|
Levensduur van natte aluminium elco’s |
In zeer veel electronische apparatuur worden verkeerde elco's toegepast. Qua levensduur zijn natte aluminium elco's de meest verdachte componenten in een electronische schakeling. De levensduur van deze elco's is zeer sterk afhankelijk is van de temperatuur. Daarom is het duidelijk aangeven van zowel de levensduur als de temperatuur in een productspecificatie noodzakelijk voor het bepalen welke elco-typen moeten worden toegepast.
Controleer maar eens Uw laatste specificatie:
En controleer Uw laatste stuklijst:
Ter oriëntatie volgt hier informatie waarmee in eerste benadering het type elco (voorzover het de levensduur betreft) kan worden geselecteerd.
De levensduur voor natte aluminium elco’s wordt in de specificatie opgegeven in gebruiksuren bij de maximale bedrijftemperatuur. Als maximale bedrijftemperatuur worden over het algemeen de volgende waarden gehanteerd:
|
85°C |
Goedkoopste soort, vroeger normaal |
|
105°C |
Tegenwoordig normaal, zeker voor industriële apparatuur |
|
125°C |
Speciaal temperatuurbereik, probeer te vermijden |
Als opgegeven gebruiksuren bij de maximale temperatuur zien we meestal 2000 hr of 5000 hr, maar ook wel andere waarden. Vroeger was 2000 hr @ 85°C een gewone specificatie. Tegenwoordig is 2000 hr @ 105°C een hoogstnormale specificatie.
5000 uur is ca. 7 maanden, hetgeen kort is vergeleken bij de levensduur die in het algemeen van electronische apparatuur wordt verwacht. De levensduur wordt echter sterk beïnvloed door de temperatuur. De werkelijke levensduur bij een andere operating temperatuur kan worden berekend volgens de volgende formule:
waarbij
Algemeen gezegd: voor elke 10° lager, wordt de levensduur 2x zo lang.
Voor omgevingstemperatuur van 60°C en een gevraagde levensduur van 10 jaar (88.000 uur) moet de specificatie levensduur van de elco dus bedragen:
|
Tmax |
Top |
DT |
2(DT/10) |
Specificatie |
Opmerking |
|
85°C |
60°C |
25° |
5,6 |
16.000 hr @ 85°C |
Is niet verkrijgbaar |
|
105°C |
60°C |
45° |
22,6 |
4.000 hr @ 105°C |
Kies 5000 (evt. 3000) hr @ 105°C |
Terwijl normaal verkrijgbare elco’s een spec van 2000 hr @ 105°C hebben, zien we dus dat voor een vrij normale specificatie van 10 jaar bij 60°C er al problemen kunnen optreden.
De enige mogelijkheid om hieruit te komen (afgezien van onwetendheid of negeren) is het aanpassen van de specificatie. Een eerste kandidaat is de temperatuur: het is gemakkelijk om een temperatuur van 60°C te specificeren, maar meestal is de temperatuur niet de gehele dag 60°C (er kunnen overigens ook momenten bestaan waarop de temperatuur hoger is). Daarom geven we hier de formule en enkele voorbeelden voor een aangepaste specificatie voor wat betreft de werktemperatuur:
Hierbij is pm de fractie van de tijd voor Tm en p1 + p2 + pn= 100% (m = 1 ... n).
Nemen we nu een temperatuurtraject aan van 8 uur 60°C en 16 uur 40°C per dag aan, dan krijgen we (weer uitgaande van een gewenste levensduur van 10 jaar/88.000 uur):
|
Tmax |
Top |
DT |
2(DT/10) |
Specificatie |
Opmerking |
|
85°C |
60/40° |
25/45° |
0,33 x 5,6 + 0,67 x 22,6 = 17 |
5.000 hr @ 85°C |
Indien verkrijgbaar |
|
105°C |
60/40° |
45/65° |
0,33 x 22,6 + 0,67 x 90,5 = 68 |
1.300hr @ 105°C |
Kies 2000 hr @ 105° |
Op basis van deze voorbeelden kan worden berekend welke eisen er aan de elco’s moeten worden gesteld, bij gespecificeerde temperatuur en levensduur.
De genoemde werktemperaturen zijn temperaturen rond de elco. Bij de omgevingstemperatuur van een apparaat moet dus ook nog rekening worden gehouden met factoren zoals:
Voor een uitgebreider overzicht over deze materie, aangevuld met grafieken, zie de inleiding in het Philips Componenten Databoek over Elco’s.
De algemene stelregel is: bereken altijd de levensduur van elco’s. Treden er problemen op met verkrijgbaarheid of met de prijs, tracht dan de specificatie te preciseren bijvoorbeeld door een temperatuurtraject te bepalen, of een uiterst lage rimpelstroom te verdisconteren. Dit dient echter altijd vergezeld te gaan van een berekening die aantoont onder welke voorwaarden de specificaties worden gehaald. Het verlagen van de kwaliteit van elco’s alleen op basis van (vermeende) verkrijgbaarheid, zonder een berekening die de consequenties duidelijk maakt komt dagelijks voor, maar is uiteraard ontoelaatbaar.