1. Elektrolytiska kondensatorer
Elektrolytiska kondensatorer är kondensatorer som bildas av oxidationsskiktet på elektroden genom elektrolytens verkan som ett isolerande skikt, som vanligtvis har stor kapacitet. Elektrolyten är ett flytande, geléliknande material rikt på joner, och de flesta elektrolytkondensatorer är polära, det vill säga när den arbetar måste spänningen på den positiva elektroden på kondensatorn alltid vara högre än den negativa spänningen.
Den höga kapaciteten hos elektrolytiska kondensatorer offras också för många andra egenskaper, såsom att ha en stor läckström, en stor ekvivalent serieinduktans och resistans, ett stort toleransfel och en kort livslängd.
Förutom polära elektrolytkondensatorer finns det även opolära elektrolytkondensatorer. I figuren nedan finns två typer av 1000uF, 16V elektrolytkondensatorer. Bland dem är den större opolär och den mindre är polär.
(Icke-polära och polära elektrolytiska kondensatorer)
Insidan av elektrolytkondensatorn kan vara en flytande elektrolyt eller en fast polymer, och elektrodmaterialet är vanligtvis aluminium (aluminium) eller tantal (tandalum). Följande är en vanlig polär aluminiumelektrolytisk kondensator inuti strukturen, mellan de två lagren av elektroder finns ett lager fiberpapper indränkt i elektrolyt, plus ett lager isolerande papper förvandlat till en cylinder, förseglat i aluminiumskalet.
(Inre struktur av elektrolytisk kondensator)
Genom att dissekera elektrolytkondensatorn kan dess grundläggande struktur tydligt ses. För att förhindra avdunstning och läckage av elektrolyten är kondensatorstiftdelen fixerad med tätningsgummi.
Naturligtvis visar figuren också skillnaden i intern volym mellan polära och opolära elektrolytkondensatorer. Vid samma kapacitet och spänningsnivå är den opolära elektrolytkondensatorn ungefär dubbelt så stor som den polära.
(Intern struktur av opolära och polära elektrolytiska kondensatorer)
Denna skillnad kommer främst från den stora skillnaden i arean på elektroderna inuti de två kondensatorerna. Den opolära kondensatorelektroden är till vänster och den polära elektroden är till höger. Förutom ytskillnaden är tjockleken på de två elektroderna också olika, och tjockleken på den polära kondensatorelektroden är tunnare.
(Elektrolytisk kondensator aluminiumplåt av olika bredd)
2. Kondensatorexplosion
När spänningen som appliceras av kondensatorn överstiger dess motståndsspänning, eller när polariteten hos spänningen hos den polära elektrolytkondensatorn vänds, kommer kondensatorns läckström att öka kraftigt, vilket resulterar i en ökning av kondensatorns inre värme och elektrolyten kommer att producera en stor mängd gas.
För att förhindra kondensatorexplosion finns det tre spår pressade på toppen av kondensatorhuset, så att toppen av kondensatorn är lätt att bryta under högt tryck och släppa det inre trycket.
(Blästringstank på toppen av elektrolytkondensatorn)
Men vissa kondensatorer i produktionsprocessen, den övre spårpressningen är inte kvalificerad, trycket inuti kondensatorn kommer att göra att tätningsgummit i botten av kondensatorn skjuts ut, vid denna tidpunkt släpps trycket inuti kondensatorn plötsligt, kommer att bildas en explosion.
1, icke-polär elektrolytisk kondensator explosion
Bilden nedan visar en opolär elektrolytisk kondensator till hands, med en kapacitet på 1000uF och en spänning på 16V. Efter att den applicerade spänningen överstiger 18V, ökar plötsligt läckströmmen, och temperaturen och trycket inuti kondensatorn ökar. Så småningom spricker gummitätningen i botten av kondensatorn upp och de interna elektroderna slås loss som popcorn.
(icke-polär elektrolytisk kondensator överspänningsblästring)
Genom att knyta ett termoelement till en kondensator är det möjligt att mäta processen genom vilken kondensatorns temperatur ändras när den pålagda spänningen ökar. Följande figur visar den opolära kondensatorn i processen med spänningsökning, när den applicerade spänningen överstiger motstå spänningsvärdet, fortsätter den interna temperaturen att öka processen.
(Sambandet mellan spänning och temperatur)
Figuren nedan visar förändringen i strömmen som flyter genom kondensatorn under samma process. Det kan ses att ökningen av strömmen är den främsta orsaken till ökningen av den inre temperaturen. I denna process ökas spänningen linjärt, och när strömmen stiger kraftigt gör strömförsörjningsgruppen att spänningen faller. Slutligen, när strömmen överstiger 6A, exploderar kondensatorn med en hög smäll.
(Släktskap mellan spänning och ström)
På grund av den stora inre volymen hos den opolära elektrolytkondensatorn och mängden elektrolyt är trycket som genereras efter överflödet enormt, vilket resulterar i att tryckavlastningstanken på toppen av skalet inte går sönder och tätningsgummit i botten av kondensatorn blåses upp.
