Способ определения полярности выводов электролитических конденсаторов и последующую их ориентацию

Авторы патента:

Софронов Ю.М.

H01G13 — Устройства, специально предназначенные для изготовления конденсаторов; способы, специально предназначенные для изготовления конденсаторов, кроме предусмотренных в группах H01G 4/00-H01G 9/00

 

Изобретение относится к способам ориентации корпусов электротехнических конденсаторов (К) путем определения полярности их выводов независимо от наличия их маркировки. Цель изобретения расширение области применения путем применения предлагаемого способа независимо от конструкции корпуса и выводов К. С целью определения полярности выводов электролитических К независимо от их конструктивных особенностей используется совокупность двух вариантов последовательного включения двух электролитических К, последовательное и встречно-последовательное. При этом полярность выводов одного из К известна и положение фиксировано, а другой ориентируется. После подключения К к источнику постоянного напряжения и их заряда К отключаются от источника и разъединяются между собой. Не изменяя положения ориентируемого К, производится измерение величины заряда, накопленного на нем. Определение полярности выводов происходит по разнице величины заряда на ориентируемом К в двух вариантах его включения.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в технологическом оборудовании при изготовлении электролитических конденсаторов или при их монтаже на изделиях радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения расширение области применения путем применения предлагаемого способа независимо от конструкции корпуса и выводов конденсатора. Сущность способа основана на следующем. Электролитический конденсатор представляет собой особый тип конденсатора, в котором в качестве диэлектрика используется тонкий слой оксида вентильного металла, образованного на поверхности этого металла электролитическим путем за счет выделения кислорода у металлической поверхности, к которой прикладывается положительный потенциал. Толщина слоя оксида зависит от величина напряжения, прикладываемого к металлу в процессе создания оксидного слоя (процесса формования). Существенной особенностью оксидных слоев, образовавшихся на аноде в процессе электролитического окисления, является униполярная проводимость оксидные слои запирают электрический ток при анодном включении металла, покрытого оксидом, и пропускают ток при его включении в качестве катода. Характер процесса образования оксидного слоя на вентильном металле, его скорость, величина максимального падения напряжения в оксидном слое, толщина образующихся слоев, их свойства и структура определяются в первую очередь комбинацией вентильного металла и электролита. Особенностью оксидной пленки является неоднородность по толщине прилегающий к электролиту слой оксида содержит избыток кислорода, а прилегающий к металлу избыток алюминия. Кроме того, оксидная пленка неоднородна также и по поверхности. В оксидной пленке имеется небольшое число сквозных пор либо пор, доходящих почти до самой поверхности алюминия. Существование указанных пор, однако, нисколько не снижает высокого сопротивления оксидной пленки, обусловленной р-n-переходом, если на алюминий подается положительный потенциал относительно электролита. В этом случае электролит выталкивается из сквозных пор под действием электроосмотической силы, превосходящей силу электростатического притяжения электролита к поверхности металла. Помимо указанных пор в оксидной пленке имеются дефектные места, обладающие низкой проводимостью. Дефекты могут возникать под действием содержащихся в электролите ионов хлора, разрушающих оксидную пленку. Если снять с электролитического конденсатора положительный потенциал, прекращается действие сильного электрического поля и давление ионов кислорода на оксидную пленку. Это приводит к резкому снижению концентрации кислорода у поверхности пленки и к разрушению р-n-перехода в ней. Кроме того, после снятия напряжения обнажаются дефектные места, которые непрерывно заформовывались под действием приложенного напряжения. Разрушение р-n-перехода и обнажение дефектных мест приводит к снижению сопротивления оксидной пленки. Чем больше время, в течение которого пленка находится в электролите без напряжения, и чем выше температура электролита, тем ниже сопротивление оксидной пленки. Если к расформованному электролитическому конденсатору вновь подвести положительный потенциал, свойства его восстанавливаются через более или менее длительный промежуток времени в зависимости от степени расформовки. Если к электролитическому конденсатору прикладывается отрицательный относительно электролита потенциал, происходит резкое снижение сопротивления оксидной пленки по следующим причинам: а) в связи с втягиванием в сквозные поры положительно заряженного относительно алюминия электролита под действием совпадающих в этом случае по направлению электростатических и электроосмотических сил; б) в связи с выделением водорода, благодаря которому более интенсивно разрушается р-n-переход и обнажаются дефектные места в оксидной пленке, что, в принципе, создает опасность постепенного повышения давления внутри герметизированного конденсатора до такой степени, которая может привести к взрыву. Таким образом, хотя электролитические конденсаторы и обладают свойством униполярной проводимости, но использовать его непосредственно (подключая электролитический конденсатор к источнику постоянного