Gastkommentar X- und Y-Kondensatoren – die Qualitätsstandards reichen nicht

Immer mehr Geräte am Stromnetz müssen reibungslos funktionieren, ohne sich gegenseitig zu stören. Dafür sorgen EMV-Bauelemente wie X- und Y-Kondensatoren – solange sie nicht ausfallen.

Anbieter zum Thema

Bürklin GmbH & Co. KG

ET System electronic GmbH

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

dbtec electronics GmbH

X- und Y-Folienkondensatoren sorgen dafür, dass sich am Stromnetz betriebene Geräte nicht gegenseitig stören. Fällt eines dieser Störschutzbauelemente einmal aus, bemerkt es der Betreiber meist nicht, da das Gerät ja nach wie vor funktioniert. Allerdings kann dies bei anderen Geräten am Stromnetz extreme Störungen hervorrufen. Deshalb müssen die bestehenden Qualitätsstandards für X- und Y-Kondensatoren unbedingt angepasst werden, meint Dieter Burger, dbTec electronics GmbH, der das europäische Vertriebsbüro des größten taiwanesischen Folienkondensator-Herstellers HJC leitet.

Die Lebenserwartung von X- und Y-Kondensatoren interessiert nur wenig

Als meist erstes Bauelement zwischen Versorgungsnetz und elektronischer Schaltung bilden X-Kondensatoren das Tor vom Netz zur Schaltung wie auch von der Schaltung zum Netz. Im Allgemeinen wird ihre Lebensdauererwartung nicht hinterfragt, solange das elektronische Gerät nicht als Störverursacher identifiziert wird. Sollten diese Kondensatoren in den netzparallelen Filteranwendungen ausfallen, ist dies meist nicht kritisch für die Funktion des Endgerätes. Zudem wird die Einhaltung der für die Geräteklasse geltenden EMV-Grenzwertkurve in der Praxis meistens nur überprüft, bevor das Gerät vom Hersteller in den Verkehr gebracht wird.

Der Ausfall eines X- oder -Kondensators kann schwerwiegende Folgen haben

Sollten die X- und Y-Kondensatoren jedoch vorzeitig ausfallen und das elektronische Gerät ohne die spezifizierten Eigenschaften der X- oder Y-Kondensatoren weiter betrieben werden, kann dies schwerwiegende Folgen haben. Neben einer erhöhten Störaussendung (Emission) und verringerten Störfestigkeit (Immunität) des betroffenen elektronischen Gerätes kann dies auch dessen Verlust der CE-Konformität sein. Darüber hinaus können bei entsprechendem Aufbau der Filterung vorher kurzgeschlossene Störströme in die Umgebung gelangen und möglicherweise andere Geräte stören.

Immer mehr Geräte am Netz müssen störungsfrei funktionieren

Wir stehen vor der raschen Zunahme von elektronischen Geräten am Netz. Stichpunkte dazu sind das Glühbirnen-Verbot, elektronisch gesteuerte Motoren und Antriebe, Erneuerbare Energien, Smart Grid, Smart Home, Smart Meter oder Elektromobilität. Nur wenn sich alle diese Produkte am Netz nicht gegenseitig stören, wird es ein reibungsloses Nebeneinander geben. Daher kommt deren Netzfiltern – mit der zuverlässigen Funktion der X- und Y-Kondensatoren – eine viel größere Bedeutung als in der Vergangenheit zu.

Immer mehr Störschutzkondensatoren fallen vorzeitig aus

In letzter Zeit häufen sich die Meldungen über vorzeitige Ausfälle dieser Kondensatoren aufgrund von hohen Kapazitätsverlusten, zum Teil bereits nach wenigen Jahren. Fehleranalysen belegen als Ursache eine unzureichende Feuchtigkeitsbeständigkeit dieser Kondensatoren. Feuchtigkeit kann bereits im Herstellungsprozess in einen Folienkondensator gelangen oder aufgrund einer Undichtheit seiner Verkapselung später in der Applikation. In Verbindung mit der angelegten Netzspannung führt diese Feuchtigkeit zu einem beschleunigten Belagabbau der metallisierten Folie, der Elektrode des Kondensators.

Praxisfremder Test ohne Netzspannung

Offensichtlich hat unter dem Miniaturisierungs- und Kostendruck die Feuchtigkeitsbeständigkeit dieser Kondensatoren stark gelitten. Es ist ein Dilemma, dass die für X- und Y-Kondensatoren geltende IEC-Norm 60384-14 für die Überprüfung der Feuchtigkeitsbeständigkeit nur einen als Lagertest anzusehenden Test vorsieht. Dieser Test erfolgt ohne die in der Applikation permanent an den Kondensatoren anliegende Netzspannung. Selbst X- und Y-Kondensatoren mit sehr dünn metallisierten Folien bestehen den Test ohne Probleme, können aber dennoch in der Applikation aufgrund von Feuchtigkeit stark an Kapazität verlieren.

Die IEC-Norm 60384-14 muss schnellstens geändert werden

Die IEC-Norm sollte daher schnellstens einen praxisrelevanten beschleunigten Lebensdauertest mit Spannung aufnehmen, der zudem die unterschiedlichen Lebensdauererwartungen von Konsum- und Industrie-Elektroniken berücksichtigt. Dies sollte baldmöglichst geschehen, damit in den kommenden Jahren nicht eine Vielzahl von elektronischen Geräten ans Netz geht, deren externe oder interne EMV-Filterung unbemerkt degradiert, während das Endprodukt weiter betrieben wird. Damit für alle Markteilnehmer dieselben Regeln gelten, ist die betreffende Aktualisierung der IEC-Norm zur Sicherung einer Mindestqualität im Markt von entscheidender Bedeutung!

(ID:40109920)