Categories: Articles destacats » Electricistes novells
Nombre de visualitzacions: 43785
Comentaris sobre l'article: 1
Condensadors electrolítics
A la pràctica, tot electricista s’enfronta al treball d’adaptadors, fonts d’alimentació, convertidors de tensió. En tots aquests dispositius s’utilitzen àmpliament condensadors elèctrics, que sovint s’anomenen “electròlits” en argot.
El seu avantatge principal és la mida relativament gran de la capacitança amb una mida relativament petita. A més, la seva producció s'ha establert durant molt de temps i el cost és relativament baix.
Principis del dispositiu
Qualsevol condensador consta de dues plaques, l’espai entre les quals s’omple amb un dielèctric.
La fórmula mostrada a la imatge recorda que la capacitança C depèn de l’àrea de cada placa S, de la distància entre les plaques d i de la constant dielèctrica del medi que hi ha dins d’elles. El valor ε0 és la constant elèctrica que determina la força del camp elèctric dins del buit.
El condensador electrolític es diferencia de tots els altres perquè utilitza una capa d’electròlits que omple l’espai entre les dues plaques, més sovint fet de plaques de paper. A més, un d’ells està recobert d’una petita capa dielèctrica de la pel·lícula d’òxid.
Les cintes de paper estan plegades entre si, separades per un coixinet de paper molt prim xopat en electrolit. El seu valor d’uns 1 μm pot augmentar significativament la capacitança del condensador. A la fórmula anterior per determinar C, el gruix de la capa dielèctrica d es troba en el denominador.
La capa superior de la làmina està recoberta de paper d'alliberament i tota l'estructura s'enrotlla per a la seva col·locació en un cos cilíndric.
Als extrems de la làmina, les plaques metàl·liques es solden mitjançant mètodes de soldadura en fred, proporcionant contactes per a la connexió al circuit elèctric com a càtode i ànode. A més, es forma una conclusió positiva a la placa amb la capa d'òxid.
El càtode juga el paper d’un electròlit que contacta amb tota la superfície de la segona placa.
Atès que la capacitat del condensador depèn de l’àrea de les plaques, una de les maneres d’augmentar-la s’inclou en la tecnologia de producció: aquesta és la corruació de la superfície mitjançant electròlit mitjançant gravat químic. Es pot realitzar per erosió química o corrosió electroquímica.
Els electròlits líquids són capaços de fluir de forma fiable als rebaixats microscòpics creats de l’ànode.
Durant l’oxidació elèctrica es crea una capa d’òxid a la làmina. Aquest procés es produeix quan el corrent flueix a través de l'electròlit. La imatge de sota mostra la característica de tensió actual, mostrant el canvi de corrents a l’interior del dispositiu amb un voltatge creixent.
El condensador funciona normalment a tensió i temperatura nominal. Si es produeix una sobretensió, es reprèn la formació de la capa d’òxid i es comença a generar una gran quantitat de calor, la qual cosa comporta la formació de gasos i un augment de la pressió dins del recinte tancat.
Per tant, els condensadors electrolítics són capaços d’explotar, cosa que sovint passava amb construccions antigues dels temps de l’URSS, que es realitzaven en un sol cas sense crear protecció contra explosions. Aquesta propietat sovint va causar danys a altres elements dels equips veïns.
Els models moderns creen una membrana protectora, que es destrueix al començament de la formació de gasos i això impedeix una explosió. Es realitza en forma d’escriptures de les lletres "T", "Y" o del signe "+".
Tipus de Condensadors electrolítics
Pel seu disseny, els “electròlits” fan referència a dispositius polars, és a dir, han de funcionar quan el corrent flueix en una sola direcció. Per tant, s’utilitzen en circuits de corrent continu o d’ondulació, tenint en compte la direcció de pas de les càrregues elèctriques.
Per operar en circuits de corrent sinusoïdal, s’han creat “electròlits no polars”. Degut a elements addicionals en el disseny, amb la mateixa capacitat, han augmentat les dimensions i, en conseqüència, el cost.
L’electròlit entre les plaques es pot utilitzar solucions concentrades de diversos àcids o àcids. Segons el mètode d’ompliment, els condensadors es divideixen en:
-
líquid;
-
sec
-
òxid de metall;
-
òxid de semiconductor.
Com a material de l’ànode, es pot seleccionar una làmina d’alumini, tàntal, niobi o pols sinteritzada. Per als condensadors de semiconductors d'òxid, el càtode és una capa de semiconductor dipositada directament sobre la capa d'òxid.
Característiques operatives
La capacitat dels electròlits per emetre gasos durant la calefacció dicta la necessitat d’un condensador per assegurar la fiabilitat per crear un marge de tensió nominal fins a 0,5 ÷ 0,6 del seu valor. Això és especialment cert per a ús en dispositius amb temperatures elevades.
Per als condensadors dissenyats per funcionar en circuits de tensió alterna, s'especifica la freqüència de funcionament. Normalment és de 50 hertz. Per treballar amb senyals d’alta freqüència, cal reduir la tensió de funcionament. En cas contrari, el dielèctric es sobreescalfa i es trencarà, es trencarà l'habitatge.
Els electròlits amb una gran capacitat i corrents de fuites baixes són capaços d’emmagatzemar a llarg termini de la càrrega acumulada. Per motius de seguretat, per accelerar la seva descàrrega, es connecta paral·lelament una resistència amb una resistència d’1 MΩ i una potència de 0,5 W en paral·lel amb els terminals.
Per a dispositius d’alta tensió s’utilitzen condensadors muntats en circuits en sèrie. Per igualar el voltatge entre ells, les resistències amb un valor nominal de 0,2 a 1 MΩ es connecten paral·lelament als terminals de cadascun.
Si cal utilitzar condensadors electrolítics polars en circuits de tensió alterna, s’assembla un circuit en el qual el corrent que passa per cada element passa només en una direcció. Per aquest ús díodes resistència limitant de corrent.
Aquests circuits es van muntar prèviament per girar la fase del corrent en relació amb la tensió en iniciar motors elèctrics asincrònics trifàsics potents des d'una xarxa monofàsica. Ara aquest tema ja perd la seva rellevància.
L’absència de resistència limitant el corrent en una cadena d’aquest tipus comporta un sobreescalfament de la capa dielèctrica i el fracàs del condensador electrolític.
L’electròlit líquid s’asseca al llarg del temps per defectes a la carcassa. Degut a això, la capacitat es redueix gradualment. Amb el pas del temps, assoleix un valor crític. Un condensador electrolític que ha caigut de les seves condicions laborals provoca sovint una avaria a l'aparell elèctric.
Falles del condensador per violació de la resistència ESR equivalent
Els condensadors electrolítics tenen una altra característica tècnica que afecta el seu rendiment durant el funcionament. Amb el pas del temps, el condensador disminueix gradualment la conductivitat elèctrica entre les plaques i els terminals a causa dels processos elèctrics interns que es produeixen constantment. El seu valor s’estima amb la resistència activa equivalent, que s’indica amb l’índex d’ESR. En rus, anomenen EPS: resistència a sèries equivalents.
Aquesta característica paràsida que sorgeix no afecta el funcionament dels electròlits en circuits amb una freqüència de fins a 50 hertz, utilitzant el bobinatge de sortida del transformador, la rectificació del díode i un condensador per allisar les pulsacions. Però, en dispositius que utilitzen senyals d’alta freqüència dins de les fonts d’alimentació de commutació, una resistència activa afegida en sèrie a la capacitança ja no permet que el circuit funcioni.
Un condensador amb ERS augmentat no difereix en aparença d’un funcionant. És només que la seva resistència activa augmenta en més d’un Ohm i pot arribar fins a 10 Ohms.
Mètodes de determinació
La indústria produeix instruments que permeten mesurar aquest valor a partir d’un prototip inventat a Rússia als anys 60. Permeten fer mesures sense evaporar els condensadors del circuit, treballant el principi dels mesuradors de resistència del pont per a corrent altern.
Els artesans creen els seus propis dissenys simplificats que ens permeten avaluar la salut del condensador mitjançant aquest paràmetre a partir de la determinació de la resistència activa superior a 1 Ohm. Com a indicador similar, podeu muntar un dispositiu senzill, que es mostra al diagrama.
S’utilitza una bateria regular de tipus dit per alimentar-la. El LED indica la idoneïtat del condensador elèctric mitjançant el paràmetre ERS comparant els senyals d’alta freqüència al transformador toroidal procedent del condensador i el circuit oscil·lador generat.
A continuació es mostra la imatge del mateix esquema d'una forma una mica simplificada.
El condensador de prova està connectat a un enrotllament realitzat en un gir en un transformador d’un nucli ferromagnètic amb una permeabilitat magnètica de l’ordre de 800 ÷ 1000. La tensió d’aquest bobinat no supera els 200 mil·ligolts, de manera que podeu avaluar les característiques de l’electròlit sense soldar de la placa.
Aquest indicador no requereix configuració especial. N’hi ha prou de comprovar el resplendor del LED a la resistència de control d’un ohm i navegar-hi per altres mesures. El transistor el pot utilitzar qualsevol persona amb un corrent de col·lector de 100 mA i un guany de més de 50.
Aquesta sonda no funcionarà amb precisió amb condensadors amb una capacitat inferior a 100 μF.
Ionistor: supercapacitor
Una mena de condensador amb un electròlit que proporciona el flux de processos electroquímics és ionistor. Utilitza l'efecte d'una doble capa elèctrica que es produeix quan el material de revestiment entra en contacte amb l'electròlit i combina les funcions d'un condensador amb una font de corrent químic.
El seu disseny es mostra a la imatge.
Aquí, el gruix de la doble capa formada és molt reduït. Això permet augmentar significativament la capacitat de l'ionistor. A més, és més fàcil per aquests condensadors augmentar l’àrea de la superfície de contacte de les plaques. Estan fabricats amb materials porosos, per exemple, carbó activat, metalls espumats.
La capacitat de l'ionistor pot arribar a diversos faradors amb un voltatge a les plaques de fins a 10 volts. El recluta en poc temps i després el guarda de manera fiable. Per tant, aquests models s'utilitzen per fer còpies de seguretat de diverses fonts d'alimentació.
Les condicions de funcionament afecten molt la durada de l’estat operatiu de l’ionista. Si la temperatura de funcionament no supera els 40 graus i la tensió és del 60% de la nominal, el recurs pot superar els 40.000 hores.
Només cal augmentar el seu escalfament a 70 graus, i el voltatge - fins a un 80%, ja que la durada de la bateria es redueix a 500 hores. Els ionistes troben una gran varietat d’aplicacions en la vida quotidiana. Funcionen en conjunts de plaques solars, equips de ràdio per a automòbils, domòtica intel·ligent.
El fabricant sud-coreà d'automòbils Hyundai Motor Company treballa en la producció d'autobusos elèctrics alimentats per ionistes. La seva càrrega està previst que es realitzi en parades curtes a la ruta del moviment.
En el seu nucli central, aquest tipus de transport substitueix completament el trolley bus, que exclou tota la xarxa de cable de contacte de la feina.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: