Kondensatoren spielen in der Elektrotechnik und damit auch in der HiFi-Welt eine wichtige Rolle. Warum genau Kondensatoren in Lautsprecher und Co. so wichtig sind, erfährst du hier!
Kleine Multitalente
Bei einem Kondensator handelt es sich um ein elektronisches Bauelement, das vereinfacht gesagt dazu in der Lage ist, elektrische Ladung zu speichern. Dadurch kann ein Kondensator aber auch schnellen Spannungsänderungen entgegenwirken, was gerade im HiFi-Bereich sehr nützlich ist. So dient ein Kondensator zum Beispiel dazu, ein möglichst konstantes Signal an den Lautsprecher weiterzugeben. In der Praxis kommen Kondensatoren beispielsweise bei besonders stark ausschlagenden Bässen zum Einsatz. Steigt der Basspegel in einem Lied nämlich schnell und stark an, kann es passieren, dass nicht genügend Spannung zur Verfügung steht. In einem solchen Fall hilft der Kondensator mit seiner gespeicherten Energie kurzfristig aus.
In diesem Fall spricht man vom „Glätten“ der Gleichspannung. Dafür werden Netzteil-Kondensatoren im Verstärker verbaut, die eine saubere, „glatte“ Gleichspannung ermöglichen. Ein Verzicht auf solche Netzteil-Kondensatoren würde zu einer undefinierten Spannung führen, die sich nicht weiterverarbeiten ließe. Grafisch dargestellt, bestünde die Spannung dann nur aus großen Sinuskurven, die nach jedem Ausschlag wieder auf Null Volt abfallen würden. Damit das Ergebnis nicht so lückenhaft aussieht, müssen die Kondensatoren diese Lücken mit ihrer zuvor gespeicherten Ladung füllen.
Koppeln von Verstärkerstufen
Ein weiterer Einsatzzweck des Kondensators ist das Koppeln zweier Verstärkerstufen, also zum Beispiel der Vorstufe und der Endstufe. Wenn das Signal von Vorstufe zur Endstufe übergeht, werden idealerweise nur die eigentlichen Informationen weitergegeben. Es soll also nur die Wechselspannung übertragen werden, nicht aber die Gleichspannung. Diese Aufgabe übernimmt der Koppel-Kondensator, der die Gleichspannung sperrt, die Wechselspannung aber durchlässt. Genauso lassen sich übrigens auch zwei normale Verstärker miteinander verbinden. Der Koppel-Kondensator sollte außerdem den gewünschten Frequenzbereich vollkommen frequenzlinear übertragen.
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Auf der Frequenzweiche
Hier im Blog haben wir dir bereits die Frequenzweiche vorgestellt. Auch darauf sind mehrere Kondensatoren verschiedener Größe verbaut. Ohne sie könnte die Frequenzweiche nicht richtig arbeiten. Die Aufgabe der Kondensatoren besteht darin, ausschließlich hohe Frequenzen durchzulassen. Die Spule übernimmt derweil die gegenteilige Aufgabe und lässt zwar tiefe Frequenzen passieren, nicht aber die hohen. Bei der Spule handelt es sich demnach um einen Tiefpassfilter, während der Kondensator als Hochpassfilter wirkt. Je nachdem, für welchen Lautsprecher die Frequenzweiche gebaut ist, sind darauf größere oder kleinere Kondensatoren und Spulen untergebracht.
So funktioniert’s
Der Begriff „Kondensator“ kommt vom lateinischen Wort „condensare“. Das bedeutet „verdichten“. Inzwischen existieren etliche verschiedene Bauformen von Kondensatoren, die aber alle nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren:
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Kondensator berechnen
Je größer der Kondensator, desto mehr Ladung kann er speichern. Wie viel Ladung er tatsächlich speichern kann, ist üblicherweise direkt auf dem Kondensator angegeben. Ist dies nicht der Fall, kannst du auch selbst berechnen, welche Kapazität der Kondensator aufweist. Dazu brauchst du diese Formel: Kondensator berechnen. Alternativ kannst du den Wert natürlich auch anhand der Hersteller- und Modellbezeichnung recherchieren.
Die Kondensator-Kapazität wird in Farad (F) angegeben. Meist in Mikrofarad (µF). Beträgt die Kapazität beispielsweise 1 Farad, so kann der Kondensator dank Aufladung auf eine Spannung von einem Volt (V) eine Ladung von einem Coulomb (C) speichern. Zudem wird die Spannung auf dem Kondensator in Volt (V) angeben. Der angegebene Wert lässt aber immer etwas Spielraum, etwa 20 Prozent mehr als eigentlich nötig. Wird ein Kondensator also mit +50 Volt betrieben, so findet man darauf für gewöhnlich Werte wie 63V und 5.000 µF. Dass der Kondensator unter diesen Bedingungen korrekt arbeitet, garantieren die Hersteller üblicherweise bis zu einer Temperatur zwischen 70 und 80 Grad.
