Kuidas teada saada elektrolüütkondensaatori polaarsust

Sisu

• Kondensaatori polaarsuse määramine
• Näpunäited
• Elektrolüütilise kondensaatori omadused
• Ohutusabinõud läbilaskevõime mõõtmisel
• Elektrolüütilise kondensaatori sümbol
• Elektrilise mahtuvuse arvutamine
• Mahtuvuse eksperimentaalne mõõtmine
• Rakendused mahtuvuse mõõtmisel
• Elektrolüütilise kondensaatori ehitus
• Alumiiniumist elektrolüütkondensaatorid
• Elektrolüüdid alumiiniumist elektrolüütkondensaatorites
• Nioobiumi ja tantaali kondensaatorid

Kondensaatoritel on mitmesuguseid disainilahendusi, mis on ette nähtud kasutamiseks arvutirakendustes ja vooluahelate elektrisignaali filtreerimiseks. Vaatamata erinevustele nende ehitamise viisides ja kasutamises, töötavad nad kõik samade elektrokeemiliste põhimõtete kohaselt.

Kui insenerid neid ehitavad, võtavad nad arvesse selliseid koguseid nagu mahtuvuse väärtus, nimipinge, vastupidine pinge ja lekkevool, et veenduda nende ideaalsuses nende kasutamiseks. Kui soovite salvestada suure hulga laengu elektriahelasse, lugege lisateavet elektrolüütkondensaatorite kohta.

Kondensaatori polaarsuse määramine

Kondensaatori polaarsuse leidmiseks ütleb elektrolüütkondensaatori riba teile negatiivse otsa. Aksiaalsete pliiga kondensaatorite (mille juhtmed väljuvad kondensaatori vastaskülgedest) korral võib olla nool, mis osutab negatiivsele otsale, sümboliseerides laengu voolu.

Veenduge, et teate, milline on kondensaatori polaarsus, et saaksite selle kinnitada sobivas suunas elektriahelasse. Vales suunas kinnitamine võib põhjustada vooluringi lühise või ülekuumenemise.

Näpunäited

Mõnel juhul võib kondensaatori positiivne ots olla negatiivsest pikem, kuid selle kriteeriumiga peate olema ettevaatlik, kuna paljude kondensaatorite juhtmed on kärbitud. Tantaalkondensaatoril võib mõnikord olla pluss (+) märk, mis näitab positiivset lõppu.

Mõningaid elektrolüütkondensaatoreid saab kasutada bipolaarselt, mis võimaldab neil vajadusel polaarsust ümber pöörata. Nad teevad seda, vahetades vahelduvvoolu (AC) voolutugevuse vahel voolu.

Mõned elektrolüütkondensaatorid on ette nähtud bipolaarseks tööks mittepolariseeritud meetodite abil. Nendel kondensaatoritel on kaks anoodplaati, mis on ühendatud vastupidise polaarsusega. Vahelduvvoolu tsükli järjestikuses osas toimib üks oksiid blokeeriva dielektrikuna. See hoiab ära vastuvoolu hävitamise vastupidise elektrolüüdi.

Elektrolüütilise kondensaatori omadused

Elektrolüütkondensaator kasutab elektrolüüti mahtuvuse suurendamiseks või selle võime salvestada laenguks. Nad on polariseeritud, mis tähendab, et nende tasud on jaotuses, mis võimaldab neil laadimist säilitada. Elektrolüüt on antud juhul vedelik või geel, milles on palju ioone, mis teeb selle hõlpsaks laadimiseks.

Kui elektrolüütkondensaatorid on polariseeritud, on positiivse klemmi pinge või potentsiaal suurem kui negatiivse, võimaldades laadimisel vabalt voolata kogu kondensaatori ulatuses.

Kui kondensaator on polariseeritud, tähistatakse seda tavaliselt miinus (-) või pluss (+) abil, et näidata negatiivseid ja positiivseid otsi. Pöörake seda tähelepanelikult, sest kui ühendate kondensaatori valesti vooluahelasse, võib see kondensaatori kaudu tekkida lühis, näiteks kondensaatori kaudu voolab nii suur vool, mis võib seda jäädavalt kahjustada.

Ehkki suur mahtuvus võimaldab elektrolüütkondensaatoritel hoida suuremat kogust laengu, võivad nad lekkevooludele alluda ja ei pruugi vastata sobivatele väärtushälvetele, lubatakse mahtuvusel praktilistel eesmärkidel varieeruda. Teatud konstruktsioonitegurid võivad ka elektrolüütkondensaatorite kasutusiga piirata, kui kondensaatorid on korduva kasutamise korral kergesti kuluvad.

Selle elektrolüütkondensaatori polaarsuse tõttu peavad nad olema ettepoole kallutatud. See tähendab, et kondensaatori positiivne ots peab olema kõrgemal pingel kui negatiivne, nii et laeng voolab vooluahelas positiivsest otsast negatiivsesse otsa.

Kondensaatori kinnitamine vales suunas ahelasse võib kahjustada alumiiniumoksiidimaterjali, mis isoleerib kondensaatori või lühise ise. See võib põhjustada ka ülekuumenemist, näiteks elektrolüüt kuumeneb liiga palju või lekib.

Ohutusabinõud läbilaskevõime mõõtmisel

Enne mahtuvuse mõõtmist peaksite olema kondensaatori kasutamisel teadlik ettevaatusabinõudest. Isegi pärast vooluahelast toite eemaldamist jääb kondensaator tõenäoliselt pinge alla. Enne selle puudutamist veenduge, et vooluahela kogu toide on välja lülitatud, kasutades multimeetrit, et kinnitada toite väljalülitumist ja kondensaatori tühjendamist, ühendades takisti üle kondensaatori juhtmete.

Kondensaatori ohutuks tühjendamiseks ühendage 5-vatine takisti kondensaatorite klemmide külge viie sekundi jooksul. Kasutage multimeetrit, et veenduda, et toide on välja lülitatud. Kontrollige kondensaatorit pidevalt lekete, pragude ja muude kulumisnähtude suhtes.

Elektrolüütilise kondensaatori sümbol

••• Syed Hussain Ather

Elektrolüütilise kondensaatori sümbol on kondensaatori üldine sümbol. Elektrolüütilisi kondensaatoreid on kujutatud vooluringide skeemidel, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel Euroopa ja Ameerika stiilide kohta. Pluss- ja miinusmärgid tähistavad positiivseid ja negatiivseid klemme, anoodi ja katoodi.

Elektrilise mahtuvuse arvutamine

Kuna mahtuvus on elektrolüütkondensaatori jaoks omane väärtus, saate selle Faraadi ühikutes arvutada järgmiselt: C = ε_r ε₀ A / d kahe plaadi kattumise pindala jaoks A m², ε_r kui materjali mõõtmeteta dielektriline konstant, ε₀ kui elektrikonstant faadides / meetris ja d plaatide vahena meetrites.

Mahtuvuse eksperimentaalne mõõtmine

Mahtuvuse mõõtmiseks võite kasutada multimeetrit. Multimeeter töötab mõõtes voolu ja pinget ning kasutades neid kahte väärtust mahtuvuse arvutamiseks. Lülitage multimeeter mahtuvusrežiimi (tavaliselt tähistatakse mahtuvuse sümboliga).

Kui kondensaator on vooluahelaga ühendatud ja talle on antud piisavalt aega laadimiseks, eraldage see vooluringist, järgides äsja kirjeldatud ohutusnõudeid.

Ühendage kondensaatori juhtmed multimeetri klemmidega. Testijuhtmete mahtuvuse mõõtmiseks üksteise suhtes saate kasutada suhtelist režiimi. See võib olla mugav madala mahtuvusväärtuse korral, mida võib olla raskem tuvastada.

Proovige kasutada erinevaid mahtuvusvahemikke, kuni leiate, et see on täpne, lähtudes elektriskeemi konfiguratsioonist.

Rakendused mahtuvuse mõõtmisel

Insenerid kasutavad multimeetreid, et mõõta sageli tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud ühefaasiliste mootorite, seadmete ja masinate mahtuvust. Ühefaasilised mootorid töötavad mootori staatori mähises vahelduva voolu tekitamisega. See laseb voolul vahelduda staatori mähise voolavuse suunas vastavalt elektromagnetilise induktsiooni seadustele ja põhimõtetele.

Eelkõige on elektrolüütilised kondensaatorid paremad suure mahtuvusega kasutamisel, näiteks toiteahelad ja arvutite emaplaadid.

Indutseeritud vool mootoris tekitab siis staatori mähise vooga võrreldes oma magnetvoo. Kuna ühefaasilisi mootoreid võib mõjutada ülekuumenemine ja muud probleemid, on vaja kontrollida nende mahtuvust ja töövõimet, kasutades mahtuvuse mõõtmiseks multimeetreid.

Kondensaatorite talitlushäired võivad nende eluiga piirata. Lühikese vooluga kondensaatorid võivad selle osi isegi kahjustada, nii et see ei pruugi enam töötada.

Elektrolüütilise kondensaatori ehitus

Insenerid ehitavad alumiiniumist elektrolüütkondensaatorid kasutades alumiiniumfooliume ja paberitõkkeid, elektrolüütilises vedelikus leotatud seadmeid, mis põhjustavad pinge kõikumisi kahjulike vibratsioonide vältimiseks. Tavaliselt katavad need ühe kahest alumiiniumfooliumist oksiidikihiga kondensaatori anoodil.

Kondensaatori selles osas olev oksiid põhjustab materjali laadimise ja ladustamise käigus elektronide kaotuse. Katoodil omandab materjal elektrolüütkondensaatori ehituse redutseerimise käigus elektrone.

