Jak określić polaryzację kondensatora elektrolitycznego?

Kondensatory mają różne konstrukcje do zastosowań obliczeniowych i filtrowania sygnału elektrycznego w obwodach. Pomimo różnic w sposobach ich budowy i do czego są używane, wszystkie działają na tych samych zasadach elektrochemicznych.

Tworząc je, inżynierowie biorą pod uwagę takie wielkości, jak wartość pojemności, napięcie znamionowe, napięcie wsteczne i prąd upływu, aby upewnić się, że są idealne do swoich zastosowań. Jeśli chcesz przechowywać dużą ilość ładunku w obwodzie elektrycznym, dowiedz się więcej o kondensatorach elektrolitycznych.

Aby określić polaryzację kondensatora, pasek na kondensatorze elektrolitycznym wskazuje ujemny koniec. W przypadku kondensatorów z wyprowadzeniami osiowymi (w których wyprowadzenia wychodzą z przeciwległych końców kondensatora) może znajdować się strzałka wskazująca na biegun ujemny, symbolizująca przepływ ładunku.

Upewnij się, że wiesz, jaka jest polaryzacja kondensatora, aby móc podłączyć go do obwodu elektrycznego w odpowiednim kierunku. Podłączanie w złym kierunku może spowodować zwarcie lub przegrzanie obwodu.

• Polaryzację kondensatora elektrolitycznego można określić, mierząc jego spadek napięcia i pojemność w obwodzie elektrycznym. Upewnij się, że zwracasz szczególną uwagę na dodatnią i ujemną stronę kondensatora, aby nie uszkodzić jej ani reszty obwodu. Podczas pracy z kondensatorami zachowaj środki ostrożności.

W niektórych przypadkach dodatni koniec kondensatora może być dłuższy niż ujemny, ale należy uważać na to kryterium, ponieważ wiele kondensatorów ma przycięte wyprowadzenia. Kondensator tantalowy może czasami mieć znak plus (+) wskazujący dodatni koniec.

Niektóre kondensatory elektrolityczne mogą być używane w sposób bipolarny, co pozwala na odwrócenie polaryzacji w razie potrzeby. Robią to poprzez przełączanie między przepływem ładunku przez obwód prądu przemiennego (AC).

Niektóre kondensatory elektrolityczne są przeznaczone do pracy bipolarnej metodami niespolaryzowanymi. Kondensatory te są zbudowane z dwóch płytek anodowych, które są połączone w odwrotnej polaryzacji. W kolejnych częściach cyklu AC jeden tlenek działa jako dielektryk blokujący. Zapobiega niszczeniu przez prąd wsteczny przeciwnego elektrolitu.

Kondensator elektrolityczny wykorzystuje elektrolit do zwiększenia pojemności lub zdolności do przechowywania ładunku, jaki może osiągnąć. Są spolaryzowane, co oznacza, że ​​ich ładunki układają się w rozkład, który pozwala im przechowywać ładunek. Elektrolit w tym przypadku jest cieczą lub żelem, który zawiera dużą ilość jonów, dzięki czemu łatwo się ładuje.

Gdy kondensatory elektrolityczne są spolaryzowane, napięcie lub potencjał na zacisku dodatnim jest większe niż na zacisku ujemnym, umożliwiając swobodny przepływ ładunku przez kondensator.

Kiedy kondensator jest spolaryzowany, jest zwykle oznaczony minusem (-) lub plusem (+), aby wskazać bieguny ujemne i dodatnie. Zwróć na to szczególną uwagę, ponieważ w przypadku nieprawidłowego podłączenia kondensatora do obwodu może dojść do zwarcia w obwodzie, tak duży prąd przepływa przez kondensator, że może go trwale uszkodzić.

Chociaż duża pojemność umożliwia kondensatorom elektrolitycznym magazynowanie większych ilości ładunku, mogą one podlegać wyciekom prądy i mogą nie spełniać odpowiednich tolerancji wartości, ilość, o jaką pojemność może się różnić ze względów praktycznych cele. Niektóre czynniki konstrukcyjne mogą również ograniczać żywotność kondensatorów elektrolitycznych, jeśli kondensatory są podatne na zużycie po wielokrotnym użyciu.

Z powodu tej polaryzacji kondensatora elektrolitycznego muszą być spolaryzowane w kierunku przewodzenia. Oznacza to, że dodatni koniec kondensatora musi mieć wyższe napięcie niż ujemne, aby ładunek przepływał przez obwód od dodatniego końca do ujemnego końca.

