Pufferkondensator wird heiß und raucht ab

[S_a_S]

mehr Wissen gibt es mit Datenblättern (aber beim Produktfoto von Graupner sieht man auch nicht viel, außer 10V und 4700uF)
Nehmen wir mal einen aus Fernostproduktion:

http://www.lelon.com.tw/upload/prod/163713993858.pdf

Bei 4700uF und 10V steht da ein zulässiger Ripplestrom in der Bauform 12,5mm x 25mm von 1780mA

Gibt auch eine Anleitung für die sichere Anwendung:

http://www.lelon.com.tw/upload/guides/Precautions%20and%20Guidelines%20for%20Conductive%20Polymer%20Hybrid%20&%20Aluminum%20Electrolytic%20Capacitors.pdf

Überspannung: Statisch vermutlich nicht kritisch, weil die 7,xx V eines vollen LiFePo noch unter 10V sind

Applied DC voltage must not exceed rated voltage of the capacitor. Applying higher voltage than its rated voltage across a capacitor terminals cause overheating due to higher leakage currents and capacitor dielectric/insulation deterioration that will ultimately affect a capacitor’s performance.

Ripplestrom: dafür ist er gedacht, getakteter Strom (das machen die Servos***) wird durch den Kondensator geglättet, muss aber auch nachgeladen werden ->"Wechsel-"/Ripplestrom.

But, a ripple current higher than rated ripple current will drop resultant capacitance, cause undue internal heating and thus reduces life span of the capacitor. In extreme cases, internal high temperature will cause the pressure relief vent to operate while destroying the device

Einschalt-/Ausschaltstrom - Anstöpseln eines Akkus (ohne Antiblitz)

Regular electrolytic capacitors are not suitable for rapid charging/discharging circuits. Such usage may either cause reduction in overall capacitance or damage due to overheating.

Spannungsspitzen: wenn der Kondensator nicht alles geglättet bekommt, sehen wir Spannungsspitzen. Aber der Elko hängt ohne nennenswerte Begrenzung direkt an den Servos (von dort kommen die) bzw. am Akku.

The Surge voltage rating is referred as the maximum DC overvoltage that may be applied to an electrolytic capacitor for a short time interval of 30 seconds at infrequent time intervals not exceeding 5.5minutes with a limiting resistance of 1kΩ.

Rated Voltage(V)	10
Surge Voltage(V)	11.5

Nichtbeachtung dieser Grenzen kann also zur Zerstörung des Kondensators führen.

Grüße Stefan

*** Wir wissen aus der Beschreibung nicht, wie viele der HV-KST Servos im Einsatz sind noch wie groß sie sind und welchen Anlaufstrom sie ziehen. Der kann sehr hoch sein (500mA auch schon bei kleinen Servos) - und wenn die zittern, ist das ein "andauernder" Ripplestrom.
Wenn alle Leitungen kurz sind, braucht es auch keinen Kondensator, das bügelt der Akku eigentlich auch glatt.
Aber Leitungen haben mit zunehmender Länge eine größer werdende Induktivität. Und die stellt sich bei Stromänderungen quer, das führt dann zu Induktionsspannungen. Weil die in beide Richtungen gehen, kann das am Empfänger sowohl zu Unterspannung (Empfänger-Reset mit Neubindung) als auch Überspannungen führen.
Ein dort eingesteckter Kondensator stellt sich bei Spannungsänderungen quer - und beim Umladen fließen entsprechende Ströme - letztendlich im Takt der Servo-Motorpulse.

 

[s.nase]

Solche Elkos am Empfänger sind nur zum glätten der BEC-Spannung gedacht.

Bei deiner Konfiguration (ESC-Versorgung und Servo-Versorgung parallel), ist wohl eher das ESC für hohe Rippenstrombelastungen verantwortlich. So gesehen währe in deiner Konfiguration so ein PufferElko direkt am ESC besser aufgehoben.

An deiner Stelle würde ich auch Mal einen genaueren Blick auf das ESC und dessen EingangsElko richten. Eventuell ist der auch sauer, und somit der eigentliche Auslöser für die eventuell zu hohen Rippelströme, die dann der Elko am Empfänger versucht hat ab zu fangen.

 

[heikop]

Bei deiner Konfiguration (ESC-Versorgung und Servo-Versorgung parallel)

Das stimmt doch garnicht, Hermann hat doch geschrieben daß das ESC nur mit Signal und Masse mit dem Receiver verbunden ist.

 

[BZFrank]

Da allerdings nicht überall und bei jedem Einsatz von Pufferkondensatoren die Dinger explodieren - kann man nicht einfach in diesem Fall von einem fehlerhaften Bauteil (Herstellungsdefekt des Elkos) ausgehen? Insb. falsche Zusammensetzung des Elektrolyten durch den Hersteller waren in der Vergangenheit oft Gründe für Mainboardsterben bei PCs und Hifiequipment. Warum sollten RC-Hersteller davon verschont geblieben sein? In einer Branche die massiv mit Produktfälschungen minderwertiger Qualität zu tun hat?

 

[lastdownxxl]

Solche Elkos am Empfänger sind nur zum glätten der BEC-Spannung gedacht.

Hallo,

in jedem SBEC ist am Ausgang vom Step Down Wandler ein Kondensator. Der Pufferelko ist bei einem rückstromfesten SBEC zum Aufnehmen der im Generatorbetrieb erzeugten Energie der Servos gedacht. Beim Betrieb des Empfängers mit einem Akku ist ein zusätzlicher Pufferelko
völlig unnötig und eine Kurzschlussquelle. So auch beim Hermann.

Ich fliege in keinem meiner E-Segler mit SBEC einen Pufferelko. In jedem Servo ist bereits ein
Pufferelko oder Tantal-Kondensator an der H-Brücke, die Elkos/Tantal-Kondensator sind also parallel geschaltet. Die Kapazitäten addieren sich daher.

Zum Ausfall vom Elko:
Die Ausfallrate elektronischer Bauteile wird innerhalb ihrer spezifizierten Lebensdauer als näherungsweise konstant angenommen. Man geht von einem verschleißfreiem Betrieb aus. Die Wahrscheinlichkeit das ein Elko innerhalb einer Flugstunde ausfällt, ist daher immer gleich hoch. Egal ob er schon 100 Betriebsstunden oder 500 Betriebstunden hat. Der Ausfall ist zufällig.

Die Fehlerrate ist abhängig von dem elektrischen, mechanischen und environmental Stresslevel. Auch die Bauteilqualität (Industrial, MIL-STD, Spielzeug) geht als Faktor in der Ausfallrate vom Bauteil ein.

Betreibe ich einen 10 V Elko nicht an der Spannungsgrenze, sondern nur mit 7 Volt, dann ist die Fehlerrate ca. um den Faktor 5 niedriger.
Alle + 10 °C Umgebungstemperatur verdoppelt sich die Fehlerrate.

Die Ausfallrate von Elkos ist gegnüber der von Transistoren, Dioden etc. jedoch vergleichsweise hoch. In der
Fehlerstatistik von elektronischen Baugruppen stehen die Elkos meistens an der ersten Stelle.
Daher war der frühe Ausfall vom Pufferelko wahrscheinlich nur zufall.

Gruss
Micha

 

[H.J.W]

Hallo,
als Threadstarter sei mir eine Nachlese gestattet. Ein wohl defekter Elko hat meine Sicht auf die Spannungsversorgung meiner Empfangsanlagen dank eurer Beiträge neu eingeordnet, d.h.:
- kein Pufferelko bei direkter Versorgung mit eine Akku, da dieser Spannungsspitzen abfangen kann. Ni...- Akkus wird diese Fähigkeit nachgesagt, warum sollen das Li...- Akkus nicht können? Hier wäre ein messtechnischer Nachweis super.
- Pufferelkos nur bei nur Versorgung über SBEC. Diese sind ja zwischen Empfänger und Akku zwischengeschaltet und somit kann der Akku keine Pufferwirkung entfalten. Diese Aufgabe übernehmen interne Elkos in den SBEC´s, die zusätzlich die Spannung glätten.. Diese Doppelfunktion gelingt in den meisten Fällen. Aus meiner Sicht ist der separate Elko nur der Gürtel zum Hosenträger.
Bei Modellen mit vielen Digitalservos und langen Zuleitungen sicher sinnvoll und da werde ich .sie einsetzen.

Das ist also die Sicht eines Elektro- Laien. Wenn ich falsch liege, werde ich das ja gleich lesen.

Nochmal Dank an alle, die hier geantwortet haben.

Gruß Hermann

 

[hvdh]

Hallo
Ich habe einen Pufferkondensator nur in einer Konstellation verbaut, und das ist ein Segler mit zwei Lifepo Akkus,
die nur über Dioden als Weiche an den Empfänger angeschlossen sind. (Keine HV Servos).
In disem Fall gibt es nichts, was großartig puffern könnte.
Vernünftig ausgelegte SBECs sollten auch ohne extra Puffer auskommen.
Bei langen Zuleitungen zu den Servos macht ein Pufferkondensator keinen Sinn, er säße am falschen Ende der Leitung.
Bei hohen Strömen sollte das BEC lieber entsprechend ausgelegt sein.
Ist nur meine Meinung, fliege auch nicht die riesen Kisten. Ich bau aber auch keine Teile ein, die nur ausfallen können, aber keine Redundanz erzeugen.
Gruß
Hermann

 

[charly_a]

Endlich schreibts mal einer, was der Kondensator eigentlich für einen Sinn hat!
Das Teil ist aufgetaucht, als die Digitalservos aufkamen, die deutlich schneller waren und mehr Strom brauchten und auch beim Abbremsen entsprechend mehr auf die Versorgung zurückspeisten. Dazu kamen noch Akkuweichen mit Längsdioden, die das Rückspeisen in den Empfängerakku nicht mehr zuließen. Damit gabs natürlich Spannungsspitzen auf der Versorgung.
Bei einem Akku direkt am Empfänger macht der Elko keinen Sinn. Der Innenwiderstand vom Akku ist niedrig genug. Ausserdem sind 4700µF Elkos viel zu groß und damit zu langsam, um schnelle Spitzen abzufangen. Hab da vor Jahren schon mal Messungen gemacht, als sinnvoll haben sich etliche parallele 100µF low ESR-Elkos gezeigt. Mit 16V-Typen ist man auf der sicheren Seite.
Warum der Elko hochgegangen ist, wird sich kaum mehr feststellen lassen. Kann mich aber noch an die Zeiten erinnern, in denen die sehr schnellen Tantalpufferelkos in Digitalschaltungen reihenweise in Flammen aufgegangen sind. Kondensatoren mit größerer Kapazität sind generell ein Schwachpunkt in der Langlebigkeit von Elektronik.

Ich vertrete mehr die These keep it simple, was nicht da ist, geht auch nicht kaputt. Ich bin mir nicht sicher, ob ein aktuelles highend-Powermanagementsystem wirklich mehr Sicherheit bringt. Absolute Sicherheit gibts eh nicht. Ich kann mich noch an einen F3A-Wettbewerb vor 30 Jahren erinnern, da ist einer abgestürzt, weil ihm ein Knüppelaggregat am Sender auseinandergebrochen ist.