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Kapazitätsmessgerät - Kondensatoren und ihre Kapazitäten

Kondensatoren und Elektrolytkondensatoren sind nicht selten Ursachen für den Ausfall von Geräten. Aufgrund von Kapazitätsverlusten, bedingt durch Materialermüdung, sorgen sie häufig für Fehlfunktionen in elektronischen Schaltungen bis hin zum Totalausfall. Besonders Elektrolytkondensatoren in Netzteilen elektronischer Geräte gehören mit zu den häufigsten Ursachen für Defekte. Dies liegt nicht zuletzt an hohen Spannungsspitzen sowie relativ hohen Temperaturen, denen die Bauteile ausgesetzt sind. Defekte an den Bauteilen lassen sich meist nur relativ schwierig finden. Eine Kapazitätsmessung, mit einem speziell hierfür ausgelegten Gerät durchgeführt, kann sehr hilfreich sein, um den Zustand der eingesetzten Kondensatoren und Elektrolytkondensatoren festzustellen. Im Gegensatz zu anderen elektrischen Messungen (beispielsweise Spannungsmessungen oder Widerstandsmessungen) ist eine Kapazitätsmessung etwas schwieriger und aufwendiger, wenn ein aussagekräftiges Ergebnis erzielt werden soll.

Unterschiedliche Methoden für die Kapazitätsmessung

Kapazitätsmessungen können auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Je nach Art der Messung können völlig unterschiedliche Ergebnisse zustande kommen. Viele Digitalmultimeter im niedrigen und mittleren Preissegment verfügen heute über die Möglichkeit einer Kapazitätsmessung. Bei diesen Geräten wird häufig ein Gleichstrom konstanter Größe durch den Kondensator geschickt. Der Kondensator benötigt nun eine gewisse Zeit, um aufgeladen zu werden. Diese Zeitspanne dient zur Kapazitätsbestimmung. Leckströme, der Serienwiderstand (ESR) und weitere Einflüsse bewirken jedoch häufig nicht unerhebliche Messfehler. Die angegebene Genauigkeit für Kapazitätsmessungen mit Digitalmultimetern kann jedoch nur für Folienkondensatoren mit Polyester- oder Polypropylen-Dieletrikum vom Gerätehersteller garantiert werden, was auch durch entsprechende Hinweise in der Bedienungsanleitung angegeben wird. Hochwertigere Messgeräte für die Kapazitätsbestimmung arbeiten mit Wechselströmen, die durch den zu messenden Kondensator geleitet werden. Ein Wechselstromsignal mit bekannter Frequenz wird über einen internen Widerstand geringer Größe und den Kondensator geleitet. Der durch den Kondensator fließende Strom fließt natürlich auch durch den Widerstand. Die an diesem Widerstand durch den Spannungsabfall anliegende Wechselspannung sowie die Phasenlage, die durch den Kondensator verändert wird, lassen sich messen und mit dem originalen Signal vergleichen. Anhand dieser Größen kann eine relativ genaue Kapazitätsbestimmung erfolgen. Weitere Messverfahren bestehen beispielsweise in frequenzabhängigen Schaltungen, bei denen das Laden und Entladen des Kondensators ausgewertet wird.

Der sogenannte Verlustwiderstand (ESR) von Kondensatoren

ESR steht für "equivalent series resistance" und bezeichnet den Verlustwiderstand von Kondensatoren. Dieser Innenwiderstand entsteht an jedem Kondensator und hängt von mehreren Faktoren ab. Unter anderem sind es die Materialien, die Konstruktionen sowie die Leitfähigkeit der flüssigen Elektrolyten, die diesen Widerstand beeinflussen. Bei Elektrolytkondensatoren beispielsweise tragen die Kontaktierungen an der Kathode zum größten Teil zum Verlustwiderstand der Bauteile bei. Die Verbesserung der Elektrolyten oder das Ersetzen flüssiger Elektrolyten durch trockene mit geringerem Widerstand sind Maßnahmen, die zur Verringerung der Verlustwiderstände durchgeführt werden. Trotzdem tragen vor allem die Elektrolyten dazu bei, dass Elektrolytkondensatoren häufig für den Ausfall elektronischer Schaltungen sorgen. Diese sind bedingt durch Temperaturveränderungen bei der Lagerung oder im laufenden Betrieb. Elektrolytkondensatoren werden daher innerhalb einer elektronischen Schaltung häufig als Verschleißteile angesehen.

Spezielle Messgeräte für die Kapazitätsbestimmung von Kondensatoren und Elektrolytkondensatoren

Anhand der eben genannten Tatsachen wird sicherlich deutlich, warum spezielle Geräte für Kapazitätsmessungen benötigt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Digitalmultimetern wurden diese ausschließlich für solche Messungen hergestellt und erlauben wesentlich genauere Ergebnisse, die für eine sichere Diagnose der getesteten Bauteile unbedingt notwendig sind. Beachten Sie beim Kauf unbedingt die Angaben für die zu messenden Kapazitätsbereiche.