Elektrolitik kapasitörler

Uygulamada, her elektrikçi adaptörlerin, güç kaynaklarının, voltaj dönüştürücülerin çalışmasıyla karşı karşıyadır. Tüm bu cihazlarda, argoda genellikle “elektrolitler” olarak adlandırılan elektrik kapasitörleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ana avantajları, nispeten küçük bir boyuta sahip nispeten büyük kapasitans boyutudur. Buna ek olarak, üretimleri uzun süredir kurulmuştur ve maliyeti nispeten düşüktür.

Cihaz ilkeleri

Herhangi bir kapasitör, aralarında bir dielektrik ile doldurulmuş iki plakadan oluşur.

Resimde gösterilen formül, kapasitans C'nin her bir plakanın S alanına, plakalar d arasındaki mesafeye ve içindeki ortamın el dielektrik sabitine bağlı olduğunu hatırlatır. Ε0 değeri, vakum içindeki elektrik alanının gücünü belirleyen elektrik sabitidir.

Elektrolitik kondansatör, en çok folyo plakalardan yapılmış olan iki plaka arasındaki boşluğu dolduran bir elektrolit tabakası kullanması bakımından diğerlerinden farklıdır. Dahası, bunlardan biri oksit filminin küçük bir dielektrik tabakası ile kaplıdır.

Folyo bantlar birlikte katlanır, elektrolite batırılmış çok ince bir kağıt ped ile ayrılır. Yaklaşık 1 μm değeri, kapasitörün kapasitansını önemli ölçüde artırabilir. Yukarıdaki C'yi belirlemek için yukarıdaki formülde, dielektrik tabakası d'nin kalınlığı payda içindedir.

Folyonun üst katmanı ayırma kağıdı ile kaplanır ve tüm yapı silindirik bir gövdeye yerleştirilmek üzere sarılır.

Folyonun uçlarında, metal plakalar, elektrik devresine bir katot ve anot olarak bağlanmak için temaslar sağlayan soğuk kaynak yöntemleri ile kaynaklanır. Ayrıca, oksit tabakası ile plaka üzerinde pozitif bir sonuç oluşur.

Katot, ikinci plakanın tüm yüzeyine temas eden bir elektrolit rolünü oynar.

Kapasitörün kapasitansı plakaların alanına bağlı olduğundan, onu arttırmanın yollarından biri üretim teknolojisine dahil edilir - bu, yüzeyin kimyasal dağlama ile elektrolit tarafından oluklandırılmasıdır. Kimyasal erozyon veya elektrokimyasal korozyon nedeniyle yapılabilir.

Sıvı elektrolitler, anodun oluşturulan mikroskopik girintilerine güvenilir bir şekilde akabilir.

Elektrik oksidasyonu sırasında folyo üzerinde bir oksit tabakası oluşturulur. Bu işlem, akım elektrolitten aktığında gerçekleşir. Aşağıdaki resim, artan voltaj ile cihazın içindeki akım değişikliklerini gösteren akım voltaj karakteristiğini göstermektedir.

Kapasitör normalde nominal voltaj ve sıcaklıkta çalışır. Aşırı gerilim meydana gelirse, oksit tabakasının oluşumu devam eder ve büyük miktarda ısı üretilmeye başlar, bu da gaz oluşumuna ve kapalı muhafaza içindeki basınçta bir artışa yol açar.

Bu nedenle, elektrolitik kapasitörler patlayabilir, bu da SSCB zamanlarının eski yapıları ile meydana gelir ve bu da patlama koruması oluşturmadan tek bir durumda gerçekleştirilir. Bu özellik genellikle diğer komşu ekipman elemanlarına zarar verir.

Modern modeller, gaz oluşumunun başında yok edilen koruyucu bir membran oluşturur ve bu bir patlamayı önler. "T", "Y" harfleri veya "+" işareti çentikleri şeklinde yapılır.

Elektrolitik Kondansatör Çeşitleri

Tasarımlarına göre, "elektrolitler" kutupsal cihazları ifade eder, yani akım sadece bir yönde aktığında çalışması gerekir. Bu nedenle, elektrik yüklerinin geçiş yönünü dikkate alarak DC veya dalgalanma voltaj devrelerinde kullanılırlar.

Sinüzoidal akım devrelerinde çalışmak için “polar olmayan elektrolitler” oluşturulmuştur. Tasarımdaki ek elemanlar nedeniyle, eşit kapasiteye sahip, artan boyutlara ve buna göre maliyete sahiptirler.

