Hur man säger polariteten hos en elektrolytisk kondensator

Innehåll

• Fastställande av kondensatorpolaritet
• tips
• Elektrolytiska kondensatoregenskaper
• Säkerhetsföreskrifter vid mätning av kapacitet
• Elektrolytisk kondensatorsymbol
• Beräkning av elektrisk kapacitans
• Experimentellt mäta kapacitans
• Applikationer vid mätning av kapacitet
• Elektrolytisk kondensatorkonstruktion
• Elektrolytiska kondensatorer i aluminium
• Elektrolyter i elektrolytkondensatorer i aluminium
• Niob och tantal kondensatorer

Kondensatorer har en mängd olika konstruktioner för användning i beräkningsapplikationer och filtrering av elektrisk signal i kretsar. Trots skillnaderna i hur de byggde och vad de har använt för fungerar de alla genom samma elektrokemiska principer.

När ingenjörer bygger dem tar de hänsyn till mängder som kapacitetsvärde, nominell spänning, bakspänning och läckström för att se till att de är idealiska för deras användning. Om du vill lagra en stor mängd laddning i en elektrisk krets kan du lära dig mer om elektrolytiska kondensatorer.

Fastställande av kondensatorpolaritet

För att räkna ut kondensatorpolaritet berättar bandet på en elektrolytisk kondensator det negativa slutet. För axiella blykondensatorer (i vilka ledningarna kommer ut från motsatta ändar av kondensatorn) kan det finnas en pil som pekar mot den negativa änden som symboliserar laddningsflödet.

Se till att du vet vad polariteten hos en kondensator är så att du kan fästa den i en elektrisk krets i rätt riktning. Fästning i fel riktning kan leda till att kretsen kortsluts eller överhettas.

tips

I vissa fall kan kondensatorns positiva ände vara längre än den negativa, men du måste vara försiktig med dessa kriterier eftersom många kondensatorer har sina ledningar trimmade. En tantalkondensator kan ibland ha ett plustecken (+) som indikerar det positiva slutet.

Vissa elektrolytiska kondensatorer kan användas på ett bipolärt sätt som låter dem vända polaritet vid behov. De gör detta genom att växla mellan laddningsflödet genom en växelström (AC) -krets.

Vissa elektrolytiska kondensatorer är avsedda för bipolär drift med opolariserade metoder. Dessa kondensatorer är konstruerade med två anodplattor som är anslutna i omvänd polaritet. I på varandra följande delar av växelströmscykeln fungerar en oxid som ett blockerande dielektrikum. Det förhindrar att motström förstör den motsatta elektrolyten.

Elektrolytiska kondensatoregenskaper

En elektrolytisk kondensator använder en elektrolyt för att öka mängden kapacitans, eller dess förmåga att lagra laddning kan den uppnå. De är polariserade, vilket betyder att deras laddningar står i linje med en distribution som låter dem lagra laddning. Elektrolyten är i detta fall en vätska eller gel som har en hög mängd joner som gör att den lätt laddas.

När de elektrolytiska kondensatorerna är polariserade är spänningen eller potentialen på den positiva terminalen större än den negativa, vilket tillåter laddning att strömma fritt genom kondensatorn.

När kondensatorn är polariserad markeras den generellt med minus (-) eller plus (+) för att indikera de negativa och positiva ändarna. Var uppmärksam på detta eftersom, om du ansluter en kondensator i en krets på fel sätt, kan det kortsluta, som i, en ström som är så stor strömmar genom kondensatorn som permanent kan skada den.

Även om en stor kapacitans låter elektrolytiska kondensatorer lagra större mängder laddning, kan de utsättas för läckströmmar och kanske inte uppfyller lämpliga värdetoleranser, den mängd som en kapacitans tillåts variera för praktiska ändamål. Vissa konstruktionsfaktorer kan också begränsa livslängden för elektrolytiska kondensatorer om kondensatorerna är benägna att slitna lätt efter upprepad användning.

På grund av denna polaritet hos en elektrolytisk kondensator måste de vara förspända framåt. Detta innebär att den positiva änden på kondensatorn måste ha en högre spänning än den negativa så att laddning flyter genom kretsen från den positiva änden till den negativa änden.

Att ansluta en kondensator till en krets i fel riktning kan skada aluminiumoxidmaterialet som isolerar kondensatorn eller kortslutningen i sig. Det kan också orsaka överhettning så att elektrolyten värms upp för mycket eller läcker.

Säkerhetsföreskrifter vid mätning av kapacitet

Innan du mäter kapacitans bör du vara medveten om säkerhetsåtgärder när du använder en kondensator. Även efter att du har tagit bort strömmen från en krets kommer kondensatorn troligen att förbli spänning. Innan du trycker på den, bekräfta att strömmen i kretsen stängs av med en multimeter för att bekräfta att strömmen är av och att du har laddat ut kondensatorn genom att ansluta ett motstånd över kondensatorledningarna.

För att ladda ur en kondensator på ett säkert sätt, anslut ett 5-watts motstånd över kondensatoranslutningarna i fem sekunder. Använd multimetern för att bekräfta att strömmen är av. Kontrollera konstant kondensatorn för läckor, sprickor och andra tecken på slitage.

Elektrolytisk kondensatorsymbol

••• Syed Hussain Ather

Den elektrolytiska kondensatorsymbolen är den allmänna symbolen för en kondensator. Elektrolytiska kondensatorer visas i kretsscheman som visas i figuren ovan för europeiska och amerikanska stilar. Plus- och minustecknen indikerar de positiva och negativa terminalerna, anoden och katoden.

Beräkning av elektrisk kapacitans

Eftersom kapacitansen är ett värde som är inneboende för en elektrolytisk kondensator, kan du beräkna den i faraderna som C = e_r ε₀ A / d för området för överlappning mellan de två plattorna EN i m², ε_r som den måttlösa dielektriska konstanten för materialet, ε₀ som den elektriska konstanten i farader / meter, och d som separationen mellan plattorna i meter.

Experimentellt mäta kapacitans

Du kan använda en multimeter för att mäta kapacitansen. Multimetern fungerar genom att mäta ström och spänning och använda dessa två värden för att beräkna kapacitans. Ställ multimetern i kapacitansläge (indikeras vanligtvis med en kapacitanssymbol).

När kondensatorn har anslutits till kretsen och fått tillräckligt med tid att ladda upp, koppla loss den från kretsen enligt säkerhetsföreskrifter som just har beskrivits.

Anslut kondensatorns kablar till multimeterminalerna. Du kan använda ett relativt läge för att mäta testledningarna kapacitans relativt varandra. Detta kan vara praktiskt för låga kapacitansvärden som kan vara svårare att upptäcka.

Försök använda olika kapacitansområden tills du hittar en avläsning som är korrekt baserad på konfigurationen av den elektriska kretsen.

Applikationer vid mätning av kapacitet

Ingenjörer använder multimetrar för att mäta kapacitans ofta för enfasmotorer, utrustning och maskiner som är små i storlek för industriella tillämpningar. Enfasmotorer fungerar genom att skapa ett växelström i statorns lindning av motorn. Detta låter strömmen växla i riktning medan den strömmar genom statorns lindning som regleras av lagarna och principerna för elektromagnetisk induktion.

Speciellt elektrolytkondensatorer är bättre för användning med hög kapacitet såsom strömförsörjningskretsar och moderkort för datorer.

Den inducerade strömmen i motorn producerar sedan sitt eget magnetiska flöde i motsats till statorlindningens flöde. Eftersom enfasmotorer kan utsättas för överhettning och andra problem, är det nödvändigt att kontrollera deras kapacitet och förmåga att arbeta med multimetrar för att mäta kapacitansen.

Fel i kondensatorer kan begränsa livslängden. Kortslutna kondensatorer kan till och med skada delar av den så att den kanske inte fungerar längre.

Elektrolytisk kondensatorkonstruktion

Ingenjörer bygger elektrolytiska kondensatorer av aluminium med aluminiumfolier och pappersavstånd, enheter som orsakar spänningsfluktuationer för att förhindra skadliga vibrationer, som blöts i elektrolytisk vätska. De täcker vanligtvis en av de två aluminiumfolierna med ett oxidskikt vid kondensatorns anod.

Oxiden vid denna del av kondensatorn får materialet att förlora elektroner under laddnings- och lagringsprocessen. Vid katoden får materialet elektroner under reduktionsprocessen för elektrolytisk kondensatorkonstruktion.

Sedan fortsätter tillverkarna att stapla det elektrolytblöta papperet med katoden genom att ansluta dem till varandra i en elektrisk krets och rulla dem till ett cylindriskt hölje som är anslutet till kretsen. Ingenjörer väljer i allmänhet att antingen ordna papperet i antingen axiell eller radiell riktning.

De axiella kondensatorerna är tillverkade med en stift i vardera änden av cylindern, och de radiella konstruktionerna använder båda stiften på samma sida av det cylindriska höljet.

Plåtområdet och elektrolytisk tjocklek bestämmer kapacitansen och tillåter elektrolytiska kondensatorer att vara idealiska kandidater för applikationer som ljudförstärkare. Elektrolytiska kondensatorer i aluminium används i strömförsörjning, moderkort och hushållsutrustning.

Dessa funktioner gör att elektrolytiska kondensatorer kan lagra mycket mer laddning än andra kondensatorer. Dubbelskiktskondensatorer, eller superkondensatorer, kan till och med uppnå kondensatorer av tusentals farader.

Elektrolytiska kondensatorer i aluminium

Elektrolytiska aluminiumkondensatorer använder det fasta aluminiummaterialet för att skapa en "ventil" så att en positiv spänning i elektrolytisk vätska låter den bilda ett oxidskikt som fungerar som ett dielektrikum, ett isolerande material som kan polariseras för att förhindra att laddningar flyter. Ingenjörer skapar dessa kondensatorer med en aluminiumanod. Detta används för att skapa lager i kondensatorn, och det är idealiskt för att lagra laddning. Ingenjörer använder mangandioxid för att skapa katoden.

Dessa typer av elektrolytiska kondensatorer kan vidare delas upp i tunn typ folie och etsad folie. Den vanliga folietypen är de som just har beskrivits medan etsade folietypkondensatorer använder aluminiumoxid på anoden och katodfolierna som har etsats för att öka ytytan och permittiviteten, vilket är ett mått på en materialförmåga att lagra laddning.

Detta ökar kapacitansen, men hindrar också materialens förmåga att tolerera höga direkta strömmar (DC), den typ av ström som går i en enda riktning i en krets.

Elektrolyter i elektrolytkondensatorer i aluminium

De typer av elektrolyter som används i aluminiumkondensatorer kan skilja sig mellan icke fast, fast mangandioxid och fast polymer. Icke solida eller flytande elektrolyter används ofta eftersom de är relativt billiga och passar olika storlekar, kapacitanser och spänningsvärden. De har dock stora mängder energiförlust när de används i kretsar. Etylenglykol och borsyror utgör de flytande elektrolyterna.

Andra lösningsmedel som dimetylformamid och dimetylacetamid kan också lösas i vatten för användning. Dessa typer av kondensatorer kan också använda fasta elektrolyter såsom mangandioxid eller en fast polymerelektrolyt. Mangandioxid är också kostnadseffektivt och pålitligt vid högre temperaturer och luftfuktighetsvärden. De har mindre likströmsläckström och hög elektrisk ledningsförmåga.

Elektrolyterna väljs för att hantera problem med de höga spridningsfaktorerna samt de allmänna energiförlusterna för elektrolytkondensatorer.

Niob och tantal kondensatorer

Tantalkondensatorn används mest i ytmonteringsenheter i datortillämpningar samt militär, medicinsk utrustning och rymdutrustning.

Tantalmaterialet i anoden låter dem oxidera precis som aluminiumkondensator, och låter dem också dra fördel av den ökade konduktiviteten när tantalpulver pressas på en ledande tråd. Oxiden bildas sedan på ytan och i håligheterna i materialet. Detta skapar en större ytarea för en ökad förmåga att lagra laddning med större permittivitet än aluminium.

Niobbaserade kondensatorer använder en massa av ett material runt en trådledare som använder oxidation för att skapa ett dielektrikum. Dessa dielektriker har större permittivitet än tantalkondensatorer, men använder mer av en dielektrisk tjocklek för en given spänningsgrad. Dessa kondensatorer har använts oftare nyligen eftersom tantalkondensatorer har blivit dyrare.