1. Elektrolitički kondenzatori
Elektrolitički kondenzatori su kondenzatori formirani od oksidacionog sloja na elektrodi djelovanjem elektrolita kao izolacijskog sloja, koji obično ima veliki kapacitet. Elektrolit je tekući, želeasti materijal bogat ionima, a većina elektrolitičkih kondenzatora je polarna, odnosno pri radu napon pozitivne elektrode kondenzatora treba uvijek biti veći od negativnog napona.
Visok kapacitet elektrolitskih kondenzatora je također žrtvovan zbog mnogih drugih karakteristika, kao što su velika struja curenja, velika ekvivalentna serijska induktivnost i otpor, velika greška tolerancije i kratak vijek trajanja.
Pored polarnih elektrolitičkih kondenzatora, postoje i nepolarni elektrolitički kondenzatori. Na slici ispod, 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 tečni elektrolit ili čvrsti polimer, a materijal elektrode je obično aluminijum (aluminijum) ili tantal (tandalum). Slijedi uobičajeni polarni aluminijski elektrolitički kondenzator unutar strukture, između dva sloja elektroda nalazi se sloj vlaknastog papira natopljenog elektrolitom, plus sloj izolacijskog papira pretvoren u cilindar, zatvoren u aluminijsku školjku.
(Unutarnja struktura elektrolitičkog kondenzatora)
Secirajući elektrolitički kondenzator, jasno se može vidjeti njegova osnovna struktura. Kako bi se spriječilo isparavanje i curenje elektrolita, dio igle kondenzatora je pričvršćen zaptivnom gumom.
Naravno, slika takođe pokazuje razliku u unutrašnjem volumenu između polarnih i nepolarnih elektrolitskih kondenzatora. Pri istom kapacitetu i nivou napona, nepolarni elektrolitički kondenzator je oko dva puta veći od polarnog.
(Unutarnja struktura nepolarnih i polarnih elektrolitičkih kondenzatora)
Ova razlika uglavnom dolazi od velike razlike u površini elektroda unutar dva kondenzatora. Nepolarna kondenzatorska elektroda je na lijevoj, a polarna elektroda na desnoj strani. Osim razlike u površini, debljina dvije elektrode je također različita, a debljina elektrode polarnog kondenzatora je tanja.
(Aluminijski lim za elektrolitski kondenzator različite širine)
2. Eksplozija kondenzatora
Kada napon koji primjenjuje kondenzator premaši njegov otporni napon, ili kada se polaritet napona polarnog elektrolitičkog kondenzatora obrne, struja curenja kondenzatora će naglo porasti, što će rezultirati povećanjem unutrašnje topline kondenzatora i elektrolita proizvodiće veliku količinu gasa.
Kako bi se spriječila eksplozija kondenzatora, na vrhu kućišta kondenzatora su pritisnuta tri žljeba, tako da se vrh kondenzatora lako može slomiti pod visokim pritiskom i osloboditi unutrašnji pritisak.
(Rezervoar za miniranje na vrhu elektrolitskog kondenzatora)
Međutim, neki kondenzatori u proizvodnom procesu, prešanje gornjeg žlijeba nije kvalificirano, pritisak unutar kondenzatora će učiniti da se guma za brtvljenje na dnu kondenzatora izbacuje, u ovom trenutku pritisak unutar kondenzatora se iznenada oslobađa, formirat će se eksploziju.
1, eksplozija nepolarnog elektrolitičkog kondenzatora
Na slici ispod prikazan je nepolarni elektrolitički kondenzator pri ruci, kapaciteta 1000uF i napona od 16V. Nakon što primijenjeni napon pređe 18V, struja curenja se naglo povećava, a temperatura i tlak unutar kondenzatora se povećavaju. Na kraju, gumena zaptivka na dnu kondenzatora pukne, a unutrašnje elektrode se olabave kao kokice.
(eksplozija prenapona nepolarnog elektrolitskog kondenzatora)
Vezanjem termoelementa za 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, unutrašnja temperatura nastavlja da raste u procesu.
(Odnos između napona i temperature)
Slika ispod prikazuje promjenu struje koja teče kroz kondenzator tokom istog procesa. Vidi se da je povećanje struje glavni razlog porasta unutrašnje temperature. U ovom procesu, napon se linearno povećava, a kako struja naglo raste, grupa napajanja čini pad napona. Konačno, kada struja pređe 6A, kondenzator eksplodira sa glasnim praskom.
(Odnos između napona i struje)
Zbog velike unutrašnje zapremine nepolarnog elektrolitičkog kondenzatora i količine elektrolita, pritisak koji se stvara nakon prelivanja je ogroman, što rezultira time da se rezervoar za rasterećenje pritiska na vrhu kućišta ne lomi, a zaptivna guma na dnu kondenzatora je eksplodirao.