Plakalar arasındaki elektrolit, çeşitli alkaliler veya asitlerin konsantre çözeltileri kullanılabilir. Bunları doldurma yöntemine göre, kapasitörler ayrılır:

• sıvı;

• kuru;

• oksit metali;

• yarı iletken oksit.

Anodun malzemesi olarak bir alüminyum, tantal, niyobyum veya sinterlenmiş toz folyosu seçilebilir. Oksit yarı iletken kapasitörler için katot, doğrudan oksit katmanı üzerinde biriken bir yarı iletken katmandır.

Operasyonel Özellikler

Isıtma sırasında elektrolitlerin gaz yayma yeteneği, değerinin 0,5 ÷ 0,6'sına kadar bir nominal voltaj marjı oluşturmak için güvenilirlik sağlamak için bir kapasitör ihtiyacını belirler. Bu özellikle yüksek sıcaklıklara sahip cihazlarda kullanım için geçerlidir.

AC voltaj devrelerinde çalışmak üzere tasarlanmış kapasitörler için çalışma frekansı belirtilir. Genellikle 50 hertz'dir. Daha yüksek frekanslı sinyallerle çalışmak için çalışma voltajını azaltmak gerekir. Aksi takdirde, dielektrik aşırı ısınır ve arızalanır, muhafazanın patlaması olur.

Büyük kapasiteli ve düşük kaçak akımlara sahip elektrolitler, biriken yükün uzun süreli depolanmasına olanak tanır. Güvenlik nedeniyle, deşarjlarını hızlandırmak için, terminallere paralel olarak 1 MΩ dirençli ve 0,5 W gücünde bir direnç bağlanır.

Yüksek voltajlı cihazlarda kullanım için seri devrelere monte edilmiş kapasitörler kullanılır. Aralarındaki voltajı eşitlemek için, 0,2 ila 1 MΩ nominal değere sahip dirençler, her birinin terminallerine paralel olarak bağlanır.

Alternatif voltaj devrelerinde polar elektrolitik kapasitörlerin kullanılması gerekiyorsa, her bir elemandan geçen akımın sadece bir yönde geçtiği bir devre monte edilir. Bu kullanım için diyotlar ve akım sınırlayıcı direnç.

Bu tür şemalar daha önce, tek fazlı bir ağdan güçlü üç fazlı asenkron elektrik motorları başlatılırken akımın fazını voltaja göre döndürmek için monte edilmiştir. Şimdi bu konu zaten eski ilgisini kaybediyor.

Böyle bir devrede akım sınırlayıcı bir direncin bulunmaması, dielektrik tabakanın aşırı ısınmasına ve elektrolitik kapasitörün arızalanmasına yol açar.

Sıvı elektrolit mahfazadaki kusurlar aracılığıyla zamanla kurur. Bu nedenle, kapasite yavaş yavaş azalır. Zamanla kritik bir değere ulaşır. Çalışma dışı kalmış bir elektrolitik kondansatör genellikle elektrikli cihazda arızaya neden olur.

Eşdeğer direnç ESR'sinin ihlali nedeniyle kapasitör arızaları

Elektrolitik kapasitörlerin çalışma sırasında performansını etkileyen başka bir teknik özelliği vardır. Kondansatör zamanla, sürekli meydana gelen dahili elektriksel işlemler nedeniyle plakalar ve terminaller arasındaki elektrik iletkenliğini yavaş yavaş azaltır. Değeri, ESR indeksi ile gösterilen eşdeğer aktif direnç ile tahmin edilir. Rusça'da EPS diyorlar: eşdeğer seri direnç.

Bu ortaya çıkan parazit karakteristiği, transformatörün çıkış sargısını, diyot rektifikasyonunu ve titreşimleri düzeltmek için bir kapasitörü kullanarak, 50 hertz'e kadar frekansa sahip devrelerde elektrolitlerin çalışmasını etkilemez. Ancak, anahtarlama güç kaynaklarının içinde yüksek frekanslı sinyaller kullanan cihazlarda, kapasitansa seri olarak eklenen böyle bir aktif direnç artık devrenin çalışmasına izin vermez.

Artan ERS'li bir kondansatörün görünüşü, çalışan bir kapasiteden farklı değildir. Sadece aktif direnci bir Ohm'dan fazla artar ve 10 Ohm'a kadar ulaşabilir.

