Vita Media Condensatore Elettrolitico

[camperos]

salve

sono un hobbysta poco capace.

cercando un elettrolitico per un circuitino mi sono imbattuto in un sito dove

dava la vita media dei condensatori che vende.

i normali 1000 ore, i performanti 10.000

al di la che 1000 ore sono la vita di una lampadina ad incandescenza...

se un condensatore da 50V 100uF lo faccio lavorare a 12V

quanto può aumentare la vita media ?

[Elvezio Franco]

Ciao,sarei curioso di vedere quel sito che hai menzionato.

Ti diro' che qualche condensatore l'ho cambiato ma non ho mai saputo che si potesse valutare la vita media del loro funzionamento.

Partendo dalle 1.000 ore gia' mi si rizzano i capelli perche' significherebbe rivedere in laboratorio un apparecchio dopo solo pochi mesi.

La vita di un condensatore dipende da diversi fattori come la qualita',il tipo di lavoro a cui va' soggetto.se opera al caldo o al freddo oppure all'umido,sotto stress.......etc.

[ludo69]

La questione dell'affidabilità degli elettrolitici è una questione spinosa che riduce spesso la vita media delle apparecchiature.

Una volta i camcorder (le telecamere portatili a nastro) si riparavano cambiando tutti gli elettrolitici SMD del circuito stampato.....

Oggi, per altre ragioni, gli alimentatori a commutazione (ormai omnipresenti) si riparano cambiando gli elettrolitici "gonfi"....

Il guaio è che l'elettrolitico è un componente CHIMICO che lavora in UMIDO (elettrolita) e questa parte liquida tende ad "asciugarsi" con il tempo e con la temperatura.

Tra le specifiche dei condensatori trovi le ore garantite alla temperatura massima, es: 80°, 105°...

Se vuoi un buon condensatore allora cerca di sceglierlo non solo con molte ore garantite, ma anche con un'alta temperatura a cui queste ore sono garantite perchè far lavorare un elettrolitico ben sotto alla sua massima temperatura di esercizio ne allunga (e di molto) la vita reale!

Ricorda anche che se stai entro le decine di microfarad puoi scegliere di usare condensatori poliestere che sono virtualmente immortali (dielettrico solido e non liquido) mentre eviterei i tantaliosolido perchè dopo poche decine di anni tendono ad andare in CORTO (gli elettrolitici invece riducono la loro capacità fino a rsultare "aperti").

Ti parlo per esperienze fatte con apparecchiature industriali degli anni '70, '60, '50, '30....... ne ho viste di COTTE e di crude!!!!

Ho sostituito degli elettrolitici da 10 microFarad (pure professionali) degli anni '70 in un'apparecchiatura sottoposta a 50° tipici con dei condensatori poliestere, ebbene il circuito ha preso una stabilità di funzionamento che non aveva da anni....

[camperos]

ad esempio questo:

http://it.rs-online.com/web/p/elettrolitici/7076540/

in fondo c'è la vita media

[Livio Orsini]

Il dato parla di "vita utile", dato che non è molto significativo.

Negli apparati professionali e industriali, per condensatori elettrolitici sottoposti ad impegni gravosi si calcola la "semivita", cioè il tempo entro cui il condensatore, pur avendo perso di efficenza, ha i parametri entro limiti ancora accettabili. (spiegazione semplificata).

La durata di un condensatore elettrolitico, oltre che dalla sua tecnologia costruttiva, è funzione dei parametri di utilizzo. Temperature ambienti elevate accrescono il decadimento, come lo accrescono le richieste impulsive di corrente, come nei casi di alimentatori switching e inverter (per i condensatori del DC bus).

1000 ore di "vita utile" mi sembra un dato da condensatore ciofeca. Se l'apaprato è acceso 24/24 sono 41 giorni! . Fossero anche solo 8h/24h sarebberosempre solo 124 gg o poco più. 4 mesi e poi cambi il condensatore? Ma per favore....

[PocoEsperto]

Salve, forse il datasheet allegato chiarisce a cosa si riferiscono con il dato delle "1000 ore".

Saluti

[GiRock]

[Livio Orsini]

Purtroppo no!

[AndreA.]

Penso che la vita utile dichiarata dai costruttori si riferisca alle condizioni di estremo stress del componente, infatti utilizzandolo 24/24 a -40 oppure a +105° con tensione limite di 50V... 1000 ore sono tante.

Un apparecchio di consumo non oltrepasserebbe mai certi limiti per cui le ore di vita di detti componenti si allunga.

Poi vi sono i componenti di uso militare/aerospaziale che vengono garantiti per altre 1000 ore ma con condizioni di stress ben diverse.

E' solo una mia idea, un pensiero personale.

