לקבלים מגוון עיצובים לשימושים ביישומי מחשוב וסינון אות חשמלי במעגלים. למרות ההבדלים בדרכי בנייתם ובמה הם משמשים, כולם פועלים באמצעות אותם עקרונות אלקטרוכימיים.
כאשר מהנדסים בונים אותם, הם לוקחים בחשבון כמויות כמו ערך קיבול, מתח מדורג, מתח לאחור וזרם דליפה כדי לוודא שהם אידיאליים לשימושם. כשרוצים לאחסן כמות גדולה של מטען במעגל חשמלי, למדו עוד על קבלים אלקטרוליטיים.
קביעת קוטביות הקבלים
כדי להבין את קוטביות הקבל הפס על קבל אלקטרוליטי אומר לך את הסוף השלילי. עבור קבלים מוליכים ציריים (בהם המוליכים יוצאים מהקצוות הנגדיים של הקבל), ייתכן שיש חץ המצביע על הקצה השלילי, המסמל את זרימת המטען.
וודא שאתה יודע מה הקוטביות של קבלים כדי שתוכל לחבר אותו למעגל חשמלי בכיוון המתאים. חיבור בכיוון הלא נכון עלול לגרום לקצר או להתחמם יתר על המידה.
טיפים
אתה יכול לקבוע קוטביות קבלים אלקטרוליטית על ידי מדידת ירידת המתח וקיבולה במעגל חשמלי. ודא שאתה מקפיד היטב על הצד החיובי של הקבל ועל הצד השלילי, כך שלא תפגע בו או בשאר המעגל. השתמש באמצעי בטיחות בעבודה עם קבלים.
במקרים מסוימים, הקצה החיובי של הקבל עשוי להיות ארוך יותר מזה הקשה השלילי, אך עליכם להיזהר בקריטריונים אלו מכיוון שקבלים רבים מקוצצים את הקבלים שלהם. לפעמים בקבל טנטלום יכול להיות סימן פלוס (+) המציין את הסוף החיובי.
ניתן להשתמש בכמה קבלים אלקטרוליטיים באופן דו קוטבי המאפשר להם להפוך את הקוטביות במידת הצורך. הם עושים זאת על ידי מעבר בין זרם המטען דרך מעגל זרם חילופין (AC).
קבלים אלקטרוליטיים מסוימים מיועדים להפעלה דו-קוטבית בשיטות לא מקוטבות. קבלים אלה בנויים עם שתי לוחות אנודה המחוברים בקוטביות הפוכה. בחלקים עוקבים של מחזור ה- AC, תחמוצת אחת מתפקדת כדיאלקטרי חוסם. זה מונע מהזרם הפוך להשמיד את האלקטרוליט הנגדי.
מאפייני קבלים אלקטרוליטיים
קבל אלקטרוליטי משתמש באלקטרוליט כדי להגדיל את כמות הקיבול, או את יכולתו לאגור מטען, הוא יכול להשיג. הם מקוטבים, כלומר החיובים שלהם מסתדרים בהתפלגות המאפשרת להם לאחסן טעינה. האלקטרוליט, במקרה זה, הוא נוזל או ג'ל שיש בו כמות גבוהה של יונים שגורם לו להיטען בקלות.
כאשר הקבלים האלקטרוליטיים מקוטבים, המתח או הפוטנציאל במסוף החיובי גדולים יותר מזה של השלילי, ומאפשרים למטען לזרום בחופשיות ברחבי הקבל.
כאשר הקבל מקוטב, הוא בדרך כלל מסומן במינוס (-) או פלוס (+) כדי לציין את הקצוות השליליים והחיוביים. שימו לב לכך כי אם אתם מחברים קבלים למעגל בצורה לא נכונה, הוא עשוי להתקצר מעגל, כמו, זרם כל כך גדול זורם דרך הקבל שיכול לפגוע בו לצמיתות.
למרות שקיבול גדול מאפשר לקבלים אלקטרוליטיים לאחסן כמויות גדולות יותר של מטען, הם עשויים להיות כפופים לדליפה זרמים וייתכן שלא יעמדו בסבילות הערך המתאימות, הסכום שקיבול מותר להשתנות מעשית מטרות. גורמי תכנון מסוימים עשויים גם להגביל את חייהם של קבלים אלקטרוליטיים אם הקבלים נוטים להישחק בקלות לאחר שימוש חוזר.
בגלל הקוטביות הזו של קבל אלקטרוליטי, הם חייבים להיות מוטים קדימה. פירוש הדבר שהקצה החיובי של הקבל חייב להיות במתח גבוה יותר מזה שלילי, כך שהמטען יזרום דרך המעגל מהקצה החיובי לקצה השלילי.
הצמדת קבלים למעגל בכיוון הלא נכון עלולה לפגוע בחומר תחמוצת האלומיניום המבודד את הקבל או בקצר החשמל עצמו. זה יכול גם לגרום להתחממות יתר כך שהאלקטרוליט מתחמם יותר מדי או דולף.
אמצעי בטיחות בעת מדידת קיבול
לפני שמודדים את הקיבול, עליך להיות מודע לאמצעי הבטיחות בעת שימוש בקבל. גם לאחר שתסיר את הכוח ממעגל, סביר להניח שקבל יישאר בעל אנרגיה. לפני שאתה נוגע בזה, ודא שכל כוחו של המעגל כבוי על ידי שימוש במולטימטר ל- ודא שהכוח כבוי ופרקת את הקבל על ידי חיבור נגד לרוחב הקבל מוביל.
כדי לפרוק קבלים בבטחה, חבר נגד 5 וואט על גבי מסופי הקבל למשך חמש שניות. השתמש במולטימטר כדי לוודא שהכוח כבוי. בדוק ללא הרף את הקבל בדליפות, סדקים וסימני בלאי אחרים.
סמל קבלים אלקטרוליטיים
•••סייד חוסיין את'ר
סמל הקבל האלקטרוליטי הוא הסמל הכללי לקבל. קבלים אלקטרוליטיים מתוארים בתרשימי מעגל כמוצג באיור לעיל לסגנונות אירופאים ואמריקאים. סימני הפלוס והמינוס מציינים את המסופים החיוביים והשליליים, האנודה והקטודה.
חישוב קיבול חשמלי
מכיוון שהקיבול הוא ערך מהותי לקבל אלקטרוליטי, אתה יכול לחשב אותו ביחידות של פארדים כ C = εר ε0 מוֹדָעָה לאזור החפיפה של שתי הלוחות א ב מ2, εר כקבוע הדיאלקטרי חסר המימדים של החומר, ε0 כקבוע החשמלי בפרדות / מטר, ו- d כהפרדה בין לוחות במטרים.
מדידה ניסיונית של קיבוליות
אתה יכול להשתמש במולטימטר למדידת הקיבול. המולטימטר עובד על ידי מדידת זרם ומתח ושימוש בשני הערכים הללו לחישוב הקיבול. הגדר את המולטימטר למצב קיבול (בדרך כלל מסומן על ידי סמל קיבול).
לאחר שהקבל התחבר למעגל וקיבל מספיק זמן לטעינה, נתק אותו מהמעגל בהתאם לאמצעי הבטיחות שתוארו זה עתה.
חבר את מובילי הקבל למסופי המולטימטר. אתה יכול להשתמש במצב יחסי כדי למדוד את הקיבול של מובילי הבדיקה ביחס זה לזה. זה יכול להיות שימושי עבור ערכי קיבול נמוכים שעלולים להיות קשים יותר לאיתור.
נסה להשתמש בטווחי קיבול שונים עד שתמצא קריאה מדויקת על פי תצורת המעגל החשמלי.
יישומים בעת מדידת קיבול
מהנדסים משתמשים במולטימטרים כדי למדוד את הקיבול לעיתים קרובות עבור מנועים חד-פאזיים, ציוד ומכונות בגודל קטן ליישומים תעשייתיים. מנועים חד פאזיים פועלים על ידי יצירת שטף מתחלף בסיבוב הסטטור של המנוע. זה מאפשר לזרם להתחלף בכיוון תוך כדי זרימה דרך הסטטור המתפתל בהתאם לחוקים והעקרונות של אינדוקציה אלקטרומגנטית.
קבלים אלקטרוליטיים במיוחד טובים יותר לשימושים בקיבולת גבוהה כגון מעגלי אספקת חשמל ולוחות אם למחשבים.
הזרם המושרה במנוע מייצר אז שטף מגנטי משלו בניגוד לשטף סלילת הסטטור. מכיוון שמנועים חד פאזיים עשויים להיות נתונים להתחממות יתר ולבעיות אחרות, יש לבדוק את הקיבול שלהם ואת יכולתם לעבוד באמצעות מולטימטרים למדידת קיבול.
תקלות בקבלים יכולות להגביל את אורך חייהם. קבלים במעגל קצר עשויים אפילו לפגוע בחלקים ממנו כך שהם עשויים שלא לעבוד יותר.
בניית קבלים אלקטרוליטיים
מהנדסים בונים קבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום באמצעות נייר אלומיניום ומרווחי נייר, מכשירים הגורמים לתנודות במתח כדי למנוע רעידות פוגעות, הספוגים בנוזל האלקטרוליטי. הם מכסים בדרך כלל אחד משני נייר האלומיניום בשכבת תחמוצת באנודה של הקבל.
התחמוצת בחלק זה של הקבל גורמת לאיבוד החומר במהלך תהליך הטעינה והאחסון של המטען. בקתודה, החומר צובר אלקטרונים במהלך תהליך ההפחתה של בניית קבלים אלקטרוליטיים.
