kategorier: Utvalgte artikler » Begynnerelektrikere
Antall visninger: 43785
Kommentarer til artikkelen: 1
Elektrolytiske kondensatorer
I praksis blir hver elektriker møtt med arbeidet med adaptere, strømforsyninger, spenningsomformere. På alle disse enhetene brukes elektriske kondensatorer mye, som ofte kalles “elektrolytter” på slang.
Deres viktigste fordel er den relativt store størrelsen på kapasitansen med en relativt liten størrelse. I tillegg er deres produksjon lenge etablert, og kostnadene er relativt lave.
Enhetsprinsipper
Enhver kondensator består av to plater, hvor mellomrommet er fylt med et dielektrikum.
Formelen som er vist på bildet, minner om at kapasitansen C avhenger av området til hver plate S, avstanden mellom platene d og dielektrisk konstant til mediet inni dem ε. Verdien ε0 er den elektriske konstanten som bestemmer styrken til det elektriske feltet inne i vakuumet.
Den elektrolytiske kondensatoren skiller seg fra alle andre ved at den bruker et elektrolyttlag som fyller rommet mellom de to platene, som oftest er laget av folieplater. Dessuten er en av dem dekket med et lite dielektrisk lag av oksydfilmen.
Foliebånd er brettet sammen, atskilt med en veldig tynn papirpute dynket i elektrolytt. Verdien på omtrent 1 um kan øke kapasitansen til kondensatoren betydelig. I den ovennevnte formel for bestemmelse av C er tykkelsen på det dielektriske laget d i nevneren.
Topplaget på folien er dekket med frigjøringspapir, og hele strukturen rulles opp for plassering i en sylindrisk kropp.
I endene av folien sveises metallplater ved kaldsveisemetoder, og gir kontakter for tilkobling til den elektriske kretsen som en katode og anode. Videre dannes en positiv konklusjon på platen med oksydlaget.
Katoden spiller rollen som en elektrolytt som kommer i kontakt med hele overflaten av den andre platen.
Siden kondensatorens kapasitet avhenger av platenes område, er en av måtene å øke den inkludert i produksjonsteknologien - dette er korrugering av overflaten med elektrolytt ved kjemisk etsing. Det kan utføres på grunn av kjemisk erosjon eller elektrokjemisk korrosjon.
Flytende elektrolytter er i stand til å flyte pålitelig inn i de skapte mikroskopiske utsparinger av anoden.
Et oksydlag på folien lages under elektrisk oksidasjon. Denne prosessen skjer når strøm strømmer gjennom elektrolytten. Bildet nedenfor viser strømspenningskarakteristikken, som viser endringen i strømmer inne i enheten med økende spenning.
Kondensatoren fungerer normalt ved nominell spenning og temperatur. Hvis overspenning oppstår, fortsetter dannelsen av oksydlaget og en stor mengde varme begynner å genereres, noe som fører til dannelse av gass og en økning i trykket inne i den forseglede innkapslingen.
Derfor er elektrolytiske kondensatorer i stand til å eksplodere, noe som ofte skjedde med gamle konstruksjoner fra Sovjetunionens tider, som ble utført i et enkelt tilfelle uten å skape eksplosjonsbeskyttelse. Denne egenskapen førte ofte til skade på andre, nærliggende utstyrselementer.
Moderne modeller lager en beskyttende membran, som blir ødelagt i begynnelsen av gassdannelse og dette forhindrer en eksplosjon. Det er laget i form av hakk med bokstavene "T", "Y" eller tegnet "+".
Typer elektrolytiske kondensatorer
Ved sin design refererer “elektrolytter” til polare enheter, det vil si at de må fungere når strømmen bare strømmer i en retning. Derfor blir de brukt i likestrøm- eller ringspenningskretser, under hensyntagen til passasjeretningen for elektriske ladninger.
For å operere i sinusformede strømkretser er det laget "ikke-polare elektrolytter". På grunn av tilleggselementer i designen, med lik kapasitet, har de økt dimensjoner og følgelig kostnader.
Elektrolytten mellom platene kan brukes konsentrerte oppløsninger av forskjellige alkalier eller syrer. I henhold til metoden for å fylle dem, er kondensatorer delt inn i:
-
væske;
-
tørker;
-
oksidmetall;
-
halvlederoksid.
Som materialet i anoden kan en folie av aluminium, tantal, niob eller sintret pulver velges. For oksid-halvlederkondensatorer er katoden et halvledersjikt avsatt direkte på oksydlaget.
Driftsfunksjoner
Evnen til elektrolytter til å avgi gasser under oppvarming tilsier behovet for en kondensator for å sikre pålitelighet for å skape en margin med nominell spenning opp til 0,5 ÷ 0,6 av dens verdi. Dette gjelder spesielt for enheter med høye temperaturer.
For kondensatorer designet for drift i vekselstrømspenningskretser er driftsfrekvensen spesifisert. Vanligvis er det 50 hertz. For å jobbe med høyere frekvenssignaler er det nødvendig å redusere driftsspenningen. Ellers vil dielektrikum overopphetes og nedbrytning, brudd på huset.
Elektrolytter med stor kapasitet og lite lekkasjestrømmer er i stand til å lagre den akkumulerte ladningen på lang sikt. Av sikkerhetsgrunner kobles en motstand med en motstand på 1 MΩ og en effekt på 0,5 W parallelt med terminalene.
For bruk i høyspenningsenheter brukes kondensatorer montert i seriekretser. For å utjevne spenningen mellom dem, er motstander med en nominell verdi på 0,2 til 1 MΩ koblet parallelt med terminalene til hver.