Dimenticavo, i satelliti hanno vari generatori di energia: Batteria, solare, pile a idrogeno e alcuni ( parecchi) anche con generatori atomici, i quali non servono solo ad alimentare le apparecchiature, il grosso dell'energia viene assorbita dai riscaldatori perche un satellite freddo è un satellite morto e poco prima ( molto poco prima) che il "caburante" possa finire deve essere subito spostato in zona "spazzatura" o cimitero spaziale, e una volta spenti i riscaldatori non vi sono più possibilità di poterlo riaccendere... i condensatori perdono le caratteristiche, ma alcuni isolanti e/o semiconduttori diventano dei veri superconduttori.

[PocoEsperto]

Livio Orsini+25/10/2011, 16:45--> (Livio Orsini @ 25/10/2011, 16:45)

No?!

Endurance test a pagina 4 del datasheet tabella 5:

Condizioni di test: Capacitors shall be placed in oven with application of ripple current and rate voltage for 1000±12hrs at 105℃

Specification: Capacitance change Within ±20% of the initial value

Mi pare di capire che venga garantita una capacità del ±20% dopo 1000 ore di funzionamento in un forno a 105°C con applicata la corrente di ripple e la tensione nominale.

Quindi in uno "stress test" garantiscono comunque un valore di capacità entro il 20%.

La vita media "reale" credo che sarà sicuramente superiore alle 1000 ore.

O forse sono io che sto intendendo male il senso del post originario?

Saluti

[Livio Orsini]

A parte il particolare che gli "endurance test" sono prove di resitenza e non di durata nel senso di "vita" del componente, da quella tabella non c'è nessun dato che richiami, anche marginalmente, la emivita del condensatore.

La tabella 5 si riferisce, in particolare, ai test di carico in alta temperatura.

Io avevo scritto:

Anche con i dati della tabella 5 non si aggiungono informazioni reali in ordine alla durata del condensatore.

la tolleranza e la variazione di capacità di un elettrolitico in alluminio rientrano normalmente in quel +/- 20% che viene riportato. L'operazione di "cottura" non fa altro che accelerare e stabilizzare il processo di invecchiamento.

E' un'operazione che si fa anche con i resistori di precisione quando si vuol stabilizzare il loro valore, evitando deerive, anche piccole, nel tempo.

Ben altro è la vita del condensatore elettrolitico.

C'è da augurarselo, altrimenti non è un componente utilizzabile.

Purtroppo non c'è nessun dato su questo aprametro.

[PocoEsperto]

Infatti il dato di 1000 ore è solo nella tabella riepilogativa riassuntiva fornita da RS e probabilmente il dato è stato "ricopiato" dal dato dell'endurance test.

Ma questo non ha nulla a che vedere con la vita media che non è fornito nemmeno nel datasheet e che dovrebbe essere (corregimi se sbaglio) l'MTBF (tempo medio tra i guasti).

Saluti

[Livio Orsini]

Lo MTBF è un parametro di affidabilità, che non si applica ai componenti singoli, per la semplice ragione che non ci sono guasti successivi . Un componente una volta guasto è guasto e non è riparabile.

Il componente, come parametro di affidabilità, ha una sua vita media statistica.

La mortalità dei componenti segue un andamento nel tempo che è detto "diagramma a vasca da bagno". Inizialmente i guasti sono percentualmente elevati per la così detta "mortalità infantile", poi i guasti calano a livelli prossimi a zero, per tornare ad aumentare rapidamente dopo un certo numero di ore di funzionamento. Ad ogni guasto corrisponde un compente defunto. Quindi non ci potranno essere successivi guasti.

La produzione attuale di componentistica adotta tecniche di preinvecchiamento in modo che i componenti consegnati non soffrano più di mortalità infantile.

E' ormai molto raro che un componente si guasti dopo poche ore di funzionamento.

Per i condensatori elettrolitici il discorso è analogo. C'è un particolare in più. E' possibile determinare con buona approssimazione, tramite software di stress analisys, quale può essere le vita in alcune condizioni di esercizio.

Questa tecnica è particolarmente utile nel caso dei condensatori inpiegati sui DC bus degli inverter e sugli alimentatori switcing.

Questi condensatori sono particolarmente sollecitati dai continui picchi di corrente di scarica derivanti dalle commutazioni degli interruttori elettronici di potenza.

Per questi impieghi è necessario usare condensatori appositamente progettati. Inoltre, nel caso degli inverter, per evitare guasti imprevisti e abbastanza catastrofici, i produttori più qualificati forniscono un parametro che è la emivita della batteria di condensatori.

In pratica è come se ti dicessero: "Fino a x ore di funzionamento normalmente non ci sono guasti. Dopo questo tempo può capitare un guasto in qualsiasi momento, quindi ti consigliamo di sostituire preventivamente la batteria di condensatori."

In oltre un decennio di esperienza diretta ho potuto constatare che ben pochi clienti seguivano il consiglio, poi si lamentavano quando il guaio arrivava in modo improvviso e molto serio.

[PocoEsperto]

Livio sei sempre gentile, ti ringrazio per la spiegazione e le utili informazioni.

Saluti

[camperos]

scusate se erroneamente ho scritto vita "media", senza pensarci mi sono detto:

vita utile 1000 ore, dopodichè diventa inutile

siccome non ha un timer incorporato non credo che si rompa alla millesima ora...

da qui vita media.

mi domando l'elettrolitico che compro sotto casa, senza datasheet,...

comunque per un apparecchio che va 24 ore su 24, un ettrolitico da 50V lavora a 12V credo di stare tranquillo che 5-6 anni li regge, a parte il caso.

giusto?

[ludo69]

un pò come fà mia madre al negozio sotto casa: "quella mozzarella è fresca di oggi?".

Ebbene si, l'elettrolita si asciuga anche se il condensatore è inutilizzato nel cassettino dello spacciatore abituale di componenti elettronici, certo che non essendo sottoposto a stress elettrici si deteriora poco, ma..... si deteriora.

Quando si riaccendono delle vecchie radio a valvole esiste una procedura empirica da seguire per evitare che gli elettrolitici vecchi e che sono stati fermi per molto tempo non abbiano a DANNEGGIARSI!

ebbene si, il prolungato "fermo" di un condensatore non solo lo degrada in senso assoluto, ma potrebbe anche creare problemi alle prime accensioni....

Chi ne ha avuto esperienza batta un colpo....

[Mirko Ceronti]

Ricordo ancora quando ero agli inizi, che (per semplice ignoranza tecnica), non sapevo che una tensione raddrizzata e filtrata, accresce il suo valore di 1,41 volte, per cui se prendevo la 24 Vac, e la raddrizzavo, per me bastava un condensatore elettrolitico che fosse da 2200 micro-Farad 25 Volt lavoro.

Ma i volt di cresta sono 32 e spiccioli.

Beh, ho ancora circuiti del genere per casa che dal 1981 vanno ancora, coi condensatori da 25 volt lavoro nonostante ai loro capi vi sia una tensione filtrata del 30% oltre il limite. (uno è un amplificatore audio)

MA..... 2 anni fa, progetto un circuito alimentato a 12 volt AC raddrizzati e filtrati, e non avendo altro nel cassetto, (e memore delle vecchie esperienze) monto un 4700 micro-Farad 16 Volt (al pelo, ma ci stiamo ancora dentro).

Lo collaudo, va, e lo installo.

Beh...dopo 3 mesi vado ad aprirlo per applicargli una modifica, e ed intanto m'accorgo che il condensatore in questione è bello gonfio.

Nel frattempo avevo approvvigionato nel mio cassetto anche i 25 Volt lavoro, e l'ho quindi sostituito per direttissima con uno di questi.

Domanda : Non è che 30 anni fa, la qualità degli elettrolitici era migliore, o quantomeno i margini di tolleranza erano più larghi ????

A Voi le risposte.

Passiamo ora al settore industriale.

Ho riparato per oltre 20 anni tutti i tipi di schede elettroniche, C.P.U., Input/output, schede analogiche A/D e D/A,

azionamenti vari (per motori passo passo, per motori DC, nonchè inverter ancora analogici degli anni 80), controllori di processo P.I.D. dedicati, ed alimentatori.

Parliamo di quest'ultimi.

Prima di finire nell'officina "Manutenzione generale" dell'azienda dove lavoravo, ho iniziato come tecnico di reparto (sempre di quell'azienda), in un reparto con 1140 macchine.

Circa la metà di queste era corredata di tutta la tipologia di schede sopramenzionate, ed ovviamente avevano anche l'alimentatore. (le altre erano ancora a teleruttori)

Bene, quando iniziai (1988), le macchine più recenti erano del 1984, le più vecchie del 1975.

Tutte montavano un alimentatore lineare a dissipazione. (di diverse tipologìe, ma pur sempre lineare)

Devo essere intervenuto su uno o due al massimo in tutta la mia carriera, e causa ai ponti diodi andati in corto, non certo per i condensatori di filtro.

1996, arriva una partita di macchine nuove, stessa tilopogia di schede per la gestione (anche se ovviamente con una diversa filosofia di progetto) e....alimentatori switching.

Per 2 anni, tutto bene, ma poi.....

Mentre l'affidabilità delle altre schede rispetto alle vecchie colleghe delle macchine più anziane era migliorata parecchio, (motivo per cui da tecnico di reparto fui trasferito a "tecnico di tutti i reparti" quindi in manutenzione generale), sul fronte dell'alimentazione la qualità colò a picco.

Mentre le riparazioni su C.P.U., Input/output, schede analogiche A/D e D/A, azionamenti vari diminuirono di molto, dopo 2 anni gli alimentatori switching iniziarono ad essere un vero problema.

E cosa si guastava ?

Il condensatore da 47 micro-Farad tra il pin 7 ed il pin 5 dell'UC 3842 che a sua volta pilota un Mos-Fet che alimenta un trasformatore in Fly-Back.

Almeno il 90% delle volte era lui.

L’altro 10% invece, era dato dall’interruzione di una resistenza (270 K) deputata alla carica di suddetto condensatore, probabilmente sottodimensionata (1/2 watt quando invece io la sostituivo con una 2 watt)

Sicuramente aveva un rendimento migliore del vecchio collega lineare, e occupava metà dello spazio.

Ma quando si guastavano, i tempi di fermo macchina, a volte erano anche di 2 o 3 giorni, poichè io essendo in turno da solo a seguire una fabbrica intera di 7 reparti, non potevo più intervenire celermente come quando ero il tecnico privato di quel reparto.

Quindi questa è la prova sul campo, che i condensatori hanno una durata che dipende dallo sforzo a cui sono soggetti, un po' come accade in tutte le cose.

[ludo69]

i difetti appena esposti sono un classico industriale anche da me.

Il condensatore da 47 microF è quello che viene alimentato dalla resistenza (quella che si rovina) e poi, ad avviamento avvenuto, viene alimentato da un secondario del trasformatore di potenza.

Il guaio è che se mentre si carica con il resistore lo fà a corrente costante (e quindi và bene qualunque condensatore) poi si mantiene raddrizzando un secondario ovvero in maniera impulsiva, ed ecco che NON va bene il comune condensatore che normalmente vi si trova: serve un condensatore a basso ESR specifico.

Per l'affidabilità si potrebbe anche pensare di mettere qualche poliestere in parallelo per arrivare (circa) ai microF. richiesti.

Il problema del resistore è più legato alla differenza di potenziale a cui è sottoposto, anche se la dissipazione gioca pure il suo ruolo.

Per come è utilizzata (avviamento dell'alimentatore) se si brucia te ne accorgi solo alla prossima riaccensione dell'alimentatore che continua, nel mentre, a funzionare!

[Mirko Ceronti]

!

Infatti... era il tipico guasto da lunedì mattina !

Saluti

Mirko

[Livio Orsini]

Per i condensatori elettrolitici "stagionati", cioè rimasti inattivi per un lungo periodo, è indipsensabile effettuare, prima del loro utilizzo normale, un periodo di rivitalizzazione a bassa tensione, meglio se eseguito a passi successivi con innalzamento progressivo della tensione di lavoro sino a raggiungere il valore nominale.

Questo tipo di condensatori è obbligatorio per tutti gli elettrolitici sottoposti a regime di corrente impulsiva. Nei casi di SMPS anche il "normale" condensatore di livellamento dopo il ponte, deve essere di questo tipo, pena una drastica riduzione della loro vita.

L'aggiunta di condensatori in poliestere o ceramici, posti in parallelo, serve principalmente a neutralizzare tutte le componenti in alta freqenza. I condensatori elettrolitici, per lo costituzione, soffrono di elevatisssime componenti di induttanza parassita; queste componenti riducono drasticamente l'effetto filtrante passa basso al crescere della frequenza. E' quindi necessario correggere con condensatori a bassa induttanza parassita posti in parallelo.

Quando lavoravo in telecomunicazioni ho effettuato verifiche e test analizzando il comportamento dei condensatori al variare della frequenza, usando un generatore swippato ed unalizzatore di spettro (magnifico strumento HP ancor'oggi insuperato); ebbene c'è qausi da spaventarsi nel verificare otticamente il comportamento.

Altro fattore fondamentale è la limitazione della corrente di carica. Nei normali alimentatori, dove la topologia prevede un trasformatore, un ponte ed un condensatore di livellamento, la limitazione è effettuatata dal trasformatore.

Negli alimentatori diretti da rete è indispensabile limitare la corrente tramite un resistore serie.

Negli inverter, dove la batteria di condensatori del dc bus è di elevato valore, è sempre previsto un resistore serie di limitazione della Ic; raggiunto un determinato valore di tensione sul DC bus, cioè a condensatore carico a circa lo 80% il resistore è cortocircuitato da un apposito contatto di relè.

Modificato: 28 ottobre 2011 da Livio Orsini