|
Na weerstanden en polyester condensatoren zijn elco's de meest gebruikte onderdelen in de dagelijkse praktijk van het hobby-lab. Gelukkig kunt u ook dit soort onderdelen heel voordelig aanschaffen via Chinese webshop's.  |
Kennismaking met het 25 x 25 = 625 elco pakket
625 elektrolytische condensatoren voor € 22,21
Via AliExpress en Banggood wordt een pakket van vijfentwintig elco's van vijfentwintig verschillende waarden/spanningen aangeboden voor een prijs van minder dan vijfentwintig euro. Omgerekend betekent dat een gemiddelde prijs van vier cent per exemplaar! Als u in gedachten houdt dat u voor het goedkoopste type dat in het pakket zit (1 μF bij 50 V werkspanning) bij Conrad acht cent betaalt en voor het duurste type (2.200 μF bij 25 V werkspanning) € 0,94, dan is het duidelijk dat dit een ongelooflijk goedkope aanbieding is.
Vuurwerkbommetjes of elco's?
Chinese elco's worden op diverse elektronica fora en op YouTube de grond in geboord. Deze onderdelen zouden volstrekt onbetrouwbaar zijn, op ieder moment uit elkaar kunnen spatten en dus beter als vuurwerkbom dan als elektronisch onderdeel aangeprezen worden. Wij hebben zo'n pakket gekocht bij Banggood en uit de 625 geleverde exemplaren er 90 uitgebreid getest. Van de 90 geteste exemplaren was er slechts één die defect was en een zo grote lekstroom had dat het onderdeel na tien seconden 'ontplofte'. Dat 'ontploffen' staat niet voor niets tussen aanhalingstekens, want het enige dat er gebeurde was dat het aluminium omhulsel openbarstte op de plaats die daarvoor is bedoeld, namelijk aan de bovenzijde van het onderdeel.
 |
| De ene elco die onze test niet heeft overleefd. (© 2021 Jos Verstraten) |
Wat wordt geleverd
U vindt de set bij door te zoeken op 'Geekcreit 1uF-2200uF 625 stks 25 waarden elektrolytische condensator'. Dit pakket bevat de onderstaande elco's:
- 25 stuks 1 μF ~ 50 V
- 25 stuks 3,3 μF ~ 50 V
- 25 stuks 4,7 μF ~ 50 V
- 25 stuks 6,8 μF ~ 50 V
- 25 stuks 10 μF ~ 25 V
- 25 stuks 10 μF ~ 50 V
- 25 stuks 33 μF ~ 50 V
- 25 stuks 47 μF ~ 16 V
- 25 stuks 47 μF ~ 25 V
- 25 stuks 47 μF ~ 50 V
- 25 stuks 100 μF ~ 16 V
- 25 stuks 100 μF ~ 25 V
- 25 stuks 100 μF ~ 50 V
- 25 stuks 330 μF ~ 25 V
- 25 stuks 330 μF ~ 50 V
- 25 stuks 470 μF ~ 16 V
- 25 stuks 470 μF ~ 25 V
- 25 stuks 470 μF ~ 50 V
- 25 stuks 220 μF ~ 16 V
- 25 stuks 220 μF ~ 25 V
- 25 stuks 220 μF ~ 50 V
- 25 stuks 1.000 μF ~ 16 V
- 25 stuks 1.000 μF ~ 25 V
- 25 stuks 1.000 μF ~ 50 V
- 25 stuks 2.200 μF ~ 25 V
De elco's worden geleverd in 25 plastic zakjes zonder nadere identificatie van welke typen er in zitten. Met deze hoeveelheid en soorten elco's kunt u de eerstvolgende jaren aan de slag!
Het uiterlijk van de elco's
Alle geleverde exemplaren zijn radiale uitvoeringen. Dat wil zeggen dat het staande cilindertjes zijn waarbij de aansluitdraadjes uit de bodem ontspruiten. Het kleinste type (1 μF ~ 50 V) heeft een diameter van 4 mm en een hoogte van 8 mm. Het grootste type (2.200 μF ~ 25 V) heeft een diameter van 13 mm en een hoogte van 20 mm.
De elco's zitten in een aluminium omhulsel. In een elco zit een halfvloeibare substantie, het elektroliet, die bij opwarming gassen gaat produceren. Als de elco te warm wordt gaan die gassen zo'n druk op het omhulsel uitoefenen dat dit zou kunnen exploderen. Om dit te voorkomen zijn in de bovenzijde van dit omhulsel twee inkepingen aangebracht die er voor zorgen dat de elco niet explodeert maar slechts open barst.
