Hoe de polariteit van een elektrolytische condensator te vertellen

Inhoud

• Condensatorpolariteit bepalen
• Tips
• Elektrolytische condensatorkenmerken
• Veiligheidsmaatregelen bij het meten van capaciteit
• Elektrolytische condensator symbool
• Elektrische capaciteit berekenen
• Experimenteel meten van capaciteit
• Toepassingen bij het meten van capaciteit
• Elektrolytische condensatorconstructie
• Elektrolytische condensatoren in aluminium
• Elektrolyten in aluminium elektrolytische condensatoren
• Niobium- en tantaalcondensatoren

Condensatoren hebben een verscheidenheid aan ontwerpen voor gebruik in computertoepassingen en het filteren van elektrisch signaal in circuits. Ondanks de verschillen in de manier waarop ze zijn gebouwd en waarvoor ze worden gebruikt, werken ze allemaal volgens dezelfde elektrochemische principes.

Wanneer ingenieurs ze bouwen, houden ze rekening met hoeveelheden zoals capaciteitswaarde, nominale spanning, omgekeerde spanning en lekstroom om ervoor te zorgen dat ze ideaal zijn voor hun gebruik. Als u veel lading in een elektrisch circuit wilt opslaan, lees dan meer over elektrolytische condensatoren.

Condensatorpolariteit bepalen

Om de polariteit van de condensator te achterhalen, vertelt de streep op een elektrolytische condensator u het negatieve uiteinde. Voor axiale condensatoren met geleider (waarbij de kabels uit de tegenovergestelde uiteinden van de condensator komen), kan er een pijl zijn die naar het negatieve uiteinde wijst en de ladingstroom symboliseert.

Zorg ervoor dat u weet wat de polariteit van een condensator is, zodat u deze in de juiste richting op een elektrisch circuit kunt aansluiten. Als u in de verkeerde richting aansluit, kan het circuit kortsluiting of oververhitting veroorzaken.

Tips

In sommige gevallen kan het positieve uiteinde van de condensator langer zijn dan het negatieve, maar u moet voorzichtig zijn met deze criteria, omdat bij veel condensatoren de kabels zijn afgeknipt. Een tantaalcondensator kan soms een plusteken (+) hebben dat het positieve uiteinde aangeeft.

Sommige elektrolytische condensatoren kunnen op een bipolaire manier worden gebruikt waardoor ze de polariteit kunnen omkeren wanneer dat nodig is. Ze doen dit door te schakelen tussen de laadstroom door een wisselstroomcircuit (AC).

Sommige elektrolytische condensatoren zijn bedoeld voor bipolaire werking via niet-gepolariseerde methoden. Deze condensatoren zijn opgebouwd met twee anodeplaten die in omgekeerde polariteit zijn verbonden. In opeenvolgende delen van de wisselstroomcyclus functioneert één oxide als een blokkend diëlektricum. Het voorkomt dat omgekeerde stroom de tegenovergestelde elektrolyt vernietigt.

Elektrolytische condensatorkenmerken

Een elektrolytische condensator gebruikt een elektrolyt om de hoeveelheid capaciteit, of het vermogen om lading op te slaan, te vergroten. Ze zijn gepolariseerd, wat betekent dat hun ladingen in een verdeling staan ​​waarin ze ladingen kunnen opslaan. De elektrolyt is in dit geval een vloeistof of gel met een grote hoeveelheid ionen waardoor deze gemakkelijk kan worden opgeladen.

Wanneer de elektrolytische condensatoren gepolariseerd zijn, is de spanning of potentiaal op de positieve aansluiting groter dan die van de negatieve, waardoor de lading vrij door de condensator kan stromen.

Wanneer de condensator gepolariseerd is, is deze in het algemeen gemarkeerd met een min (-) of plus (+) om de negatieve en positieve uiteinden aan te geven. Let hier goed op, want als je een condensator verkeerd aansluit op een circuit, kan deze kortsluiten, zoals in, een stroom die zo groot is, stroomt door de condensator die deze permanent kan beschadigen.

Hoewel een grote capaciteit elektrolytische condensatoren grotere hoeveelheden lading laat opslaan, kunnen ze onderhevig zijn aan lekstromen en voldoen ze mogelijk niet aan de juiste waardetoleranties, de hoeveelheid die een capaciteit voor praktische doeleinden mag variëren. Bepaalde ontwerpfactoren kunnen ook de levensduur van elektrolytische condensatoren beperken als de condensatoren na herhaaldelijk gebruik gemakkelijk verslijten.

Vanwege deze polariteit van een elektrolytische condensator moeten ze voorwaarts gericht zijn. Dit betekent dat het positieve uiteinde van de condensator een hogere spanning moet hebben dan het negatieve, zodat er lading door het circuit stroomt van het positieve naar het negatieve uiteinde.

