1. Електролитни кондензатори
Електролитните кондензатори са кондензатори, образувани от окислителния слой върху електрода чрез действието на електролита като изолационен слой, който обикновено има голям капацитет. Електролитът е течен, желеобразен материал, богат на йони, а повечето електролитни кондензатори са полярни, тоест при работа напрежението на положителния електрод на кондензатора трябва винаги да е по-високо от отрицателното напрежение.
Високият капацитет на електролитните кондензатори също се жертва заради много други характеристики, като наличието на голям ток на утечка, голяма еквивалентна последователна индуктивност и съпротивление, голяма грешка на толеранса и кратък живот.
В допълнение към полярните електролитни кондензатори има и неполярни електролитни кондензатори. На фигурата по-долу има два вида електролитни кондензатори от 1000uF, 16V. Сред тях по-големият е неполярен, а по-малкият е полярен.
(Неполярни и полярни електролитни кондензатори)
Вътрешността на електролитния кондензатор може да бъде течен електролит или твърд полимер, а материалът на електрода обикновено е алуминий (алуминий) или тантал (тандал). Следното е общ полярен алуминиев електролитен кондензатор вътре в структурата, между двата слоя електроди има слой влакнеста хартия, напоена с електролит, плюс слой изолационна хартия, превърната в цилиндър, запечатан в алуминиевата обвивка.
(Вътрешна структура на електролитен кондензатор)
Разчленявайки електролитния кондензатор, неговата основна структура може да се види ясно. За да се предотврати изпаряването и изтичането на електролита, щифтовата част на кондензатора е фиксирана с уплътнителна гума.
Разбира се, фигурата показва и разликата във вътрешния обем между полярните и неполярните електролитни кондензатори. При същия капацитет и ниво на напрежение неполярният електролитен кондензатор е около два пъти по-голям от полярния.
(Вътрешна структура на неполярни и полярни електролитни кондензатори)
Тази разлика идва главно от голямата разлика в площта на електродите вътре в двата кондензатора. Електродът на неполярния кондензатор е отляво, а полярният електрод е отдясно. В допълнение към разликата в площта, дебелината на двата електрода също е различна, а дебелината на електрода на полярния кондензатор е по-тънка.
(Електролитен кондензатор алуминиев лист с различна ширина)
2. Експлозия на кондензатор
Когато напрежението, приложено от кондензатора, надвиши неговото издържано напрежение или когато полярността на напрежението на полярния електролитен кондензатор е обърната, токът на утечка на кондензатора ще се повиши рязко, което ще доведе до увеличаване на вътрешната топлина на кондензатора и електролита ще произведе голямо количество газ.
За да се предотврати експлозия на кондензатор, има три канала, натиснати в горната част на корпуса на кондензатора, така че горната част на кондензатора лесно да се счупи при високо налягане и да се освободи вътрешното налягане.
(Резервоар за взривяване в горната част на електролитния кондензатор)
Въпреки това, някои кондензатори в производствения процес, натискането на горната бразда не е квалифицирано, налягането вътре в кондензатора ще накара уплътнителната гума в долната част на кондензатора да бъде изхвърлена, по това време налягането вътре в кондензатора внезапно се освобождава, ще се образува експлозия.
1, експлозия на неполярен електролитен кондензатор
Фигурата по-долу показва неполярен електролитен кондензатор под ръка с капацитет 1000uF и напрежение 16V. След като приложеното напрежение надхвърли 18 V, токът на утечка внезапно се увеличава и температурата и налягането вътре в кондензатора се повишават. В крайна сметка гуменото уплътнение в долната част на кондензатора се отваря и вътрешните електроди се разбиват като пуканки.
(взривяване на неполярен електролитен кондензатор от пренапрежение)
Чрез свързване на термодвойка към кондензатор е възможно да се измери процесът, чрез който температурата на кондензатора се променя с увеличаване на приложеното напрежение. Следващата фигура показва неполярния кондензатор в процеса на увеличаване на напрежението, когато приложеното напрежение надвиши стойността на издържаното напрежение, вътрешната температура продължава да нараства.
(Връзка между напрежение и температура)
Фигурата по-долу показва промяната в тока, протичащ през кондензатора по време на същия процес. Може да се види, че увеличаването на тока е основната причина за повишаването на вътрешната температура. В този процес напрежението се увеличава линейно и тъй като токът се повишава рязко, захранващата група прави спад на напрежението. Накрая, когато токът надвиши 6А, кондензаторът експлодира със силен трясък.
(Връзка между напрежение и ток)
Поради големия вътрешен обем на неполярния електролитен кондензатор и количеството електролит, налягането, генерирано след преливането, е огромно, което води до това, че резервоарът за освобождаване на налягането в горната част на корпуса не се счупва, а уплътнителната гума в долната част на кондензатора е взривен.