напряжения прямой и обратной полярностью) с целью определения полярности выводов электролитического конденсатора из-за указанных особенностей не представляется возможным. Если составить цепь из двух соединенных последовательно электролитических конденсаторов, тогда свойства униполярной проводимости реализовать удается. При этом получаются два варианта соединения электролитических конденсаторов. Встречно-последовательное соединение, когда соединяются одноименные выводы полярных электролитических конденсаторов. Такое включение обеспечивает получение неполярной системы, не чувствительной к изменению полярности напряжения, так как при любом включении такого конденсатора на напряжение постоянного тока полное падение напряжения приходится на оксидный слой той пластины, которая соединена с положительным полюсом источника. Изложенное можно проиллюстрировать, исходя из эквивалентной схемы неполярного конденсатора, которая представляет собой последовательно соединенные три элемента: емкость оксидного слоя С₁ одного конденсатора, большое сопротивление R электролита обоих конденсаторов и емкость оксидного слоя С₂ другого конденсатора. Когда эта система подключена к источнику постоянного напряжения, то тот конденсатор, который соединен с положительным полюсом источника, зарядится до его напряжения, второй конденсатор заряжен не будет, так как сопротивление R очень велико. При последовательном соединении, когда соединяются разнополярные выводы, каждый из конденсаторов оказывается под воздействием прямого напряжения и заряд между ними будет распределен в зависимости от величины емкости конденсаторов. Таким образом, система состоящая из двух полярных электролитических конденсаторов, соединенных последовательно и встречно-последовательно, позволяет по заряду, накопленному испытуемым электролитическим конденсатором, определять его полярность выводов при обеспечении сохранности оксидного слоя, а значит к работоспособности электролитического конденсатора. Для осуществления способа необходимо выполнить следующее. К предварительно разряженному контрольному электролитическому конденсатору, полярность выводов которого известна, последовательно подключается предварительно разряженный испытуемый электролитический конденсатор, полярность выводов которого следует определить (ориентируемый конденсатор). Положение известного конденсатора фиксировано и в течение всего процесса ориентации не изменяется. Ориентируемый конденсатор может быть подключен к известному конденсатору двумя вариантами: встречно-последовательно или последовательно. Затем конденсаторы подключаются к источнику постоянного напряжения так, чтобы полярность свободного вывода известного конденсатора соответствовала полярности клеммы источника напряжения, а свободный вывод ориентируемого конденсатора подключается к другой клемме источника. Конденсаторы заряжаются при напряжении источника питания не выше номинального напряжения конденсатора. После их заряда источник отсоединяется и конденсаторы размыкаются. Поскольку конденсатор имеет способность накапливать электрический заряд, то после отсоединения источника от конденсаторов заряд на них сохранится и, подсоединив к ориентируемому конденсатору анализирующее измерительное устройство, можно определить заряд на конденсаторе. При встречно-последовательном соединении конденсаторов заряд на ориентируемом конденсаторе будет меньше, чем при последовательном. Таким образом, если условиться, например, считать, что при последовательном соединении конденсаторов выводы ориентируемого конденсатора расположены «правильно», а при встречно-последовательном «неправильно», то по измеренному заряду на ориентируемом конденсаторе можно однозначно определить расположение его выводов. Предлагаемый способ в отличие от известных, основанных на использовании конструктивных особенностей корпуса и выводов, может быть использован для любых конденсаторов, в том числе и типовых. Все зависит от конструкции узла захвата и ориентации.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРНОСТИ ВЫВОДОВ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ И ПОСЛЕДУЮЩУЮ ИХ ОРИЕНТАЦИЮ, включающий подключение с помощью узла захвата и ориентации конденсатора его выводов к измерительной схеме, определение полярности выводов и последующую ориентацию конденсатора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, определение полярности выводов осуществляют выполнением двух операций, первая из которых включает подключение последовательно испытуемого электролитического конденсатора к контрольному электролитическому конденсатору, полярность выводов которого известна, а вторая подключение его в обратном направлении, при этом положение контрольного конденсатора сохраняется одним и тем же, а перед каждой операцией конденсаторы разряжаются, для каждого варианта соединения конденсаторов их подключают к источнику постоянного напряжения с сохранением полярности его подключения к контрольному конденсатору до полного заряда цепи из конденсаторов, затем источник постоянного напряжения отключают, конденсаторы разъединяют и без изменения положения испытуемого конденсатора в узле захвата и ориентации конденсатора определяют величину накопленного на нем заряда, а затем путем сравнения величин зарядов, полученных после первой и второй операций, определяют по знаку разности величины зарядов полярность выводов испытуемого конденсатора в узле захвата и ориентации конденсатора.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---

 

Похожие патенты:

Устройство для намотки секций рулонных конденсаторов // 1732386

Устройство для маркировки цилиндрических радиодеталей // 1725277

Устройство для нанесения покрытия на конденсаторы с осевыми выводами // 1725276

Устройство для маркирования // 1725275

Изобретение относится к производству изделий электронной техники и может быть использовано для маркирования плоских штучных радиодеталей и ленточных заготовок

Устройство для сборки конденсаторов // 1725274

Устройство для нанесения металлосодержащей пасты на керамические заготовки конденсаторов // 1721650

Изобретение относится к производству радиодеталей и может быть использовано л

Устройство для намотки секций рулонных конденсаторов // 1718282

Изобретение относится к производству изделий электронной техники, в частности к устройствам для изготовления конденсатоJJ Oиг «о 11 ров

Устройство для подачи изделий на позицию обработки, преимущественно для подачи конденсаторов в установках зиговки и завальцовки // 1712975

Изобретение относится к производству конденсаторов

Устройство для зиговки и завальцовки электролитических конденсаторов // 1712974

Изобретение относится к производству конденсаторов и может бытьиспользовано для изготовления электролитических конденсаторов с односторонними выводами, Цель изобретения — улучшение эксплуатационных возможностей и повышение качества изделий — достигается за счет того, что ролик ЗИГОВКИ 1 и ролик завальцовки 2 расположены один напротив другого, а ось ролика завальцовки установлена наклонно к оси обрабатываемого конденсатора 6

Устройство для сборки конденсаторов // 1707636

Изобретение относится к области производства изделий электронной техники и может быть использовано в установках для ехидно-полупроводниковых конденсаторов

Способ укладки куска ткани в сборочном производстве // 2120909

Изобретение относится к области механизации и автоматизации сборочных процессов в электротехнической промышленности и обеспечивает укладку кусков мягкой ткани без смятия, загибов краев, возникновения гофр, что повышает электрические параметры изделия

Способ заливки электролитом конденсатора и устройство для его реализации // 2338285

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления конденсаторов

Способ изготовления накопителей электрической энергии и устройство для его осуществления // 2453011

Изобретение относится к способу изготовления накопителя (1) электрической энергии, имеющего цилиндрический рулонный элемент (10), содержащий на каждом своем конце коллекторный участок сбора тока, а также к устройству для осуществления способа и накопителю, изготовленному этим способом

Способ изготовления вакуумных конденсаторов // 2457566

Изобретение относится к области производства электрических вакуумных конденсаторов (ВК)

Способ и устройство для вакуумирования и маслозаполнения высоковольтного конденсаторного блока // 2462779

