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Filmkondensatoren: Energie auf Knopfdruck

Filmkondensatoren für Hochspannungsanwendungen werden in der Medizintechnik zum Beispiel in Defibrillatoren, aber auch in Röntgengeräten und Computertomographen genutzt. So unterschiedlich wie die Anwendungen sind auch deren Anforderung – gesucht sind daher flexible Alleskönner.

Hochspannungskondensatoren sind für Spannungen von über 120 kV(DC) verfügbar und eignen sich somit zum Beispiel für die Verwendung in medizintechnischen Geräten. Bildquelle: © Fotolia/Trish23

Hochspannungskondensatoren sind für Spannungen von über 120 kV(DC) verfügbar und eignen sich somit zum Beispiel für die Verwendung in medizintechnischen Geräten.

Defibrillatoren können bei schweren Herzrhythmusstörungen Leben retten, wenn sie früh genug zum Einsatz kommen. Aus diesem Grund werden im öffentlichen Raum immer mehr automatische externe Defibrillatoren (AED) installiert, die auch von medizinischen Laien problemlos bedient werden können. Dabei unterscheiden sich dieses Geräte in der Art, wie sie den Defibrillations-Impuls erzeugen und abgeben, nicht wesentlich von regulären manuellen Defibrillatoren. Mittels der am Patienten angebrachten Elektroden messen alle modernen Modelle zunächst den komplexen Körperwiderstand (Impedanz) des Patienten und passen Stromstärke und Spannung entsprechend an. Anschließend wird der Impuls abgegeben, wobei der Strom über den kompletten Zeitraum konstant bleiben muss. Dies erfordert unter anderem einen sehr hochwertigen Kondensator, der die nötigen hohen Spannungen zuverlässig erbringen kann.

Kondensatoren übernehmen in Defibrillatoren eine tragende Rolle: Sie speichern die Energie, die anschließend auf Knopfdruck an die Elektroden abgegeben wird. Für diesen Anwendungsbereich werden spezielle Kondensatoren mit sehr hoher Durhschlagfestigkeit benötigt. FTCAP beispielsweise realisiert seine Hochspannungskondensatoren für Defibrillatoren auf Basis eines Polypropylen-Films, der mit einem speziellen Metallprofil bedampft ist. Polypropylen (PP) ist dem Normalverbraucher vor allem als Verpackungsmaterial bekannt – der Werkstoff, der in Kondensatoren eingesetzt wird, ist allerdings deutlich spannungsresistenter, reiner beziehungsweise hochwertiger aufgebaut, zudem muss in diesem Anwendungsbereich eine sehr geringe Dickentoleranz eingehalten werden. Der Hintergrund: Wenn das Material an einer Stelle dünner wäre, würden sich dadurch Schwachstellen im Kondensator ergeben. Durch das spezielle Material und die Metall-Bedampfung lassen sich die benötigten hohen Feldstärken erzielen.

Eine weitere Besonderheit: Das Unternehmen aus Husum baut die Kondensa­toren als trockene Einheiten, d. h., das Vergussmaterial härtet vollständig aus. Diese Lösungen haben den wesentlichen Vorteil, dass eine Leckage ausgeschlossen ist. Ganz anders ist das bei den traditionellen ölimprägnierten Kondensatoren, bei denen das Öl im Kondensator flüssig bleibt: Wenn diese Modelle undicht sind, »ertrinken« die Defibrillatoren – die elektronischen Bauteile verschmutzen und können somit nicht mehr einwandfrei funktionieren. Das austretende Öl belastet zudem die Umwelt. Als Alternative bieten einige Hersteller für diesen hohen Spannungsbereich trockene Kondensatoren an.

Unterschiedliche Modelle für verschiedene Anwendungen

Aufgrund der zahlreichen Hersteller mit einer Fülle an verschiedenen Produkten variieren die Anforderungen bezüglich Kondensatoren in der Medizintechnik sehr stark. Kondensatoren für Defibrillatoren beispielsweise müssen möglichst leicht und kompakt sein, damit sie sich auch problemlos in enge Bauräume integrieren lassen. Je nach Modell und Hersteller werden unterschiedliche Anschlüsse benötigt. Aufgrund ihres »lebensrettenden« Einsatzbereichs sollten die Kondensatoren zudem extrem zuverlässig sein. Nicht zuletzt darf ihre Selbstentladung nicht zu hoch sein; die Grenze des Kapazitätsverlustes pro Minute wird vom Hersteller vorgeschrieben. Das ist wichtig, weil zwischen dem ersten Laden des Defibrillators bis zur Impulsabgabe auch schon einmal etwas Zeit verstreicht. Verliert der Kondensator zwischenzeitlich zu viel Kapazität, so reicht die Energie nicht mehr, um das Herzflimmern des Patienten zu beenden. Hersteller wie FTCAP gewährleisten die geringe Selbstentladung duch den hochwertigen Kunststoff-Film und dessen spezielle Bedampfung sowie durch eine hochgenaue Messmethodik in der Endprüfung.

Hochspannungskondensatoren bewähren sich auch in Röntgengeräten. Dort erzeugen sie in den Hochspannungskaskaden die benötigten hohen Spannungen, um Elektronen zu beschleunigen und somit – vereinfacht gesagt – Röntgenstrahlen entstehen zu lassen. Dabei gilt: Nur mit hochwertigen Kondensatoren lässt sich auch eine gute Strahlqualität erreichen. Weil die Hochspannungskaskaden in Röntgengeräten aggressiven Ölen ausgesetzt sind, müssen die Kondensatoren zudem besonders robust sein – FTCAP verwendet daher spezielle ölbeständige Materialien.

Zuerst gesehen: Dieser Beitrag stammt aus der Medizin+elektronik Nr. 3 vom 14. Juni 2018.

FTCAP Bildquelle: © FTCAP

Die Produktion von Hochspannungskondensa­toren ist mit einigen Herausforderungen verbunden, die FTCAP mithilfe von speziellen Anlagen und Techniken meistert.