1. Condensadores electrolíticos
Los condensadores electrolíticos son condensadores formados por la capa de oxidación del electrodo mediante la acción del electrolito como capa aislante, que suele tener una gran capacidad.El electrolito es un material líquido, gelatinoso, rico en iones, y la mayoría de los condensadores electrolíticos son polares, es decir, cuando funcionan, el voltaje del electrodo positivo del condensador debe ser siempre mayor que el voltaje negativo.
La alta capacidad de los condensadores electrolíticos también se sacrifica por muchas otras características, como tener una gran corriente de fuga, una gran inductancia y resistencia en serie equivalente, un gran error de tolerancia y una vida corta.
Además de los condensadores electrolíticos polares, también existen condensadores electrolíticos apolares.En la siguiente figura, hay dos tipos de condensadores electrolíticos de 1000 uF y 16 V.Entre ellos, el más grande es no polar y el más pequeño es polar.
(Condensadores electrolíticos polares y no polares)
El interior del condensador electrolítico puede ser un electrolito líquido o un polímero sólido, y el material del electrodo suele ser aluminio (aluminio) o tantalio (tándalo).El siguiente es un condensador electrolítico de aluminio polar común dentro de la estructura, entre las dos capas de electrodos hay una capa de papel de fibra empapada en electrolito, más una capa de papel aislante convertido en un cilindro, sellado en la carcasa de aluminio.
(Estructura interna del condensador electrolítico)
Al diseccionar el condensador electrolítico se puede ver claramente su estructura básica.Para evitar la evaporación y fugas del electrolito, la parte del pasador del condensador se fija con goma selladora.
Por supuesto, la figura también muestra la diferencia de volumen interno entre los condensadores electrolíticos polares y no polares.Con la misma capacidad y nivel de voltaje, el condensador electrolítico no polar es aproximadamente el doble de grande que el polar.
(Estructura interna de condensadores electrolíticos polares y no polares)
Esta diferencia se debe principalmente a la gran diferencia en el área de los electrodos dentro de los dos condensadores.El electrodo del condensador no polar está a la izquierda y el electrodo polar a la derecha.Además de la diferencia de área, el grosor de los dos electrodos también es diferente y el grosor del electrodo del condensador polar es más delgado.
(Hoja de aluminio del condensador electrolítico de diferente ancho)
2. Explosión de condensador
Cuando el voltaje aplicado por el capacitor excede su voltaje soportado, o cuando se invierte la polaridad del voltaje del capacitor electrolítico polar, la corriente de fuga del capacitor aumentará bruscamente, lo que resultará en un aumento en el calor interno del capacitor y el electrolito. producirá una gran cantidad de gas.
Para evitar la explosión del capacitor, hay tres ranuras presionadas en la parte superior de la carcasa del capacitor, de modo que la parte superior del capacitor sea fácil de romper bajo alta presión y liberar la presión interna.
(Tanque de explosión en la parte superior del condensador electrolítico)
Sin embargo, en algunos capacitores durante el proceso de producción, la presión de la ranura superior no está calificada, la presión dentro del capacitor hará que la goma selladora en la parte inferior del capacitor sea expulsada, en este momento la presión dentro del capacitor se liberará repentinamente y se formará. una explosión.
1, explosión del condensador electrolítico no polar
La siguiente figura muestra un condensador electrolítico no polar, con una capacidad de 1000 uF y un voltaje de 16 V.Después de que el voltaje aplicado excede los 18 V, la corriente de fuga aumenta repentinamente y la temperatura y la presión dentro del capacitor aumentan.Finalmente, el sello de goma en la parte inferior del capacitor se abre de golpe y los electrodos internos se sueltan como palomitas de maíz.
(explosión por sobretensión del condensador electrolítico no polar)
Al conectar un termopar a un capacitor, es posible medir el proceso mediante el cual la temperatura del capacitor cambia a medida que aumenta el voltaje aplicado.La siguiente figura muestra el capacitor no polar en el proceso de aumento de voltaje; cuando el voltaje aplicado excede el valor de voltaje soportado, la temperatura interna continúa aumentando el proceso.
(Relación entre voltaje y temperatura)
La siguiente figura muestra el cambio en la corriente que fluye a través del capacitor durante el mismo proceso.Se puede observar que el aumento de la corriente es la principal razón del aumento de la temperatura interna.En este proceso, el voltaje aumenta linealmente y, a medida que la corriente aumenta bruscamente, el grupo de alimentación hace que el voltaje caiga.Finalmente, cuando la corriente supera los 6 A, el condensador explota con un fuerte estallido.
(Relación entre voltaje y corriente)
Debido al gran volumen interno del condensador electrolítico no polar y la cantidad de electrolito, la presión generada después del desbordamiento es enorme, lo que hace que el tanque de alivio de presión en la parte superior de la carcasa no se rompa y la goma selladora en la parte inferior. del condensador se abre.
2, explosión del condensador electrolítico polar
Para los condensadores electrolíticos polares, se aplica un voltaje.Cuando el voltaje excede el voltaje soportado del capacitor, la corriente de fuga también aumentará bruscamente, provocando que el capacitor se sobrecaliente y explote.
La siguiente figura muestra el condensador electrolítico limitador, que tiene una capacidad de 1000 uF y un voltaje de 16 V.Después de la sobretensión, el proceso de presión interna se libera a través del tanque de alivio de presión superior, por lo que se evita el proceso de explosión del condensador.
La siguiente figura muestra cómo cambia la temperatura del capacitor con el aumento del voltaje aplicado.A medida que el voltaje se acerca gradualmente al voltaje soportado del capacitor, la corriente residual del capacitor aumenta y la temperatura interna continúa aumentando.
(Relación entre voltaje y temperatura)
La siguiente figura es el cambio de la corriente de fuga del capacitor, el capacitor electrolítico nominal de 16 V, en el proceso de prueba, cuando el voltaje excede los 15 V, la fuga del capacitor comienza a aumentar bruscamente.
(Relación entre voltaje y corriente)
A través del proceso experimental de los dos primeros condensadores electrolíticos, también se puede ver que el límite de voltaje de dichos condensadores electrolíticos ordinarios es de 1000 uF.Para evitar una avería del condensador por alto voltaje, cuando se utiliza un condensador electrolítico, es necesario dejar suficiente margen de acuerdo con las fluctuaciones de voltaje reales.
3,condensadores electroliticos en serie
Cuando sea apropiado, se puede obtener una mayor capacitancia y una mayor tensión soportada de capacitancia mediante conexión en paralelo y en serie, respectivamente.
(palomitas de maíz del condensador electrolítico después de una explosión de sobrepresión)
En algunas aplicaciones, el voltaje aplicado al capacitor es voltaje CA, como capacitores de acoplamiento de altavoces, compensación de fase de corriente alterna, capacitores de desplazamiento de fase del motor, etc., que requieren el uso de capacitores electrolíticos no polares.
En el manual de usuario proporcionado por algunos fabricantes de capacitores, también se da que el uso de capacitores polares tradicionales en series consecutivas, es decir, dos capacitores en serie juntos, pero la polaridad es opuesta para obtener el efecto de no- condensadores polares.
(capacitancia electrolítica después de una explosión de sobretensión)
La siguiente es una comparación del capacitor polar en la aplicación de voltaje directo, voltaje inverso, dos capacitores electrolíticos consecutivos en tres casos de capacitancia no polar, la corriente de fuga cambia con el aumento del voltaje aplicado.
1. Tensión directa y corriente de fuga.
La corriente que fluye a través del condensador se mide conectando una resistencia en serie.Dentro del rango de tolerancia de voltaje del capacitor electrolítico (1000 uF, 16 V), el voltaje aplicado aumenta gradualmente desde 0 V para medir la relación entre la corriente de fuga correspondiente y el voltaje.
(capacitancia en serie positiva)
La siguiente figura muestra la relación entre la corriente de fuga y el voltaje de un condensador electrolítico de aluminio polar, que es una relación no lineal con la corriente de fuga por debajo de 0,5 mA.
(La relación entre voltaje y corriente después de la serie directa)
2, voltaje inverso y corriente de fuga
Usando la misma corriente para medir la relación entre el voltaje de dirección aplicado y la corriente de fuga del capacitor electrolítico, se puede ver en la figura siguiente que cuando el voltaje inverso aplicado excede los 4 V, la corriente de fuga comienza a aumentar rápidamente.A partir de la pendiente de la siguiente curva, la capacitancia electrolítica inversa equivale a una resistencia de 1 ohmio.
(Voltaje inverso Relación entre voltaje y corriente)
3. Condensadores en serie consecutivos
Se conectan dos condensadores electrolíticos idénticos (1000 uF, 16 V) uno detrás del otro en serie para formar un condensador electrolítico equivalente no polar y luego se mide la curva de relación entre su voltaje y la corriente de fuga.
(capacitancia en serie de polaridad positiva y negativa)
El siguiente diagrama muestra la relación entre el voltaje del capacitor y la corriente de fuga, y puede ver que la corriente de fuga aumenta después de que el voltaje aplicado excede los 4 V y la amplitud de la corriente es inferior a 1,5 mA.
Y esta medición es un poco sorprendente, porque se ve que la corriente de fuga de estos dos capacitores en serie consecutivos es en realidad mayor que la corriente de fuga de un solo capacitor cuando se aplica el voltaje hacia adelante.
(La relación entre voltaje y corriente después de series positivas y negativas)
Sin embargo, por razones de tiempo, no se repitió la prueba para este fenómeno.Quizás uno de los capacitores utilizados fue el capacitor de la prueba de voltaje inverso hace un momento, y había daños en el interior, por lo que se generó la curva de prueba anterior.
Hora de publicación: 25-jul-2023