1. Elektrolytkondensatoren
Elektrolytkondensatore si Kondensatoren, déi duerch d'Oxidatiounsschicht op der Elektrod duerch d'Aktioun vum Elektrolyt als Isolatiounsschicht geformt ginn, déi normalerweis eng grouss Kapazitéit huet. Den Elektrolyt ass e flëssegt, gelatinähnlecht Material, dat räich un Ionen ass, an déi meescht Elektrolytkondensatore si polar, dat heescht, beim Betrib muss d'Spannung vun der positiver Elektrod vum Kondensator ëmmer méi héich si wéi déi negativ Spannung.
Déi héich Kapazitéit vun Elektrolytkondensatoren gëtt och fir vill aner Charakteristiken opgeoffert, wéi zum Beispill e groussen Leckstroum, eng grouss gläichwäerteg Serieninduktivitéit a Widderstand, e groussen Toleranzfehler an eng kuerz Liewensdauer.
Nieft polare Elektrolytkondensatoren gëtt et och net-polare Elektrolytkondensatoren. An der Figur hei ënnendrënner ginn et zwou Zorte vun 1000uF, 16V Elektrolytkondensatoren. Dorënner ass dee gréisseren net-polare an dee méi klenge polare.
(Netpolar an polar Elektrolytkondensatoren)
D'Innere vum Elektrolytkondensator kann e flëssegen Elektrolyt oder e feste Polymer sinn, an d'Elektrodematerial ass normalerweis Aluminium (Aluminium) oder Tantal (Tandalum). Déi folgend ass e gemeinsamt polare Aluminium-Elektrolytkondensator an der Struktur, tëscht den zwou Schichten vun Elektroden ass eng Schicht Faserpabeier, déi an Elektrolyt gedränkt ass, plus eng Schicht Isolatiounspabeier, déi zu engem Zylinder verwandelt ass, an der Aluminiumschuel versiegelt.
(Intern Struktur vun engem Elektrolytkondensator)
Wann een den Elektrolytkondensator zerleet, kann een seng Grondstruktur kloer gesinn. Fir d'Verdampfung an d'Leckage vum Elektrolyt ze verhënneren, ass den Deel vum Kondensator mat Dichtungsgummi fixéiert.
Natierlech weist d'Figur och den Ënnerscheed am internen Volumen tëscht polare an net-polare Elektrolytkondensatoren. Bei der selwechter Kapazitéit an dem selwechte Spannungsniveau ass den net-polare Elektrolytkondensator ongeféier duebel sou grouss wéi de polare.
(Intern Struktur vun netpolaren an polaren Elektrolytkondensatoren)
Dësen Ënnerscheed kënnt haaptsächlech vum groussen Ënnerscheed an der Fläch vun den Elektroden an den zwou Kondensatoren. Déi netpolar Kondensatorelektrod ass lénks an déi polar Elektrod ass riets. Nieft dem Flächenënnerscheed ass och d'Déckt vun den zwou Elektroden ënnerschiddlech, an d'Déckt vun der polarer Kondensatorelektrod ass méi dënn.
(Aluminiumblech aus Elektrolytkondensator mat verschiddene Breeten)
2. Kondensatorexplosioun
Wann d'Spannung, déi vum Kondensator ugewannt gëtt, seng Ausdauerspannung iwwerschreit, oder wann d'Polaritéit vun der Spannung vum polare Elektrolytkondensator ëmgedréit ass, klëmmt de Leckstroum vum Kondensator staark, wat zu enger Erhéijung vun der interner Hëtzt vum Kondensator féiert, an den Elektrolyt produzéiert eng grouss Quantitéit u Gas.
Fir eng Explosioun vum Kondensator ze verhënneren, ginn et dräi Nuten uewen um Kondensatorgehäuse, sou datt d'Spëtzt vum Kondensator ënner héijem Drock einfach zerbriechen ass an den internen Drock fräigesat ka ginn.
(Sprengtank uewen um Elektrolytkondensator)
Wéi och ëmmer, bei e puer Kondensatoren ass d'Pressung vun der ieweschter Groove beim Produktiounsprozess net qualifizéiert, well den Drock am Kondensator dozou féiert, datt de Gummi-Dichtung um Buedem vum Kondensator erausgehäit gëtt, wouduerch den Drock am Kondensator op eemol fräigesat gëtt, wat zu enger Explosioun féiere kann.