Over het aluminium omhulsel is een zwarte kunststof afscherming gekrimpt waarop de gegevens van de elco staan vermeld. De negatieve aansluiting wordt hierop duidelijk aangegeven met een witte balk. De negatieve aansluiting is bovendien duidelijk korter dan de positieve. Verkeerd aansluiten van de elco's is dus vrijwel onmogelijk!
U vindt de set bij door te zoeken op 'Geekcreit 1uF-2200uF 625 stks 25 waarden elektrolytische condensator'. Dit pakket bevat de onderstaande elco's:
- 25 stuks 1 μF ~ 50 V
- 25 stuks 3,3 μF ~ 50 V
- 25 stuks 4,7 μF ~ 50 V
- 25 stuks 6,8 μF ~ 50 V
- 25 stuks 10 μF ~ 25 V
- 25 stuks 10 μF ~ 50 V
- 25 stuks 33 μF ~ 50 V
- 25 stuks 47 μF ~ 16 V
- 25 stuks 47 μF ~ 25 V
- 25 stuks 47 μF ~ 50 V
- 25 stuks 100 μF ~ 16 V
- 25 stuks 100 μF ~ 25 V
- 25 stuks 100 μF ~ 50 V
- 25 stuks 330 μF ~ 25 V
- 25 stuks 330 μF ~ 50 V
- 25 stuks 470 μF ~ 16 V
- 25 stuks 470 μF ~ 25 V
- 25 stuks 470 μF ~ 50 V
- 25 stuks 220 μF ~ 16 V
- 25 stuks 220 μF ~ 25 V
- 25 stuks 220 μF ~ 50 V
- 25 stuks 1.000 μF ~ 16 V
- 25 stuks 1.000 μF ~ 25 V
- 25 stuks 1.000 μF ~ 50 V
- 25 stuks 2.200 μF ~ 25 V
De elco's worden geleverd in 25 plastic zakjes zonder nadere identificatie van welke typen er in zitten. Met deze hoeveelheid en soorten elco's kunt u de eerstvolgende jaren aan de slag!
Het uiterlijk van de elco's
Alle geleverde exemplaren zijn radiale uitvoeringen. Dat wil zeggen dat het staande cilindertjes zijn waarbij de aansluitdraadjes uit de bodem ontspruiten. Het kleinste type (1 μF ~ 50 V) heeft een diameter van 4 mm en een hoogte van 8 mm. Het grootste type (2.200 μF ~ 25 V) heeft een diameter van 13 mm en een hoogte van 20 mm.
De elco's zitten in een aluminium omhulsel. In een elco zit een halfvloeibare substantie, het elektroliet, die bij opwarming gassen gaat produceren. Als de elco te warm wordt gaan die gassen zo'n druk op het omhulsel uitoefenen dat dit zou kunnen exploderen. Om dit te voorkomen zijn in de bovenzijde van dit omhulsel twee inkepingen aangebracht die er voor zorgen dat de elco niet explodeert maar slechts open barst.
Over het aluminium omhulsel is een zwarte kunststof afscherming gekrimpt waarop de gegevens van de elco staan vermeld. De negatieve aansluiting wordt hierop duidelijk aangegeven met een witte balk. De negatieve aansluiting is bovendien duidelijk korter dan de positieve. Verkeerd aansluiten van de elco's is dus vrijwel onmogelijk!
 |
| De uiterlijkheden van de geleverde elco's. (© Banggood) |
De fabrikanten
Hoewel alle soorten er identiek uitzien en het dus lijkt alsof zij allemaal van dezelfde fabrikant afkomstig zijn is dat niet het geval. Wij komen de onderstaande fabrikanten tegen:
- PH-EMG
- Huahong
- United
- Fencon
- Nichicon
- Chanxing
Het meten van de capaciteit en de tolerantie
Hoge toleranties gebruikelijk bij elco's
Als u een weerstand van 1 kΩ koopt verwacht u dat de weerstand ook deze waarde heeft. Bij elco's ligt dat niet zo simpel. Toleranties van ±20 % zijn heel normaal bij dergelijke onderdelen. Dat betekent dus dat een elco met een opdruk van 100 μF in de praktijk een capaciteit van ergens tussen 80 μF en 120 μF mag hebben.
Digitale multimeters zijn volstrekt onbetrouwbaar
Vrijwel alle moderne digitale multimeters bieden de mogelijkheid capaciteiten te meten. Voor niet-elektrolytische condensatoren kan deze meting best nauwkeurig zijn. Voor het bepalen van de capaciteit van elco's voldoen deze meters echter absoluut niet, wat de specificaties van de meter ook beweren. Dat heeft te maken met de manier waarop digitale multimeters de capaciteit van een condensator bepalen. Deze meetmethode is voorgesteld in de onderstaande figuur.
De te meten elektrolytische condensator Cx wordt aangesloten op een elektronische omschakelaar S1. In de getekende stand 1 wordt de elco ontladen via de weerstand R1 met de ontlaadstroom Iontlaad tot hij volledig is ontladen. De meter schakelt even later de schakelaar S1 om naar stand 2 en de te meten elco wordt nu geladen met een zeer constante stroom Ilaad, geleverd door een zeer stabiele stroombron. Dit laden gaat door tot de spanning over de condensator tot een bepaalde waarde Uref is gestegen. Op dit moment stuurt de meetschakeling de elektronische schakelaar weer naar stand 1.
De tijd die noodzakelijk is om de elco op te laden van 0 V tot de referentiewaarde Uref is recht evenredig met de waarde van de elco. Immers, uit de elektriciteitsleer weet u:
Q = U • C
De lading in een condensator is gelijk aan de capaciteit van de condensator vermenigvuldigd met de spanning over het onderdeel.
Maar ook:
Q = I • t
De lading in een condensator is gelijk aan de stroom die in de condensator vloeit, vermenigvuldigd met de tijd dat deze stroom vloeit.
Dus is:
U • C = I • t
Of:
C = [I • t] / U = [I / U] • t = cte • t
Bij de besproken schakeling zijn immers de laadstroom Ilaad en de referentiespanning Uref constant. Er bestaat dus inderdaad een recht evenredig verband tussen de waarde C van de condensator en de laadtijd t die nodig is om de volledig ontladen condensator met een constante stroom I op te laden tot de referentiespanning Uref. Door deze tijd t te meten kan de processor in uw multimeter de waarde van de elco berekenen en op het display zetten.
Dit systeem werkt uitstekend en zeer nauwkeurig als u niet-elektrolytische condensatoren meet. Deze hebben namelijk een volledig te verwaarlozen lekstroom. Elco's hebben dat niet en die grote lekstroom kunt u voorstellen door een parasitaire weerstand Rlek die parallel over de condensator Cx staat (zie bovenstaand schema). Door deze weerstand gaat uiteraard ook een stroom vloeien, de lekstroom van de condensator. Omdat de stroombron een constante stroom levert wordt deze lekstroom afgetrokken van de stroom die door de ideale condensator Cx vloeit. De laadtijd van de condensator wordt in de praktijk dus beïnvloed door de grootte van de lekstroom. Meet u twee elco's met identieke capaciteiten die echter uiteenlopende lekstromen hebben, dan zal uw digitale multimeter twee heel verschillende capaciteitswaarden op het scherm zetten.
De proef op de som
Dat multimeters inderdaad op de besproken manier condensatoren meten hebben wij gecontroleerd met onze eigen digitale multimeter VC650BT van Voltcraft. Wij hebben een elco van 10 μF en een van 1.000 μF gemeten en de spanningen over deze onderdelen op het scherm van onze oscilloscoop gezet. U ziet in de onderstaande oscillogrammen hoe de spanning over de condensatoren lineair stijgt van nul tot dezelfde referentiespanning en de condensatoren nadien weer worden ontladen.
Hoe u de capaciteit van elco's wél kunt meten
Voor het nauwkeurig meten van elco's moet u een geheel ander meetprincipe toepassen. Dat principe heet 'CV-meting' en dat zit in geen enkele goedkope multimeter, maar wél in de RLC-meters van het betere soort. U herkent dergelijke meetapparaten aan de vier BNC-connectoren die er standaard op zitten. Bij dergelijke gespecialiseerde meters worden condensatoren gemeten door er een 120 Hz sinusspanning met een waarde van 1,0 V over te zetten. Deze wisselspanning wordt gesuperponeerd op een kleine bias-gelijkspanning van 1,5 V, zodat de elco goed gepolariseerd blijft. Deze combinatie van twee spanningen zorgt voor het vloeien van een meetstroom van 150 Hz door de elco.
Zo'n RLC-meter heeft vier BNC-aansluitingen die standaard de volgende benamingen hebben:
- Hcur: levert de meetspanning voor de elco.
- Hpot: meet de meetspanning.
- Lcur: voert de meetstroom af.
- Lpot: legt de negatieve aansluiting van de elco op de virtuele massa.
De niet-inverterende ingang van de op-amp ligt immers aan de massa en de op-amp zal ernaar streven ook zijn inverterende ingang op massapotentiaal te leggen.
In de RLC-meter zitten twee elektronische meetschakelingen, in het schema symbolisch voorgesteld door M1 en M2. Dat zijn echter geen gewone voltmeters, maar schakelingen die niet alleen de grootte, maar ook de fase van de aangeboden spanning meten. De processor in de meter kan uit deze twee metingen een heleboel eigenschappen van de te meten elco afleiden, zoals de capaciteit C, de impedantie X, de ESR (lees verder), de faseverschuiving Φ en de kwaliteitsfactor Q.
Wij hebben de metingen uitgevoerd met een ET4401 RLC-meter van East Tester. Geschakeld op de meetfunctie 'elco' zet deze meter het onderstaand meetsignaal over de elco. Aan de positie van het linker gele pijltje, dat het nulniveau aangeeft, merkt u dat de combinatie van 120 Hz signaal en bias er inderdaad voor zorgt dat de spanning over de elco nooit van polariteit kan wisselen.
Q = U • C
De lading in een condensator is gelijk aan de capaciteit van de condensator vermenigvuldigd met de spanning over het onderdeel.
Maar ook:
Q = I • t
De lading in een condensator is gelijk aan de stroom die in de condensator vloeit, vermenigvuldigd met de tijd dat deze stroom vloeit.
Dus is:
U • C = I • t
Of:
C = [I • t] / U = [I / U] • t = cte • t
Bij de besproken schakeling zijn immers de laadstroom Ilaad en de referentiespanning Uref constant. Er bestaat dus inderdaad een recht evenredig verband tussen de waarde C van de condensator en de laadtijd t die nodig is om de volledig ontladen condensator met een constante stroom I op te laden tot de referentiespanning Uref. Door deze tijd t te meten kan de processor in uw multimeter de waarde van de elco berekenen en op het display zetten.
 |
| Het principe waarmee uw multimeter condensatoren meet. (© 2021 Jos Verstraten) |
Dit systeem werkt uitstekend en zeer nauwkeurig als u niet-elektrolytische condensatoren meet. Deze hebben namelijk een volledig te verwaarlozen lekstroom. Elco's hebben dat niet en die grote lekstroom kunt u voorstellen door een parasitaire weerstand Rlek die parallel over de condensator Cx staat (zie bovenstaand schema). Door deze weerstand gaat uiteraard ook een stroom vloeien, de lekstroom van de condensator. Omdat de stroombron een constante stroom levert wordt deze lekstroom afgetrokken van de stroom die door de ideale condensator Cx vloeit. De laadtijd van de condensator wordt in de praktijk dus beïnvloed door de grootte van de lekstroom. Meet u twee elco's met identieke capaciteiten die echter uiteenlopende lekstromen hebben, dan zal uw digitale multimeter twee heel verschillende capaciteitswaarden op het scherm zetten.
De proef op de som
Dat multimeters inderdaad op de besproken manier condensatoren meten hebben wij gecontroleerd met onze eigen digitale multimeter VC650BT van Voltcraft. Wij hebben een elco van 10 μF en een van 1.000 μF gemeten en de spanningen over deze onderdelen op het scherm van onze oscilloscoop gezet. U ziet in de onderstaande oscillogrammen hoe de spanning over de condensatoren lineair stijgt van nul tot dezelfde referentiespanning en de condensatoren nadien weer worden ontladen.
 |
| De spanningen over de condensatoren bij meting met een digitale multimeter. (© 2021 Jos Verstraten) |
Hoe u de capaciteit van elco's wél kunt meten
Voor het nauwkeurig meten van elco's moet u een geheel ander meetprincipe toepassen. Dat principe heet 'CV-meting' en dat zit in geen enkele goedkope multimeter, maar wél in de RLC-meters van het betere soort. U herkent dergelijke meetapparaten aan de vier BNC-connectoren die er standaard op zitten. Bij dergelijke gespecialiseerde meters worden condensatoren gemeten door er een 120 Hz sinusspanning met een waarde van 1,0 V over te zetten. Deze wisselspanning wordt gesuperponeerd op een kleine bias-gelijkspanning van 1,5 V, zodat de elco goed gepolariseerd blijft. Deze combinatie van twee spanningen zorgt voor het vloeien van een meetstroom van 150 Hz door de elco.
