Hur man vet polariteten hos en elektrolytkondensator

Kondensatorer har en mängd olika mönster för användning i datorprogram och filtrering av elektrisk signal i kretsar. Trots skillnaderna i hur de är byggda och vad de används för, fungerar de alla genom samma elektrokemiska principer.

När ingenjörer bygger dem tar de hänsyn till mängder som kapacitansvärde, märkspänning, backspänning och läckström för att säkerställa att de är idealiska för deras användning. Läs mer om elektrolytkondensatorer när du vill lagra en stor mängd laddning i en elektrisk krets.

För att räkna ut kondensatorns polaritet säger remsan på en elektrolytkondensator dig den negativa änden. För axiella ledade kondensatorer (där ledningarna kommer ut från kondensatorns motsatta ändar) kan det finnas en pil som pekar mot den negativa änden, vilket symboliserar laddningsflödet.

Se till att du vet vilken kondensatorns polaritet som är så att du kan ansluta den till en elektrisk krets i rätt riktning. Fästning i fel riktning kan orsaka kortslutning eller överhettning.

• Du kan bestämma en elektrolytisk kondensatorns polaritet genom att mäta dess spänningsfall och kapacitans i en elektrisk krets. Se till att du följer kondensatorns positiva och negativa sida så att du inte skadar den eller resten av kretsen. Använd säkerhetsåtgärder när du arbetar med kondensatorer.

I vissa fall kan kondensatorns positiva ände vara längre än den negativa, men du måste vara försiktig med dessa kriterier eftersom många kondensatorer har trimmade ledningar. En tantalkondensator kan ibland ha ett plustecken (+) som indikerar den positiva änden.

Vissa elektrolytkondensatorer kan användas på ett bipolärt sätt som låter dem vända polariteten vid behov. De gör detta genom att växla mellan laddningsflödet genom en växelströmskrets.

Vissa elektrolytkondensatorer är avsedda för bipolär drift genom opolariserade metoder. Dessa kondensatorer är konstruerade med två anodplattor som är anslutna i omvänd polaritet. I successiva delar av växelströmscykeln fungerar en oxid som ett blockerande dielektrikum. Det förhindrar omvänd ström från att förstöra motsatt elektrolyt.

En elektrolytkondensator använder en elektrolyt för att öka mängden kapacitans, eller dess förmåga att lagra laddning, den kan uppnå. De är polariserade, vilket innebär att deras laddningar ligger i en distribution som låter dem lagra laddning. Elektrolyten är i det här fallet en vätska eller gel som har en hög mängd joner som gör den lätt laddad.

När de elektrolytiska kondensatorerna är polariserade är spänningen eller potentialen på den positiva terminalen större än den negativa, vilket gör att laddningen kan flöda fritt genom kondensatorn.

När kondensatorn är polariserad markeras den i allmänhet med ett minus (-) eller plus (+) för att indikera de negativa och positiva ändarna. Var noga med detta eftersom det kan kortslutas om du ansluter en kondensator till en krets på fel sätt krets, som i, en ström som är så stor strömmar genom kondensatorn som permanent kan skada den.

Även om en stor kapacitans låter elektrolytkondensatorer lagra större mängder laddning, kan de utsättas för läckage strömmar och kanske inte uppfyller lämpliga värdetoleranser, mängden en kapacitans tillåts variera för praktisk syften. Vissa konstruktionsfaktorer kan också begränsa livslängden för elektrolytkondensatorer om kondensatorerna är benägna att slitas lätt efter upprepad användning.

På grund av denna polaritet hos en elektrolytkondensator måste de vara förspända. Detta betyder att kondensatorns positiva ände måste ha en högre spänning än den negativa så att laddningen flyter genom kretsen från den positiva änden till den negativa änden.

Att fästa en kondensator i en krets i fel riktning kan skada aluminiumoxidmaterialet som isolerar kondensatorn eller kortslutning i sig. Det kan också orsaka överhettning så att elektrolyten värms upp för mycket eller läcker.

Innan du mäter kapacitans bör du vara medveten om säkerhetsåtgärder när du använder en kondensator. Även efter att du har tagit bort strömmen från en krets är det troligt att en kondensator kommer att vara strömförande. Innan du rör vid det, bekräfta att all ström av kretsen är avstängd med hjälp av en multimeter för att bekräfta att strömmen är avstängd och att du har urladdat kondensatorn genom att ansluta ett motstånd över kondensatorns leder.

För att ladda ut en kondensator säkert, anslut ett 5-watt motstånd över kondensatorns terminaler i fem sekunder. Använd multimetern för att bekräfta att strömmen är avstängd. Kontrollera hela tiden kondensatorn för läckage, sprickor och andra tecken på slitage.

•••Syed Hussain Ather

Den elektrolytiska kondensatorsymbolen är den allmänna symbolen för en kondensator. Elektrolytkondensatorer visas i kretsscheman som visas i figuren ovan för europeiska och amerikanska stilar. Plus- och minustecknen indikerar de positiva och negativa terminalerna, anoden och katoden.

Eftersom kapacitansen är ett inneboende värde för en elektrolytkondensator, kan du beräkna den i enheter av farader som C = ε_r ε₀ A / d för överlappningsområdet för de två plattorna A i m², ε_r som materialets dimensionlösa dielektriska konstant, ε₀ som den elektriska konstanten i farader / meter, och d som separationen mellan plattorna i meter.

Du kan använda en multimeter för att mäta kapacitansen. Multimetern fungerar genom att mäta ström och spänning och använda dessa två värden för att beräkna kapacitans. Ställ multimetern i kapacitansläge (vanligtvis indikerad med en kapacitanssymbol).

När kondensatorn har anslutits till kretsen och fått tillräckligt med tid att ladda, kopplar du bort den från kretsen enligt de säkerhetsåtgärder som just beskrivits.

Anslut kondensatorns ledningar till multimeteruttagen. Du kan använda ett relativt läge för att mäta testledarnas kapacitans i förhållande till varandra. Detta kan vara praktiskt för värden med låg kapacitans som kan vara svårare att upptäcka.

Försök använda olika kapacitansområden tills du hittar en avläsning som är korrekt baserat på konfigurationen av den elektriska kretsen.

Ingenjörer använder multimetrar för att mäta kapacitans ofta för enfasmotorer, utrustning och maskiner små i storlek för industriella applikationer. Enfasmotorer fungerar genom att skapa ett växlande flöde i motorns statorlindning. Detta låter strömmen växla i riktning medan den strömmar genom statorlindningen enligt reglerna och principerna för elektromagnetisk induktion.

Speciellt elektrolytkondensatorer är bättre för användning med hög kapacitet såsom strömförsörjningskretsar och moderkort för datorer.

Den inducerade strömmen i motorn producerar sedan sitt eget magnetiska flöde i motsats till flödet av statorlindningen. Eftersom enfasmotorer kan utsättas för överhettning och andra problem, är det nödvändigt att kontrollera deras kapacitans och förmåga att arbeta med multimetrar för att mäta kapacitans.

Fel i kondensatorer kan begränsa deras livslängd. Kortslutna kondensatorer kan till och med skada delar av den så att den kanske inte fungerar längre.

Ingenjörer bygger elektrolytkondensatorer i aluminium med aluminiumfolier och pappersavstånd, enheter som orsakar spänningsvariationer för att förhindra skadliga vibrationer, som blötläggs i elektrolytvätskan. De täcker vanligtvis en av de två aluminiumfolierna med ett oxidskikt vid kondensatorns anod.

Oxiden vid denna del av kondensatorn får materialet att förlora elektroner under laddningsprocessen. Vid katoden får materialet elektroner under reduceringsprocessen för elektrolytkondensatorns konstruktion.

