1. Elektrolitički kondenzatori
Elektrolitički kondenzatori su kondenzatori formirani oksidacijskim slojem na elektrodi djelovanjem elektrolita kao izolacijskog sloja, koji obično ima veliki kapacitet. Elektrolit je tekući, želatinasti materijal bogat ionima, a većina elektrolitskih kondenzatora je polarna, odnosno pri radu napon pozitivne elektrode kondenzatora mora uvijek biti veći od negativnog napona.
Visoki kapacitet elektrolitskih kondenzatora također je žrtvovan zbog mnogih drugih karakteristika, kao što su velika struja curenja, veliki ekvivalentni serijski induktivitet i otpor, velika pogreška tolerancije i kratak vijek trajanja.
Osim polarnih elektrolitičkih kondenzatora postoje i nepolarni elektrolitski kondenzatori. Na donjoj slici postoje dvije vrste elektrolitskih kondenzatora od 1000uF, 16V. Među njima, veći je nepolaran, a manji je polarni.
(nepolarni i polarni elektrolitski kondenzatori)
Unutrašnjost elektrolitskog kondenzatora može biti tekući elektrolit ili čvrsti polimer, a materijal elektrode je obično aluminij (aluminij) ili tantal (tandal). Slijedi uobičajeni polarni aluminijski elektrolitički kondenzator unutar strukture, između dva sloja elektroda nalazi se sloj vlaknastog papira natopljenog elektrolitom, plus sloj izolacijskog papira pretvorenog u cilindar, zapečaćen u aluminijskom omotaču.
(Unutarnja struktura elektrolitskog kondenzatora)
Seciranjem elektrolitskog kondenzatora jasno se vidi njegova osnovna struktura. Kako bi se spriječilo isparavanje i curenje elektrolita, dio igle kondenzatora je fiksiran brtvenom gumicom.
Naravno, slika također pokazuje razliku u unutarnjem volumenu između polarnih i nepolarnih elektrolitskih kondenzatora. Pri istom kapacitetu i naponskoj razini, nepolarni elektrolitski kondenzator je oko dva puta veći od polarnog.
(Unutarnja struktura nepolarnih i polarnih elektrolitskih kondenzatora)
Ova razlika uglavnom dolazi od velike razlike u površini elektroda unutar dva kondenzatora. Elektroda nepolarnog kondenzatora nalazi se lijevo, a polarna elektroda desno. Osim razlike u površini, debljina dviju elektroda je također različita, a debljina elektrode polarnog kondenzatora je tanja.
(Aluminijski lim elektrolitičkog kondenzatora različite širine)
2. Eksplozija kondenzatora
Kada napon koji primjenjuje kondenzator premaši njegov podnosivi napon ili kada je polaritet napona polarnog elektrolitskog kondenzatora obrnut, struja curenja kondenzatora će naglo porasti, što će rezultirati povećanjem unutarnje topline kondenzatora, a elektrolit proizvest će veliku količinu plina.
Kako bi se spriječila eksplozija kondenzatora, na vrhu kućišta kondenzatora su utisnuta tri utora, tako da je vrh kondenzatora lako slomiti pod visokim pritiskom i osloboditi unutarnji tlak.
(Spremnik za pjeskarenje na vrhu elektrolitskog kondenzatora)
Međutim, neki kondenzatori u procesu proizvodnje, pritiskanje gornjeg utora nije kvalificirano, pritisak unutar kondenzatora će učiniti da brtvena guma na dnu kondenzatora bude izbačena, u ovom trenutku pritisak unutar kondenzatora se iznenada oslobađa, formirat će se eksplozija.
1, eksplozija nepolarnog elektrolitskog kondenzatora
Slika ispod prikazuje nepolarni elektrolitički kondenzator pri ruci, kapaciteta 1000uF i napona 16V. Nakon što primijenjeni napon prijeđe 18 V, struja curenja naglo raste, a temperatura i tlak unutar kondenzatora rastu. Na kraju, gumena brtva na dnu kondenzatora pukne, a unutarnje elektrode se razbiju poput kokica.
(prenaponsko miniranje nepolarnog elektrolitskog kondenzatora)
Vezanjem termoelementa na kondenzator, moguće je izmjeriti proces kojim se temperatura kondenzatora mijenja kako se primijenjeni napon povećava. Sljedeća slika prikazuje nepolarni kondenzator u procesu povećanja napona, kada primijenjeni napon premaši vrijednost otpornog napona, unutarnja temperatura nastavlja rasti.
(Odnos između napona i temperature)
Donja slika prikazuje promjenu struje koja teče kroz kondenzator tijekom istog procesa. Može se vidjeti da je povećanje struje glavni razlog porasta unutarnje temperature. U tom procesu napon se linearno povećava, a kako struja naglo raste, grupa za napajanje čini pad napona. Konačno, kada struja prijeđe 6A, kondenzator eksplodira uz glasan prasak.
(Odnos između napona i struje)
Zbog velikog unutarnjeg volumena nepolarnog elektrolitskog kondenzatora i količine elektrolita, tlak koji nastaje nakon prelijevanja je ogroman, što rezultira time da spremnik za smanjenje tlaka na vrhu ljuske ne puca, a brtvena guma na dnu kondenzatora je otvoren.
