1. Elektrolitik kapasitörler
Elektrolitik kapasitörler, genellikle büyük bir kapasiteye sahip olan, elektrolitin bir yalıtım katmanı olarak hareket etmesi yoluyla elektrot üzerindeki oksidasyon katmanı tarafından oluşturulan kapasitörlerdir. Elektrolit, iyonlar açısından zengin, sıvı, jöle benzeri bir malzemedir ve elektrolitik kapasitörlerin çoğu kutupsaldır, yani çalışırken, kapasitörün pozitif elektrotunun voltajının her zaman negatif voltajdan daha yüksek olması gerekir.
Elektrolitik kapasitörlerin yüksek kapasitesi, büyük kaçak akım, büyük eşdeğer seri endüktans ve direnç, büyük tolerans hatası ve kısa ömür gibi diğer birçok özellik nedeniyle de feda edilir.
Polar elektrolitik kapasitörlerin yanı sıra polar olmayan elektrolitik kapasitörler de vardır. Aşağıdaki şekilde iki çeşit 1000uF, 16V elektrolitik kapasitör bulunmaktadır. Bunların arasında büyük olan kutupsal değildir ve küçük olan kutupsaldır.
(Polar olmayan ve polar elektrolitik kapasitörler)
Elektrolitik kapasitörün içi sıvı bir elektrolit veya katı bir polimer olabilir ve elektrot malzemesi genellikle Alüminyum (Alüminyum) veya tantaldır (Tandalum). Aşağıda, yapının içinde ortak bir polar alüminyum elektrolitik kapasitör yer almaktadır; iki elektrot tabakası arasında, elektrolite batırılmış bir fiber kağıt tabakası ve ayrıca alüminyum kabuk içine kapatılmış bir silindire dönüştürülmüş bir yalıtım kağıdı tabakası vardır.
(Elektrolitik kapasitörün iç yapısı)
Elektrolitik kondansatörün parçalara ayrılmasıyla temel yapısı açıkça görülebilir. Elektrolitin buharlaşmasını ve sızmasını önlemek amacıyla kondansatörün pin kısmı sızdırmazlık lastiği ile sabitlenmiştir.
Elbette şekil aynı zamanda polar ve polar olmayan elektrolitik kapasitörler arasındaki iç hacim farkını da göstermektedir. Aynı kapasite ve voltaj seviyesinde, polar olmayan elektrolitik kapasitör, polar olanın yaklaşık iki katı kadar büyüktür.
(Polar olmayan ve polar elektrolitik kapasitörlerin iç yapısı)
Bu fark esas olarak iki kapasitörün içindeki elektrotların alanındaki büyük farktan kaynaklanmaktadır. Polar olmayan kapasitör elektrodu solda ve polar elektrot sağdadır. Alan farkına ek olarak iki elektrotun kalınlığı da farklıdır ve polar kapasitör elektrotunun kalınlığı daha incedir.
(Farklı genişlikte elektrolitik kapasitör alüminyum levha)
2. Kondansatör patlaması
Kapasitör tarafından uygulanan voltaj dayanma voltajını aştığında veya polar elektrolitik kapasitörün voltajının polaritesi ters çevrildiğinde, kapasitörün kaçak akımı keskin bir şekilde artacak ve bu da kapasitörün ve elektrolitin iç ısısında bir artışa neden olacaktır. büyük miktarda gaz üretecektir.
Kapasitörün patlamasını önlemek için, kapasitör muhafazasının üst kısmında preslenmiş üç oluk vardır, böylece kapasitörün üst kısmı yüksek basınç altında kolayca kırılabilir ve iç basınç serbest bırakılabilir.
(Elektrolitik kondansatörün üst kısmındaki patlatma tankı)
Ancak bazı kondansatörlerin üretim prosesinde üst oluk preslemesi nitelikli değildir, kondansatörün içindeki basınç kondansatörün alt kısmındaki sızdırmazlık kauçuğunun dışarı atılmasına neden olur, bu sırada kondansatörün içindeki basınç aniden serbest kalır, oluşacaktır. bir patlama.
1, polar olmayan elektrolitik kondansatör patlaması
Aşağıdaki şekil, 1000uF kapasiteli ve 16V voltajlı, polar olmayan bir elektrolitik kondansatörü göstermektedir. Uygulanan gerilim 18V'u aştıktan sonra kaçak akım aniden artar ve kapasitör içindeki sıcaklık ve basınç artar. Sonunda kapasitörün altındaki lastik conta patlayarak açılıyor ve iç elektrotlar patlamış mısır gibi parçalanıyor.
(polar olmayan elektrolitik kapasitör aşırı gerilim patlaması)
Bir kapasitöre bir termokupl bağlayarak, uygulanan voltaj arttıkça kapasitörün sıcaklığının değiştiği süreci ölçmek mümkündür. Aşağıdaki şekil, voltaj artışı sürecinde polar olmayan kapasitörün, uygulanan voltaj dayanma voltajı değerini aştığında, iç sıcaklığın artmaya devam ettiğini göstermektedir.
(Gerilim ve sıcaklık arasındaki ilişki)
Aşağıdaki şekil aynı işlem sırasında kapasitörden geçen akımın değişimini göstermektedir. Akımdaki artışın iç sıcaklığın artmasının temel nedeni olduğu görülmektedir. Bu süreçte voltaj doğrusal olarak artırılır ve akım keskin bir şekilde yükseldikçe güç kaynağı grubu voltaj düşüşü yapar. Son olarak akım 6A'i aştığında kapasitör büyük bir gürültüyle patlar.
(Gerilim ve akım arasındaki ilişki)
Polar olmayan elektrolitik kapasitörün büyük iç hacmi ve elektrolit miktarı nedeniyle, taşma sonrasında oluşan basınç çok büyüktür, bu da kabuğun üst kısmındaki basınç tahliye tankının kırılmamasına ve alttaki sızdırmazlık kauçuğunun kırılmasına neden olur. kondansatör patlayarak açılır.
2, polar elektrolitik kondansatör patlaması
Polar elektrolitik kapasitörler için bir voltaj uygulanır. Gerilim, kapasitörün dayanma gerilimini aştığında, kaçak akım da keskin bir şekilde artacak ve kapasitörün aşırı ısınmasına ve patlamasına neden olacaktır.
Aşağıdaki şekil 1000uF kapasiteye ve 16V voltaja sahip sınırlayıcı elektrolitik kapasitörü göstermektedir. Aşırı gerilimden sonra, iç basınç işlemi üst basınç tahliye tankı aracılığıyla serbest bırakılır, böylece kondansatörün patlama süreci önlenir.
Aşağıdaki şekil, uygulanan voltajın artmasıyla kapasitörün sıcaklığının nasıl değiştiğini göstermektedir. Gerilim kademeli olarak kapasitörün dayanma gerilimine yaklaştıkça, kapasitörün artık akımı artar ve iç sıcaklık artmaya devam eder.
(Gerilim ve sıcaklık arasındaki ilişki)
Aşağıdaki şekil, nominal 16V elektrolitik kapasitörün kaçak akımının test sürecindeki değişimini göstermektedir, voltaj 15V'u aştığında, kapasitörün sızıntısı keskin bir şekilde artmaya başlar.
(Gerilim ve akım arasındaki ilişki)
İlk iki elektrolitik kapasitörün deneysel süreci sayesinde, bu tür 1000uF sıradan elektrolitik kapasitörlerin voltaj sınırının da olduğu görülebilir. Kondansatörün yüksek voltajda bozulmasını önlemek için, elektrolitik kondansatör kullanılırken, gerçek voltaj dalgalanmalarına göre yeterli marjın bırakılması gerekir.
3，seri bağlı elektrolitik kapasitörler
Uygun olduğu yerde, sırasıyla paralel ve seri bağlantıyla daha büyük kapasitans ve daha büyük kapasitans dayanma gerilimi elde edilebilir.
(aşırı basınç patlamasından sonra elektrolitik kondansatör patlamış mısır)
Bazı uygulamalarda, kapasitöre uygulanan voltaj, hoparlörlerin bağlantı kapasitörleri, alternatif akım faz dengelemesi, motor faz kaydırma kapasitörleri vb. gibi polar olmayan elektrolitik kapasitörlerin kullanımını gerektiren AC voltajıdır.
Bazı kondansatör üreticilerinin verdiği kullanım kılavuzunda da geleneksel polar kondansatörlerin arka arkaya seriler halinde kullanılması yani iki kondansatörün seri olarak bir araya getirilmesiyle ancak polaritenin ters olması nedeniyle kutupsuz kondansatörlerin kullanılması gerektiği de verilmektedir. kutupsal kapasitörler.
(aşırı gerilim patlamasından sonra elektrolitik kapasitans)
Aşağıda, ileri gerilim, ters gerilim, iki elektrolitik kapasitör arka arkaya seri halinde üç polar olmayan kapasitans durumunda uygulanan polar kapasitörlerin karşılaştırması verilmiştir; uygulanan voltajın artmasıyla birlikte kaçak akım değişir.
1. İleri gerilim ve kaçak akım
Kapasitörden geçen akım, bir direncin seri bağlanmasıyla ölçülür. Elektrolitik kapasitörün voltaj tolerans aralığı dahilinde (1000uF, 16V), karşılık gelen kaçak akım ile voltaj arasındaki ilişkiyi ölçmek için uygulanan voltaj kademeli olarak 0V'den artırılır.
(pozitif seri kapasitans)
Aşağıdaki şekil, 0,5mA'nin altındaki kaçak akımla doğrusal olmayan bir ilişki olan, polar bir alüminyum elektrolitik kapasitörün kaçak akımı ile voltajı arasındaki ilişkiyi göstermektedir.
(İleri seriden sonra gerilim ve akım arasındaki ilişki)
2, ters voltaj ve kaçak akım
Uygulanan yön gerilimi ile elektrolitik kapasitör kaçak akımı arasındaki ilişkiyi ölçmek için aynı akımı kullanarak, uygulanan ters gerilim 4V'u aştığında kaçak akımın hızla artmaya başladığı aşağıdaki şekilde görülebilir. Aşağıdaki eğrinin eğiminden ters elektrolitik kapasitans 1 ohm'luk bir dirence eşdeğerdir.
(Gerilim ve akım arasındaki ters gerilim ilişkisi)
3. Sırt sırta seri kapasitörler
İki özdeş elektrolitik kapasitör (1000uF, 16V), polar olmayan eşdeğer bir elektrolitik kapasitör oluşturmak için arka arkaya seri olarak bağlanır ve ardından voltajları ile kaçak akım arasındaki ilişki eğrisi ölçülür.
(pozitif ve negatif polarite serisi kapasitansı)
Aşağıdaki şemada kapasitör voltajı ile kaçak akım arasındaki ilişki gösterilmektedir ve uygulanan voltajın 4V'u aşması durumunda kaçak akımın arttığını ve akım genliğinin 1,5mA'den az olduğunu görebilirsiniz.
Ve bu ölçüm biraz şaşırtıcı çünkü bu iki arka arkaya seri kapasitörün kaçak akımının, voltaj ileri doğru uygulandığında aslında tek bir kapasitörün kaçak akımından daha büyük olduğunu görüyorsunuz.
(Pozitif ve negatif serilerden sonra gerilim ve akım arasındaki ilişki)
Ancak zamanın getirdiği nedenlerden dolayı bu fenomen için tekrarlanan bir test yapılmadı. Belki de kullanılan kapasitörlerden biri az önce ters voltaj testinin kapasitörüydü ve içeride hasar vardı, dolayısıyla yukarıdaki test eğrisi oluşturuldu.
Gönderim zamanı: Temmuz-25-2023
