1. Condensadors electrolítics
Els condensadors electrolítics són condensadors formats per la capa d'oxidació de l'elèctrode mitjançant l'acció de l'electròlit com a capa aïllant, que sol tenir una gran capacitat. L'electròlit és un material líquid, semblant a la gelatina, ric en ions, i la majoria dels condensadors electrolítics són polars, és a dir, quan es treballa, la tensió de l'elèctrode positiu del condensador ha de ser sempre superior a la tensió negativa.
L'alta capacitat dels condensadors electrolítics també es sacrifica per moltes altres característiques, com ara tenir un gran corrent de fuga, una gran inductància i resistència en sèrie equivalent, un gran error de tolerància i una vida curta.
A més dels condensadors electrolítics polars, també hi ha condensadors electrolítics no polars. A la figura següent, hi ha dos tipus de condensadors electrolítics de 1000uF i 16V. Entre ells, el més gran és no polar i el més petit és polar.
(Condensadors electrolítics polars i no polars)
L'interior del condensador electrolític pot ser un electròlit líquid o un polímer sòlid, i el material de l'elèctrode és habitualment alumini (alumini) o tàntal (tàndal). El següent és un condensador electrolític d'alumini polar comú a l'interior de l'estructura, entre les dues capes d'elèctrodes hi ha una capa de paper de fibra empapada en electròlit, més una capa de paper aïllant convertit en cilindre, segellat a la carcassa d'alumini.
(Estructura interna del condensador electrolític)
Disseccionant el condensador electrolític, es pot veure clarament la seva estructura bàsica. Per evitar l'evaporació i les fuites de l'electròlit, la part del pin del condensador es fixa amb cautxú de segellat.
Per descomptat, la figura també mostra la diferència de volum intern entre els condensadors electrolítics polars i no polars. A la mateixa capacitat i nivell de tensió, el condensador electrolític no polar és aproximadament el doble que el polar.
(Estructura interna de condensadors electrolítics polars i no polars)
Aquesta diferència prové principalment de la gran diferència en l'àrea dels elèctrodes dins dels dos condensadors. L'elèctrode del condensador no polar es troba a l'esquerra i l'elèctrode polar a la dreta. A més de la diferència d'àrea, el gruix dels dos elèctrodes també és diferent i el gruix de l'elèctrode del condensador polar és més prim.
(Làmina d'alumini de condensador electrolític de diferent amplada)
2. Explosió del condensador
Quan la tensió aplicada pel condensador supera la seva tensió de resistència, o quan s'inverteix la polaritat de la tensió del condensador electrolític polar, el corrent de fuga del condensador augmentarà bruscament, donant lloc a un augment de la calor interna del condensador i de l'electròlit. produirà una gran quantitat de gas.
Per evitar l'explosió del condensador, hi ha tres ranures pressionades a la part superior de la carcassa del condensador, de manera que la part superior del condensador és fàcil de trencar a alta pressió i alliberar la pressió interna.
(Dipòsit de voladura a la part superior del condensador electrolític)
Tanmateix, alguns condensadors en el procés de producció, la pressió de la ranura superior no està qualificada, la pressió dins del condensador farà que la goma de segellat de la part inferior del condensador s'expulsi, en aquest moment la pressió dins del condensador s'allibera de sobte, es formarà una explosió.
1, explosió del condensador electrolític no polar
La figura següent mostra un condensador electrolític no polar a mà, amb una capacitat de 1000uF i una tensió de 16V. Després que la tensió aplicada superi els 18 V, el corrent de fuga augmenta de sobte i la temperatura i la pressió dins del condensador augmenten. Finalment, el segell de goma de la part inferior del condensador s'obre i els elèctrodes interns es deixen anar com crispetes de blat de moro.
(explosió de sobretensió del condensador electrolític no polar)
En lligar un termoparell a un condensador, és possible mesurar el procés pel qual la temperatura del condensador canvia a mesura que augmenta la tensió aplicada. La figura següent mostra el condensador no polar en el procés d'augment de la tensió, quan la tensió aplicada supera el valor de tensió de resistència, la temperatura interna continua augmentant el procés.
(Relació entre voltatge i temperatura)
La figura següent mostra el canvi en el corrent que flueix pel condensador durant el mateix procés. Es pot veure que l'augment de corrent és el principal motiu de l'augment de la temperatura interna. En aquest procés, la tensió augmenta linealment i, a mesura que el corrent augmenta bruscament, el grup d'alimentació fa que la tensió caigui. Finalment, quan el corrent supera els 6A, el condensador explota amb un fort cop.
(Relació entre voltatge i corrent)
A causa del gran volum intern del condensador electrolític no polar i la quantitat d'electròlit, la pressió generada després del desbordament és enorme, el que fa que el dipòsit d'alleujament de pressió a la part superior de la carcassa no es trenqui i la goma de segellat a la part inferior del condensador està obert.
