რატომ ფეთქდება ელექტროლიტური კონდენსატორები? სიტყვა, რომელიც უნდა გაიგოთ!

1. ელექტროლიტური კონდენსატორები 

ელექტროლიტური კონდენსატორები წარმოადგენენ კონდენსატორებს, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტროდზე დაჟანგვის ფენის მიერ ელექტროლიტის, როგორც იზოლაციის ფენის მოქმედებით, რომელსაც, როგორც წესი, დიდი ტევადობა აქვს. ელექტროლიტი არის თხევადი, ჟელეს მსგავსი მასალა, რომელიც მდიდარია იონებით და ელექტროლიტური კონდენსატორების უმეტესობა პოლარულია, ანუ მუშაობისას, კონდენსატორის დადებითი ელექტროდის ძაბვა ყოველთვის უფრო მაღალი უნდა იყოს, ვიდრე უარყოფითი ძაბვა.

ელექტროლიტური კონდენსატორების მაღალი ტევადობა ასევე იწირება მრავალი სხვა მახასიათებლის გამო, როგორიცაა დიდი გაჟონვის დენი, დიდი ეკვივალენტური სერიული ინდუქციურობა და წინააღმდეგობა, დიდი ტოლერანტობის შეცდომა და მოკლე სიცოცხლის ხანგრძლივობა.

პოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორების გარდა, არსებობს არაპოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორებიც. ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე წარმოდგენილია 1000uF, 16V ელექტროლიტური კონდენსატორების ორი სახეობა. მათ შორის, უფრო დიდი არაპოლარულია, ხოლო უფრო პატარა - პოლარული.

(არაპოლარული და პოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორები)

ელექტროლიტური კონდენსატორის შიდა ნაწილი შეიძლება იყოს თხევადი ელექტროლიტი ან მყარი პოლიმერი, ხოლო ელექტროდის მასალა ჩვეულებრივ არის ალუმინი (ალუმინი) ან ტანტალი (ტანდალი). ქვემოთ მოცემულია ჩვეულებრივი პოლარული ალუმინის ელექტროლიტური კონდენსატორის სტრუქტურაში, ელექტროდების ორ ფენას შორის არის ელექტროლიტში გაჟღენთილი ბოჭკოვანი ქაღალდის ფენა, პლუს იზოლირებული ქაღალდის ფენა, რომელიც ცილინდრად არის გადაკეთებული და დალუქულია ალუმინის გარსში.

(ელექტროლიტური კონდენსატორის შიდა სტრუქტურა)

ელექტროლიტური კონდენსატორის დაშლისას მისი ძირითადი სტრუქტურა კარგად ჩანს. ელექტროლიტის აორთქლებისა და გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად, კონდენსატორის ქინძისთავის ნაწილი დამაგრებულია დალუქვის რეზინით.

რა თქმა უნდა, ფიგურა ასევე აჩვენებს პოლარულ და არაპოლარულ ელექტროლიტურ კონდენსატორებს შორის შიდა მოცულობის სხვაობას. ერთი და იგივე ტევადობისა და ძაბვის დონის შემთხვევაში, არაპოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორი დაახლოებით ორჯერ დიდია პოლარულ კონდენსატორზე.

(არაპოლარული და პოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორების შიდა სტრუქტურა)

ეს განსხვავება ძირითადად ორი კონდენსატორის შიგნით ელექტროდების ფართობებს შორის დიდი სხვაობით არის განპირობებული. არაპოლარული კონდენსატორის ელექტროდი მარცხნივ მდებარეობს, ხოლო პოლარული ელექტროდი მარჯვნივ. ფართობის სხვაობის გარდა, ორი ელექტროდის სისქეც განსხვავებულია და პოლარული კონდენსატორის ელექტროდის სისქე უფრო თხელია.

(სხვადასხვა სიგანის ელექტროლიტური კონდენსატორის ალუმინის ფურცელი)

2. კონდენსატორის აფეთქება

როდესაც კონდენსატორის მიერ გამოყენებული ძაბვა აღემატება მის გამძლე ძაბვას, ან როდესაც პოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორის ძაბვის პოლარობა შეიცვლება, კონდენსატორის გაჟონვის დენი მკვეთრად გაიზრდება, რაც გამოიწვევს კონდენსატორის შიდა სითბოს ზრდას და ელექტროლიტი წარმოქმნის დიდი რაოდენობით აირს.

კონდენსატორის აფეთქების თავიდან ასაცილებლად, კონდენსატორის კორპუსის ზედა ნაწილზე დაჭერილია სამი ღარი, რათა მაღალი წნევის ქვეშ კონდენსატორის ზედა ნაწილი ადვილად გატყდეს და შიდა წნევა გათავისუფლდეს.

(აფეთქების ავზი ელექტროლიტური კონდენსატორის ზედა ნაწილში)

თუმცა, ზოგიერთი კონდენსატორის წარმოების პროცესში ზედა ღარის დაჭერა არ არის კვალიფიციური, კონდენსატორის შიგნით წნევა გამოიწვევს კონდენსატორის ქვედა ნაწილში არსებული დალუქვის რეზინის გამოდევნას, ამ დროს კონდენსატორის შიგნით წნევა მოულოდნელად გათავისუფლდება და აფეთქება წარმოიქმნება.

1, არაპოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორის აფეთქება

ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე გამოსახულია არაპოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორი, რომლის სიმძლავრეა 1000 μF და ძაბვაა 16 ვ. მას შემდეგ, რაც მიწოდებული ძაბვა გადააჭარბებს 18 ვოლტს, გაჟონვის დენი მოულოდნელად იზრდება, ხოლო კონდენსატორის შიგნით ტემპერატურა და წნევა იზრდება. საბოლოოდ, კონდენსატორის ძირში არსებული რეზინის დამცავი იხსნება და შიდა ელექტროდები პოპკორნივით იმსხვრევა.

(არაპოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორის გადაძაბვის აფეთქება)

თერმოწყვილის კონდენსატორზე მიბმით შესაძლებელია გავზომოთ პროცესი, რომლის დროსაც კონდენსატორის ტემპერატურა იცვლება გამოყენებული ძაბვის ზრდასთან ერთად. ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია არაპოლარული კონდენსატორი ძაბვის ზრდის პროცესში. როდესაც გამოყენებული ძაბვა აღემატება გამძლე ძაბვის მნიშვნელობას, შიდა ტემპერატურა აგრძელებს ზრდას.

(ძაბვასა და ტემპერატურას შორის დამოკიდებულება)

ქვემოთ მოცემული სურათი ასახავს კონდენსატორში გამავალი დენის ცვლილებას იმავე პროცესის დროს. ჩანს, რომ დენის ზრდა შიდა ტემპერატურის მატების მთავარი მიზეზია. ამ პროცესში ძაბვა წრფივად იზრდება და როდესაც დენის დენი მკვეთრად იზრდება, კვების წყაროს ჯგუფი იწვევს ძაბვის ვარდნას. საბოლოოდ, როდესაც დენი 6 ა-ს გადააჭარბებს, კონდენსატორი ფეთქდება ხმამაღალი ხმაურით.

(ძაბვასა და დენს შორის ურთიერთობა)

არაპოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორის დიდი შიდა მოცულობისა და ელექტროლიტის რაოდენობის გამო, გადმოდინების შემდეგ წარმოქმნილი წნევა უზარმაზარია, რის შედეგადაც გარსის ზედა ნაწილში არსებული წნევის შემამსუბუქებელი ავზი არ ტყდება, ხოლო კონდენსატორის ქვედა ნაწილში არსებული დალუქვის რეზინი იხსნება.

2, პოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორის აფეთქება 

პოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორებისთვის გამოიყენება ძაბვა. როდესაც ძაბვა აღემატება კონდენსატორის გამძლე ძაბვას, გაჟონვის დენიც მკვეთრად გაიზრდება, რაც გამოიწვევს კონდენსატორის გადახურებას და აფეთქებას.

ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია შემზღუდველი ელექტროლიტური კონდენსატორი, რომლის სიმძლავრეა 1000 μF და ძაბვა 16 ვ. გადაძაბვის შემდეგ, შიდა წნევის პროცესი გამოიყოფა ზედა წნევის შემამსუბუქებელი ავზის მეშვეობით, რითაც თავიდან აცილებულია კონდენსატორის აფეთქების პროცესი.

ქვემოთ მოცემული სურათი გვიჩვენებს, თუ როგორ იცვლება კონდენსატორის ტემპერატურა მიწოდებული ძაბვის ზრდასთან ერთად. როდესაც ძაბვა თანდათან უახლოვდება კონდენსატორის გამძლე ძაბვას, კონდენსატორის ნარჩენი დენი იზრდება და შიდა ტემპერატურა აგრძელებს მატებას.

(ძაბვასა და ტემპერატურას შორის დამოკიდებულება)

შემდეგი ფიგურა წარმოადგენს კონდენსატორის, ნომინალური 16 ვ ელექტროლიტური კონდენსატორის გაჟონვის დენის ცვლილებას ტესტირების პროცესში, როდესაც ძაბვა აღემატება 15 ვ-ს, კონდენსატორის გაჟონვა მკვეთრად იწყებს ზრდას.

(ძაბვასა და დენს შორის ურთიერთობა)

პირველი ორი ელექტროლიტური კონდენსატორის ექსპერიმენტული პროცესის მეშვეობით, ასევე ჩანს, რომ ასეთი 1000 μF ჩვეულებრივი ელექტროლიტური კონდენსატორების ძაბვის ზღვარი. კონდენსატორის მაღალი ძაბვის დაშლის თავიდან ასაცილებლად, ელექტროლიტური კონდენსატორის გამოყენებისას აუცილებელია საკმარისი ზღვრის დატოვება ძაბვის ფაქტობრივი რყევების შესაბამისად.

3,ელექტროლიტური კონდენსატორები სერიულად

საჭიროების შემთხვევაში, უფრო დიდი ტევადობის და უფრო დიდი ტევადობის გამძლე ძაბვის მიღება შესაძლებელია შესაბამისად პარალელური და სერიული შეერთებით.

(ელექტროლიტური კონდენსატორის პოპკორნი ზედმეტი წნევის აფეთქების შემდეგ)

ზოგიერთ შემთხვევაში, კონდენსატორზე მიწოდებული ძაბვა არის ცვლადი დენის ძაბვა, როგორიცაა დინამიკების შემაერთებელი კონდენსატორები, ცვლადი დენის ფაზური კომპენსაცია, ძრავის ფაზური გადართვის კონდენსატორები და ა.შ., რაც მოითხოვს არაპოლარული ელექტროლიტური კონდენსატორების გამოყენებას.

ზოგიერთი კონდენსატორების მწარმოებლის მიერ მოწოდებულ მომხმარებლის სახელმძღვანელოში ასევე მითითებულია ტრადიციული პოლარული კონდენსატორების გამოყენება ზურგით მიმდევრობით, ანუ ორი კონდენსატორის მიმდევრობით, მაგრამ საპირისპირო პოლარობით, არაპოლარული კონდენსატორების ეფექტის მისაღებად.

(ელექტროლიტური ტევადობა ძაბვის გადაჭარბების შემდეგ)

ქვემოთ მოცემულია პოლარული კონდენსატორის შედარება პირდაპირი ძაბვის, უკუ ძაბვის, ორი ელექტროლიტური კონდენსატორის ზედიზედ მიმდევრობით გამოყენებისას სამ არაპოლარულ ტევადობად, გაჟონვის დენი იცვლება გამოყენებული ძაბვის ზრდასთან ერთად.

1. პირდაპირი ძაბვა და გაჟონვის დენი

კონდენსატორში გამავალი დენი იზომება რეზისტორის მიმდევრობით მიერთებით. ელექტროლიტური კონდენსატორის ძაბვის ტოლერანტობის დიაპაზონში (1000 μF, 16 ვოლტი), მიწოდებული ძაბვა თანდათან იზრდება 0 ვოლტიდან, რათა გაიზომოს შესაბამისი გაჟონვის დენსა და ძაბვას შორის კავშირი.

(დადებითი სერიული ტევადობა)

ქვემოთ მოცემული სურათი გვიჩვენებს პოლარული ალუმინის ელექტროლიტური კონდენსატორის გაჟონვის დენსა და ძაბვას შორის დამოკიდებულებას, რომელიც არაწრფივი დამოკიდებულებაა 0.5 მA-ზე ნაკლები გაჟონვის დენთან.

(ძაბვასა და დენს შორის ურთიერთობა პირდაპირი სერიის შემდეგ)

2, საპირისპირო ძაბვა და გაჟონვის დენი

გამოყენებული მიმართულების ძაბვასა და ელექტროლიტური კონდენსატორის გაჟონვის დენს შორის ურთიერთობის გასაზომად იგივე დენის გამოყენებით, ქვემოთ მოცემული ფიგურიდან ჩანს, რომ როდესაც გამოყენებული უკუ ძაბვა 4 ვ-ს აღემატება, გაჟონვის დენი სწრაფად იწყებს ზრდას. შემდეგი მრუდის დახრილობის მიხედვით, უკუ ელექტროლიტური ტევადობა 1 ომ წინაღობის ეკვივალენტურია.

(უკუ ძაბვა - ძაბვასა და დენს შორის დამოკიდებულება)

3. ზურგზე მიმაგრებული სერიული კონდენსატორები

ორი იდენტური ელექტროლიტური კონდენსატორი (1000 μF, 16 ვოლტი) ერთმანეთთან მიმდევრობით არის დაკავშირებული არაპოლარული ეკვივალენტური ელექტროლიტური კონდენსატორის შესაქმნელად, შემდეგ კი იზომება მათი ძაბვისა და გაჟონვის დენს შორის ურთიერთობის მრუდი.

(დადებითი და უარყოფითი პოლარობის სერიული ტევადობა)

შემდეგი დიაგრამა გვიჩვენებს კონდენსატორის ძაბვასა და გაჟონვის დენს შორის კავშირს და ხედავთ, რომ გაჟონვის დენი იზრდება მას შემდეგ, რაც გამოყენებული ძაბვა აღემატება 4 ვოლტს და დენის ამპლიტუდა 1.5 მA-ზე ნაკლებია.

და ეს გაზომვა ცოტა გასაკვირია, რადგან ხედავთ, რომ ამ ორი მიყოლებით განლაგებული კონდენსატორის გაჟონვის დენი სინამდვილეში მეტია ერთი კონდენსატორის გაჟონვის დენზე, როდესაც ძაბვა წინ მიმართულია.

(დადებითი და უარყოფითი სერიების შემდეგ ძაბვასა და დენს შორის ურთიერთობა)

თუმცა, დროის სიმცირის გამო, ამ ფენომენის განმეორებითი ტესტირება არ ჩატარებულა. შესაძლოა, გამოყენებული კონდენსატორებიდან ერთ-ერთი სწორედ ახლახან ჩატარებული უკუძაბვის ტესტის კონდენსატორი იყო და შიგნით დაზიანება იყო, ამიტომ ზემოთ მოცემული ტესტის მრუდი გენერირებული იქნა.