Aluminium-Elektrolytkondensatoren (Elkos) sind polarisierte Kondensatoren, die üblicherweise zum Puffern von Spitzenspannungen und zum Glätten gleichgerichteter Spannungen verwendet werden. Elektrolytkondensatoren zeichnen sich durch hohe Kapazität und hohe Energiedichte aus. In vielen Anwendungen müssen große Mengen elektrischer Energie in kurzer Zeit gespeichert werden.
Aluminium-Elektrolytkondensatoren werden als Zwischenkreiskondensatoren in unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) oder als Puffer in Gleichstromversorgungen in elektronischen Geräte wie Server, Storages und Switches verwendet.
Aluminium-Elektrolytkondensatoren (Elko)
In Netzteilen sowie Leiterplatten (Mainboard) von Servern werden Aluminium-Elektrolytkondensatoren (Elkos) verwendet. Es handelt es sich um Elektronik-Komponenten mit begrenzter Lebensdauer. Elektrolytkondensatoren sind Schlüsselkomponenten in Netzteilen und auf den Platinen eines Servers und werden als Bauelemente im gesamten Bereich elektronischer Geräte eingesetzt. Die Lebensdauer der Elkos beeinflusst auch die Nutzungsdauer des Gerätes. Eine Verwendung dieser Komponenten über deren Betriebslebensdauer hinaus kann zum Auslaufen des Elektrolyts führen.
Betriebslebensdauer eines Servers, Storage oder Switch der ITK
In einer normalen Betriebsumgebung (25 °C) wird die Betriebslebensdauer eines Servers in der Regel nicht vor Ablauf des Wartungszeitraums (Gewährleistung) überschritten. Die Betriebslebensdauer kann jedoch wesentlich schneller überschritten werden, wenn der Server in einer Umgebung mit sehr hohen Temperaturen verwendet wird, beispielsweise wegen mangelhafter Kühlung der Elektrolytkondensatoren durch Staub im Gehäuse.
Elektrolytkondensatoren (Elko) auf der Platine
Elkos (Elektrolytkondensatoren) haben prinzipiell eine begrenzte Lebensdauer und hängt entscheidend von Betriebsbedingungen ab. Die Lebensdauer eines Elektrolytkondensators ist vor allem von der Wärmeentwicklung und Wärmeverteilung (Temperatur) im Gehäuse eines Gerätes abhängig. Werden Elkos ausreichend durch Kühlluft gekühlt oder wird die Eigenwärme der Kondensatoren zusätzlich durch Strahlungswärme anderer Bauteile aufgeheizt oder führt Staub zur Überhitzung?
In Server-Gehäusen herrschen generell höhere Innentemperaturen als in der Umgebung. Bei hohen Temperaturen ist die Verdampfung des flüssigen Elektrolyts der Elektrolytkondensatoren höher, das Aluminiumgehäuse vom Elko schwillt durch Überdruck an, Flüssigkeit kann austreten und erhebliche Schäden und Folgekosten verursachen.
Überhitzung durch Staubbelastung: Einfluss auf Elektrolytkondensatoren und Lebensdauer
Elektrolytkondensatoren reagieren empfindlich auf erhöhte Temperaturen, die durch Staubablagerungen in IT-Systemen entstehen. Feinstaub verschlechtert die Kühlung vom Elko und führt zu einer dauerhaften thermischen Belastung der Elektrolyt-Kondensatoren und Bauteile. Durch Überhitzung trocknet das Elektrolyt der Elektrolytkondensatoren schneller aus, wodurch die Leistungsfähigkeit abnimmt. Wärme verkürzt die Lebensdauer der Kondensatoren erheblich und erhöht das Ausfallrisiko.
Eine regelmäßige Reinigung hilft, Überhitzung zu vermeiden und die Lebensdauer von Elektrolyt Kondensatoren elektronischer Komponenten zu verlängern.
Elko unter Hitzestress: Wie Stäube die Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren verkürzen
Elektrolytkondensatoren (Elko) reagieren besonders empfindlich auf Überhitzung durch Staubablagerungen. Staub verschlechtert die Kühlung, wodurch sich Elko und andere Elektrolyt Kondensatoren stärker erwärmen. Durch die erhöhte Temperatur trocknet das Elektrolyt schneller aus und die Bauteile verlieren an Leistung. Dies führt dazu, dass Elko früher ausfallen und die Lebensdauer von Elektrolyt-Kondensatoren deutlich sinkt. Eine regelmäßige Reinigung reduziert die Staubbelastung und schützt Elko sowie andere Elektrolytkondensatoren nachhaltig.
Wenn die Ladungsmenge oder der Staubbelag zu groß ist, wird Hitze erzeugt und in den Elektrolyten wird Gas gebildet. Der Druck steigt an, bis der Kondensatorbecher explosionsartig platzt. Viele Elkos haben ein Sicherheitsventil und vorgegebene Bruchstellen. Diese öffnen sich, wenn der Druck zu hoch ist. Das gebildete Gas kann entweichen. Durch Hitze verkürzt sich die Lebensdauer der Elkos.
Elektrolytkondensatoren (Elko): Oxidation, Überhitzung und Zerstörungsrisiken der Hardware
Elektrolyt-Kondensatoren (Elko) sind empfindliche Kondensatoren in der Hardware, deren Elektrolyt – ob Polymer oder Aluminium – bei Überhitzung oxidieren kann, was zur Oxidation und letztlich zur Zerstörung der Bauteile führt.
Geräte mit Aluminium-Elektrolytkondensatoren weisen nach mehreren Betriebsjahren häufig merkwürdige Defekte und Ausfälle auf. Falls Elkos nicht mehr richtig funktionieren, kommt es zu instabilem Verhalten von Servern, Rechnern und PCs. Probleme beim Booten, spontane Neustarts und Abstürze im laufenden Betrieb sowie Datenfehler sind die Folge.
Bei Kondensatoren treten temperaturabhängige Alterungserscheinungen auf. Die Lebensdauer von Elkos basiert auf der 10-Grad-Regel (Arrheniusgleichung). Sie beschreibt die Temperaturabhängigkeit von chemischen Reaktionsprozessen. Die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt sich pro 10 ° C Temperaturerhöhung, die Lebensdauer eines Elkos halbiert sich pro 10 °C Temperaturerhöhung.
Empfohlene Umgebungsbedingungen für Elko
Betrieb (3K2) Klimaklasse 3K2 EN 60721-3-3 / DIN IEC 721 Teil 3-3
Maximale Betriebstemperatur: 35°C (Standard-Server)
Luftfeuchtigkeit: 10% ... 85% relative Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend)
Während des Betriebs darf keine Betauung auftreten.
Um eine unzureichende Kühlung und Schäden an den Geräten zu vermeiden, dürfen die Lüftungsschlitze nicht verstauben.
Weitere Informationen zum Elko: Aluminium-Elektrolytkondensatoren, Elkos
Elektrolytkondensatoren (Elkos) benötigen Kühlung
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