Характеристики электролитических конденсаторов: Электролитические конденсаторы: особенности применения

Содержание

Таблица ESR. Ориентировочные и реальные значения ESR конденсаторов.

Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)

Как известно, эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) зависит от многих факторов. Поэтому результаты измерений этого параметра разными ESR-метрами порой сильно различаются. Некоторые приборы даже имеют специальную таблицу с допустимыми значениями ESR для сравнения.

В Таблице №1 указаны величины ESR новых, ранее нигде не применявшихся электролитических конденсаторов. Значения получены путём измерения эквивалентного последовательного сопротивления с помощью тестера LCR T4, о котором я уже рассказывал на страницах сайта. Думаю, данная таблица будет полезна при оценке качества электролитических конденсаторов и принятии решения о пригодности их повторного использования или замене при ремонте.

На данный момент таблица №1 не заполнена полностью, так как у меня не оказалось в наличии конденсаторов некоторых номиналов. Несмотря на это, таблица постепенно будет дополняться новыми данными.

Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).

мкф/вольты 6,3V 10V 16V 25V 35V 50V 63V 160V 250V 400V 450V
1           4,3   10      
2,2                      
4,7           1,7     2,6    
10           2 1,1 2,7 2,2    
22       0,69   1,2         0,77
33             0,44 0,91      
47       0,84   0,87 0,49     0,68  
68                     0,33
82                   0,57 0,55/0,89
100   0,46 0,75 0,17 0,4 0,29   0,43   0,77 0,35
220     0,53 0,25           0,49  
330     0,25 0,22              
470       0,16 0,13 0,12 0,08        
1000     0,07 0,08 0,07            
2200     0,03 0,02 0,03            
4700     0,03                

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №1) использовались новые конденсаторы разных производителей. Преимущественно это конденсаторы Jamicon серии TK – с широким температурным диапазоном (значения выделены жирным шрифтом), а также ELZET, SAMWHA и GEMBIRD. Стоит отметить, что при проверке конденсаторы Jamicon показали более низкое значение ESR по сравнению с другими.

Отмечу и то, что производители выпускают конденсаторы с разными характеристиками и свойствами. Их делят на серии. В приведённой таблице приводится ESR обычных конденсаторов.

Кроме них выпускаются и конденсаторы Low ESR и Low Impedance, ЭПС которых, как правило, очень мал и порой составляет сотые доли ома.

Заносить величину ESR или импеданса таких конденсаторов в таблицу нет особого смысла, так как он очень мал и его легко узнать из документации на серию.

В колонке на 450V для ёмкости 82μF указано два значения ESR. Первое – среднее значение для конденсаторов SAMWHA (SD, 85°C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 105°C) для ЖК-телевизоров в вытянутом корпусе (13х50).

Отмечу ещё раз, что разные модели ESR-метров могут показывать разную величину ESR у одного и того же конденсатора. Как уже говорилось, эквивалентное последовательное сопротивление зависит от многих факторов, да и методика его измерения у различных приборов отличается. Поэтому здесь и указано, какой прибор применялся для измерений.

Для сравнения приведу ещё одну таблицу. Перед вами Таблица №2 с ориентировочными значениями ESR для электролитических конденсаторов разной ёмкости. Данная таблица используется Бобом Паркером в разработанном им ESR-метре K7214.

Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.

мкф/вольты 10V 16V 25V 35V 63V 160V 250V
1       14 16 18 20
2.2     6 8 10 10 10
4.7     15 7,5 4,2 2,3 5
10   6 4 3,5 2,4 3 5
22 5,4 3,6 2,1 1,5 1,5 1,5 3
47 2,2 1,6 1,2 0,5 0,5 0,7 0,8
100 1,2 0,7 0,32 0,32 0,3 0,15 0,8
220 0,6 0,33 0,23 0,17 0,16 0,09 0,5
470 0,24 0,2 0,15 0,1 0,1 0,1 0,3
1000 0,12 0,1 0,08 0,07 0,05 0,06  
4700 0,23 0,2 0,12 0,06 0,06    

Как видно, некоторые ячейки таблицы №2 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Не помешает помнить одно простое правило:

У любого исправного электролитического конденсатора ESR не превышает 20 Ом (Ω).

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Виды и параметры конденсаторов — Онлайн-журнал «Толковый электрик»

Конденсатор – устройство, способное накапливать электрический заряд. В зависимости от назначения и конструкции конденсаторы делятся на ряд видов.В статье рассмотрим основные электрические параметры конденсаторов.

Ассортимент конденсаторов

Электрические параметры конденсаторов

Основные характеристики и единицы их измерения приведены в таблице

Номинальная емкостьСФарада
Допустимое отклонение емкости∆С%
Номинальное напряжениеUВольт
Температурная стабильность емкостиТКЕ%

Фарада – физическая величина, названная в честь английского физика Майкла Фарадея. Она слишком велика для использования в электротехнике. На практике емкость измеряют в микрофарадах (1мкФ = 10-6 Ф), нанофарадах (1нФ = 10-9 Ф) или пикофарадах (1пФ=10-12Ф)

При нанесении величины емкости на корпус конденсатора для обозначения «нФ» дополнительно используют символы «nF», «пФ» — «рФ», а микрофараду обозначают сокращением «мкФ» или «μФ».

Примеры обозначения емкости конденсаторов

Емкость конденсаторов не может принимать произвольные значения. Они унифицированы и выбираются из стандартных рядов емкостей.

Допустимое отклонение емкости указывает, с какой точностью изготовлен конденсатор. Она указывает, в каком допустимом диапазоне может находиться величина емкости в процентах от номинала. Для измерительных устройств этот параметр выбирается как можно меньшим.

Номинальное напряжение – это напряжение, которое выдерживают обкладки конденсатора длительное время. При превышении этого параметра конденсатор выйдет из строя. Для переменного тока руководствуются не действующим, а амплитудным значением напряжения. Например, при выборе конденсатора для пуска электродвигателя на номинальное напряжение 380 В нужно использовать конденсатор на рабочее напряжение U>380∙√2=537, то есть, на 600 В.

Конденсатор емкостью 33 мкФ на напряжение 100 В.

Температурная стабильность характеризует диапазон, в котором изменяется емкость при изменении температуры окружающей среды. Для устройств, сохраняющих работоспособность в широком диапазоне температур, значение этого параметра выбирается более низким.

Конструктивные исполнения конденсаторов

Конденсаторы, емкость которых не может изменяться, называются конденсаторами постоянной емкости.

Но в некоторых цепях для обеспечения возможности регулировки работы схемы и установки точных параметров ее работы применяются подстроечные конденсаторы. Емкость их изменяется при помощи отвертки.

Подстроечные конденсаторы

В отличие от них конденсаторы переменной емкости применяются для выполнения пользовательских регулировок, например, для настройки радиоприемника на нужную волну.

Конденсатор переменной емкости

Существуют конденсаторы специального назначения. Например, конденсаторы для защиты от радиопомех и сглаживающих фильтров, располагающихся парами в одном корпусе.

Два конденсатора в одном корпусе

Отдельно выделяются конденсаторы для поверхностного монтажа или SMD-конденсаторы. Они технологичны для монтажа на автоматических конвейерных линиях, а размеры позволяют минимизировать габаритные размеры устройств.

SMD-конденсаторы

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика

Воздух в качестве диэлектрика использовался только для конденсаторов переменной емкости старого образца. Чем меньше материал между обкладками конденсатора проводит электрический ток, тем меньших размеров может быть изготовлен этот элемент на то же рабочее напряжение. При использовании определенных материалов можно получить конденсаторы с необходимыми свойствами.

В зависимости от материала диэлектрика между обкладками выпускаются конденсаторы:

Вакуумные
Воздушные
С газообразным диэлектриком
Керамические
Кварцевые
Стеклянные
Слюдяные
Бумажные
Металлобумажные
Электролитические
Полупроводниковые
Металло-оксидные
Полистирольные
Фторопластовые
Полиэтилентерефталатные
Лакопленочные
Поликарбонатные

Из всего этого перечня самыми распространенными в электротехнике являются бумажные и металлобумажные конденсаторы, использующиеся для схем запуска однофазных двигателей и для компенсации реактивной мощности. Всем известны электролитические конденсаторы, используемые в выпрямителях для сглаживающих фильтров. Их главная особенность – невозможность работы на переменном токе.

Электролитические конденсаторы

При ошибках в полярности подключения электролитических конденсаторов они выходят из строя, иногда – со взрывом. То же произойдет при превышении номинального напряжения электролитического и металлобумажного конденсатора, так как они выпускаются в герметичных корпусах.

Металлобумажный оксидный конденсатор в герметичном корпусе

Условные обозначения конденсаторов

Оцените качество статьи:

Конденсаторы: описание, подключение, схема, характеристики

Содержание
  • Назначение
  • Основные характеристики и разновидности
  • Применение
  • Пример

Назначение конденсаторов

Конденсатор — своего рода аккумулятор с очень малой емкостью. Он быстро разряжается, но и очень быстро заряжается.

Работает это так. При подаче напряжения конденсатор, как губка, впитывает в себя энергию на протяжении некоторого времени и удерживает, пока напряжение не пропадет. При отключении питания, накопленную энергию конденсатор отдает в цепь примерно за то же время, что и копил ее. Что это за время и как его вычислить, узнаем чуть позже.

