1. Elektrolytiske kondensatorer
Elektrolytiske kondensatorer er kondensatorer dannet af oxidationslaget på elektroden gennem elektrolyttens virkning som et isolerende lag, der normalt har en stor kapacitet. Elektrolytten er et flydende, gelélignende materiale rigt på ioner, og de fleste elektrolytiske kondensatorer er polære, det vil sige, når de arbejder, skal spændingen af den positive elektrode på kondensatoren altid være højere end den negative spænding.
Den høje kapacitet af elektrolytiske kondensatorer er også ofret for mange andre egenskaber, såsom at have en stor lækstrøm, en stor ækvivalent serieinduktans og modstand, en stor tolerancefejl og en kort levetid.
Ud over polære elektrolytiske kondensatorer findes der også ikke-polære elektrolytiske kondensatorer. I figuren nedenfor er der to slags 1000uF, 16V elektrolytiske kondensatorer. Blandt dem er den største ikke-polær, og den mindre er polær.
(Ikke-polære og polære elektrolytiske kondensatorer)
Indersiden af den elektrolytiske kondensator kan være en flydende elektrolyt eller en fast polymer, og elektrodematerialet er almindeligvis aluminium (aluminium) eller tantal (tandalum). Det følgende er en almindelig polær aluminium elektrolytisk kondensator inde i strukturen, mellem de to lag af elektroder er der et lag fiberpapir gennemvædet med elektrolyt, plus et lag isolerende papir omdannet til en cylinder, forseglet i aluminiumsskallen.
(Indre struktur af elektrolytisk kondensator)
Dissekering af elektrolytkondensatoren kan dens grundlæggende struktur tydeligt ses. For at forhindre fordampning og lækage af elektrolytten er kondensatorstiftdelen fastgjort med tætningsgummi.
Figuren viser naturligvis også forskellen i intern volumen mellem polære og ikke-polære elektrolytiske kondensatorer. Ved samme kapacitet og spændingsniveau er den ikke-polære elektrolytiske kondensator cirka dobbelt så stor som den polære.
(Intern struktur af ikke-polære og polære elektrolytiske kondensatorer)
Denne forskel kommer hovedsageligt fra den store forskel i arealet af elektroderne inde i de to kondensatorer. Den ikke-polære kondensatorelektrode er til venstre, og den polære elektrode er til højre. Ud over arealforskellen er tykkelsen af de to elektroder også forskellig, og tykkelsen af den polære kondensatorelektrode er tyndere.
(Elektrolytisk kondensator aluminiumsplade af forskellig bredde)
2. Kondensatoreksplosion
Når spændingen påført af kondensatoren overstiger dens modstandsspænding, eller når polariteten af spændingen af den polære elektrolytiske kondensator vendes, vil kondensatorens lækstrøm stige kraftigt, hvilket resulterer i en stigning i kondensatorens indre varme og elektrolytten vil producere en stor mængde gas.
For at forhindre kondensatoreksplosion er der tre riller presset på toppen af kondensatorhuset, så toppen af kondensatoren er let at bryde under højt tryk og frigive det indre tryk.
(Blæsetank i toppen af elektrolytkondensatoren)
Men nogle kondensatorer i produktionsprocessen, den øverste rille-presning er ikke kvalificeret, trykket inde i kondensatoren vil få tætningsgummiet i bunden af kondensatoren til at skubbes ud, på dette tidspunkt bliver trykket inde i kondensatoren pludselig frigivet, vil dannes en eksplosion.
1, ikke-polær elektrolytisk kondensator eksplosion
Figuren nedenfor viser en ikke-polær elektrolytisk kondensator ved hånden, med en kapacitet på 1000uF og en spænding på 16V. Efter at den påførte spænding overstiger 18V, stiger lækstrømmen pludselig, og temperaturen og trykket inde i kondensatoren stiger. Til sidst springer gummipakningen i bunden af kondensatoren op, og de indvendige elektroder slås løs som popcorn.
(ikke-polær elektrolytisk kondensator overspændingssprængning)
Ved at binde et termoelement til en kondensator er det muligt at måle den proces, hvorved kondensatorens temperatur ændres, når den påførte spænding stiger. Følgende figur viser den ikke-polære kondensator i processen med spændingsforøgelse, når den påførte spænding overstiger modstandsspændingsværdien, fortsætter den interne temperatur med at stige.
(Forholdet mellem spænding og temperatur)
Figuren nedenfor viser ændringen i strømmen, der løber gennem kondensatoren under samme proces. Det kan ses, at stigningen i strøm er hovedårsagen til stigningen i den indre temperatur. I denne proces øges spændingen lineært, og da strømmen stiger kraftigt, får strømforsyningsgruppen spændingen til at falde. Til sidst, når strømmen overstiger 6A, eksploderer kondensatoren med et højt brag.
(Forholdet mellem spænding og strøm)
På grund af det store indre volumen af den ikke-polære elektrolytiske kondensator og mængden af elektrolyt er trykket, der genereres efter overløbet enormt, hvilket resulterer i, at trykaflastningstanken i toppen af skallen ikke går i stykker, og tætningsgummiet i bunden. af kondensatoren er blæst op.
2, polær elektrolytisk kondensator eksplosion
For polære elektrolytiske kondensatorer påføres en spænding. Når spændingen overstiger kondensatorens modstandsspænding, vil lækstrømmen også stige kraftigt, hvilket får kondensatoren til at overophedes og eksplodere.
Nedenstående figur viser den begrænsende elektrolytiske kondensator, som har en kapacitet på 1000uF og en spænding på 16V. Efter overspænding frigives den interne trykproces gennem den øverste trykaflastningstank, så kondensatoreksplosionsprocessen undgås.
Følgende figur viser, hvordan kondensatorens temperatur ændres med stigningen i den påførte spænding. Når spændingen gradvist nærmer sig kondensatorens modstandsspænding, stiger kondensatorens reststrøm, og den indre temperatur fortsætter med at stige.
(Forholdet mellem spænding og temperatur)
Følgende figur er ændringen af kondensatorens lækstrøm, den nominelle 16V elektrolytiske kondensator, i testprocessen, når spændingen overstiger 15V, begynder kondensatorens lækage at stige kraftigt.
(Forholdet mellem spænding og strøm)
Gennem den eksperimentelle proces af de to første elektrolytiske kondensatorer, kan det også ses, at spændingsgrænsen for sådanne 1000uF almindelige elektrolytiske kondensatorer. For at undgå højspændingsnedbrydning af kondensatoren, når du bruger den elektrolytiske kondensator, er det nødvendigt at efterlade tilstrækkelig margin i henhold til de faktiske spændingsudsving.
3,elektrolytiske kondensatorer i serie
Hvor det er relevant, kan større kapacitans og større kapacitans modstå spænding opnås ved henholdsvis parallel- og serieforbindelse.
(elektrolytisk kondensator popcorn efter overtrykseksplosion)
I nogle applikationer er spændingen på kondensatoren AC-spænding, såsom koblingskondensatorer til højttalere, vekselstrømsfasekompensation, motorfaseskiftende kondensatorer osv., hvilket kræver brug af ikke-polære elektrolytiske kondensatorer.
I brugermanualen givet af nogle kondensatorproducenter er det også givet, at brugen af traditionelle polære kondensatorer ved back-to-back-serier, det vil sige to kondensatorer i serie sammen, men polariteten er modsat for at opnå effekten af ikke- polære kondensatorer.
(elektrolytisk kapacitans efter overspændingseksplosion)
Det følgende er en sammenligning af den polære kondensator i anvendelsen af fremadspænding, omvendt spænding, to elektrolytiske kondensatorer back-to-back serier i tre tilfælde af ikke-polær kapacitans, lækstrøm ændres med stigningen af den påførte spænding.
1. Fremadspænding og lækstrøm
Strømmen, der løber gennem kondensatoren, måles ved at forbinde en modstand i serie. Inden for spændingstoleranceområdet for den elektrolytiske kondensator (1000uF, 16V) øges den påførte spænding gradvist fra 0V for at måle forholdet mellem den tilsvarende lækstrøm og spænding.
(positiv serie kapacitans)
Den følgende figur viser forholdet mellem lækstrømmen og spændingen af en polær aluminium elektrolytisk kondensator, som er et ikke-lineært forhold til lækstrømmen under 0,5mA.
(Forholdet mellem spænding og strøm efter den fremadgående serie)
2, omvendt spænding og lækstrøm
Ved at bruge den samme strøm til at måle forholdet mellem den påførte retningsspænding og den elektrolytiske kondensator-lækstrøm, kan det ses af nedenstående figur, at når den påførte omvendte spænding overstiger 4V, begynder lækstrømmen at stige hurtigt. Fra hældningen af den følgende kurve svarer den omvendte elektrolytiske kapacitans til en modstand på 1 ohm.
(Omvendt spændingsforhold mellem spænding og strøm)
3. Ryg-til-ryg serie kondensatorer
To identiske elektrolytiske kondensatorer (1000uF, 16V) er forbundet bag-til-back i serie for at danne en ikke-polær ækvivalent elektrolytisk kondensator, og derefter måles forholdskurven mellem deres spænding og lækstrøm.
(positiv og negativ polaritet serie kapacitans)
Følgende diagram viser forholdet mellem kondensatorspændingen og lækstrømmen, og du kan se, at lækstrømmen stiger, efter at den påførte spænding overstiger 4V, og strømamplituden er mindre end 1,5mA.
Og denne måling er lidt overraskende, fordi man ser, at lækstrømmen af disse to back-to-back serie kondensatorer faktisk er større end lækstrømmen fra en enkelt kondensator, når spændingen påføres fremad.
(Forholdet mellem spænding og strøm efter positiv og negativ serie)
Men på grund af tidsmæssige årsager var der ingen gentagen test for dette fænomen. Måske var en af de brugte kondensatorer kondensatoren for omvendt spændingstesten lige nu, og der var skade indeni, så ovenstående testkurve blev genereret.
Indlægstid: 25-jul-2023