Podłączenie kondensatora do obwodu w złym kierunku może spowodować uszkodzenie materiału z tlenku glinu, który izoluje kondensator lub samo zwarcie. Może również spowodować przegrzanie, w wyniku czego elektrolit zbytnio się nagrzeje lub wycieknie.

Przed pomiarem pojemności należy pamiętać o środkach ostrożności podczas korzystania z kondensatora. Nawet po odłączeniu zasilania od obwodu kondensator prawdopodobnie pozostanie pod napięciem. Zanim go dotkniesz, upewnij się, że całe zasilanie obwodu jest wyłączone za pomocą multimetru, aby potwierdź, że zasilanie jest wyłączone i rozładowałeś kondensator, podłączając rezystor do kondensatora wskazówki.

Aby bezpiecznie rozładować kondensator, podłącz rezystor o mocy 5 W do zacisków kondensatora na pięć sekund. Użyj multimetru, aby potwierdzić, że zasilanie jest wyłączone. Stale sprawdzaj kondensator pod kątem wycieków, pęknięć i innych oznak zużycia.

•••Syed Hussain Ather

Symbol kondensatora elektrolitycznego jest ogólnym symbolem kondensatora. Kondensatory elektrolityczne są przedstawione na schematach obwodów, jak pokazano na powyższym rysunku dla stylów europejskich i amerykańskich. Znaki plus i minus wskazują zaciski dodatnie i ujemne, anodę i katodę.

Ponieważ pojemność jest wartością wewnętrzną kondensatora elektrolitycznego, można ją obliczyć w jednostkach faradów jako C = ε_r ε₀ Ogłoszenie dla obszaru nakładania się dwóch płyt ZA w mln², ε_r jako bezwymiarowa stała dielektryczna materiału, ε₀ jako stałą elektryczną w faradach/metr, a d jako odległość między płytkami w metrach.

Do pomiaru pojemności można użyć multimetru. Multimetr działa mierząc prąd i napięcie i wykorzystując te dwie wartości do obliczenia pojemności. Ustaw multimetr w trybie pojemności (zazwyczaj oznaczony symbolem pojemności).

Po podłączeniu kondensatora do obwodu i uzyskaniu wystarczającej ilości czasu na naładowanie, odłącz go od obwodu, przestrzegając opisanych środków ostrożności.

Podłącz przewody kondensatora do zacisków multimetru. Możesz użyć trybu względnego do pomiaru pojemności przewodów pomiarowych względem siebie. Może to być przydatne w przypadku niskich wartości pojemności, które mogą być trudniejsze do wykrycia.

Spróbuj użyć różnych zakresów pojemności, aż znajdziesz dokładny odczyt w oparciu o konfigurację obwodu elektrycznego.

Inżynierowie używają multimetrów do częstego pomiaru pojemności silników jednofazowych, urządzeń i maszyn o niewielkich rozmiarach do zastosowań przemysłowych. Silniki jednofazowe działają poprzez wytwarzanie naprzemiennego strumienia w uzwojeniu stojana silnika. Pozwala to prądowi zmieniać kierunek podczas przepływu przez uzwojenie stojana, zgodnie z prawami i zasadami indukcji elektromagnetycznej.

W szczególności kondensatory elektrolityczne są lepsze do zastosowań o dużej pojemności, takich jak obwody zasilania i płyty główne komputerów.

Indukowany prąd w silniku wytwarza następnie własny strumień magnetyczny w przeciwieństwie do strumienia uzwojenia stojana. Ponieważ silniki jednofazowe mogą ulegać przegrzewaniu i innym problemom, konieczne jest sprawdzenie ich pojemności i zdolności do pracy za pomocą multimetrów do pomiaru pojemności.

Awarie kondensatorów mogą ograniczyć ich żywotność. Zwarte kondensatory mogą nawet uszkodzić jego części tak, że może przestać działać.

Inżynierowie budują aluminiowe kondensatory elektrolityczne za pomocą folii aluminiowych i przekładek papierowych, urządzeń powodujących wahania napięcia, aby zapobiec szkodliwym wibracjom, które są nasiąknięte płynem elektrolitycznym. Zazwyczaj pokrywają one jedną z dwóch folii aluminiowych warstwą tlenku na anodzie kondensatora.

Tlenek w tej części kondensatora powoduje, że materiał traci elektrony podczas procesu ładowania i przechowywania ładunku. Na katodzie materiał zyskuje elektrony podczas procesu redukcji konstrukcji kondensatora elektrolitycznego.

