1. Электралітычныя кандэнсатары
Электралітычныя кандэнсатары — гэта кандэнсатары, якія ўтвараюцца ў выніку акіслення на электродзе пад уздзеяннем электраліта ў якасці ізаляцыйнага пласта, які звычайна мае вялікую ёмістасць. Электраліт — гэта вадкі, жэлепадобны матэрыял, багаты іонамі, і большасць электралітычных кандэнсатараў з'яўляюцца палярнымі, гэта значыць, падчас працы напружанне на станоўчым электродзе кандэнсатара павінна заўсёды быць вышэйшым за адмоўнае напружанне.
Высокая ёмістасць электралітычных кандэнсатараў таксама прыносіцца ў ахвяру дзеля многіх іншых характарыстык, такіх як вялікі ток уцечкі, вялікая эквівалентная паслядоўная індуктыўнасць і супраціўленне, вялікая памылка дапушчальнага значэння і кароткі тэрмін службы.
Акрамя палярных электралітычных кандэнсатараў, існуюць таксама непалярныя электралітычныя кандэнсатары. На малюнку ніжэй паказаны два тыпы электралітычных кандэнсатараў ёмістасцю 1000 мкФ і напружаннем 16 В. Сярод іх большы — непалярны, а меншы — палярны.
(Непалярныя і палярныя электралітычныя кандэнсатары)
Унутраная частка электралітычнага кандэнсатара можа быць вадкім электралітам або цвёрдым палімерам, а матэрыял электродаў звычайна алюміній (алюміній) або тантал (тандал). Ніжэй прыведзены звычайны палярны алюмініевы электралітычны кандэнсатар унутры структуры, паміж двума пластамі электродаў знаходзіцца пласт валакністай паперы, прасякнутай электралітам, а таксама пласт ізаляцыйнай паперы, ператворанай у цыліндр, запячатаны ў алюмініевую абалонку.
(Унутраная структура электралітычнага кандэнсатара)
Пры разглядзе электралітычнага кандэнсатара можна выразна ўбачыць яго асноўную структуру. Каб прадухіліць выпарэнне і ўцечку электраліта, кантактная частка кандэнсатара замацавана ўшчыльняльнай гумай.
Вядома, на малюнку таксама паказана розніца ва ўнутраным аб'ёме паміж палярнымі і непалярнымі электралітычнымі кандэнсатарамі. Пры аднолькавай ёмістасці і ўзроўні напружання непалярны электралітычны кандэнсатар прыкладна ўдвая большы за палярны.
(Унутраная структура непалярных і палярных электралітычных кандэнсатараў)
Гэта адрозненне ў асноўным звязана з вялікай розніцай у плошчы электродаў унутры двух кандэнсатараў. Непалярны электрод кандэнсатара знаходзіцца злева, а палярны — справа. Акрамя розніцы ў плошчы, таўшчыня двух электродаў таксама адрозніваецца, прычым таўшчыня палярнага электрода кандэнсатара меншая.
(Электралітычны кандэнсатар з алюмініевага ліста рознай шырыні)
2. Выбух кандэнсатара
Калі напружанне, якое прыкладаецца да кандэнсатара, перавышае яго вытрымлівальнае напружанне або калі палярнасць напружання палярнага электралітычнага кандэнсатара змяняецца на адваротную, ток уцечкі кандэнсатара рэзка ўзрастае, што прыводзіць да павелічэння ўнутранага нагрэву кандэнсатара, і электраліт выпрацоўвае вялікую колькасць газу.
Каб прадухіліць выбух кандэнсатара, на верхняй частцы корпуса кандэнсатара ёсць тры пазы, якія лёгка разбіваюцца пад высокім ціскам і вызваляюць унутраны ціск.
(Выбуховы бак у верхняй частцы электралітычнага кандэнсатара)
Аднак у некаторых кандэнсатарах падчас вытворчасці верхняя канаўка не націскаецца належным чынам, што прывядзе да таго, што гумовая ўшчыльняльная гума ў ніжняй частцы кандэнсатара будзе выкінута, і ў гэты час ціск унутры кандэнсатара рэзка скінецца, што прывядзе да выбуху.