Изобретение относится к способам и технологическому оборудованию для производства высоковольтных импульсных конденсаторов

Устройство для групповой загрузки радиодеталей в кассеты // 2052913

Кассета для пластинчатых заготовок // 2004026

Устройство вакуумной пропитки // 2022388

Автомат вакуумной пропитки // 2022389

Изобретение относится к электронному машиностроению и может использоваться при изготовлении оксидно-электролитических однонаправленных алюминиевых конденсаторов

Способ заливки высоковольтного блока с конденсатором из органического диэлектрика // 2024979

Надежность и срок службы электролитических конденсаторов

Попов Алексей
Попов Сергей

№ 6’2015

PDF версия

В предыдущей части статьи рассмотрены основные факторы, определяющие надежность и срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов при напряжениях, не выходящих за пределы диапазона (0… UНОМ). Показано, что в этих условиях алюминиевые электролитические конденсаторы имеют высокую надежность, особенно если они применяются с достаточным запасом относительно максимально допустимой рабочей температуры наиболее нагретой области конденсатора. При этом отказы конденсаторов носят параметрический характер, то есть проявляются как постепенное уменьшение емкости и/или увеличение тангенса угла потерь. Хотя имеются явно выраженные процессы старения, эффективный срок службы достаточно велик, особенно у алюминиевых электролитических конденсаторов с большими размерами корпуса.

Все статьи цикла.

Однако в целом ряде применений этих конденсаторов заманчиво иметь возможность допускать кратковременные превышения номинального напряжения или же появления небольшого напряжения обратной полярности. Потенциально это способно вести к катастрофическим отказам или резкому сокращению срока службы, что особенно неприятно именно для крупногабаритных конденсаторов — на фоне их высокой надежности в отношении параметрических отказов и, как правило, значительного ущерба при выходе из строя. Поэтому целесообразно более подробно проанализировать обширные экспериментальные результаты, их интерпретацию и рекомендации, сделанные специалистами Evox Rifa [3] для аномальных режимов применения.

Частичные разряды являются первопричиной и основным источником опасности катастрофических отказов алюминиевых электролитических конденсаторов [3]. Причем экспериментально показано, что в нормальных условиях слабые и редкие частичные разряды случаются даже у вновь изготовленных, полностью исправных конденсаторов, происходит это при напряжениях, равных и даже несколько меньших номинального (рис. 1) [3]. Более того, при повышенных рабочих температурах граничное напряжение возникновения частичных разрядов еще значительно снижается — на 10–15% (рис. 2) [3], и у некоторых производителей алюминиевых электролитических конденсаторов эта граница (по сравнению с заявленным номинальным напряжением) проходит ниже, чем у конденсаторов Evox Rifa, на которых проводились основные эксперименты [3].

Рис. 1. Типичные зависимости частоты следования частичных разрядов у вновь изготовленных высоковольтных алюминиевых электролитических конденсаторов от приложенного напряжения (два образца конденсаторов с номинальным напряжением 450 В)

Рис. 2. Влияние температуры на величину граничного напряжения, соответствующего темпу следования частичных разрядов 10 импульсов в минуту (тестировались 2 типа токоотводов для высоковольтных алюминиевых электролитических конденсаторов)

Таким образом, можно утверждать, что при неблагоприятных условиях небольшие частичные разряды возникают у высоковольтных конденсаторов при напряжениях, существенно ниже номинального. Однако весь огромный опыт испытаний и применения алюминиевых электролитических конденсаторов подтверждает их весьма высокую надежность, в том числе в отношении катастрофических отказов, если напряжение не превышает номинального. Более того, для многих типов конденсаторов изготовители официально разрешают работу при повторяющихся кратковременных напряжениях на 8–30% выше номинального, когда интенсивность частичных разрядов еще существенно возрастает (как видно на рис.

