Как кто-то сказал, я мог бы также рассмотреть внутреннюю индуктивность крышки, но я думаю, что это не будет причиной рассеивания мощности (мы знаем, что индукторы накапливают энергию, но не превращают ее в тепло). В любом случае, несмотря на приведенный выше расчет было очень упрощено, и это могло бы быть немного более высокой рассеиваемой мощностью, я все еще задаюсь вопросом, достаточно ли этого, чтобы заставить это кипеть и взрываться!

Танталовые конденсаторы опасны.Взрываются и горят.Будь осторожен | Электронные схемы

У известных танталовых конденсаторов,помимо плюсов есть один очень серьезный минус. Этот минус-пожароопасность.

В электронике,для фильтрации питания от различных помех применяют полярные конденсаторы.Самые распространенные,это оксидные конденсаторы с жидким электролитом.На их корпусе есть насечка и если будет превышение допустимого напряжения,тока пульсаций или переполюсовка выводов на конденсаторе,этот электролит нагреется и выйдет из корпуса под давлением наружу в виде пара.Другой тип конденсаторов-твердотельные,там нет жидкого электролита,это конденсаторы полимерные и танталовые.

Решил проверить,что будет,если на полимер или тантал конденсатор подать большее напряжение чем то,на которые они рассчитаны,и что будет,если подать напряжение в обратной полярности.Полимерный конденсатор на 10 Вольт вполне выдержал превышение до 15 Вольт и переполюсовку он вполне выдержал.При переполюсовке в 15 Вольт питания через него пойдет ток 10 мА и конденсатор будет чуть теплый.

Танталовый конденсатор на 10 Вольт тоже выдержал испытание напряжением 15 Вольт.Но при переполюсовке питания,уже при напряжении 4 В, ток через конденсатор достигнет около 280мА и при 6 В конденсатор взрывается и горит,пока не отключить питание.Происходит разрушение оксидного слоя конденсатора и пробой диэлектрика,в итоге возгорание и возможный пожар.

При установке танталового конденсатора в устройства,надо не превышать допустимое его напряжение, деталь брать с запасом по напряжению,может выйти из строя при перегреве.Также ни в коем случае не должна произойти смена полярности питания.Это все касается по крайней мере конденсаторов в желтых корпусах.В продаже есть танталовые конденсаторы,которые более устойчивы к возгоранию и менее пожароопасны.

Свойства электролитического конденсатора.

Устройство и особенности электролитических конденсаторов

Главная особенность электролитических конденсаторов, наверняка, состоит в том, что они по сравнению с остальными обладают большой ёмкостью и довольно небольшими габаритами.

Широко распространённые алюминиевые конденсаторы по сравнению с другими имеют некоторые специфические свойства, которые следует учитывать при их использовании.

За счёт того, что алюминиевые обкладки электролитических конденсаторов скручивают для помещения в цилиндрический корпус, образуется индуктивность. Эта индуктивность во многих случаях нежелательна. Также алюминиевые электролитические конденсаторы обладают так называемым эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС или на зарубежный манер, ESR). Чем ниже ESR конденсатора, тем он качественнее и более пригоден для работы в цепях, где требуется фильтрация высокочастотных пульсаций. Примером может служить рядовой импульсный блок питания компьютера или адаптер питания ноутбука.

В основном электролитические конденсаторы служат для сглаживания пульсаций тока в цепях выпрямителей переменного тока. Кроме этого они активно используются в звуковоспроизводящей технике для разделения пульсирующего тока (ток звуковой частоты + постоянная составляющая) на постоянную и переменную составляющую тока звуковой частоты, которая подаётся на следующий каскад усиления. Такие конденсаторы называют разделительными.

В практике ремонта можно встретить неисправность, когда разделительный конденсатор «высыхает», а, следовательно, теряет изначальную ёмкость. При этом он плохо разделяет ток звуковой частоты от пульсирующего и не пропускает звуковой сигнал на последующий каскад усиления. Амплитуда звукового сигнала в соответствующем каскаде усиления резко снижается либо вносятся существенные искажения. Поэтому при ремонте усилителей и прочей звуковоспроизводящей аппаратуры стоит внимательно проверять исправность разделительных электролитических конденсаторов.

В связи с тем, что электролитические конденсаторы имеют полярность, то при работе на их обкладках должно поддерживаться постоянное напряжение. Это является их недостатком. В результате их можно применять в цепях с пульсирующим или постоянным током.

Кроме алюминиевых электролитических конденсаторов в современной электронике легко обнаружить и танталовые. У них нет жидкого электролита, он у них твёрдотельный. Также танталовые конденсаторы имеют достаточно низкое ESR, благодаря чему активно применяются в высокочастотной электронике. Из минусов можно отметить высокую стоимость и низкое номинальное напряжение, обычно не превышающее 75V. Более подробно о танталовых конденсаторах я рассказывал здесь.

Устройство алюминиевого электролитического конденсатора.

Чтобы узнать, как устроены алюминиевые электролитические конденсаторы, давайте распотрошим одного из них. На фото показан разобранный экземпляр ёмкостью 470 мкФ и на номинальное напряжение 400V.

Взял я его из промышленного частотника. Надо сказать, весьма неплохой конденсатор с низким ESR.

Конденсатор состоит из двух тонких алюминиевых пластин, к которым крепятся выводы. Между алюминиевыми пластинами помещается бумага. Она служит диэлектриком. Но это ещё не всё. В данном случае получается обычный бумажный конденсатор с малой ёмкостью.

Для того чтобы получить большую ёмкость и уменьшить размеры готового прибора, бумагу пропитывают электролитом. На фотках можно разглядеть желтоватый электролит на дне алюминиевого стакана.

Далее, пропитанную электролитом бумагу помещают между алюминиевыми обкладками. В результате электрохимических процессов алюминиевая фольга окисляется под действием электролита. На поверхности фольги образуется тонкий слой окисла – оксида алюминия (Al₂O₃

Оксид алюминия является отличным диэлектриком и обладает свойством односторонней проводимости. Поэтому электролитические конденсаторы полярны и способны работать лишь в цепях с пульсирующим, либо постоянным током.

А что будет, если на электролитический конденсатор подать напряжение обратной полярности?

Если так произойдёт, то начнётся бурная электрохимическая реакция, которая сопровождается сильным нагревом. Электролит моментально вскипает и конденсатор «бабахает». Именно поэтому при установке такого конденсатора в схему нужно строго соблюдать полярность его включения.

Кроме оксида алюминия (Al₂O₃), благодаря которому удаётся изготавливать конденсаторы с большой электрической ёмкостью, применяются и другие уловки, чтобы увеличить ёмкость и уменьшить размеры готового изделия. Известно, что ёмкость зависит не только от толщины слоя диэлектрика, но и от площади обкладок. Чтобы её увеличить применяют метод травления, аналогичный тому, что используют в своей практике радиолюбители для изготовления печатных плат. На поверхности алюминиевой обкладки вытравливают канавки. Размеры этих канавок малы и их очень много. За счёт этого активная площадь обкладки увеличивается, а, следовательно, и ёмкость.

Если присмотреться, то на алюминиевой обкладке можно заметить еле заметные полоски, наподобие дорожек на грампластинке. Это и есть те самые канавки.

В неполярных электролитических конденсаторах окисляются обе алюминиевые обкладки. В результате он становиться неполярным.

Особенности применения электролитических конденсаторов.

Нетрудно заметить, что на верхней части цилиндрического корпуса у большинства радиальных электролитических конденсаторов нанесена защитная насечка — клапан.

Дело в том, что если на электролит воздействует переменное напряжение, то конденсатор сильно разогревается и жидкий электролит начинает испаряться, давить на стенки корпуса. Из-за этого он может «хлопнуть». Поэтому на корпусе и наноситься защитный клапан, чтобы под действием избыточного давления он открылся и предотвратил «взрыв» конденсатора, выпустив закипающий электролит наружу.

«Взорвавшийся» электролитический конденсатор

Отсюда исходит правило, которое необходимо учитывать при самостоятельном конструировании электроники и ремонте радиоаппаратуры. При диагностике неисправности, а также при первом включении конструируемого или ремонтируемого аппарата, необходимо держаться на расстоянии от электролитических конденсаторов. В случае если при сборке в схеме была допущена ошибка, приводящая к завышению предельного рабочего напряжения конденсатора, либо воздействию на него переменного тока, конденсатор нагреется и «хлопнет». При этом сработает защитный клапан, и электролит под давлением рванёт наружу.

Выход из строя электролитического конденсатора не редкость. По внешнему виду можно сразу определить его неисправность. Вот лишь несколько примеров. Все эти конденсаторы пострадали из-за превышения допустимого напряжения.

Автомобильный усилитель. Как видим, «хлопнула» целая грядка электролитов во входном фильтре. Видимо на усилитель подали 24V вместо положенных 12.

Далее — жертва «сетевой атаки». В электросети 220V резко подскочило напряжение из-за обледенения вводов. Как результат, полная неработоспособность блока питания ноутбука. Кондик просто испустил пар. Насечка на корпусе вскрылась.

Маленькое отступление.

Помнится, в студенческую пору была распространена известная забава. Брался электролитический конденсатор, к его выводам подпаивались проводки и в таком виде конденсатор кратковременно подключался к розетке электроосветительной сети 220 Вольт. Он заряжался, накапливая заряд. Далее, ради «прикола» выводами кондёра касались руки ни в чем не подозревающего человека. Тот, естественно, ничего не подозревает и его дёргает небольшой электрический удар. Так вот, делать это крайне опасно!

Как сейчас помню, когда перед началом практики старший мастер строго запретил данную забаву, аргументировав это тем, что был случай, когда парнишке сильно повредило кисть руки, когда тот решил «зарядить» электролитический конденсатор от розетки 220 В. Конденсатор, не выдержав поданного переменного напряжения, взорвался в его руке!

Электролитический конденсатор может выдержать несколько «экспериментальных» попыток заряда от электросети, но может и хлопнуть в любой момент. Всё зависит как от конструкции конденсатора, так и от приложенного напряжения. Данная информация приведена лишь с целью предупредить о крайней опасности таких экспериментов, которые могут закончиться печально.

При ремонте радиоаппаратуры не стоит забывать о том, что после выключения прибора электролитические конденсаторы некоторое время сохраняют электрический заряд. Перед проведением работ их необходимо разряжать. Особенно это стоит учитывать при ремонте всевозможных импульсных блоков питания и выпрямителей, электролитические конденсаторы в которых имеют значительную ёмкость и рабочее напряжение, достигающее 100 – 400 вольт.

Если нечаянно коснуться его выводов, то можно получить неприятный электрический удар. Иногда после таких случаев можно заметить лёгкий ожог кожного покрова в месте касания электродов. О том, как разрядить конденсатор перед проведением работ или измерений уже упоминалось в статье как проверить конденсатор.

Мощные электролитические конденсаторы ёмкостью 10000 мкФ. в блоке питания усилителя Marantz

При использовании электролитических конденсаторов стоит помнить, что рабочее напряжение на них должно соответствовать 80% от номинального рабочего напряжения. Это правило стоит учитывать, если вы хотите обеспечить долгую и стабильную работу конденсатора. Так, если в схеме на конденсатор будет действовать напряжение в 50 вольт, то его стоит выбирать на рабочее напряжение 63 вольта или более. Если установить конденсатор с меньшим рабочим напряжением, то он скоро выйдет из строя.

Как и у любой другой радиодетали, у электролитического конденсатора есть допустимый диапазон рабочей температуры. На его корпусе обычно указывается верхний порог, например +85 или +105.

Для разных моделей конденсаторов диапазон рабочей температуры может простираться от -60 до +85⁰C. Или же от -25 до +105⁰С. Более конкретно узнать допустимый диапазон температур для конкретного изделия можно из документации на него.

Поскольку в электролитических конденсаторах присутствует жидкий электролит, то он со временем высыхает. При этом теряется его ёмкость. Именно поэтому их не рекомендуется размещать рядом с сильно нагревающимися элементами, например, радиаторами охлаждения или же в плохо вентилируемом корпусе.

Стоит отметить тот факт, что электролиты — это ахиллесова пята любой электроники. По своему опыту скажу, что это одна из самых ненадёжных, некачественных и, при этом, дорогих деталей. Качество во многом зависит от производителя. Но это уже другой разговор.

Кроме электролитических конденсаторов в аппаратуре можно встретить и другой элемент, который обладает куда большей ёмкостью и меньшими габаритами, чем классический электролит. Это — ионистор.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Можно ли ставить конденсаторы большего напряжения. Как заменить конденсатор в электронной аппаратуре. Основные параметры конденсаторов

Самая распространённая поломка современной электроники — это неисправность электролитических конденсаторов. Если вы после разбора корпуса электронного устройства замечали, что на печатной плате имеются конденсаторы с деформированным, вздутым корпусом, из которого сочится ядовитый электролит, то самое время разобраться, как распознать поломку или дефект в конденсаторе и подобрать адекватную замену. Располагая профессиональным флюсом для пайки, припоем, паяльной станцией, набором новых конденсаторов, вы без особого труда «оживите» любой электронный прибор своими руками.

По сути, конденсатор — радиоэлектронный компонент, основная цель которого — это накопление и отдача электроэнергии с целью фильтрации, сглаживания и генерации переменных электрических колебаний. Любой конденсатор имеет два важнейших электрических параметра: ёмкость и максимальное постоянное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору без его пробоя или разрушения. Ёмкость, как правило, определяет, какое количество электрической энергии может вобрать в себя конденсатор, если приложить к его обкладкам постоянное напряжение, не превышающее заданного лимита. Ёмкость измеряется в Фарадах. Наибольшее распространение получили конденсаторы, ёмкость которых исчисляется в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пкФ) и нанофарадах (нФ). Во многих случаях рекомендуется заменять неисправный конденсатор на исправный, имеющий аналогичные ёмкостные характеристики. Однако в ремонтной практике бытует мнение о том, что в схемах блоков питания можно ставить конденсатор, несколько превышающий по ёмкости фабричные параметры. К примеру, если мы хотим заменить разорвавшийся электролит на 100мкФ 12Вольт в блоке питания, который призван сгладить колебания после диодного выпрямительного моста, можно смело устанавливать ёмкость даже на 470мкФ 25В. Во-первых, повышенная ёмкость конденсатора только уменьшит пульсации, что само по себе неплохо для блока питания. Во-вторых, повышенное предельное напряжение только повысит общую надёжность схемы. Главное, чтобы отведённое под установку конденсатора место подходило.

Почему взрываются конденсаторы электролитического типа

Самая частая причина, по которой происходит взрыв электролитического конденсатора — это превышение напряжения межу обкладками конденсатора. Не секрет, что во многих приборах китайского производства параметр максимального напряжения точно соответствует приложенному напряжению. По своей задумке производители конденсаторов не предусматривали, что в штатном включении конденсатора в состав электросхемы на его контакты будет подаваться именно максимальное напряжение. К примеру, если на конденсаторе написано 16В 100мкФ, то не стоит его подключать в схему, где на него будет постоянно подаваться 15 или 16В. Безусловно, он выдержит какое-то время такое издевательство, но запас прочности будет практически равен нолю. Гораздо лучше устанавливать такие конденсаторы в цепь с напряжением 10–12В., чтобы был какой-то запас по напряжению.

Полярность подключения электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы имеют отрицательный и положительный электроды. Как правило, отрицательный электрод определяется по маркировке на корпусе (белая продольная полоса за значками «-»), а положительная обкладка никак не промаркирована. Исключение – отечественные конденсаторы, где, напротив, положительный терминал промаркирован значком «+». При замене конденсаторов необходимо сопоставить и проверить, соответствует ли полярность подключения конденсатора маркировке на печатной плате (кружок, где имеется заштрихованный сегмент). Сопоставив минусовую полосу с заштрихованным сегментом, вы безошибочно вставите конденсатор. Остаётся лишь обрезать ножки конденсатора, обработать места пайки и качественно припаять. Если случайно перепутать полярность подключения, то даже абсолютно новый и вполне исправный конденсатор просто-напросто разорвётся, измазав попутно все соседние компоненты и печатную плату токопроводящим электролитом.

Немного о безопасности

Не секрет, что замена низковольтных конденсаторов может принести вред здоровью лишь в случае ошибки подключения полярности. При первом включении конденсатор взорвётся. Вторая опасность, которую стоит ожидать от конденсаторов, заключается в напряжении между его обкладками. Если вы когда-нибудь разбирали блоки питания от компьютеров, то вы, вероятно, замечали огромные электролиты на 200В. Именно в этих конденсаторах остаётся опасное высокое напряжение, которое может серьёзно травмировать вас. Перед заменой конденсаторов блоков питания рекомендуем полностью его разрядить либо резистором, либо неоновой лампочкой на 220В.

Полезный совет: такие конденсаторы очень не любят разряжаться через короткое замыкание, поэтому не замыкайте их выводы отвёрткой с целью разряда.

Это был один из тех дней, когда кошка пожевала ваш модуль? Или, может быть у вас есть старый усилитель, где из конденсаторов потекла эта противная ядовитая слизь? Если вы когда-либо были в этой ситуации, то вы могли бы отремонтировать модуль, заменив конденсаторы. Давайте рассмотрим пример, где я заменю этот конденсатор на печатной плате. Сначала немного теории. Что такое конденсатор? Конденсатор это устройство для хранения энергии, которое может быть использовано для сглаживания напряжения. Каждый конденсатор имеет два важных параметра: емкость и напряжение. Емкость говорит нам о том, сколько энергии может накопить конденсатор при заданном напряжении. Емкость обычно измеряется в микрофарадах (uF). В девяносто девяти процентах случаев, при замене конденсатора, надо использовать такое же значение емкости или очень близкое. Здесь применен конденсатор 470uF. Если я хочу заменить его, то в идеале я должен взять другой конденсатор на 470uF. Другой важный параметр это номинальное напряжение. Номинальное напряжение это максимальное напряжение, при котором конденсатор может работать не взрываясь. Еще раз отметим, что напряжение написанное на конденсаторе означает, что это максимальное напряжение, которое может подаваться на конденсатор. Это не значит, что на конденсаторе, обязательно будет это напряжение. Например, это конденсатор на 16 вольт. Это не означает, что он заряжен на 16 вольт, как батарейка. Это означает, что если его заряжать до 5 вольт, то он будет прекрасно работать. Если я заряжу его до 10 вольт, все будет хорошо. Если заряжу его до 16 вольт, то он справиться и с этим. Но если я заряжу его до 25 вольт, он взорвется. Возвращаясь к нашему примеру конденсатора я вижу, что он рассчитан на 16 вольт. При замене я должен использовать конденсатор на 16V или выше. Теперь выясняется, что все конденсаторы на 470 uF, которые у меня есть рассчитаны 25 вольт. Но это не проблема. Если в оригинальной схеме требуется конденсатор на 16V, то я могу использовать конденсатор на 25V, это просто означает, что у меня будет больший запас прочности. Теперь давайте поговорим о полярности. На минусовой стороне электролитического конденсатора всегда будет нанесен маленький символ минуса. Все, что вам нужно сделать, это убедиться, что полярность совпадает с прежним конденсатором. Если перепутать полярность, то вот что происходит. Так что теперь, зная полярность, я заменю конденсатор и припаяю его на место. Напоследок, небольшое предупреждение по безопасности. Если вы когда-нибудь видели эти большин конденсаторы на напряжения более 200 вольт, то вы должны быть осторожны с ними, чтобы не задеть их, если они заряжены. Помните, что конденсатор, заряженный на 200V, может убить вас.
Удачной замены конденсаторов!
_

Приняв решение о замене конденсатора на печатной плате, первым делом следует подобрать конденсатор на замену. Как правило, речь идет об электролитическом конденсаторе, который по причине исчерпания своего рабочего ресурса начал создавать нештатный режим вашему электронному устройству, либо конденсатор лопнул из-за перегрева, а может быть вы просто решили поставить поновее или получше.

Выбираем подходящий конденсатор на замену

Параметры конденсатора на замену непременно должны подходить: его номинальное напряжение ни в коем случае не должно быть ниже, чем у заменяемого конденсатора, а емкость — никак не ниже, или может быть процентов на 5-10 выше (если это допустимо в соответствии с известной вам схемой данного устройства), чем была изначально.

Наконец, убедитесь, что новый конденсатор подойдет по размеру на то место, которое покинет его предшественник. Если он окажется чуть-чуть поменьше диаметром и высотой — не страшно, но если диаметр или высота больше — могут помешать компоненты, расположенные на этой же плате поблизости или он будет упираться в элементы корпуса. Эти нюансы важно учесть. Итак, конденсатор на замену выбран, он вам подходит, теперь можно приступать к демонтажу старого конденсатора.

Готовимся к процессу

Сейчас необходимо будет устранить с платы неисправный конденсатор, и подготовить место для установки сюда же нового. Для этого вам потребуется, конечно, а также удобно к данному действу подготовить кусок медной оплетки для снятия припоя. Как правило, мощности паяльника в пределах 40 Вт будет вполне достаточно даже если на плате был изначально применен тугоплавкий припой.

Что же касается медной оплетки для устранения припоя, то если у вас такой нет, ее весьма несложно изготовить самостоятельно: возьмите кусок не очень толстого медного провода, состоящего из тонких медных жилок, снимите с него изоляцию, слегка (можно простой сосновой канифолью), — теперь эти пропитанные флюсом жилки легко, словно губка, вберут в себя припой с ножек выпаиваемого конденсатора.

Выпаиваем старый конденсатор

Сначала посмотрите, какова полярность выпаиваемого конденсатора на плате: в какую сторону минусом он стоит, чтобы когда будете впаивать новый — не допустить ошибки с полярностью. Обычно минусовая ножка отмечена полосой. Итак, когда оплетка для удаления припоя приготовлена, а паяльник уже достаточно разогрет, сначала прислоните оплетку к основанию той из ножек конденсатора, которую вы решили освободить от припоя первой.

Аккуратно расплавьте припой на ножке прямо через оплетку, чтобы оплетка тоже разогрелась и быстро втянула в себя припой с платы. Если припоя на ножке многовато, двигайте оплетку по мере того как она будет заполняться припоем, собирая на нее весь припой с ножки, чтобы ножка в итоге осталась свободной от припоя. Проделайте это же самое со второй ножкой конденсатора. Теперь конденсатор можно легко выдернуть рукой или пинцетом.

Впаиваем новый конденсатор

Новый конденсатор необходимо установить с соблюдением полярности, то есть минусовой ножкой туда же, где была минусовая ножка выпаянного. Обычно минус обозначен полоской, а плюсовая ножка длиннее минусовой. Обработайте ножки конденсатора флюсом.

Вставьте конденсатор в отверстия. Не нужно заранее укорачивать ножки. Разогните ножки немного в разные стороны, чтобы конденсатор хорошо держался на месте и не выпадал.

Теперь, прогревая ножку возле самой платы кончиком жала паяльника, поднесите тычком припой к ножке, чтобы ножка окуталась, смочилась, окружилась припоем. То же самое проделайте со второй ножкой. Когда припой остынет, вам останется укоротить ножки конденсатора кусачками (до той длины, что и у соседних деталей на вашей плате).

Пусковой и рабочий конденсаторы служат для запуска и работы элетродвигателей работающих в однофазной сети 220 В.

Поэтому их ещё называют фазосдвигающими.

Место установки — между линией питания и пусковой обмоткой электродвигателя.

Условное обозначение конденсаторов на схемах

Графическое обозначение на схеме показано на рисунке, буквенное обозначение-С и порядковый номер по схеме.

Основные параметры конденсаторов

Ёмкость конденсатора -характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.).

Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF).

Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

• 400 В — 10000 часов
• 450 В — 5000 часов
• 500 В — 1000 часов

Проверка пускового и рабочего конденсаторов

Проверить конденсатор можно с помощью измерителя ёмкости конденсаторов, такие приборы выпускаются как отдельно, так и в составе мультиметра- универсального прибора, который может измерять много параметров. Рассмотрим проверку мультиметром.

• обесточиваем кондиционер
• разряжаем конденсатор, закоротив еговыводы
• снимаем одну из клемм (любую)
• выставляем прибор на измерение ёмкости конденсаторов
• прислоняем щупы к выводам конденсатора
• считываем с экрана значение ёмкости

У всех приборов разное обозначение режима измерения конденсаторов, основные типы ниже на картинках.

В этом мультиметре режим выбирается переключателем, его необходимо поставить в режим Fcх.Щупы включить в гнёзда с обозначением Сх.

Переключение предела измерения ёмкости ручное. Максимальное значение 100 мкФ.

У этого измерительного прибора автоматический режим, необходимо только его выбрать, как показано на картинке.

Измерительный пинцет от Mastech также автоматически измеряет ёмкость, необходимо только выбрать режим кнопкой FUNC, нажимая её, пока не появится индикация F.

Для проверки ёмкости, считываем на корпусе конденсатора её значение и ставим заведомо больший предел измерения на приборе. (Если он не автоматический)

К примеру, номинал 2,5 мкФ (μF), на приборе ставим 20 мкФ (μF).

После подсоединения щупов к выводам конденсатора ждём показаний на экране, к примеру время измерения ёмкости 40 мкФ первым прибором — менее одной секунды, вторым — более одной минуты, так что следует ждать.

Если номинал не соответствует указанному на корпусе конденсатора, то его необходимо заменить и если нужно подобрать аналог.

Замена и подбор пускового/рабочего конденсатора

Если имеется оригинальный конденсатор, то понятно, что просто-напросто необходимо поставить его на место старого и всё. Полярность не имеет значения, то есть выводы конденсатора не имеют обозначений плюс «+» и минус «-» и их можно подключить как угодно.

Категорически нельзя применять электролитические конденсаторы (узнать их можно по меньшим размерам, при той же ёмкости, и обозначению плюс и минус на корпусе). Как следствие применения — термическое разрушение. Для этих целей производители специально выпускают неполярные конденсаторы для работы в цепи переменного тока, которые имеют удобное крепление и плоские клеммы, для быстрой установки.

Если нужного номинала нет, то его можно получить параллельным соединением конденсаторов . Общая ёмкость будет равна сумме двух конденсаторов:

С общ =С 1 +С 2 +…С п

То есть, если соединить два конденсатора по 35 мкФ, получим общую ёмкость 70 мкФ, напряжение при котором они смогут работать будет соответствовать их номинальному напряжению.

Такая замена абсолютно равноценна одному конденсатору большей ёмкости.

Типы конденсаторов

Для запуска мощных двигателей компрессоров применяют маслонаполненные неполярные конденсаторы.

Корпус внутри заполнен маслом для хорошей передачи тепла на поверхность корпуса. Корпус обычно металлический, аллюминиевый.

Самые доступные конденсаторы такого типа CBB65 .

Для запуска менее мощной нагрузки, например двигателей вентиляторов, используют сухие конденсаторы, корпус которых, обычно, пластмассовый.

Наиболее распространённые конденсаторы этого типа CBB60 , CBB61 .

Клеммы для удобства соединения сдвоенные или счетверённые.

В элементной базе компьютера (и не только) есть одно узкое место — электролитические конденсаторы. Они содержат электролит, электролит — это жидкость. Поэтому нагрев такого конденсатора приводит к выходу его из строя, так как электролит испаряется. А нагрев в системном блоке — дело регулярное.

Поэтому замена конденсаторов — это вопрос времени. Больше половины отказов материнских плат средней и нижней ценовой категории происходит по вине высохших или вздувшихся конденсаторов. Еще чаще по этой причине ломаются компьютерные блоки питания.

Поскольку печать на современных платах очень плотная, производить замену конденсаторов нужно очень аккуратно. Можно повредить и при этом не заметить мелкий бескорпусой элемент или разорвать (замкнуть) дорожки, толщина и расстояние между которыми чуть больше толщины человеческого волоса. Исправить подобное потом достаточно сложно. Так что будьте внимательны.

Итак, для замены конденсаторов понадобится паяльник с тонким жалом мощностью 25-30Вт, кусок толстой гитарной струны или толстая игла, паяльный флюс или канифоль.

В том случае, если вы перепутаете полярность при замене электролитического конденсатора или установите конденсатор с низким номиналом по вольтажу, он вполне может взорваться. А вот как это выглядит:

Так что внимательнее подбирайте деталь для замены и правильно устанавливайте. На электролитических конденсаторах всегда отмечен минусовой контакт (обычно вертикальной полосой цвета, отличного от цвета корпуса). На печатной плате отверстие под минусовой контакт отмечено тоже (обычно черной штриховкой или сплошным белым цветом). Номиналы написаны на корпусе конденсатора. Их несколько: вольтаж, ёмкость, допуски и температура.

Первые два есть всегда, остальные могут и отсутствовать. Вольтаж: 16V (16 вольт). Ёмкость: 220µF (220 микрофарад). Вот эти номиналы очень важны при замене. Вольтаж можно выбирать равный или с большим номиналом. А вот ёмкость влияет на время зарядки/разрядки конденсатора и в ряде случаев может иметь важное значение для участка цепи.

Поэтому ёмкость следует подбирать равную той, что указана на корпусе. Слева на фото ниже зелёный вздувшийся (или потёкший) конденсатор. Вообще с этими зелёными конденсаторами постоянные проблемы. Самые частые кандидаты на замену. Справа исправный конденсатор, который будем впаивать.

Выпаивается конденсатор следующим образом: сначала находите ножки конденсатора с обратной стороны платы (для меня это самый трудный момент). Затем нагреваете одну из ножек и слегка давите на корпус конденсатора со стороны нагреваемой ножки. Когда припой расплавляется, конденсатор наклоняется. Проводите аналогичную процедуру со второй ножкой. Обычно конденсатор вынимается в два приема.

Спешить не нужно, сильно давить тоже. Мат.плата — это не двухсторонний текстолит, а многослойный (представьте вафлю). Из-за чрезмерного усердия можно повредить контакты внутренних слоев печатной платы. Так что без фанатизма. Кстати, долговременный нагрев тоже может повредить плату, например, привести к отслоению или отрыву контактной площадки. Поэтому сильно давить паяльником тоже не нужно. Паяльник прислоняем, на конденсатор слегка надавливаем.

После извлечения испорченного конденсатора необходимо сделать отверстия, чтобы новый конденсатор вставлялся свободно или с небольшим усилием. Я для этих целей использую гитарную струну той же толщины, что и ножки выпаиваемой детали. Для этих целей подойдет и швейная игла, однако иглы сейчас делают из обычного железа, а струны из стали. Есть вероятность того, что игла схватится припоем и сломается при попытке ее вытащить. А струна достаточно гибкая и схватывается сталь с припоем значительно хуже, чем железо.

При демонтаже конденсаторов припой чаще всего забивает отверстия в плате. Попробовав впаять конденсатор тем же способом, которым я советовал его выпаивать, можно повредить контактную площадку и дорожку, ведущую к ней. Не конец света, но очень нежелательное происшествие. Поэтому если отверстия не забил припой, их нужно просто расширить. А если все же забил, то нужно плотно прижать конец струны или иглы к отверстию, а с другой стороны платы прислонить к этому отверстию паяльник. Если подобный вариант неудобен, то жало паяльника нужно прислонять к струне практически у основания. Когда припой расплавится, струна войдёт в отверстие. В этот момент надо ее вращать, чтобы она не схватилась припоем.

После получения и расширения отверстия нужно снять с его краев излишки припоя, если таковые имеются, иначе во время припаивания конденсатора может образоваться оловянная шапка, которая может припаять соседние дорожки в тех местах, где печать плотная. Обратите внимание на фото ниже — насколько близко к отверстиям располагаются дорожки. Припаять такую очень легко, а заметить сложно, поскольку обзору мешает установленный конденсатор. Поэтому лишний припой очень желательно убирать.

Если у вас нет под боком радио-рынка, то скорее всего конденсатор для замены найдется только б/у. Перед монтажом следует обработать его ножки, если требуется. Желательно снять весь припой с ножек. Я обычно мажу ножки флюсом и чистым жалом паяльника облуживаю, припой собирается на жало паяльника. Потом скоблю ножки конденсатора канцелярским ножом (на всякий случай).

Вот, собственно, и все. Вставляем конденсатор, смазываем ножки флюсом и припаиваем. Кстати, если используется сосновая канифоль, лучше истолочь ее в порошок и нанести его на место монтажа, чем макать паяльник в кусок канифоли. Тогда получится аккуратно.

Замена конденсатора без выпаивания с платы

Условия ремонта бывают разные и менять конденсатор на многослойной (мат. плата ПК, например) печатной плате — это не то же самое что поменять конденсатор в блоке питания (однослойная односторонняя печатная плата). Надо быть предельно аккуратным и осторожным. К сожалению, не все родились с паяльником в руках, а отремонтировать (или попытаться отремонтировать) что-то бывает очень нужно.

Как я уже писал в первой половине статьи, чаще всего причиной поломок являются конденсаторы. Поэтому замена конденсаторов наиболее частый вид ремонта, по крайней мере в моём случае. В специализированных мастерских есть для этих целей специальное оборудование. Если оного нет, приходится пользоваться оборудованием обычным (флюс, припой и паяльник). В этом случае очень помогает опыт.

