Kapasitor elektrolitik

Dalam praktiknya, setiap juruelektrik berhadapan dengan kerja penyesuai, bekalan kuasa, penukar voltan. Dalam semua peranti ini, kapasitor elektrik digunakan secara meluas, yang sering dipanggil "elektrolit" pada slang.

Kelebihan utama mereka adalah saiz kapasitans yang agak besar dengan saiz yang agak kecil. Di samping itu, pengeluaran mereka telah lama ditubuhkan, dan kosnya agak rendah.

Prinsip peranti

Mana-mana kapasitor terdiri daripada dua plat, ruang di antara yang diisi dengan dielektrik.

Rumusan yang ditunjukkan dalam gambar tersebut mengingatkan bahawa kapasitansi C bergantung kepada kawasan setiap plat S, jarak antara plat d dan pemalar dielektrik medium di dalamnya ε. Nilai ε0 ialah pemalar elektrik yang menentukan kekuatan medan elektrik di dalam vakum.

Kapasitor elektrolisis berbeza dari semua yang lain kerana ia menggunakan lapisan elektrolit yang mengisi ruang antara kedua-dua plat, yang paling sering dibuat daripada plat foil. Selain itu, salah satu daripadanya ditutup dengan lapisan dielektrik kecil filem oksida.

Pita kerajinan dilipat bersama-sama, dipisahkan oleh pad kertas yang sangat tipis direndam dalam elektrolit. Nilai kira-kira 1 μm dengan ketara dapat meningkatkan kapasitansi kapasitor. Dalam formula di atas untuk menentukan C, ketebalan lapisan dielektrik d adalah dalam penyebut.

Lapisan atas kerajang dilapisi dengan kertas pelepas, dan seluruh struktur digulung untuk penempatan dalam badan silinder.

Di hujung kerajang, plat logam dikimpal oleh kaedah kimpalan sejuk, memberikan kenalan untuk menyambungkan litar elektrik sebagai katod dan anod. Selain itu, kesimpulan positif dibentuk pada plat dengan lapisan oksida.

Katod memainkan peranan elektrolit yang menyentuh seluruh permukaan plat kedua.

Oleh kerana kapasitansi kapasitor bergantung pada kawasan plat, salah satu cara untuk meningkatkannya termasuk dalam teknologi pengeluaran - ini adalah korelasi permukaan oleh elektrolit oleh etsa kimia. Ia boleh dilakukan kerana hakisan kimia atau kakisan elektrokimia.

Elektrolit cecair dapat mengalir dengan pasti ke dalam rekahan mikroskopik anod.

Lapisan oksida pada foil dicipta semasa pengoksidaan elektrik. Proses ini berlaku semasa aliran mengalir melalui elektrolit. Gambar di bawah menunjukkan ciri-ciri voltan semasa, menunjukkan perubahan dalam arus di dalam peranti dengan peningkatan voltan.

Kapasitor beroperasi secara normal pada voltan dan suhu yang diberi nilai. Jika overvoltage terjadi, pembentukan lapisan oksida akan kembali dan sejumlah besar haba mula dihasilkan, yang akan menyebabkan pembentukan gas dan peningkatan tekanan di dalam kandang tertutup.

Oleh itu, kapasitor elektrolitik mampu meletup, yang sering berlaku dengan pembinaan lama masa USSR, yang dilakukan dalam satu kes tanpa membuat perlindungan ledakan. Harta ini sering menyebabkan kerosakan kepada unsur peralatan jiran yang lain.

Model moden mencipta membran pelindung, yang dimusnahkan pada permulaan pembentukan gas dan ini menghalang letupan. Ia dibuat dalam bentuk notok huruf "T", "Y" atau tanda "+".

Jenis-jenis Kapasitor Elektrolitik

Dengan reka bentuk mereka, "elektrolit" merujuk kepada peranti kutub, iaitu, ia mesti berfungsi apabila arus mengalir dalam satu arah sahaja. Oleh itu, mereka digunakan dalam litar voltan DC atau riak, dengan mengambil kira arah laluan caj elektrik.