Następnie producenci kontynuują układanie papieru nasączonego elektrolitem z katodą, łącząc je ze sobą w obwodzie elektrycznym i zwijając je w cylindryczną obudowę, która jest połączona z obwód. Inżynierowie zazwyczaj decydują się na ułożenie papieru w kierunku osiowym lub promieniowym.

Kondensatory osiowe są wykonane z jednym kołkiem na każdym końcu cylindra, a konstrukcje promieniowe wykorzystują oba kołki po tej samej stronie cylindrycznej obudowy.

Powierzchnia płytki i grubość elektrolityczna określają pojemność i sprawiają, że kondensatory elektrolityczne są idealnymi kandydatami do zastosowań, takich jak wzmacniacze audio. Aluminiowe kondensatory elektrolityczne stosowane są w zasilaczach, płytach głównych komputerów i sprzęcie domowym.

Cechy te umożliwiają kondensatorom elektrolitycznym przechowywanie znacznie większego ładunku niż inne kondensatory. Kondensatory dwuwarstwowe, czyli superkondensatory, mogą osiągać pojemności nawet tysięcy faradów.

Aluminiowe kondensatory elektrolityczne wykorzystują lity materiał aluminiowy do tworzenia „zaworu”, tak aby dodatnie napięcie w elektrolizie ciecz pozwala mu utworzyć warstwę tlenku, która działa jak dielektryk, materiał izolacyjny, który można spolaryzować, aby zapobiec powstawaniu ładunków płynący. Inżynierowie tworzą te kondensatory z anodą aluminiową. Służy do tworzenia warstw kondensatora i jest idealny do przechowywania ładunku. Inżynierowie używają dwutlenku manganu do tworzenia katody.

Te typy kondensatorów elektrolitycznych można dalej podzielić na cienka zwykła folia i trawiona folia. Kondensatory z folią zwykłą to te, które zostały właśnie opisane, podczas gdy kondensatory z folią trawioną wykorzystują tlenek glinu na anodzie oraz folie katodowe, które zostały wytrawione w celu zwiększenia powierzchni i przenikalności elektrycznej, będącej miarą zdolności materiału do przechowywania opłata.

Zwiększa to pojemność, ale także utrudnia materiałowi tolerowanie wysokich prądów stałych (DC), rodzaju prądu płynącego w obwodzie w jednym kierunku.

Rodzaje elektrolitów stosowanych w kondensatorach aluminiowych mogą różnić się między niestałym, stałym dwutlenkiem manganu a stałym polimerem. Elektrolity niestałe lub ciekłe są powszechnie stosowane, ponieważ są stosunkowo tanie i pasują do różnych rozmiarów, pojemności i wartości napięcia. Mają jednak duże straty energii, gdy są używane w obwodach. Glikol etylenowy i kwasy borowe tworzą płynne elektrolity.

Inne rozpuszczalniki, takie jak dimetyloformamid i dimetyloacetamid, również można rozpuścić w wodzie do użytku. Kondensatory tego typu mogą również wykorzystywać elektrolity stałe, takie jak dwutlenek manganu lub stały elektrolit polimerowy. Dwutlenek manganu jest również opłacalny i niezawodny w wyższych temperaturach i wilgotności. Mają mniejszy prąd upływu prądu stałego i dużą przewodność elektryczną.

Elektrolity dobierane są w celu rozwiązania kwestii wysokich współczynników rozpraszania, a także ogólnych strat energii kondensatorów elektrolitycznych.

Kondensator tantalowy jest najczęściej używany w urządzeniach do montażu powierzchniowego w zastosowaniach komputerowych, a także w sprzęcie wojskowym, medycznym i kosmicznym.

Tantalowy materiał anody pozwala na ich łatwe utlenianie, podobnie jak kondensator aluminiowy, a także pozwala im wykorzystać zwiększoną przewodność, gdy proszek tantalu jest dociskany do materiału przewodzącego drut. Następnie tlenek tworzy się na powierzchni iw zagłębieniach materiału. Stwarza to większą powierzchnię dla zwiększonej zdolności do przechowywania ładunku o większej przepuszczalności niż aluminium.

Kondensatory na bazie niobu wykorzystują masę materiału wokół przewodnika drutu, który wykorzystuje utlenianie do tworzenia dielektryka. Te dielektryki mają większą przenikalność niż kondensatory tantalowe, ale używają większej grubości dielektryka dla danego napięcia znamionowego. Kondensatory te są ostatnio używane częściej, ponieważ kondensatory tantalowe stały się droższe.