Seejärel jätkavad tootjad elektrolüütidega leotatud paberi virnastamist katoodiga, ühendades need üksteisega elektriskeemis ja veeretades silindrilisse korpusesse, mis on vooluringiga ühendatud. Insenerid valivad paberi kas telje- või radiaalsuunas.

Aksiaalsed kondensaatorid on valmistatud silindri mõlemas otsas ühe tihvtiga ja radiaalses konstruktsioonis kasutatakse mõlemat tihvti silindrilise korpuse samal küljel.

Plaadi pindala ja elektrolüütiline paksus määravad mahtuvuse ja võimaldavad elektrolüütkondensaatoritel olla ideaalsed kandidaadid selliste rakenduste jaoks nagu helivõimendid. Alumiiniumist elektrolüütkondensaatoreid kasutatakse toiteallikates, arvuti emaplaatides ja kodumasinates.

Need omadused võimaldavad elektrolüütkondensaatoritel salvestada palju rohkem laengu kui teised kondensaatorid. Kahekihilised kondensaatorid ehk superkondensaatorid võivad saavutada isegi tuhandete faadide mahtuvuse.

Alumiiniumist elektrolüütkondensaatorid

Alumiiniumist elektrolüütkondensaatorid kasutavad tahket alumiiniummaterjali "klapi" loomiseks selliselt, et elektrolüütilise vedeliku positiivne pinge laseb sellel moodustada oksiidikihi, mis toimib dielektrikuna - isoleermaterjalina, mida saab polariseerida, et vältida laengute voolavust. Insenerid loovad need kondensaatorid alumiiniumanoodiga. Seda kasutatakse kondensaatori kihtide valmistamiseks ja see on ideaalne laadimise hoidmiseks. Insenerid kasutavad katoodiliseks mangaandioksiidi.

Seda tüüpi elektrolüütkondensaatoreid saab täiendavalt jagada õhuke tavaline ja söövitatud fooliumitüüp. Lihtfooliumitüüpe on neid, mida just kirjeldati, samal ajal kui söövitatud fooliumitüüpi kondensaatorid kasutavad anoodil alumiiniumoksiidi ja söövitatud katoodfooliume pindala ja lubatavuse suurendamiseks, mis on materjalide laengute säilitamise võime näitaja.

See suurendab mahtuvust, kuid takistab ka materjalide võimet taluda suuri alalisvoolu (DC), seda tüüpi voolu, mis liigub vooluringis ühes suunas.

Elektrolüüdid alumiiniumist elektrolüütkondensaatorites

Alumiiniumkondensaatorites kasutatavad elektrolüütide tüübid võivad tahkete, tahke mangaandioksiidi ja tahke polümeeri vahel erineda. Tahkeid või vedelaid elektrolüüte kasutatakse tavaliselt seetõttu, et need on suhteliselt odavad ja sobivad mitmesuguste suuruste, mahtuvuse ja pinge väärtustega. Ahelates kasutamisel on neil siiski palju energiakadu. Etüleenglükool ja boorhapped moodustavad vedelad elektrolüüdid.

Ka muid lahusteid, näiteks dimetüülformamiidi ja dimetüülatseetamiidi, võib kasutamiseks lahustada vees. Seda tüüpi kondensaatorid võivad kasutada ka tahkeid elektrolüüte, näiteks mangaandioksiidi või tahket polümeeri elektrolüüti. Mangaandioksiid on ka kulutõhus ja usaldusväärne kõrgema temperatuuri ja niiskuse korral. Neil on vähem alalisvoolu lekkevoolu ja suur elektrijuhtivus.

Elektrolüüdid valitakse nii suurte hajumistegurite kui ka elektrolüütkondensaatorite üldise energiakao probleemide lahendamiseks.

Nioobiumi ja tantaali kondensaatorid

Tantaalkondensaatorit kasutatakse enamasti pinnapealsetes seadmetes arvutirakendustes, samuti sõjaväe-, meditsiini- ja kosmosetehnikates.

Anoodi tantaalmaterjal laseb neil sarnaselt alumiiniumkondensaatoriga kergelt oksüdeeruda ning võimaldab tantaalipulbri surumisel juhtivale traadile ära kasutada suurenenud juhtivust. Seejärel moodustub oksiid materjali pinnale ja õõnsustesse. See loob suurema pinna pindala jaoks, mis suurendab laengu suuremat läbilaskvust kui alumiinium.

Nioobiumil põhinevad kondensaatorid kasutavad juhtme ümber materjali, mis kasutab dielektriku loomisel oksüdatsiooni. Nendel dielektrikutel on suurem lubavus kui tantaalkondensaatoritel, kuid nad kasutavad antud pinge jaoks rohkem dielektrilisi paksusi. Neid kondensaatoreid on viimasel ajal sagedamini kasutatud, kuna tantaalkondensaatorid on kallimaks läinud.