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Folien-Kondensatoren

Es handelt sich um elektrische Kondensatoren, bei denen eine dünne, isolierende Folie das Dielektrikum zwischen den Elektroden darstellt. Bei heutigen Ausführungen werden hierfür fast ausschließlich Kunststofffolien in diversen Ausführungen eingesetzt...

              

                

Was ist ein Folienkondensator?

Folienkondensatoren sind elektrische Kondensatoren, bei denen eine dünne, isolierende Folie das Dielektrikum zwischen den Elektroden darstellt. Bei heutigen Ausführungen werden hierfür fast ausschließlich Kunststofffolien in diversen Ausführungen eingesetzt. Folienkondensatoren sind ungepolt, besitzen also keine ausgewiesene Anode und Kathode, so wie es bei Elektrolyt- oder Tantalkondensatoren der Fall ist. Damit sind sie zum Betrieb an Wechselspannungen geeignet und können bauartbedingt nicht verpolt werden. Folienkondensatoren sind die am zweithäufigsten eingesetzten passiven Bauelemente in diskreten Schaltungen. Sie finden Verwendung als Koppelkondensatoren, dienen dazu, unerwünschte Gleichspannungsanteile fernzuhalten und werden in Frequenzweichen und Oszillatorschaltungen eingesetzt. Weitere Einsatzbeispiele stellen Filterschaltungen, Funk-Entstörmaßnahmen und der Betrieb an Wechselspannungs-Elektromotoren als Anlauf- oder Betriebskondensator dar. 

Welche Typen und Bauarten von Folienkondensatoren gibt es?

Folienkondensatoren werden hauptsächlich in zwei Bauarten angeboten. Typen, die mit der Bezeichnung „MK“ (= Metallisierter Kunststoff) beginnen, bestehen aus einem Wickel einseitig metallbedampfter Kunststofffolie. Diese Folie fungiert gleichzeitig als Elektrode und Dielektrikum. Folienkondensatoren mit Metallbelägen bestehen hingegen aus zwei separaten Folien, wobei eine metallisierte Folie die Elektrode darstellt und die nicht metallisierte Folie als Dielektrikum im Folienwickel fungiert. Diese Folienkondensatoren tragen ein „F“ an erster Stelle der Folienbezeichnung, beispielsweise „FKP“. Ergänzt werden diese Bezeichnungen durch die Angabe des Materials, aus dem die Folie besteht. Die wichtigsten Kurzbezeichnungen sind nachfolgend aufgeführt, allerdings bezeichnen einige Hersteller ihre Folienkondensatoren abweichend davon mit eigenen Kürzeln:

  • FKP: Polypropylen, Film/Folie
  • FKT: Polyester, Film/Folie
  • FKS: Polystyrol, Film/Folie
  • MKP: Metallisierte Polypropylenfolie
  • MKT: Metallisierte Polyesterfolie
  • MKS: Metallisierte Polystyrolfolie

Radial bedrahtete oder mit Anschlussdrähten versehene Folienkondensatoren werden meist in runden oder rechteckigen Kunststoffbechern luft- und feuchtigkeitsdicht vergossen. Daneben sind tauchlackierte Typen gebräuchlich. Die früher relativ weit verbreiteten axial bedrahteten Bauformen spielen heute kaum mehr eine Rolle. Spezielle Motor-Kondensatoren besitzen Flachsteckanschlüsse oder fertig konfektionierte Anschlusskabel und ein Befestigungsgewinde am Kunststoff- oder Aluminiumgehäuse zur Verschraubung. Die kompakten Gehäuse von SMD-Folienkondensatoren bestehen aus wärmebeständigem Kunststoff, um den Anforderungen des bleifreien SMD-Lötvorgangs standzuhalten. Ihre Bauform ist stets rechteckig. 

Sonderbauformen stellen die sogenannten „Snubber“-Kondensatoren dar, die oft in IGBT-Schaltungen Verwendung finden. Bedingt durch die dort auftretenden hohen Stromimpulse besitzen diese Folienkondensatoren flächig ausgeführte und besonders massive Anschlussfahnen, die eine hohe Strombelastbarkeit ermöglichen.  

Kaufkriterien für Folienkondensatoren – Worauf kommt es an?

Folienkondensatoren mit MK-Aufbau sind noch kompakter in ihren Abmessungen als Typen mit Film-Folien-Aufbau, erreichen aber durch die deutlich geringere Schichtdicke der Elektroden nicht deren Strombelastbarkeit. Für sehr hohe Impulsströme sind sie daher weniger geeignet, besitzen jedoch den Vorteil der sogenannten Selbstheilung: Kommt es durch zu hohe Spannung oder Fehlstellen im Dielektrikum zu einem Durchschlag, so verdampft am Durchschlagspunkt die dünne Metallschicht. Es bildet sich damit wieder eine Isolierstrecke, weil das Dielektrikum selbst dabei nicht oder nur minimal beschädigt wird.

Je nach konstruktivem Aufbau und Folienmaterial ergeben sich Vor- und Nachteile der verschiedenen Typen im Hinblick auf Faktoren wie Feuchte- und Langzeitstabilität, Durchschlagsfestigkeit sowie Temperaturstabilität. Auch die elektrischen Parameter wie Verlustfaktor, Güte, Kapazitätstoleranz und Strombelastbarkeit variieren entsprechend. Insbesondere bei Neuentwicklungen von Schaltungen und Geräten sollte deshalb immer Augenmerk auf die jeweiligen Werte gemäß Datenblatt gelegt werden, um größtmögliche Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit zu erreichen.

Fazit: So kaufen Sie den richtigen Folienkondensator

Für Standardanwendungen sind meist MKP-, MKS-, oder MKT-Folienkondensatoren ausreichend. Sie sind relativ preiswert, feuchte- und langzeitstabil sowie selbstheilend. Durch ihre kompakten Abmessungen ermöglichen sie ein platzsparendes Schaltungsdesign.

Applikationen mit hohen Impulsströmen benötigen belastbar aufgebaute Folienkondensatoren, die diesen Beanspruchungen dauerhaft gewachsen sind. Hierfür sind spezielle Typen verfügbar, die auch als Impuls-Kondensatoren bezeichnet werden. Meist sind dies Folienkondensatoren mit Metallfilmbelägen („F“). Eingesetzt werden sie beispielsweise in Frequenzumrichtern, Schaltnetzteilen, schnellen Digitalschaltungen sowie in der Energietechnik. Ihr Platzbedarf ist konstruktionsbedingt etwas höher, dafür kommen sie jedoch selbst mit steilen, impulsförmigen Spannungen zurecht. Gängige Typen verkraften Flankensteilheiten um die 1000 V/µs, ihre Zuverlässigkeit ist sehr hoch. 

Achten Sie beim Austausch defekter Folienkondensatoren darauf, dass – neben gleicher Kapazität und Nennspannung – die Toleranzangabe nicht schlechter ist als beim defekten Originalteil. Beachtung verdient darüber hinaus die Bauform: Stimmt das Rastermaß? Ist bei radial bedrahteten Typen die Länge der Anschlussdrähte ausreichend und passt das Ersatzteil von den Abmessungen her? Beim Einsatz in anspruchsvolleren Umgebungen muss außerdem der zulässige Temperaturbereich beachtet werden. Manche Standardtypen sind nur für Temperaturen bis + 70 °C zugelassen; beispielsweise für die Anwendung im Automotive-Bereich ist das jedoch zu wenig.  

Aus Sicherheitsgründen muss ebenfalls darauf geachtet werden, dass die Bauteile eventuell erforderliche Prüfzeichen tragen und der jeweils gültigen Norm entsprechen. Die im Conrad-Shop angebotenen Folienkondensatoren erfüllen hohe Qualitätsansprüche und zeichnen sich durch Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aus.

FAQ – häufig gestellte Fragen zu Folienkondensatoren

Was bedeutet die einseitige Strichmarkierung am Gehäuse vieler Folienkondensatoren?

Die Markierung am Gehäuse bezeichnet den Anschluss, der mit der außen liegenden Folie verbunden ist. Das ist wichtig, wenn der Außenbelag gleichzeitig als Schirmung benutzt werden soll. Grundsätzlich sollten Folienkondensatoren immer derart eingebaut werden, dass dieser Anschluss an Masse liegt, sofern es das Schaltungsdesign zulässt.

Was ist beim Umgang mit und bei der Verarbeitung von Folienkondensatoren zu beachten?

Folienkondensatoren sind elektrische Ladungsspeicher. Je nach Kapazität und Spannung können geladene Folienkondensatoren über längere Zeiträume teils beträchtliche Energiemengen und lebensgefährlich hohe Spannungen speichern. Deshalb sind hier stets die allgemeinen Sicherheitsregeln der Elektrotechnik zu beachten. Geladene Folienkondensatoren sollten vor dem Handling immer über einen geeigneten Widerstand entladen werden. Kurzschlüsse sind zu vermeiden, da hierbei durch die niedrigen Innenwiderstände von Folienkondensatoren sehr große Ströme fließen und Beschädigungen entstehen können.

Kann man bei Folienkondensatoren einen geringeren Nennspannungswert wählen, wenn die tatsächliche Betriebsspannung diesen nur kurzzeitig überschreitet?

Nein, das ist nicht zulässig. Selbst sporadische und kurzzeitige Überspannungen können zur Beschädigung führen. In jedem Fall wird die Lebensdauer verkürzt und es kann zu unzulässiger Erwärmung kommen.  

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