1. Condensatoare electrolitice
Condensatorii electrolitici sunt condensatori formați de stratul de oxidare de pe electrod prin acțiunea electrolitului ca strat izolator, care de obicei are o capacitate mare. Electrolitul este un material lichid, asemănător jeleului, bogat în ioni, iar majoritatea condensatoarelor electrolitice sunt polari, adică atunci când funcționează, tensiunea electrodului pozitiv al condensatorului trebuie să fie întotdeauna mai mare decât tensiunea negativă.
Capacitatea mare a condensatoarelor electrolitice este sacrificată și pentru multe alte caracteristici, cum ar fi un curent de scurgere mare, o inductanță și rezistență echivalentă în serie mare, o eroare mare de toleranță și o durată de viață scurtă.
Pe lângă condensatoarele electrolitice polare, există și condensatoare electrolitice nepolare. În figura de mai jos, există două tipuri de condensatoare electrolitice de 1000uF, 16V. Printre ele, cel mai mare este nepolar, iar cel mai mic este polar.
(Condensatoare electrolitice nepolare și polare)
Interiorul condensatorului electrolitic poate fi un electrolit lichid sau un polimer solid, iar materialul electrodului este de obicei aluminiu (aluminiu) sau tantal (tandal). Urmează un condensator electrolitic din aluminiu polar comun în interiorul structurii, între cele două straturi de electrozi se află un strat de hârtie de fibre înmuiată în electrolit, plus un strat de hârtie izolatoare transformată într-un cilindru, etanșat în carcasa de aluminiu.
(Structura internă a condensatorului electrolitic)
Disecând condensatorul electrolitic, structura sa de bază poate fi văzută clar. Pentru a preveni evaporarea și scurgerea electrolitului, partea pinului condensatorului este fixată cu cauciuc de etanșare.
Desigur, figura arată și diferența de volum intern dintre condensatoarele electrolitice polare și nepolare. La aceeași capacitate și nivel de tensiune, condensatorul electrolitic nepolar este de aproximativ două ori mai mare decât cel polar.
(Structura internă a condensatoarelor electrolitice nepolare și polare)
Această diferență vine în principal din diferența mare în zona electrozilor din interiorul celor doi condensatori. Electrodul condensatorului nepolar este în stânga, iar electrodul polar este în dreapta. Pe lângă diferența de zonă, grosimea celor doi electrozi este, de asemenea, diferită, iar grosimea electrodului condensatorului polar este mai subțire.
(Foaie de aluminiu condensator electrolitic de diferite lățimi)
2. Explozia condensatorului
Când tensiunea aplicată de condensator depășește tensiunea de rezistență sau când polaritatea tensiunii condensatorului electrolitic polar este inversată, curentul de scurgere a condensatorului va crește brusc, ducând la o creștere a căldurii interne a condensatorului și a electrolitului. va produce o cantitate mare de gaz.
Pentru a preveni explozia condensatorului, există trei caneluri presate pe partea de sus a carcasei condensatorului, astfel încât partea superioară a condensatorului să fie ușor de spart la presiune ridicată și să elibereze presiunea internă.
(Reservoir de sablare în partea de sus a condensatorului electrolitic)
Cu toate acestea, unii condensatori în procesul de producție, presarea canelurii superioare nu este calificată, presiunea din interiorul condensatorului va face ca cauciucul de etanșare din partea inferioară a condensatorului să fie ejectat, în acest moment presiunea din interiorul condensatorului este eliberată brusc, se va forma o explozie.
1, explozie a condensatorului electrolitic nepolar
Figura de mai jos prezintă un condensator electrolitic nepolar la îndemână, cu o capacitate de 1000uF și o tensiune de 16V. După ce tensiunea aplicată depășește 18V, curentul de scurgere crește brusc, iar temperatura și presiunea din interiorul condensatorului cresc. În cele din urmă, garnitura de cauciuc din partea de jos a condensatorului se deschide, iar electrozii interni sunt zdrobiți ca floricelele de porumb.
(sablarea la supratensiune a condensatorului electrolitic nepolar)
Prin legarea unui termocuplu de un condensator, este posibil să se măsoare procesul prin care temperatura condensatorului se modifică pe măsură ce tensiunea aplicată crește. Următoarea figură arată condensatorul nepolar în procesul de creștere a tensiunii, atunci când tensiunea aplicată depășește valoarea tensiunii de rezistență, temperatura internă continuă să crească procesul.
(Relația dintre tensiune și temperatură)
Figura de mai jos arată modificarea curentului care curge prin condensator în timpul aceluiași proces. Se poate observa că creșterea curentului este principalul motiv pentru creșterea temperaturii interne. În acest proces, tensiunea crește liniar și, pe măsură ce curentul crește brusc, grupul de alimentare face ca tensiunea să scadă. În cele din urmă, atunci când curentul depășește 6A, condensatorul explodează cu o bubuitură puternică.
(Relația dintre tensiune și curent)
Datorită volumului intern mare al condensatorului electrolitic nepolar și cantității de electrolit, presiunea generată după debordare este uriașă, rezultând că rezervorul de eliberare a presiunii din partea de sus a carcasei nu se rupe și cauciucul de etanșare din partea inferioară. a condensatorului este deschis.
