kategorier: Udvalgte artikler » Begynderelektrikere
Antal visninger: 43785
Kommentarer til artiklen: 1
Elektrolytiske kondensatorer
I praksis står enhver elektriker for arbejde med adaptere, strømforsyninger, spændingsomformere. I alle disse enheder bruges elektriske kondensatorer meget, som ofte kaldes "elektrolytter" på slang.
Deres største fordel er den relativt store størrelse af kapacitansen med en relativt lille størrelse. Derudover er deres produktion længe blevet etableret, og omkostningerne er relativt lave.
Enhedsprincipper
Enhver kondensator består af to plader, hvor mellemrummet er fyldt med et dielektrikum.
Formlen, der er vist på billedet, minder om, at kapaciteten C afhænger af arealet af hver plade S, afstanden mellem pladerne d og dielektrisk konstant for mediet inde i dem ε. Værdien ε0 er den elektriske konstant, der bestemmer styrken af det elektriske felt inde i vakuumet.
Den elektrolytiske kondensator adskiller sig fra alle andre ved at den bruger et elektrolytlag, der fylder rummet mellem de to plader, som oftest er lavet af folieplader. Desuden er en af dem dækket med et lille dielektrisk lag af oxidfilmen.
Foliebånd er foldet sammen, adskilt med en meget tynd papirpude gennemvædet med elektrolyt. Dets værdi på cirka 1 μm kan øge kapacitansens kapacitet markant. I ovennævnte formel til bestemmelse af C er tykkelsen af det dielektriske lag d i nævneren.
Det øverste lag af folien er dækket med frigørelsespapir, og hele strukturen rulles op til placering i et cylindrisk legeme.
Ved foliens ender svejses metalplader ved koldsvejsemetoder, hvilket tilvejebringer kontakter til forbindelse til det elektriske kredsløb som en katode og anode. Derudover dannes en positiv konklusion på pladen med oxidlaget.
Katoden spiller rollen som en elektrolyt, der kommer i kontakt med hele overfladen af den anden plade.
Da kondensatorens kapacitet afhænger af pladenes område, er en af måderne til at forøge den inkluderet i produktionsteknologien - dette er korrugering af overfladen med elektrolyt ved kemisk ætsning. Det kan udføres på grund af kemisk erosion eller elektrokemisk korrosion.
Flydende elektrolytter er i stand til pålideligt at strømme ind i de skabte mikroskopiske fordybninger i anoden.
Et oxidlag på folien dannes under elektrisk oxidation. Denne proces opstår, når strøm strømmer gennem elektrolytten. Billedet herunder viser den aktuelle spændingsegenskab, der viser ændringen i strømme inde i enheden med stigende spænding.
Kondensatoren fungerer normalt ved nominel spænding og temperatur. Hvis der forekommer overspænding, genoptages dannelsen af oxidlaget, og en stor mængde varme begynder at genereres, hvilket fører til gasdannelse og en stigning i trykket inde i det forseglede indkapsling.
Derfor er elektrolytiske kondensatorer i stand til at eksplodere, hvilket ofte skete med gamle konstruktioner fra Sovjetunionens tider, som blev udført i et enkelt tilfælde uden at skabe eksplosionsbeskyttelse. Denne egenskab førte ofte til skader på andre, nærliggende udstyrselementer.
Moderne modeller skaber en beskyttende membran, som ødelægges i begyndelsen af gasdannelse, og dette forhindrer en eksplosion. Det er lavet i form af hak med bogstaverne "T", "Y" eller tegnet "+".
Typer af elektrolytiske kondensatorer
Ved deres design henviser “elektrolytter” til polære enheder, det vil sige, at de skal arbejde, når strømmen kun strømmer i en retning. Derfor bruges de i jævnstrøms- eller krusningsspændingskredsløb under hensyntagen til gennemgangsretningen af elektriske ladninger.
For at fungere i sinusformede strømkredsløb er der oprettet "ikke-polære elektrolytter". På grund af yderligere elementer i designet med lige stor kapacitet har de øget dimensioner og følgelig omkostninger.
Elektrolytten mellem pladerne kan anvendes koncentrerede opløsninger af forskellige alkalier eller syrer. I henhold til metoden til påfyldning af dem er kondensatorer opdelt i:
-
væske;
-
tørre;
-
oxid metal;
-
halvlederoxid.
Som anodens materiale kan der vælges en folie af aluminium, tantal, niob eller sintret pulver. For oxid-halvlederkondensatorer er katoden et halvlederlag, der aflejres direkte på oxidlaget.
Driftsfunktioner
Elektrolytternes evne til at udsende gasser under opvarmning dikterer behovet for en kondensator for at sikre pålidelighed for at skabe en margin med nominel spænding op til 0,5 ÷ 0,6 af dens værdi. Dette gælder især for brug på enheder med forhøjede temperaturer.
For kondensatorer designet til drift i vekselstrømsspændingskredsløb er driftsfrekvensen specificeret. Normalt er det 50 hertz. For at arbejde med højere frekvenssignaler er det nødvendigt at reducere driftsspændingen. Ellers vil dielektrikum overophedes og nedbrud, husets brud.
Elektrolytter med stor kapacitet og lav lækagestrøm er i stand til langvarig opbevaring af den akkumulerede ladning. Af sikkerhedsmæssige årsager er en modstand med en modstand på 1 MΩ og en effekt på 0,5 W forbundet parallelt med klemmerne for at fremskynde deres udladning.
Til brug i højspændingsenheder bruges kondensatorer, der er samlet i seriekredsløb. For at udligne spændingen mellem dem er modstande med en nominel værdi på 0,2 til 1 MΩ forbundet parallelt med terminalerne på hver.