Untuk beroperasi dalam litar semasa sinusoidal, "elektrolit bukan kutub" telah dibuat. Oleh kerana unsur-unsur tambahan dalam reka bentuk, dengan kapasiti yang sama, mereka telah meningkatkan dimensi dan, dengan itu, kos.

Elektrolit antara plat boleh digunakan penyelesaian pekat pelbagai alkali atau asid. Menurut kaedah pengisiannya, kapasitor dibahagikan kepada:

• cecair;

• kering

• logam oksida;

• oksida semikonduktor.

Sebagai bahan anod, foil aluminium, tantalum, niobium atau serbuk sintered boleh dipilih. Untuk kapasitor semikonduktor oksida, katod adalah lapisan semikonduktor yang disimpan terus pada lapisan oksida.

Ciri-ciri Operasi

Keupayaan elektrolit untuk memancarkan gas semasa pemanasan menetapkan keperluan untuk kapasitor untuk memastikan kebolehpercayaan untuk mewujudkan margin voltan terkadar sehingga 0.5 ÷ 0.6 daripada nilainya. Hal ini terutama berlaku untuk digunakan dalam peranti dengan suhu tinggi.

Bagi kapasitor yang direka untuk operasi dalam litar voltan AC, kekerapan operasi dinyatakan. Biasanya ia adalah 50 hertz. Untuk bekerja dengan isyarat frekuensi yang lebih tinggi, adalah perlu untuk mengurangkan voltan operasi. Jika tidak, dielektrik akan terlalu panas dan pecah, pecah perumahan.

Elektrolit dengan kapasiti yang besar dan arus kebocoran yang rendah mampu menyimpan simpanan terkumpul jangka panjang. Atas sebab-sebab keselamatan, untuk mempercepat pelepasan mereka, sebuah perintang dengan rintangan 1 MΩ dan kuasa 0.5 W disambung selari dengan terminal.

Untuk digunakan dalam peranti voltan tinggi, kapasitor yang dipasang dalam litar siri digunakan. Untuk menyamakan voltan di antara mereka, perintang dengan nilai nominal 0.2 hingga 1 MΩ disambung secara selari dengan terminal masing-masing.

Sekiranya diperlukan untuk menggunakan kapasitor elektrolitik polar dalam litar voltan seli, litar dipasang di mana arus melalui setiap elemen melepasi hanya dalam satu arah. Untuk kegunaan ini diod dan penghalang pembatas semasa.

Litar sedemikian sebelum ini dipasang untuk memutar fasa relatif semasa kepada voltan ketika memulakan motor elektrik tak segerak tiga fasa yang kuat dari rangkaian fasa tunggal. Sekarang isu ini sudah kehilangan kaitannya.

Ketiadaan perintang semasa dalam litar seperti itu menyebabkan terlalu panas di lapisan dielektrik dan kegagalan kapasitor elektrolitik.

Elektrolit cair kering melalui masa melalui kecacatan di perumahan. Disebabkan ini, kapasiti secara beransur-ansur dikurangkan. Dari masa ke masa, ia mencapai nilai kritikal. Kapasitor elektrolitik yang telah kehabisan operasi sering menyebabkan kerosakan pada peranti elektrik.

Kerosakan kapasitor disebabkan pelanggaran ESR rintangan setaraf

Kapasitor elektrolitik mempunyai ciri teknikal lain yang mempengaruhi prestasi semasa operasi. Lama kelamaan, kapasitor secara beransur-ansur mengurangkan kekonduksian elektrik antara plat dan terminal disebabkan oleh proses elektrik dalaman yang berterusan. Nilainya dianggarkan oleh rintangan aktif setara, yang ditunjukkan oleh indeks ESR. Di Rusia, mereka memanggil EPS: rintangan siri bersamaan.

Ciri parasit yang timbul ini tidak menjejaskan pengoperasian elektrolit dalam litar dengan kekerapan sehingga 50 hertz, menggunakan penggulungan output pengubah, pembetulan diod, dan kapasitor untuk melicinkan denyutan. Tetapi, dalam peranti yang menggunakan isyarat frekuensi tinggi di dalam bekalan kuasa bertukar, rintangan aktif yang ditambah secara siri ke kapasitansi tidak lagi membenarkan litar berfungsi.

Kapasitor dengan peningkatan ERS tidak berbeza dalam penampilan dari satu kerja. Ia hanya bahawa rintangan aktifnya meningkat sebanyak lebih daripada satu Ohm dan boleh mencapai sehingga 10 Ohms.

Kaedah penentuan

Industri menghasilkan instrumen yang membolehkan untuk mengukur nilai ini berdasarkan prototaip yang dicipta di Rusia pada tahun 60an. Mereka membolehkan anda mengambil ukuran tanpa menguap kapasitor dari litar, bekerja pada prinsip jambatan meter rintangan untuk arus bolak.

Pengrajin membuat rekaan mudah mereka sendiri yang membolehkan kita menilai kesihatan kapasitor oleh parameter ini berdasarkan penentuan rintangan aktif melebihi 1 Ohm. Sebagai penunjuk yang sama, anda boleh memasang peranti ringkas, ditunjukkan dalam gambar rajah.

Bateri jenis jari tetap digunakan untuk menguatkannya. LED menunjukkan kesesuaian kapasitor elektrik oleh parameter ERS dengan membandingkan isyarat frekuensi tinggi pada pengubah toroidal yang datang dari kapasitor dan litar berayun yang dihasilkan.

Imej skema yang sama dalam bentuk yang agak mudah ditunjukkan di bawah.

Kapasitor ujian disambungkan kepada penggulungan yang dibuat dalam satu giliran pada pengubah teras ferromagnetik dengan permeabilitas magnetik urutan 800 ÷ 1000. Voltan pada penggulungan ini tidak melebihi 200 millivolts, jadi anda boleh menilai ciri-ciri elektrolit tanpa pematerian dari papan.

Penunjuk sedemikian tidak memerlukan tetapan khas. Ia agak mencukupi untuk memeriksa cahaya LED pada perintang kawalan satu ohm dan menavigasinya pada pengukuran masa depan. Transistor boleh digunakan oleh sesiapa sahaja dengan arus pengumpul 100 mA dan keuntungan lebih daripada 50.

Siasatan sedemikian tidak akan berfungsi dengan tepat dengan kapasitor yang mempunyai kapasitansi kurang daripada 100 μF.

Ionistor - supercapacitor

Satu jenis kapasitor dengan elektrolit yang menyediakan aliran proses elektrokimia adalah ionistor. Ia menggunakan kesan lapisan elektrik ganda yang berlaku apabila bahan lapisan bersentuhan dengan elektrolit dan menggabungkan fungsi kapasitor dengan sumber arus kimia.

Reka bentuknya ditunjukkan dalam gambar.

Di sini, ketebalan lapisan dua terbentuk sangat kecil. Ini dengan ketara dapat meningkatkan kapasiti ionistor. Selain itu, lebih mudah bagi kapasitor ini untuk meningkatkan kawasan permukaan sentuhan plat. Mereka diperbuat daripada bahan berliang, contohnya, karbon diaktifkan, logam berbuih.

Kapasiti ionistor boleh mencapai beberapa farads dengan voltan pada plat sehingga 10 volt. Beliau merekrutnya dalam masa yang singkat dan kemudian dengan selamat menyelamatkannya. Oleh itu, model-model ini digunakan untuk membuang pelbagai bekalan kuasa.

Keadaan operasi sangat mempengaruhi tempoh keadaan operasi ionistor. Jika suhu operasi tidak melebihi 40 darjah, dan voltannya adalah 60% daripada nominal, sumbernya boleh melebihi 40,000 jam.

Ia hanya perlu untuk meningkatkan pemanasan hingga 70 darjah, dan voltan - sehingga 80%, kerana hayat bateri dikurangkan menjadi 500 jam. Ionis mendapati pelbagai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. Mereka bekerja dalam set panel solar, peralatan radio kereta, automasi rumah pintar.

Pengeluar kereta Korea Selatan Hyundai Motor Company sedang mengusahakan pengeluaran bas elektrik yang dikuasai oleh ionis. Tuduhan mereka dirancang untuk dilakukan pada waktu berhenti di laluan pergerakan.

Pada terasnya, jenis pengangkutan ini benar-benar menggantikan bas troli, yang mengecualikan keseluruhan rangkaian wayar hubungan dari kerja.