Als u een condensator in de verkeerde richting op een circuit aansluit, kan het aluminiumoxidemateriaal dat de condensator isoleert, zelf worden beschadigd of kortsluiting veroorzaken. Het kan ook oververhitting veroorzaken, zodat de elektrolyt te veel opwarmt of lekt.

Veiligheidsmaatregelen bij het meten van capaciteit

Voordat u de capaciteit meet, moet u zich bewust zijn van veiligheidsmaatregelen bij het gebruik van een condensator. Zelfs nadat u de stroom uit een circuit hebt verwijderd, blijft een condensator waarschijnlijk geactiveerd. Voordat u het aanraakt, bevestigt u dat alle stroom van het circuit is uitgeschakeld door een multimeter te gebruiken om te bevestigen dat de stroom is uitgeschakeld en dat u de condensator hebt ontladen door een weerstand over de condensatorkabels aan te sluiten.

Om een ​​condensator veilig te ontladen, sluit u gedurende 5 seconden een weerstand van 5 watt aan op de condensatoraansluitingen. Gebruik de multimeter om te bevestigen dat de stroom is uitgeschakeld. Controleer de condensator voortdurend op lekken, scheuren en andere tekenen van slijtage.

Elektrolytische condensator symbool

••• Syed Hussain Ather

Het elektrolytische condensatorsymbool is het algemene symbool voor een condensator. Elektrolytische condensatoren worden afgebeeld in schakelschema's zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding voor Europese en Amerikaanse stijlen. Het plusteken en het minteken geven de positieve en negatieve aansluitklemmen, de anode en kathode aan.

Elektrische capaciteit berekenen

Omdat de capaciteit een waarde is die inherent is aan een elektrolytische condensator, kunt u deze berekenen in eenheden van farads als C = ε_r ε₀ Advertentie voor het overlappingsgebied van de twee platen EEN in M², ε_r als de dimensieloze diëlektrische constante van het materiaal, ε₀ als de elektrische constante in farads / meter, en d als de scheiding tussen platen in meters.

Experimenteel meten van capaciteit

U kunt een multimeter gebruiken om de capaciteit te meten. De multimeter werkt door stroom en spanning te meten en deze twee waarden te gebruiken om de capaciteit te berekenen. Stel de multimeter in op de capaciteitsmodus (meestal aangegeven met een capaciteitssymbool).

Nadat de condensator op het circuit is aangesloten en voldoende tijd heeft gekregen om op te laden, koppelt u deze los van het circuit volgens de zojuist beschreven veiligheidsmaatregelen.

Verbind de kabels van de condensator met de multimeterminals. U kunt een relatieve modus gebruiken om de capaciteit van de meetsnoeren ten opzichte van elkaar te meten. Dit kan handig zijn voor lage capaciteitswaarden die moeilijker te detecteren zijn.

Probeer verschillende capaciteitsbereiken te gebruiken totdat u een waarde vindt die nauwkeurig is op basis van de configuratie van het elektrische circuit.

Toepassingen bij het meten van capaciteit

Ingenieurs gebruiken multimeters om vaak de capaciteit te meten voor eenfase motoren, apparatuur en machines van kleine omvang voor industriële toepassingen. Eenfase motoren werken door een wisselstroom te creëren in de statorwikkeling van de motor. Dit laat de stroom in de richting afwisselen terwijl deze door de stator stroomt, zoals geregeld door de wetten en principes van elektromagnetische inductie.

Vooral elektrolytische condensatoren zijn beter voor toepassingen met een hoge capaciteit, zoals voedingscircuits en moederborden voor computers.

De geïnduceerde stroom in de motor produceert dan zijn eigen magnetische flux in tegenstelling tot de flux van de statorwikkeling. Omdat eenfase motoren kunnen worden blootgesteld aan oververhitting en andere problemen, is het noodzakelijk om hun capaciteit en vermogen om te werken met multimeters om de capaciteit te meten, te controleren.

Storingen in condensatoren kunnen hun levensduur beperken. Kortsluitcondensatoren kunnen zelfs delen ervan beschadigen, zodat deze mogelijk niet meer werken.

Elektrolytische condensatorconstructie

Ingenieurs bouwen aluminium elektrolytische condensatoren met aluminiumfolie en papierafstandhouders, apparaten die spanningsschommelingen veroorzaken om schadelijke trillingen te voorkomen, die in de elektrolytische vloeistof zijn gedrenkt. Ze bedekken typisch een van de twee aluminiumfolies met een oxidelaag bij de anode van de condensator.

Het oxide op dit deel van de condensator veroorzaakt dat het materiaal elektronen verliest tijdens het laden en opslaan van lading. Bij de kathode krijgt het materiaal elektronen tijdens het reductieproces van de constructie van de elektrolytische condensator.

Vervolgens blijven de fabrikanten het met elektrolyt doordrenkte papier met de kathode stapelen door ze in een elektrisch circuit met elkaar te verbinden en ze in een cilindrische behuizing te rollen die op het circuit is aangesloten. Ingenieurs kiezen er meestal voor om het papier in axiale of radiale richting te plaatsen.

De axiale condensatoren zijn gemaakt met één pen aan elk uiteinde van de cilinder en de radiale ontwerpen gebruiken beide pennen aan dezelfde zijde van de cilindrische behuizing.

Het plaatoppervlak en de elektrolytische dikte bepalen de capaciteit en zorgen ervoor dat elektrolytische condensatoren ideale kandidaten zijn voor toepassingen zoals audioversterkers. Elektrolytische condensatoren van aluminium worden gebruikt in voedingen, computermoederborden en huishoudelijke apparatuur.

Met deze functies kunnen elektrolytische condensatoren veel meer lading opslaan dan andere condensatoren. Dubbellaags condensatoren of supercondensatoren kunnen zelfs capaciteiten van duizenden farads bereiken.

Elektrolytische condensatoren in aluminium

Elektrolytische aluminiumcondensatoren gebruiken het vaste aluminiummateriaal om een ​​"klep" te creëren zodat een positieve spanning in de elektrolytische vloeistof het een oxidelaag laat vormen die werkt als een diëlektricum, een isolerend materiaal dat kan worden gepolariseerd om te voorkomen dat ladingen stromen. Ingenieurs maken deze condensatoren met een aluminiumanode. Dit wordt gebruikt om de lagen van de condensator te maken, en het is ideaal voor het opslaan van lading. Ingenieurs gebruiken mangaandioxide om de kathode te maken.

Dit soort elektrolytische condensatoren kan verder worden onderverdeeld in dun type van gewone folie en type geëtste folie. Het gewone folietype zijn degenen die zojuist zijn beschreven, terwijl condensatoren van het geëtste folietype aluminiumoxide op de anode en kathodefolies gebruiken die zijn geëtst om het oppervlak en de permittiviteit te vergroten, de maat voor het vermogen van materialen om lading op te slaan.

Dit verhoogt de capaciteit, maar belemmert ook het vermogen van het materiaal om hoge gelijkstroom (DC) te verdragen, het type stroom dat in een enkele richting in een circuit stroomt.

Elektrolyten in aluminium elektrolytische condensatoren

De soorten elektrolyten die in aluminiumcondensatoren worden gebruikt, kunnen verschillen tussen niet-vast, vast mangaandioxide en vast polymeer. Niet-vaste of vloeibare elektrolyten worden vaak gebruikt omdat ze relatief goedkoop zijn en geschikt zijn voor verschillende groottes, capaciteiten en spanningswaarden. Ze hebben echter veel energie verloren als ze in circuits worden gebruikt. Ethyleenglycol en boorzuren vormen de vloeibare elektrolyten.

Andere oplosmiddelen zoals dimethylformamide en dimethylaceetamide kunnen ook worden opgelost in water voor gebruik. Dit type condensatoren kan ook vaste elektrolyten gebruiken, zoals mangaandioxide of een vaste polymere elektrolyt. Mangaandioxide is ook kosteneffectief en betrouwbaar bij hogere temperaturen en vochtigheidswaarden. Ze hebben minder DC-lekstroom en een hoge hoeveelheid elektrische geleidbaarheid.

De elektrolyten worden gekozen om problemen van de hoge dissipatiefactoren en de algemene energieverliezen van elektrolytische condensatoren aan te pakken.

Niobium- en tantaalcondensatoren

De tantaalcondensator wordt meestal gebruikt in oppervlakteapparaten in computertoepassingen, maar ook in militaire, medische en ruimtevaartapparatuur.

Het tantaal materiaal van de anode laat ze gemakkelijk oxideren net als aluminium condensator, en laat ze ook profiteren van de verhoogde geleidbaarheid wanneer tantaal poeder op een geleidende draad wordt geperst. Het oxide vormt zich vervolgens op het oppervlak en in holtes in het materiaal. Dit creëert een groter oppervlak voor een verhoogd vermogen om lading op te slaan met een grotere permittiviteit dan aluminium.

Op Niobium gebaseerde condensatoren gebruiken een massa materiaal rond een draadgeleider die oxidatie gebruikt bij het creëren van een diëlektricum. Deze diëlektrica hebben een grotere permittiviteit dan tantaalcondensatoren, maar gebruiken meer diëlektrische dikte voor een gegeven spanningsklasse. Deze condensatoren zijn de laatste tijd vaker gebruikt omdat tantaalcondensatoren duurder zijn geworden.