1, Explosioun vun engem netpolare Elektrolytkondensator
D'Figur hei ënnendrënner weist en netpolare Elektrolytkondensator mat enger Kapazitéit vun 1000uF an enger Spannung vun 16V. Nodeems déi ugewandte Spannung 18V iwwerschreit, klëmmt de Leckstroum op eemol, an d'Temperatur an den Drock am Kondensator klammen. Schlussendlech platzt d'Gummidichtung um Buedem vum Kondensator op, an déi intern Elektroden ginn lassgeschloen wéi Popcorn.
(Iwwerspannungssprengung vun engem netpolare Elektrolytkondensator)
Indem en Thermoelement un e Kondensator ugeschloss gëtt, ass et méiglech, de Prozess ze moossen, bei deem d'Temperatur vum Kondensator sech ännert, wann déi ugewandt Spannung eropgeet. Déi folgend Figur weist de netpolare Kondensator am Prozess vun der Spannung erop. Wann déi ugewandt Spannung de Wäert vun der Ausdauerspannung iwwerschreit, geet déi intern Temperatur weider erop.
(Bezéiung tëscht Spannung an Temperatur)
D'Figur hei ënnendrënner weist d'Ännerung vum Stroum, deen duerch de Kondensator fléisst, während dem selwechte Prozess. Et ass ze gesinn, datt d'Erhéijung vum Stroum den Haaptgrond fir den Opstig vun der interner Temperatur ass. An dësem Prozess gëtt d'Spannung linear erhéicht, a wann de Stroum staark eropgeet, verursaacht d'Stroumversuergungsgrupp e Spannungsfall. Schlussendlech, wann de Stroum 6A iwwerschreit, explodéiert de Kondensator mat engem haarde Knall.
(Bezéiung tëscht Spannung a Stroum)
Wéinst dem groussen internen Volumen vum netpolare Elektrolytkondensator an der Quantitéit un Elektrolyt ass den Drock, deen nom Iwwerlaf generéiert gëtt, enorm, wouduerch den Drockentlastungstank uewen um Gehäuse net brécht, an de Gummi-Dichtung um Buedem vum Kondensator opgeblosen gëtt.
2, Explosioun vum polare Elektrolytkondensator
Bei polare Elektrolytkondensatoren gëtt eng Spannung ugewannt. Wann d'Spannung d'Wäertspannung vum Kondensator iwwerschreit, klëmmt och de Leckstroum staark, wouduerch de Kondensator iwwerhëtzt an explodéiert.
D'Figur hei ënnendrënner weist den Elektrolytkondensator mat enger Kapazitéit vun 1000uF an enger Spannung vun 16V. No der Iwwerspannung gëtt den internen Drockprozess duerch den ieweschten Drockentlastungstank ofgelooss, sou datt de Kondensatorexplosiounsprozess vermeit gëtt.
Déi folgend Figur weist, wéi d'Temperatur vum Kondensator sech mat der Erhéijung vun der ugewandter Spannung ännert. Wann d'Spannung sech lues a lues der Haltspannung vum Kondensator ukënnt, klëmmt de Reschtstroum vum Kondensator, an d'intern Temperatur klëmmt weider.
(Bezéiung tëscht Spannung an Temperatur)
Déi folgend Figur weist d'Ännerung vum Leckstroum vum Kondensator, dem nominellen 16V Elektrolytkondensator, am Testprozess. Wann d'Spannung 15V iwwerschreit, fänkt den Leckstroum vum Kondensator staark un ze klammen.
(Bezéiung tëscht Spannung a Stroum)
Duerch den experimentelle Prozess vun den éischten zwee Elektrolytkondensatoren kann een och feststellen, datt d'Spannungsgrenz vun esou normalen Elektrolytkondensatoren 1000uF läit. Fir en Héichspannungsduerchbroch vum Kondensator ze vermeiden, ass et néideg, beim Gebrauch vum Elektrolytkondensator genuch Spillraum ze loossen, jee no den tatsächleche Spannungsschwankungen.
3,Elektrolytkondensatoren a Serie
Wa passend, kënnen eng méi grouss Kapazitéit an eng méi grouss Kapazitéitshaltbarkeetspannung duerch Parallel- respektiv Serienschaltung erreecht ginn.
(Popcorn vun der Elektrolytkondensator no enger Iwwerdrockexplosioun)
A verschiddenen Uwendungen ass d'Spannung, déi um Kondensator ugewannt gëtt, Wiesselstroumspannung, wéi zum Beispill Kopplungskondensatore vu Lautsprecher, Wiesselstroumphasenkompensatioun, Motorphasenverschiebungskondensatoren, asw., wat d'Benotzung vun netpolare Elektrolytkondensatoren erfuerdert.
An de Benotzerhandbücher, déi vu verschiddene Kondensatorhiersteller ginn, gëtt och uginn, datt traditionell Polarkondensatoren a Serie gebonnen ginn, dat heescht zwee Kondensatoren a Serie mateneen, awer d'Polaritéit ass entgéintgesat, fir den Effekt vun net-polare Kondensatoren ze kréien.
(elektrolytesch Kapazitéit no Iwwerspannungsexplosioun)
Folgend ass e Verglach vum Polarkondensator bei der Uwendung vu Virwärtsspannung, Réckwärtsspannung, zwee Elektrolytkondensatoren, déi hannereneen an dräi Fäll vun netpolarer Kapazitéit gewiesselt sinn, woubei de Leckstroum mat der Erhéijung vun der ugewandter Spannung ännert.
1. Virspannung a Leckstroum
De Stroum, deen duerch de Kondensator fléisst, gëtt gemooss andeems e Widderstand a Serie geschalt gëtt. Am Spannungstoleranzberäich vum Elektrolytkondensator (1000uF, 16V) gëtt déi ugewannt Spannung graduell vun 0V eropgesat, fir d'Bezéiung tëscht dem entspriechende Leckstroum an der Spannung ze moossen.
(positiv Seriekapazitanz)
Déi folgend Figur weist d'Bezéiung tëscht dem Leckstroum an der Spannung vun engem polare Aluminiumelektrolytkondensator, wat eng netlinear Bezéiung mat engem Leckstroum ënner 0,5 mA ass.
(D'Bezéiung tëscht Spannung a Stroum no der Virwärtsreih)
2, Réckspannung a Leckstroum
Wann een dee selwechte Stroum benotzt fir d'Bezéiung tëscht der ugewandter Richtungsspannung an dem Leckstroum vum Elektrolytkondensator ze moossen, kann een aus der Figur hei ënnendrënner gesinn, datt wann déi ugewandt Réckwärtsspannung 4V iwwerschreit, de Leckstroum ufänkt séier ze klammen. Aus der Steigung vun der folgender Kurve entsprécht d'Réckwärtselektrolytkapazitanz engem Widderstand vun 1 Ohm.
(Réckspannungsbezéiung tëscht Spannung a Stroum)
3. Serienkondensatoren, déi hannereneen geluecht sinn
Zwee identesch Elektrolytkondensatoren (1000uF, 16V) ginn hannereneen a Serie ugeschloss, fir en netpolare gläichwäertege Elektrolytkondensator ze bilden, an dann gëtt d'Bezéiungskurve tëscht hirer Spannung an hirem Leckstroum gemooss.
(positiv a negativ Polaritéitsseriekapazitanz)
Déi folgend Diagramm weist d'Bezéiung tëscht der Kondensatorspannung an dem Leckstroum, an Dir kënnt gesinn, datt de Leckstroum eropgeet nodeems déi ugewandte Spannung 4V iwwerschreit, an d'Stroumamplitude manner wéi 1,5mA ass.
An dës Miessung ass e bëssen iwwerraschend, well ee gesäit, datt de Leckstroum vun dësen zwou hannereneen geschaltene Seriekondensatoren tatsächlech méi grouss ass wéi de Leckstroum vun engem eenzege Kondensator, wann d'Spannung no vir ugewannt gëtt.
(D'Bezéiung tëscht Spannung a Stroum no enger positiver an negativer Serie)
Wéinst Zäitgrënn gouf et awer keen widderholl Test fir dëst Phänomen. Vläicht war ee vun de benotzte Kondensatoren dee vum Réckspannungstest grad, an et war dobannen e Schued, sou datt déi uewe genannte Testkurve generéiert gouf.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 25. Juli 2023
