1. Elektrolitiese kapasitors
Elektrolitiese kapasitors is kapasitors wat gevorm word deur die oksidasielaag op die elektrode deur die werking van die elektroliet as 'n isolerende laag, wat gewoonlik 'n groot kapasiteit het. Die elektroliet is 'n vloeibare, jellieagtige materiaal ryk aan ione, en die meeste elektrolitiese kapasitors is polêr, dit wil sê, wanneer dit werk, moet die spanning van die positiewe elektrode van die kapasitor altyd hoër wees as die negatiewe spanning.
Die hoë kapasiteit van elektrolitiese kapasitors word ook opgeoffer vir baie ander eienskappe, soos om 'n groot lekstroom, 'n groot ekwivalente serie-induktansie en weerstand, 'n groot toleransiefout en 'n kort lewensduur te hê.
Benewens polêre elektrolitiese kapasitors, is daar ook nie-polêre elektrolitiese kapasitors. In die figuur hieronder is daar twee soorte 1000uF, 16V elektrolitiese kapasitors. Onder hulle is die groter nie-polêr, en die kleiner is polêr.
(Nie-polêre en polêre elektrolitiese kapasitors)
Die binnekant van die elektrolitiese kapasitor kan 'n vloeibare elektroliet of 'n vaste polimeer wees, en die elektrodemateriaal is gewoonlik aluminium (Aluminium) of tantaal (Tandalum). Die volgende is 'n algemene polêre aluminium elektrolitiese kapasitor binne die struktuur, tussen die twee lae elektrodes is daar 'n laag veselpapier wat in elektroliet geweek is, plus 'n laag isolerende papier wat in 'n silinder verander is, verseël in die aluminiumdop.
(Interne struktuur van elektrolitiese kapasitor)
Deur die elektrolitiese kapasitor te dissekeer, kan die basiese struktuur daarvan duidelik gesien word. Om die verdamping en lekkasie van die elektroliet te voorkom, word die kapasitor se pengedeelte met seëlrubber vasgemaak.
Natuurlik toon die figuur ook die verskil in interne volume tussen polêre en nie-polêre elektrolitiese kapasitors. Teen dieselfde kapasiteit en spanningsvlak is die nie-polêre elektrolitiese kapasitor ongeveer twee keer so groot soos die polêre een.
(Interne struktuur van nie-polêre en polêre elektrolitiese kapasitors)
Hierdie verskil kom hoofsaaklik van die groot verskil in die area van die elektrodes binne die twee kondensators. Die nie-polêre kondensatorelektrode is aan die linkerkant en die polêre elektrode is aan die regterkant. Benewens die areaverskil, is die dikte van die twee elektrodes ook verskillend, en die dikte van die polêre kondensatorelektrode is dunner.
(Elektrolitiese kondensator aluminiumplaat van verskillende breedtes)
2. Kondensatorontploffing
Wanneer die spanning wat deur die kapasitor toegepas word, sy weerstandspanning oorskry, of wanneer die polariteit van die spanning van die polêre elektrolitiese kapasitor omgekeer word, sal die kapasitor se lekstroom skerp styg, wat lei tot 'n toename in die interne hitte van die kapasitor, en die elektroliet sal 'n groot hoeveelheid gas produseer.
Om die ontploffing van die kondensator te voorkom, is daar drie groewe bo-op die kondensatorbehuising gedruk, sodat die bokant van die kondensator maklik onder hoë druk kan breek en die interne druk vrygestel kan word.
(Skroeitenk bo-op elektrolitiese kapasitor)
Sommige kapasitors in die produksieproses is egter nie gekwalifiseerd vir die boonste groefdruk nie, en die druk binne die kapasitor sal veroorsaak dat die seëlrubber aan die onderkant van die kapasitor uitgewerp word. Op hierdie tydstip word die druk binne die kapasitor skielik vrygestel en sal 'n ontploffing vorm.
1, nie-polêre elektrolitiese kapasitor ontploffing
Die figuur hieronder toon 'n nie-polêre elektrolitiese kapasitor byderhand, met 'n kapasiteit van 1000uF en 'n spanning van 16V. Nadat die toegepaste spanning 18V oorskry, neem die lekstroom skielik toe, en die temperatuur en druk binne die kapasitor neem toe. Uiteindelik bars die rubberseël aan die onderkant van die kapasitor oop, en die interne elektrodes word soos springmielies losgeslaan.
(nie-polêre elektrolitiese kondensator oorspanningsstraling)
Deur 'n termokoppel aan 'n kapasitor te koppel, is dit moontlik om die proses te meet waardeur die temperatuur van die kapasitor verander soos die toegepaste spanning toeneem. Die volgende figuur toon die nie-polêre kapasitor in die proses van spanningstoename. Wanneer die toegepaste spanning die weerstandspanningswaarde oorskry, bly die interne temperatuur toeneem.
(Verwantskap tussen spanning en temperatuur)
Die figuur hieronder toon die verandering in die stroom wat deur die kapasitor vloei gedurende dieselfde proses. Daar kan gesien word dat die toename in stroom die hoofrede is vir die styging in interne temperatuur. In hierdie proses word die spanning lineêr verhoog, en soos die stroom skerp styg, veroorsaak die kragtoevoergroep dat die spanning daal. Uiteindelik, wanneer die stroom 6A oorskry, ontplof die kapasitor met 'n harde knal.
(Verwantskap tussen spanning en stroom)
As gevolg van die groot interne volume van die nie-polêre elektrolitiese kapasitor en die hoeveelheid elektroliet, is die druk wat na die oorloop gegenereer word enorm, wat daartoe lei dat die drukontlastingtenk bo-op die dop nie breek nie, en die seëlrubber onderaan die kapasitor oopgeblaas word.
2, polêre elektrolitiese kapasitor ontploffing
Vir polêre elektrolitiese kapasitors word 'n spanning toegepas. Wanneer die spanning die weerstandspanning van die kapasitor oorskry, sal die lekstroom ook skerp styg, wat veroorsaak dat die kapasitor oorverhit en ontplof.
Die figuur hieronder toon die beperkende elektrolitiese kapasitor, wat 'n kapasiteit van 1000uF en 'n spanning van 16V het. Na oorspanning word die interne drukproses deur die boonste drukontlastingtenk vrygestel, sodat die kapasitor-ontploffingsproses vermy word.
Die volgende figuur toon hoe die temperatuur van die kapasitor verander met die toename van die toegepaste spanning. Soos die spanning geleidelik die weerstandspanning van die kapasitor nader, neem die residuele stroom van die kapasitor toe, en die interne temperatuur bly styg.
(Verwantskap tussen spanning en temperatuur)
Die volgende figuur is die verandering van die lekstroom van die kapasitor, die nominale 16V elektrolitiese kapasitor, in die toetsproses, wanneer die spanning 15V oorskry, begin die lekkasie van die kapasitor skerp styg.
(Verwantskap tussen spanning en stroom)
Deur die eksperimentele proses van die eerste twee elektrolitiese kapasitors, kan ook gesien word dat die spanningslimiet van sulke 1000uF gewone elektrolitiese kapasitors is. Om hoëspanning-onderbreking van die kapasitor te vermy, is dit nodig om genoeg marge te laat volgens die werklike spanningsfluktuasies wanneer die elektrolitiese kapasitor gebruik word.
3,elektrolitiese kapasitors in serie
Waar toepaslik, kan groter kapasitansie en groter kapasitansieweerstandspanning verkry word deur onderskeidelik parallelle en serieverbinding.
(elektrolitiese kapasitor springmielies na oordruk ontploffing)
In sommige toepassings is die spanning wat op die kondensator toegepas word, WS-spanning, soos koppelkondensators van luidsprekers, wisselstroomfasekompensasie, motorfaseverskuiwingskondensators, ens., wat die gebruik van nie-polêre elektrolitiese kondensators vereis.
In die gebruikershandleiding wat deur sommige kapasitorvervaardigers gegee word, word dit ook gegee dat tradisionele polêre kapasitors in 'n rug-aan-rug-reeks gebruik word, dit wil sê twee kapasitors in serie met mekaar, maar die polariteit is teenoorgesteld om die effek van nie-polêre kapasitors te verkry.
(elektrolitiese kapasitansie na oorspanningsontploffing)
Die volgende is 'n vergelyking van die polêre kapasitor in die toepassing van voorwaartse spanning, terugwaartse spanning, twee elektrolitiese kapasitors rug-aan-rug serie in drie gevalle van nie-polêre kapasitansie, lekstroom verander met die toename van die toegepaste spanning.
1. Voorwaartse spanning en lekstroom
Die stroom wat deur die kapasitor vloei, word gemeet deur 'n weerstand in serie te koppel. Binne die spanningstoleransiebereik van die elektrolitiese kapasitor (1000uF, 16V) word die toegepaste spanning geleidelik verhoog vanaf 0V om die verband tussen die ooreenstemmende lekstroom en spanning te meet.
(positiewe seriekapasitansie)
Die volgende figuur toon die verband tussen die lekstroom en spanning van 'n polêre aluminium elektrolitiese kapasitor, wat 'n nie-lineêre verband is met die lekstroom onder 0.5mA.
(Die verhouding tussen spanning en stroom na die voorwaartse reeks)
2, omgekeerde spanning en lekstroom
Deur dieselfde stroom te gebruik om die verband tussen die toegepaste rigtingspanning en die elektrolitiese kapasitor se lekstroom te meet, kan uit die onderstaande figuur gesien word dat wanneer die toegepaste omgekeerde spanning 4V oorskry, die lekstroom vinnig begin toeneem. Uit die helling van die volgende kurwe is die omgekeerde elektrolitiese kapasitansie gelykstaande aan 'n weerstand van 1 ohm.
(Omgekeerde spanningsverhouding tussen spanning en stroom)
3. Rug-aan-rug seriekondensators
Twee identiese elektrolitiese kapasitors (1000uF, 16V) word rug-aan-rug in serie gekoppel om 'n nie-polêre ekwivalente elektrolitiese kapasitor te vorm, en dan word die verhoudingskurwe tussen hul spanning en lekstroom gemeet.
(positiewe en negatiewe polariteitsreekskapasitansie)
Die volgende diagram toon die verband tussen die kapasitorspanning en die lekstroom, en jy kan sien dat die lekstroom toeneem nadat die toegepaste spanning 4V oorskry, en die stroomamplitude minder as 1.5mA is.
En hierdie meting is 'n bietjie verrassend, want jy sien dat die lekstroom van hierdie twee rug-aan-rug seriekondensators eintlik groter is as die lekstroom van 'n enkele kondensator wanneer die spanning vorentoe toegepas word.
(Die verband tussen spanning en stroom na positiewe en negatiewe reeks)
Weens tydsredes was daar egter geen herhaalde toets vir hierdie verskynsel nie. Miskien was een van die kapasitors wat gebruik is, die kapasitor van die omgekeerde spanningstoets nou net, en daar was skade binne, dus is die bogenoemde toetskurwe gegenereer.
Plasingstyd: 25 Julie 2023