1, выбух непалярнага электралітычнага кандэнсатара
На малюнку ніжэй паказаны непалярны электралітычны кандэнсатар ёмістасцю 1000 мкФ і напружаннем 16 В. Пасля таго, як прыкладзенае напружанне перавышае 18 В, ток уцечкі рэзка павялічваецца, а тэмпература і ціск унутры кандэнсатара павялічваюцца. У рэшце рэшт гумовае ўшчыльненне ў ніжняй частцы кандэнсатара лопаецца, і ўнутраныя электроды разбіваюцца, як папкорн.
(выбух ад перанапружання непалярных электралітычных кандэнсатараў)
Падключыўшы тэрмапару да кандэнсатара, можна вымераць працэс змены тэмпературы кандэнсатара пры павелічэнні прыкладзенага напружання. На наступным малюнку паказаны непалярны кандэнсатар у працэсе павелічэння напружання. Калі прыкладзенае напружанне перавышае значэнне вытрымлівальнага напружання, унутраная тэмпература працягвае павялічвацца.
(Сувязь паміж напружаннем і тэмпературай)
На малюнку ніжэй паказана змяненне току, які праходзіць праз кандэнсатар падчас таго ж працэсу. Відаць, што павелічэнне току з'яўляецца асноўнай прычынай павышэння ўнутранай тэмпературы. У гэтым працэсе напружанне лінейна павялічваецца, і па меры рэзкага павелічэння току група харчавання зніжае напружанне. Нарэшце, калі ток перавышае 6 А, кандэнсатар выбухае з гучным трэскам.
(Сувязь паміж напружаннем і сілай току)
З-за вялікага ўнутранага аб'ёму непалярнага электралітычнага кандэнсатара і колькасці электраліта, ціск, які ствараецца пасля перапаўнення, велізарны, у выніку чаго рэзервуар для зняцця ціску ў верхняй частцы корпуса не разбураецца, а ўшчыльняльная гума ў ніжняй частцы кандэнсатара разрываецца.
2, выбух палярнага электралітычнага кандэнсатара
Да палярных электралітычных кандэнсатараў прыкладваецца напружанне. Калі напружанне перавышае вытрымлівальнае напружанне кандэнсатара, ток уцечкі таксама рэзка ўзрастае, што прыводзіць да перагрэву і выбуху кандэнсатара.
На малюнку ніжэй паказаны абмежавальны электралітычны кандэнсатар ёмістасцю 1000 мкФ і напружаннем 16 В. Пасля перавышэння напружання ўнутраны ціск скідаецца праз верхні рэзервуар для зняцця ціску, тым самым пазбягаючы выбуху кандэнсатара.
На наступным малюнку паказана, як змяняецца тэмпература кандэнсатара з павелічэннем прыкладзенага напружання. Па меры таго, як напружанне паступова набліжаецца да вытрымліваемага напружання кандэнсатара, рэшткавы ток кандэнсатара павялічваецца, і ўнутраная тэмпература працягвае расці.
(Сувязь паміж напружаннем і тэмпературай)
На наступным малюнку паказана змяненне току ўцечкі кандэнсатара, электралітычнага кандэнсатара намінальным напружаннем 16 В, у працэсе выпрабаванняў. Калі напружанне перавышае 15 В, уцечка кандэнсатара пачынае рэзка ўзрастаць.
(Сувязь паміж напружаннем і сілай току)
З эксперыментальнага працэсу з першымі двума электралітычнымі кандэнсатарамі таксама відаць, што мяжа напружання такіх звычайных электралітычных кандэнсатараў ёмістасцю 1000 мкФ складае. Каб пазбегнуць прабоя кандэнсатара пад высокім напружаннем, пры выкарыстанні электралітычнага кандэнсатара неабходна пакінуць дастатковы запас у залежнасці ад фактычных ваганняў напружання.
3,электралітычныя кандэнсатары, злучаныя паслядоўна
Пры неабходнасці большую ёмістасць і большае вытрымлівальнае напружанне ёмістасці можна атрымаць шляхам паралельнага і паслядоўнага злучэння адпаведна.
(папкорн з электралітычнага кандэнсатара пасля выбуху з залішнім ціскам)
У некаторых выпадках на кандэнсатар падаецца пераменнае напружанне, напрыклад, у кандэнсатарах сувязі дынамікаў, кампенсацыі фазы пераменнага току, кандэнсатарах фазы рухавіка і г.д., што патрабуе выкарыстання непалярных электралітычных кандэнсатараў.
У кіраўніцтве карыстальніка некаторых вытворцаў кандэнсатараў таксама гаворыцца пра выкарыстанне традыцыйных палярных кандэнсатараў паслядоўным злучэннем «спіна да спіны», гэта значыць два кандэнсатары паслядоўна злучаныя, але з процілеглай палярнасцю, каб атрымаць эфект непалярных кандэнсатараў.
(электралітычная ёмістасць пасля выбуху перанапружання)
Ніжэй прыведзена параўнанне палярнага кандэнсатара пры ўжыванні прамога напружання, зваротнага напружання, двух электралітычных кандэнсатараў, злучаных паслядоўна, у трох выпадках непалярнай ёмістасці, ток уцечкі змяняецца з павелічэннем прыкладзенага напружання.
1. Прамое напружанне і ток уцечкі
Ток, які працякае праз кандэнсатар, вымяраецца шляхам паслядоўнага падключэння рэзістара. У межах дапушчальнага дыяпазону напружання электралітычнага кандэнсатара (1000 мкФ, 16 В) прыкладзенае напружанне паступова павялічваецца ад 0 В, каб вымераць залежнасць паміж адпаведным токам уцечкі і напружаннем.
(станоўчая паслядоўная ёмістасць)
На наступным малюнку паказана залежнасць паміж токам уцечкі і напружаннем палярнага алюмініевага электралітычнага кандэнсатара, якая з'яўляецца нелінейнай залежнасцю пры току ўцечкі ніжэй за 0,5 мА.
(Суадносіны паміж напружаннем і токам пасля прамога паслядоўнага замыкання)
2, зваротнае напружанне і ток уцечкі
Выкарыстоўваючы той жа ток для вымярэння залежнасці паміж прыкладзеным напружаннем кірунку і токам уцечкі электралітычнага кандэнсатара, з малюнка ніжэй відаць, што калі прыкладзенае адваротнае напружанне перавышае 4 В, ток уцечкі пачынае хутка павялічвацца. Зыходзячы з нахілу наступнай крывой, адваротная электралітычная ёмістасць эквівалентная супраціўленню 1 Ом.
(Зваротнае напружанне. Суадносіны паміж напружаннем і токам).
3. Кандэнсатары, злучаныя паслядоўна «спіна да спіны»
Два аднолькавыя электралітычныя кандэнсатары (1000 мкФ, 16 В) злучаюцца паслядоўна спіной да спіной, утвараючы непалярны эквівалентны электралітычны кандэнсатар, а затым вымяраецца крывая залежнасці паміж іх напружаннем і токам уцечкі.
(паслядоўная ёмістасць станоўчай і адмоўнай палярнасці)
На наступнай дыяграме паказана сувязь паміж напружаннем на кандэнсатары і токам уцечкі, і вы можаце бачыць, што ток уцечкі павялічваецца пасля таго, як прыкладзенае напружанне перавышае 4 В, а амплітуда току меншая за 1,5 мА.
І гэта вымярэнне крыху дзіўнае, бо вы бачыце, што ток уцечкі гэтых двух кандэнсатараў, злучаных паслядоўна, насамрэч большы за ток уцечкі аднаго кандэнсатара, калі напружанне прыкладваецца ў прамым кірунку.
(Сувязь паміж напружаннем і токам пасля станоўчай і адмоўнай паслядоўнасці)
Аднак з-за недахопу часу паўторнае выпрабаванне гэтай з'явы не праводзілася. Магчыма, адзін з кандэнсатараў, які выкарыстоўваўся, быў тым самым, які выкарыстоўваўся ў выпрабаванні зваротнага напружання, і ўнутры былі пашкоджанні, таму і была атрымана вышэйпаказаная крывая выпрабаванняў.
Час публікацыі: 25 ліпеня 2023 г.