Hvis det er nødvendig å bruke polare elektrolytiske kondensatorer i vekslende spenningskretser, er det montert en krets hvor strømmen gjennom hvert element bare passerer i en retning. Til dette dioder og strømbegrensende motstand.
Slike ordninger ble tidligere satt sammen for å rotere strømmen i forhold til spenningen når man starter kraftige trefasede asynkron elektriske motorer fra et enfase nettverk. Nå mister denne saken allerede sin relevans.
Fraværet av en strømbegrensende motstand i en slik kjede fører til overoppheting av det dielektriske laget og feilen i den elektrolytiske kondensatoren.
Flytende elektrolytt tørker gjennom tid gjennom defekter i huset. På grunn av dette reduseres kapasiteten gradvis. Over tid når den en kritisk verdi. En elektrolytisk kondensator som har falt ut av drift, forårsaker ofte et sammenbrudd i det elektriske apparatet.
Kondensatorfeil på grunn av brudd på tilsvarende motstand ESR
Elektrolytiske kondensatorer har en annen teknisk funksjon som påvirker ytelsen under drift. Over tid reduserer kondensatoren gradvis den elektriske ledningsevnen mellom platene og terminalene på grunn av de konstante interne elektriske prosessene. Verdien er estimert av den tilsvarende aktive motstanden, som indikeres av ESR-indeksen. På russisk kaller de EPS: ekvivalent seriemotstand.
Dette oppstått parasittiske kjennetegn påvirker ikke driften av elektrolytter i kretsløp med en frekvens på opptil 50 Hz ved å bruke utgangsviklingen til transformatoren, diodekorreksjon og en kondensator for å jevne ut pulseringen. Men på enheter som bruker høyfrekvente signaler inne i svitsjende strømforsyninger, lar en slik ekstra aktiv motstand i serie mot kapasitansen ikke lenger kretsen fungere.
En kondensator med økt ERS skiller seg ikke ut fra en fungerende. Det er bare at den aktive motstanden øker med mer enn en Ohm og kan nå opp til 10 Ohm.
Bestemmelsesmetoder
Industrien produserer instrumenter som gjør det mulig å måle denne verdien på bakgrunn av en prototype oppfunnet i Russland på 60-tallet. De lar deg ta målinger uten å fordampe kondensatorene fra kretsen, arbeid etter prinsippet om bromotstandsmåler for vekselstrøm.
Håndverkere lager sine egne forenklede design som lar oss evaluere kondensatorens helse med denne parameteren basert på bestemmelsen av den aktive motstanden som overstiger 1 Ohm. Som en lignende indikator kan du sette sammen en enkel enhet, vist i diagrammet.
Et vanlig batteri av fingertypen brukes til å drive det. Lysdioden indikerer egnetheten til den elektriske kondensatoren ved ERS-parameteren ved å sammenligne høyfrekvente signaler på den toroidale transformatoren som kommer fra kondensatoren og den genererte oscillerende kretsen.
Bildet av samme skjema i en noe forenklet form er vist nedenfor.
Testkondensatoren er koblet til en vikling i en sving på en transformator av en ferromagnetisk kjerne med en magnetisk permeabilitet i størrelsesorden 800 1000. Spenningen på denne viklingen overstiger ikke 200 millivolt, slik at du kan evaluere egenskapene til elektrolytten uten lodding fra brettet.
En slik indikator krever ikke spesielle innstillinger. Det er ganske nok å sjekke lysstyrken på LED på kontrollmotstanden til en ohm og navigere den i fremtidige målinger. Transistoren kan brukes av alle som har en samlestrøm på 100 mA og en gevinst på mer enn 50.
En slik sonde vil ikke fungere nøyaktig med kondensatorer som har en kapasitans på mindre enn 100 μF.
Ionistor - superkondensator
En slags kondensator med en elektrolytt som gir strømmen av elektrokjemiske prosesser er ionistor. Den bruker effekten av et dobbelt elektrisk lag som oppstår når foringsmaterialet kommer i kontakt med elektrolytten og kombinerer funksjonene til en kondensator med en kjemisk strømkilde.
Designet er vist på bildet.
Her er tykkelsen på det dannede dobbeltlaget veldig liten. Dette lar deg øke kapasiteten til ionistoren betydelig. Det er også lettere for disse kondensatorene å øke arealet av kontaktflaten til platene. De er laget av porøse materialer, for eksempel aktivt karbon, skummetaller.
Kapasiteten til ionistoren kan nå flere farader med en spenning på platene opp til 10 volt. Han rekrutterer det på kort tid og redder det deretter pålitelig. Derfor brukes disse modellene til å ta sikkerhetskopi av forskjellige strømforsyninger.
Driftsforhold påvirker i stor grad varigheten av ionistens driftstilstand. Hvis driftstemperaturen ikke overstiger 40 grader, og spenningen er 60% av den nominelle, kan ressursen være mer enn 40 000 timer.
Det er bare nødvendig å øke oppvarmingen til 70 grader, og spenningen - opp til 80%, da batteriets levetid reduseres til 500 timer. Ionister finner et bredt utvalg av applikasjoner i hverdagen. De jobber i sett med solcellepaneler, bilradioutstyr, smart hjemme-automatisering.
Den sørkoreanske bilprodusenten Hyundai Motor Company jobber med produksjon av elektriske busser drevet av ionistorer. Ladingen deres er planlagt utført under korte stopp på bevegelsesruten.
I kjernen erstatter denne typen transport fullstendig vognbussen, som utelukker hele kontaktledningsnettet fra arbeid.
Se også på elektrohomepro.com
: