1. Elektrolytiske kondensatorer
Elektrolytiske kondensatorer er kondensatorer dannet av oksidasjonslaget på elektroden gjennom virkningen av elektrolytten som et isolerende lag, som vanligvis har stor kapasitet. Elektrolytten er et flytende, gelélignende materiale rikt på ioner, og de fleste elektrolytiske kondensatorer er polare, det vil si at når du arbeider, må spenningen til den positive elektroden til kondensatoren alltid være høyere enn den negative spenningen.
Den høye kapasiteten til elektrolytiske kondensatorer blir også ofret for mange andre egenskaper, som å ha en stor lekkasjestrøm, en stor ekvivalent serieinduktans og motstand, en stor toleransefeil og kort levetid.
I tillegg til polare elektrolytiske kondensatorer finnes det også ikke-polare elektrolytiske kondensatorer. I figuren nedenfor er det to typer 1000uF, 16V elektrolytiske kondensatorer. Blant dem er den største ikke-polar, og den minste er polar.
(Ikke-polare og polare elektrolytiske kondensatorer)
Innsiden av den elektrolytiske kondensatoren kan være en flytende elektrolytt eller en fast polymer, og elektrodematerialet er vanligvis aluminium (aluminium) eller tantal (tandalum). Følgende er en vanlig polar aluminium elektrolytisk kondensator inne i strukturen, mellom de to lagene med elektroder er det et lag med fiberpapir dynket i elektrolytt, pluss et lag med isolerende papir omgjort til en sylinder, forseglet i aluminiumsskallet.
(Intern struktur av elektrolytisk kondensator)
Ved å dissekere den elektrolytiske kondensatoren kan dens grunnleggende struktur sees tydelig. For å forhindre fordampning og lekkasje av elektrolytten, er kondensatorstiftdelen festet med tetningsgummi.
Selvsagt viser figuren også forskjellen i internt volum mellom polare og ikke-polare elektrolytiske kondensatorer. Ved samme kapasitet og spenningsnivå er den ikke-polare elektrolytiske kondensatoren omtrent dobbelt så stor som den polare.
(Intern struktur av ikke-polare og polare elektrolytiske kondensatorer)
Denne forskjellen kommer hovedsakelig fra den store forskjellen i arealet til elektrodene inne i de to kondensatorene. Den ikke-polare kondensatorelektroden er til venstre og den polare elektroden er til høyre. I tillegg til arealforskjellen er tykkelsen på de to elektrodene også forskjellig, og tykkelsen på den polare kondensatorelektroden er tynnere.
(Elektrolytisk kondensator aluminiumsplate med forskjellig bredde)
2. Kondensatoreksplosjon
Når spenningen som påføres av kondensatoren overstiger motstandsspenningen, eller når polariteten til spenningen til den polare elektrolytkondensatoren reverseres, vil kondensatorlekkasjestrømmen stige kraftig, noe som resulterer i en økning i den interne varmen til kondensatoren og elektrolytten. vil produsere store mengder gass.
For å forhindre kondensatoreksplosjon er det tre spor trykket på toppen av kondensatorhuset, slik at toppen av kondensatoren er lett å bryte under høyt trykk og frigjøre det indre trykket.
(Sprengningstank på toppen av elektrolytkondensatoren)
Imidlertid er noen kondensatorer i produksjonsprosessen, toppsporpressingen ikke kvalifisert, trykket inne i kondensatoren vil gjøre at tetningsgummien i bunnen av kondensatoren støtes ut, på dette tidspunktet frigjøres trykket inne i kondensatoren plutselig, dannes en eksplosjon.
1, ikke-polar elektrolytisk kondensator eksplosjon
Figuren nedenfor viser en ikke-polar elektrolytisk kondensator for hånden, med en kapasitet på 1000uF og en spenning på 16V. Etter at den påførte spenningen overstiger 18V, øker lekkasjestrømmen plutselig, og temperaturen og trykket inne i kondensatoren øker. Til slutt sprekker gummipakningen i bunnen av kondensatoren opp, og de interne elektrodene knuses løs som popcorn.
(ikke-polar elektrolytisk kondensator overspenning sprengning)
Ved å knytte et termoelement til en kondensator, er det mulig å måle prosessen der temperaturen på kondensatoren endres når den påførte spenningen øker. Følgende figur viser den ikke-polare kondensatoren i prosessen med spenningsøkning, når den påførte spenningen overstiger motstandsspenningsverdien, fortsetter den interne temperaturen å øke prosessen.
(Forholdet mellom spenning og temperatur)
Figuren nedenfor viser endringen i strømmen som flyter gjennom kondensatoren under samme prosess. Det kan sees at økningen i strømmen er hovedårsaken til økningen i indre temperatur. I denne prosessen økes spenningen lineært, og når strømmen øker kraftig, får strømforsyningsgruppen spenningen til å falle. Til slutt, når strømmen overstiger 6A, eksploderer kondensatoren med et høyt smell.
(Forholdet mellom spenning og strøm)
På grunn av det store indre volumet til den ikke-polare elektrolytkondensatoren og mengden elektrolytt, er trykket som genereres etter overløpet enormt, noe som resulterer i at trykkavlastningstanken på toppen av skallet ikke går i stykker, og tetningsgummien i bunnen. av kondensatoren er blåst opp.
2, polar elektrolytisk kondensator eksplosjon
For polare elektrolytiske kondensatorer påføres en spenning. Når spenningen overstiger tålespenningen til kondensatoren, vil også lekkasjestrømmen stige kraftig, noe som får kondensatoren til å overopphetes og eksplodere.
Figuren nedenfor viser den begrensende elektrolytiske kondensatoren, som har en kapasitet på 1000uF og en spenning på 16V. Etter overspenning frigjøres den interne trykkprosessen gjennom den øverste trykkavlastningstanken, slik at kondensatoreksplosjonsprosessen unngås.
Følgende figur viser hvordan temperaturen på kondensatoren endres med økningen av den påførte spenningen. Når spenningen gradvis nærmer seg motstandsspenningen til kondensatoren, øker reststrømmen til kondensatoren, og den indre temperaturen fortsetter å stige.
(Forholdet mellom spenning og temperatur)
Følgende figur er endringen av lekkasjestrømmen til kondensatoren, den nominelle 16V elektrolytkondensatoren, i testprosessen, når spenningen overstiger 15V, begynner lekkasjen til kondensatoren å stige kraftig.
(Forholdet mellom spenning og strøm)
Gjennom den eksperimentelle prosessen med de to første elektrolytkondensatorene kan man også se at spenningsgrensen for slike 1000uF vanlige elektrolytiske kondensatorer. For å unngå høyspenningssammenbrudd av kondensatoren, når du bruker den elektrolytiske kondensatoren, er det nødvendig å forlate nok margin i henhold til de faktiske spenningssvingningene.
3,elektrolytiske kondensatorer i serie
Der det er hensiktsmessig, kan større kapasitans og større kapasitans motstå spenning oppnås ved henholdsvis parallell- og seriekobling.
(elektrolytisk kondensator popcorn etter overtrykkseksplosjon)
I noen applikasjoner er spenningen som påføres kondensatoren AC-spenning, for eksempel koblingskondensatorer til høyttalere, vekselstrømfasekompensasjon, motorfaseskiftende kondensatorer, etc., som krever bruk av ikke-polare elektrolytiske kondensatorer.
I brukermanualen gitt av enkelte kondensatorprodusenter er det også gitt at bruken av tradisjonelle polare kondensatorer av rygg-til-rygg-serier, det vil si to kondensatorer i serie sammen, men polariteten er motsatt for å oppnå effekten av ikke- polare kondensatorer.
(elektrolytisk kapasitans etter overspenningseksplosjon)
Følgende er en sammenligning av den polare kondensatoren i påføring av foroverspenning, reversspenning, to elektrolytiske kondensatorer rygg-til-rygg-serier i tre tilfeller av ikke-polar kapasitans, lekkasjestrøm endres med økningen av den påførte spenningen.
1. Foroverspenning og lekkasjestrøm
Strømmen som går gjennom kondensatoren måles ved å koble en motstand i serie. Innenfor spenningstoleranseområdet til den elektrolytiske kondensatoren (1000uF, 16V), økes den påførte spenningen gradvis fra 0V for å måle forholdet mellom den tilsvarende lekkasjestrømmen og spenningen.
(positiv seriekapasitans)
Følgende figur viser forholdet mellom lekkasjestrømmen og spenningen til en polar elektrolytisk kondensator av aluminium, som er et ikke-lineært forhold til lekkasjestrømmen under 0,5mA.
(Forholdet mellom spenning og strøm etter foroverserien)
2, omvendt spenning og lekkasjestrøm
Ved å bruke den samme strømmen for å måle forholdet mellom den påtrykte retningsspenningen og den elektrolytiske kondensatorens lekkasjestrøm, kan det sees fra figuren nedenfor at når den påførte reversspenningen overstiger 4V, begynner lekkasjestrømmen å øke raskt. Fra skråningen til følgende kurve tilsvarer den omvendte elektrolytiske kapasitansen en motstand på 1 ohm.
(Omvendt spenningsforhold mellom spenning og strøm)
3. Rygg-til-rygg-serien kondensatorer
To identiske elektrolytiske kondensatorer (1000uF, 16V) kobles rygg-til-rygg i serie for å danne en ikke-polar ekvivalent elektrolytisk kondensator, og deretter måles forholdskurven mellom spenningen og lekkasjestrømmen.
(positiv og negativ polaritet serie kapasitans)
Følgende diagram viser forholdet mellom kondensatorspenningen og lekkasjestrømmen, og du kan se at lekkasjestrømmen øker etter at den påførte spenningen overstiger 4V, og strømamplituden er mindre enn 1,5mA.
Og denne målingen er litt overraskende, fordi du ser at lekkasjestrømmen til disse to bak-til-rygg-seriekondensatorene faktisk er større enn lekkasjestrømmen til en enkelt kondensator når spenningen påføres fremover.
(Forholdet mellom spenning og strøm etter positiv og negativ serie)
På grunn av tidsmessige årsaker var det imidlertid ingen gjentatt test for dette fenomenet. Kanskje en av kondensatorene som ble brukt var kondensatoren til reversspenningstesten akkurat nå, og det var skade inni, så testkurven ovenfor ble generert.
Innleggstid: 25. juli 2023