Главным преимуществом данного метода является то, что контактные площадки платы придётся в значительно меньшей степени подвергать нагреву. Как минимум в два раза. Печать на дешёвых мат.платах достаточно часто отслаивается от нагрева. Дорожки отрываются, а исправить такое потом достаточно проблематично.

Минус данного способа в том, что на плату всё-таки придётся надавить, что тоже может привести к негативным последствиям. Хотя из моей личной практики давить сильно ни разу не приходилось. При этом есть все шансы припаяться к ножкам, оставшимся после механического удаления конденсатора.

Итак, замена конденсатора начинается с удаления испорченной детали с мат.платы.

На конденсатор нужно поставить палец и с лёгким нажатием попробовать покачать его вверх-вниз и влево-вправо. Если конденсатор качается влево-вправо, значит ножки расположены по вертикальной оси (как на фото), в обратном случае по горизонтальной. Также можно определить положение ножек по минусовому маркеру (полоса на корпусе конденсатора, обозначающая минусовой контакт).

Дальше следует надавить на конденсатор по оси расположения его ножек, но не резко, а плавно, медленно увеличивая нагрузку. В результате ножка отделяется от корпуса, далее повторяем процедуру для второй ножки (давим с противоположной стороны).

Иногда ножка из-за плохого припоя вытаскивается вместе с конденсатором. В этом случае можно слегка расширить получившееся отверстие (я делаю это куском гитарной струны) и вставить туда кусок медной проволоки, желательно одинаковой с ножкой толщины.

Половина дела сделана, теперь переходим непосредственно к замене конденсатора. Стоит отметить, что припой плохо пристаёт к той части ножки, которая находилась внутри корпуса конденсатора и её лучше откусить кусачками, оставив небольшую часть. Затем ножки конденсатора, приготовленного для замены и ножки старого конденсатора обрабатываются припоем и припаиваются. Удобнее всего паять конденсатор, приложив его к к плате под углом в 45 градусов. Потом его легко можно поставить по стойке смирно.

Вид в результате, конечно неэстетичный, но зато работает и данный способ намного проще и безопаснее предыдущего с точки зрения нагрева платы паяльником. Удачного ремонта!

Если материалы сайта оказались для вас полезными, можете поддержать дальнейшее развитие ресурса, оказав ему (и мне ) .

Подключение пусковых конденсаторов к электродвигателю.

Но какие, же конденсаторы нужны для пуска электродвигателя?

Да что я Вам могу сказать по этому поводу. Я сам их не использую, и Вам не рекомендую и даже отговариваю. Всё потому что их использование в качестве пусковых конденсаторов не вполне безопасно. Потому что они могут вздуваться или и того хуже взрываться. К тому же такой тип конденсаторов со временем высыхает и теряет  свою номинальную ёмкость, и мы не можем точно знать, какую именно мы применяем в данный момент.

И так у нас есть электродвигатель, рабочий и пусковой конденсатор. Как нам всё это подключить?

Кнопка ПНВС (пускатель нажимной с пусковым контактом) имеет три контакта: два крайних –   с фиксацией и один посередине – без фиксации. Он и служит для включения пускового конденсатора, а при прекращении нажатия на кнопку возвращается в исходное положение (пусковой конденсатор «Сп» включается только во время пуска двигателя, а рабочий конденсатор «Ср» постоянно находиться в работе), другие два крайних контакта остаются включенными и отключаются при нажатии кнопки «Стоп». Кнопку «Пуск» нужно удерживаться до тех пор, пока скорость вала не достигнет максимальных оборотов, и только после её отпустить. Также не стоит забывать, что конденсатор имеет свойство иметь заряд электрического тока, и Вы можете попасть под поражения электрическим током. Что бы этого не случилось, по окончанию работы  отключите электродвигатель от сети, и включите на одну две секунды кнопку «Пуск», чтобы конденсаторы могли разрядиться. Либо параллельно пусковому конденсатору поставьте резистор около 100 килоом, чтобы конденсатор разряжался на него.

У нас с двигателя выходят три провода. Первый и третий  мы подключаем к двум крайним контактам кнопки. Второй же провод мы подключаем к одному из контактов пускового конденсатора «Сп», а второй контакт этого конденсатора к средней  клемме копки ПНВС. Ко второму и третьему проводу, как показано на схеме, подключаем рабочий конденсатор  «Ср».  С другой стороны кнопки два крайних контакта подключаем к сети, а к среднему подключаем «перемычку» к контакту, к которому подключен рабочий конденсатор «Ср».

Схематически это выглядит так:

вариант схемы с реверсом:

Удачи Вам в ваших экспериментах.

Танталовые конденсаторы [подробная статья] — маркировка, типы (smd/чип), полярность, особенности применения

Наверное, у каждого радиолюбителя хоть раз да взрывался танталовый конденсатор из-за неправильной переплюсовки.

В этой статье я расскажу, что такое танталовый конденсатор, зачем он нужен и как вообще с ним работать.

Если после прочтения у вас останутся вопросы – смело задавайте их в комментариях, а я постараюсь ответить.

Содержание статьи

Твердотельные танталовые конденсаторы по большинству параметров соответствуют требованиям к современным электронным устройствам. Они отличаются малыми габаритами, высокой удельной емкостью, надежностью (при соблюдении правил на всех этапах их жизни) и совместимостью с общепринятыми технологиями монтажа. Преимуществом является и то, что важный параметр конденсатора – ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) – с ростом частоты не возрастает, а в некоторых случаях даже уменьшается. Чтобы сократить число отказов и продлить рабочий период устройства, необходимо учитывать его индивидуальные особенности при изготовлении, хранении, монтаже и во время работы.

Так выглядят танталовые конденсаторы

Почему тантал используют для производства конденсаторов

Тантал способен при окислении формировать плотную оксидную пленку, толщину которой можно регулировать с помощью технологических приемов, тем самым изменяя параметры конденсатора.

Помимо тантала конденсаторы делают из керамики, слюды, бумаги и алюминиевой фольги.

Описание и назначение танталовых конденсаторов

Современные танталовые конденсаторы имеют малые размеры и относятся к чип-компонентам, которые предназначены для монтажа на плате. Иначе такие детали называются SMD, что расшифровывается как «компоненты поверхностного монтажа». SMD детали удобны для автоматизированных процессов монтажа и пайки на печатные платы.

Основное назначение электролитических поляризованных танталовых конденсаторов – действовать в комплексе с резистором с целью обработки сигнала и сглаживания его пиков и острых импульсов.

Конденсаторы широко используются в автомобильной, промышленной, цифровой, аэрокосмической технике.

Устройство танталовых твердотельных конденсаторов

Танталовый конденсатор относится к электролитическому типу. В его состав входят 4 основные части: анод, диэлектрик, твердый электролит, катод. Изготовление танталового конденсатора состоит из ряда достаточно сложных технологических операций.

Изготовление анода

Пористую гранулированную структуру получают прессованием из высокоочищенного танталового порошка. В процессе спекания в условиях глубокого вакуума при температурах +1300…+2000°C из порошка образуется губчатая структура с развитой площадью поверхности. Благодаря ей, обеспечивается высокая емкость при небольшом объеме. Танталовый конденсатор при одинаковой с алюминиевым устройством емкости имеет гораздо меньший объем.

Формирование диэлектрического слоя

Диэлектрический оксидный слой выращивают на поверхности анода из пентаоксида тантала в процессе электрохимического окисления. Толщину оксида можно регулировать изменением напряжения. Обычно толщина диэлектрической пленки составляет доли микрометра. Оксидный слой имеет не кристаллическую, а аморфную структуру, которая обладает значительным электросопротивлением.

Получение электролита

Электролитом служит твердотельный полупроводник – диоксид марганца, – который получают термообработкой солей марганца в ходе окислительно-восстановительного процесса. Для этого анодный губчатый слой покрывают солями марганца, а затем нагревают их до получения диоксида марганца. Процесс повторяют несколько раз до полного покрытия анода.

Формирование катодного слоя

Для улучшения контакта электролит покрывают графитовым, а затем металлическим слоем. В качестве металла обычно используют серебро. Сформированный композит запрессовывают в компаунд.

Особенности танталовых конденсаторов

В отличие от электролитических, танталовые конденсаторы при переплюсовке или пробое взрываются. Сила взрыва зависит от размеров конденсатора и может повредить как соседние элементы, так и монтажную плату.

Пробои танталовых конденсаторов

При использовании этих эффективных, но немного капризных устройств, необходимо контролировать появление состояния отказа, поскольку известны случаи их возгорания при отказе. Отказы связаны с тем, что при неправильной эксплуатации пентаоксид тантала меняет аморфную структуру на кристаллическую, то есть из диэлектрика он превращается в проводник. Смена структур может наступить из-за слишком высокого пускового тока. Пробой диэлектрика вызывает повышение токов утечки, которые в свою очередь приводят к пробою самого конденсатора.

Причиной неприятностей, связанных с эксплуатацией танталовых конденсаторов, может быть диоксид марганца. Кислород, который присутствует в этом соединении, вызывает появление локальных очагов возгорания. Пробои с возгоранием характерны для старых моделей. Новые технологии позволяют получать более надежную продукцию.

Пробои, которые произошли при высоких температурах и напряжении, могут вызывать эффект лавины. В этом случае повреждения часто распространяются на большую часть или всю площадь устройства. Если же площадь кристаллизованного пентаоксида тантала небольшая, то часто происходит эффект самовосстановления. Он возможен, благодаря преобразованиям, происходящим в электролите в случае пробоя диэлектрика. В результате всех превращений кристаллизованный участок-проводник оказывается окруженным оксидом марганца, который полностью нейтрализует его проводимость.

Другие дефекты танталовых конденсаторов

Кроме пробоя, в результате неправильной производственной технологии и нарушения правил транспортировки и хранения в конденсаторе возникают и другие дефекты:

• Механические. Первый вид таких дефектов может появиться на выращенном диэлектрике в результате его резкого удара о твердую поверхность. Второй – при образовании электролитного слоя из-за совместного действия теплового удара и внутреннего давления газов в порах.
• Примеси и включения. При нарушении производственной технологии на поверхности тантала могут появиться посторонние вещества – углерод, железо, кальций, которые приводят к неравномерности диэлектрического слоя.
• Кристаллизованные участки диэлектрика, которые появились при изготовлении устройства. Кристаллизация может происходить из-за несоответствия состава электролита технологическим требованиям и неправильного температурного режима процесса.

Недостатки танталовых конденсаторов

Танталово-полимерные конденсаторы

Большая часть проблем, характерных для танталовых конденсаторов, решена в танталово-полимерных аналогах. В качестве электролита в танталово-полимерных конденсаторах вместо диоксида марганца используется токопроводящий полимер. Он дает минимальный ESR, что позволяет пропускать гораздо большие токи, по сравнению с танталовыми предшественниками. Танталово-полимерные устройства успешно применяются в качестве сглаживающих конденсаторов в источниках питания и преобразователях напряжения.

Токопроводящий полимер обеспечивает низкую чувствительность к импульсам тока, стойкость к внешним факторам, отсутствие деградации структуры, более высокий срок службы. Высокая стабильность емкости в широком интервале частот и температур позволяет применять танталово-полимерные устройства в промышленной, телекоммуникационной и автомобильной электронике и других областях, для которых характерно колебание рабочих температур.

Основные параметры танталовых конденсаторов

Для определения безопасного режима работы необходимо рассчитать уровни разрешенных значений тока и напряжения. Для расчетов необходимо знать следующие параметры танталовых конденсаторов, которые отражаются в документации:

• Номинальная емкость. Эти устройства имеют высокую удельную емкость, которая может составлять тысячи микрофарад.
• Номинальное напряжение. Современные модели этих устройств в большинстве рассчитаны на напряжения до 75 В. Причем, для нормальной работы в электрической схеме, деталь нужно использовать при напряжениях, которые меньше номинального. Эксплуатация танталовых конденсаторов при напряжениях, составляющих до 50% от номинального, снижает показатель отказов до 5%.
• Импеданс (полное сопротивление). Содержит индуктивную составляющую, параллельное сопротивление, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR).
• Максимальная рассеиваемая мощность. При приложении к танталовому устройству переменного напряжения происходит выработка тепла. Допустимое повышение температуры конденсатора за счет выделяемой мощности устанавливается экспериментально.

Особенности проектирования плат и монтажа танталовых конденсаторов

Для этих устройств подходят практически все материалы печатных плат – FR4, FR5, G10, фторопласт, алюминий. Форма, размер посадочного места и способ монтажа указываются производителями деталей. Изменить рекомендуемые параметры монтажа может специалист, имеющий достаточно знаний и навыков, чтобы правильно скорректировать температуру пайки.

Перед монтажом на плату наносят паяльную пасту. Толщина слоя – 0,178+/-0,025 мм. Для того чтобы флюс, находящийся в пасте, эффективно растворил оксиды с мест контакта, подбирают оптимальный температурный режим пайки. Обычно это делают опытным путем.

Монтаж на плату осуществляется вручную или с помощью автоматизированного оборудования любого типа, применяемого сегодня. Пайка производится: вручную, волновым способом, в инфракрасных или конвекционных печах. Температурный режим предподогрева и пайки обычно предоставляют производители конкретной продукции.

Маркировка танталовых конденсаторов

В маркировке конденсаторов указывают стандартные параметры: емкость, номинальное напряжение, полярность. На корпусах типов B, C, D, E, V отображают все параметры, а на корпусе типа A вместо номинала напряжения указывают его буквенный код. В маркировке может указываться дополнительная информация – логотип производителя, код даты производства и другая.

Таблица буквенных кодов напряжения для корпусов типа A

Типы корпусов танталовых конденсаторов и их размеры

Обозначение танталовых конденсаторов на схеме

На схеме электролитические поляризованные конденсаторы, к которым относится танталовое устройство, обозначаются двумя параллельными линиями, идущими от них выводами и значком «+».

Обозначение конденсаторов на схеме (по ГОСТу)

Особенности хранения

Танталовые конденсаторы способны сохранять рабочие характеристики в течение длительного времени. При соблюдении нужного режима (температура до +40°, относительная влажность 60%) конденсатор при длительном хранении теряет способность к пайке, сохраняя другие рабочие характеристики.

Общие рекомендации по продлению срока службы танталового конденсатора и повышению безопасности его эксплуатации:

• Соблюдение требований техпроцессов;
• Многоступенчатый контроль качества продукции;
• Соблюдение условий хранения;
• Выполнение требований к организации рабочего места для монтажа устройств на плату;
• Соблюдение рекомендуемого температурного режима пайки;
• Правильный выбор безопасных рабочих режимов;
• Соблюдение требований по эксплуатации.

Заключение

Постарался подробно объяснить, что представляет из себя танталовый конденсатор и для чего он нужен.

Если у вас есть какие-либо замечания или вопросы по теме – смело задавайте их в комментариях, постараюсь ответить!

Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Почему взрываются электролитические конденсаторы?

Если вы хотите узнать, почему взрывается электролитический конденсатор, сначала вы должны узнать, что такое электролитический конденсатор. Электролитический конденсатор — это своего рода емкость, металлическая фольга — это положительный электрод (алюминий или тантал), а оксидная пленка (оксид алюминия или оксид тантала), которая плотно прилегает к металлу, является диэлектриком. Катод состоит из проводящего материала, электролита (который может быть жидким или твердым) и других материалов.Поскольку электролит является основной частью катода, поэтому и назван электролитический конденсатор. При этом емкость электролитического конденсатора не может быть подключена неправильно.

Танталовый электролитический конденсатор в основном состоит из спекаемого твердого тела, твердого тела с фольгированной обмоткой, жидкости для спекания и т. Д. Спеченные твердые частицы составляют более 95% текущего производства, которые в основном состоят из неметаллической герметизированной смолы.

Алюминиевый электролитический конденсатор можно разделить на четыре типа: алюминиевый электролитический конденсатор свинцового типа; тип рога алюминиевый электролитический конденсатор; алюминиевый электролитический конденсатор на болтах; твердый алюминиевый электролитический конденсатор.

Возможные причины взрыва конденсатора следующие:

1. Выход из строя внутренних компонентов конденсатора в основном связан с некачественным производственным процессом.
2. Повреждение изоляции оболочки конденсатором. Сторона высокого напряжения конденсатора сделана из тонкого стального листа, и край будет неровным с заусенцами или серьезно изогнут, если производственный процесс некачественный, то кончик которого склонен генерировать коронный разряд, вызывающий пробой масла, расширение корпуса и капля масла.Кроме того, когда крышка закрыта, внутренняя изоляция сгорает и выделяет масло и газ, что приводит к значительному падению напряжения и повреждению, если время сварки слишком велико.
3. Плохое уплотнение и утечка масла. Сопротивление изоляции снижается из-за плохой герметизации монтажного кожуха. Или поверхность масла упала из-за разлива нефти, что привело к сильному выбросу в направлении оболочки или поломке компонентов.
4. Живот и внутренняя диссоциация. Из-за внутренней короны, пробивного разряда и серьезной диссоциации начальное свободное напряжение элемента снижается до напряженности рабочего электрического поля под действием перенапряжения, что вызывает физические, химические и электрические эффекты, ускоряющие старение и разложение элемента. изоляция, которая будет выделять газ и образовывать замкнутый круг, а позже давление в корпусе увеличивается и барабан взрывается.
5. Конденсатор взрывается электрическим зарядом. Запрещается заряжать все конденсаторы с номинальным напряжением. Каждый раз при повторном включении конденсаторной батареи конденсатор должен разряжаться в течение 3 минут после отключения переключателя. В противном случае полярность напряжения замыкающего момента может быть вызвана противоположной полярностью остаточного заряда конденсатора.

Кроме того, причиной может быть высокая температура, плохая вентиляция, высокое рабочее напряжение, чрезмерная гармоническая составляющая напряжения или рабочее перенапряжение и т. Д.

Почему взрываются электролитические конденсаторы? — Магический металл тантал

Если вы хотите узнать, почему взрывается электролитический конденсатор, сначала вы должны узнать, что такое электролитический конденсатор. Электролитический конденсатор — это разновидность емкости. Металлическая фольга — это положительный электрод (алюминиевая фольга или танталовая фольга), а оксидная пленка (оксид алюминия или оксид тантала), которая плотно прилегает к металлу, является диэлектриком.Катод состоит из проводящего материала, электролита (который может быть жидким или твердым) и других материалов. Поскольку электролит является основной частью катода, поэтому и назван электролитический конденсатор. При этом емкость электролитического конденсатора не может быть подключена неправильно.

Танталовый электролитический конденсатор в основном состоит из спекаемого твердого тела, твердого тела с фольгированной обмоткой, жидкости для спекания и т. Д. Спеченные твердые частицы составляют более 95% текущего производства и в основном состоят из неметаллической герметизированной смолы.

Алюминиевый электролитический конденсатор можно разделить на четыре типа: алюминиевый электролитический конденсатор свинцового типа; Звуковой сигнал типа алюминиевый электролитический конденсатор; Алюминиевый электролитический конденсатор на болтах; Твердый алюминиевый электролитический конденсатор.

Возможные причины взрыва конденсатора следующие:

1. Выход из строя внутренних компонентов конденсатора в основном связан с некачественным производственным процессом.
2. Конденсатор поврежден изоляцией корпуса.Сторона высокого напряжения конденсатора сделана из тонкого стального листа. Если процесс изготовления некачественный, кромка получается неровной с заусенцами или серьезным изгибом. Наконечник подвержен коронному разряду, который вызывает разрушение масла, расширение корпуса и падение масла. Кроме того, когда крышка закрыта, если время сварки слишком велико, внутренняя изоляция сгорает и выделяет масло и газ, что приводит к значительному падению напряжения и повреждению.
3. Плохое уплотнение и утечка масла. Сопротивление изоляции снижается из-за плохой герметизации монтажного кожуха.Или разлив нефти вызвал падение поверхности масла, что привело к сильному выбросу в направлении оболочки или поломке компонентов.
4. Живот и внутренность расходятся. Из-за внутренней короны, пробивного разряда и серьезной диссоциации под действием перенапряжения пусковое свободное напряжение элемента снижается до напряженности рабочего электрического поля. Это вызывает физические, химические и электрические эффекты, ускоряющие старение и разложение изоляции, выделяя газ и образуя порочный круг, давление в корпусе увеличивается, в результате чего барабан взрывается
5. Конденсатор взрывается электрическим зарядом. Запрещается заряжать все конденсаторы с номинальным напряжением. Каждый раз при повторном включении конденсаторной батареи конденсатор должен разряжаться в течение 3 минут после отключения переключателя. В противном случае полярность напряжения замыкающего момента может быть вызвана противоположной полярностью остаточного заряда конденсатора. Для этого обычно требуется конденсаторная батарея емкостью более 160 кВАр, а при отсутствии давления следует устанавливать автоматическое отключение. А переключатели конденсаторных батарей не имеют права устанавливать автоматическое повторное включение.

Кроме того, причиной может быть высокая температура, плохая вентиляция, высокое рабочее напряжение, чрезмерная гармоническая составляющая напряжения или рабочее перенапряжение и т. Д.

Stanford Advanced Materials (SAM) — ведущий поставщик и производитель высококачественного танталового порошка для конденсаторов и танталовой проволоки с конкурентоспособной ценой и отличными сроками поставки. Посетите http://www.samaterials.com для получения дополнительной информации.

Почему выходят из строя конденсаторы? Виды выхода конденсатора из строя и общие причины

из бумажной и пластиковой пленки подвержены двум классическим сбоям: обрыв или короткое замыкание.К этим категориям относятся шорты с переменным открытием, шорты и шорты с высоким сопротивлением. Помимо этих отказов, конденсаторы могут выйти из строя из-за дрейфа емкости, нестабильности с температурой, высокого коэффициента рассеяния или низкого сопротивления изоляции.

Отказы могут быть результатом электрических, механических или внешних перенапряжений, «износа» из-за диэлектрической деградации во время работы или производственных дефектов.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОБЕЛ (ШОРТЫ)

Классическим механизмом выхода конденсатора из строя является пробой диэлектрика.Диэлектрик в конденсаторе подвергается действию полного потенциала, которым заряжено устройство, и из-за небольших физических размеров конденсатора часто возникают высокие электрические напряжения. Пробой диэлектрика может развиться после многих часов удовлетворительной работы. Есть множество причин, которые могут быть связаны с эксплуатационными отказами. Если устройство работает при максимальных номинальных условиях или ниже, большинство диэлектрических материалов постепенно ухудшаются со временем и температурой до точки возможного отказа.Большинство обычных диэлектрических материалов подвергаются медленному старению, в результате чего они становятся хрупкими и более склонными к растрескиванию. Чем выше температура, тем больше ускоряется процесс. Химическая или водная очистка также может оказать неблагоприятное воздействие на конденсаторы (см. Технический бюллетень № 11).

Пробой диэлектрика может произойти в результате неправильного применения или скачков напряжения (скачков). Конденсатор может выдержать множество повторяющихся переходных процессов высокого напряжения; однако это может вызвать преждевременный выход из строя.

КОНДЕНСАТОР ОТКРЫТЫЙ

Обрыв конденсаторов обычно возникает в результате перенапряжения в приложении. Например, работа конденсаторов с номинальным постоянным током при высоких уровнях переменного тока может вызвать локальный нагрев концевых заделок. Локальный нагрев вызван высокими потерями 12R. (См. Технический бюллетень № 10). Продолжение работы конденсатора может привести к увеличению оконечного сопротивления, дополнительному нагреву и возможному выходу из строя. «Открытое» состояние вызвано разделением концевых соединений конденсатора.Это состояние чаще встречается с конденсаторами малой емкости и диаметром менее 0,25 дюйма. Вот почему необходимо соблюдать осторожность при выборе конденсатора для приложений переменного тока.

Установка конденсаторов за выводы в среде с сильной вибрацией также может вызвать «разомкнутое» состояние. Военные спецификации требуют, чтобы компоненты весом более половины унции не могли устанавливаться только за их выводы. При достижении серьезного резонанса выводной провод может устать и сломаться в зоне выхода. Корпус конденсатора должен быть закреплен на месте с помощью зажима или конструкционного клея.

ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Следующий список представляет собой краткое изложение наиболее распространенных экологических «критических факторов» в отношении конденсаторов. Инженер-проектировщик должен учитывать свои собственные приложения и эффекты, вызванные сочетанием различных факторов окружающей среды.

СРОК СЛУЖБЫ

Необходимо учитывать срок службы конденсатора.Срок службы уменьшается с повышением температуры.

МОЩНОСТЬ

Емкость будет меняться вверх и вниз с температурой в зависимости от диэлектрика. Это вызвано изменением диэлектрической проницаемости и расширением или сжатием самого диэлектрического материала / электродов. Изменения емкости могут быть результатом чрезмерного давления зажима на нежесткие корпуса. (См. Технический бюллетень №4).

СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ

По мере увеличения температуры конденсатора сопротивление изоляции уменьшается.Это связано с повышенной электронной активностью. Низкое сопротивление изоляции также может быть результатом попадания влаги в обмотки, длительного воздействия чрезмерной влажности или влаги, удерживаемой в процессе производства. (См. Технический бюллетень № 5).

КОЭФФИЦИЕНТ РАССЕЯНИЯ

Коэффициент рассеяния — сложная функция, связанная с «неэффективностью» конденсатора. «Д.Ф.» может изменяться в большую или меньшую сторону с повышением температуры в зависимости от материала диэлектрика.(См. Технический бюллетень № 6).

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ

Уровень диэлектрической прочности (выдерживаемое диэлектрическое напряжение или «напряжение» напряжения) уменьшается с увеличением температуры. Это связано с химической активностью диэлектрического материала, которая вызывает изменение физических или электрических свойств конденсатора.

УПЛОТНЕНИЕ

Герметичные конденсаторы
При повышении температуры внутреннее давление внутри конденсатора увеличивается. Если внутреннее давление становится достаточно большим, это может вызвать повреждение конденсатора, что может привести к утечке пропиточной жидкости или повышенной чувствительности к влаге.

Конденсаторы в эпоксидной оболочке / обертывании и заполнении
Эпоксидные уплотнения на конденсаторах с эпоксидной оболочкой и конденсаторах с оболочкой и заполнением выдерживают кратковременное воздействие окружающей среды с высокой влажностью без разрушения. Эпоксидные смолы и «пластиковые» ленты образуют «псевдо-непроницаемый барьер» для воды и химикатов. Эти материалы корпуса в некоторой степени пористы и из-за осмоса могут вызвать попадание загрязняющих веществ в конденсатор.Вторая область поглощения загрязнений — это поверхность раздела свинцовый провод / эпоксидная смола. Поскольку эпоксидные смолы не могут на 100% сцепляться с лужеными свинцовыми проводами, может образоваться путь вверх по свинцовому проводу в секцию конденсатора. Это может усугубиться очисткой печатных плат водной водой. (Electrocube предлагает решение для поглощения влаги / загрязнений. См. Технический бюллетень №11).

ВИБРАЦИЯ, УСКОРЕНИЕ И УДАР

Конденсатор может быть механически разрушен или может выйти из строя, если он не спроектирован, изготовлен или установлен с учетом требований к вибрации, ударам или ускорению в конкретном приложении.Перемещение конденсатора внутри корпуса может привести к низкому внутреннему сопротивлению, короткому замыканию или обрыву. Усталость проводов или монтажных кронштейнов также может вызвать катастрофический отказ.

БАРОМЕТРИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Высота, на которой должны работать герметичные конденсаторы, будет определять номинальное напряжение конденсатора. По мере снижения барометрического давления повышается и предельная восприимчивость к «дуговому замыканию».

Негерметичные конденсаторы могут подвергаться воздействию внутренних напряжений из-за изменений давления.Это может быть в виде изменений емкости или пробоя диэлектрической дуги, а также низкого I. R.

На теплопередачу также может повлиять работа на большой высоте. Тепло, выделяемое на выводах выводов, не может должным образом рассеиваться и может привести к высоким потерям 12R и возможному выходу из строя.

ИЗЛУЧЕНИЕ

Для космических и ядерных применений необходимо учитывать радиационную способность конденсаторов. Электрическая деградация в виде диэлектрического охрупчивания может привести к возникновению «коротких замыканий» или «разрывов».Эффекты излучения в конденсаторах могут быть временными или постоянными. Переходные эффекты — это изменения электрических параметров, которые представляют собой изменение емкости и снижение сопротивления изоляции (только во время облучения). К конденсаторам могут применяться специальные методы и процессы для улучшения радиационной стойкости различных пластиковых диэлектриков.

Конденсаторы с неорганическими диэлектриками и корпусами, такими как стекло, более устойчивы к радиации, чем конденсаторы, в которых используются органические материалы, такие как пропитанная маслом бумага.Помимо электрических изменений, вызванных ионизирующим излучением и бомбардировкой частицами, выделение газа из пропиток может создавать разрушающее давление в герметичных корпусах.

На рисунке 1 перечислены различные категории конденсаторов в порядке убывания их радиационной стойкости (наиболее стойкий тип указан первым) Согласно Справочнику по космическим материалам NASA SP-3025:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ОТКАЗОВ

Рисунки 2 и 3 взяты из Mil-HBK-217. Значения типичны для полиэфирных конденсаторов типа CTM (конденсаторы в неметаллических корпусах).Эти данные следует использовать только в качестве справки и могут быть применены к большинству пластиковых конденсаторов без QPL. Нормы отказов являются ожидаемыми. Для продуктов OPL необходимо проконсультироваться с Mil-HBK-217 для конкретного применения.

Что не следует делать с крышками

Неправильное использование конденсаторов

Что такое конденсаторы и как они работают?

Конденсатор предназначен для хранения энергии. Отрицательный вывод принимает электроны от источника питания, а положительный вывод теряет электроны. При необходимости конденсатор высвобождает накопленную энергию.Он работает аналогично аккумулятору, но может полностью разрядить его за доли секунды.

Обычными типами конденсаторов являются керамические конденсаторы, бумажные или пленочные конденсаторы и электролитические конденсаторы. Существует также семейство суперконденсаторов с высокой емкостью.

Применение конденсатора:

Выбор конденсатора:

Напряжение конденсатора пропорционально заряду, накопленному в конденсаторе. Они способны блокировать сигналы постоянного тока при прохождении переменного тока. Конденсаторы также могут устранить рябь. Если линия, по которой проходит постоянное напряжение, имеет пульсации, конденсатор может выровнять напряжение, поглощая пики и заполняя впадины.

Напряжение на конденсаторе — это не номинал, а то, какое напряжение вы можете подвергнуть конденсатору. Например, если ваш источник напряжения составляет 9 вольт, вы должны выбрать конденсатор, который как минимум в два раза больше напряжения, 18 вольт или даже 27 вольт, чтобы быть в безопасности.

Электролитические конденсаторы переменного тока или биполярные конденсаторы имеют два анода, подключенных с обратной полярностью. Электролитические конденсаторы постоянного тока поляризованы в процессе производства и поэтому могут работать только с постоянным напряжением. Напряжение с обратной полярностью, напряжение или пульсирующий ток выше, чем указано, могут разрушить диэлектрик и конденсатор. Разрушение электролитических конденсаторов может иметь катастрофические последствия, такие как пожар или взрыв. Если поляризованный конденсатор установлен неправильно, конденсатор со свистом взрывается.С другой стороны, неполяризованные конденсаторы в основном используются для фильтрации гармонических шумов почти в каждой цепи, более удобны в обращении.

«Некоторые большие электролитические конденсаторы могут сохранять заряд в течение длительного времени. Некоторые могут даже до некоторой степени заряжаться самостоятельно», — пояснил инженер технической поддержки Jameco. «Инженер-электронщик, с которым я работал, создавал прототип источника питания, настраивал схему, тестировал детали и т. Д. По своей привычке он вынул заглушку из схемы, чтобы заменить ее, и, не задумываясь, воткнул один из выводов. его рот.Конденсатор более или менее мгновенно разрядил всю свою нагрузку и фактически заставил его упасть со стула. Он был в порядке, но это было страшно. Через несколько месяцев ему пришлось вырвать зуб прямо в том месте, где выпал колпачок. Он ударил этот зуб электрическим током ».

Не забывайте работать осторожно при обращении с конденсаторами и всегда следуйте спецификациям для вашего устройства или проекта. Конденсатор может быть важным компонентом, но он также может привести к разрушительным и опасным последствиям, если не используется надлежащим образом.

Почему взрывается электролитический конденсатор?

Почему взрывается электролитический конденсатор?
Полярные электролитические конденсаторы обычно действуют как фильтрация источника питания, развязка, связь сигналов, установка постоянной времени и блокировка постоянного тока в цепях питания или цепях промежуточной и низкой частоты. Как правило, его нельзя использовать в цепи питания переменного тока. При использовании в качестве фильтрующего конденсатора в цепи питания постоянного тока анод (положительный электрод) должен быть подключен к положительной клемме источника питания, а катод (отрицательный электрод) должен быть подключен к отрицательной клемме источника питания. Напряжение.В противном случае это приведет к повреждению конденсатора.
Неполярные электролитические конденсаторы обычно используются в схемах делителя громкоговорителей, схемах коррекции S для телевидения и схемах запуска для однофазных двигателей.

Электролитические конденсаторы широко используются в бытовой технике и различных электронных изделиях. Их емкость составляет от 1 до 33000 мкФ, а номинальное рабочее напряжение — от 6,3 до 700 В. Недостатком является то, что диэлектрические потери и погрешность емкости велики (максимально допустимое отклонение составляет + 100%, -20%), низкое сопротивление высоким температурам, а время хранения велико и легко может быть признано недействительным.

Полярность электролитического конденсатора, обратите внимание, что «-» на стороне электролитического конденсатора — отрицательная, «+» — положительная, если электролитический конденсатор не имеет маркировки положительным и отрицательным, это также можно судить в зависимости от длины штифта, длинные ножки — это положительный электрод, а короткая ножка — это отрицательный электрод.
Взрыв электролитического конденсатора
1. Поменять местами положительный и отрицательный полюса

2. Фактическое рабочее напряжение выше номинального выдерживаемого напряжения электролитического конденсатора

3.Пульсация в цепи слишком большая

4. Температура использования выше номинальной емкости конденсатора

5. Качество самого конденсатора

6. После длительного использования электролит восстанавливается, высыхает и возникает из-за изменения параметров емкости.

: все, что вам нужно знать | ОРЕЛ

Нет, мы здесь не говорим о Grand Theft Auto! Открывать крышку в мире электроники — это плохо, если вам не нравится видеть, как ваш электролитический конденсатор горит в огне.Конденсаторы играют важную роль в семействе пассивных электронных компонентов, и их можно использовать повсюду.

Помните вспышку в вашей цифровой камере? Конденсаторы делают это возможным. Или возможность переключать канал на телевизоре? Опять конденсаторы. Эти ребята — маленькие батарейки, которые «могут», и вам нужно знать все, что о них известно, прежде чем вы начнете работать над своим первым проектом в области электроники.

Это похоже на бутерброд с мороженым

Для простоты — конденсатор накапливает электрический заряд , очень похоже на батарею.Также называемые caps , вы найдете этих парней в приложениях, требующих накопления энергии, подавления напряжения и даже фильтрации сигналов. А как они выглядят? Ну бутерброд с мороженым!

Что бы вы сделали с баром «Клондайк»? Сравните это, конечно, с конденсатором! (Источник изображения)

Подумайте о том восхитительном бутерброде с мороженым, который вам понравился в тот знойный летний день. У вас есть восхитительная корочка с двух сторон и кремовый кусок ванильного мороженого посередине.Эта композиция из двух внешних слоев и одного внутреннего слоя — это то, как выглядит конденсатор. Вот из чего они сделаны:

• Начиная снаружи. Сверху и снизу конденсатора вы найдете набор металлических пластин, также называемых проводниками. Электрический заряд находит эти металлические пластины очень привлекательными.
• Посередине. Среди этих двух металлических пластин вы найдете изолятор или материал, к которому не притягивается электричество.Этот изолятор обычно называют диэлектриком и может быть изготовлен из бумаги, стекла, резины, пластика и т. Д.
• Соединяем вместе. Две металлические пластины наверху и внизу крышки соединены двумя электрическими клеммами, которые соединяют ее с остальной частью цепи. Один конец конденсатора подключается к источнику питания, а другой течет к земле.

Внутренняя структура конденсатора, у нас есть две металлические пластины, внутренний диэлектрик и соединительные клеммы.

Конденсаторы всех форм и размеров

бывают разных форм и размеров, каждый из которых определяет, насколько хорошо они могут удерживать заряд. Три наиболее распространенных типа конденсаторов, с которыми вы столкнетесь, включают керамический конденсатор, электролитический конденсатор и суперконденсатор:

Конденсаторы керамические

Это конденсаторы, с которыми вы, вероятно, будете работать в своем первом электронном проекте с использованием макета. В отличие от своих электролитических аналогов, керамические конденсаторы удерживают меньший заряд, но и меньше пропускают ток.Они также оказываются самыми дешевыми конденсаторами из всей группы, так что запасайтесь! Вы можете быстро определить керамический конденсатор со сквозным отверстием, посмотрев на маленькие желтые или красные лампочки с двумя торчащими из них выводами.

Три типа керамических конденсаторов, вы будете использовать их на макетных платах. (Источник изображения)

Конденсаторы электролитические

Эти парни выглядят как маленькие консервные банки, которые вы найдете на печатной плате, и в их крошечном следе могут удерживаться огромные электрические разряды.Это также единственный тип конденсатора, который поляризован, а это означает, что они будут работать только при подключении с определенной ориентацией. На этих электролитических конденсаторах есть положительный вывод, называемый анодом, и отрицательный вывод, называемый катодом. Анод всегда нужно подключать к более высокому напряжению. Если вы подключите его наоборот, когда на катоде будет более высокое напряжение, приготовьтесь к взрыву крышки!

Электролитический конденсатор, обратите внимание на положительный вывод и более длинный вывод (анод) и более короткий отрицательный вывод (катод).(Источник изображения)

Несмотря на то, что электролитические колпачки способны удерживать большое количество электрического заряда, они также хорошо известны тем, что пропускают ток быстрее, чем керамические колпачки. Из-за этого они не лучший выбор, когда вам нужно хранить энергию.

Суперконденсаторы

Supercaps — супергерои семейства конденсаторных, они могут хранить большое количество энергии! К сожалению, суперкапс не очень хорошо справляется с избыточным напряжением, и вы окажетесь без колпачка, если превысите максимальное напряжение, указанное в таблице данных.ПОП!

В отличие от электролитических конденсаторов, вы обнаружите, что суперконденсаторы используются для хранения и разряда энергии, как и батареи. Но в отличие от аккумулятора, суперкапсы высвобождают свой заряд сразу, и вы никогда не получите такой же срок службы, как от обычного аккумулятора.

Посмотрите на этот мощный supercap ! Он имеет огромную емкость 3000F. (Источник изображения)

Обозначения конденсаторов

Идентифицировать конденсатор на вашей первой схеме очень просто, так как они бывают только двух типов: стандартные и поляризованные.Обратите внимание на символ стандартного конденсатора ниже. Вы заметите, что это всего лишь две простые линии с пробелом между ними. Это две металлические пластины, которые вы найдете сверху и снизу физического конденсатора.

Поляризованный конденсатор выглядит немного иначе и имеет дугообразную линию в нижней части, а также положительный вывод наверху. Этот положительный вывод очень важен и указывает, как этот поляризованный конденсатор должен быть подключен. Положительная сторона всегда подключается к источнику питания, а сторона дуги подключается к земле.

Два наиболее распространенных типа конденсаторов, которые вы увидите на схеме для США, стандартные и поляризованные.

Кто изобрел эти вещи?

Хотя многие считают английского химика Майкла Фарадея пионером современного конденсатора, он не был первым, кто его изобрел. То, что сделал Фарадей, было важно — он продемонстрировал первые практические примеры конденсатора и то, как использовать его для хранения электрического заряда в своих экспериментах. И благодаря Фарадею у нас также есть способ измерить заряд, который может удерживать конденсатор, известный как емкость, который измеряется в Фарадах!

Гениальный английский химик Майкл Фарадей, пионер конденсаторов, которые мы используем сегодня.(Источник изображения)

До Майкла Фарадея некоторые записи указывают на то, что покойный немецкий ученый Эвальд Георг фон Клейст изобрел первый конденсатор в 1745 году. Несколько месяцев спустя голландский профессор по имени Питер ван Мушенбрук придумал похожий дизайн, теперь известный как Лейденская банка. Странное время, правда? Однако все это было просто совпадением, и оба ученых в равной степени получили признание за свои первоначальные изобретения конденсатора.

Самый ранний образец конденсатора, лейденская банка.(Источник изображения)

Знаменитый Benjamin Franklin позже стал усовершенствованием конструкции лейденской банки, созданной Musschenbroek. Франклин также смог обнаружить, что использование плоского куска стекла было отличной альтернативой целой банке. Так родился первый плоский конденсатор, получивший название площади Франклина.

Колпачки в действии — как они работают

Давайте подробно рассмотрим, как работают эти мощные конденсаторы, на практическом примере. Вы ведь раньше пользовались цифровым фотоаппаратом? Тогда вы знаете, что есть несколько коротких моментов между нажатием кнопки, чтобы сделать снимок, и моментом срабатывания вспышки.

Что здесь происходит? К вспышке прикреплен конденсатор, который заряжается после того, как вы нажмете кнопку, чтобы сделать снимок. Как только этот конденсатор полностью заряжается аккумулятором камеры, вся эта энергия взрывается наружу в ослепительной вспышке света!

Обратите внимание, конденсатор, который делает возможной вспышку в этой камере. (Источник изображения)

Так как же все это произошло? Заглянем изнутри в загадочный мир конденсатора:

1. Начинается с зарядки. Электрический ток от источника питания сначала проходит через конденсатор и застревает на первой пластине. Почему застревает? Потому что есть изолятор, который не пропускает отрицательно заряженную электронику.
2. Накопление зарядов. По мере того, как все больше и больше электронов прилипают к этой первой пластине, она становится отрицательно заряженной и в конечном итоге отталкивает все лишние электроны, с которыми она не может справиться, к другой пластине. Затем эта вторая пластина становится положительно заряженной.
3. Заряд сохраняется. По мере того, как две пластины конденсатора продолжают заряжаться, отрицательные и положительные электроны отчаянно пытаются соединиться, но этот надоедливый изолятор посередине не позволяет им, создавая электрическое поле. Вот почему колпачок продолжает удерживать и накапливать заряд, потому что существует бесконечный источник напряжения между отрицательной и положительной сторонами двух пластин, которые не разрешены.
4. Заряд высвободился. Рано или поздно две пластины в нашем конденсаторе не смогут удерживать заряд, поскольку они на пределе емкости.Но что происходит сейчас? Если в вашей цепи есть путь, по которому электрический заряд может течь в другом месте, то все электроны в вашей крышке будут разряжены на , и , наконец, прекратят свое напряжение, когда они будут искать другой путь друг к другу.

Измерение заряда

Как можно измерить, сколько заряда хранится в конденсаторе? Каждый колпачок рассчитан на определенную емкость. Он измеряется в фарадах по английскому химику Майклу Фарадею. Поскольку в одном фараде содержится тонна электрического заряда, вы обычно видите конденсаторы, измеряемые в пикофарадах или микрофарадах.Вот полезная диаграмма, которая показывает, как разбиваются эти измерения:

Теперь, чтобы выяснить, какой заряд конденсатора в данный момент хранится, вам понадобится это уравнение:

В этом уравнении общий заряд представлен как (Q) , и отношение этого заряда можно найти, умножив емкость конденсатора ( C ) на приложенное к нему напряжение ( В ). Следует отметить, что емкость конденсатора напрямую зависит от его напряжения.Таким образом, чем больше вы увеличиваете или уменьшаете источник напряжения в цепи, тем больший или меньший заряд будет у вашего конденсатора.

Емкость в параллельных и последовательных цепях

Когда вы размещаете конденсаторы в цепи параллельно, вы можете определить общую емкость, сложив все отдельные емкости вместе.

Получить общую емкость в параллельной цепи так же просто, как 1 + 1, просто сложите их все вместе! (Источник изображения)

При последовательном размещении конденсаторов общая емкость вашей цепи является обратной величиной всех ваших суммированных емкостей.Вот быстрый пример. Если у вас есть два конденсатора по 10 Ф, соединенные последовательно, то общая емкость будет равна 5 Ф.

Получить полную емкость в последовательной цепи немного сложнее. Емкость уменьшается вдвое. (Источник изображения)

Начало работы

Теперь, когда у нас есть твердое представление о том, что такое конденсаторы, как они работают и как измеряются, давайте рассмотрим три распространенных приложения, в которых используются конденсаторы. Сюда входят такие приложения, как развязывающие конденсаторы, накопители энергии и емкостные сенсорные датчики.

Конденсатор развязки

В наши дни вам будет сложно найти схему, в которой нет интегральной схемы или ИС. В этих типах схем конденсаторы должны выполнять критически важную работу, удаляя весь высокочастотный шум, обнаруживаемый в сигналах источника питания, которые питают ИС.

Почему это необходимая работа для нашего конденсатора? Любые колебания напряжения могут быть фатальными для ИС и даже могут привести к неожиданному отключению питания микросхемы. Помещая конденсаторы между ИС и источником питания, они успокаивают колебания напряжения, а также действуют как второй источник питания, если первичная мощность падает до уровня, достаточного для выключения ИС.

Конденсатор развязки для контроля колебаний напряжения.

Накопитель энергии

имеют много общих характеристик с батареями, включая их способность накапливать энергию. Однако, в отличие от батареи, конденсаторы не выдерживают такой большой мощности. Но хотя они и не успевают по количеству, они стараются разрядиться как можно быстрее! Конденсаторы могут поставлять энергию намного быстрее, чем аккумулятор, что делает их идеальными для питания вспышки в камере, настройки радиостанции или переключения каналов на телевизоре.

Емкостные сенсорные датчики

Одно из последних достижений в области применения конденсаторов связано с бурным ростом технологий сенсорных экранов. Стеклянные экраны, из которых состоят эти сенсорные датчики, имеют очень тонкое прозрачное металлическое покрытие. Когда ваш палец касается экрана, это вызывает падение напряжения, определяющее точное местоположение вашего пальца!

Емкостные сенсорные датчики в действии с защитной накладкой и печатной платой. (Источник изображения)

Практика — выбор конденсатора

Давайте перейдем к сфере практичности и поговорим о том, на что обращать внимание при выборе следующего конденсатора.Необходимо учитывать пять переменных, в том числе:

• Размер — сюда входит как физический размер вашего конденсатора, так и его общая емкость. Не удивляйтесь, если выбранный вами конденсатор будет самой большой частью вашей печатной платы, так как чем больше емкости вам нужно, тем больше они становятся.
• Допуск — Конденсаторы, как и их аналоги с резисторами, имеют переменный допуск. Вы найдете допуск для конденсаторов от ± 1% до ± 20% от заявленного значения.
• Максимальное напряжение — Каждый конденсатор имеет максимальное напряжение, с которым он может работать. В противном случае он взорвется! Вы найдете максимальное напряжение от 1,5 до 100 В.
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — Как и любой другой физический материал, выводы конденсатора имеют очень маленькое сопротивление. Это может стать проблемой, если вам нужно помнить о потерях тепла и энергии.
• Ток утечки — В отличие от наших батарей, в конденсаторах происходит утечка накопленного заряда.И пока он истощается медленно, вам стоит обратить внимание на то, насколько сильно протекает ваш конденсатор, если его основная функция — накопление энергии.

Все заряжено

Итак, все, что вам нужно знать о конденсаторах, чтобы полностью зарядиться для вашего следующего электронного проекта! Конденсаторы — это очаровательная небольшая группа, способная накапливать электрический заряд для множества применений, и они даже могут выступать в качестве вторичного источника питания для этих чувствительных интегральных схем.При работе с конденсаторами внимательно следите за максимально возможным напряжением. В противном случае вы получите несколько взрывающихся крышек, как вы увидите на видео:

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE бесплатно включает тонну библиотек конденсаторов? Начните со своего следующего проекта в области электроники и забудьте о создании собственных деталей! Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня.

Случай взрывающегося конденсатора

По самой своей природе конденсаторы для коррекции коэффициента мощности представляют собой специальные устройства, которые работают близко к своим пределам диэлектрического пробоя — времени, температуре и пиковому напряжению, которые способствуют такому отказу.Это история об одном таком катастрофическом происшествии, которое, к сожалению, привело к серьезной травме рабочего, обслуживающего завод.

Подготовка сцены

На большом заводе по переработке алюминиевой руды на острове в Карибском море электрические нагрузки были настолько велики, что местный угольный парогенератор обеспечивал первичную энергию для установки. Существовало несколько больших нагрузок на двигатели от 480 В до 4160 В. Основное внимание в этой статье будет уделено электродвигателю нагнетателя 4 160 В для охлаждающего вентилятора в здании генератора — управление этой нагрузкой располагалось в здании распределительного устройства 4 160 В ( Фото 1 ).

Фото 1. В этом помещении распредустройства находилась вышедшая из строя конденсаторная батарея.

Авария

После входа в помещение распределительного устройства и запуска двигателя вентилятора из центра управления двигателями (MCC) оператор установки услышал странный шум. Пытаясь исследовать источник возмущения, он быстро определил, что необычный звук, похоже, исходит из-за ЦУП. Когда он вошел в эту зону (примерно от 4 до 5 футов от шкафа), произошел взрыв, в результате которого пострадавший получил серьезную травму от дугового разряда, в том числе ожоги его рук, рук и лица.

Первоначальное расследование

После аварии инженеры, расследовавшие инцидент, обнаружили взорвавшийся конденсатор 4 160 В, 125 кВА. Поскольку конденсатор был заполнен маслом, при взрыве он образовывал огненный шар. Конденсаторная батарея была размещена в закрытом стеллаже с перфорированными внешними стенками из толстостенной стали. Одна часть стены была взорвана наружу в месте расположения конденсатора ( Фото 2 ). Аварийный конденсатор, которому на момент взрыва было 20 лет, был одним из двух, подключенных параллельно фидеру двигателя.Когда потерпевший исследовал источник шума, он неосознанно смотрел в лицо нулевой точки. Хотя на нем были защитные очки, во время аварии на нем не было никаких других средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Фото 2. Это компонент, в котором взорвался вышедший из строя конденсатор.

Фото 3. Когда вышедший из строя конденсатор взорвался, он также повредил соседний конденсатор над ним.

Следователи не указали причину неисправности; однако они заявили, что причиной аварии могли быть пыль и соляная атмосфера.Интересно, что не было дано никаких рекомендаций по тестированию соседнего конденсатора, его замене или тепловому сканированию всех подобных устройств. Очевидно, от взрыва пострадал соседний конденсатор ( Фото 3 ). Некоторая вина была возложена на пористый шкаф, который, по утверждениям следователей, способствовал аварии, позволив огненному шару улететь. Шкаф был рассчитан на вспышку дуги, но не на ток короткого замыкания. Никаких рекомендаций по изменению конструкции не было, и не было никаких упоминаний о пробое диэлектрика.

Последующее расследование, проведенное персоналом завода, показало, что вероятным виновником в этом случае был тот факт, что шкаф не был разработан для защиты от опасности вспышки электрического масляного огненного шара, и отсутствовала «адекватная защита от перегрузки по току». В результате непосредственная причина была сочтена «неисправным конденсатором».

Участие автора

После того, как со мной связался местный поверенный, мое официальное начало этого дела началось с письма от поверенного истца, в котором описывалось происшествие и предоставлялась пачка материалов для открытия.В этот пакет вошли напоминания различных партий, а также чертежи конструкции конденсаторной батареи.

Следствие

После оценки доказательств я был действительно впечатлен тем, что конденсатор прослужил столько же, сколько и прослужил, учитывая суровые условия окружающей среды и отсутствие тестирования / текущего обслуживания. Еще меня сразу поразило отсутствие индикации предохранителей. Записи показали, что конденсатор тестировался в автономном режиме двумя годами ранее. Я предположил, что это тест на гипертрофию, но так и не смог его подтвердить.

В начале 1980-х производитель конденсаторов предлагал всепогодные высоковольтные конденсаторы со встроенной токоограничивающей защитой плавким предохранителем. В соответствии с указаниями по техническому обслуживанию рекомендуется проводить периодические проверки на предмет перегоревших предохранителей, вздутых корпусов и коррозии. Несмотря на то, что они предназначены для использования в помещении или на открытом воздухе, у производителя есть предупреждение о прямом воздействии соленой атмосферы, пара и / или токопроводящей пыли. Максимальные рабочие условия составляли 110% от номинального напряжения и максимальная температура окружающей среды 115 ° F.

Мой обзор проектной документации показал, что использовался один шунтирующий конденсатор 250 кВА. В своих показаниях свидетель производителя конденсаторов указал, что были поставлены два блока 125 кВА, поскольку в то время не было блока 250 кВА. Он не знал, почему не предусмотрена защита предохранителями. К сожалению, записи о покупках больше не доступны. Свидетель согласился, что отказ можно было предвидеть, и он знал значительное количество неудач. Он также придерживался мнения, что наличие надлежащей предохранительной защиты ограничило бы повреждение.Кроме того, такая защита должна быть указана зарегистрированным инженером. Когда ему показали инструкции по установке конденсатора этой модели, он согласился, что инструкции его компании указывают на то, что следует использовать токоограничивающие предохранители.

Многочисленные ссылки Я рассмотрел все указанные мной случаи разрыва корпуса можно предотвратить путем использования правильно выбранных и установленных предохранителей различных типов — шаг, который имеет первостепенное значение. Две системы предохранителей, сочетающие высокоскоростной выброс с ограничивающим ток предохранителем с малой пропускной способностью, обеспечивают наилучшую защиту.

В итоге дело было разрешено истцу во внесудебном порядке без проведения судебного разбирательства. Хотел бы я сказать, что необходимые сплавления, тестирования и перемещения были выполнены. Мой профессиональный опыт в делах о телесных повреждениях обычно заключается в том, что опасность устраняется в результате судебного разбирательства. Я могу только надеяться, что это был результат здесь.

включали удаление конденсаторов из здания или их полное устранение. Если не устранить, то я рекомендовал, чтобы предохранители устанавливались в любом новом месте, где они были обнаружены.

Извлеченные уроки

Самым большим уроком для меня в этом случае было то, что даже всемирно известные дизайнерские фирмы могут совершать и действительно делают ошибки по неосторожности. Самый большой практический урок для всех, кто работает в области электричества, — это проявлять большую осторожность и уважение к конденсаторам с коэффициентом мощности, даже если они предохранены. Не думайте, что из-за наличия предохранителя вы имеете дело с правильным типом или размером. Отказ конденсатора — это уникальное неисправное состояние, которое требует специальной защиты. Следовательно, перед приближением важно убедиться, что предохранители обесточены.Еще одно слово для мудрых: не полагайтесь на СИЗ, чтобы обеспечить достаточную защиту от взрыва.