Zo'n RLC-meter heeft vier BNC-aansluitingen die standaard de volgende benamingen hebben:
- Hcur: levert de meetspanning voor de elco.
- Hpot: meet de meetspanning.
- Lcur: voert de meetstroom af.
- Lpot: legt de negatieve aansluiting van de elco op de virtuele massa.
De niet-inverterende ingang van de op-amp ligt immers aan de massa en de op-amp zal ernaar streven ook zijn inverterende ingang op massapotentiaal te leggen.
In de RLC-meter zitten twee elektronische meetschakelingen, in het schema symbolisch voorgesteld door M1 en M2. Dat zijn echter geen gewone voltmeters, maar schakelingen die niet alleen de grootte, maar ook de fase van de aangeboden spanning meten. De processor in de meter kan uit deze twee metingen een heleboel eigenschappen van de te meten elco afleiden, zoals de capaciteit C, de impedantie X, de ESR (lees verder), de faseverschuiving Φ en de kwaliteitsfactor Q.
 |
| Het principe van de CV-meting. (© 2021 Jos Verstraten) |
Wij hebben de metingen uitgevoerd met een ET4401 RLC-meter van East Tester. Geschakeld op de meetfunctie 'elco' zet deze meter het onderstaand meetsignaal over de elco. Aan de positie van het linker gele pijltje, dat het nulniveau aangeeft, merkt u dat de combinatie van 120 Hz signaal en bias er inderdaad voor zorgt dat de spanning over de elco nooit van polariteit kan wisselen.
 |
| Het meetsignaal over een elco bij een CV-meting. (© 2021 Jos Verstraten) |
Hoe en wat wij hebben gemeten
Uit het totale assortiment van 625 elco's hebben wij negen waarden geselecteerd en van iedere waarde tien stuks gemeten. In de onderstaande tabel ziet u de gemiddelde waarde van die tien metingen, de gemiddelde procentuele afwijking en de minimale en maximale waarden die wij in de reeks hebben gemeten. Op deze manier krijgt u een inzicht in de gemiddelde tolerantie, maar ook de extreme toleranties die u bij dergelijke elco's kunt verwachten.
Interpretatie van de meetgegevens
Waarmee bij deze metingen geen rekening is gehouden is het zogenaamde 'formatteren' van elco's. Het diëlektricum, het uiterst dunne laagje isolatie dat beide platen van elkaar scheidt, wordt bij een elektrolytische condensator gedeeltelijk opgebouwd als de condensator onder spanning staat of heeft gestaan. De meetresultaten in de bovenstaande tabel zijn gemeten aan elco's zoals zij door Banggood werden geleverd, dus zonder extra formattering.
Wij kunnen uit deze meetresultaten vaststellen dat deze goedkope elco's wat betreft tolerantie goedgekeurd kunnen worden. De gemiddelde tolerantie is bij alle gemeten typen zelfs lager dan de ±20 % die voor elco's normaal wordt gevonden. Natuurlijk zijn er grote afwijkingen, zoals het ene exemplaar van 220 μF dat een waarde van 403 μF bleek te hebben. Maar zoals uit de tabel blijkt is dat écht een uitzondering.
Inleiding
Zoals reeds geschreven zijn elektrolytische condensatoren geen absolute isolatoren voor gelijkspanning. Als u een gelijkspanning over een elco zet, dan zal er een kleine gelijkstroom door het onderdeel lopen. Dit noemt men de 'lekstroom' en het zal wel duidelijk zijn dat deze stroom zo klein mogelijk moet zijn. Het probleem is echter dat deze lekstroom geen constant gegeven is. Als u een nieuwe elco plotseling op een gelijkspanning aansluit, zal er een grote lekstroom door de condensator vloeien. Deze stroom gaat eerste snel en nadien langzaam dalen, hetgeen te maken heeft met het formatteren van de elco. Die daling van de lekstroom verloopt steeds trager, maar zelfs na een paar minuten is dit proces nog niet gestabiliseerd.
