Как да разберем полярността на електролитен кондензатор

Съдържание

• Определяне на полярността на кондензатора
• Съвети
• Характеристики на електролитен кондензатор
• Предпазни мерки за безопасност при измерване на капацитета
• Символ на електролитен кондензатор
• Изчисляване на електрическа мощност
• Експериментално измерване на капацитета
• Приложения, когато измервате капацитета
• Конструкция на електролитни кондензатори
• Алуминиеви електролитни кондензатори
• Електролити в алуминиеви електролитни кондензатори
• Кондензатори за ниобий и тантал

Кондензаторите имат разнообразен дизайн за използване в изчислителни приложения и филтриране на електрически сигнал в схеми. Въпреки разликите в начина, по който са изградени и за какво са използвани, всички те функционират чрез едни и същи електрохимични принципи.

Когато инженерите ги изграждат, те вземат предвид количества като капацитет, номинално напрежение, обратно напрежение и ток на изтичане, за да се уверят, че са идеални за тяхното използване. Когато искате да съхраните голямо количество заряд в електрическа верига, научете повече за електролитните кондензатори.

Определяне на полярността на кондензатора

За да разберете полярността на кондензатора, лентата на електролитен кондензатор ви казва отрицателния край. За аксиално оловни кондензатори (в които изводите излизат от противоположните краища на кондензатора) може да има стрелка, която сочи към отрицателния край, символизиращ потока на заряда.

Уверете се, че знаете каква е полярността на кондензатора, за да можете да го прикрепите към електрическа верига в съответната посока. Закрепването в грешна посока може да доведе до късо съединение или прегряване на веригата.

Съвети

В някои случаи положителният край на кондензатора може да бъде по-дълъг от отрицателния, но трябва да бъдете внимателни с тези критерии, тъй като много кондензатори са подрязани. Танталовият кондензатор понякога може да има знак плюс (+), показващ положителния край.

Някои електролитни кондензатори могат да се използват по биполярен начин, което им позволява да обърнат полярността, когато е необходимо. Те правят това чрез превключване между потока на заряда чрез верига на променлив ток (променлив ток).

Някои електролитни кондензатори са предназначени за биполярна работа чрез неполяризирани методи. Тези кондензатори са конструирани с две анодни плочи, които са свързани в обратна полярност. В последователни части от променливия цикъл, един оксид функционира като блокиращ диелектрик. Той предпазва обратния ток от разрушаване на противоположния електролит.

Характеристики на електролитен кондензатор

Електролитичният кондензатор използва електролит за увеличаване на размера на капацитета или способността му да съхранява заряд, който може да постигне. Те са поляризирани, което означава, че техните такси се подреждат в разпределение, което им позволява да съхраняват такса. Електролитът в този случай е течност или гел, който има голямо количество йони, което го прави лесно зареждащ.

Когато електролитичните кондензатори са поляризирани, напрежението или потенциалът на положителния извод са по-големи от този на отрицателния, което позволява на заряда да тече свободно през кондензатора.

Когато кондензаторът е поляризиран, неговото обикновено е отбелязано с минус (-) или плюс (+), което показва отрицателните и положителните краища. Обърнете внимание на това, защото ако включите кондензатор в дадена верига по грешен начин, това може да има късо съединение, както в, ток, който е толкова голям, тече през кондензатора, че може трайно да го повреди.

Въпреки че големият капацитет позволява електролитичните кондензатори да съхраняват по-големи количества заряд, те могат да бъдат подложени на течове на изтичане и може да не отговарят на допустимите отклонения на стойността, количеството, което капацитетът може да варира за практически цели. Някои конструктивни фактори също могат да ограничат живота на електролитичните кондензатори, ако кондензаторите са склонни да се износват лесно след многократна употреба.

Поради тази полярност на електролитен кондензатор, те трябва да бъдат отклонени напред. Това означава, че положителният край на кондензатора трябва да бъде на по-високо напрежение от отрицателния, така че зарядът да тече през веригата от положителния край към отрицателния край.