Belirleme yöntemleri

Endüstri, bu değeri 60'larda Rusya'da icat edilen bir prototip temelinde ölçmeye izin veren araçlar üretiyor. Kapasitörleri devreden buharlaştırmadan ölçüm yapmanıza izin verir, alternatif akım için köprü direnç ölçer prensibi üzerinde çalışırlar.

Esnaf, 1 Ohm'u aşan aktif direncin belirlenmesine dayanarak bu parametre ile kapasitörün sağlığını değerlendirmemizi sağlayan kendi basitleştirilmiş tasarımlarını yaratırlar. Benzer bir gösterge olarak, şemada gösterilen basit bir cihazı monte edebilirsiniz.

Güç vermek için normal bir parmak tipi pil kullanılır. LED, kapasitörden ve üretilen salınım devresinden gelen toroidal transformatör üzerindeki yüksek frekanslı sinyalleri karşılaştırarak, elektrik kapasitörünün ERS parametresi ile uygunluğunu gösterir.

Aynı şemanın biraz basitleştirilmiş bir biçimde görüntüsü aşağıda gösterilmiştir.

Test kondansatörü, ferromanyetik bir çekirdeğin bir transformatörü üzerinde 800 ÷ 1000'lik bir manyetik geçirgenliğe sahip bir sargıya bağlanır. Bu sargıdaki voltaj 200 milivolt'u geçmez, bu nedenle tahtadan lehimlemeden elektrolitin özelliklerini değerlendirebilirsiniz.

Böyle bir gösterge özel ayarlar gerektirmez. Bir ohm'un kontrol direnci üzerindeki LED'in parlaklığını kontrol etmek ve gelecekteki ölçümlerde gezinmek yeterlidir. Transistör, 100 mA kolektör akımı ve 50'den fazla kazancı olan herkes tarafından kullanılabilir.

Böyle bir prob, 100 μF'den daha düşük kapasitansa sahip kapasitörlerle doğru çalışmaz.

İyonistör - süperkapasitör

Elektrokimyasal süreçlerin akışını sağlayan bir tür elektrolitli kondansatör ionistor. Astar malzemesi elektrolit ile temas ettiğinde ortaya çıkan çift elektrikli bir tabakanın etkisini kullanır ve bir kapasitörün işlevlerini bir kimyasal akım kaynağı ile birleştirir.

Tasarımı resimde gösterilmiştir.

Burada, oluşturulan çift katmanın kalınlığı çok küçüktür. Bu, iyonistörün kapasitesini önemli ölçüde artırmanıza izin verir. Ayrıca, bu kapasitörlerin plakaların temas yüzeyinin alanını arttırması daha kolaydır. Gözenekli malzemelerden, örneğin aktif karbon, köpüklü metallerden yapılırlar.

İyonistörün kapasitesi, plakalar üzerinde 10 volta kadar voltajla birkaç farad'a ulaşabilir. Kısa sürede işe alır ve güvenilir bir şekilde kurtarır. Bu nedenle, bu modeller çeşitli güç kaynaklarını yedeklemek için kullanılır.

Çalışma koşulları, iyonlaştırıcının çalışma durumunun süresini büyük ölçüde etkiler. Çalışma sıcaklığı 40 dereceyi geçmezse ve voltaj nominalin% 60'ı ise, kaynak 40.000 saatten fazla olabilir.

Pil ömrünü 500 saate düşürdüğü için sadece ısınmasını 70 dereceye ve voltajı -% 80'e kadar artırmak gerekir. İyonistler günlük yaşamda çok çeşitli uygulamalar bulurlar. Güneş panelleri, araba radyo ekipmanları, akıllı ev otomasyonu.

Güney Koreli otomobil üreticisi Hyundai Motor Company, iyonlaştırıcılar tarafından desteklenen elektrikli otobüslerin üretimi üzerinde çalışıyor. Yüklerinin hareket rotasındaki kısa duraklamalar sırasında gerçekleştirilmesi planlanmaktadır.

Özünde, bu tür bir taşıma, tüm kontak teli ağını işten hariç tutan troleybüsün yerini alır.

Comments

[#1 Vicdanınız]

Alıntı: “Değişken voltaj devrelerinde polar elektrolitik kapasitörlerin kullanılması gerekiyorsa, her elemandan geçen akımın sadece bir yönde geçtiği bir devre monte edilir. Bunun için diyotlar kullanılır ... "ve ardından resimüzerine diyotların veya kapasitörlerin monte edildiği. Bu devre, bir patlama ile polar kapasitörlerin arızalanmasına yol açar.

Yönetim, doğru.