Wij hebben dit verschijnsel voor u geïllustreerd door een elco van 1.000 μF in serie met een mA-meter op een spanning van 25 V aan te sluiten en de stroom door het onderdeel te loggen. De resultaten ziet u in de onderstaande grafiek.
Uit het totale assortiment van 625 elco's hebben wij negen waarden geselecteerd en van iedere waarde tien stuks gemeten. In de onderstaande tabel ziet u de gemiddelde waarde van die tien metingen, de gemiddelde procentuele afwijking en de minimale en maximale waarden die wij in de reeks hebben gemeten. Op deze manier krijgt u een inzicht in de gemiddelde tolerantie, maar ook de extreme toleranties die u bij dergelijke elco's kunt verwachten.
 |
| De resultaten van onze capaciteitsmetingen in één tabel samengevat. (© 2021 Jos Verstraten) |
Interpretatie van de meetgegevens
Waarmee bij deze metingen geen rekening is gehouden is het zogenaamde 'formatteren' van elco's. Het diëlektricum, het uiterst dunne laagje isolatie dat beide platen van elkaar scheidt, wordt bij een elektrolytische condensator gedeeltelijk opgebouwd als de condensator onder spanning staat of heeft gestaan. De meetresultaten in de bovenstaande tabel zijn gemeten aan elco's zoals zij door Banggood werden geleverd, dus zonder extra formattering.
Wij kunnen uit deze meetresultaten vaststellen dat deze goedkope elco's wat betreft tolerantie goedgekeurd kunnen worden. De gemiddelde tolerantie is bij alle gemeten typen zelfs lager dan de ±20 % die voor elco's normaal wordt gevonden. Natuurlijk zijn er grote afwijkingen, zoals het ene exemplaar van 220 μF dat een waarde van 403 μF bleek te hebben. Maar zoals uit de tabel blijkt is dat écht een uitzondering.
Het meten van de lekstroom
Inleiding
Zoals reeds geschreven zijn elektrolytische condensatoren geen absolute isolatoren voor gelijkspanning. Als u een gelijkspanning over een elco zet, dan zal er een kleine gelijkstroom door het onderdeel lopen. Dit noemt men de 'lekstroom' en het zal wel duidelijk zijn dat deze stroom zo klein mogelijk moet zijn. Het probleem is echter dat deze lekstroom geen constant gegeven is. Als u een nieuwe elco plotseling op een gelijkspanning aansluit, zal er een grote lekstroom door de condensator vloeien. Deze stroom gaat eerste snel en nadien langzaam dalen, hetgeen te maken heeft met het formatteren van de elco. Die daling van de lekstroom verloopt steeds trager, maar zelfs na een paar minuten is dit proces nog niet gestabiliseerd.
Wij hebben dit verschijnsel voor u geïllustreerd door een elco van 1.000 μF in serie met een mA-meter op een spanning van 25 V aan te sluiten en de stroom door het onderdeel te loggen. De resultaten ziet u in de onderstaande grafiek.
 |
| Het verloop van de lekstroom door een elco van 1.000 μF. (© 2021 Jos Verstraten) |
De meetresultaten
De grote vraag is dus wanneer de lekstroom door een elco gemeten mag worden. Het kost natuurlijk veel te veel tijd om de lekstroom door ieder exemplaar maar na tien minuten af te lezen. Vandaar dat wij standaard een tijd van twintig seconden hebben aangehouden. Uit de bovenstaande grafiek kunt u afleiden dat de reële lekstroom dus nog een factor twee à drie kleiner zal zijn. Een tweede vraag is bij welke spanning de lekstroom wordt gemeten. Het is geen goed idee een elektronisch onderdeel te belasten tot zijn maximale gespecificeerde grenswaarden. Dat geldt zeer zeker voor elco's. Wij hebben een spanning van 90 % van de op de condensator vermelde maximale werkspanning aangehouden. Een condensator met een gespecificeerde grenswaarde van 50 V is dus gemeten bij 45 V.
De resultaten van onze lekstroom meting van dezelfde 90 exemplaren uit de vorige meting zijn samengevat in de onderstaande tabel. Ook nu hebben wij niet alleen de gemiddelde lekstroom genoteerd, maar ook de individueel gemeten minimale en maximale waarden.
 |
| De resultaten van onze lekstroom metingen in één tabel samengevat. (© 2021 Jos Verstraten) |
Interpretatie van de meetgegevens
Bij het vertalen van deze tabel naar de kwaliteit van de geteste elco's moet de vraag worden beantwoord 'wat is een aanvaardbare lekstroom van een elco?'. Een via Google gevonden formule stelt dat de lekstroom van een elco na één uur formatteren gelijk moet zijn aan:
Ilek = 0,002 • C • U
waarbij Ilek in μA wordt uitgedrukt als C in μF en U in V in deze formule worden ingevuld.
Een 2.200 μF elco met een werkspanning van 25 V zou dus een lekstroom mogen hebben van:
Ilek = 0,002 • 2.200 • 25 = 110 μA
Volgens deze formule zouden de geleverde elco's dus veel te veel lekstroom hebben. Tóch kunnen wij ons niet voorstellen dat de gemeten waarden voor problemen kunnen zorgen. Zelfs de op dit gebied slechtste elco, deze van 2.200 μF die na twintig seconden op 22,5 V een lekstroom van 9,726 mA trekt, dissipeert een vermogen van slechts 0,219 W. Daarvan gaat deze elco echt niet degeneratief opwarmen!
Het meten van de ESR
Wat is de ESR van een elco?
ESR is het letterwoord van 'Equivalent Series Resistance'. Een elco wordt gedefinieerd door zijn capaciteit, uitgedrukt in µF en door de maximale spanning die u over het onderdeel mag zetten, uitgedrukt in V. Die twee grootheden staan duidelijk vermeld op het onderdeel. Een grootheid die echter net zo belangrijk is, maar die u nooit op het onderdeel vermeld ziet, is deze 'Equivalent Series Resistance' van het onderdeel. Zoals de naam doet vermoeden is dit een weerstand en wel eentje die in serie staat met de capaciteit van de elco. De ESR is een gevolg van de manier waarop een condensator technologisch in elkaar zit. Vooral grote condensatoren, dus elco's, hebben erg veel last van deze weerstand. De normale waarde van de ESR is afhankelijk van de capaciteit en van de maximale spanning.
 |
| De ESR is een weerstand die intern in serie staat met de ideale elco. (© 2021 Jos Verstraten) |
De ESR slorpt vermogen en zorgt voor opwarming
De ESR meten
Deze belangrijke eigenschap van een elco kunt u niet met een multimeter meten. Onze RLC-meter ET4401 doet dat wél en wel volledig automatisch als tweede meetgegeven in een tweede display bij het meten van de capaciteit. Wij hebben dus, bij het bepalen van de capaciteit en de tolerantie van de negentig geselecteerde elco's, ook de ESR genoteerd. In de onderstaande tabel ziet u de meetgegevens weer handig samengevat met laagst gemeten waarde, gemiddeld berekende waarde en hoogst gemeten waarde binnen een serie van tien identieke elco's.
 |
| De gemeten ESR's van de negentig geselecteerde elco's. (© 2021 Jos Verstraten) |
Interpretatie van de meetgegevens
Ook nu geldt weer de vraag 'wat is een acceptabele waarde voor de ESR van een elco?'. De fabrikant van de ESR70, een apparaat dat speciaal werd ontwikkeld voor het meten van de ESR van elco's, geeft in de handleiding van dit apparaat een tabelletje met typische ESR-waarden van allerlei waarden en spanningen van elco's. Als wij dit tabelletje als maatstaf aanhouden blijkt dat deze goedkope elco's uit China het uitstekend doen. De gemeten ESR-waarden liggen lager dan wat bij de ESR70 als typisch wordt aangegeven.
Het meten van de temperatuursinvloed
Inleiding
Zoals alle elektronische onderdelen worden de parameters van een elco beïnvloed door de temperatuur. Om dit te testen hebben wij de onderstaande meetopstelling bedacht. Wij hebben een rheostaat, een draadgewonden regelbare weerstand. De weerstandsdraad is gewikkeld op een holle ceramische buis. Laat nu de 1.000 μF ~ 25 V elco's van het gekochte pakket precies in die holle buis passen! Wij hebben de aansluitdraadjes van één zo'n elco verlengd en het onderdeel naar het midden van de buis geduwd (rechts op de onderstaande foto). Langs de andere kant (links op de foto) hebben wij een thermokoppel zo ver mogelijk in de buis geduwd. De weerstand van de rheostaat werd aangesloten op een labvoeding (gele en blauwe meetsnoeren) en de aangeboden spanning werd zo geregeld dat de temperatuur in het interne van de ceramische buis langzaam opliep. Op deze manier wordt de elco langzaam helemaal opgewarmd tot de met het thermokoppel gemeten temperatuur en kan de thermische invloed op de diverse parameters worden gemeten.