 1, частота возникновения частичных разрядов у высоковольтного конденсатора при превышении номинального напряжения на 8% увеличивается примерно в 30–40 раз). Но основным ограничением для режима повторяющихся кратковременных перенапряжений является сохранение приемлемого теплового режима конденсатора с учетом возможного значительного повышения тока утечки (рис. 3) [3] и, соответственно, мощности потерь, а не опасность катастрофического отказа. Вот почему изготовитель допускает такие перенапряжения в течение ограниченного времени импульса и при достаточно малом коэффициенте заполнения. Но при этом суммарное время действия повторяющихся перенапряжений за срок службы алюминиевого электролитического конденсатора может быть значительным, без драматического ухудшения его надежности, в том числе в отношении катастрофических отказов.

Рис. 3. Зависимости тока утечки высоковольтного алюминиевого электролитического конденсатора при повторяющихся импульсных перенапряжениях (1,1×UНОМ в течение 30 с)

Фактически основным фактором риска является не частота следования частичных разрядов (экспоненциально зависящая от приложенного к конденсатору напряжения), а протекающий при этом через зону лавинного пробоя электрический заряд и, соответственно, выделяющаяся энергия.

Они, так же как и частота возникновения частичных разрядов, очень сильно увеличиваются по мере роста напряжения на конденсаторе. Эта проблема существует для любых алюминиевых электролитических конденсаторов, но она приобретает все большую значимость при увеличении их номинальных напряжений и отчасти емкостей. Высоковольтные конденсаторы большой емкости запасают весьма значительные величины энергии. При местном пробое толстого оксидного слоя высоковольтного алюминиевого электролитического конденсатора (с лавинным размножением носителей) часть запасенной энергии за весьма короткое время выделяется в ограниченном объеме, что приводит к его адиабатическому нагреву. Пробой прекращается после снижения напряжения на этом участке фольги до уровня, при котором напряженность поля в оксидном слое становится недостаточной для поддержания лавинного размножения носителей заряда. Это ограничивает величину энергии, выделяющейся в зоне пробоя. В значительной мере она определяется удельным сопротивлением электролита, применяемого в конденсаторе. Сопротивление электролита ограничивает пиковый ток местного пробоя оксидного слоя, а также скорость поступления заряда (энергии) с соседних участков электродов, частично компенсирующих местное снижение напряжения. После окончания пробоя сопротивление электролита (то есть внутреннее сопротивление конденсатора) определяет время перераспределения зарядов и выравнивания напряжения по всей площади электродов. Данный процесс длится несколько десятков микросекунд, что на несколько порядков медленнее, чем продолжительность собственно пробоя. Удельное сопротивление электролита определяет долю заряда и энергии, которая вовлекается в процесс лавинного пробоя, и, соответственно, возможное пиковое локальное повышение температуры. При достаточно большой энергии пробоя это может вызывать необратимое местное повреждение оксидного слоя и уменьшение его способности выдерживать приложенное напряжение (это видно, например, на рис. 4б [3] — осциллограмма напряжения, начиная с отметки 900 мкс). Если энергия лавинного пробоя велика, но недостаточна для немедленного катастрофического отказа, она все же вызывает серьезную деградацию оксидного слоя, и в нем образуются слабые места, что значительно увеличивает вероятность последующих катастрофических отказов конденсатора. Это характерно для пиковых перенапряжений на высоковольтном конденсаторе, превышающих 1,25×U_НОМ. Частичные же разряды с весьма малыми величинами протекающего заряда и выделяющейся энергии, характерные для уровней напряжения (0,9–1,1)×U _НОМ, практически не оказывают заметного остаточного влияния на состояние изоляции. Поэтому напряжение в пределах номинального является абсолютно безопасным, а повторяющиеся 10%-ные перенапряжения некритически влияют на надежность высоковольтных конденсаторов.

Рис. 4. Типичные примеры успешного и неуспешного испытаний высоковольтного алюминиевого электролитического конденсатора неповторяющимся переходным перенапряжением (для одного и того же конденсатора)

Частичные разряды и ток утечки не имеют непосредственной связи между собой [3], а только косвенную, поскольку оба явления одновременно усиливаются по мере роста приложенного напряжения. При напряжении на высоковольтном алюминиевом электролитическом конденсаторе в пределах номинального вклад частичных разрядов в полный ток утечки пренебрежимо мал.