Закрепването на кондензатор към верига в неправилна посока може да повреди материала на алуминиевия оксид, който изолира кондензатора или самия късо съединение. Той може също да причини прегряване, така че електролитът да се нагрява твърде много или да изтича.

Предпазни мерки за безопасност при измерване на капацитета

Преди да измерите капацитета, трябва да сте запознати с мерките за безопасност, когато използвате кондензатор. Дори след като отстраните захранването от верига, кондензаторът вероятно ще остане захранван. Преди да го докоснете, потвърдете, че цялата мощност на веригата е изключена с помощта на мултицет, за да потвърдите, че захранването е изключено и сте разрядили кондензатора, като свържете резистор през кондензаторните проводници.

За да освободите кондензатор безопасно, свържете 5-ватов резистор през клемите на кондензаторите за пет секунди. Използвайте мултицета, за да потвърдите, че захранването е изключено. Постоянно проверявайте кондензатора за течове, пукнатини и други признаци на износване.

Символ на електролитен кондензатор

••• Syed Hussain Ather

Символът на електролитен кондензатор е общият символ за кондензатор. Електролитичните кондензатори са изобразени на схеми, както е показано на фигурата по-горе за европейски и американски стил. Знаците плюс и минус показват положителните и отрицателните терминали, анода и катода.

Изчисляване на електрическа мощност

Тъй като капацитетът е стойност, присъща на електролитен кондензатор, можете да го изчислите в единици от farads като C = ε_R ε₀ A / D за площта на припокриване на двете плочи А в м², ε_R като безразмерна диелектрична константа на материала, ε₀ като електрическата константа във фаради / метър и d като разделянето между плочите в метри.

Експериментално измерване на капацитета

Можете да използвате мултицет за измерване на капацитета. Мултицетът работи като измерва ток и напрежение и използва тези две стойности за изчисляване на капацитет. Задайте мултицета в режим на капацитет (обикновено се обозначава със символ на капацитета).

След като кондензаторът е свързан към веригата и е дадено достатъчно време за зареждане, изключете го от веригата, спазвайки току-що описаните предпазни мерки.

Свържете изводите на кондензатора към клемите на мултицет. Можете да използвате относителен режим за измерване на капацитета на тестовите проводници един спрямо друг. Това може да бъде полезно за стойности с нисък капацитет, които могат да бъдат по-трудни за откриване.

Опитайте да използвате различни диапазони на капацитет, докато не намерите точно четене въз основа на конфигурацията на електрическата верига.

Приложения, когато измервате капацитета

Инженерите използват мултиметри за измерване на капацитета често за еднофазни двигатели, оборудване и машини с малки размери за промишлени приложения. Еднофазните двигатели работят чрез създаване на променлив поток в намотката на статора на двигателя. Това позволява токът да се редува в посока, докато тече през намотката на статора, както се ръководи от законите и принципите на електромагнитната индукция.

По-специално електролитните кондензатори са по-добри за използване с голям капацитет, като вериги за захранване и дънни платки за компютри.

След това индуцираният ток в двигателя произвежда собствен магнитен поток в противовес на потока на намотката на статора. Тъй като еднофазните двигатели могат да бъдат подложени на прегряване и други проблеми, е необходимо да се провери тяхната капацитет и способност за работа, като се използват мултиметри за измерване на капацитета.

Неизправността в кондензаторите може да ограничи живота им. Кондензаторите с късо съединение могат дори да повредят части от него, така че да не работят повече.

Конструкция на електролитни кондензатори

Инженерите строят алуминиеви електролитни кондензатори с помощта на алуминиеви фолиа и хартиени дистанционери, устройства, които причиняват колебания в напрежението, за да предотвратят увреждащи вибрации, които са напоени с електролитна течност. Обикновено покриват едно от двете алуминиеви фолиа с оксиден слой на анода на кондензатора.

Оксидът в тази част на кондензатора причинява на материала загуба на електрони по време на процеса на зареждане и съхраняване на заряд. В катода материалът набира електрони по време на процеса на редукция на конструкцията на електролитен кондензатор.

След това производителите продължават да подреждат напоената с електролит хартия с катода, като ги свързват помежду си в електрическа верига и ги навиват в цилиндричен калъф, който е свързан към веригата. Обикновено инженерите избират или подреждат хартията в аксиална или радиална посока.

Аксиалните кондензатори са направени с един щифт на всеки край на цилиндъра, а радиалните конструкции използват и двете щифтове от едната страна на цилиндричния корпус.

Площта на плочата и електролитната дебелина определят капацитета и позволяват електролитичните кондензатори да бъдат идеални кандидати за приложения като аудио усилватели. Алуминиевите електролитни кондензатори се използват в захранващи устройства, компютърни дънни платки и битово оборудване.

Тези функции позволяват на електролитни кондензатори да съхраняват много повече заряд от другите кондензатори. Двуслойните кондензатори или суперкондензаторите дори могат да постигнат капацитети на хиляди фаради.

Алуминиеви електролитни кондензатори

Алуминиевите електролитични кондензатори използват твърдия алуминиев материал, за да създадат „клапан“, така че положителното напрежение в електролитната течност позволява да образува оксиден слой, който действа като диелектрик, изолационен материал, който може да бъде поляризиран, за да се предотврати изтичането на заряди. Инженерите създават тези кондензатори с алуминиев анод. Това се използва за направата на слоевете на кондензатора и неговия идеал за съхранение на заряд. Инженерите използват манганов диоксид за създаване на катода.

Тези видове електролитни кондензатори могат допълнително да бъдат разбити тип тънко обикновено фолио и ецвано фолио, Обикновеният тип фолио са тези, които току-що са описани, докато кондензаторите от тип ецвано фолио използват алуминиев оксид върху анода и катодните фолиа, които са ецвани за увеличаване на повърхността и пропускливостта, мярката за способността на материалите да съхраняват заряд.

Това увеличава капацитета, но също така затруднява способността на материалите да понасят високи директни токове (DC), вида на тока, който се движи в една посока във верига.

Електролити в алуминиеви електролитни кондензатори

Видовете електролити, използвани в алуминиевите кондензатори, могат да се различават между нетвърд, твърд манганов диоксид и твърд полимер. Обикновено се използват нетвърди или течни електролити, защото те са сравнително евтини и отговарят на различни размери, капацитети и стойности на напрежението. Те обаче имат големи количества загуба на енергия, когато се използват в вериги. Етилен гликолът и борната киселина съставляват течните електролити.

Други разтворители като диметилформамид и диметилацетамид могат също да бъдат разтворени във вода за употреба. Тези видове кондензатори могат също да използват твърди електролити като манганов диоксид или твърд полимерен електролит. Мангановият диоксид също е рентабилен и надежден при по-високи стойности на температури и влажност. Те имат по-малък постоянен ток на изтичане и голямо количество електропроводимост.

Електролитите са избрани за справяне с проблемите на високите коефициенти на разсейване, както и общите загуби на енергия на електролитичните кондензатори.

Кондензатори за ниобий и тантал

Танталовият кондензатор се използва най-вече в устройства за повърхностно монтиране в компютърни приложения, както и във военно, медицинско и космическо оборудване.

Танталовият материал на анода им позволява да се окисляват лесно като алуминиев кондензатор, а също така им позволява да се възползват от повишената проводимост при натискане на танталов прах върху проводяща жица. След това оксидът се образува на повърхността и в кухините на материала. Това създава по-голяма повърхност за увеличена способност за съхранение на заряд с по-голяма пропускливост от алуминия.

Кондензаторите на базата на ниобий използват маса от материал около жичен проводник, който използва окисляване при създаването на диелектрик. Тези диелектрици имат по-голяма пропускливост от танталовите кондензатори, но използват повече от диелектрична дебелина за дадена степен на напрежение. Тези кондензатори се използват по-често напоследък, тъй като танталовите кондензатори са станали по-скъпи.