 |
| De meetopstelling voor het bepalen van de invloed van de temperatuur. (© 2021 Jos Verstraten) |
De meetresultaten
Omdat deze meting nogal tijdrovend is hebben wij maar bij één elco gemeten wat de temperatuursinvloeden op de eigenschappen zijn. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel.
 |
| De resultaten van de temperatuursmetingen samengevat. (© 2021 Jos Verstraten) |
Interpretatie van de meetgegevens
De elco's hebben wat hun capaciteit betreft duidelijk een positieve temperatuurscoëfficiënt. Over een temperatuursverloop van 70 °C stijgt de capaciteit met 123,5 μF. Dat komt overeen met een tempco van 1,76 μF/°C. Dat de ESR daalt naarmate de temperatuur stijgt is iets dat voor iedere elektronicus wel in te voelen is. Het verloop van de lekstroom is spectaculair, iets dat ook wel te verwachten is. Vreemd genoeg daalt deze parameter eerst iets om nadien zeer snel te stijgen.
Om een en ander in een duidelijker perspectief te plaatsen zijn de meetgegevens in de onderstaande figuur nog eens in een grafiek samengevat. De verticale assen zijn niet geijkt, deze grafiek is uitsluitend bedoeld om snel te zien wat de temperatuur doet met de eigenschappen van deze elco's.
 |
| De resultaten van de temperatuursmetingen in één sprekende grafiek verenigd. (© 2021 Jos Verstraten) |
Een poging tot een duurtest
Inleiding
Zoals in de inleiding van dit artikel is gesteld zijn er nogal wat bronnen op internet te vinden die deze elco's tot de grond toe afkraken. De door ons uitgevoerde tests geven echter geen enkele reden om deze mening te ondersteunen. Natuurlijk bewijst ieder elektronisch onderdeel zich uitsluitend op de lange termijn in een praktische toepassing. Wij hebben geprobeerd zo'n praktische situatie na te bootsen door een soort van duurtest uit te voeren. Wij hebben tien elco's van 2.200 μF ~ 25 V parallel geschakeld en deze door middel van het omschakelcontact van een relais verbonden met ofwel een gelijkspanning van 24 V ofwel een weerstand van 8 Ω. De spoel van het relais wordt gevoed met een blokspanning met een frequentie van ongeveer 0,27 Hz.
 |
| De opstelling van onze duurtest. (© 2021 Jos Verstraten) |
De praktijk
In de ene situatie worden de elco's heel snel opgeladen uit de voeding die een stroomcapaciteit heeft van 5,0 A. In de andere situatie worden de elco's iets minder snel ontladen met een piekstroom van 3,0 A. Het verloop van de spanning over de elco's ziet u in het onderstaand oscillogram. Deze test hebben wij tien uur ononderbroken uitgevoerd. Dat betekent dat er ongeveer 10.000 laad- en ontlaadcycli zijn uitgevoerd. Alle condensatoren hebben deze test overleefd en bleken na afloop van dit experiment, na meting van hun capaciteit, ESR en lekstroom, in goede gezondheid.
 |
| De spanning over de condensatoren gedurende één cyclus. (© 2021 Jos Verstraten) |
Onze opinie over deze Chinese elektrolytische condensatoren
Elco's of tijdbommen? Uit geen van onze testen blijkt dat deze goedkope onderdelen extreem onbetrouwbaar zouden zijn. Bovendien ... deze elco's worden gebruikt in misschien wel miljarden USB-ladertjes en soortgelijke spotgoedkope Chinese apparaatjes. Zouden de criticasters gelijk hebben, dan zou er al tien jaar geleden een wereldwijde pandemie zijn uitgebroken van uit elkaar spattende of in brand vliegende ladertjes. Van zo'n massale gebeurtenis zijn geen verslagen in de pers te lezen. Het zal dus wel meevallen. In ieder geval zijn wij dik tevreden met deze aankoop en gaan deze elco's in onze bouwontwerpjes gebruiken.
(Amazon sponsor advertentie)
Koop uw oscilloscoop-probes bij Amazon
Koop uw oscilloscoop-probes bij Amazon