Was kann ich tun, wenn ein Kondensator ausfällt?
Ein Kondensator kann bei starker Hitzeentwicklung von über 80 Grad ausfallen (etwa durch starke Sonneneinstrahlung). Weißer Qualm, der aus dem Verstärkergehäuse aufsteigt, ist ein Anzeichen für einen defekten Kondensator. Wer ältere HiFi-Geräte besitzt, hat bestimmt schon mal einen Kondensator im Lautsprecher oder anderswo tauschen lassen oder ihn sogar selbst ausgetauscht. Mit ein wenig Bastelerfahrung ist das nämlich durchaus in Eigenarbeit möglich. Ungeübte sollten die Aufgabe aber besser einem Profi überlassen.
Ein Defekt kann, neben einer zu starken Hitzeeinwirkung, ganz unterschiedliche Ursachen haben. Sehr häufig ist aber das Dielektrikum betroffen. Dabei handelt es sich um den isolierenden Raum zwischen den beiden Elektroden. Das Dielektrikum besteht bei vielen Kondensatoren aus einer Art gelierter Wassermischung, die allerdings über die Jahre austrocknen kann. Dann verliert der Kondensator entweder seine Kapazität oder bekommt einen Kurzschluss. Ein Knall und die beschriebene Rauchbildung sind dann die Folgen. Wann das Lebensende eines Kondensators erreicht ist, lässt sich nur schwer abschätzen. Bei einigen ist es schon nach fünf Jahren soweit, andere segnen erst nach 20 Jahren das Zeitliche. Einige Kondensatoren können sogar ein halbes Jahrhundert überleben.
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Fazit: Kondensatoren sind wichtig in Lautsprecher & Co.
- Ein Kondensator kann elektrische Ladung speichern und diese nutzen, um Spannungsänderungen schnell ausgleichen.
- So lassen sich zum Beispiel schnell und stark ansteigende Basspegel mit einem entsprechenden Extra-Energieschub regulieren und die Gleichspannung „glätten“.
- Du kannst einen Kondensator auch einsetzen, um zwei Verstärkerstufen zu koppeln oder um lediglich bestimmte Frequenzen durchzulassen.
Titelbild: Elcap, Jens Both, „Kondensator-Al-Elko-Wiki-07-02-11“. Quelle: Wikimedia Commons. Lizenz: CC BY-SA 3.0.
Bild 1: Frank Klemm, „Foto Weiche mit CD“. Quelle: Wikimedia Commons. Lizenz: gemeinfrei veröffentlicht (Public Domain).
Matthias Madsen
27. Mai. 2017, 22:54
Moin. Was bedeutet denn das Altern der Kondensatoren einer Frequenzweiche für den Klang eines Lautsprechers? Man liest immer wieder, es würde lohnen, alte Kondensatoren (die noch nicht kurzgeschlossen sind) zu erneuern. Da wird dann aber häufig von den Bässen gesprochen. Wenn aber der Kondensator die Höhen passieren lassen soll, kann ein Altern von Kondensatoren auch bedeuten, dass eine Box im Laufe des Alterns dunkler klingt?
Teufel Blog Redaktion
29. Mai. 2017, 16:33
Hallo Matthias, danke für Deine interessante Anfrage. Wir haben mal in der Akustik nachgefragt und viele Infos bekommen:
Das Thema „Alterung“ wird aus unserer Sicht erst wirklich relevant, wenn die Lautsprecher/Elektronik älter als 30 Jahre ist. Das beschriebene Altern von Kondensatoren und deren Einfluss auf das Klangbild bezieht sich allerdings eher auf Elektronik bzw. Leistungsverstärker, wo die Kondensatoren stark beansprucht werden. Aber auch Frequenzweichen können über die Jahre altern, aber auch da reden wir nicht von 2-3 Jahren sondern eher von 2-3 Jahrzehnten.
Eine gealterte Box muss dann nicht zwangsweise dunkler klingen. Je nachdem, welche Schaltung genutzt wurde und was sich ändert, könnte sich ein Altern von Kondensatoren durch so ziemlich alle denkbaren Szenarien äußern: weniger Höhen, mehr Höhen, Mitten weg, Mitten präsenter, Bass weg, Bass dröhnt usw. Der Klang würde also eher verändern im Sinne von verschlechtern. Aber auch hier ist Klang subjektiv, dem einen gefällt es , dem anderen nicht.
Im Großen und Ganzen ist Alterung aber kein großes Thema bei Lautsprechern – außer man restauriert alte Schätze aus den 60er/70er Jahren. Dann wäre aber das Altern der Aufhängung bei den Lautsprechern deutlich „schlimmer“. Wir denken hier z.B. an alte Schaumstoffsicken, welche sich nach etlichen Jahren UV-Strahlung auflösen können.