В анимации процесс накопления и отдачи энергии выглядит так:

Щелкая переключателем, мы подаем или отключаем питание в цепи, а вольтметр наглядно показывает, что происходит с напряжением на этом участке.

Основные характеристики и разновидности

  • Номинальная ёмкость, измеряемая в Фарадах и обозначаемая в формулах буквой “С” латинской,
  • Точность
    в процентах плюс-минус от номинала,
  • Максимальное напряжение в Вольтах, превышение этого параметра выведет конденсатор из строя почти сразу.
По исполнению конденсаторы делятся на два вида: керамический и электролитический. Керамический не имеет полярности, подключать его можно как угодно, максимальная ёмкость ограничена 1 мкФ.

На схемах керамический конденсатор обозначается как две параллельные прямые линии:

Его подвид — переменный конденсатор (ёмкость которого может меняться механическим, электрическим способом или под воздействием температуры) — на схеме дополнительно снабжается стрелкой:

Для ёмкости побольше используются электролитические конденсаторы, они полярны, то есть при подключении нужно убедиться, что плюс контактирует с плюсом, а минус с минусом. Минус маркируется на корпусе заметной белой линией.

На схемах электролитический конденсатор изображается похожим образом, только вторая из параллельных линий изогнута в сторону первой:

Номинальная ёмкость электролитических конденсаторов указывается прямо на корпусе. Ёмкость же керамических, ввиду их малых размеров, маркируется всего тремя цифрами: первые две — основная ёмкость в пикофарадах, третья — множитель.-3, то есть 100 миллисекунд или 0,1 секунды.

Вообще, за время конденсатор заряжается или разряжается только на 63%, до 99% он делает это впятеро дольше, потому, что процесс протекает неравномерно. Но, чтобы отличать логический ноль от единицы вполне достаточно ⅔ заряда.

Заряд:

Разряд:

В цепи, где резистор отсутствует, сопротивление все равно существует, в проводах, контактах и других компонентах, но, как правило, суммарное сопротивление всех элементов очень мало, поэтому конденсатор, в такой схеме, разрядится почти мгновенно.

Применение

Конденсаторы в электронике применяются очень часто и для многих назначений. Чаще всего:
  • для сглаживания пульсаций в питании,
  • для сглаживания импульсов в сигналах,
  • как источник дополнительной энергии при запуске мощного потребителя с большим стартовым током,
  • как аккумулятор в случае отключения основного питания, как правило, чтобы успеть сохранить важную информацию в энергонезависимой памяти,
  • для получения импульса большой мощности, превышающей возможности питания.

Пример

В качестве примера приведем альтернативный программному аппаратный способ борьбы с дребезгом кнопки и прочих механических переключателей, так называемую RC-цепь, состоящую из резистора и конденсатора. В некоторых ситуациях просто необходимо именно подавление дребезга, например, когда сигнал подключен к пину с включенным прерыванием. Но и в иных случаях он немного разгрузит контроллер и позволит сэкономить чуток его памяти.

К Ардуино подключено две кнопки: к пину 3 — кнопка без RC-цепи, только подтянута резистором 100 кОм к плюсу, к пину 2 — кнопка тоже подтянута к плюсу, но дополнительно оборудована RC-цепью.

На принципиальной схеме все выглядит немного проще и понятнее:

При нажатие на первую кнопку, на пин поступает сигнал с дребезгом:

Какие-то миллисекунды или даже микросекунды сигнал хаотически меняется из-за несовершенства механических контактов, особенно старых, грязных и окисленных. Когда есть возможность, этот период пропускается программно, контроллер делает повторное считывание через 5-20 мс.

С правильно рассчитанной RC-цепью такого безобразия нет. Нажатие кнопки с дребезгом теперь выглядит примерно так:

На нашей схеме установлен керамический конденсатор на 1 мкФ и резистор на 100 кОм, что, согласно формуле дает нам “постоянную времени” равную 10 мс. За 10 мс напряжение на пине гарантировано не упадет до уровня, который контроллер считает нулем, чего вполне хватит для сглаживания практически любого дребезга.

Конденсаторы.Характеристики различных типов конденсаторов.

Электрические характеристики конденсаторов зависят от их конструкции и свойств применяемых материалов.

Выбирая конденсаторы для разработки конкретного устройства необходимо учитывать следующие параметры:
а) Требуемое значение емкости конденсатора (мкФ, нФ, пФ).
б) Рабочее напряжение конденсатора (то максимальное значение напряжения, при котором конденсатор может работать длительно без изменения своих параметров).
в) Требуемую точность (возможный разброс значений емкости конденсатора).
г) температурный коэффициент емкости (зависимость емкости конденсатора от температуры окружающей среды),
д) стабильность конденсатора,
е) ток утечки диэлектрика конденсатора при номинальном напряжении и данной температуре. (Может быть указано сопротивление диэлектрика конденсатора.)

В табл. 1 — 3 приведены основные характеристики конденсаторов различных типов.

Таблица 1.


Характеристики керамических, электролитических конденсаторов и конденсаторов на основе металлизированной пленки.
Параметр
конденсатора
Тип конденсатора
Кера-
мический
Электро-
литический
На основе
металли-
зированной пленки
Диапазон изменения емкости конденсаторов От 2,2 пФ до 10 нФ От 100 нФ до 68000 мкФ 1 мкФ до 16 мкФ
Точность (разброс значений емкости), % ± 10 и ±20 ±10 и ±50 ±20
Рабочее напряжение конденсаторов, В 50 — 250 6,3 — 400 250 — 600
Стабильность конденсатора Достаточная Плохая Достаточная
Диапазон изменения температуры окружающей среды, оС От -85 до +85 От -40 до +85 От -25 до +85

В керамических конденсаторах диэлектриком является высококачественная керамика: ультрафарфор,тиконд,ультрастеатит и др. Обкладкой служит слой серебра, нанесенный на поверхность. Керамические конденсаторы применяются в разделительных цепях усилителей высокой частоты.

В электролитических полярных конденсаторах диэлектриком служит слой оксида, нанесенный на металлическую фольгу. Другая обкладка образуется из пропитанной электролитом бумажной ленты.

В твердотельных оксидных конденсаторах жидкий диэлектрик заменен специальным токопроводящим полимером. Это позволяет увеличить срок службы(и надежность). Недостатками твердотельных оксидных конденсаторов являются более высокая цена и ограничения по напряжению(до 35 в).

Оксидные электролитические и твердотельные конденсаторы отличаются большой емкостью, при относительно малых размерах. Эта их особенность определяется тем, что толщина оксида — диэлектрика очень мала.

При включении оксидных конденсаторов в цепь, необходимо соблюдать полярность. В случае нарушения полярности, электролитические конденсаторы взрываются, твердотельные — просто выходят из строя. Что бы полностью избежать возможности взрыва(у электролитических конденсаторов), некоторые модели снабжаются предохранительными клапанами(отсутствуют у твердотельных). Область применения оксидных (электролитических и твердотельных) конденсаторов — разделительные цепи усилителей звуковой частоты, сглаживающие фильтры источников питания постоянного тока.

Конденсаторы на основе металлизированной пленки применяются в высоковольтных источниках электропитания.

Таблица 2.


Характеристики слюдяных конденсаторов и конденсаторов на основе полиэстера и полипропилена.
Параметр конденсатора Тип конденсатора
Слюдяной На основе полиэстера На основе поли-
пропилена
Диапазон
изменения
емкости
конденсаторов
От 2,2 пФ до 10 нФ От 10 нФ до 2,2 мкФ От 1 нФ до 470 нФ
Точность (разброс значений емкости), % ± 1 ± 20 ± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В 350 250 1000
Стабильность конденсатора Отличная Хорошая Хорошая
Диапазон изменения температуры окружающей среды, оС От -40 до +85 От -40 до +100 От -55 до +100

Слюдяные конденсаторы изготавливаются путем прокладывания между обкладками из фольги слюдяных пластин, или наоборот — металлизацией слюдяных пластин. Слюдяные конденсаторы находят применение в звуковоспроизводящих устройствах, фильтрах высокочастотных помех и генераторах. Конденсаторы на основе полиэстера — это конденсаторы общего назначения, а конденсаторы на основе полипропилена применяются в высоковольтных цепях постоянного тока.

Таблица 3.


Характеристики слюдяных конденсаторов на основе поликарбоната, полистирена и тантала.
Параметр конденсатора Тип конденсатора
На основе поликарбоната На основе полистирена На основе тантала
Диапазон
изменения
емкости
конденсаторов
От 10 нФ до 10 мкФ От 10 пФ до 10 нФ От 100 нФ до 100 мкФ
Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), % ± 20 ± 2,5 ± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В 63 — 630 160 6,3 — 35
Стабильность конденсатора Отличная Хорошая Достаточная
Диапазон изменения температуры окружающей среды, оС От -55 до +100 От -40 до +70 От -55 до +85

Конденсаторы на основе поликарбоната используются в фильтрах, генераторах и времязадающих цепях. Конденсаторы на основе полистирена и тантала используются тоже, во времязадающих и разделительных цепях. Они считаются конденсаторами общего назначения.
В металлобумажных конденсаторах общего назначения, обкладки изготавливаются путем напыления металла на бумагу пропитанную специальным составом и покрытые тонким слоем лака.


Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами.

Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности.

Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.

Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике.

Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).

В высоковольтных цепях нередко применяют последовательное включение конденсаторов. Для выравнивания напряжений на них, необходимо параллельно каждому конденсатору дополнительно подключить резистор сопротивлением от 220 к0м до 1 МОм.

Для защиты от помех, в цифровых устройствах применяется шунтирование по питанию с помощью пары — электролитический конденсатор большей емкости + слюдяной, либо керамический — меньшей. Электролитический конденсатор шунтирует низкочастотные помехи, а слюдяной( или керамический) — высокочастотные.


На главную страницу

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Зачем нужны электролитические конденсаторы и как их менять

Рубрика: Статьи обо всем, Статьи про радиодетали Опубликовано 13.04.2020   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 5 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 1 050

Электролитические конденсаторы обладают большой емкостью. Они используются в основном в цепях питания, где требуется фильтрация напряжения от помех.

Их чего состоят

Больших емкостей можно добиться только с помощью химических источников.

Электролитические конденсаторы очень близки к химическим источникам тока. У них, как и у аккумуляторов, есть катод, анод и электролит. А также те же самые недостатки, что и у аккумуляторов.

Поэтому, такие конденсаторы и называются электролитическими. Среди радиолюбителей и электронщиков они сокращенно называются электролитами.

По составу электролита они бывают: жидкого и сухого типа. Еще есть оксидно-полупроводниковые, а также оксидно-металлические.

Обозначаются на принципиальных схемах также, как и обычный, но только с указанием полярности в виде знака +.

Характеристики электролитического конденсатора

К характеристикам можно отнести емкость и рабочее напряжение. Они указаны на корпусе.

Маркировки у электролитов по сути нет, основана информация указывается на корпусе. Микрофарады обозначаются µF, а рабочее напряжение в V.

А вообще, есть еще понятие ESR.

Рабочее напряжение ни в коем случае нельзя превышать.

Преимущества и недостатки

Преимущества электролитических конденсаторов:

  • Большая емкость;
  • Компактность.

Недостатки:

  • Со временем электролит высыхает, теряется емкость;
  • Работает только на низких частотах;
  • Ограничения по эксплуатационным условиям и риск вздутия/взрыва.

Разберём подробнее преимущества и недостатки электролитов.

Большая емкость

Электролитические конденсаторы обладают большой емкостью, и это их отличительная и самая главная особенность среди остальных конденсаторов.

Емкость обозначается в микрофарадах (мкФ), поскольку электролиты с меньшими значениями не выпускают.

Они обычно выпускаются от нескольких мкФ, до нескольких Ф (1 000 000 мкФ).

Компактность

Благодаря использованию химии, конденсаторы большой емкости намного компактнее, чем если бы их делали керамическими или пленочными.

Емкость конденсатора можно увеличить только за счет его обкладок, диэлектрика и геометрии. Поэтому электролиты лидируют по соотношению емкость/габариты.

Ионисторы

Разновидность электролитических конденсаторов — это ионисторы. Они обладают большей емкостью (например, 3000 Ф), и работают в основном как резервный или автономный низковольтный источник питания схемы. А также поддерживает схему в спящем режиме без другого источника. Их кстати в большей степени можно отнести к аккумуляторам.

Высыхание электролита

Основная проблема таких конденсаторов – это высыхание электролита. Обычно такая проблема проявляется из-за того, что техникой долго не пользуются или нарушаются условия эксплуатации (перегрев корпуса). Из-за этого электролит начинает высыхать, поэтому происходит потеря емкости.

Можно восстановить емкость конденсатора путем разбавления засохшего электролита дистиллированной водой (как аккумулятор), но это не выгодно. Лучше и надежнее всего заменить старый на новый, аналогичный по параметрам.

Работа на низких частотах

Это скорее особенность, чем недостаток. Большие емкости — это высокое реактивное сопротивление для высоких частот.

Поэтому, такие конденсаторы используются в низкочастотных цепях. Например, в блоках питания в качестве фильтров и сглаживания пульсаций.

Когда конденсатор вздувается и взрывается

Всегда еобходимо соблюдать полярность подключения.

Конденсаторы, как и аккумуляторы, могут вздуваться и взрываться. Иногда это происходит из-за неправильного включения или перегрева.

Если вы подключите минус источника к плюсу конденсатора и плюс источника к минусу конденсатора, то сразу же начнется вскипание электролита. Такой эффект возникает из-за обратной химической реакции. Конденсатор может взорваться.

В старых конденсаторах типа К-50 корпус монолитный, и он взрывался громко и достаточно разрушительно.

В современных электролитах на корпусе есть небольшой надрез, который в случае вскипания электролита позволяет горячему пару выйти наружу.

Иногда они просто вдуваются без нарушения герметизации, а бывают и такие случаи, когда конденсатор полностью теряет герметичность.

Тем не менее, надрез на корпусе значительно уменьшил взрывы, поэтому конденсаторы теперь чаще вздуваются, а не взрываются.

На корпусах современных конденсаторов вертикальной чертой указывается минусовой контакт.

Внимательно устанавливайте и записывайте прежнее положение, ибо многие производители ставят свои обозначения.

Например, среди радиолюбителей обычно минусовые контакты рисуют в виде квадрата.

А производители печатных плат наоборот, рисуют квадратные контактные площадки под плюс конденсатора. И то, так делают не все.

Так как есть такая путаница среди и радиолюбителей и производителей, всегда обращайте на то. где указан плюсовой контакт. И записывайте прежнее положение детали, иначе это чревато взрывом.

Характерные признаки неисправности электролитов

К таким признакам можно отнести:

  • Устройство не включается. Блок питания уходит в защиту или не запускается;
  • Устройство включается, но сразу же выключается. Емкость конденсаторов высохла или потеряла свое прежнее значение, поэтому блок питания уходит в защиту;
  • Перед неисправностью был писк в блоке питания. Обычно это означает, что конденсатор потерял герметичность и электролит начинает вытекать;
  • Нет регулировки яркости в мониторе. Отсутствие нужной емкости приводит к нарушению работы всего устройства. Емкость в данном случае делает функцию настройки;
  • Перед неисправностью был взрыв и неприятный запах. Неприятный запах – это электролит;
  • Устройство включается через раз. Это значит, что есть большая вероятность протечки фильтра питания.

Внешние признаки неисправности электролитических конденсаторов:

  • Вздутие корпуса;
  • Повреждение корпуса:
  • Наличие электролита под корпусом;
  • Вздутие со стороны контактов (внизу корпуса, обычно еле заметно).

Также высокочастотные пульсации вредят электролитам. Поэтому чаще всего они выходят из строя в блоках питания, поскольку именно там много пульсаций.

Правила работы с электролитами

Внимание! Перед тем, как прикоснуться к плате неисправного источника, убедитесь, что емкости разряжены. Даже если неисправен преобразователь, а не электролит, то конденсаторы могут быть заряжены. Им попросту некуда девать свой заряд. Поэтому первым делом аккуратно и не касаясь щупом мультиметра, измерьте емкости с высоким напряжением. Если они заряжены, разрядите их с помощью лампочки.

Как менять старый на новый

Среди электронщиков есть два мнения. Первое это то, что менять нужно неисправный старый конденсатор менять на такой же старый. Это объясняется тем, что вся работы схемы «привыкла» к старому конденсатору.

Но технически правильно и обоснованное мнение – это то, что нужно ставить только новый и только подходящий по параметрам конденсатор. Нет никакого привыкания схемы. Да, многие компоненты устарели и не могут работать как прежде, но у конденсатора по сути нет ничего того, что кардинально влияло бы на ухудшение работоспособности всех схемы. Устройство наоборот, будет работать лучше.

Меняйте старые конденсаторы на новые, максимально близкие по параметрам. Например, емкость можно взять чуть больше, если речь идет о блоке питания. А если это цепь настройки, то увеличив или уменьшив емкость, так можно повлиять на весь режим работы схемы. Нужно действовать по ситуации.

Ставить конденсатор с меньшими рабочим напряжением, чем в схеме, категорически нельзя. Он начнет нагреваться и взорвется. Да, многие разработчики считают с запасом, но лучше не рисковать.

Также не стоит забывать о таком параметре, как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).

Post Views: 1 050

Алюминиевые электролитические конденсаторы Epcos повышенной мощности

Алюминиевые электролитические конденсаторы повышенной мощности серии B43456/458 фирмы Epcos AG (Рис.1) уже нашли свое применение в преобразователях для железнодорожного транспорта, преобразователях для электропривода, преобразователях для технологических установок; в устройствах плавного пуска приводных механизмов (электроприводы насосных агрегатов, вентиляторов, компрессоров) и других механизмов в различных отраслях промышленности и в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Рис.1 Основные размеры резьбовых конденсаторов серии B43456/458

(B43456 крепится при помощи хомутов, серия B43458 имеют болтовое крепление)

Алюминиевые электролитические конденсаторы занимают особое место среди различных видов конденсаторов, т.к. их принцип действия основан на электрохимических процессах. Развитие алюминиевого электролитического конденсатора стало возможным благодаря свойству некоторых металлических окисей детектировать, а также потому, что алюминиевая окись (AI2O3) очень прочно сцеплена с металлом.

Преимущества, из-за которых алюминиевые электролитические конденсаторы нашли широкое применение, это их высокий коэффициент удельной емкости. Это дает возможность производства конденсаторов с емкостным сопротивлением до 1 F. Алюминиевые электролитические конденсаторы обеспечивают высокую производительность пульсации тока вместе с высокой надежностью и с отличным соотношением цена/характеристики.

Емкость конденсатора из параллельных пластин определяется, как C =e0eA/d, где e0 — диэлектрическая постоянная в вакууме, e- диэлектрическая постоянная, А — площадь поверхности пластины и d — толщина диэлектрика. Значение емкости из этого отношения — главная характеристика электролитических конденсаторов.

На схеме алюминиевого электролитического конденсатора (Рис.2), одна из пластин анод, представляющая собой алюминиевую фольгу. Другая пластина, проводящая жидкость, электролит, используемая как вспомогательный электрод к другой алюминиевой фольге, катоду. Диэлектрик — слой алюминиевой окиси, прочно сцепленной с металлом анода.

Рис.2 Схема алюминиевого электролитического конденсатора

  1. Диэлектрик (AI2O3)
  2. Анод
  3. Катод
  4. Бумажный слой, пропитанный электролитом.

Анод подвергается электрохимической обработке для эффективного увеличения площади поверхности (до фактора 200), преобразования его поверхности от гладкого до шероховатого (Рис.3,4). Слой диэлектрика создается процессом анодного оксидирования. Этот процесс травления применяется для формирования алюминиевой окисной пленки и необходим для получения максимально возможной величины емкостного сопротивления. Толщина слоя возрастает пропорционально приложенному напряжению. Толщина пленки — приблизительно 1,2 nm/V.

Рис.3 Анодная фольга для высоковольтного конденсатора (увеличено 400х)(слева)/ Анодная фольга для низковольтного конденсатора (увеличено 400х)(справа)

Электрод представляет собой пористую бумагу. Она пропитана электролитом, который обеспечивает эффективный контакт с шероховатой поверхностью, что помимо сохранения электролита, обеспечивает физическое разделение между анодом и катодом.

Катод также подвергается процессу травления. В результате, из-за действия кислорода, создается тонкий слой окиси на его поверхности. Этот слой способен выдержать напряжение около 2V. Т.к. этот диэлектрик имеет минимальную величину, он придает конденсатору значительную емкость.

Катод и анод формируются в отрезок ленты (Рис.5), которая представляет собой две алюминиевые фольги с проложенной между ними разделяющей бумагой. Бумага выполняет роль абсорбента электролита, служит разделительным слоем для предотвращения короткого замыкания, и также сохраняет свойства диэлектрика между анодной и катодной фольгой. Лента скручивается и пропитывается электролитом. После этого к конденсатору прикладывается напряжение, чтобы восстановить окисный слой в областях, где его не существует или он ухудшился в результате производственного процесса. Когда этот процесс завершен, конденсатор подвергают серьезному испытанию температурным нагревом.

Рис.5 Схема формирования конденсатора.

  1. Анодная фольга
  2. Бумажный слой
  3. Катодная фольга
  4. Выводы
  5. Защитная бумага
  6. Защитная фольга катода

Технология анодирования фольги, применяемая в алюминиевых электролитических конденсаторах серии B43456/458 фирмы Epcos AG позволяет им достичь намного больше емкостного сопротивления, чем у альтернативных приборов, используемых на рынке.

Конденсаторы имеют компактные размеры, делая их идеальными для применения в высоковольтных приборах, работающих при температуре до 85°С.

Высокая проводимость электролитов минимизирует термические потери, давая конденсаторам способность удерживать электрический заряд. Это означает, что можно снизить их вес и цену. Таким образом, конденсаторы серии B43456/458 особенно хорошо применяются в приборах с приводными механизмами, где снижение веса играет огромную роль.

Конденсаторы серии B43456/458 пригодно использовать при низкой температуре (до — 40оС) окружающей среды.

Для увеличения производительности пульсации тока применяется вариант конденсатора с охлаждением через днище (Рис.6). Позволяет увеличить пульсацию тока до 170%. Термослой между радиатором и корпусом конденсатора, используемый фирмой Epcos AG, имеет в 63 раза больше теплопроводности, чем воздух, обеспечивает очень высокую прочность изоляции, до 2,5 kV

Рис.6 Вариант конденсатора с радиатором, для охлаждения через днище (применяется для конденсатора с диаметром > 64,3 мм и без болтового крепления)

Также существуют варианты резьбовых алюминиевых электролитических конденсаторов с пониженной собственной индуктивностью L = 13 nH. Они имеют ряд преимуществ:

  • значительно снижается максимальная величина напряжения, вызванная чрезмерными пульсациями
  • возможность использования полупроводников с более низкими характеристиками напряжения, что позволяет снизить стоимость
  • можно сократить число параллельно подсоединенных конденсаторов. Чем меньше их число, тем легче цепь, меньше требуется пространства для установки, также снижается цена

В заключение можно подчеркнуть, что алюминиевые электролитические конденсаторы фирмы Epcos AG серии B43456/B43458 имеют компактные размеры, высокий коэффициент заполнения объема, высокую устойчивость к импульсному току, высокую надежность, длительный срок службы. Цельносварная конструкция обеспечивает хороший и надежный электрический заряд внутри конденсатора. Существуют варианты, выполняемые под заказ, с охлаждением через днище и с пониженной собственной индуктивностью.

Электролитический конденсатор — это… Что такое Электролитический конденсатор?

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик

Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические.

Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Конденса́тор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

История

В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук создали первый конденсатор — «лейденскую банку».

Свойства конденсатора

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора.

В терминах метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом

,

где — мнимая единица, — частота[1] протекающего синусоидального тока, — ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью , собственной индуктивностью и сопротивлением потерь .

Резонансная частота конденсатора равна

При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах , на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной.

Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора:

где — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.

Обозначение конденсаторов на схемах

В России условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74[2] либо международному стандарту IEEE 315-1975:

Обозначение
по ГОСТ 2.728-74
Описание
Конденсатор постоянной ёмкости
Поляризованный конденсатор
Подстроечный конденсатор переменной ёмкости

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах. При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, т.е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикоФарад). Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мк x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 – 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, т.е. на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью каждая, расположенных на расстоянии друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами (эта формула справедлива, лишь когда много меньше линейных размеров пластин).

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

или

Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна

или

Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Удельная ёмкость

Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Номинальное напряжение

Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается.

Полярность

Конденсаторы, разрушившиеся без взрыва из-за температуры и напряжения, не соответствующих рабочим.

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе (часто можно заметить её в форме буквы X, K или Т на торце). При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа, и давление спадает без взрыва и осколков.

Паразитные параметры

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью. С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора —
r

Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением r = U / Iут , где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки.

Эквивалентное последовательное сопротивление —
R

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR) обусловлено главным образом электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор.

В большинстве случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение может быть жизненно важным для надёжности устройства (см., напр., Capacitor plague(англ.)).

Эквивалентная последовательная индуктивность —
L

Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. На низких частотах (до единиц килогерц) обычно не учитывается в силу своей незначительности.

Тангенс угла потерь

Тангенс угла потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол , где — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь . Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная , называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ — относительное изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина). Таким образом значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:

,

где ΔT — увеличение температуры в °C или °К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов. Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость емкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами емкости от воздействия температуры окружающей среды в обозначении имеют указание на относительное изменение емкости в рабочем диапазоне температур.

Диэлектрическое поглощение

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медленно повышается. Это явление получило название диэлектрическое поглощение или адсорбция электрического заряда. Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора. Подобный эффект можно наблюдать и на большинстве электролитических конденсаторов, но в них он является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.

Классификация конденсаторов

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

  • Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).
  • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  • Конденсаторы с жидким диэлектриком.
  • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
  • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
  • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах) или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка.

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

  • Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
  • Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термо­конденсаторы). Применяются, например, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.
  • Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Применение конденсаторов

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

  • Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.
  • Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
  • ИП влажности воздуха (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости)
  • ИП влажности древесины
  • В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.

Внешние ссылки

Смотри также

Ссылки

  1. Частота в радианах в секунду.
  2. ГОСТ 2.728-74 (2002)
Электролитический конденсатор

— свойства, использование, значение емкости и полярность

В предыдущем посте мы обсуждали керамические конденсаторы. В этом посте будет рассказано об электролитическом конденсаторе, его различных свойствах, использовании и о том, как найти значение емкости и полярность клемм.

Введение в электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор назван так, потому что диэлектрик, который используется в нем, представляет собой электрохимически обработанную оксидную форму. Электролитический конденсатор относится к категории поляризованных конденсаторов.

Как обсуждалось в более ранней публикации, термин « поляризованный » означает, что эти конденсаторы имеют положительный и отрицательный полюс, и их следует подключать только таким образом. Неправильное подключение может привести к неисправности / неисправности / неисправности электролитических конденсаторов из-за разрыва очень тонкого диэлектрического слоя.

Свойства электролитического конденсатора

Электролитический конденсатор имеет следующие различные свойства:

Диэлектрическая постоянная (K) электролитического конденсатора

Как и керамический конденсатор, электролитический конденсатор также имеет высокую диэлектрическую постоянную ( К).Благодаря этому он обеспечивает высокие значения емкости при меньших размерах.

Температурное ограничение электролитического конденсатора

Поскольку этот тип конденсатора содержит электролитный гель, его нельзя использовать при температуре ниже -40ºC (поскольку низкая температура может привести к замерзанию этого студня) и выше + 105ºC (как высокая температура может привести к испарению этого желе).

Примечание. Ранее я упоминал диапазон температур от -10 ° C до + 85 ° C. Однако я изменил его, когда мой друг Гарри (инженер-электронщик с более чем 10-летним опытом работы) сообщил мне о текущих изменениях температурного режима этих конденсаторов.

Поляризация электролитического конденсатора

Эти конденсаторы поляризованы. Они должны быть подключены таким образом, чтобы электролит всегда был отрицательным электродом. При таком подключении через конденсатор будет протекать небольшой ток.

Однако, если они подключены наоборот, это приведет к протеканию большого тока, который, в свою очередь, может навсегда повредить конденсатор.

Стоимость электролитического конденсатора

У них очень низкая стоимость изготовления.

Размер Доступен

Они доступны в различных размерах, от большого до меньшего в зависимости от требований. Вот почему, как и в случае с керамическими конденсаторами, место для установки не является проблемой.

Надежность

Они довольно надежны и являются одними из наиболее часто используемых конденсаторов в семействе конденсаторов. Они также обладают высокой толерантностью.

Диапазон емкости электролитического конденсатора

Обычно они выпускаются с большими значениями емкости от 01 мкФ до нескольких фарад.

Номинальное напряжение электролитического конденсатора

Они имеют очень низкое номинальное напряжение. Фактически это один из недостатков электролитических конденсаторов.

Использование электролитических конденсаторов

Они часто используются в цепях с малыми частотами. Их можно использовать для: —

  • Снижение колебаний напряжения в фильтрующих устройствах.
  • Сглаживание входа и выхода фильтра.
  • Фильтрация шумов или развязка в источниках питания.
  • Связь сигналов между усилительными каскадами.
  • Хранение энергии в приложениях с низким энергопотреблением.
  • Для обеспечения временной задержки между двумя функциями в цепи.

Как найти значение емкости и полярность электролитических конденсаторов

Значение емкости и полярность электролитического конденсатора можно определить следующим образом: —

Значение емкости

Значение емкости (а также рабочее напряжение) четко указано на этих конденсаторах.В этом нет никакого декодирования.

Полярность

Отрицательный конец обозначается знаком минус (-). Другой конец, который не отмечен, будет положительным концом.

В случае, если отрицательный конец не отмечен знаком минус (-), вы также можете идентифицировать его по тонкой полосе нечетного цвета над ним.

В случае, если оба недоступны, вы все равно можете определить это, посмотрев длину обоих выводов этих конденсаторов. Длина отрицательного вывода всегда остается меньше, чем положительный конец во время изготовления для его идентификации.

  Также читайте: - 
  Типы конденсаторов
Как считывать значения цветовой маркировки конденсаторов - Расчетные и идентификационные коды 
 

Электролитический конденсатор — обзор

Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор является предметом отдельного рассмотрения, и его следует рассматривать отдельно от всех других конденсаторов. Принцип заключается в том, что некоторые металлы, в частности алюминий и тантал, могут иметь очень тонкие пленки соответствующих оксидов, образующихся на поверхности, когда напряжение прикладывается с правильной полярностью (положительный металл) между металлом и слабокислой жидкостью.Эти очень тонкие пленки затем изолируют металл от проводящей жидкости, электролита, образуя конденсатор; электролитический конденсатор. Название происходит от сходства с электролитической (металлической) ячейкой.

Тот же самый эффект вызывает проблему поляризации конденсаторов, см. Главу 7.

В наиболее распространенном типе электролитических конденсаторов используется алюминиевая фольга, на которой можно протравить, сделать ямочки или гофры для увеличения эффективная площадь, заключенная в алюминиевый баллончик, заполненный слабокислым раствором пербората аммония в желеобразной форме.Конденсатор формируется путем приложения к конденсатору медленно нарастающего напряжения с положительным полюсом фольги и отрицательным полюсом корпуса до тех пор, пока напряжение не достигнет своего номинального уровня, а постоянный ток не упадет до минимума, что указывает на то, что изоляция настолько хороша, насколько это возможно. быть. С этого момента, когда конденсатор используется, к нему должно подаваться постоянное (поляризационное) напряжение той же полярности, чтобы поддерживать изолирующую пленку. Если конденсатор используется с обратным напряжением, пленка растворяется, удаляя любую изоляцию и позволяя большим токам проходить через жидкость, которая испаряется, разрушая банку.Электролит обычно находится в желеобразной форме, но разрушение, которое может быть вызвано взрывающимся электролитом (не говоря уже о шуме), гарантирует, что ни один из тех, кто достиг этого, не захочет повторить попытку.

Использование тантала в качестве металла электролита позволяет получить совершенно иную конструкцию, в которой оксидная пленка более устойчива и способна выдерживать перепады напряжения. Танталовые конденсаторы ( tantalytics ) могут использоваться без постоянного поляризующего напряжения, могут работать с практически сухим электролитом и в целом имеют лучшие характеристики, чем традиционные алюминиевые электролиты.Опыт использования тантала привел к разработке «сухих» электролитов для алюминиевого типа электролитов.

Танталитические конденсаторы не следует использовать в приложениях звуковой связи, в которых напряжение смещения мало или отсутствует.

Из-за очень хрупкой природы изолирующей пленки, которая может иметь толщину всего несколько атомов, электролитические конденсаторы всегда склонны к большой утечке, поэтому указывается ток утечки при номинальном напряжении, а не коэффициент мощности. или коэффициенты рассеяния.Утечка часто связана со значением емкости и рабочим напряжением, и формула:

I утечка = 4 + (0,006 × C × В )

часто используется, с I в μα , C в F и V в вольтах. Например, использование этой формулы для конденсатора 200 мкФ при 12 В дает ток утечки 4 + (0,006 × 200 × 12) = 18,4 мкА. Некоторые производители будут использовать эту формулу для определения значений утечки. Ни один производитель не гарантирует электролит с низким значением утечки, но измеренные значения часто бывают удивительно хорошими, если электролит работает в разумных условиях.Боб Пиз приводит примеры электролитов 500 мкФ с утечкой 2 нА при рабочем напряжении 10 В.

Рисунок 4.6. Типичные размеры электролитического алюминия (Фото: Nichicon Corp.).

Многие производители также указывают ожидаемый срок службы электролитиков более 100 000 часов при 40 ° C и номинальном напряжении, поскольку все еще существуют некоторые предубеждения против их использования для чего-либо, кроме бытовой электроники. Военные приложения обычно запрещают использование электролитов, но теперь они широко применяются в промышленном оборудовании.Часто указываются диапазоны температур от –40 ° C до + 85 ° C, но при более высоких температурах требуется значительное снижение номинальных характеристик, а при более низких температурах существует риск замерзания гелеобразного электролита. Это до некоторой степени уравновешивается увеличением потерь при замерзании электролита, что приводит к более сильному рассеиванию и последующему оттаиванию. Однако это не тот эффект, на который вам следует полагаться. Некоторые типы могут иметь вентиляционные отверстия для сброса давления газа внутри электролита.

Электролитики используются в основном в качестве резервуаров и сглаживающих конденсаторов для источников питания с частотой сети, поэтому их наиболее важные параметры, кроме емкости и номинального напряжения, касаются величины пульсирующего тока, который они могут пропускать. Для каждого конденсатора производитель указывает максимальный пульсирующий ток (обычно при 100 или 120 Гц), а также два параметра, которые касаются способности конденсатора пропускать ток, ESR и импеданса. ESR — это эффективное последовательное сопротивление в миллиомах, обычно 50 мОм, для низкочастотных токов, и это значение может устанавливать ограничение на ток пульсаций, который может пройти; также на эффективность конденсатора для сглаживания.Другой параметр — это эффективный импеданс в мОм, измеренный при 10 кГц и 20 ° C, который используется для измерения того, насколько эффективно конденсатор будет пропускать токи на более высоких частотах. Если в цепи развязки используется электролитический конденсатор, который может работать с большим диапазоном частот, следует использовать конденсаторы других типов для работы с частотами выше 10 кГц, например, конденсаторы из полиэстера для диапазона до 10 МГц и слюдяные или керамический для более высоких частот. Полезное практическое правило — иметь один электролит для пяти керамических или дисковых материалов.

В электролизерах общего назначения используется алюминий, часто с отдельным алюминиевым корпусом с номинальным значением изоляции 1000 В. Физическая форма представляет собой цилиндр с биркой, стержнем или винтовым соединением на одном конце. Диапазон емкости, как правило, очень велик для устройств с более низким напряжением, до 15 000 мкФ при работе 16 В, но при более высоких номинальных напряжениях 400 В значения от 1 мкФ до 220 мкФ более обычны. Многие конструкторы избегают использования электролита при рабочем напряжении более 350 В. Допуск значения большой (от -10% до + 50%), а допустимые токи пульсации колеблются от 1 А до 7 А в зависимости от размера конденсатора.

Исчерпывающий набор руководящих указаний по применению алюминиевых электролитов см. На веб-сайте:

http://www.nichicon-us.com/tech-info.html

Еще одно полезное правило Практический опыт заключается в том, что вам нужно 1000 мкФ сглаживания на каждый ампер выходного постоянного тока, но это не обязательно удовлетворительно. Предположим, например, что конденсатор емкостью 5000 мкФ используется с питанием 6 В при полном номинальном токе пульсаций 5 А и имеет ESR 50 мОм.Пилообразная пульсация будет составлять 6 В от пика к пику, а еще 5 × 0,05 В = 0,25 В из-за ESR почти незначительна. Рассеивание в конденсаторе также будет слишком большим, и в такой схеме лучше использовать несколько конденсаторов параллельно.

Электролитические элементы меньшего размера предназначены для непосредственного монтажа на печатных платах для развязки или дополнительного сглаживания, они имеют цилиндрическую форму и имеют концевые заделки для проводов, либо осевые (провод на каждом конце), либо радиальные (оба провода на одном конце).Диапазон напряжения может составлять от 10 В до 450 В, с диапазоном рабочих температур от –40 ° C до + 85 ° C (рекомендуется снижение номинальных значений при более высоких температурах) и с коэффициентом мощности, который может быть от 0,08 до самого высокого. как 0,2. Самый большой диапазон значений, обычно от 0,1 мкФ до 4700 мкФ, доступен для меньших рабочих напряжений. Субминиатюрные версии имеют рабочее напряжение в диапазоне от 6,3 В до 63 В и ток утечки, который составляет минимум 3 мкА, а для более крупных емкостных устройств утечка определяется по формуле: 0.01 C × V . Например, конденсатор 47 мкФ 40 В может иметь утечку: 0,01 × 47 × 40 = 18,8 мкА, но измеренные значения обычно намного меньше, всего 10 нА или даже меньше для современных конденсаторов.

Специализированный тип жидкого электролита предназначен для резервного копирования памяти в цифровых схемах. Микросхемы памяти CMOS могут сохранять данные, если на одном из выводов микросхемы поддерживается напряжение ниже нормального напряжения питания. Потребление тока на этом выводе очень низкое, и поэтому оно может обеспечиваться конденсатором в течение значительных периодов времени.Этот метод используется не для вычислителей, в которых используется батарея, а для таких устройств, как контроллеры центрального отопления, которые должны сохранять свои настройки, если электроснабжение отсутствует на сравнительно короткий период времени. Типичные значения для этих электролитов — 1F0 и 3F3. Время разряда составляет от 1 до 5 часов при 1 мА и от 300 до 500 часов при более типичном потребляемом токе 5 мкА, но следует учитывать высокий ток утечки.

Типы твердого электролита теперь доступны в алюминиевом диапазоне электролитов.В отличие от алюминиевых электролитов традиционного типа, они не требуют вентиляции и не подвержены испарению электролита. Кроме того, в отличие от традиционного электролитического, они могут работать в течение периодов без поляризующего напряжения и могут принимать обратное напряжение, хотя всего около 30% от номинального прямого напряжения при 85 ° C, что значительно меньше при более высоких температурах. Типичные размеры от 2,2 мкФ до 100 мкФ с номинальным напряжением от 10 В до 35 В при 85 ° C. Диапазон температур составляет от –55 ° C до + 125 ° C, и даже при максимальной рабочей температуре 125 ° C ожидаемый срок службы превышает 20 000 часов.Токи утечки довольно высоки, в диапазоне от 9 мкА до 250 мкА, а номинальные значения тока пульсации находятся в диапазоне от 20 мА до 300 мА. Одна важная особенность заключается в том, что спецификации не накладывают ограничений на величину тока заряда или разряда, протекающего в цепи постоянного тока, при условии, что рабочее напряжение не превышается.

ТАНТАЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТИКИ

Танталовые электролиты неизменно используют твердые электролиты наряду с металлическим танталом и имеют гораздо меньшую утечку, чем алюминиевые.Это делает их в высшей степени подходящими для таких целей, как связь сигналов, фильтры, схемы синхронизации и развязка. Обычные формы этих электролитов представляют собой миниатюрные шарики с эпоксидным покрытием или трубчатые осевые частицы. Диапазон напряжения составляет от 6,3 В до 35 В со значениями от 0,1 мкФ до 100 мкФ. Диапазон температур от –55 ° C до + 85 ° C. Танталовые электролиты могут использоваться без какого-либо смещения постоянного тока, а также могут принимать небольшое обратное напряжение, обычно менее 1,0 В. Ожидается минимальный ток утечки 1 мкА, а для более высоких значений емкости и рабочего напряжения ток утечки определяется из емкости, умноженной на коэффициент напряжения, при минимальном гарантированном значении 1 пА.Можно ожидать коэффициентов мощности в диапазоне от 0,02 до 0,2. Следует проявлять осторожность, чтобы не превышать номинальное импульсное напряжение, обычно в 1,3 раза больше номинального номинального напряжения постоянного тока.

Что такое электролитический конденсатор? Использование и применение

Электролитический конденсатор имеет одну из самых высоких емкостей по сравнению с другими конденсаторами. Электролитический конденсатор — это только один из используемых в настоящее время конденсаторов. Ознакомьтесь с этой статьей в Linquip об основах электролитических конденсаторов: если вы хотите узнать, что это такое, как он устроен, как он работает и где он используется, прочитайте наш новый пост в блоге.

Что такое электролитический конденсатор?

Электролитический конденсатор — это тип конденсатора, который имеет более высокую емкость, чем другие типы конденсаторов, из-за использования электролита. Электролит — это жидкость или гель с высокой концентрацией ионов. Он может обеспечить такой же уровень мощности низкочастотного электрического тока, если нет перезаряжаемых батарей. Более того, электролитический конденсатор обычно используется, когда большой заряд должен храниться в ограниченном пространстве.

Мы также можем определить электролитический конденсатор как поляризованный конденсатор, что означает, что напряжение, приложенное к клеммам, должно иметь правильную полярность (положительный полюс подключен к положительному выводу, а отрицательный — к отрицательному). Если он подключен противоположным или обратным образом, конденсатор может быть закорочен, что означает, что через конденсатор протекает значительный электрический ток, который может навсегда его разрушить.

Электролитический конденсатор предназначен для использования электролита для работы с большим или большим положительным напряжением на аноде, чем на катоде.В результате анодный вывод обозначен положительным знаком, а катод — отрицательным знаком.

Электропроводность электролитического конденсатора улучшается с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры. В результате емкость или накопление заряда алюминиевого электролитического конденсатора увеличивается с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры. В результате изменения температуры оказывают существенное влияние на емкость алюминиевого электролитического конденсатора.

Какие характеристики у электролитического конденсатора?

Емкость электролитического конденсатора со временем отклоняется от номинального значения и имеет значительные допуски, обычно 20 процентов. Это указывает на то, что, например, можно ожидать, что алюминиевый электролитический конденсатор с номинальной емкостью 47F будет иметь измеренное значение в диапазоне от 37,6F до 56,4F. Или танталовый электролитический конденсатор может быть изготовлен с меньшими допусками, но их максимальное рабочее напряжение ниже, что делает их неэффективными в качестве прямой замены.

Электролитический конденсатор также должен иметь прямое смещение из-за конструкции и свойств используемого электролита. Это означает, что положительный вывод всегда должен быть больше заряжен, чем отрицательный. Если конденсатор смещен в обратном направлении, изолирующий оксид алюминия, который действует как диэлектрик, может быть разрушен и начать действовать как короткое замыкание между двумя выводами конденсатора. Из-за большого тока, протекающего через конденсатор, это может вызвать его перегрев.Электролит нагревается и разливается или даже испаряется при перегреве конденсатора, вызывая разрыв корпуса. Эта процедура происходит при обратном напряжении 1 вольт или выше. В корпусе установлен предохранительный клапан для обеспечения безопасности и предотвращения разрыва корпуса из-за высокого давления, создаваемого в условиях перегрева. Обычно он создается за счет зазубрин на верхней поверхности конденсатора, который открывается контролируемым образом при перегреве конденсатора. Поскольку электролиты могут быть ядовитыми или едкими, следует принимать дополнительные меры предосторожности при очистке и замене перегретого электролитического конденсатора.

Какова конструкция и свойства электролитического конденсатора?

Электролитический конденсатор состоит из двух тонких слоев алюминиевой фольги — простой фольги и протравленной фольги. Он построен между двумя пластинами, разделенными электролитом. Он состоит из двух выводов, называемых «анодом» и «катодом». «Окисленный слой» применяется к некоторым металлам. Этот слой является изоляционным материалом компонента. Чтобы установить полярность двух фольг, они анодируются, что включает химическое проявление тонкого покрытия из оксида алюминия для получения анода и отличия его от катода.Катод и анодированный анод создаются в процессе производства электролитического конденсатора, который разделяется электролитом (бумага, пропитанная электролитом).

Во время нормальной работы анод находится в положительном положении относительно катода, поэтому катод помечен на корпусе конденсатора отрицательным (-) символом. Поскольку алюминий является поляризованным материалом, подача обратного напряжения на эти клеммы приведет к выходу из строя изоляции конденсатора, что приведет к выходу конденсатора из строя.

Функция и принцип работы электролитического конденсатора

Поскольку электролитический конденсатор имеет асимметричную конструкцию, он содержит поляризованные компоненты. Эта структура обязана функционированию более высокого напряжения, при котором одна сторона получает больше энергии, чем другая. Он имеет металлический или алюминиевый анод с окисленным покровным слоем, который действует как диэлектрик и служит положительным электродом конденсатора. Эта сторона получает большую часть входного напряжения.

Катод, состоящий из алюминиевой фольги и жидкого электролита, служит отрицательным электродом.Эта жидкость обычно состоит из воды и бората натрия или борной кислоты. Также добавляется немного сахара, чтобы избежать испарения. Оксид алюминия отвечает за полярность электролитических конденсаторов. Он удерживается на месте электрическим полем. Когда на электролитический конденсатор подается напряжение постоянного тока (DC), должна соблюдаться правильная полярность. Это требует подключения положительного вывода и положительного вывода, а также отрицательного вывода и отрицательного вывода. Если это не сделать правильно, конденсатор выйдет из строя.

