Bagaimana Mengenali Polaritas Kapasitor Elektrolit

Kapasitor memiliki berbagai desain untuk digunakan dalam aplikasi komputasi dan menyaring sinyal listrik di sirkuit. Terlepas dari perbedaan cara pembuatan dan kegunaannya, semuanya berfungsi melalui prinsip elektrokimia yang sama.

Ketika insinyur membangunnya, mereka memperhitungkan jumlah akun seperti nilai kapasitansi, tegangan pengenal, tegangan balik, dan arus bocor untuk memastikan mereka ideal untuk penggunaannya. Saat Anda ingin menyimpan muatan dalam jumlah besar dalam rangkaian listrik, pelajari lebih lanjut tentang kapasitor elektrolitik.

Untuk mengetahui polaritas kapasitor, garis pada kapasitor elektrolitik memberi tahu Anda ujung negatifnya. Untuk kapasitor bertimbal aksial (di mana kabel keluar dari ujung kapasitor yang berlawanan), mungkin ada panah yang menunjuk ke ujung negatif, melambangkan aliran muatan.

Pastikan Anda mengetahui polaritas kapasitor sehingga Anda dapat memasangnya ke rangkaian listrik dengan arah yang sesuai. Memasang dengan arah yang salah dapat menyebabkan korsleting atau terlalu panas.

• Anda dapat menentukan polaritas kapasitor elektrolitik dengan mengukur penurunan tegangan dan kapasitansinya dalam rangkaian listrik. Pastikan Anda memperhatikan sisi positif dan sisi negatif kapasitor sedemikian rupa sehingga Anda tidak merusaknya atau rangkaian lainnya. Gunakan tindakan pencegahan keselamatan saat bekerja dengan kapasitor.

Dalam beberapa kasus, ujung positif kapasitor mungkin lebih panjang daripada ujung negatifnya, tetapi Anda harus berhati-hati dengan kriteria ini karena banyak kapasitor yang ujungnya dipangkas. Kapasitor tantalum terkadang memiliki tanda plus (+) yang menunjukkan ujung positif.

Beberapa kapasitor elektrolitik dapat digunakan dengan cara bipolar yang memungkinkan mereka membalikkan polaritas bila diperlukan. Mereka melakukan ini dengan beralih antara aliran muatan melalui sirkuit arus bolak-balik (AC).

Beberapa kapasitor elektrolitik dimaksudkan untuk operasi bipolar melalui metode yang tidak terpolarisasi. Kapasitor ini dibangun dengan dua pelat anoda yang terhubung dalam polaritas terbalik. Dalam bagian siklus ac yang berurutan, satu oksida berfungsi sebagai dielektrik pemblokiran. Ini mencegah arus balik dari menghancurkan elektrolit yang berlawanan.

Kapasitor elektrolit menggunakan elektrolit untuk meningkatkan jumlah kapasitansi, atau kemampuannya untuk menyimpan muatan, yang dapat dicapainya. Mereka terpolarisasi, artinya muatan mereka berbaris dalam distribusi yang memungkinkan mereka menyimpan muatan. Elektrolit dalam hal ini adalah cairan atau gel yang memiliki jumlah ion yang tinggi sehingga mudah untuk diisi.

Ketika kapasitor elektrolit terpolarisasi, tegangan atau potensial pada terminal positif lebih besar dari pada yang negatif, memungkinkan muatan mengalir bebas di seluruh kapasitor.

Ketika kapasitor terpolarisasi, biasanya ditandai dengan minus (-) atau plus (+) untuk menunjukkan ujung negatif dan positif. Perhatikan baik-baik hal ini karena, jika Anda memasang kapasitor di rangkaian dengan cara yang salah, mungkin akan terjadi hubungan pendek sirkuit, seperti pada, arus yang begitu besar mengalir melalui kapasitor yang dapat merusaknya secara permanen.

Meskipun kapasitansi besar memungkinkan kapasitor elektrolit menyimpan jumlah muatan yang lebih besar, mereka dapat mengalami kebocoran arus dan mungkin tidak memenuhi toleransi nilai yang sesuai, jumlah kapasitansi diperbolehkan bervariasi untuk praktis tujuan. Faktor desain tertentu juga dapat membatasi masa pakai kapasitor elektrolitik jika kapasitor cenderung mudah aus setelah digunakan berulang kali.

Karena polaritas kapasitor elektrolitik ini, mereka harus dibias maju. Ini berarti ujung positif kapasitor harus berada pada tegangan yang lebih tinggi daripada ujung negatif sehingga muatan mengalir melalui rangkaian dari ujung positif ke ujung negatif.

Memasang kapasitor ke sirkuit dengan arah yang salah dapat merusak bahan aluminium oksida yang mengisolasi kapasitor atau korsleting itu sendiri. Ini juga dapat menyebabkan panas berlebih sehingga elektrolit menjadi terlalu panas atau bocor.

Sebelum Anda mengukur kapasitansi, Anda harus mengetahui tindakan pencegahan keselamatan saat menggunakan kapasitor. Bahkan setelah Anda melepaskan daya dari rangkaian, kapasitor kemungkinan akan tetap berenergi. Sebelum Anda menyentuhnya, pastikan bahwa semua daya rangkaian dimatikan dengan menggunakan multimeter untuk pastikan daya mati dan Anda telah mengosongkan kapasitor dengan menghubungkan resistor melintasi kapasitor across memimpin.

Untuk melepaskan kapasitor dengan aman, sambungkan resistor 5 watt melintasi terminal kapasitor selama lima detik. Gunakan multimeter untuk memastikan daya dimatikan. Periksa terus-menerus kapasitor dari kebocoran, retak, dan tanda-tanda keausan lainnya.

•••Syed Hussain Ather

Simbol kapasitor elektrolit adalah simbol umum untuk kapasitor. Kapasitor elektrolit digambarkan dalam diagram sirkuit seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas untuk gaya Eropa dan Amerika. Tanda plus dan minus menunjukkan terminal positif dan negatif, anoda dan katoda.

Karena kapasitansi adalah nilai intrinsik kapasitor elektrolit, Anda dapat menghitungnya dalam satuan farad sebagai C =_r ε₀ Iklan untuk luas tumpang tindih kedua pelat SEBUAH dalam m², ε_r sebagai konstanta dielektrik tak berdimensi dari bahan, ε₀ sebagai konstanta listrik dalam farad/meter, dan d sebagai jarak antar pelat dalam meter.

Anda dapat menggunakan multimeter untuk mengukur kapasitansi. Multimeter bekerja dengan mengukur arus dan tegangan dan menggunakan kedua nilai tersebut untuk menghitung kapasitansi. Atur multimeter ke mode kapasitansi (biasanya ditunjukkan dengan simbol kapasitansi).

Setelah kapasitor terhubung ke sirkuit dan diberi waktu yang cukup untuk mengisi daya, lepaskan kapasitor dari sirkuit mengikuti tindakan pencegahan keselamatan yang baru saja dijelaskan.

Hubungkan ujung kapasitor ke terminal multimeter. Anda dapat menggunakan mode relatif untuk mengukur kapasitansi kabel uji relatif satu sama lain. Ini dapat berguna untuk nilai kapasitansi rendah yang mungkin lebih sulit untuk dideteksi.

Coba gunakan berbagai rentang kapasitansi hingga Anda menemukan pembacaan yang akurat berdasarkan konfigurasi rangkaian listrik.

Insinyur sering menggunakan multimeter untuk mengukur kapasitansi untuk motor fase tunggal, peralatan dan mesin berukuran kecil untuk aplikasi industri. Motor fase tunggal bekerja dengan menciptakan fluks bolak-balik pada belitan stator motor. Hal ini memungkinkan arus bolak-balik dalam arah saat mengalir melalui belitan stator sebagaimana diatur oleh hukum dan prinsip induksi elektromagnetik.

Kapasitor elektrolit khususnya lebih baik untuk penggunaan kapasitansi tinggi seperti sirkuit catu daya dan motherboard untuk komputer.

Arus induksi pada motor kemudian menghasilkan fluks magnetnya sendiri yang berlawanan dengan fluks belitan stator. Karena motor fase tunggal dapat mengalami panas berlebih dan masalah lainnya, kapasitansi dan kemampuannya harus diperiksa menggunakan multimeter untuk mengukur kapasitansi.

Kerusakan pada kapasitor dapat membatasi umurnya. Kapasitor hubung singkat bahkan dapat merusak bagian-bagiannya sehingga tidak dapat berfungsi lagi.

Insinyur membangun kapasitor elektrolit aluminium menggunakan aluminium foil dan spacer kertas, perangkat yang menyebabkan fluktuasi tegangan untuk mencegah getaran yang merusak, yang direndam dalam cairan elektrolit. Mereka biasanya menutupi salah satu dari dua aluminium foil dengan lapisan oksida di anoda kapasitor.

Oksida pada bagian kapasitor ini menyebabkan material kehilangan elektron selama proses pengisian dan penyimpanan muatan. Di katoda, material memperoleh elektron selama proses reduksi konstruksi kapasitor elektrolitik.

Kemudian, pabrikan terus menumpuk kertas yang direndam elektrolit dengan katoda dengan menghubungkannya satu sama lain dalam rangkaian listrik dan menggulungnya menjadi wadah silinder yang dihubungkan ke sirkuit. Insinyur umumnya memilih untuk mengatur kertas baik dalam arah aksial atau radial.

Kapasitor aksial dibuat dengan satu pin di setiap ujung silinder, dan desain radial menggunakan kedua pin di sisi yang sama dari wadah silinder.

Area pelat dan ketebalan elektrolit menentukan kapasitansi dan memungkinkan kapasitor elektrolit menjadi kandidat ideal untuk aplikasi seperti amplifier audio. Kapasitor elektrolit aluminium digunakan dalam catu daya, motherboard komputer, dan peralatan rumah tangga.

Fitur-fitur ini memungkinkan kapasitor elektrolit untuk menyimpan lebih banyak muatan daripada kapasitor lain. Kapasitor lapis ganda, atau superkapasitor, bahkan dapat mencapai kapasitansi ribuan farad.

Kapasitor elektrolit aluminium menggunakan bahan aluminium padat untuk membuat "katup" sedemikian rupa sehingga tegangan positif dalam elektrolit cairan memungkinkannya membentuk lapisan oksida yang bertindak sebagai dielektrik, bahan isolasi yang dapat dipolarisasi untuk mencegah muatan dari mengalir. Insinyur membuat kapasitor ini dengan anoda aluminium. Ini digunakan untuk membuat lapisan kapasitor, dan ideal untuk menyimpan muatan. Insinyur menggunakan mangan dioksida untuk membuat katoda.

Jenis kapasitor elektrolitik ini selanjutnya dapat dipecah menjadi: jenis foil polos tipis dan jenis foil terukir. Jenis foil polos adalah yang baru saja dijelaskan sedangkan kapasitor jenis foil tergores menggunakan aluminium oksida pada anoda dan foil katoda yang telah tergores untuk meningkatkan luas permukaan dan permitivitas, ukuran kemampuan material untuk menyimpan biaya.

Ini meningkatkan kapasitansi, tetapi juga menghalangi kemampuan material untuk mentolerir arus searah (DC) yang tinggi, jenis arus yang mengalir dalam satu arah dalam suatu rangkaian.

Jenis elektrolit yang digunakan dalam kapasitor aluminium dapat berbeda antara nonsolid, mangan dioksida padat dan polimer padat. Elektrolit nonpadat, atau cair, biasanya digunakan karena harganya relatif murah dan sesuai dengan berbagai ukuran, kapasitansi, dan nilai tegangan. Mereka memang memiliki jumlah kehilangan energi yang tinggi saat digunakan di sirkuit. Etilen glikol dan asam borat membentuk elektrolit cair.

Pelarut lain seperti dimethylformamide dan dimethylacetamide juga dapat dilarutkan dalam air untuk digunakan. Kapasitor jenis ini juga dapat menggunakan elektrolit padat seperti mangan dioksida atau elektrolit polimer padat. Mangan dioksida juga hemat biaya dan dapat diandalkan pada suhu dan nilai kelembaban yang lebih tinggi. Mereka memiliki arus bocor DC yang lebih sedikit dan konduktivitas listrik yang tinggi.

Elektrolit dipilih untuk mengatasi masalah faktor disipasi tinggi serta kehilangan energi umum kapasitor elektrolitik.

Kapasitor tantalum sebagian besar digunakan pada perangkat pemasangan permukaan dalam aplikasi komputasi serta peralatan militer, medis, dan luar angkasa.

Bahan tantalum dari anoda memungkinkan mereka teroksidasi dengan mudah seperti kapasitor aluminium, dan juga memungkinkan mereka memanfaatkan konduktivitas yang meningkat ketika bubuk tantalum ditekan pada konduktif kawat. Oksida kemudian terbentuk di permukaan dan di dalam rongga material. Ini menciptakan area permukaan yang lebih besar untuk meningkatkan kemampuan menyimpan muatan dengan permitivitas lebih besar daripada aluminium.

Kapasitor berbasis niobium menggunakan massa bahan di sekitar konduktor kawat yang menggunakan oksidasi dalam menciptakan dielektrik. Dielektrik ini memiliki permitivitas lebih besar daripada kapasitor tantalum, tetapi menggunakan lebih banyak ketebalan dielektrik untuk peringkat tegangan yang diberikan. Kapasitor ini telah digunakan lebih sering baru-baru ini karena kapasitor tantalum menjadi lebih mahal.