1. Електролитички кондензатори
Електролитички кондензатори су кондензатори формирани оксидационим слојем на електроди деловањем електролита као изолационог слоја, који обично има велики капацитет. Електролит је течни, желеасти материјал богат јонима, а већина електролитичких кондензатора је поларних, односно, током рада, напон позитивне електроде кондензатора мора увек бити виши од негативног напона.
Висок капацитет електролитских кондензатора је такође жртвован због многих других карактеристика, као што су велика струја цурења, велика еквивалентна серијска индуктивност и отпор, велика толеранцијска грешка и кратак век трајања.
Поред поларних електролитских кондензатора, постоје и неполарни електролитски кондензатори. На слици испод, приказане су две врсте електролитских кондензатора од 1000uF, 16V. Међу њима, већи је неполарни, а мањи је поларни.
(Неполарни и поларни електролитички кондензатори)
Унутрашњост електролитичког кондензатора може бити течни електролит или чврсти полимер, а материјал електроде је обично алуминијум (алуминијум) или тантал (тандалум). Следи уобичајени поларни алуминијумски електролитички кондензатор унутар структуре, између два слоја електрода налази се слој влакнастог папира натопљеног електролитом, плус слој изолационог папира претворен у цилиндар, запечаћен у алуминијумској љусци.
(Унутрашња структура електролитичког кондензатора)
Рашчлањивањем електролитичког кондензатора, јасно се може видети његова основна структура. Да би се спречило испаравање и цурење електролита, пин кондензатора је фиксиран заптивном гумом.
Наравно, слика такође приказује разлику у унутрашњој запремини између поларних и неполарних електролитских кондензатора. При истом капацитету и нивоу напона, неполарни електролитски кондензатор је око два пута већи од поларног.
(Унутрашња структура неполарних и поларних електролитичких кондензатора)
Ова разлика углавном долази од велике разлике у површини електрода унутар два кондензатора. Неполарна кондензаторска електрода је лево, а поларна електрода десно. Поред разлике у површини, различита је и дебљина две електроде, а дебљина поларне кондензаторске електроде је тања.
(Алуминијумски лим електролитичког кондензатора различите ширине)
2. Експлозија кондензатора
Када напон који кондензатор примењује пређе његов издржљиви напон или када се поларитет напона поларног електролитичког кондензатора обрне, струја цурења кондензатора ће нагло порасти, што ће резултирати повећањем унутрашње топлоте кондензатора, а електролит ће произвести велику количину гаса.
Да би се спречила експлозија кондензатора, на врху кућишта кондензатора налазе се три жлеба, тако да се врх кондензатора лако ломи под високим притиском и ослобађа унутрашњи притисак.
(Резервоар за експлозију на врху електролитичког кондензатора)
Међутим, код неких кондензатора у процесу производње, притисак горњег жлеба није квалификован, што доводи до тога да се заптивна гума на дну кондензатора избаци, што доводи до изненадног ослобађања притиска унутар кондензатора, што доводи до експлозије.
1, експлозија неполарног електролитичког кондензатора
Доња слика приказује неполарни електролитички кондензатор, капацитета 1000µF и напона од 16V. Након што примењени напон пређе 18V, струја цурења нагло расте, а температура и притисак унутар кондензатора се повећавају. На крају, гумена заптивка на дну кондензатора пуца, а унутрашње електроде се разбијају попут кокица.
(пренапонско чишћење неполарних електролитичких кондензатора)
Повезивањем термопара са кондензатором, могуће је измерити процес којим се температура кондензатора мења како се примењени напон повећава. Следећа слика приказује неполарни кондензатор у процесу повећања напона, када примењени напон пређе вредност напона издржљивости, унутрашња температура наставља да расте.
(Однос између напона и температуре)
Доња слика приказује промену струје која тече кроз кондензатор током истог процеса. Може се видети да је повећање струје главни разлог за пораст унутрашње температуре. У овом процесу, напон се линеарно повећава, и како струја нагло расте, група за напајање доводи до пада напона. Коначно, када струја пређе 6А, кондензатор експлодира уз гласан прасак.
(Однос између напона и струје)
Због велике унутрашње запремине неполарног електролитичког кондензатора и количине електролита, притисак који се ствара након преливања је огроман, што резултира тиме да се резервоар за растерећење притиска на врху љуске не поломи, а заптивна гума на дну кондензатора се отвори.