2, eksplozija polarnog elektrolitskog kondenzatora
Za polarne elektrolitske kondenzatore primjenjuje se napon. Kada napon premaši podnosivi napon kondenzatora, struja curenja će također naglo porasti, uzrokujući pregrijavanje i eksploziju kondenzatora.
Slika ispod prikazuje ograničavajući elektrolitički kondenzator, koji ima kapacitet od 1000uF i napon od 16V. Nakon prenapona, proces unutarnjeg tlaka se oslobađa kroz gornji spremnik za rasterećenje tlaka, tako da je izbjegnut proces eksplozije kondenzatora.
Sljedeća slika pokazuje kako se temperatura kondenzatora mijenja s porastom primijenjenog napona. Kako se napon postupno približava podnosivom naponu kondenzatora, rezidualna struja kondenzatora se povećava, a unutarnja temperatura nastavlja rasti.
(Odnos između napona i temperature)
Sljedeća slika je promjena struje curenja kondenzatora, nominalnog elektrolitskog kondenzatora od 16 V, u procesu ispitivanja, kada napon prijeđe 15 V, curenje kondenzatora počinje naglo rasti.
(Odnos između napona i struje)
Kroz eksperimentalni proces prva dva elektrolitička kondenzatora, također se može vidjeti da je granica napona takvih 1000uF običnih elektrolitskih kondenzatora. Kako bi se izbjegao visokonaponski proboj kondenzatora, kod korištenja elektrolitskog kondenzatora potrebno je ostaviti dovoljnu rezervu prema stvarnim kolebanjima napona.
3,elektrolitski kondenzatori u seriji
Gdje je prikladno, veći kapacitet i veći kapacitivni napon mogu se dobiti paralelnim i serijskim spojem.
(kokice elektrolitskog kondenzatora nakon eksplozije nadtlaka)
U nekim primjenama, napon koji se primjenjuje na kondenzator je izmjenični napon, kao što su spojni kondenzatori zvučnika, kompenzacija faze izmjenične struje, kondenzatori za fazni pomak motora itd., što zahtijeva upotrebu nepolarnih elektrolitskih kondenzatora.
U korisničkom priručniku koji su dali neki proizvođači kondenzatora, također se navodi da je upotreba tradicionalnih polarnih kondenzatora u nizu jedan uz drugoga, to jest, dva kondenzatora u seriji zajedno, ali je polaritet suprotan kako bi se dobio učinak ne- polarni kondenzatori.
(elektrolitski kapacitet nakon eksplozije prenapona)
Slijedi usporedba polarnog kondenzatora u primjeni napona prema naprijed, napona unazad, dva niza elektrolitskih kondenzatora uzastopno u tri slučaja nepolarnog kapaciteta, struje curenja se mijenjaju s povećanjem primijenjenog napona.
1. Napon naprijed i struja curenja
Struja koja teče kroz kondenzator mjeri se spajanjem otpornika u seriju. Unutar raspona tolerancije napona elektrolitskog kondenzatora (1000uF, 16V), primijenjeni napon postupno se povećava od 0V kako bi se izmjerio odnos između odgovarajuće struje curenja i napona.
(kapacitivnost pozitivne serije)
Sljedeća slika prikazuje odnos između struje curenja i napona polarnog aluminijskog elektrolitskog kondenzatora, koji je nelinearan odnos sa strujom curenja ispod 0,5 mA.
(Odnos između napona i struje nakon serije unaprijed)
2, povratni napon i struja curenja
Korištenjem iste struje za mjerenje odnosa između primijenjenog napona smjera i struje curenja elektrolitskog kondenzatora, može se vidjeti na donjoj slici da kada primijenjeni obrnuti napon prijeđe 4 V, struja curenja počinje brzo rasti. Iz nagiba sljedeće krivulje, reverzni elektrolitski kapacitet je ekvivalentan otporu od 1 ohma.
(Reverzni napon Odnos između napona i struje)
3. Back-to-back serijski kondenzatori
Dva identična elektrolitska kondenzatora (1000uF, 16V) spojena su jedan uz drugoga u seriju kako bi se formirao nepolarni ekvivalentni elektrolitski kondenzator, a zatim se mjeri krivulja odnosa između njihovog napona i struje curenja.
(kapacitivnost serije pozitivnog i negativnog polariteta)
Sljedeći dijagram prikazuje odnos između napona kondenzatora i struje curenja, a možete vidjeti da se struja curenja povećava nakon što primijenjeni napon prijeđe 4 V, a amplituda struje manja je od 1,5 mA.
I ovo mjerenje je pomalo iznenađujuće, jer vidite da je struja curenja ova dva kondenzatora uzastopno povezana zapravo veća od struje curenja jednog kondenzatora kada se napon primjenjuje prema naprijed.
(Odnos između napona i struje nakon pozitivne i negativne serije)
Međutim, zbog vremenskih razloga, nije bilo ponovljenog ispitivanja ovog fenomena. Možda je jedan od upotrijebljenih kondenzatora upravo bio kondenzator testa obrnutog napona, a došlo je do oštećenja unutra, pa je generirana gornja krivulja ispitivanja.
Vrijeme objave: 25. srpnja 2023
