Condensatori Elettrolitici - Perchè si "gonfiano"?

[carlovittorio]

La domanda è scritta nel titolo. Chi mi dice il perchè?

O è una domanda banale?

[PocoEsperto]

carlovittorio+13/10/2010, 11:19--> (carlovittorio @ 13/10/2010, 11:19)

Nessuna domanda è banale...

Per capire come mai si gonfiano bisogna conoscere la tecnologia con cui sono costruiti, brevemente: il condensatore elettrolitico "comune" è costituito da una o due lamine di alluminio ed un foglio di carta impregnato di un liquido "elettrolita", se per qualche motivo il condensatore perde l'isolamento (o per altri motivi) si surriscalda l'elettrolita evapora aumenta il volume "gonfiando" l'involucro.

Saluti

[elmarvog]

Su Wikipedia puoi leggere:

Quindi come giustamente scrive PocoEsperto, l'umidità contenuta, con il calore dell'ambiente in cui si trova o causato dal transito superiore al suo interno dalla corrente che ne provoca il riscaldamento, evapora aumentando il suo volume facendo gonfiare il suo involucro.

[carlovittorio]

Se perde d'isolamento vuol dire che la carta che separa le due lamine si buca va in cc ma difficilmente gonfia.

Questo mi va bene infatti si usano elettrolitici 105°

Non pensate che l'inconveniente possa anche dipendere dal fatto che la frequenza di funzionamento degli SM sia alta (15/30 KHz e anche più) per cui la frequenza di carica degli elettrolitici è alta.

Questo oltre a quanto detto e alla scarsa qualità dei prodotti e al fatto di avere elettrolitici sempre più piccoli.

[PocoEsperto]

carlovittorio+13/10/2010, 11:52--> (carlovittorio @ 13/10/2010, 11:52)

No, perdere l'isolamento per un condensatore elettrolitico non vuol dire che la carta si buca...

Per i condensatori, elettrolitici e non, esistono delle curve di funzionamento tensione/frequenza...

Scusami, ma la reale domanda a cui vuoi arrivare qual'è?

Saluti

P.S.

Se esponi il tuo problema specifico e reale forse posso (possiamo) esserti maggiormente d'aiuto.

Modificato: 13 ottobre 2010 da PocoEsperto

[Riccardo Ottaviucci]

E' l'elettrolita interno che chimicamente aumenta di volume,generando gas non le armature

[carlovittorio]

Capire il perchè i condensatori gonfiano.

Qualche causa è stata detta e mi trova daccordo.

Spiegami cosa intendi per perdere d'isolamento.

Appunto li che volevo arrivare parlando di frequenze elevate applicate ad un condensatore elettrolitico.

Nessuno ha detto che sono le armature che gonfiano.

[Fulvio Persano]

Ciao.

Frequenze di lavoro elevate e dimensioni sempre più piccole !

[PocoEsperto]

carlovittorio+13/10/2010, 12:50--> (carlovittorio @ 13/10/2010, 12:50)

Per spiegare la perdita d'isolamento dobbiamo tornare a parlare della tecnologia costruttiva...

Le armature del condensatore elettrolitico sono le lamine di alluminio e fin qui penso nessun dubbio (a tal proposito, nessuno ha parlato di gas dalle armature), il dielettrico del condensatore elettrolitico è costituito dall'ossido che si crea sulle lamine... i condensatori elettrolitici nascono "senza capacità" vengono fatti "crescere"... applicando una tensione crescente che permetta la formazione dello strato di ossido...

Il dielettrico è l'ossido non la carta... pertanto la perdita di isolamento avviene sulla superficie della lamina a livello dell'ossido...

Il motivo per cui i condensatori elettrolitici hanno una capacità così elevata (la capacità è direttamente proporzionale alla superficie delle armature, ed inversamente proporzionale allo spessore del dielettrico) è perché possono avere una supeficie molto grande ed uno spessore del dielettrico molto sottile.

Lo strato di ossido cambia "dinamicamente" con la tensione di lavoro ed entro certi limiti un condensatore elettrolitico può funzionare anche con tensioni superiori a quelle di targa, poiché aumentando la tensione automaticamente aumenterà (formandosi) lo spessore dello strato di ossido...

Quindi tornando alla domanda originale, se si perde in tutto od in parte l'isolamento del dielettrico si ha un aumento locale della temperatura che fa evaporare il liquido elettrolita, che passando allo stato gassoso aumenta la temperatura e gonfia il condensatore.

