1. Електролитички кондензатори
Електролитички кондензатори су кондензатори формирани од оксидационог слоја на електроди деловањем електролита као изолационог слоја, који обично има велики капацитет. Електролит је течни, желеасти материјал богат јонима, а већина електролитичких кондензатора је поларна, односно при раду напон позитивне електроде кондензатора треба увек да буде већи 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 грешка толеранције и кратак животни век.
Поред поларних електролитских кондензатора, постоје и неполарни електролитски кондензатори. На слици испод, постоје две врсте електролитских кондензатора од 1000уФ, 16В. Међу њима, већи је неполаран, а мањи је поларни.
(Неполарни и поларни електролитски кондензатори)
Унутрашњост електролитског 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 папира од влакана натопљеног електролитом, плус слој изолационог папира претворен у цилиндар, запечаћен у алуминијумском омотачу.
(Унутрашња структура електролитског кондензатора)
Сецирајући електролитички кондензатор, јасно се може видети његова основна структура. Да би се спречило испаравање и цурење електролита, део игле кондензатора је причвршћен заптивном гумом.
Наравно, слика такође показује 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 потиче од велике разлике у површини електрода унутар два кондензатора. Неполарна кондензаторска електрода је на левој страни, а поларна електрода на десној страни. Поред разлике у површини, дебљина две електроде је такође различита, а дебљина електроде поларног кондензатора је тања.
(Алуминијумски лим за електролитички кондензатор различите ширине)
2. Експлозија кондензатора
Када напон који примењује кондензатор премаши његов отпорни напон, или када се поларитет напона поларног електролитског кондензатора обрне, струја цурења кондензатора ће нагло порасти, што ће резултирати повећањем унутрашње топлоте кондензатора и електролита производиће велику количину гаса.
Да би се спречила експлозија кондензатора, на врху кућишта кондензатора су притиснута три жлеба, тако да се врх кондензатора лако може разбити под високим притиском и ослободити унутрашњи притисак.
(Резервоар за минирање на врху електролитичког кондензатора)
Међутим, код неких кондензатора у производном процесу, пресовање горњег жлеба није квалификовано, притисак унутар кондензатора ће учинити да се заптивна гума на дну кондензатора избаци, у овом тренутку притисак унутар кондензатора се изненада ослобађа, формираће се експлозија.
1, експлозија неполарног електролитичког кондензатора
На слици испод приказан је неполарни електролитички кондензатор при руци, капацитета 1000уФ и напона од 16В. Након што примењени напон пређе 18В, струја цурења се нагло повећава, а температура и притисак унутар кондензатора се повећавају. На крају, гумена заптивка на дну кондензатора пукне, а унутрашње електроде се олабаве као кокице.
(разбијање пренапона неполарног електролитског кондензатора)
Везивањем термоелемента за кондензатор, могуће је измерити процес којим се температура кондензатора мења са порастом примењеног напона. На следећој слици приказан је неполарни кондензатор у процесу повећања напона, када примењени напон пређе вредност отпорног напона, унутрашња температура наставља да расте у процесу.
(Однос између напона и температуре)
Слика испод приказује промену струје која тече кроз кондензатор током истог процеса. Види се да је повећање струје главни разлог пораста унутрашње температуре. У овом процесу, напон се линеарно повећава, а како струја нагло расте, група за напајање чини пад напона. Коначно, када струја пређе 6А, кондензатор експлодира са гласним праском.
(Однос између напона и струје)
Због велике унутрашње запремине неполарног електролитичког кондензатора и количине електролита, притисак који се ствара након преливања је огроман, што доводи до тога да се резервоар за смањење притиска на врху шкољке не ломи, а заптивна гума на дну кондензатора се отвори.
2, експлозија поларног електролитичког кондензатора
За поларне електролитичке кондензаторе примењује се напон. Када напон пређе отпорни напон кондензатора, струја цурења ће такође нагло порасти, узрокујући да се кондензатор прегреје и експлодира.
