Kako ugotoviti polarnost elektrolitskega kondenzatorja

Kondenzatorji imajo različne zasnove za uporabo v računalniških aplikacijah in filtriranje električnega signala v vezjih. Kljub razlikam v načinih izdelave in za kaj se uporabljajo, vsi delujejo po istih elektrokemičnih principih.

Ko jih inženirji zgradijo, upoštevajo količine, kot so vrednost kapacitivnosti, nazivna napetost, povratna napetost in tok uhajanja, da se prepričajo, da so idealne za njihovo uporabo. Če želite v električni tokokrog shraniti veliko naboja, preberite več o elektrolitskih kondenzatorjih.

Če želite ugotoviti polarnost kondenzatorja, trak na elektrolitskem kondenzatorju pove negativni konec. Pri aksialnih vodilnih kondenzatorjih (pri katerih kabli prihajajo iz nasprotnih koncev kondenzatorja) je lahko puščica, ki kaže na negativni konec in simbolizira pretok naboja.

Prepričajte se, da veste, kakšna je polarnost kondenzatorja, da ga lahko v ustrezno smer pritrdite na električni tokokrog. Pritrditev v napačni smeri lahko povzroči kratek stik ali pregrevanje.

• Polarnost elektrolitskega kondenzatorja lahko določite z merjenjem padca napetosti in kapacitivnosti v električnem krogu. Pazite, da ste pozorni na pozitivno in negativno stran kondenzatorja, tako da ga ne poškodujete ali preostalega vezja. Pri delu s kondenzatorji upoštevajte varnostne ukrepe.

V nekaterih primerih je pozitiven konec kondenzatorja lahko daljši od negativnega, vendar morate biti pri teh merilih previdni, ker imajo številni kondenzatorji obrezane vodnike. Tantalov kondenzator ima lahko včasih znak plus (+), ki označuje pozitiven konec.

Nekatere elektrolitske kondenzatorje je mogoče uporabljati na bipolarni način, ki jim omogoča, da po potrebi spremenijo polarnost. To storijo tako, da preklapljajo med tokom naboja skozi vezje izmeničnega toka (AC).

Nekateri elektrolitski kondenzatorji so namenjeni bipolarnemu delovanju z nepolariziranimi metodami. Ti kondenzatorji so izdelani z dvema anodnima ploščama, ki sta povezani v obratni polarnosti. V zaporednih delih izmeničnega cikla en oksid deluje kot blokirni dielektrik. Preprečuje, da bi povratni tok uničil nasprotni elektrolit.

Elektrolitski kondenzator uporablja elektrolit, da poveča količino kapacitivnosti ali pa lahko doseže njegovo sposobnost shranjevanja naboja. So polarizirani, kar pomeni, da se njihovi naboji uvrstijo v distribucijo, ki jim omogoča shranjevanje naboja. V tem primeru je elektrolit tekočina ali gel z veliko količino ionov, zaradi česar se zlahka napolni.

Ko so elektrolitski kondenzatorji polarizirani, je napetost ali potencial na pozitivnem priključku večji od negativnega, kar omogoča polnjenje, da lahko prosto teče skozi kondenzator.

Ko je kondenzator polariziran, je praviloma označen z minusom (-) ali plusom (+), kar označuje negativne in pozitivne konce. Bodite pozorni na to, kajti če napačno priključite kondenzator v vezje, lahko pride do kratkega stika vezje, tako kot v, skozi kondenzator teče tako velik tok, ki ga lahko trajno poškoduje.

Čeprav velika kapacitivnost omogoča elektrolitskim kondenzatorjem, da shranjujejo večje količine naboja, utegnejo uhajati tokov in morda ne dosegajo ustreznih toleranc vrednosti, se lahko količina praktično spreminja namene. Nekateri konstrukcijski dejavniki lahko omejijo tudi življenjsko dobo elektrolitskih kondenzatorjev, če se kondenzatorji po večkratni uporabi nagnijo k lažji obrabi.

Zaradi te polarnosti elektrolitskega kondenzatorja morajo biti usmerjeni naprej. To pomeni, da mora biti pozitivni kondenzator pri višji napetosti od negativne, tako da naboj teče skozi vezje od pozitivnega do negativnega konca.

Ko pritrdite kondenzator na vezje v napačni smeri, lahko poškodujete material iz aluminijevega oksida, ki izolira sam kondenzator ali kratek stik. Lahko povzroči tudi pregrevanje, tako da se elektrolit preveč segreje ali pušča.

Preden izmerite kapacitivnost, se morate zavedati varnostnih ukrepov pri uporabi kondenzatorja. Tudi ko odstranite napajanje iz vezja, bo kondenzator verjetno ostal pod napetostjo. Preden se ga dotaknete, z multimeterom potrdite, da je vsa moč vezja izklopljena potrdite, da je napajanje izključeno in ste kondenzator izpraznili tako, da na kondenzator priključite upor vodi.

Za varno praznjenje kondenzatorja za pet sekund na priključke kondenzatorja priključite 5-vatni upor. Z multimetrom potrdite, da je napajanje izključeno. Nenehno preverjajte, ali kondenzator pušča, razpoka in ima druge znake obrabe.

•••Syed Hussain Ather

Simbol elektrolitskega kondenzatorja je splošni simbol za kondenzator. Elektrolitski kondenzatorji so prikazani v vezjih, kot je prikazano na zgornji sliki za evropski in ameriški slog. Znaka plus in minus označujeta pozitivne in negativne sponke, anodo in katodo.

Ker je kapacitivnost lastnost elektrolitskega kondenzatorja, jo lahko izračunate v enotah faradov kot C = ε_r ε₀ A / d za območje prekrivanja obeh plošč A v m², ε_r kot brezdimenzijska dielektrična konstanta materiala, ε₀ kot električna konstanta v faradih / meter in d kot ločitev med ploščami v metrih.

Za merjenje kapacitivnosti lahko uporabite multimeter. Multimeter deluje z merjenjem toka in napetosti ter z uporabo teh dveh vrednosti za izračun kapacitivnosti. Multimeter nastavite na kapacitivni način (običajno označen s simbolom kapacitivnosti).

Ko je kondenzator priključen na vezje in mu je bilo zagotovljeno dovolj časa za polnjenje, ga odklopite iz vezja po pravkar opisanih varnostnih ukrepih.

Kable kondenzatorja priključite na termometre multimeter. Z relativnim načinom lahko merite kapacitivnost preskusnih vodnikov med seboj. To je lahko priročno za vrednosti nizke kapacitivnosti, ki jih je morda težje zaznati.

Poskusite uporabljati različne obsege kapacitivnosti, dokler ne najdete natančnega odčitka glede na konfiguracijo električnega vezja.

Inženirji uporabljajo multimetre za pogosto merjenje kapacitivnosti enofaznih motorjev, opreme in majhnih strojev za industrijsko uporabo. Enofazni motorji delujejo tako, da ustvarjajo izmenični tok v navitju statorja motorja. To omogoča, da se tok spreminja v smeri, medtem ko teče skozi navitje statorja v skladu z zakoni in načeli elektromagnetne indukcije.

Zlasti elektrolitski kondenzatorji so boljši za uporabo z visoko kapacitivnostjo, kot so napajalna vezja in matične plošče za računalnike.

Inducirani tok v motorju nato ustvari lasten magnetni tok v nasprotju s tokom statorskega navitja. Ker so enofazni motorji lahko izpostavljeni pregrevanju in drugim težavam, je treba z merilniki kapacitete preveriti njihovo kapacitivnost in sposobnost za delo z multimetri.

Napake v kondenzatorjih lahko omejijo njihovo življenjsko dobo. Kratek stik kondenzatorjev lahko celo poškoduje njegove dele, tako da morda ne bo več deloval.

Inženirji gradijo aluminijasti elektrolitski kondenzatorji z uporabo aluminijastih folij in distančnikov za papir, naprav, ki povzročajo nihanja napetosti, da se preprečijo škodljive vibracije, ki so namočene v elektrolitski tekočini. Običajno prekrijejo eno od dveh aluminijastih folij z oksidno plastjo na anodi kondenzatorja.

Oksid na tem delu kondenzatorja povzroči, da material med polnjenjem in shranjevanjem naboja izgublja elektrone. Na katodi material pridobiva elektrone med postopkom redukcije konstrukcije elektrolitskega kondenzatorja.