2, explozie condensator electrolitic polar
Pentru condensatoarele electrolitice polare, se aplică o tensiune. Când tensiunea depășește tensiunea de rezistență a condensatorului, curentul de scurgere va crește, de asemenea, brusc, determinând supraîncălzirea și explodarea condensatorului.
Figura de mai jos prezintă condensatorul electrolitic limitator, care are o capacitate de 1000uF și o tensiune de 16V. După supratensiune, procesul de presiune internă este eliberat prin rezervorul superior de reducere a presiunii, astfel încât procesul de explozie a condensatorului este evitat.
Figura următoare arată cum se modifică temperatura condensatorului odată cu creșterea tensiunii aplicate. Pe măsură ce tensiunea se apropie treptat de tensiunea de rezistență a condensatorului, curentul rezidual al condensatorului crește, iar temperatura internă continuă să crească.
(Relația dintre tensiune și temperatură)
Următoarea figură este modificarea curentului de scurgere al condensatorului, condensatorul electrolitic nominal de 16V, în procesul de testare, când tensiunea depășește 15V, scurgerea condensatorului începe să crească brusc.
(Relația dintre tensiune și curent)
Prin procesul experimental al primilor doi condensatori electrolitici, se poate observa, de asemenea, că limita de tensiune a unor astfel de condensatoare electrolitice obișnuite de 1000uF. Pentru a evita defectarea de înaltă tensiune a condensatorului, atunci când utilizați condensatorul electrolitic, este necesar să lăsați o marjă suficientă în funcție de fluctuațiile reale de tensiune.
3,condensatoare electrolitice în serie
Acolo unde este cazul, pot fi obținute o capacitate mai mare și o tensiune de rezistență mai mare prin conectare în paralel și, respectiv, în serie.
(condensator electrolitic floricele după explozie la suprapresiune)
În unele aplicații, tensiunea aplicată condensatorului este tensiunea AC, cum ar fi condensatoarele de cuplare ale difuzoarelor, compensarea fazei de curent alternativ, condensatoarele de defazare a motorului etc., necesitând utilizarea condensatoarelor electrolitice nepolare.
În manualul de utilizare oferit de unii producători de condensatoare, se mai precizează că utilizarea condensatoarelor polare tradiționale prin serie back-to-back, adică doi condensatori în serie împreună, dar polaritatea este opusă pentru a obține efectul de non- condensatoare polare.
(capacitate electrolitică după explozie de supratensiune)
Următoarea este o comparație a condensatorului polar în aplicarea tensiunii directe, a tensiunii inverse, a două condensatoare electrolitice în serie spate în spate în trei cazuri de capacitate nepolară, curentul de scurgere se modifică odată cu creșterea tensiunii aplicate.
1. Tensiune directă și curent de scurgere
Curentul care curge prin condensator este măsurat prin conectarea unui rezistor în serie. În intervalul de toleranță la tensiune al condensatorului electrolitic (1000uF, 16V), tensiunea aplicată crește treptat de la 0V pentru a măsura relația dintre curentul de scurgere și tensiunea corespunzător.
(capacitate serie pozitivă)
Următoarea figură arată relația dintre curentul de scurgere și tensiunea unui condensator electrolitic polar din aluminiu, care este o relație neliniară cu curentul de scurgere sub 0,5 mA.
(Relația dintre tensiune și curent după seria înainte)
2, tensiune inversă și curent de scurgere
Folosind același curent pentru a măsura relația dintre tensiunea de direcție aplicată și curentul de scurgere al condensatorului electrolitic, se poate observa din figura de mai jos că atunci când tensiunea inversă aplicată depășește 4V, curentul de scurgere începe să crească rapid. Din panta curbei următoare, capacitatea electrolitică inversă este echivalentă cu o rezistență de 1 ohm.
(Tensiune inversă Relația dintre tensiune și curent)
3. Condensatoare în serie back-to-back
Două condensatoare electrolitice identice (1000uF, 16V) sunt conectate spate la spate în serie pentru a forma un condensator electrolitic echivalent nepolar, iar apoi se măsoară curba relației dintre tensiunea lor și curentul de scurgere.
(capacitate seria de polaritate pozitivă și negativă)
Următoarea diagramă arată relația dintre tensiunea condensatorului și curentul de scurgere și puteți vedea că curentul de scurgere crește după ce tensiunea aplicată depășește 4V, iar amplitudinea curentului este mai mică de 1,5 mA.
Și această măsurătoare este puțin surprinzătoare, deoarece vedeți că curentul de scurgere al acestor două condensatoare în serie back-to-back este de fapt mai mare decât curentul de scurgere al unui singur condensator atunci când tensiunea este aplicată înainte.
(Relația dintre tensiune și curent după seria pozitivă și negativă)
Cu toate acestea, din motive de timp, nu a existat un test repetat pentru acest fenomen. Poate că unul dintre condensatorii utilizați a fost condensatorul testului de tensiune inversă chiar acum și au existat daune în interior, așa că a fost generată curba de testare de mai sus.
Ora postării: 25-iul-2023