Предупреждение: Следите за тем, чтобы жидкость не попала в глаза, рот или кожу, так как она крайне вредна для вашего здоровья. Если жидкость попала на какой-либо участок тела, немедленно смойте ее.

Каковы применения электролитического конденсатора?

Ниже приведены некоторые примеры применения электролитических конденсаторов:

Электролитический конденсатор может использоваться в различных фильтрующих приложениях для минимизации пульсаций напряжения.На практике это делается в схемах усиления звука для уменьшения шума в цепи.

Электролитический конденсатор также может использоваться в качестве фильтра нижних частот при сглаживании входа и выхода, если сигнал является сигналом постоянного тока со слабой составляющей переменного тока. Однако из-за потерь мощности на паразитное внутреннее сопротивление, известное как эквивалентное последовательное сопротивление, электролитические конденсаторы не работают с большой амплитудой и высокочастотными сигналами (ESR). В таких приложениях необходимо использовать конденсаторы с низким ESR, чтобы уменьшить потери и избежать перегрева.

Электролитический конденсатор также проявляет влияние полярности и перегрев. Это плохо работает с высокочастотными передачами. На него влияет сопротивление, которое в нем присутствует. Эквивалентное последовательное сопротивление — это название, данное этому типу сопротивления. Основная причина этого — рассеяние мощности.

Есть ли у электролитического конденсатора недостатки?

Конденсатор электролитический

не лишен недостатков. Преимущество высокой емкости электролитического конденсатора сопровождается несколькими недостатками, такими как допуски по величине, сопоставимое последовательное сопротивление и ограниченный срок службы.

Он также может не выполнять свою функцию, что приводит к утечке и набуханию. При использовании электролитического конденсатора большинство электрических устройств имеют низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), поэтому высокое ESR является одним из видов отказа. Однако неисправность может иногда происходить из-за конденсатора, а не из-за его открытия, что означает, что электрический поток не может должным образом распределяться по цепям.

Сводка

Читая пост, мы можем сказать, что электролитический конденсатор поляризован почти полностью, что означает, что положительное напряжение на клеммах всегда должно быть больше, чем напряжение на отрицательной клемме.Емкость компонента увеличивается с увеличением площади поверхности и уменьшением расстояния между анодом и катодом. Для получения значительно большей емкости на единицу объема в электролитическом конденсаторе в качестве катода или отрицательной пластины используется электролит, который может быть твердым, жидким или гелевым. Тем не менее, возможно, вы захотите открыть для себя и другие основы. Так что не стесняйтесь оставлять свои комментарии; но перед этим не забудьте сначала зарегистрироваться в Linquip.

Свойства электролитического конденсатора — Msrblog

Свойства электролитического конденсатора

Электронные конденсаторы — одна из наиболее широко используемых форм электронных компонентов.Конденсатор — это устройство, которое накапливает энергию в электрическом поле, накапливая внутренний дисбаланс электрического заряда. Он состоит из двух проводов, разделенных диэлектриком (изолятором).

При использовании электролитических конденсаторов существует ряд важных параметров, помимо базовой емкости и емкостного реактивного сопротивления. При проектировании схем с использованием электролитических конденсаторов необходимо учитывать эти дополнительные параметры для некоторых конструкций и учитывать их при использовании электролитических конденсаторов.

  • Эквивалентное последовательное сопротивление ESR

Электролитические конденсаторы часто используются в цепях с относительно высокими уровнями тока. Также при некоторых обстоятельствах и ток, исходящий от них, должен иметь низкий импеданс источника, например, когда конденсатор используется в цепи источника питания в качестве накопительного конденсатора. В этих условиях необходимо проконсультироваться с техническими данными производителя, чтобы выяснить, будет ли выбранный электролитический конденсатор соответствовать требованиям схемы.Если ESR высокое, то он не сможет обеспечить необходимое количество тока в цепи без падения напряжения в результате ESR, которое будет рассматриваться как сопротивление источника.

Одна из проблем электролитических конденсаторов заключается в том, что они имеют ограниченную частотную характеристику. Было обнаружено, что их СОЭ возрастает с увеличением частоты, и это обычно ограничивает их использование частотами ниже примерно 100 кГц. Это особенно верно для больших конденсаторов, и даже на меньшие электролитические конденсаторы не следует полагаться на высоких частотах.Чтобы получить точные сведения, необходимо ознакомиться с данными производителя для данной детали.

Хотя электролитические конденсаторы имеют гораздо более высокие уровни емкости для данного объема, чем большинство других конденсаторных технологий, они также могут иметь более высокий уровень утечки. Это не проблема для большинства приложений, например, когда они используются в источниках питания. Однако в некоторых случаях они не подходят. Например, их не следует использовать во входной цепи операционного усилителя.Здесь даже небольшая утечка может вызвать проблемы из-за высокого входного импеданса операционного усилителя. Также стоит отметить, что в обратном направлении уровень утечки значительно выше.

При использовании электролитических конденсаторов в сильноточных устройствах, таких как накопительный конденсатор источника питания, необходимо учитывать ток пульсаций, который может возникнуть. Конденсаторы имеют максимальный ток пульсаций, который они могут обеспечить. Выше этого они могут стать слишком горячими, что сократит их жизнь.В крайнем случае это может привести к выходу конденсатора из строя. Соответственно, необходимо рассчитать ожидаемый ток пульсаций и убедиться, что он находится в пределах максимальных номинальных значений производителя.

Электролитические конденсаторы имеют очень широкий допуск. Часто конденсаторы могут быть указаны как -20% и + 80%. Обычно это не проблема в таких приложениях, как развязка или сглаживание источника питания и т. Д. Однако их не следует использовать в схемах, где важно точное значение.

Источник информации:

Электролитический конденсатор — применение, особенности, преимущества и недостатки

Конденсатор, в котором правильно используется другой электролит для достижения большей емкости, чем у конденсатора другой формы, известен как электролитический конденсатор.Это жидкое вещество с очень влиятельной смесью анионных субатомных частиц. Обычно электролитическими конденсаторами называют три различных типа конденсаторов. Они следующие:

  • Алюминиевый электролитический конденсатор

  • Танталовый электролитический конденсатор

  • Ниобиевый электролитический конденсатор

Конкретный тип электролитического конденсатора, способный хранить сотни и тысячи фарад больше электрического заряда, называется суперконденсаторы.Они часто известны как двухслойные электролитические конденсаторы.

Электролитический конденсатор Использует

  • Все конденсаторы под электролитическим конденсатором нейтрализованы. То есть напряжение на аноде всегда выше, чем на катоде. Из-за возможности накопления большого количества электрического заряда они в основном используются для передачи сигналов нижних частот. В электроснабжении они широко используются для фильтрации или развязки шумов.

  • Иногда они используются при сглаживании ввода и вывода.Они используются в качестве фильтра низких частот, если сигнал является сигналом постоянного тока со слабой составляющей переменного тока.

  • Электролитические конденсаторы в основном используются в качестве фильтров в громкоговорителях. Он направлен на уменьшение вибрации усилителя. Вибрация основного — это электрический звук 50 Гц и 60 Гц, подаваемый от сети. Было бы слышно, если бы расширили.

Характеристики электролитического конденсатора

Давайте обсудим некоторые особенности электролитического конденсатора:

Накопление емкости

Его электрические характеристики в основном зависят от используемого электролита и анода.Способность накапливать электрический заряд электролитических конденсаторов, имеет огромную выдержку 20% и накапливается с минимальной скоростью с течением времени. Для этого реализован алюминиевый конденсатор. Чья очень маленькая емкость, равная 47 мкФ, может иметь значение от 37,6 мкФ до 56,4 мкФ.

Танталовые конденсаторы тоже способны выдерживать высокие, но их максимальное рабочее напряжение находится внизу. Поэтому они не могут заменить алюминиевые конденсаторы.

Емкость, стоимость и воздержание от накопления электрического заряда

Электролит и анод в основном определяются как электрические характеристики устройства.Результаты и способность накапливать электрические заряды зависят от температуры и частоты. Конденсатор с нетвердым электролитом показывает большую емкость по температуре и частоте, чем конденсатор с твердым электролитом. Базовая единица измерения накопительной способности электролитического конденсатора — микрофарада. Значение емкости, указанное производителями в таблицах данных, называется номинальной емкостью или номинальной емкостью. Если значение электрической емкости устройства измеряется на частоте 1 кГц, это будет 10-процентный вычет из 100/110 Гц.Температура воздуха там будет 200 градусов Цельсия.

Допуск емкости можно определить как процент допустимого отклонения измеренной емкости от номинального значения. Некоторые конденсаторы очень просты в использовании в зависимости от их срока службы. Их значения указаны ниже:

  • Из серии E3 измеренная емкость и допустимая нагрузка составляют ± 20%, буквенный код «M».

  • В серии E6 измеренная емкость и допуск составляют ± 20%, буквенный код «M.»

  • Для серии E12 номинальная емкость и допуск составляют ± 10%, буквенный код» K. » были получены из слоя газа на одной пластине. Это возможно только при соблюдении абсолютной полярности. Формула будет такой: емкость (C) — это величина заряда (Q) на каждой пластине, деленная на напряжение (V ), связанные с пластинами: C = Q / V.Наличие этого газового слоя и значительный диэлектрический эффект обеспечивает электролитический конденсатор, сравнительно большую емкость по объему, чем другие формы конденсаторов.

  • Использование электролитических конденсаторов также имеет недостатки. В этих конденсаторах очень высока вероятность возникновения токов утечки. Допуски значений, эквивалентная емкость последовательного сопротивления и короткий срок службы являются некоторыми другими недостатками этих электролитических конденсаторов.

Применение электролитических конденсаторов

  • Используется для предотвращения колебаний напряжения в различных фильтрующих устройствах.

  • Когда сигнал постоянного тока слабее переменного, он используется в качестве сглаживающего фильтра ввода-вывода.

  • Конденсаторы этих типов в основном используются для фильтрации шума или развязки в электроснабжении.

  • Еще одна функция этих конденсаторов — управление связью сигналов между усилительными каскадами и накопление энергии в импульсных лампах.

Какие бывают конденсаторы? | Уголок вопросов и ответов

Какие бывают конденсаторы?

В следующей таблице показаны типы конденсаторов, предназначенные для бытовой электроники.

Вид Функция Подходит для
Алюминиевый электролитический конденсатор

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большую емкость, и их частотные характеристики ESR / ESL не очень хороши. Поэтому они не подходят для линий электропередач рядом с ИС и развязкой.Поскольку они имеют полярность, обратное напряжение и перенапряжение вызывают утечку жидкости и / или взрыв. Вы должны помнить об этом при их использовании.

Сглаживание напряжения в линиях электропередачи, резервное питание
Танталовый электролитический конденсатор

Характеристики танталовых электролитических конденсаторов аналогичны алюминиевым электролитическим конденсаторам. Разница в том, что они меньше и лучше в ESR / ESL. частотные характеристики к алюминиевым конденсаторам.Однако их характеристики ESR / ESL не доходят до керамических конденсаторов. Поскольку они также имеют полярность, обратное напряжение и перенапряжение вызывают дым и / или нагрев.

Сглаживание напряжения в ЛЭП, байпас
Пленочный конденсатор

Пленочные конденсаторы имеют малую емкость. Их емкость не меняется под воздействием факторов окружающей среды, таких как температура, напряжение и так далее.Они всегда сохраняют неизменные характеристики.

аналоговая схема
Многослойный керамический конденсатор

Диапазон емкости многослойных керамических конденсаторов примерно от 0,5 пФ до 100 мкФ. У них хорошо Частотные характеристики ESR / ESL, достаточные для пропускать аналоговые сигналы без каких-либо искажений, выбирая правильную емкость.Конденсаторы с высокой диэлектрической проницаемостью имеют большую емкость и их Емкость во многом зависит от напряжения и температуры. Важно это учитывать. при работе со схемой, требующей правильной емкости. Поскольку многослойные керамические конденсаторы недороги и малы, большие количества могут быть монтируется даже в небольшом оборудовании.

аналоговый, цифровой, силовая цепь
Электролитический конденсатор

: типы, характеристики, формула и применение

Что такое электролитический конденсатор?

Электролитический конденсатор — это поляризованный конденсатор, анод которого сделан из металла, образующего изолирующий оксидный слой посредством анодирования. Этот оксидный слой действует как диэлектрик конденсатора. Необходимо постоянно поддерживать на аноде более высокое напряжение, чем на катоде.Выход из строя электролитического конденсатора может привести к взрыву или возгоранию.

Конструкция электролитического конденсатора

Он построен между двумя пластинами, разделенными электролитом. Он состоит из 2 клемм, которые называются анодом и катодом. Окисленный слой покрывает эти металлы. этот слой является изоляционным материалом. На основе этого материала существует три типа электролитических конденсаторов: алюминиевые электролитические конденсаторы, танталовые электролитические конденсаторы, ниобиевые электролитические конденсаторы.

Типы электролитических конденсаторов

Алюминиевый электролитический конденсатор:

  • Эти конденсаторы изготовлены из алюминиевой фольги, покрытой оксидом. другой материал без покрытия используется в качестве катода. Есть два варианта этого типа: простой, а другой — травленый.
  • Максимальное напряжение составляет от до 500 В.
  • Диапазон этого конденсатора составляет от 1 мФ до 47000 мФ.

Танталовый электролитический конденсатор:

  • Конденсатор, в котором пентоксид тантала используется в качестве изолирующего слоя, называется танталовым электролитическим конденсатором.
  • Доступны как в сухом, так и во влажном виде.
  • Один терминал меньше другого. Меньший состоит из диоксида магния.
  • Они более стабильны по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.
  • Емкость составляет от 47 нФ до 470 мкФ.
  • 50 вольт — это максимальный диапазон напряжения.

Электролитический конденсатор на основе оксида ниобия:

  • Анод этого конденсатора состоит из монооксида ниобия.
  • Эффективно работает с постоянным напряжением.

Емкость электролитического конденсатора

Емкость определяется как заряд, накопленный между диэлектриками, деленный на разность напряжений на конденсаторе.

C : измерено в фарадах

Q : измерено в кулонах

V : измерено в вольтах

Также прочтите: Электростатический потенциал и емкость Примечания

Характеристики конденсаторов

Электрические характеристики существенно зависят от типа используемого электролита и анода.Емкость электролитических конденсаторов имеет большие допуски до 20% и со временем уменьшается. Возможно изготовление танталовых конденсаторов с высокими допусками, но их максимальное рабочее напряжение очень низкое.

Сопротивление изоляции:

Ток утечки генерируется при добавлении постоянного напряжения к конденсатору. Сопротивление изоляции — это соотношение между этими двумя.

Loss:

Под действием электрического поля энергия, потребляемая конденсатором из-за нагрева за единицу времени, называется потерей.Потери конденсаторов в основном вызваны диэлектрическими потерями, потерей проводимости и сопротивлением частей конденсатора.

Загрузить: Электростатический потенциал и емкость Важные вопросы pdf

Где используется конденсатор?

  • Блокировка постоянного тока : предотвращает прохождение потока постоянного тока и позволяет проходить переменному току.
  • Соединение : оно работает как соединение между двумя цепями, позволяя сигналам переменного тока проходить и передавать в следующую цепь.
  • Выпрямление : переключающий элемент с полузамкнутым проводником включается или выключается в заданное время.
  • Энергия накопитель : накапливает электрическую энергию для высвобождения при необходимости, например, вспышки камеры, слухового оборудования и т. Д.
  • Фильтрация : Конденсаторы, используемые на видеокартах, имеют эту функцию.

Свойства электролитического конденсатора

  1. Диэлектрическая постоянная (K) : электролитический конденсатор также имеет высокую диэлектрическую проницаемость; благодаря этому он обеспечивает высокие значения емкости при уменьшенных размерах.
  2. Ограничение температуры электролитического конденсатора : Поскольку этот конденсатор содержит внутри электролитическое желе, его нельзя использовать при температурах ниже -40 ° C и выше 105 ° C.
  3. Поляризация конденсатора : Электролитические конденсаторы всегда поляризованы. они должны быть подключены таким образом, чтобы электролит был подключен отрицательно.
  4. Рентабельно : стоимость электролитического конденсатора очень низкая.
  5. Наличие размера : он доступен в различных размерах от маленьких до огромных.поэтому место для установки здесь не проблема.

Преимущества и недостатки электролитического конденсатора

Преимущества:

  • Из-за своего высокого значения емкости он используется там, где существует большая потребность в достижении большего значения емкости.
  • Среди прочего, танталовые конденсаторы более широко используются из-за их стабильности.
  • Используется в низкочастотных приложениях.

Недостатки:

  • Конденсаторы необходимо использовать с комбинацией неэлектролитных конденсаторов для увеличения их размера.
  • Поскольку эти конденсаторы имеют полярность, необходимо уделить внимание выполнению соединений.
  • Легко страдает от перепадов температуры.

Применение электролитического конденсатора

  • Используется для предотвращения колебаний напряжения в различных фильтрующих устройствах.
  • Его можно использовать в различных операциях фильтрации для уменьшения содержания пульсаций напряжения.
  • Его можно использовать практически для усиления звука, чтобы уменьшить «гудение» в цепи.

Примеры вопросов

Вопрос: Вкратце объясните, что подразумевается под «электролитическим конденсатором». (1 балл)

Ответ: Электролитический конденсатор — это поляризованный конденсатор в жидком веществе, содержащий большое количество анионных частиц, который приобретает большую емкость за счет использования электролита.

Вопрос: Дайте и объясните формулу емкости электролитического конденсатора. (2 балла)

Ответ: Емкость электролитического конденсатора измеряется так же, как и других конденсаторов.Емкость конденсатора — это отношение накопленного заряда к разности напряжений (разности потенциалов) через конденсатор. Его единица измерения — Фарад (F). Следовательно,

Емкость = Накопленный электрический заряд / Падение напряжения

C = Q / V

Вопрос: Выведите формулу для емкости электролитического конденсатора. (3 балла)

Ответ: Емкость конденсатора — это соотношение накопленного заряда и разности напряжений через конденсатор, показанное как

C = Q / V….. (i)

Теперь, в терминах диэлектрической проницаемости и принимая площадь поперечного сечения в качестве A, выражение E между пластинами конденсаторов принимает следующий вид:

E = Q / A∈ o … … (ii)

Считайте, что разность потенциалов (ΔV) между пластинами конденсатора равна «V», а расстояние между пластинами должно быть « d »,

V = E d

Вышеупомянутая формула достигается интегрированием, показанным ниже,

ΔV = −∫E .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *