Elektrolit kondenzátorok

A gyakorlatban minden villanyszerelő adapterek, tápegységek és feszültségváltók munkájával szembesül. Mindezen eszközökben széles körben használnak elektromos kondenzátorokat, amelyeket a szlengben gyakran „elektrolitoknak” hívnak.

Fő előnye a viszonylag kis méretű kapacitás és a kapacitás. Ezen felül előállításuk régóta bevezetett, és a költségek viszonylag alacsonyak.

Az eszköz alapelvei

Bármely kondenzátor két lemezből áll, amelyek közötti teret dielektrikummal töltik meg.

A képen látható képlet emlékeztet arra, hogy a C kapacitás az egyes S lemezek területétől, a d lemezek közötti távolságtól és a bennük lévő közeg dielektromos állandójától ε függ. Az ε0 érték az az elektromos állandó, amely meghatározza a vákuumban lévő elektromos mező erősségét.

Az elektrolit-kondenzátor az összes többi részétől abban különbözik, hogy elektrolitréteget használ, amely kitölti a két lemez közötti helyet, általában fólialemezekből. Ezen túlmenően az egyiket az oxidfilm kis dielektromos rétegével borítják.

A fóliaszalagok össze vannak hajtogatva, és egy nagyon vékony, az elektrolitban átitatott papírlap segítségével választják el egymástól. Körülbelül 1 μm-es érték jelentősen megnövelheti a kondenzátor kapacitását. A fenti C meghatározási képletben a d dielektromos réteg vastagsága a nevezőben van.

A fólia felső rétegét leválasztópapír borítja, és a teljes szerkezetet feltekercselik hengeres testben való elhelyezéshez.

A fólia végén a fémlemezeket hideghegesztéssel hegesztik, biztosítva az érintkezőket katód és anódként az elektromos áramkörhöz való csatlakozáshoz. Ezen felül pozitív következtetés jön létre a lemezen az oxidréteggel.

A katód olyan elektrolit szerepet játszik, amely a második lemez teljes felületével érintkezik.

Mivel a kondenzátor kapacitása a lemezek területétől függ, annak növelésének egyik módja a gyártási technológiába tartozik - ez a felületnek az elektrolit általi hullámosodása kémiai maratással. Végezhető kémiai erózió vagy elektrokémiai korrózió miatt.

A folyékony elektrolitok megbízhatóan áramlanak az anód létrehozott mikroszkopikus mélyedéseibe.

Az elektromos oxidáció során a fólián oxidréteg keletkezik. Ez a folyamat akkor fordul elő, amikor az áram átfolyik az elektroliton. Az alábbi ábra az áram-feszültség karakterisztikáját mutatja, bemutatva a készüléken belüli áramok változását a növekvő feszültséggel.

A kondenzátor általában névleges feszültség és hőmérséklet mellett működik. Túlfeszültség esetén az oxidréteg kialakulása folytatódik, és nagy mennyiségű hő képződik, ami gázképződéshez és a nyomás növekedéséhez vezet a lezárt házban.

Ezért az elektrolitkondenzátorok felrobbanhatnak, ami gyakran megtörtént a Szovjetunió idejének régi konstrukcióival, amelyeket egyetlen esetben hajtottak végre robbanásvédelem létrehozása nélkül. Ez a tulajdonság gyakran más, szomszédos berendezés elemek megsérüléséhez vezetett.

A modern modellek védő membránt hoznak létre, amely a gázképződés kezdetén elpusztul, és ez megakadályozza a robbanást. Ez a "T", "Y" betűk vagy a "+" jel bevágásainak formájában készül.

Az elektrolit kondenzátorok típusai

Tervezésük szerint az „elektrolitok” poláris készülékekre utalnak, vagyis akkor működniük kell, ha az áram csak egy irányban áramlik. Ezért DC vagy feszültségáramkörökben használják őket, figyelembe véve az elektromos töltések áthaladási irányát.

A szinuszos áramkörökben történő működéshez „nem poláros elektrolitok” jöttek létre. A formatervezés további elemei miatt, azonos kapacitással, megnövelt méretekkel és ennek megfelelően költségekkel járnak.

A lemezek közötti elektrolit különböző lúgok vagy savak koncentrált oldataiként használható. A töltési módszer szerint a kondenzátorokat fel kell osztani:

• folyékony;

• száraz,

• fém-oxid;

• félvezető-oxid.

Az anód anyagaként alumínium, tantál, niobium vagy szinterelt fólia választható. Az oxid félvezető kondenzátorok esetében a katód egy félvezető réteg, amely közvetlenül az oxid rétegre helyezkedik el.

Működési jellemzők

Az elektrolitoknak a fűtés közbeni gázkibocsátási képessége miatt szükség van egy kondenzátorra, amely biztosítja a megbízhatóságot, hogy névleges feszültséghatárát elérje annak értékének 0,5–0,6-ig. Ez különösen igaz a magas hőmérsékletű készülékekre.

A váltakozó feszültségű áramkörökben való működésre tervezett kondenzátorok esetében a működési frekvencia meg van határozva. Általában 50 Hz-es. A magasabb frekvenciájú jelekkel történő munkavégzéshez csökkenteni kell az üzemi feszültséget. Ellenkező esetben a dielektromos túlmelegszik és meghibásodhat, a ház megrepedhet.

Nagy kapacitású és alacsony szivárgási áramú elektrolitok képesek a felhalmozódott töltés hosszú távú tárolására. Biztonsági okokból az ürítés felgyorsítása érdekében az érintkezőkkel párhuzamosan 1 MΩ ellenállású és 0,5 W teljesítményű ellenállást kell csatlakoztatni.

A nagyfeszültségű készülékekben soros áramkörökben összeállított kondenzátorokat használnak. A feszültség kiegyenlítése érdekében a 0,2–1 MΩ névleges ellenállások egymással párhuzamosan vannak csatlakoztatva.

Ha váltakozó feszültségű áramkörökben poláris elektrolit kondenzátorokat kell használni, összeállítanak egy olyan áramkört, amelyben az egyes elemekön áthaladó áram csak egy irányba halad át. Erre a célra diódák és áramkorlátozó ellenállás.

Az ilyen áramköröket korábban úgy szereltek össze, hogy az áram fázisát a feszültséghez viszonyítva elforgassák, amikor egy háromfázisú aszinkron elektromos motorokat egyfázisú hálózatról indítanak. Most ez a kérdés már elveszíti korábbi relevanciáját.

Az áramlást korlátozó ellenállás hiánya egy ilyen láncban az dielektromos réteg túlmelegedéséhez és az elektrolitkondenzátor meghibásodásához vezet.

A folyékony elektrolit az ház időtartama alatt megszárad. Emiatt a kapacitás fokozatosan csökken. Idővel eléri a kritikus értéket. Az üzem közben kieső elektrolitkondenzátor gyakran meghibásodást okoz az elektromos eszközben.

Kondenzátor hibás működése az egyenértékű ESR ellenállás megsértése miatt

Az elektrolitkondenzátoroknak van egy másik műszaki jellemzőjük, amely befolyásolja annak teljesítményét működés közben. Az idő múlásával a kondenzátor fokozatosan csökkenti a lemezek és a csatlakozók közötti elektromos vezetőképességet a folyamatosan zajló belső elektromos folyamatok miatt. Értékét az egyenértékű aktív ellenállás becslése alapján határozza meg, amelyet az ESR-index mutat. Oroszul az EPS: ekvivalens sorozat ellenállás.

Ez a kialakuló parazita tulajdonság nem befolyásolja az elektrolitok működését az 50 Hz-es frekvenciájú áramkörökben, a transzformátor kimeneti tekercselését, a dióda egyenirányítását és a kondenzátort használva a pulzációk kiegyenlítésére. Azonban a készülékekben, amelyek magas frekvenciájú jeleket használnak a kapcsoló tápegységekben, az ilyen, a kapacitáshoz sorosan hozzáadott aktív ellenállás már nem teszi lehetővé az áramkör működését.

A megnövekedett ERS-sel rendelkező kondenzátor megjelenése nem különbözik a működőképtől. Csak annyit jelent, hogy aktív ellenállása több Ohm-mal növekszik, és akár 10 Ohm-ig is elérheti.

Meghatározási módszerek

Az ipar olyan eszközöket állít elő, amelyek lehetővé teszik ennek az értéknek a 60-as években Oroszországban feltalált prototípus alapján történő mérését. Ezek lehetővé teszik a mérések elvégzését anélkül, hogy a kondenzátort elpárologtatnák az áramkörről, és a váltakozó áramú híd ellenállásmérők elvén dolgoznak.

A kézművesek saját egyszerűsített terveket készítenek, amelyek lehetővé teszik a kondenzátor állapotának ezen paraméterrel történő értékelését az 1 Oh-ot meghaladó aktív ellenállás meghatározása alapján. Hasonló mutatóként összeállíthat egy egyszerű eszközt is, amelyet az ábra mutat.

A tápegységhez rendszeres ujj típusú akkumulátort kell használni. A LED az ERS paraméterrel jelzi az elektromos kondenzátor alkalmasságát azáltal, hogy összehasonlítja a kondenzátorból származó toroid transzformátor magas frekvenciájú jeleit és a generált oszcilláló áramkört.

Az alábbiakban látható ugyanabból a sémaból kissé egyszerűsített kép.

A tesztkondenzátort egy tekercseléssel kell összekapcsolni egy ferromágneses mag transzformátorán, amelynek mágneses permeabilitása 800 ÷ 1000 nagyságrendű. Ezen a tekercsen a feszültség nem haladja meg a 200 millivolt, tehát az elektrolit tulajdonságait ki lehet értékelni anélkül, hogy forrasztani kellene a tábláról.

Az ilyen jelzőfény nem igényel speciális beállításokat. Elég elegendő ellenőrizni a LED világítását az egy ohm szabályozó ellenállásán, és navigálni rajta a jövőbeli mérések során. A tranzisztor bárki használható, ha a kollektoráram 100 mA és 50-nél nagyobb.

Egy ilyen szonda nem fog pontosan működni olyan kondenzátorokkal, amelyek kapacitása kisebb, mint 100 μF.

Ionisztor - szuperkondenzátor

Az a fajta kondenzátor, amelynek elektrolitja biztosítja az elektrokémiai folyamatok áramlását ionistor. Használja egy kettős elektromos réteg hatását, amely akkor fordul elő, amikor a bélésanyag érintkezésbe kerül az elektrolittal, és egyesíti a kondenzátor funkcióit egy kémiai áramforrással.

Terve a képen látható.

Itt a kialakított kettős réteg vastagsága nagyon kicsi. Ez lehetővé teszi, hogy jelentősen megnövelje az ionisztor kapacitását. Ezen túlmenően ezeknek a kondenzátoroknak könnyebb megnövelni a lemezek érintkező felületét. Porózus anyagokból, például aktív szénből, habosított fémekből készülnek.

Az ionisztor kapacitása több fáraszt is elérhet, a lemezek feszültsége legfeljebb 10 volt lehet. Rövid idő alatt toborozza, majd megbízhatóan elmenti. Ezért ezeket a modelleket különféle tápegységek biztonsági mentésére használják.

A működési körülmények nagyban befolyásolják az ionisztor működési állapotának időtartamát. Ha az üzemi hőmérséklet nem haladja meg a 40 fokot, és a feszültség a névleges 60% -a, akkor az erőforrás meghaladhatja a 40 000 órát.

Csak melegítést kell fokozni 70 fokra, a feszültséget pedig akár 80% -ra, mivel az akkumulátor élettartama 500 órára csökken. Az ionisták széles választékot találnak a mindennapi életben. Napelemek, autórádiókészülékek, intelligens otthon automatizálás.

A dél-koreai autógyártó, a Hyundai Motor Company ionizátorokkal hajtott elektromos buszok gyártásával foglalkozik. A töltésüket a mozgás útján rövid megállásokon tervezik végrehajtani.

A magjában az ilyen típusú szállítás teljesen felváltja a trolibuszt, amely kizárja a teljes érintkezővezeték-hálózatot a munkától.