Это важно иметь в виду при последовательном соединении нескольких конденсаторов для увеличения допустимого прикладываемого напряжения. В установившемся режиме напряжения на каждом из таких конденсаторов распределяются неравномерно, обратно пропорционально их токам утечки, величины которых имеют значительный разброс. Напряжение на конденсаторе с наименьшей утечкой может существенно превысить номинальное, попадая в зону режимов работы, где энергия единичных частичных разрядов уже достаточно велика для заметной деградации оксидного слоя, быстрого увеличения количества слабых мест и последующего катастрофического отказа. При этом средний ток утечки такого конденсатора, несмотря на интенсивные частичные разряды, будет все еще слишком малым и не способным к выравниванию распределения напряжений. Для предотвращения подобной опасности необходимо шунтировать каждый из последовательно включенных конденсаторов выравнивающими резисторами с достаточно малыми одинаковыми сопротивлениями.

При быстром увеличении напряжения, приложенного к батарее последовательно включенных конденсаторов, приращения напряжений на отдельных конденсаторах распределяются неравномерно, обратно пропорционально их емкостям. Если напряжение на конденсаторе, имеющем значительно меньшую емкость, достигает опасных в отношении катастрофического отказа значений, его срок службы резко сокращается. Причем релаксация напряжения к менее опасным значениям происходит медленно (единицы и десятки секунд), заметно съедая ресурс конденсатора в каждом цикле перенапряжений. Особую опасность представляет нештатная разбалансировка по емкости, например в случае последовательно-параллельной схемы батареи конденсаторов и обрыва одного из конденсаторов. Для защиты от таких режимов можно комбинировать подбор последовательно включаемых алюминиевых электролитических конденсаторов с минимальным разбросом по емкости и увеличение запаса по напряжению. Однако высокая стоимость селективной сборки, непредсказуемый дрейф емкостей отдельных конденсаторов в течение срока службы и значительное ухудшение технических и экономических характеристик оборудования при недоиспользовании конденсаторов по напряжению стимулируют разработку и применение особо высоковольтных (до 630 В номинального напряжения) алюминиевых электролитических конденсаторов большой емкости, позволяющих заменить целую батарею параллельно и последовательно включенных конденсаторов.

Принципиальное различие режимов применения алюминиевых электролитических конденсаторов:

• в составе оборудования, питающегося от стабильного напряжения;
• при непосредственном воздействии сетевых (атмосферных и коммутационных) перенапряжений.

В первом варианте конденсаторы работают в хорошо определенных условиях. Даже если они подвергаются перенапряжениям, их параметры (амплитуда, продолжительность, частота повторений) заранее известны. В этом случае высоковольтные конденсаторы в продолжительном режиме могут использоваться без излишних запасов относительно номинального напряжения, а также вполне приемлемы повторяющиеся перенапряжения до 1,1×U_НОМ. Допускать воздействие напряжений сверх 1,1×U_НОМ не имеет смысла: надежность ощутимо уменьшится без серьезного улучшения технико-экономических характеристик аппаратуры. Для повышения надежности работы и исключения чрезмерных бросков тока при повторяющихся перенапряжениях (рис. 3) может быть целесообразна тренировка конденсатора до более высокого напряжения, чем это обычно применяется, — до проектного уровня перенапряжений.

При воздействии сетевых перенапряжений невозможно точно указать их предельно возможную амплитуду и вольт-секундный интеграл. Зачастую даже максимальное напряжение продолжительного режима известно лишь ориентировочно. Поэтому необходимо тем или иным способом обеспечить ограничение тока при больших перенапряжениях, что достигается за счет адекватной величины импеданса питающей сети, преобразовательного трансформатора или установкой специальных токоограничивающих реакторов. Эти меры должны обеспечить приемлемые уровни ударного тока и энергии, которые может надежно выдержать используемый ограничитель перенапряжений. Как правило, в качестве таких ограничителей применяются специализированные приборы, с нормированной стойкостью: мощные стабилитроны и оксидно-цинковые варисторы. При этом напряжение ограничения при расчетном ударном токе должно быть безопасным для защищаемого оборудования, в том числе высоковольтного алюминиевого электролитического конденсатора (батареи конденсаторов) на шине постоянного тока. По мере роста номинальной мощности оборудования приходится допускать все большие величины ударных токов, возникающих при сетевых перенапряжениях. К тому же быстро растут требования к допустимой величине энергии, которую должен быть способен безопасно поглотить и рассеять ограничитель напряжения. При ударном токе порядка нескольких килоампер и поглощаемой энергии в несколько килоджоулей мощные стабилитроны не применимы, а варисторы резко растут в цене (из-за больших сложностей обеспечения приблизительно равномерного распределения ударного тока по площади прибора). Одновременно ухудшаются гарантии на кратность отношения напряжения ограничения к номинальному напряжению шины. Интересным выходом из положения может стать использование высоковольтного алюминиевого электролитического конденсатора, являющегося накопителем-фильтром на шине постоянного тока, в качестве ограничителя перенапряжений. Имеется в виду, что он отрабатывает только наиболее тяжелые сетевые перенапряжения, то есть данный режим наступает считанное число раз за срок службы. При этом очень важно ограничить ударный ток и энергию. Приемлемые величины не сильно зависят от размеров и параметров конденсаторов и примерно соответствуют рис. 4а. Косвенно удовлетворительную надежность этого режима подтверждает огромный опыт успешного применения миллиардов экземпляров сетевых бестрансформаторных источников питания, которые не имеют другой защиты от перенапряжений, кроме высоковольтного алюминиевого электролитического конденсатора, являющегося накопителем-фильтром в цепи постоянного тока. Для работы в качестве ограничителя напряжения нежелательно использовать low ESR-конденсаторы, поскольку они в большей степени склонны к локализации энергии пробоя в малом объеме оксидного слоя и, соответственно, к катастрофическому отказу.

Обратная полярность напряжения на алюминиевом электролитическом конденсаторе допустима, если ее величина не превышает 1–2 В [3]. Такой режим значительно проще обеспечить по сравнению с типовым требованием полного запрета переполюсовки конденсатора. Если при этом не нужно ограничивать обратный ток во внешней цепи, вполне достаточно шунтировать конденсатор кремниевым диодом.

 

При использовании в щадящих режимах работы алюминиевые электролитические конденсаторы обеспечивают весьма высокую надежность и имеют большой срок службы. Для этого надо соблюдать правильную полярность приложенного к ним постоянного напряжения, не превышать номинальной величины напряжения и удерживать достаточно невысокую температуру внутри конденсатора. При неправильной полярности приложенного напряжения и/или значительном превышении номинального напряжения возникает опасность катастрофического отказа. Однако в обоснованных случаях кратковременная работа в этих режимах может быть приемлема.

Литература

1. Гуревич В. Электролитические конденсаторы: особенности конструкции и проблемы выбора // Компоненты и технологии. 2012. № 5.
2. Радюшкин О. Методы оценки срока эксплуатации электролитических конденсаторов // Силовая электроника. № 5.
3. Klug O., Bellavia A. High voltage aluminum electrolytic capacitors: where is the limit? // Evox Rifa 2001.

Определение полярности алюминиевого электролитического конденсатора

спросил 9 лет, 10 месяцев назад

Изменено 9 лет, 10 месяцев назад

Просмотрено 5к раз

\$\начало группы\$

Этот вопрос был вдохновлен следующим: «Определить полярность алюминиевого электролитического конденсатора».

Думал, что вопрос будет о том, как определить полярность, если маркировки нет, а выводы уже перерезаны. Вопрос был в другом, а любопытство осталось неудовлетворенным.

Я нашел этот вопрос, который также не относится к электронике, но принятый ответ предполагает, что измерение напряжения корпуса конденсатора может указывать на обратную полярность. Это кажется интересным.

Два вопроса:

1. Как экспериментально определить полярность электролитического алюминиевого конденсатора?
2. Почему напряжение на корпусе должно быть другим, когда конденсатор смещен в обратном направлении?

• конденсатор
• электролитический конденсатор

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

В алюминиевом электролитическом конденсаторе положительный вывод соединяется с фольгой, на которой есть оксидный слой, а отрицательный вывод соединяется с фольгой без оксидного слоя. Это помещает отрицательную клемму в непосредственный контакт с электролитом, и корпус (при условии, что он не имеет изолирующей прокладки) также находится в контакте с электролитом.

Таким образом, если вы измерите сопротивление между корпусом и любым выводом, отрицательный вывод будет иметь относительно меньшее сопротивление по отношению к корпусу в обоих направлениях, а положительный вывод покажет практически бесконечное сопротивление по крайней мере в одном направлении.

Если корпус изолирован, вы можете попробовать подать небольшое напряжение смещения (3-5 В) на конденсатор в каждом направлении (через токоограничивающий резистор номиналом 100 кОм или около того) и посмотреть, какое направление пропускает наименьший ток; это будет правильная полярность конденсатора. Это работает, потому что электролитический конденсатор также имеет слабое действие диода. Для получения дополнительной информации см. статью в Википедии.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.

Определение полярности алюминиевого электролитического конденсатора

Задавать вопрос

спросил 5 лет, 4 месяца назад

Изменено 4 года, 10 месяцев назад

Просмотрено 698 раз

\$\начало группы\$

Имею такой прибор — полярный электролитический конденсатор (есть/была полоса на гильзе):

Знаю его емкость и номинальное напряжение — 2,2 мкФ/400 В, но случайно снял остатки гильзы поэтому не понятно где + а где -.

Я нашел этот вопрос и пробовал с резистором 220 кОм, пробовал с резистором 10 кОм и не могу понять результат. У меня есть мультиметр Fluke, и он, кажется, измеряет только десятки мАс. В обоих вышеприведенных случаях я вижу, что он измеряет примерно 20 мА в обоих направлениях при подключении незаряженной крышки, а затем ток быстро снижается до 0,

Проблема с мультиметром — мне нужен более чувствительный прибор? Есть ли другой способ определить полярность?

Вы уверены, что это поляризованный («обычный») алюминиевый электролит?

Да.

Измеряли ли вы сопротивление корпуса к проводу -ve?

Да оба штифта корпусом во все стороны уходят в бесконечность.

Выбросьте его и купите новый.

Плохая идея, не могу найти замену такого же размера (6х11). Я бы попытался использовать его повторно, так как подозреваю, что он в хорошем состоянии (но я не могу его измерить, нет такого измерительного оборудования).

• электролитический конденсатор
• полярность

\$\конечная группа\$

10

\$\начало группы\$

В некоторых случаях (каламбур) вывод катода присоединяется к корпусу.

Е-колпачки имеют известный эффект пробоя обратным напряжением, который приводит к тепловому разгону и выделению газа или детонации в зависимости от приложенной энергии. Обратный ток зависит от порога и превышает 10 % прямого номинального напряжения. Следовательно, вы бы не достигли этого порога с цифровым мультиметром.

Для проверки необходимо посмотреть на постоянное напряжение при подаче безопасного переменного тока, превышающего 40 Впик. Используя отношение импеданса, вы можете вычислить это. Безопасное ограничение тока приведет к наихудшему случаю < 1/4 Вт на крышке с> +/- 50 Впик. На обратную полярность действует слабый порог стабилитрона. Большая серия R действует как пассивный ограничитель тока. Подаваемое напряжение зависит от вас и номинальной мощности/напряжения серии R. ( последнее примечание в случае закона Мерфи, наденьте защитные очки)

^{Моделирование этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab}

\$\конечная группа\$

4

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.