2, експлозија поларног електролитичког кондензатора
Код поларних електролитичких кондензатора примењује се напон. Када напон пређе издржљиви напон кондензатора, струја цурења ће такође нагло порасти, што ће довести до прегревања и експлозије кондензатора.
Доња слика приказује гранични електролитички кондензатор, који има капацитет од 1000uF и напон од 16V. Након пренапона, унутрашњи притисак се ослобађа кроз горњи резервоар за растерећење притиска, чиме се избегава процес експлозије кондензатора.
Следећа слика приказује како се температура кондензатора мења са повећањем примењеног напона. Како се напон постепено приближава напону подношења кондензатора, преостала струја кондензатора се повећава, а унутрашња температура наставља да расте.
(Однос између напона и температуре)
Следећа слика приказује промену струје цурења кондензатора, номиналног електролитичког кондензатора од 16V, у процесу испитивања, када напон пређе 15V, цурење кондензатора почиње нагло да расте.
(Однос између напона и струје)
Кроз експериментални процес прва два електролитска кондензатора, може се видети и ограничење напона таквих обичних електролитских кондензатора од 1000uF. Да би се избегао пробој кондензатора услед високог напона, приликом коришћења електролитског кондензатора, потребно је оставити довољну маргину у складу са стварним флуктуацијама напона.
3,електролитички кондензатори у серији
Где је то прикладно, већи капацитет и већи издржљиви напон капацитивности могу се постићи паралелним и серијским повезивањем, респективно.
(кокице електролитичког кондензатора након експлозије са прекомерним притиском)
У неким применама, напон који се примењује на кондензатор је наизменични напон, као што су спојни кондензатори звучника, компензација фазе наизменичне струје, кондензатори за померање фазе мотора итд., што захтева употребу неполарних електролитских кондензатора.
У упутствима за употребу која су дали неки произвођачи кондензатора, такође се наводи да се традиционални поларни кондензатори користе серијски, односно два кондензатора повезана серијски, али са супротним поларитетом како би се добио ефекат неполарних кондензатора.
(електролитичка капацитивност након експлозије пренапона)
Следи поређење поларног кондензатора у примени напона унапред, напона уназад, два електролитска кондензатора повезана један уз други у три случаја неполарне капацитивности, струја цурења се мења са повећањем примењеног напона.
1. Напон унапред и струја цурења
Струја која тече кроз кондензатор мери се повезивањем отпорника у серију. Унутар опсега толеранције напона електролитичког кондензатора (1000uF, 16V), примењени напон се постепено повећава од 0V да би се измерио однос између одговарајуће струје цурења и напона.
(позитивна серијско-капацитивност)
Следећа слика приказује везу између струје цурења и напона поларног алуминијумског електролитичког кондензатора, која је нелинеарна веза са струјом цурења испод 0,5mA.
(Однос између напона и струје након директне серије)
2, обрнути напон и струја цурења
Користећи исту струју за мерење односа између примењеног напона усмеравања и струје цурења електролитског кондензатора, са доње слике се може видети да када примењени реверзни напон пређе 4V, струја цурења почиње брзо да расте. Из нагиба следеће криве, реверзна електролитичка капацитивност је еквивалентна отпору од 1 ома.
(Обратни напон Однос између напона и струје)
3. Серијски кондензатори повезани један уз други
Два идентична електролитска кондензатора (1000uF, 16V) су повезана један уз други у серији да би се формирао неполарни еквивалентни електролитски кондензатор, а затим се мери крива односа између њиховог напона и струје цурења.
(серијски капацитет позитивног и негативног поларитета)
Следећи дијаграм приказује везу између напона кондензатора и струје цурења, и можете видети да се струја цурења повећава након што примењени напон пређе 4V, а амплитуда струје је мања од 1,5mA.
И ово мерење је помало изненађујуће, јер видите да је струја цурења ова два кондензатора повезана један поред другог заправо већа од струје цурења једног кондензатора када се напон примени директно.
(Однос између напона и струје након позитивне и негативне серије)
Међутим, због временских разлога, није било поновљеног тестирања овог феномена. Можда је један од коришћених кондензатора био онај из теста обрнутог напона, и унутра је дошло до оштећења, па је генерисана горња крива тестирања.
Време објаве: 25. јул 2023.