На слици испод приказан је ограничавајући електролитички кондензатор, који има капацитет од 1000уФ и напон од 16В. Након пренапона, процес унутрашњег притиска се ослобађа кроз горњи резервоар за смањење притиска, тако да се избегава процес експлозије кондензатора.
Следећа слика показује како се температура кондензатора мења са повећањем примењеног напона. Како се напон постепено приближава отпорном напону кондензатора, резидуална струја кондензатора се повећава, а унутрашња температура наставља да расте.
(Однос између напона и температуре)
Следећа слика је промена струје цурења кондензатора, номиналног електролитичког кондензатора од 16В, у процесу испитивања, када напон пређе 15В, цурење кондензатора почиње нагло да расте.
(Однос између напона и струје)
Кроз експериментални процес прва два електролитичка кондензатора такође се може видети да је граница напона таквих 1000уФ обичних електролитичких кондензатора. Да би се избегао високонапонски квар кондензатора, када се користи електролитички кондензатор, потребно је оставити довољну маргину према стварним флуктуацијама напона.
3,електролитски кондензатори у серији
Тамо где је потребно, већи капацитет и већи отпорни напон могу се добити паралелним и серијским повезивањем.
(кокице за електролитски кондензатор након експлозије надпритиска)
У неким применама, напон који се примењује на кондензатор је наизменични напон, као што су кондензатори за спајање звучника, фазна компензација наизменичне струје, кондензатори за померање фазе мотора, итд., што захтева употребу неполарних електролитичких кондензатора.
У упутству за употребу које су дали неки произвођачи кондензатора, такође се наводи да употреба традиционалних поларних кондензатора у низу, односно два кондензатора у серији заједно, али је поларитет супротан да би се добио ефекат не- поларни кондензатори.
(електролитски капацитет након експлозије пренапона)
Следи поређење поларног кондензатора у примени напона унапред, реверзног напона, два електролитичка кондензатора узастопно у три случаја неполарне капацитивности, струја цурења се мења са повећањем примењеног напона.
1. Предњи напон и струја цурења
Струја која тече кроз кондензатор се мери серијским повезивањем отпорника. Унутар опсега толеранције напона електролитског кондензатора (1000уФ, 16В), примењени напон се постепено повећава од 0В да би се измерио однос између одговарајуће струје цурења и напона.
(позитивна серијска капацитивност)
Следећа слика приказује однос између струје цурења и напона поларног алуминијумског електролитичког кондензатора, који је нелинеарни однос са струјом цурења испод 0,5 мА.
(Однос између напона и струје након серије напред)
2, обрнути напон и струја цурења
Користећи исту струју за мерење односа између примењеног напона смера и струје цурења електролитичког кондензатора, може се видети са слике испод да када примењени реверзни напон пређе 4В, струја цурења почиње брзо да расте. Из нагиба следеће криве, реверзна електролитска капацитивност је еквивалентна отпору од 1 ома.
(Реверзни напон Однос између напона и струје)
3. Кондензатори серије бацк-то-бацк
Два идентична електролитичка кондензатора (1000уФ, 16В) су повезана један уз други у серију да формирају неполарни еквивалентни електролитски кондензатор, а затим се мери крива односа између њиховог напона и струје цурења.
(капацитивност серије позитивног и негативног поларитета)
Следећи дијаграм приказује однос између напона кондензатора и струје цурења, и можете видети да се струја цурења повећава након што примењени напон пређе 4В, а амплитуда струје је мања од 1,5мА.
И ово мерење је мало изненађујуће, јер видите да је струја цурења ова два кондензатора у низу заправо већа од струје цурења једног кондензатора када се напон примени унапред.
(Однос између напона и струје након позитивне и негативне серије)
Међутим, због временских разлога, није било поновљених тестова за ову појаву. Можда је један од коришћених кондензатора управо сада био кондензатор теста обрнутог напона, а унутра је било оштећења, па је генерисана горња тестна крива.
Време поста: 25.07.2023