2, explosió del condensador electrolític polar
Per als condensadors electrolítics polars, s'aplica una tensió. Quan la tensió supera la tensió de resistència del condensador, el corrent de fuga també augmentarà bruscament, provocant que el condensador es sobreescalfi i exploti.
La figura següent mostra el condensador electrolític limitador, que té una capacitat de 1000uF i una tensió de 16V. Després de la sobretensió, el procés de pressió interna s'allibera a través del dipòsit d'alleujament de pressió superior, de manera que s'evita el procés d'explosió del condensador.
La figura següent mostra com canvia la temperatura del condensador amb l'augment de la tensió aplicada. A mesura que la tensió s'apropa gradualment a la tensió de resistència del condensador, el corrent residual del condensador augmenta i la temperatura interna continua augmentant.
(Relació entre voltatge i temperatura)
La figura següent és el canvi del corrent de fuga del condensador, el condensador electrolític nominal de 16 V, en el procés de prova, quan la tensió supera els 15 V, la fuita del condensador comença a augmentar bruscament.
(Relació entre voltatge i corrent)
A través del procés experimental dels dos primers condensadors electrolítics, també es pot veure que el límit de tensió d'aquests condensadors electrolítics ordinaris de 1000uF. Per evitar la ruptura d'alta tensió del condensador, quan s'utilitza el condensador electrolític, cal deixar un marge suficient segons les fluctuacions de tensió reals.
3,condensadors electrolítics en sèrie
Si escau, es pot obtenir una capacitat més gran i una tensió de resistència de capacitat més gran per connexió en paral·lel i en sèrie, respectivament.
(crispetes de condensador electrolític després d'una explosió de sobrepressió)
En algunes aplicacions, la tensió aplicada al condensador és la tensió CA, com ara condensadors d'acoblament d'altaveus, compensació de fase de corrent altern, condensadors de canvi de fase del motor, etc., que requereixen l'ús de condensadors electrolítics no polars.
Al manual d'usuari proporcionat per alguns fabricants de condensadors, també s'indica que l'ús de condensadors polars tradicionals per sèries adossades, és a dir, dos condensadors en sèrie junts, però la polaritat és oposada per obtenir l'efecte de no- condensadors polars.
(capacità electrolítica després d'una explosió de sobretensió)
A continuació es mostra una comparació del condensador polar en l'aplicació de tensió directa, voltatge inversa, dues sèries de condensadors electrolítics adossats en tres casos de capacitat no polar, canvis de corrent de fuga amb l'augment de la tensió aplicada.
1. Tensió directa i corrent de fuga
El corrent que circula pel condensador es mesura connectant una resistència en sèrie. Dins del rang de tolerància de tensió del condensador electrolític (1000uF, 16V), la tensió aplicada augmenta gradualment des de 0V per mesurar la relació entre el corrent de fuga i la tensió corresponents.
(capacitància sèrie positiva)
La figura següent mostra la relació entre el corrent de fuga i la tensió d'un condensador electrolític d'alumini polar, que és una relació no lineal amb el corrent de fuga per sota de 0,5 mA.
(La relació entre la tensió i el corrent després de la sèrie directa)
2, tensió inversa i corrent de fuga
Utilitzant el mateix corrent per mesurar la relació entre la tensió de direcció aplicada i el corrent de fuga del condensador electrolític, es pot veure a la figura següent que quan la tensió inversa aplicada supera els 4 V, el corrent de fuga comença a augmentar ràpidament. A partir del pendent de la corba següent, la capacitat electrolítica inversa és equivalent a una resistència d'1 ohms.
(Tensió inversa Relació entre voltatge i corrent)
3. Condensadors sèrie adossats
Dos condensadors electrolítics idèntics (1000uF, 16V) es connecten esquena amb esquena en sèrie per formar un condensador electrolític equivalent no polar, i després es mesura la corba de relació entre el seu voltatge i el corrent de fuga.
(capacitància sèrie de polaritat positiva i negativa)
El diagrama següent mostra la relació entre la tensió del condensador i el corrent de fuga, i podeu veure que el corrent de fuga augmenta després que la tensió aplicada superi els 4 V i l'amplitud del corrent és inferior a 1,5 mA.
I aquesta mesura és una mica sorprenent, perquè veieu que el corrent de fuga d'aquests dos condensadors en sèrie adossats és en realitat més gran que el corrent de fuga d'un únic condensador quan s'aplica la tensió cap endavant.
(La relació entre voltatge i corrent després de sèries positives i negatives)
Tanmateix, per raons de temps, no hi va haver cap prova repetida per a aquest fenomen. Potser un dels condensadors utilitzats era el condensador de la prova de tensió inversa ara mateix, i hi havia danys a l'interior, de manera que es va generar la corba de prova anterior.
Hora de publicació: 25-jul-2023
