วิธีการบอกขั้วของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุมีการออกแบบที่หลากหลายสำหรับการใช้งานในการคำนวณและการกรองสัญญาณไฟฟ้าในวงจร แม้จะมีความแตกต่างในวิธีการสร้างและสิ่งที่พวกเขาใช้ แต่ทั้งหมดทำงานโดยใช้หลักการไฟฟ้าเคมีเดียวกัน

เมื่อวิศวกรสร้างพวกเขาจะคำนึงถึงปริมาณต่างๆ เช่น ค่าความจุ แรงดันไฟฟ้า แรงดันย้อนกลับ และกระแสไฟรั่ว เพื่อให้แน่ใจว่าเหมาะสำหรับการใช้งาน เมื่อคุณต้องการเก็บประจุจำนวนมากในวงจรไฟฟ้า ให้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ในการหาขั้วของตัวเก็บประจุ แถบบนตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าจะบอกคุณถึงขั้วลบ สำหรับตัวเก็บประจุแบบตะกั่วตามแนวแกน (ซึ่งตัวนำออกมาจากปลายด้านตรงข้ามของตัวเก็บประจุ) อาจมีลูกศรที่ชี้ไปที่ปลายด้านลบซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของการไหลของประจุ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณทราบขั้วของตัวเก็บประจุเพื่อให้คุณสามารถต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้าได้ในทิศทางที่เหมาะสม การติดผิดทิศทางอาจทำให้วงจรไฟฟ้าลัดวงจรหรือร้อนเกินไป

• คุณสามารถกำหนดขั้วของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าได้โดยการวัดแรงดันตกคร่อมและความจุในวงจรไฟฟ้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณให้ความสนใจด้านบวกและด้านลบของตัวเก็บประจุอย่างใกล้ชิดเพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายหรือส่วนที่เหลือของวงจร ใช้ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยเมื่อทำงานกับตัวเก็บประจุ

ในบางกรณี ขั้วบวกของตัวเก็บประจุอาจยาวกว่าขั้วลบ แต่คุณต้องระวังด้วยเกณฑ์นี้ เนื่องจากตัวเก็บประจุหลายตัวมีลีดที่ถูกตัดแต่ง ตัวเก็บประจุแทนทาลัมบางครั้งอาจมีเครื่องหมายบวก (+) ระบุจุดสิ้นสุดที่เป็นบวก

ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์บางชนิดสามารถใช้ได้ในลักษณะไบโพลาร์ ซึ่งช่วยให้สามารถสลับขั้วได้เมื่อจำเป็น พวกเขาทำเช่นนี้โดยสลับระหว่างการไหลของประจุผ่านวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)

ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์บางตัวมีไว้สำหรับการทำงานแบบไบโพลาร์โดยใช้วิธีการแบบไม่มีขั้ว ตัวเก็บประจุเหล่านี้สร้างด้วยแผ่นขั้วบวกสองแผ่นที่เชื่อมต่อในขั้วย้อนกลับ ในส่วนต่อเนื่องของวัฏจักรไฟฟ้ากระแสสลับ ออกไซด์หนึ่งทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริกที่ปิดกั้น ป้องกันไม่ให้กระแสย้อนกลับทำลายอิเล็กโทรไลต์ตรงข้าม

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าใช้อิเล็กโทรไลต์เพื่อเพิ่มปริมาณความจุหรือความสามารถในการเก็บประจุ พวกมันเป็นแบบโพลาไรซ์ ซึ่งหมายความว่าประจุของพวกมันเรียงกันเป็นการกระจายที่ช่วยให้พวกเขาสามารถเก็บประจุได้ อิเล็กโทรไลต์ในกรณีนี้คือของเหลวหรือเจลที่มีไอออนในปริมาณสูงทำให้ชาร์จได้ง่าย

เมื่อตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์เป็นแบบโพลาไรซ์ แรงดันไฟฟ้าหรือศักย์บนขั้วบวกจะมากกว่าขั้วลบ ทำให้ประจุสามารถไหลได้อย่างอิสระทั่วทั้งตัวเก็บประจุ

เมื่อตัวเก็บประจุเป็นแบบโพลาไรซ์ โดยทั่วไปจะมีเครื่องหมายลบ (-) หรือบวก (+) เพื่อระบุปลายด้านลบและด้านบวก ระวังให้ดี เพราะถ้าเสียบตัวเก็บประจุผิดวงจร อาจลัดวงจรได้ วงจรเช่นเดียวกับกระแสที่มีขนาดใหญ่มากไหลผ่านตัวเก็บประจุที่สามารถทำลายได้อย่างถาวร

แม้ว่าความจุขนาดใหญ่จะช่วยให้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์สามารถเก็บประจุได้ในปริมาณที่มากขึ้น แต่ก็อาจเกิดการรั่วซึมได้ กระแสและอาจไม่เป็นไปตามค่าความคลาดเคลื่อนของค่าที่เหมาะสม ปริมาณความจุที่อนุญาตให้เปลี่ยนแปลงได้ในทางปฏิบัติ วัตถุประสงค์ ปัจจัยการออกแบบบางอย่างอาจจำกัดอายุการใช้งานของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าหากตัวเก็บประจุมีแนวโน้มที่จะสึกหรอได้ง่ายหลังจากใช้งานซ้ำๆ

เนื่องจากขั้วของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้านี้จึงต้องมีอคติไปข้างหน้า ซึ่งหมายความว่าขั้วบวกของตัวเก็บประจุจะต้องอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าขั้วลบเพื่อให้ประจุไหลผ่านวงจรจากปลายขั้วบวกไปยังขั้วลบ

การต่อตัวเก็บประจุเข้ากับวงจรในทิศทางที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้วัสดุอะลูมิเนียมออกไซด์ที่หุ้มฉนวนตัวเก็บประจุหรือไฟฟ้าลัดวงจรเสียหายได้ นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปจนอิเล็กโทรไลต์ร้อนมากเกินไปหรือรั่วไหล

ก่อนที่คุณจะวัดความจุ คุณควรตระหนักถึงข้อควรระวังด้านความปลอดภัยเมื่อใช้ตัวเก็บประจุ แม้หลังจากที่คุณถอดพลังงานออกจากวงจรแล้ว ตัวเก็บประจุก็มีแนวโน้มที่จะยังคงมีพลังงานอยู่ ก่อนที่คุณจะแตะต้องตรวจสอบว่ากำลังทั้งหมดของวงจรปิดอยู่โดยใช้มัลติมิเตอร์ไปที่ ยืนยันว่าปิดเครื่องและคุณได้คายประจุตัวเก็บประจุโดยเชื่อมต่อตัวต้านทานข้ามตัวเก็บประจุ นำไปสู่

ในการคายประจุตัวเก็บประจุอย่างปลอดภัย ให้ต่อตัวต้านทาน 5 วัตต์ผ่านขั้วของตัวเก็บประจุเป็นเวลาห้าวินาที ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อยืนยันว่าปิดเครื่องแล้ว ตรวจสอบคาปาซิเตอร์อย่างต่อเนื่องเพื่อหารอยรั่ว รอยแตก และร่องรอยการสึกหรอ

•••Syed Hussain Ather A

สัญลักษณ์ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเป็นสัญลักษณ์ทั่วไปของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าจะแสดงในแผนภาพวงจรดังแสดงในรูปด้านบนสำหรับสไตล์ยุโรปและอเมริกา เครื่องหมายบวกและลบแสดงถึงขั้วบวกและขั้วลบ ขั้วบวกและขั้วลบ

เนื่องจากความจุเป็นค่าที่แท้จริงของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า คุณจึงสามารถคำนวณเป็นหน่วยของฟารัดได้ดังนี้ C = ε_r ε₀ A/d สำหรับพื้นที่ทับซ้อนกันของแผ่นเปลือกโลกทั้งสองแผ่น อา ใน m², ε_r เป็นค่าคงที่ไดอิเล็กตริกไม่มีมิติของวัสดุ ε₀ เป็นค่าคงที่ทางไฟฟ้าในหน่วยฟารัด/เมตร และ ง เมื่อแยกแผ่นเปลือกโลกเป็นเมตร

คุณสามารถใช้มัลติมิเตอร์เพื่อวัดความจุได้ มัลติมิเตอร์ทำงานโดยการวัดกระแสและแรงดัน และใช้ค่าทั้งสองนี้ในการคำนวณความจุ ตั้งค่ามัลติมิเตอร์เป็นโหมดความจุ (โดยทั่วไปจะระบุด้วยสัญลักษณ์ความจุ)

หลังจากที่ต่อตัวเก็บประจุเข้ากับวงจรและได้รับเวลาเพียงพอในการชาร์จแล้ว ให้ถอดออกจากวงจรตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยที่ได้อธิบายไว้

เชื่อมต่อสายนำของตัวเก็บประจุเข้ากับขั้วต่อมัลติมิเตอร์ คุณสามารถใช้โหมดสัมพัทธ์เพื่อวัดความจุของสายวัดทดสอบที่สัมพันธ์กัน สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับค่าความจุต่ำที่อาจตรวจจับได้ยากกว่า

ลองใช้ช่วงความจุต่างๆ จนกว่าคุณจะพบค่าที่อ่านได้ที่ถูกต้องตามการกำหนดค่าของวงจรไฟฟ้า

วิศวกรใช้มัลติมิเตอร์ในการวัดความจุบ่อยครั้งสำหรับมอเตอร์เฟสเดียว อุปกรณ์ และเครื่องจักรขนาดเล็กสำหรับงานอุตสาหกรรม มอเตอร์แบบเฟสเดียวทำงานโดยการสร้างกระแสสลับในขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ สิ่งนี้ทำให้กระแสสลับในทิศทางในขณะที่ไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์ตามกฎและหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

โดยเฉพาะตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าจะดีกว่าสำหรับการใช้งานที่มีความจุสูง เช่น วงจรจ่ายไฟและมาเธอร์บอร์ดสำหรับคอมพิวเตอร์

กระแสเหนี่ยวนำในมอเตอร์จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กของตัวเองซึ่งตรงข้ามกับฟลักซ์ของขดลวดสเตเตอร์ เนื่องจากมอเตอร์แบบเฟสเดียวอาจมีความร้อนสูงเกินไปและปัญหาอื่นๆ จึงจำเป็นต้องตรวจสอบความจุและความสามารถในการทำงานโดยใช้มัลติมิเตอร์เพื่อวัดความจุ

ความผิดปกติในตัวเก็บประจุสามารถจำกัดอายุการใช้งานได้ ตัวเก็บประจุไฟฟ้าลัดวงจรอาจทำให้ชิ้นส่วนเสียหายจนใช้งานไม่ได้อีกต่อไป

วิศวกรสร้าง ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์ ใช้ฟอยล์อลูมิเนียมและตัวเว้นวรรคกระดาษ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนที่สร้างความเสียหาย ซึ่งถูกแช่ในของเหลวอิเล็กโทรไลต์ โดยทั่วไปแล้วจะครอบคลุมหนึ่งในสองแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ที่มีชั้นออกไซด์ที่ขั้วบวกของตัวเก็บประจุ

ออกไซด์ที่ส่วนนี้ของตัวเก็บประจุทำให้วัสดุสูญเสียอิเล็กตรอนในระหว่างกระบวนการชาร์จและเก็บประจุ ที่แคโทด วัสดุจะได้รับอิเล็กตรอนในระหว่างกระบวนการลดการสร้างตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

จากนั้นผู้ผลิตจะทำการซ้อนกระดาษที่แช่อิเล็กโทรไลต์กับแคโทดโดยเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน ต่อกันในวงจรไฟฟ้าแล้วม้วนเป็นกล่องทรงกระบอกที่เชื่อมต่อกับ วงจร โดยทั่วไป วิศวกรจะเลือกจัดเรียงกระดาษในแนวแกนหรือแนวรัศมี

ตัวเก็บประจุแบบแกนทำด้วยพินเดียวที่ปลายแต่ละด้านของกระบอกสูบ และการออกแบบในแนวรัศมีใช้หมุดทั้งสองข้างที่ด้านเดียวกันของเคสทรงกระบอก

พื้นที่เพลตและความหนาของอิเล็กโทรไลต์เป็นตัวกำหนดความจุและช่วยให้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งาน เช่น เครื่องขยายเสียง ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์ใช้ในอุปกรณ์จ่ายไฟ เมนบอร์ดคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ในประเทศ

คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเก็บประจุได้มากกว่าตัวเก็บประจุอื่นๆ ตัวเก็บประจุแบบสองชั้นหรือตัวเก็บประจุยิ่งยวดสามารถบรรลุความจุได้หลายพันฟารัด

ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์ใช้วัสดุอลูมิเนียมที่เป็นของแข็งเพื่อสร้าง "วาล์ว" เพื่อให้มีแรงดันบวกในอิเล็กโทรไลต์ ของเหลวทำให้เกิดชั้นออกไซด์ที่ทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริก ซึ่งเป็นวัสดุฉนวนที่สามารถโพลาไรซ์ได้เพื่อป้องกันประจุจาก ไหล วิศวกรสร้างตัวเก็บประจุเหล่านี้ด้วยขั้วบวกอะลูมิเนียม ใช้ทำชั้นของตัวเก็บประจุ และเหมาะสำหรับเก็บประจุ วิศวกรใช้แมงกานีสไดออกไซด์เพื่อสร้างแคโทด

ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ประเภทนี้สามารถแบ่งออกเป็น broken แบบฟอยล์ธรรมดาแบบบางและแบบฟอยล์กัดลาย. ประเภทฟอยล์ธรรมดาเป็นประเภทที่เพิ่งได้รับการอธิบายไว้ในขณะที่ตัวเก็บประจุชนิดฟอยล์แกะสลักใช้อะลูมิเนียมออกไซด์บนขั้วบวก และแผ่นฟอยล์แคโทดที่ได้รับการแกะสลักเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและการยอมให้เป็นตัววัดความสามารถในการจัดเก็บของวัสดุ ค่าใช้จ่าย

สิ่งนี้จะเพิ่มความจุ แต่ยังขัดขวางความสามารถของวัสดุในการทนต่อกระแสตรงสูง (DC) ซึ่งเป็นประเภทของกระแสที่เดินทางในทิศทางเดียวในวงจร

ชนิดของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ในตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอาจแตกต่างกันระหว่าง nonsolid แมงกานีสไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งและโพลีเมอร์ที่เป็นของแข็ง อิเล็กโทรไลต์ที่ไม่เป็นของแข็งหรือของเหลวมักใช้เนื่องจากมีราคาถูกและเหมาะกับขนาด ความจุ และค่าแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลาย พวกมันมีการสูญเสียพลังงานจำนวนมากเมื่อใช้ในวงจร เอทิลีนไกลคอลและกรดบอริกประกอบขึ้นเป็นอิเล็กโทรไลต์เหลว

ตัวทำละลายอื่นๆ เช่น ไดเมทิลฟอร์มาไมด์และไดเมทิลอะซีตาไมด์ สามารถละลายในน้ำเพื่อใช้ได้เช่นกัน ตัวเก็บประจุประเภทนี้ยังสามารถใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง เช่น แมงกานีสไดออกไซด์หรืออิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่เป็นของแข็ง แมงกานีสไดออกไซด์ยังคุ้มค่าและเชื่อถือได้ที่อุณหภูมิและความชื้นที่สูงขึ้น มีกระแสไฟรั่ว DC น้อยกว่าและมีค่าการนำไฟฟ้าสูง

อิเล็กโทรไลต์ได้รับการคัดเลือกเพื่อแก้ไขปัญหาของปัจจัยที่มีการกระจายตัวสูง รวมถึงการสูญเสียพลังงานทั่วไปของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ยึดพื้นผิวในการใช้งานคอมพิวเตอร์ตลอดจนอุปกรณ์ทางทหาร การแพทย์ และอวกาศ

วัสดุแทนทาลัมของแอโนดช่วยให้ออกซิไดซ์ได้ง่ายเช่นเดียวกับตัวเก็บประจุอลูมิเนียม และยัง ช่วยให้ใช้ประโยชน์จากการนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเมื่อกดผงแทนทาลัมบนสื่อกระแสไฟฟ้า ลวด ออกไซด์จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวและภายในโพรงในวัสดุ สิ่งนี้สร้างพื้นที่ผิวที่กว้างกว่าสำหรับความสามารถในการเก็บประจุที่เพิ่มขึ้นโดยมีค่าการยอมให้เคลื่อนที่ได้ดีกว่าอะลูมิเนียม

ตัวเก็บประจุแบบไนโอเบียมใช้มวลของวัสดุรอบๆ ตัวนำลวดที่ใช้ออกซิเดชันในการสร้างไดอิเล็กตริก ไดอิเล็กทริกเหล่านี้มีการอนุญาติให้สูงกว่าตัวเก็บประจุแทนทาลัม แต่ใช้ความหนาของอิเล็กทริกมากกว่าสำหรับพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการใช้ตัวเก็บประจุเหล่านี้บ่อยขึ้นเนื่องจากตัวเก็บประจุแทนทาลัมมีราคาแพงกว่า