsfestigkeit) gut: man speise einen Kondensator mit Konstantstrom niedriger Frequenz (Xc>>ESR= und berechne Xc aus Strom und Spannung. Bei höherer Frequenz (berechnetes X und erwarteter ESR ähnlich groß) messe man dann Z, berechne ESR²=Z²-X². Ich habe ein Nomogramm zu Hilfe genommen, wo ich f, C und Xc ablesen kann.

Das ist vielleicht nicht so unbedingt präzise, was ich hier messe, aber zwei Stellen des berechneten ESR kann man schon ageben.

Ich habe: Sinusgenerator, Oszi, Simulationsprogramm.

Ich bin: zu faul, zum selber rechnen.

[hreith]

Ich benötige den ESR meist bei eher hohen Frequenzen und verwende da folgenen Messaufbau:
Benötigt wird ein Rechteck-Generator mit Stromausgang oder eben ein Spannungsausgang mit Reihenwiderstand sowie ein Oszi.
Legt man den Rechteckstrom an einen Kondensator (oder eben die Rechteckspannung über einen Reihenwiderstand), dann wäre bei einem idealen Kondensator der Spannungsverlauf ein Dreieck. Der ESR führt dazu, dass man einen Sprung im Dreieck hat. Die Höhe des Sprunges geteilt durch den Messstrom ergibt den ESR.

Beim Messen von gepolten Elkos sollte man eine Gleichspannung überlagern.

[Frankynstone]

Nimmst du als Wert für den Messstrom den Effektivwert, Spitze oder Spitze-Spitze an? Ich vermute Spitze-Spitze, also die Gesamthöhe des Rechtecks.

Die Methode finde ich genial. So, wie ich jetzt gerade messe, sehe ich nämlich zwischen unterschiedlich alten Elkos keinen Unterschied:

Ich mühe mich hier gerade mit Netzteilelkos eines inzwischen brummenden Verstärkers, indem ich sie zunächst alle mit 12V auflade je zwei in Reihe zum Bipolarelko zusammenschalte (DC-Summe ist Null). Dann 300mA 50Hz aus Netztrafo mit Vorwiderstand durch.

Mit der Rechteckspannung habe ich aber ein Problem: nirgends ein Rechtecksignal in ausreichender Stärke.

[hreith]

Hi Frankynstone,

die Messmethode ist mir irgend wann mal auf diyaudio über den Weg gelaufen und ich fand sie auch sofort genial.
Die Spitze-Spitze lässt sich am Oszi gut ablesen - also rechne ich damit.

Ich habe einen alten Funktionsgenerator, bei dem man auch einen Offset einstellen kann. Das Teil ist für solche Messungen sehr gut geeignet. Den Reihenwiderstand wähle ich halt so, dass es den zu messenden Bauteilen angemessen ist und die Dreieckspannung am Kondensator eher klein ist. Dann kann man ja mit guter Näherung davon ausgehen, dass der Generator als Stromquelle arbeitet.

Bei manchen Kondensatoren sieht man am Sprung auch einen leichten Schwinger. Das ist ein untrügliches Zeichen für den ESL. Die Methode lässt zwar keine genaue Messung des ESL zu, wohl aber einen optischen Vergleich zwischen unterschiedlichen Kondensatoren. Will man das untersuchen, muss man natürlich mit den Anschlüssen und der Mess-Spitze aufpassen, dass der Aufbau hier nicht dominant gegenüber dem Bauteil wird.

[Frankynstone]

In der folgenden Tabelle von audyn.de ist ersichtlich, dass die Kapazität von Elkos deutlich stärker Funktion der Frequenz ist, als die von Fokos.



Ich könnte mir entweder vorstellen, dass hier massiv ESL reinspielt, halte ich aber nicht für so sehr wahrscheinlich. Eher einleuchten würde mir, dass der chemische Prozess im Elko einfach zu langsam abläuft und deswegen nicht die volle Kapazität wirksam ist. Meinem verständnis nach ist ein Elko halt doch mehr ein Akku, als ein Kondensator.

Die Verlustfaktoren tan(delta) sind bei guten Elkos unter denen der MKTs, das erstaunt mich. Wo kommt der Verlustfaktor beim MKT her? Ist das der Innenwiderstand der Metallbedampfung? Arbeitet das Polyester so stark und vernichtet Energie? Ist die Kontaktierung so grausig?

Mein Oszi gibt 2kHz Rechteck als Kalibriersignal aus, mein Multimeter 50Hz open-collector-TTL, eines davon werde ich dann wohl nutzen.

[Mwf]

Hallo,

Original geschrieben von Frankynstone
Die Verlustfaktoren tan(delta) sind bei guten Elkos unter denen der MKTs, das erstaunt mich. Wo kommt der Verlustfaktor beim MKT her? Ist das der Innenwiderstand der Metallbedampfung? Arbeitet das Polyester so stark und vernichtet Energie? Ist die Kontaktierung so grausig?

Nein.
Die Verlustfaktoren für MKTs sind in deiner Tabelle um den Faktor 10 zu schlecht angegeben.
Einfach eine zusätzliche Null einschieben, dann passts .

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Der equivalente Serien-Verlustwiderstand von Cs ist deutlich frequenzabhängig.
Trotz mit der Frequenz steigendem tan delta (*) sinkt der Absolutwert.
Eine genaue Nachbildung für Simualationszwecke ist daher nicht trivial .
Auch die mit steigender Frequenz sinkende Kapazität müsste da erscheinen.

Als erste Näherung nehme ich für LS-Passiv-Filter-Simulationen pauschal:
Elko rauh: 0.4 Ohm
Elko glatt: 0.2 Ohm
MKT: 0.05 Ohm (MKP: 0.01 Ohm)


Gruß,
Michael

(*) = bei "glatten" Elkos ist z.T. anormales Verhalten zu beobachten:
Minimaler tan delta liegt dann bei mittleren Frequenzen, so auch in deiner Tabelle bei den beiden EGLs zu sehen.

[walwal]

Also scheint 0,2 etwa richtig, was aber die Simu nur minimal beeinflusst.

[Farad]

Wer kennt die Toleranzen von Lautsprecherchassis?

Das 0,2 Ohm die Simulation kaum beeinflußen war soweit klar, oder? Wie beeinflußen sie die Realität? In der Praxis muß paarweise selektiert werden, das ist unmöglich zu simulieren.

farad