2, eksplozija polarnog elektrolitičkog kondenzatora
Za polarne elektrolitičke kondenzatore primjenjuje se napon. Kada napon pređe otporni napon kondenzatora, struja curenja će također naglo porasti, uzrokujući pregrijavanje kondenzatora i eksploziju.
Na slici ispod prikazan je ograničavajući elektrolitički kondenzator, koji ima kapacitet od 1000uF i napon od 16V. Nakon prenapona, proces unutrašnjeg pritiska se oslobađa kroz gornji rezervoar za rasterećenje pritiska, tako da se izbegava proces eksplozije kondenzatora.
Sljedeća slika pokazuje kako se temperatura kondenzatora mijenja s povećanjem primijenjenog napona. Kako se napon postepeno približava otpornom naponu kondenzatora, rezidualna struja kondenzatora se povećava, a unutrašnja temperatura nastavlja rasti.
(Odnos između napona i temperature)
Sljedeća slika je promjena struje curenja kondenzatora, nominalnog elektrolitičkog kondenzatora od 16V, u procesu ispitivanja, kada napon prijeđe 15V, 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 elektrolitičkih kondenzatora. Kako bi se izbjegao visokonaponski kvar kondenzatora, pri korištenju elektrolitskog kondenzatora potrebno je ostaviti dovoljnu marginu prema stvarnim fluktuacijama napona.
3,elektrolitski kondenzatori u seriji
Gdje je prikladno, veći kapacitet i veći otporni napon mogu se dobiti paralelnim i serijskim povezivanjem.
(kokice s elektrolitičkim kondenzatorom nakon eksplozije nadpritiska)
U nekim aplikacijama, napon koji se primjenjuje na kondenzator je izmjenični napon, kao što su kondenzatori za spajanje zvučnika, fazna kompenzacija naizmjenične struje, kondenzatori za pomjeranje faze motora, itd., što zahtijeva upotrebu nepolarnih elektrolitičkih kondenzatora.
U korisničkom priručniku koji su dali neki proizvođači kondenzatora, također se navodi da se korištenje tradicionalnih polarnih kondenzatora u nizu jedan uz drugi, odnosno dva kondenzatora u seriji zajedno, ali je polaritet suprotan da bi se dobio efekat ne- polarni kondenzatori.
(elektrolitski kapacitet nakon prenaponske eksplozije)
Slijedi poređenje polarnog kondenzatora u primjeni pravog napona, obrnutog napona, dva elektrolitička kondenzatora uzastopno u tri slučaja nepolarne kapacitivnosti, struja curenja se mijenja sa povećanjem primijenjenog napona.
1. Napon naprijed i struja curenja
Struja koja teče kroz kondenzator mjeri se serijskim povezivanjem otpornika. Unutar raspona tolerancije napona elektrolitskog kondenzatora (1000uF, 16V), primijenjeni napon se postepeno povećava od 0V kako bi se izmjerio odnos između odgovarajuće struje curenja i napona.
(pozitivna serijska kapacitivnost)
Sljedeća slika prikazuje odnos između struje curenja i napona polarnog aluminijumskog elektrolitičkog kondenzatora, koji je nelinearni odnos sa strujom curenja ispod 0,5 mA.
(Odnos između napona i struje nakon serije naprijed)
2, obrnuti napon i struja curenja
Koristeći istu struju za mjerenje odnosa između primijenjenog napona smjera i struje curenja elektrolitičkog kondenzatora, može se vidjeti sa donje slike da kada primijenjeni obrnuti napon pređe 4V, struja curenja počinje brzo rasti. Iz nagiba sljedeće krive, reverzna elektrolitska kapacitivnost je ekvivalentna otporu od 1 oma.
(Odnos obrnutog napona između napona i struje)
3. Kondenzatori serije back-to-back
Dva identična elektrolitička kondenzatora (1000uF, 16V) su povezana jedan uz drugi u seriju da formiraju nepolarni ekvivalentni elektrolitski kondenzator, a zatim se mjeri kriva odnosa između njihovog napona i struje curenja.
(serijski kapacitet 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 pređe 4V, a amplituda struje je manja od 1,5mA.
I ovo mjerenje je malo iznenađujuće, jer vidite da je struja curenja ova dva serijska kondenzatora uzastopno veća od struje curenja jednog kondenzatora kada se napon primjenjuje naprijed.
(Odnos između napona i struje nakon pozitivne i negativne serije)
Međutim, zbog vremenskih razloga, nije bilo ponovljenih testova za ovu pojavu. Možda je jedan od korištenih kondenzatora upravo sada bio kondenzator testa obrnutog napona, a unutra je bilo oštećenja, pa je generirana gornja krivulja testa.
Vrijeme objave: Jul-25-2023