Il discorso dei condensatori sempre più piccoli ha due aspetti, uno tecnologico legato a nuovi processi costruttivi, e l'altro quello di Fulvio, a frequenze di lavoro più elevate corrispondono capacità più piccole. Ma sono due aspetti diversi...

Saluti

[PocoEsperto]

Aggiungo per completezza e per chiarezza che lo strato di ossido per sua stessa natura non è uniforme nello spessore, da qui il motivo per cui (per temperature o tensioni eccessive) in alcuni punti può "cedere". Inoltre non dimentichiamo che il dielettrico (in questo caso ossido di alluminio, ma vale in generale per qualsiasi materiale) non è un isolante perfetto... esistono le cosiddette "correnti di fuga" che dipendono molto dalla frequenza...

Saluti

Modificato: 13 ottobre 2010 da PocoEsperto

[carlovittorio]

E questo era il mio pensiero.

Allora la carta a cosa serve? Forse per isolare le due armature per poter applicare la tensione per creare l'ossido?

[PocoEsperto]

carlovittorio+13/10/2010, 18:56--> (carlovittorio @ 13/10/2010, 18:56)

La carta serve come supporto alle lamine (molto sottili) e, come "supporto" per l'elettrolita... immagina di avere solo l'elettrolita liquido, come faresti a farlo distribuire uniformemente sulle lamine?! sarebbe come un bicchiere con un po' di liquido che non sta mai fermo, e soprattutto non bagnerebbe le due armature contemporaneamente ed in tutte le posizioni di montaggio (verticale, orizzontale, ecc.)

P.S. Nei condensatori a carta, la carta costituisce proprio il dielettrico...

Saluti

Modificato: 13 ottobre 2010 da PocoEsperto

[carlovittorio]

Riprendo questa vecchia discussione per un fatto accadutomi recentemente: vado a vedere un TV che presenta l'immagine viola (LCD) guasto dovuto alla mancanza d'uscita del verde dal decoder.

Il cliente mi dice che ha un decoder nuovo acquistato e mai adoperato in quanto uno dei suoi TV aveva già il decoder incorporato.

Sballato il decoder lo collego alla rete e sorpresa il decoder non accende: guasto dovuto al solito condensatore da 1000,uF 10Volt gonfio.

Quindi alle supposizioni della discussione va aggiunta la tesi che i condensatori si gonfiano anche non utilizzandoli.

[PocoEsperto]

carlovittorio+2/08/2011, 09:58--> (carlovittorio @ 2/08/2011, 09:58)

Si è gonfiato quando l'hai collegato ed hai tentato di accenderlo...

Mentre è vero che l'inutilizzo prolungato (molti mesi o anni) dei condensatori elettrolitici può degradarli.

Saluti

[Riccardo Ottaviucci]

secondo me quel decoder aveva lavorato in negozio,magari a scopi dimostrativi.La scarsa qualità del componente ha fatto il resto

[carlovittorio]

Non credo che abbia funzionato in quanto mancavano le pile del telecomando e una volta riparato la memoria dei canali era vuota.

[tmf]