2, polär elektrolytisk kondensator explosion
För polära elektrolytiska kondensatorer appliceras en spänning. När spänningen överstiger kondensatorns motståndsspänning kommer även läckströmmen att öka kraftigt, vilket gör att kondensatorn överhettas och exploderar.
Bilden nedan visar den begränsande elektrolytkondensatorn, som har en kapacitet på 1000uF och en spänning på 16V. Efter överspänning släpps den interna tryckprocessen genom den övre tryckavlastningstanken, så att kondensatorexplosionsprocessen undviks.
Följande figur visar hur kondensatorns temperatur ändras med ökningen av den applicerade spänningen. När spänningen gradvis närmar sig motståndsspänningen hos kondensatorn, ökar kondensatorns restström, och den inre temperaturen fortsätter att stiga.
(Sambandet mellan spänning och temperatur)
Följande figur är förändringen av kondensatorns läckström, den nominella 16V elektrolytkondensatorn, i testprocessen, när spänningen överstiger 15V, börjar kondensatorns läckage att öka kraftigt.
(Släktskap mellan spänning och ström)
Genom den experimentella processen för de två första elektrolytkondensatorerna kan man också se att spänningsgränsen för sådana 1000uF vanliga elektrolytkondensatorer. För att undvika högspänningsnedbrytning av kondensatorn, när du använder elektrolytkondensatorn, är det nödvändigt att lämna tillräckligt med marginal enligt de faktiska spänningsfluktuationerna.
3,elektrolytiska kondensatorer i serie
Där så är lämpligt kan större kapacitans och större kapacitansmotståndsspänning erhållas genom parallell- respektive seriekoppling.
(elektrolytisk kondensator popcorn efter övertrycksexplosion)
I vissa applikationer är spänningen som appliceras på kondensatorn växelspänning, såsom kopplingskondensatorer för högtalare, växelströmsfaskompensation, motorfasskiftande kondensatorer, etc., vilket kräver användning av opolära elektrolytiska kondensatorer.
I användarmanualen som ges av vissa kondensatortillverkare anges också att användningen av traditionella polära kondensatorer av back-to-back-serier, det vill säga två kondensatorer i serie tillsammans, men polariteten är motsatt för att få effekten av icke- polära kondensatorer.
(elektrolytisk kapacitans efter överspänningsexplosion)
Följande är en jämförelse av den polära kondensatorn vid tillämpningen av framåtspänning, omvänd spänning, två elektrolytiska kondensatorer back-to-back serier i tre fall av icke-polär kapacitans, läckström ändras med ökningen av den applicerade spänningen.
1. Framspänning och läckström
Strömmen som flyter genom kondensatorn mäts genom att ansluta ett motstånd i serie. Inom spänningstoleransområdet för elektrolytkondensatorn (1000uF, 16V), ökas den pålagda spänningen gradvis från 0V för att mäta förhållandet mellan motsvarande läckström och spänning.
(positiv seriekapacitans)
Följande figur visar förhållandet mellan läckströmmen och spänningen hos en polär aluminiumelektrolytisk kondensator, vilket är ett olinjärt förhållande med läckströmmen under 0,5mA.
(Förhållandet mellan spänning och ström efter framåtserien)
2, omvänd spänning och läckström
Genom att använda samma ström för att mäta förhållandet mellan den applicerade riktningsspänningen och elektrolytkondensatorns läckström, kan det ses av figuren nedan att när den applicerade backspänningen överstiger 4V, börjar läckströmmen att öka snabbt. Från lutningen av följande kurva är den omvända elektrolytiska kapacitansen ekvivalent med ett motstånd på 1 ohm.
(Omvänd spänningsförhållande mellan spänning och ström)
3. Kondensatorer i serien rygg mot rygg
Två identiska elektrolytkondensatorer (1000uF, 16V) kopplas rygg-till-rygg i serie för att bilda en icke-polär ekvivalent elektrolytisk kondensator, och sedan mäts förhållandet mellan deras spänning och läckström.
(positiv och negativ polaritetsseriekapacitans)
Följande diagram visar förhållandet mellan kondensatorspänningen och läckströmmen, och du kan se att läckströmmen ökar efter att den applicerade spänningen överstiger 4V, och strömamplituden är mindre än 1,5mA.
Och den här mätningen är lite överraskande, eftersom du ser att läckströmmen för dessa två back-to-back-seriekondensatorer faktiskt är större än läckströmmen för en enskild kondensator när spänningen appliceras framåt.
(Förhållandet mellan spänning och ström efter positiv och negativ serie)
Men på grund av tidsskäl gjordes det inget upprepat test för detta fenomen. Kanske en av kondensatorerna som användes var kondensatorn för omvänd spänningstestet just nu, och det fanns skador inuti, så ovanstående testkurva genererades.
Posttid: 2023-jul-25