Hvis det er nødvendigt at bruge polære elektrolytiske kondensatorer i vekslende spændingskredsløb, samles et kredsløb, hvor strømmen gennem hvert element kun passerer i en retning. Til denne brug dioder og strømbegrænsende modstand.
Sådanne skemaer blev tidligere samlet til at rotere strømfasen i forhold til spændingen, når man starter kraftige trefasede asynkrone elektriske motorer fra et enfaset netværk. Nu mister dette emne allerede sin tidligere relevans.
Fraværet af en strømbegrænsende modstand i en sådan kæde fører til overophedning af det dielektriske lag og svigt i den elektrolytiske kondensator.
Flydende elektrolyt tørrer gennem tiden gennem defekter i huset. På grund af dette reduceres kapaciteten gradvist. Over tid når det en kritisk værdi. En elektrolytisk kondensator, der er faldet ud af drift, forårsager ofte en sammenbrud i det elektriske udstyr.
Kondensatorfejl på grund af krænkelse af tilsvarende modstand ESR
Elektrolytiske kondensatorer har en anden teknisk funktion, der påvirker dens ydeevne under drift. Over tid reducerer kondensatoren gradvist den elektriske ledningsevne mellem pladerne og klemmerne på grund af de konstant forekommende interne elektriske processer. Dets værdi estimeres af den ækvivalente aktive modstand, der er angivet med ESR-indekset. På russisk kalder de EPS: ækvivalent seriemodstand.
Denne opstående parasitære egenskab påvirker ikke driften af elektrolytter i kredsløb med en frekvens på op til 50 hertz ved hjælp af udgangsviklingen af transformeren, diodekorrektion og en kondensator til at udjævne pulsationerne. Men på enheder, der bruger højfrekvente signaler inde i skiftende strømforsyninger, tillader en sådan tilføjet aktiv modstand i serie over for kapaciteten ikke længere kredsløbet at arbejde.
En kondensator med øget ERS adskiller sig ikke i udseende fra en fungerende. Det er bare det, at dens aktive modstand stiger med mere end en Ohm og kan nå op til 10 Ohm.
Bestemmelsesmetoder
Branchen producerer instrumenter, der gør det muligt at måle denne værdi på grundlag af en prototype opfundet i Rusland i 60'erne. De giver dig mulighed for at tage målinger uden at fordampe kondensatorerne fra kredsløbet, arbejde efter princippet om bromodstandsmålere for vekselstrøm.
Håndværkere skaber deres egne forenklede design, der giver os mulighed for at evaluere kondensatorens helbred ved hjælp af denne parameter baseret på bestemmelsen af den aktive modstand, der overstiger 1 Ohm. Som en lignende indikator kan du samle en enkel enhed, vist i diagrammet.
Et almindeligt batteri af fingertypen bruges til at drive det. Lysdioden angiver den elektriske kondensators egnethed ved hjælp af ERS-parameteren ved at sammenligne højfrekvenssignalerne på den toroidale transformator, der kommer fra kondensatoren og det genererede svingningskredsløb.
Billedet af det samme skema i en noget forenklet form er vist nedenfor.
Testkondensatoren er forbundet til en vikling foretaget i en tur på en transformer af en ferromagnetisk kerne med en magnetisk permeabilitet i størrelsesordenen 800 1000. Spændingen på denne vikling overstiger ikke 200 millivolt, så du kan evaluere egenskaberne ved elektrolytten uden lodning fra brættet.
En sådan indikator kræver ikke specielle indstillinger. Det er helt nok at kontrollere lysdioden på en ohms styremodstand og navigere i fremtidige målinger. Transistoren kan bruges af alle med en kollektorstrøm på 100 mA og en forstærkning på mere end 50.
En sådan sonde fungerer ikke nøjagtigt med kondensatorer, der har en kapacitans på mindre end 100 μF.
Ionistor - superkapacitor
En slags kondensator med en elektrolyt, der giver strømmen af elektrokemiske processer, er ionistor. Den bruger effekten af et dobbelt elektrisk lag, der opstår, når foringsmaterialet kommer i kontakt med elektrolytten og kombinerer funktionerne af en kondensator med en kemisk strømkilde.
Dens design vises på billedet.
Her er tykkelsen af det dannede dobbeltlag meget lille. Dette giver dig mulighed for at øge ionistorkapaciteten markant. Det er også lettere for disse kondensatorer at øge arealet af kontaktfladen på pladerne. De er fremstillet af porøse materialer, f.eks. Aktivt kul, skummetaller.
Kapaciteten af ionistoren kan nå flere farader med en spænding på pladerne op til 10 volt. Han rekrutterer det på kort tid og gemmer det derefter pålideligt. Derfor bruges disse modeller til at tage backup af forskellige strømforsyninger.
Driftsbetingelser påvirker i høj grad varigheden af ionistorns driftsstilstand. Hvis driftstemperaturen ikke overstiger 40 grader, og spændingen er 60% af den nominelle, kan ressourcen være mere end 40.000 timer.
Det er kun nødvendigt at øge dens opvarmning til 70 grader, og spændingen - op til 80%, da batteriets levetid reduceres til 500 timer. Ionister finder en lang række anvendelser i hverdagen. De arbejder i sæt solpaneler, bilradioudstyr, smart home automatisering.
Den sydkoreanske bilproducent Hyundai Motor Company arbejder på produktion af elektriske busser drevet af ionistorer. Deres ladning er planlagt udført ved korte stop på bevægelsesruten.
I sin kerne erstatter denne type transport fuldstændigt trolleybussen, der udelukker hele kontaktledningsnetværket fra arbejde.
Se også på elektrohomepro.com
: