1. Condensatori elettrolitici
I condensatori elettrolitici sò condensatori furmati da u stratu d'ossidazione nantu à l'elettrodu per via di l'azione di l'elettrolitu cum'è stratu isolante, chì di solitu hà una grande capacità. L'elettrolitu hè un materiale liquidu, gelatinosu, riccu d'ioni, è a maiò parte di i condensatori elettrolitici sò polari, vale à dì, quandu funzionanu, a tensione di l'elettrodu pusitivu di u condensatore deve esse sempre più alta di a tensione negativa.
L'alta capacità di i condensatori elettrolitici hè ancu sacrificata per parechje altre caratteristiche, cum'è avè una grande corrente di dispersione, una grande induttanza è resistenza in serie equivalente, un grande errore di tolleranza è una vita corta.
In più di i condensatori elettrolitici polari, ci sò ancu condensatori elettrolitici non polari. In a figura sottu, ci sò dui tipi di condensatori elettrolitici da 1000uF, 16V. Trà elli, u più grande hè non polare, è u più chjucu hè polare.
(Condensatori elettrolitici non polari è polari)
L'internu di u condensatore elettroliticu pò esse un elettrolitu liquidu o un polimeru solidu, è u materiale di l'elettrodu hè cumunamente aluminiu (aluminiu) o tantalu (tandalu). Quì sottu hè un condensatore elettroliticu polare d'aluminiu cumunu in a struttura, trà i dui strati d'elettrodi ci hè un stratu di carta di fibra imbevuta d'elettrolitu, più un stratu di carta isolante trasfurmata in un cilindru, sigillatu in a carcassa d'aluminiu.
(Struttura interna di u condensatore elettroliticu)
Dissezionendu u condensatore elettroliticu, si pò vede chjaramente a so struttura basica. Per impedisce l'evaporazione è a perdita di l'elettrolitu, a parte di u pin di u condensatore hè fissata cù una gomma di sigillatura.
Benintesa, a figura mostra ancu a differenza di vulume internu trà i condensatori elettrolitici polari è non polari. À a listessa capacità è livellu di tensione, u condensatore elettroliticu non polare hè circa duie volte più grande di quellu polare.
(Struttura interna di condensatori elettrolitici non polari è polari)
Sta differenza vene principalmente da a grande differenza in l'area di l'elettrodi in l'internu di i dui condensatori. L'elettrodu di u condensatore non polare hè à manca è l'elettrodu polare hè à diritta. In più di a differenza di area, u spessore di i dui elettrodi hè ancu differente, è u spessore di l'elettrodu di u condensatore polare hè più finu.
(Fogliu d'aluminiu di condensatore elettroliticu di larghezza diversa)
2. Esplosione di condensatori
Quandu a tensione applicata da u condensatore supera a so tensione di resistenza, o quandu a polarità di a tensione di u condensatore elettroliticu polare hè invertita, a corrente di dispersione di u condensatore aumenterà bruscamente, risultendu in un aumentu di u calore internu di u condensatore, è l'elettrolitu pruducerà una grande quantità di gas.
Per impedisce l'esplosione di u condensatore, ci sò trè scanalature pressate nantu à a cima di l'alloghju di u condensatore, in modu chì a cima di u condensatore sia faciule da rompe sottu alta pressione è liberà a pressione interna.
(Serbatoiu di sabbiatura in cima di u condensatore elettroliticu)
Tuttavia, certi condensatori in u prucessu di pruduzzione, a pressa di a scanalatura superiore ùn hè micca qualificata, a pressione in u condensatore farà chì a gomma di sigillatura in u fondu di u condensatore sia espulsa, in questu mumentu a pressione in u condensatore hè liberata di colpu, formerà una splusione.
1, splusione di condensatore elettroliticu non polare
A figura quì sottu mostra un condensatore elettroliticu non polare à manu, cù una capacità di 1000uF è una tensione di 16V. Dopu chì a tensione applicata supera i 18V, a corrente di dispersione aumenta di colpu, è a temperatura è a pressione in u condensatore aumentanu. Infine, a guarnizione di gomma in fondu à u condensatore scoppia, è l'elettrodi interni sò schiacciati cum'è popcorn.
(sovratensione di condensatori elettrolitici non polari)
Ligendu una termocuppia à un condensatore, hè pussibule di misurà u prucessu per u quale a temperatura di u condensatore cambia quandu a tensione applicata aumenta. A figura seguente mostra u condensatore non polare in u prucessu di aumentu di tensione, quandu a tensione applicata supera u valore di tensione di resistenza, a temperatura interna cuntinueghja à aumentà u prucessu.
(Relazione trà tensione è temperatura)
A figura quì sottu mostra u cambiamentu di a corrente chì scorre per u condensatore durante u listessu prucessu. Si pò vede chì l'aumentu di a corrente hè a ragione principale di l'aumentu di a temperatura interna. In questu prucessu, a tensione hè aumentata linearmente, è mentre a corrente aumenta bruscamente, u gruppu di alimentazione face calà a tensione. Infine, quandu a corrente supera i 6A, u condensatore splode cù un forte scoppiu.
(Relazione trà tensione è corrente)
A causa di u grande vulume internu di u condensatore elettroliticu non polare è di a quantità di elettrolitu, a pressione generata dopu à u traboccu hè enorme, ciò chì face chì u serbatu di sicurezza in cima à a cunchiglia ùn si rompe micca, è a gomma di sigillatura in fondu à u condensatore hè aperta.
2, splusione di condensatore elettroliticu polare
Per i condensatori elettrolitici polari, si applica una tensione. Quandu a tensione supera a tensione di resistenza di u condensatore, a corrente di dispersione aumenterà ancu bruscamente, pruvucendu u surriscaldamentu è l'esplosione di u condensatore.
A figura quì sottu mostra u condensatore elettroliticu limitante, chì hà una capacità di 1000uF è una tensione di 16V. Dopu à a sovratensione, u prucessu di pressione interna hè liberatu attraversu u serbatoiu di riduzione di pressione superiore, cusì u prucessu di splusione di u condensatore hè evitatu.
A figura seguente mostra cumu a temperatura di u condensatore cambia cù l'aumentu di a tensione applicata. Mentre a tensione s'avvicina gradualmente à a tensione di resistenza di u condensatore, a corrente residuale di u condensatore aumenta, è a temperatura interna cuntinueghja à cresce.
(Relazione trà tensione è temperatura)
A figura seguente hè u cambiamentu di a corrente di fuga di u condensatore, u condensatore elettroliticu nominale 16V, in u prucessu di prova, quandu a tensione supera i 15V, a fuga di u condensatore cumencia à cresce bruscamente.
(Relazione trà tensione è corrente)
Attraversu u prucessu sperimentale di i primi dui condensatori elettrolitici, si pò ancu vede chì u limite di tensione di tali condensatori elettrolitici ordinari di 1000uF. Per evità a rottura di alta tensione di u condensatore, quandu si usa u condensatore elettroliticu, hè necessariu lascià un margine sufficiente secondu e fluttuazioni di tensione effettive.
3,condensatori elettrolitici in serie
Se duvutu, una capacità più grande è una tensione di resistenza à a capacità più grande ponu esse ottenute rispettivamente per cunnessione parallela è in serie.
(popcorn di condensatore elettroliticu dopu à splusione di sovrapressione)
In certe applicazioni, a tensione applicata à u condensatore hè a tensione AC, cum'è i condensatori di accoppiamentu di l'altoparlanti, a compensazione di fase di corrente alternata, i condensatori di sfasamentu di u mutore, ecc., chì richiedenu l'usu di condensatori elettrolitici non polari.
In u manuale d'usu datu da certi pruduttori di condensatori, hè ancu datu chì l'usu di condensatori polari tradiziunali da serie back-to-back, vale à dì, dui condensatori in serie inseme, ma a polarità hè opposta per ottene l'effettu di condensatori non polari.
(capacità elettrolitica dopu à splusione di sovratensione)
Quì sottu hè una paragone di u condensatore polare in l'applicazione di tensione diretta, tensione inversa, dui condensatori elettrolitici in serie back-to-back in trè casi di capacità non polare, a corrente di dispersione cambia cù l'aumentu di a tensione applicata.
1. Tensione diretta è corrente di dispersione
A currente chì scorre per u condensatore hè misurata cunnettendu una resistenza in serie. In u range di tolleranza di tensione di u condensatore elettroliticu (1000uF, 16V), a tensione applicata hè aumentata gradualmente da 0V per misurà a relazione trà a currente di dispersione currispondente è a tensione.
(capacità in serie pusitiva)
A figura seguente mostra a relazione trà a corrente di fuga è a tensione di un condensatore elettroliticu polare in aluminiu, chì hè una relazione non lineare cù a corrente di fuga sottu à 0,5 mA.
(A relazione trà tensione è corrente dopu a serie diretta)
2, tensione inversa è corrente di dispersione
Aduprendu a listessa currente per misurà a relazione trà a tensione di direzzione applicata è a currente di dispersione di u condensatore elettroliticu, si pò vede da a figura sottu chì quandu a tensione inversa applicata supera i 4V, a currente di dispersione cumencia à aumentà rapidamente. Da a pendenza di a curva seguente, a capacità elettrolitica inversa hè equivalente à una resistenza di 1 ohm.
(Relazione di tensione inversa trà tensione è corrente)
3. Condensatori in serie back-to-back
Dui condensatori elettrolitici identichi (1000uF, 16V) sò cunnessi in serie per furmà un condensatore elettroliticu equivalente non polare, è dopu si misura a curva di relazione trà a so tensione è a corrente di dispersione.
(capacità in serie di polarità pusitiva è negativa)
U diagrama seguente mostra a relazione trà a tensione di u condensatore è a corrente di fuga, è pudete vede chì a corrente di fuga aumenta dopu chì a tensione applicata supera i 4V, è l'ampiezza di a corrente hè inferiore à 1,5mA.
È sta misurazione hè un pocu surprenante, perchè si vede chì a corrente di dispersione di sti dui condensatori in serie back-to-back hè in realtà più grande di a corrente di dispersione di un unicu condensatore quandu a tensione hè applicata in avanti.
(A relazione trà tensione è corrente dopu à serie pusitiva è negativa)
Tuttavia, per ragioni di tempu, ùn ci hè stata alcuna prova ripetuta per questu fenomenu. Forse unu di i condensatori utilizati era u condensatore di a prova di tensione inversa avà, è ci era danni à l'internu, dunque a curva di prova sopra hè stata generata.
Data di publicazione: 25 di lugliu di u 2023
