1. Elektrolitski kondenzatorji
Elektrolitski kondenzatorji so kondenzatorji, ki jih tvori oksidacijska plast na elektrodi z delovanjem elektrolita kot izolacijske plasti, ki ima običajno veliko kapaciteto. Elektrolit je tekoč, želeju podoben material, bogat z ioni, večina elektrolitskih kondenzatorjev pa je polarnih, to pomeni, da mora biti med delovanjem napetost pozitivne elektrode kondenzatorja vedno višja od negativne napetosti.
Visoka zmogljivost elektrolitskih kondenzatorjev je prav tako žrtvovana zaradi številnih drugih značilnosti, kot so velik tok uhajanja, velika ekvivalentna serijska induktivnost in upor, velika tolerančna napaka in kratka življenjska doba.
Poleg polarnih elektrolitskih kondenzatorjev obstajajo tudi nepolarni elektrolitski kondenzatorji. Na spodnji sliki sta dve vrsti elektrolitskih kondenzatorjev 1000uF, 16V. Med njimi je večji nepolaren, manjši pa polarni.
(nepolarni in polarni elektrolitski kondenzatorji)
Notranjost elektrolitskega kondenzatorja je lahko tekoči elektrolit ali trden polimer, material elektrode pa je običajno aluminij (aluminij) ali tantal (tandal). Sledi običajni polarni aluminijasti elektrolitski kondenzator znotraj strukture, med obema plastema elektrod je plast vlaknastega papirja, namočenega v elektrolit, in plast izolacijskega papirja, spremenjenega v valj, zaprt v aluminijasto lupino.
(Notranja struktura elektrolitskega kondenzatorja)
Pri seciranju elektrolitskega kondenzatorja je jasno razvidna njegova osnovna struktura. Da bi preprečili izhlapevanje in uhajanje elektrolita, je del nožice kondenzatorja pritrjen s tesnilno gumo.
Slika seveda prikazuje tudi razliko v notranji prostornini med polarnimi in nepolarnimi elektrolitskimi kondenzatorji. Pri enaki kapaciteti in napetostni ravni je nepolarni elektrolitski kondenzator približno dvakrat večji od polarnega.
(Notranja zgradba nepolarnih in polarnih elektrolitskih kondenzatorjev)
Ta razlika izvira predvsem iz velike razlike v površini elektrod znotraj obeh kondenzatorjev. Elektroda nepolarnega kondenzatorja je na levi, polarna elektroda pa na desni. Poleg površinske razlike je različna tudi debelina obeh elektrod, debelina elektrode polarnega kondenzatorja pa je tanjša.
(Aluminijasta plošča elektrolitskega kondenzatorja različnih širin)
2. Eksplozija kondenzatorja
Ko napetost, ki jo uporablja kondenzator, preseže njegovo vzdržljivo napetost ali ko je polarnost napetosti polarnega elektrolitskega kondenzatorja obrnjena, bo tok uhajanja kondenzatorja močno narasel, kar bo povzročilo povečanje notranje toplote kondenzatorja in elektrolit bo proizvedel veliko količino plina.
Da bi preprečili eksplozijo kondenzatorja, so na vrhu ohišja kondenzatorja stisnjeni trije utori, tako da je vrh kondenzatorja enostavno zlomiti pod visokim pritiskom in sprostiti notranji tlak.
(posoda za peskanje na vrhu elektrolitskega kondenzatorja)
Vendar pa nekateri kondenzatorji v proizvodnem procesu, stiskanje zgornjega utora ni kvalificirano, tlak v kondenzatorju povzroči, da se tesnilna guma na dnu kondenzatorja izvrže, v tem času se tlak v kondenzatorju nenadoma sprosti, nastane eksplozija.
1, eksplozija nepolarnega elektrolitskega kondenzatorja
Spodnja slika prikazuje nepolarni elektrolitski kondenzator pri roki s kapaciteto 1000uF in napetostjo 16V. Ko uporabljena napetost preseže 18 V, se tok uhajanja nenadoma poveča, temperatura in tlak v kondenzatorju pa se povečata. Sčasoma se gumijasto tesnilo na dnu kondenzatorja razpoči in notranje elektrode se zdrobijo kot pokovka.
(razstrelitev prenapetosti nepolarnega elektrolitskega kondenzatorja)
Z vezavo termoelementa na kondenzator je mogoče izmeriti proces, s katerim se temperatura kondenzatorja spreminja, ko se napetost poveča. Naslednja slika prikazuje nepolarni kondenzator v procesu naraščanja napetosti, ko uporabljena napetost preseže vrednost vzdržljive napetosti, notranja temperatura še naprej narašča.
(Razmerje med napetostjo in temperaturo)
Spodnja slika prikazuje spremembo toka, ki teče skozi kondenzator med istim procesom. Vidimo lahko, da je povečanje toka glavni razlog za dvig notranje temperature. V tem procesu se napetost linearno poveča in ko tok močno naraste, napajalna skupina povzroči padec napetosti. Končno, ko tok preseže 6 A, kondenzator eksplodira z glasnim pokom.
(Razmerje med napetostjo in tokom)
Zaradi velike notranje prostornine nepolarnega elektrolitskega kondenzatorja in količine elektrolita je tlak, ki nastane po prelivanju, ogromen, zaradi česar se rezervoar za razbremenitev tlaka na vrhu ohišja ne zlomi, tesnilna guma na dnu pa ne poči. kondenzatorja odpihne.