Sedan fortsätter tillverkarna att stapla det elektrolytindränkta papperet med katoden genom att ansluta dem till varandra i en elektrisk krets och rulla dem till ett cylindriskt hölje som är anslutet till krets. Ingenjörer väljer i allmänhet att antingen ordna papperet antingen i axiell eller radiell riktning.

De axiella kondensatorerna är tillverkade med en stift i vardera änden av cylindern, och de radiella konstruktionerna använder båda stiften på samma sida av det cylindriska höljet.

Plattområdet och den elektrolytiska tjockleken bestämmer kapacitansen och tillåter elektrolytkondensatorer att vara idealiska kandidater för applikationer som ljudförstärkare. Elektrolytkondensatorer i aluminium används i strömförsörjning, moderkort på dator och hushållsutrustning.

Dessa funktioner gör att elektrolytkondensatorer kan lagra mycket mer laddning än andra kondensatorer. Dubbelskiktskondensatorer, eller superkondensatorer, kan till och med uppnå kapacitanser på tusentals farader.

Elektrolytkondensatorer i aluminium använder det fasta aluminiummaterialet för att skapa en "ventil" så att en positiv spänning i elektrolytiska vätska låter den bilda ett oxidskikt som fungerar som ett dielektrikum, ett isolerande material som kan polariseras för att förhindra laddningar från strömmande. Ingenjörer skapar dessa kondensatorer med en aluminiumanod. Detta används för att göra lager av kondensatorn, och det är perfekt för lagring av laddning. Ingenjörer använder mangandioxid för att skapa katoden.

Dessa typer av elektrolytkondensatorer kan vidare delas upp i tunn slät folietyp och etsad folietyp. Den vanliga folitypen är de som just har beskrivits medan etsade foliekondensatorer använder aluminiumoxid på anoden och katodfolier som har etsats för att öka ytarea och permittivitet, ett mått på materialets förmåga att lagra avgift.

Detta ökar kapacitansen, men hindrar också materialets förmåga att tolerera höga direktströmmar (DC), den typ av ström som går i en riktning i en krets.

De typer av elektrolyter som används i aluminiumkondensatorer kan skilja sig mellan icke-fast, fast mangandioxid och fast polymer. Icke-fasta eller flytande elektrolyter används ofta eftersom de är relativt billiga och passar en mängd olika storlekar, kapacitanser och spänningsvärden. De har dock stora mängder energiförlust när de används i kretsar. Etylenglykol och borsyror utgör de flytande elektrolyterna.

Andra lösningsmedel som dimetylformamid och dimetylacetamid kan också lösas i vatten för användning. Dessa typer av kondensatorer kan också använda fasta elektrolyter såsom mangandioxid eller en fast polymerelektrolyt. Mangandioxid är också kostnadseffektivt och tillförlitligt vid högre temperaturer och fuktighetsvärden. De har mindre likström och en hög elektrisk ledningsförmåga.

Elektrolyterna väljs för att ta itu med frågor om höga avledningsfaktorer såväl som de allmänna energiförlusterna hos elektrolytkondensatorer.

Tantalkondensatorn används främst i ytmonterade enheter i datorprogram samt militär, medicinsk och rymdutrustning.

Anodens tantalmaterial låter dem oxidera lätt precis som aluminiumkondensator, och också låter dem dra nytta av den ökade konduktiviteten när tantalpulver pressas på en ledande tråd. Oxiden bildas sedan på ytan och i håligheter i materialet. Detta skapar en större yta för ökad förmåga att lagra laddning med större permittivitet än aluminium.

Niob-baserade kondensatorer använder en massa av ett material runt en trådledare som använder oxidation för att skapa ett dielektrikum. Dessa dielektrikum har större permittivitet än tantalkondensatorer, men använder mer av en dielektrisk tjocklek för en given spänning. Dessa kondensatorer har använts oftare nyligen eftersom tantalkondensatorer har blivit dyrare.