Содержание
Для чего и зачем нужны электролитические конденсаторы (электролиты) и как их менять
Рубрика: Статьи обо всем, Статьи про радиодетали
Опубликовано 13.04.2020 ·
Комментарии: 0
·
На чтение: 5 мин
·
Просмотры:
Post Views:
1 273
Электролитические конденсаторы обладают большой емкостью. Они используются в основном в цепях питания, где требуется фильтрация напряжения от помех.
Содержание
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.
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.
Отсутствие нужной емкости приводит к нарушению работы всего устройства. Емкость в данном случае делает функцию настройки;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:
1 273
основные параметры прибора, как работает и от чего зависит большая ёмкость
В конструкциях подавляющего количества электроприборов присутствует электролитический конденсатор. Телевизоры, радио, аудиотехника, стиральные машины, кондиционеры, компьютеры, принтеры — вот далеко не полный перечень приборов, оснащённых таким конденсатором. Достаточно широкое применение прибор нашёл не только в бытовых устройствах, используемых в повседневной жизни, но также в промышленной, военной и строительной сфере.
- Особенности конструкции
- Стадии производства
- Основные характеристики
- Разновидности конденсаторов
Особенности конструкции
Широкий спектр применения электролитических конденсаторов обусловлен их высокими функциональными свойствами и простотой конструкции.
При относительно небольших размерах они обладают достаточно большой ёмкостью. Система стандартного конденсатора из алюминия состоит из:
- Двух бумажных лент. Для их изготовления используется особая конденсаторная бумага, пропитанная составом, проводящим электрический ток.
- Двух алюминиевых полосок. Фольга для их производства обрабатывается специальным образом.
Все полоски скручены в единый рулон. Роль активного элемента выполняют выводы, соединённые с электродами и оснащённые уплотнителем. Вся конструкция заключена в имеющий форму цилиндра алюминиевый корпус. На основе этой системы производится несколько видов моделей:
- с выводами, расположенными в одном направлении;
- с повышенной механической прочностью крепления;
- для поверхностного монтажа.
Стадии производства
Все электролитические конденсаторы большой ёмкости изготавливаются в соответствии с выверенной технологией.
Производственный процесс состоит из нескольких важных этапов:
- Травление фольги. Таким термином принято обозначать процедуру увеличения эффективной площади поверхности. Увеличение площади становится возможным за счёт электрохимической коррозии либо химической эрозии. Пульсирующий ток в совокупности с определённой температурой и составом электролита меняет форму, размер фольги и число микроскопических каналов на её поверхности.
- Образование оксидного слоя. Анодная фольга, прошедшая процедуру травления, подвергается окислению, т. е. на неё воздействуют раствором солей аммония, фосфорной или борной кислотой (в случае с высоковольтными конденсаторами). В некоторых случаях на катодной фольге тоже наращивают слой оксида алюминия Al2O3.
- Нарезка. Из бумаги и прошедшей необходимую обработку фольги вырезают полоски заданной длины и ширины.
- Присоединение выводов. С электродами их соединяют с помощью холодной или точечной сварки.
- Пропитывание. Производится с целью заполнения электролитом пор конденсаторной бумаги. Перед этим электролитический конденсатор под давлением освобождается от влаги. В порах должен находиться определённый объём электролита. Его избыток удаляют, поместив элементы в центрифугу. Во избежание потери электролита внутрь устройства устанавливают резиновые уплотнители.
Производится с целью заполнения электролитом пор конденсаторной бумаги. Перед этим электролитический конденсатор под давлением освобождается от влаги. В порах должен находиться определённый объём электролита. Его избыток удаляют, поместив элементы в центрифугу. Во избежание потери электролита внутрь устройства устанавливают резиновые уплотнители.Заключительная стадия производства представляет собой сборку всех деталей в единый прибор, покрытый защитным корпусом из алюминия и изолирующей оболочкой. Ещё одним обязательным этапом является проверка на наличие повреждений оксидного слоя и его восстановление.
Основные характеристики
Устройство конденсатора легче всего представить в виде упрощённого описания. На нём можно увидеть основные параметры электролитических конденсаторов:
- Ёмкость. Этот показатель находится в прямой зависимости от температуры. Падение температуры (до нулевого значения и ниже) приводит к тому, что вязкость электролитного состава (как и сопротивление в микроскопических порах фольги) увеличивается, приводя к уменьшению объёма. Увеличение температуры выше 20 градусов, наоборот, ведёт к расширению деталей и общей ёмкости прибора. Также величина этого показателя зависит от частоты. Частота и амплитуда переменного напряжения, поданного на прибор, помогают определить его ёмкость.
- Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Его размер и взаимосвязь с другими величинами определяется по формуле ESR=(tan δ)/(2*π*f* ESС). Угол δ образуется между вектором напряжения конкретного конденсатора и вектором напряжения на идеальной ёмкости. Tan δ представляет собой частное от деления активной мощности на реактивную мощность (при синусоидальной форме напряжения).
- Полное сопротивление (импеданс) получается в результате суммарного действия ёмкости оксидного слоя, активного сопротивления бумажного сепаратора и электролита, ёмкости пропитанного электролитом сепаратора, индуктивности обмоток и выводов конденсатора.
Падение температуры (до нулевого значения и ниже) приводит к тому, что вязкость электролитного состава (как и сопротивление в микроскопических порах фольги) увеличивается, приводя к уменьшению объёма. Увеличение температуры выше 20 градусов, наоборот, ведёт к расширению деталей и общей ёмкости прибора. Также величина этого показателя зависит от частоты. Частота и амплитуда переменного напряжения, поданного на прибор, помогают определить его ёмкость.
Еще одна важная характеристика — это показатель тока, пропущенного через диэлектрический слой оксида на положительном электроде. Если конденсатор долгое время не получал напряжения, величина тока утечки будет высокой. Это свидетельствует о разрушении слоя оксида алюминия.
Разновидности конденсаторов
Неотъемлемой составляющей прибора и залогом его эффективной работы является наличие электролита между пластинами. В зависимости от того, какой состав выполняет эту функцию, конденсаторы бывают:
- сухие;
- жидкостные;
- оксидно-металлические;
- оксидно-полупроводниковые.
Отличительная особенность оксидно-полупроводниковых устройств заключается в том, что роль катода в них выполняет полупроводник, нанесённый непосредственно на оксид алюминия. Анод может быть изготовлен как из алюминия, так и из тантала, ниобия или спечённого порошка.
Наличие катода и анода свидетельствует о том, что электролитический конденсатор относится к разряду полярных приборов. Его работа возможна при прохождении тока только в одну сторону. Для работы в электрических цепях с синусоидным током были разработаны неполярные электролиты. В ходе их производства используются дополнительные элементы, значительно увеличивающие размеры и цену готовых устройств.
Отдельной разновидностью устройства, обеспечивающего протекание электрохимических процессов, считается ионистор. Его принцип действия основывается на соприкосновении электролита с обкладкой, в результате чего образуется двойной электрический слой. Подобная конструкция позволяет использовать ионистор не только по его прямому назначению, но и как химический источник электроэнергии.
Набранная за короткое время ёмкость ионистора может сохраняться долго. При напряжении около десяти вольт ёмкость может доходить до нескольких фарад.
При оптимально подобранном сочетании напряжения и температурного режима его рабочий ресурс может достичь 40 тысяч часов. Однако колебание заданных изначально характеристик спровоцирует снижение срока службы в несколько десятков раз (до 500 часов).
Область использования ионисторов широка. Их задействуют для резервирования разных источников питания. Они успешно применяются в солнечных батареях, радиоаппаратуре для автомобилей и «умных домах».
Электролитический конденсатор — свойства, применение, значение емкости и полярность
В предыдущем посте мы обсуждали керамические конденсаторы. В этом посте речь пойдет об электролитическом конденсаторе, его различных свойствах, использовании, а также о том, как найти значение емкости и полярность клемм.
Знакомство с электролитическим конденсатором
Электролитический конденсатор назван так потому, что используемый в нем диэлектрик представляет собой электрохимически обработанную форму оксида.
Электролитический конденсатор относится к категории поляризованных конденсаторов.
Как обсуждалось в предыдущем посте, термин « поляризованный » означает, что эти конденсаторы имеют положительный и отрицательный конец, и их следует подключать только таким образом. Неправильное подключение может привести к неисправности/неисправности/дефекту электролитических конденсаторов из-за разрыва очень тонкого диэлектрического слоя.
Свойства электролитического конденсатора
Различные свойства электролитического конденсатора:
Диэлектрическая проницаемость (K) электролитического конденсатора
Как и в случае с керамическим конденсатором, электролитический конденсатор также имеет высокую диэлектрическую проницаемость (K). Благодаря этому он предлагает высокие значения емкости при уменьшенных размерах.
Температурное ограничение электролитического конденсатора
Поскольку этот тип конденсатора содержит желеобразный электролит, его нельзя использовать при температуре ниже -40ºC (поскольку низкая температура может привести к замерзанию этого желе) и выше +105ºC (поскольку высокая температура может привести к испарению этого желе).
Примечание. Ранее я упоминал диапазон температур от -10ºC до +85ºC. Тем не менее, я изменил его, когда мой друг Гарри (инженер-электронщик с более чем 10-летним опытом работы) сообщил мне о текущих изменениях температурных характеристик 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 их подключить наоборот, то это приведет к протеканию большого тока, который, в свою очередь, может необратимо повредить конденсатор.
Стоимость электролитического конденсатора
У них очень низкая стоимость производства.
Наличие размеров
Они доступны в различных размерах, от огромных до меньших в зависимости от требований. Вот почему, как и в случае с керамическими конденсаторами, место для установки не является проблемой.
Надежность
Они достаточно надежны и являются одними из наиболее часто используемых конденсаторов в семействе конденсаторов. Они также обладают высокой толерантностью.
Диапазон емкости электролитического конденсатора
Как правило, они доступны с большими значениями емкости в диапазоне от 01 мкФ до нескольких фарад.
Номинальное напряжение электролитического конденсатора
Они имеют очень низкое номинальное напряжение. На самом деле это один из недостатков электролитических конденсаторов.
Использование электролитических конденсаторов
Они часто используются для цепей с низкими частотами. Их можно использовать для: –
- Уменьшения колебаний напряжения в фильтрующих устройствах.
- Сглаживание ввода и вывода в фильтр.
- Фильтрация помех или развязка в источниках питания.
- Связь сигналов между каскадами усилителя.
- Сохранение энергии в маломощных приложениях.
- Для обеспечения временных задержек 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 написано 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 (-), то его также можно идентифицировать по тонкой полосе нечетного цвета над ним.
В случае, если оба не доступны, вы все равно можете определить это, увидев длину обоих выводов этих конденсаторов. Длина отрицательного вывода всегда меньше длины положительного конца во время изготовления для его идентификации.
Читайте также: - Типы конденсаторов Как читать значения цветовой маркировки конденсатора — расчетные и идентификационные коды
|
Конденсаторы Конденсатор |
Электроника Конденсатор
|
В
В результате электроны удаляются от левой боковой пластины и
Из-за меньшего количества
Другими словами,
В результате
Добавить комментарий