לאחר מכן, היצרנים ממשיכים לערום את הנייר ספוג האלקטרוליט עם הקתודה על ידי חיבורם אחד לשני במעגל חשמלי ומגלגל אותם למארז גלילי המחובר ל- מעגל חשמלי. מהנדסים בדרך כלל בוחרים לסדר את הנייר בכיוון צירי או רדיאלי.
הקבלים הציריים מיוצרים עם סיכה אחת בכל קצה הגליל, והעיצובים הרדיאליים משתמשים בשני הפינים באותו צד של המארז הגלילי.
שטח הצלחת ועובי האלקטרוליטי קובעים את הקיבול ומאפשרים לקבלים אלקטרוליטיים להיות מועמדים אידיאליים ליישומים כגון מגברי שמע. קבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום משמשים באספקת חשמל, לוחות אם למחשבים וציוד ביתי.
תכונות אלה מאפשרות לקבלים אלקטרוליטיים לאחסן הרבה יותר טעינה מאשר בקבלים אחרים. קבלים שכבתיים כפולים, או קבלים-על, יכולים אפילו להשיג קיבולים של אלפי פארדים.
קבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום
קבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום משתמשים בחומר האלומיניום המוצק ליצירת "שסתום" כך שמתח חיובי באלקטרוליטי. נוזל מאפשר לו ליצור שכבת תחמוצת הפועלת כדיאלקטרי, חומר בידוד הניתן לקיטוב כדי למנוע טעינות זורם. מהנדסים יוצרים את הקבלים הללו עם אנודת אלומיניום. זה משמש לייצור שכבות הקבל וזה אידיאלי לאחסון מטען. מהנדסים משתמשים בדו תחמוצת המנגן כדי ליצור את הקתודה.
סוגים אלה של קבלים אלקטרוליטיים ניתנים לפירוק נוסף סוג נייר כסף רגיל דק וסוג נייר כסף חרוט. סוג נייר הכסף הרגיל הם אלו שתוארו זה עתה כאשר קבלים מסוג נייר כסף חרוטים משתמשים בתחמוצת אלומיניום על האנודה. ונייר אלומיניום לקתודות שנחרטו בכדי להגדיל את שטח הפנים וההיתר, המדד ליכולתו של חומר לאחסן לחייב.
זה מגדיל את הקיבוליות, אך גם מעכב את יכולתו של החומר לסבול זרמים ישירים גבוהים (DC), סוג הזרם שעובר בכיוון יחיד במעגל.
אלקטרוליטים בקבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום
סוגי האלקטרוליטים המשמשים בקבלים מאלומיניום יכולים להיות שונים בין דו-חמצני לא-מוצק, מוצק פולימרי מוצק. בדרך כלל משתמשים באלקטרוליטים לא מוצקים או נוזליים מכיוון שהם זולים יחסית ומתאימים למגוון גדלים, קיבולים וערכי מתח. יש להם כמויות גבוהות של אובדן אנרגיה כאשר משתמשים במעגלים. האתילן גליקול וחומצות הבור מהווים את האלקטרוליטים הנוזליים.
ממיסים אחרים כמו דימתיל פורממיד ודימתיל אצטמיד יכולים להיות מומסים במים לשימוש גם כן. סוגים אלה של קבלים יכולים גם להשתמש באלקטרוליטים מוצקים כגון דו-חמצני מנגן או אלקטרוליט פולימרי מוצק. מנגן דו חמצני גם חסכוני ואמין בטמפרטורות וערכי לחות גבוהים יותר. יש להם פחות זרם דליפת DC וכמות מוליכות חשמלית גבוהה.
האלקטרוליטים נבחרים לטפל בבעיות של גורמי הפיזור הגבוהים כמו גם לאובדן האנרגיה הכללי של קבלים אלקטרוליטיים.
קבלים ניוביום וטנטלום
קבל הטנטלום משמש בעיקר במכשירים צמודים לפני השטח ביישומי מחשוב וכן בציוד צבאי, רפואי וחלל.
חומר הטנטלום של האנודה מאפשר להם להתחמצן בקלות בדיוק כמו קבלים אלומיניום, וגם מאפשר להם לנצל את המוליכות המוגברת כאשר אבקת טנטלום נלחצת על מוליך חוּט. התחמוצת נוצרת אז על פני השטח ובתוך חללים בחומר. זה יוצר שטח פנים גדול יותר ליכולת מוגברת לאחסן מטען עם היתירות גדולה יותר מאלומיניום.
קבלים מבוססי ניוביום משתמשים במסה של חומר סביב מוליך חוט המשתמש בחמצון ביצירת דיאלקטרי. לדיאלקטריות אלה יש רשות גבוהה יותר מאשר קבלים טנטלום, אך משתמשים בעובי דיאלקטרי יותר עבור דירוג מתח נתון. קבלים אלה שימשו בתדירות גבוהה יותר לאחרונה מכיוון שקבלים טנטלום התייקרו.