Nato proizvajalci še naprej zlagajo z elektroliti namočen papir s katodo, tako da jih povežejo med seboj v električnem tokokrogu in jih valjamo v cilindrično ohišje, ki je povezano z vezje. Inženirji se običajno odločijo, da bodo papir razporedili v aksialni ali radialni smeri.

Aksialni kondenzatorji so izdelani z enim zatičem na obeh koncih valja, v radialni izvedbi pa sta oba zatiča na isti strani valjastega ohišja.

Površina plošče in elektrolitska debelina določata kapacitivnost in omogočata, da so elektrolitski kondenzatorji idealni kandidati za aplikacije, kot so avdio ojačevalniki. Aluminijasti elektrolitski kondenzatorji se uporabljajo v napajalnikih, računalniških matičnih ploščah in gospodinjski opremi.

Te lastnosti omogočajo elektrolitskim kondenzatorjem, da shranijo veliko več naboja kot drugi kondenzatorji. Dvoslojni kondenzatorji ali superkondenzatorji lahko dosežejo celo kapacitete tisoč farad.

Aluminijasti elektrolitski kondenzatorji iz trdnega aluminijastega materiala ustvarijo "ventil", ki ima pozitivno napetost v elektrolitu tekočina omogoča, da tvori oksidno plast, ki deluje kot dielektrik, izolacijski material, ki ga je mogoče polarizirati, da se prepreči polnjenje teče. Inženirji te kondenzatorje ustvarijo z aluminijasto anodo. Ta se uporablja za izdelavo plasti kondenzatorja in je idealen za shranjevanje naboja. Inženirji za izdelavo katode uporabljajo manganov dioksid.

Te vrste elektrolitskih kondenzatorjev je mogoče še razčleniti tanka navadna folija in jedkana folija. Tip navadne folije je tisti, ki je bil pravkar opisan, medtem ko jedkani kondenzatorji folije uporabljajo na anodi aluminijev oksid in katodne folije, ki so bile jedkane za povečanje površine in propustnosti, merilo sposobnosti materiala za shranjevanje napolniti.

To poveča kapacitivnost, hkrati pa ovira sposobnost materiala, da prenaša visoke enosmerne tokove (DC), vrsto toka, ki potuje v eni smeri v vezju.

Vrste elektrolitov, ki se uporabljajo v aluminijastih kondenzatorjih, se lahko razlikujejo med trdnimi, trdnimi manganovimi dioksidi in trdnimi polimeri. Nestarljivi ali tekoči elektroliti se pogosto uporabljajo, ker so razmeroma poceni in ustrezajo različnim velikostim, kapacitivnostim in vrednostim napetosti. Kljub temu imajo velike količine izgubljene energije, kadar se uporabljajo v tokokrogih. Etilen glikol in borove kisline tvorijo tekoče elektrolite.

Tudi druga topila, kot sta dimetilformamid in dimetilacetamid, lahko raztopimo v vodi za uporabo. Te vrste kondenzatorjev lahko uporabljajo tudi trdne elektrolite, kot je manganov dioksid ali trdni polimerni elektrolit. Manganov dioksid je tudi stroškovno učinkovit in zanesljiv pri višjih temperaturah in vlažnosti. Imajo manj enosmernega toka uhajanja in veliko električno prevodnost.

Elektroliti so izbrani za reševanje vprašanj visokih faktorjev disipacije in splošnih izgub energije elektrolitskih kondenzatorjev.

Tantalov kondenzator se večinoma uporablja v napravah za površinsko montažo v računalniških aplikacijah, pa tudi v vojaški, medicinski in vesoljski opremi.

Tantalni material anode jim omogoča, da zlahka oksidirajo tako kot aluminijasti kondenzator jim omogoča, da izkoristijo povečano prevodnost, ko tantalov prah pritisnemo na prevodnik žica. Nato oksid nastane na površini in znotraj votlin v materialu. To ustvarja večjo površino za večjo sposobnost shranjevanja naboja z večjo prožnostnostjo kot aluminij.

Kondenzatorji na osnovi niobija uporabljajo maso materiala okoli žičnega vodnika, ki uporablja oksidacijo pri ustvarjanju dielektrika. Ti dielektriki imajo večjo propustnost kot tantalni kondenzatorji, vendar za določeno napetostno napetost uporabljajo več dielektrične debeline. Ti kondenzatorji se v zadnjem času uporabljajo pogosteje, ker so tantalni kondenzatorji dražji.