2, eksplozija polarnega elektrolitskega kondenzatorja
Za polarne elektrolitske kondenzatorje se uporablja napetost. Ko napetost preseže zdržljivo napetost kondenzatorja, se močno poveča tudi tok uhajanja, kar povzroči pregrevanje kondenzatorja in eksplozijo.
Na spodnji sliki je prikazan omejevalni elektrolitski kondenzator, ki ima kapaciteto 1000uF in napetost 16V. Po prenapetosti se proces notranjega tlaka sprosti skozi zgornjo tlačno razbremenilno posodo, tako da se izogne procesu eksplozije kondenzatorja.
Naslednja slika prikazuje, kako se temperatura kondenzatorja spreminja s povečanjem uporabljene napetosti. Ko se napetost postopoma približuje vzdržljivi napetosti kondenzatorja, se preostali tok kondenzatorja poveča, notranja temperatura pa še naprej narašča.
(Razmerje med napetostjo in temperaturo)
Naslednja slika je sprememba toka uhajanja kondenzatorja, nazivni elektrolitski kondenzator 16 V, v preskusnem procesu, ko napetost preseže 15 V, začne uhajanje kondenzatorja strmo naraščati.
(Razmerje med napetostjo in tokom)
Skozi eksperimentalni postopek prvih dveh elektrolitskih kondenzatorjev je tudi razvidno, da je meja napetosti takšnih 1000uF običajnih elektrolitskih kondenzatorjev. Da bi se izognili visokonapetostnemu razpadu kondenzatorja, je treba pri uporabi elektrolitskega kondenzatorja pustiti dovolj rezerve glede na dejanska nihanja napetosti.
3,elektrolitski kondenzatorji v seriji
Kjer je primerno, je mogoče večjo kapacitivnost in večjo kapacitivno vzdržljivo napetost doseči z vzporedno oziroma zaporedno vezavo.
(pokovka elektrolitskega kondenzatorja po eksploziji nadtlaka)
V nekaterih aplikacijah je napetost, ki se uporablja za kondenzator, izmenična napetost, kot so sklopitveni kondenzatorji zvočnikov, kompenzacija faze izmeničnega toka, kondenzatorji za fazni premik motorja itd., kar zahteva uporabo nepolarnih elektrolitskih kondenzatorjev.
V navodilih za uporabo, ki so jih dali nekateri proizvajalci kondenzatorjev, je navedeno tudi, da je uporaba tradicionalnih polarnih kondenzatorjev v nizih, to je dva kondenzatorja v seriji skupaj, vendar je polarnost nasprotna, da se doseže učinek ne- polarni kondenzatorji.
(elektrolitska kapacitivnost po eksploziji prenapetosti)
Sledi primerjava polarnega kondenzatorja pri uporabi napetosti naprej, povratne napetosti, dveh elektrolitskih kondenzatorjev nazaj za hrbtom v treh primerih nepolarne kapacitivnosti, tok uhajanja se spreminja s povečanjem uporabljene napetosti.
1. Prednapetost in uhajajoči tok
Tok, ki teče skozi kondenzator, se meri z zaporedno vezavo upora. Znotraj območja tolerance napetosti elektrolitskega kondenzatorja (1000uF, 16V) se uporabljena napetost postopoma poveča od 0V, da se izmeri razmerje med ustreznim uhajajočim tokom in napetostjo.
(pozitivna serijska kapacitivnost)
Naslednja slika prikazuje razmerje med uhajajočim tokom in napetostjo polarnega aluminijastega elektrolitskega kondenzatorja, ki je nelinearno razmerje z uhajajočim tokom pod 0,5 mA.
(Razmerje med napetostjo in tokom po seriji naprej)
2, povratna napetost in tok uhajanja
Z uporabo istega toka za merjenje razmerja med uporabljeno smerno napetostjo in uhajajočim tokom elektrolitskega kondenzatorja je na spodnji sliki razvidno, da začne uhajajoči tok hitro naraščati, ko uporabljena povratna napetost preseže 4 V. Iz naklona naslednje krivulje je reverzna elektrolitska kapacitivnost enaka uporu 1 ohma.
(Povratna napetost Razmerje med napetostjo in tokom)
3. Zaporedni kondenzatorji
Dva enaka elektrolitska kondenzatorja (1000 uF, 16 V) sta zaporedno povezana drug proti drugemu, da tvorita nepolarni ekvivalent elektrolitskega kondenzatorja, nato pa se izmeri krivulja razmerja med njuno napetostjo in tokom uhajanja.
(kapacitivnost serije pozitivne in negativne polarnosti)
Naslednji diagram prikazuje razmerje med napetostjo kondenzatorja in uhajajočim tokom in vidite, da se uhajajoči tok poveča, ko uporabljena napetost preseže 4 V, amplituda toka pa je manjša od 1,5 mA.
In ta meritev je nekoliko presenetljiva, ker vidite, da je uhajajoči tok teh dveh zaporednih kondenzatorjev dejansko večji od uhajajočega toka enega samega kondenzatorja, ko je napetost uporabljena naprej.
(Razmerje med napetostjo in tokom po pozitivni in negativni seriji)
Vendar pa zaradi časovnih razlogov ni bilo ponovnega testa za ta pojav. Morda je bil eden od uporabljenih kondenzatorjev pravkar kondenzator pri preskusu povratne napetosti in je bila notranjost poškodovana, zato je bila ustvarjena zgornja preskusna krivulja.
Čas objave: 25. julij 2023
