Ako zistiť polaritu elektrolytického kondenzátora

Obsah

• Určenie polarity kondenzátora
• Tipy
• Charakteristiky elektrolytického kondenzátora
• Bezpečnostné opatrenia pri meraní kapacity
• Elektrolytický kondenzátorový symbol
• Výpočet elektrickej kapacity
• Experimentálne meranie kapacity
• Aplikácie pri meraní kapacity
• Konštrukcia elektrolytického kondenzátora
• Hliníkové elektrolytické kondenzátory
• Elektrolyty v hliníkových elektrolytických kondenzátoroch
• Kondenzátory nióbu a tantalu

Kondenzátory majú rôzne prevedenia na použitie vo výpočtových aplikáciách a na filtrovanie elektrického signálu v obvodoch. Napriek rozdielom v spôsobe ich výroby a na čo sa používajú, všetky fungujú na základe rovnakých elektrochemických princípov.

Keď ich inžinieri stavajú, berú do úvahy veličiny, ako je hodnota kapacity, menovité napätie, reverzné napätie a zvodový prúd, aby sa ubezpečili, že sú ideálne pre ich použitie. Ak chcete uložiť veľké množstvo náboja do elektrického obvodu, prečítajte si viac o elektrolytických kondenzátoroch.

Určenie polarity kondenzátora

Aby ste zistili polaritu kondenzátora, prúžok na elektrolytickom kondenzátore vám povie negatívny koniec. Pre axiálne olovené kondenzátory (v ktorých elektródy vychádzajú z opačných koncov kondenzátora), môže existovať šípka, ktorá ukazuje na negatívny koniec, ktorý symbolizuje tok náboja.

Uistite sa, že viete, aká je polarita kondenzátora, aby ste ju mohli pripojiť k elektrickému obvodu správnym smerom. Pripojenie nesprávnym smerom môže spôsobiť skrat alebo prehriatie okruhu.

Tipy

V niektorých prípadoch môže byť pozitívny koniec kondenzátora dlhší ako negatívny, ale s týmto kritériom musíte byť opatrní, pretože mnoho kondenzátorov má orezané elektródy. Tantalový kondenzátor môže mať niekedy znamienko plus (+) označujúce pozitívny koniec.

Niektoré elektrolytické kondenzátory sa môžu používať bipolárnym spôsobom, ktorý im umožňuje v prípade potreby zvrátiť polaritu. Robia to prepínaním medzi tokom náboja cez obvod striedavého prúdu (AC).

Niektoré elektrolytické kondenzátory sú určené na bipolárnu prevádzku pomocou nepolárnych metód. Tieto kondenzátory sú skonštruované s dvoma anódovými doskami, ktoré sú spojené v opačnej polarite. V nasledujúcich častiach ac cyklu jeden oxid funguje ako blokujúci dielektrikum. Zabráni spätnému prúdu zničiť opačný elektrolyt.

Charakteristiky elektrolytického kondenzátora

Elektrolytický kondenzátor používa elektrolyt na zvýšenie množstva kapacity alebo jej schopnosti ukladať náboj, ktorý môže dosiahnuť. Sú polarizované, čo znamená, že ich poplatky sú usporiadané v distribúcii, ktorá im umožňuje ukladať poplatky. Elektrolyt je v tomto prípade kvapalina alebo gél, ktorý má vysoké množstvo iónov, vďaka ktorým je ľahko nabíjateľný.

Keď sú elektrolytické kondenzátory polarizované, napätie alebo potenciál na kladnom póle je väčší ako záporný, čo umožňuje voľný tok náboja cez kondenzátor.

Keď je kondenzátor polarizovaný, zvyčajne je označený mínusom (-) alebo plus (+) na označenie negatívnych a pozitívnych koncov. Venujte tomu náležitú pozornosť, pretože ak zapojíte kondenzátor do obvodu nesprávnym spôsobom, môže skratovať ako v prúde kondenzátora taký veľký prúd, ktorý ho môže trvalo poškodiť.

Aj keď veľká kapacita umožňuje elektrolytickým kondenzátorom ukladať väčšie množstvá náboja, môžu byť vystavené unikajúcim prúdom a nemusia spĺňať príslušné tolerancie hodnôt, avšak množstvo, ktoré sa kapacita môže z praktických dôvodov meniť. Určité konštrukčné faktory môžu tiež obmedziť životnosť elektrolytických kondenzátorov, ak sú kondenzátory náchylné na ich opotrebenie po opakovanom použití.

Vzhľadom na túto polaritu elektrolytického kondenzátora musia byť tieto sklonené smerom dopredu. To znamená, že kladný koniec kondenzátora musí byť pri vyššom napätí ako záporný, aby náboj pretekal obvodom od kladného ku zápornému koncu.

Pripojenie kondenzátora k obvodu v nesprávnom smere môže poškodiť materiál oxidu hlinitého, ktorý izoluje kondenzátor alebo skrat sám. Môže to tiež spôsobiť prehriatie tak, že sa elektrolyt príliš zahrieva alebo presakuje.

Bezpečnostné opatrenia pri meraní kapacity

Pred meraním kapacity by ste si mali byť vedomí bezpečnostných opatrení pri používaní kondenzátora. Aj keď odpojíte napájanie z obvodu, kondenzátor pravdepodobne zostane pod napätím. Predtým, ako sa jej dotknete, overte, či je vypnutý všetok výkon obvodu pomocou multimetra, aby ste sa uistili, že je vypnutý a kondenzátor ste vybili pripojením odporu cez káble kondenzátorov.

Na bezpečné vybitie kondenzátora pripojte 5-wattový rezistor na svorky kondenzátorov na päť sekúnd. Pomocou multimetra skontrolujte, či je napájanie vypnuté. Neustále skontrolujte kondenzátor, či nevykazuje netesnosti, praskliny a iné známky opotrebenia.

Elektrolytický kondenzátorový symbol

••• Syed Hussain Ather

Symbol elektrolytického kondenzátora je všeobecný symbol kondenzátora. Elektrolytické kondenzátory sú znázornené v schémach zapojenia tak, ako je to znázornené na obrázku vyššie pre európske a americké štýly. Znaky plus a mínus označujú kladné a záporné svorky, anódu a katódu.

Výpočet elektrickej kapacity

Pretože kapacita je hodnota vlastná elektrolytickému kondenzátoru, môžete ju vypočítať v jednotkách faradov ako C = ε_r ε₀ A / d pre oblasť prekrytia dvoch dosiek v m², ε_r ako bezrozmerná dielektrická konštanta materiálu, ε₀ ako elektrická konštanta v farad / meter a d ako vzdialenosť medzi doskami v metroch.

Experimentálne meranie kapacity

Na meranie kapacity môžete použiť multimeter. Multimeter pracuje tak, že meria prúd a napätie a používa tieto dve hodnoty na výpočet kapacity. Nastavte multimeter do kapacitného režimu (zvyčajne označený ako kapacitný symbol).

Po pripojení kondenzátora k obvodu a dostatočnom čase na nabitie ho odpojte od okruhu podľa bezpečnostných opatrení, ktoré boli práve opísané.

Pripojte vodiče kondenzátora na terminály multimetra. Relatívny režim môžete použiť na meranie vzájomnej kapacity testovacích káblov. To môže byť užitočné pri nízkych kapacitných hodnotách, ktoré môžu byť ťažšie odhaliteľné.

Skúste použiť rôzne rozsahy kapacity, až kým nenájdete presnú hodnotu na základe konfigurácie elektrického obvodu.

Aplikácie pri meraní kapacity

Inžinieri používajú multimetre na meranie kapacity často pre jednofázové motory, zariadenia a stroje malej veľkosti pre priemyselné aplikácie. Jednofázové motory pracujú tak, že vytvárajú striedavý tok vo vinutí statora motora. Toto umožňuje striedanie prúdu v smere, zatiaľ čo prúdi vinutím statora, ako sa riadi zákonmi a zásadami elektromagnetickej indukcie.

Obzvlášť elektrolytické kondenzátory sú lepšie pre použitie s vysokou kapacitou, ako sú obvody napájania a základné dosky pre počítače.

Indukovaný prúd v motore potom vytvára svoj vlastný magnetický tok v protiklade k toku vinutia statora. Pretože jednofázové motory môžu byť vystavené prehriatiu a iným problémom, je potrebné skontrolovať ich kapacitu a schopnosť pracovať pomocou multimetrov na meranie kapacity.

Poruchy v kondenzátoroch môžu obmedziť ich životnosť. Skratované kondenzátory môžu dokonca poškodiť ich časti, takže už ďalej nemusia fungovať.

Konštrukcia elektrolytického kondenzátora

Stavajú inžinieri hliníkové elektrolytické kondenzátory s použitím hliníkových fólií a rozpierok na papier, zariadení, ktoré spôsobujú kolísanie napätia, aby sa zabránilo škodlivým vibráciám, ktoré sú namočené v elektrolytickej tekutine. Typicky pokrývajú jednu z dvoch hliníkových fólií vrstvou oxidu na anóde kondenzátora.

Oxid v tejto časti kondenzátora spôsobuje, že materiál stráca elektróny počas procesu nabíjania a ukladania náboja. Na katóde materiál získava elektróny počas procesu redukcie konštrukcie elektrolytického kondenzátora.

Potom výrobcovia pokračujú v ukladaní elektrolytom nasiaknutého papiera spolu s katódou tak, že sa navzájom spoja v elektrickom obvode a valcovajú sa do valcového puzdra, ktoré je k obvodu pripojené. Inžinieri sa zvyčajne rozhodnú buď usporiadať papier v axiálnom alebo radiálnom smere.

Axiálne kondenzátory sú vyrobené s jedným kolíkom na každom konci valca a radiálne konštrukcie využívajú oba kolíky na tej istej strane valcového puzdra.

Plocha dosky a elektrolytická hrúbka určujú kapacitu a umožňujú elektrolytickým kondenzátorom, aby boli ideálnymi kandidátmi pre aplikácie, ako sú zvukové zosilňovače. Hliníkové elektrolytické kondenzátory sa používajú v napájacích zdrojoch, základných doskách počítačov a domácich zariadeniach.

Tieto vlastnosti umožňujú elektrolytickým kondenzátorom ukladať oveľa viac náboja ako iné kondenzátory. Dvojvrstvové kondenzátory alebo superkondenzátory môžu dokonca dosiahnuť kapacity tisícov farad.

Hliníkové elektrolytické kondenzátory

Hliníkové elektrolytické kondenzátory používajú pevný hliníkový materiál na vytvorenie „ventilu“ tak, že kladné napätie v elektrolytickej tekutine mu umožňuje tvoriť oxidovú vrstvu, ktorá pôsobí ako dielektrikum, izolačný materiál, ktorý môže byť polarizovaný, aby sa zabránilo toku nábojov. Inžinieri vytvárajú tieto kondenzátory s hliníkovou anódou. Používa sa na vytvorenie vrstiev kondenzátora a je ideálny na ukladanie náboja. Inžinieri používajú na vytvorenie katódy oxid manganičitý.

Tieto typy elektrolytických kondenzátorov je možné ďalej rozdeliť tenká hladká a leptaná fólia, Bežná fólia je tá, ktorá bola práve opísaná, zatiaľ čo kondenzátory typu leptanej fólie používajú oxid hlinitý na anódové a katódové fólie, ktoré boli leptané, aby sa zväčšila povrchová plocha a permitivita, čo je miera schopnosti materiálu ukladať náboj.

Tým sa zvyšuje kapacita, ale tiež sa obmedzuje schopnosť materiálov tolerovať vysoké jednosmerné prúdy (DC), druh prúdu, ktorý sa v okruhu pohybuje jedným smerom.

Elektrolyty v hliníkových elektrolytických kondenzátoroch

Typy elektrolytov používaných v hliníkových kondenzátoroch sa môžu líšiť medzi nekonsolidovaným tuhým oxidom manganičitým a tuhým polymérom. Nekonsolidované alebo tekuté elektrolyty sa bežne používajú, pretože sú relatívne lacné a vyhovujú rôznym veľkostiam, kapacitám a hodnotám napätia. Pri použití v obvodoch však majú vysoké straty energie. Kvapalné elektrolyty tvoria etylénglykol a kyseliny borité.

Iné rozpúšťadlá, ako je dimetylformamid a dimetylacetamid, sa môžu na použitie tiež rozpustiť vo vode. Tieto typy kondenzátorov môžu tiež používať tuhé elektrolyty, ako je oxid manganičitý alebo pevný polymérny elektrolyt. Oxid manganičitý je tiež nákladovo efektívny a spoľahlivý pri vyšších hodnotách teploty a vlhkosti. Majú menší jednosmerný zvodový prúd a vysoké množstvo elektrickej vodivosti.

Elektrolyty sú vybrané tak, aby riešili problémy vysokých disipačných faktorov, ako aj všeobecných energetických strát elektrolytických kondenzátorov.

Kondenzátory nióbu a tantalu

Tantalový kondenzátor sa väčšinou používa v povrchových zariadeniach vo výpočtových aplikáciách, ako aj vo vojenských, lekárskych a vesmírnych zariadeniach.

Tantalový materiál anódy im umožňuje ľahko oxidovať rovnako ako hliníkový kondenzátor a tiež im umožňuje využívať zvýšenú vodivosť, keď sa tantalový prášok pritláča na vodivý drôt. Oxid sa potom tvorí na povrchu av dutinách materiálu. To vytvára väčšiu plochu povrchu pre zvýšenú schopnosť ukladať náboj s väčšou permitivitou ako hliník.

Kondenzátory na báze nióbu využívajú množstvo materiálu okolo vodiča drôtu, ktorý využíva oxidáciu pri vytváraní dielektrika. Tieto dielektriká majú väčšiu permitivitu ako tantalové kondenzátory, ale pri danej menovitej hodnote napätia používajú viac dielektrickej hrúbky. Tieto kondenzátory sa v poslednom čase používajú častejšie, pretože tantalové kondenzátory sú drahšie.