Spero non vi crei fastidio se tiro su questa discussione dopo oltre 5 anni ma magari oggi piu' che allora l'argomento puo' ancora interessare essendosi nel frattempo gonfiati tanti altri condensatori e quattro di essi li ho incontrati io, in un prodotto fabbricato giusto nell'agosto del 2011 (a detta di una etichetta riportata su di esso, data dell'ultimo post)  di cui ne ho riparato l'alimentatore il mese scorso: un modulatore COFDM della Ikusi, fabbricato in Spagna quindi eccezionalmente non in Cina ed ancora ultimissimi giorni la questione e' ritornata perche' nella mia azienda si e' ancora cimito l'alimentatore di un Router (che ovviamente non era un Cisco) alche' mi sono voluto chiedere anche io "PERCHE' si gonfiano I condensatori" e Google mi ha proposto in cima ai risultati questo Thread.
La domanda secondo me resta molto interessante  se la volessimo focalizzare sulla questione se I condensatori che si gonfiano siano siano stati prodotti in regime di economia quindi di scarsa qualita' o se questo sia un destino segnato cui presto o tardi qualsiasi condensatore elettrolitico in un contesto di funzionamento di stress sia condannato dato che la ragione chimica l'abbiamo capita ma quello che mi chiedo se questa puo' evitarsi se il componente e' stato prodotto a regola d'arte
il modulatore COFDM Ikusi aveva un prezzo di listino di circa 1000 euro oltre ad essere un prodotto di nicchia quindi mi verrebbe da pensare che non avrebbe senso in casi del genere economizzare su poche decine di centesimi per ciascun componente (politiche che hanno senso per prodotti di massa per milioni di esemplari il cui prezzo unitario deve essere il piu' basso possibile)
In quell caso poi ho notato che la coppia di elettrolitici deperiti era posizionata accando l'aletta di dissipazione di un regolatore di tensione quindi hanno lavorato ininterrottamente per anni in un ambiente torrido e quindi ipotizzerei nel caso specifico una trascuratezza progettuale ovvero per prolungare la loro durata forse si sarebbero dovuti posizionare in un'area piu' fresca.
Sostituiti adesso I due modulatori funzionano brillantemente.
Quando ho comprato questi modilatori cofdm (uso il plurale perche' ne ho comprati due da venditori diversi anche per nazionalita' - uno italiano ed inglese) ed entrambi mi avevano riferito che nel momento in cui li avevano dismessi tempo fa funzionavano ergo ne deduco che il danno si e' maturato anche "grazie" all'inattivita' e questo potrebbe confermare l'ipotesi di quell'altra testimonianza sul decoder sky.
Ancora, io stesso ho dovuto tristemente scoprire che il mio Commodore 64 acquistato nel 1983 (prima versione Silver Label motherboard KU141 che nella seconda meta' degli anni 90 avevo ancora acceso e funzionante, l'anno scorso lo scopro guasto e guarda caso I condensatori intorno il circuito di clock del pocessore video hanno sbavato ossidando tutti I component circostanti ed il sintomo del guasto (schermo nero privo di sincronismo video) e' teoricamente conforme al danno certo constatato: il piu' prezioso chip video ho verificato essere sano quindi molto probabilmente non funziona perche' il segnale di clock non gli viene fornito.
Ancora oggi, scoperchio un piccolo router Mikrotik (prezzo di listino all'epoca di circa 150 euro) malfunzionante ad intermittenza (anche questo e' un segno... ) e scopro l'ennesimo elettrolitico gonfio ed anche in questo caso e' quello piu' vicino alla zona "calda" del circuito (un paio di processore con alette di riscaldamento) Un altro simile nelle prossimita' invece esibisce un aspetto regolare e "guarda caso" si trova piu' lontano accando la parete esterna dove la microtik aveva pensato di disporre dei fori di areazione quindi forse piu' al fresco
Ancora potrei narrare di un decoder sat Jepssen che un bella mattina indonda di puzza di bruciato l'intero soggiorno con preoccupazione di moglie e suocera e naturalmente era ancora una volta colpa loro (questo modello integrava il circuito di alimentazione dentro il case)

Dopo gli aneddoti vengo alla conclusione.

Mi chiedo se gli elettrolitici che deperiscono dopo pochi anni debbano ritenersi essere stati prodotti di scarsa qualita' e se quindi il produttore avrebbe avuto la possibilita' di prevedere una qualita' superiore dei componenti e di progetto, affinche' l'apparecchio possa godere di una migliore affidabilita' e durevolezza nel tempo con ragionevole e giustificabile aumento di costo ammissibile in ambienti professionali?

[3kek1]

Ovviamente no puoi paragonare dei CapXon o dei Lelon con dei Rubycon o Panasonic in quanto i primi sono al centro di molti piu guasti e infatti costano meno, comunque alla fine non ho capito benissimo perche' si gonfiano e neanche il perche' del fenomeno del guasto da non uso. Nel secondo caso l'aumento di pressione al primo utilizzo lo vedo dubbio. Forse la ragione e' che si sviluppa troppo calore dentro, nel primo caso per il funzionamento prolungato in zone non ventilate e magari vicino a dissipatori, nel secondo caso per invecchiamento dell' elettrolita. Se certi cond. sono targati 105° non vuol dire forse che li han testati per anni a quella temperatura, per cui anche a 50 hanno una durata solo di qualche anno. Se ad esempio un cond. viene fatto funzionare annualmente per 4 mesi tutto il giorno condensandoli, e durano 5 anni, non e' forse poi tanto diverso che senza far calcoli, 3 mesi l'anno estivi a temperatura media di 27 gradi per 10 anni senza usarli...