2, експлозия на полярен електролитен кондензатор
За полярните електролитни кондензатори се прилага напрежение. Когато напрежението надвиши издържаното напрежение на кондензатора, токът на утечка също ще се повиши рязко, което ще доведе до прегряване и експлозия на кондензатора.
Фигурата по-долу показва ограничаващия електролитен кондензатор, който има капацитет 1000uF и напрежение 16V. След пренапрежение процесът на вътрешно налягане се освобождава през горния резервоар за освобождаване на налягането, така че процесът на експлозия на кондензатора се избягва.
Следващата фигура показва как температурата на кондензатора се променя с увеличаване на приложеното напрежение. Тъй като напрежението постепенно се доближава до издържаното напрежение на кондензатора, остатъчният ток на кондензатора се увеличава и вътрешната температура продължава да се повишава.
(Връзка между напрежение и температура)
Следващата фигура е промяната на тока на утечка на кондензатора, номиналния 16V електролитен кондензатор, в процеса на изпитване, когато напрежението надвиши 15V, утечката на кондензатора започва да нараства рязко.
(Връзка между напрежение и ток)
Чрез експерименталния процес на първите два електролитни кондензатора може също да се види, че границата на напрежението на такива 1000uF обикновени електролитни кондензатори. За да се избегне разрушаване на кондензатора с високо напрежение, когато се използва електролитен кондензатор, е необходимо да се остави достатъчен резерв според действителните колебания на напрежението.
3,последователно включени електролитни кондензатори
Когато е подходящо, по-голям капацитет и по-голям капацитет на издържано напрежение могат да бъдат получени съответно чрез паралелно и последователно свързване.
(пуканки на електролитен кондензатор след експлозия при свръхналягане)
В някои приложения напрежението, приложено към кондензатора, е променливо напрежение, като свързващи кондензатори на високоговорители, фазова компенсация на променлив ток, кондензатори за фазово изместване на двигателя и т.н., изискващи използването на неполярни електролитни кондензатори.
В ръководството за потребителя, дадено от някои производители на кондензатори, също така се посочва, че използването на традиционни полярни кондензатори от серия гръб до гръб, тоест два кондензатора в серия заедно, но полярността е противоположна, за да се получи ефектът на не- полярни кондензатори.
(електролитен капацитет след експлозия на пренапрежение)
Следва сравнение на полярния кондензатор при прилагане на напрежение в посока напред, обратно напрежение, два електролитни кондензатора последователно в три случая на неполярен капацитет, промени в тока на утечка с увеличаване на приложеното напрежение.
1. Право напрежение и ток на утечка
Токът, протичащ през кондензатора, се измерва чрез последователно свързване на резистор. В рамките на диапазона на толеранс на напрежението на електролитния кондензатор (1000uF, 16V), приложеното напрежение постепенно се увеличава от 0V, за да се измери връзката между съответния ток на утечка и напрежението.
(положителен сериен капацитет)
Следващата фигура показва връзката между тока на утечка и напрежението на полярен алуминиев електролитен кондензатор, което е нелинейна връзка с тока на утечка под 0,5mA.
(Връзката между напрежението и тока след предната серия)
2, обратно напрежение и ток на утечка
Използвайки същия ток за измерване на връзката между приложеното насочено напрежение и тока на утечка на електролитния кондензатор, може да се види от фигурата по-долу, че когато приложеното обратно напрежение надвиши 4V, токът на утечка започва да нараства бързо. От наклона на следната крива, обратният електролитен капацитет е еквивалентен на съпротивление от 1 ома.
(Обратно напрежение Връзка между напрежение и ток)
3. Последователни кондензатори
Два идентични електролитни кондензатора (1000uF, 16V) се свързват един до друг последователно, за да образуват неполярен еквивалентен електролитен кондензатор, след което се измерва кривата на връзката между тяхното напрежение и ток на утечка.
(сериен капацитет с положителна и отрицателна полярност)
Следващата диаграма показва връзката между напрежението на кондензатора и тока на утечка и можете да видите, че токът на утечка се увеличава, след като приложеното напрежение надвиши 4V, а амплитудата на тока е по-малка от 1,5 mA.
И това измерване е малко изненадващо, защото виждате, че токът на утечка на тези два последователни кондензатора е всъщност по-голям от тока на утечка на единичен кондензатор, когато напрежението е приложено напред.
(Връзката между напрежение и ток след положителна и отрицателна серия)
Въпреки това, поради времеви причини, не е имало повторен тест за това явление. Може би един от използваните кондензатори е бил кондензаторът от теста за обратно напрежение току-що и е имало повреда вътре, така че е генерирана горната тестова крива.
Време на публикуване: 25 юли 2023 г
