Пристрій електролітичного конденсатора великої ємності

У конструкціях переважної кількості електроприладів присутній електролітичний конденсатор. Телевізори, радіо, аудіотехніка, пральні машини, кондиціонери, комп'ютери, принтери – ось далеко не повний перелік приладів, оснащених таким конденсатором. Досить широке застосування прилад знайшов не тільки в побутових пристроях, що використовуються в повсякденному житті, але також в промислової, військової та будівельній сфері.

особливості конструкції

Широкий спектр застосування електролітичних конденсаторів обумовлений їх високими функціональними властивостями і простотою конструкції. При відносно невеликих розмірах вони мають досить великий ємністю. Система стандартного конденсатора з алюмінію складається з:

1. Двох паперових стрічок. Для їх виготовлення використовується особлива конденсаторний папір, просочена складом, який проводить електричний струм.
2. Двох алюмінієвих смужок. Фольга для їх виробництва обробляється спеціальним чином.

Все смужки скручені в єдиний рулон. Роль активного елементу виконують висновки, з'єднані з електродами і оснащені ущільнювачем. Вся конструкція укладена в який має форму циліндра алюмінієвий корпус. На основі цієї системи проводиться кілька видів моделей:

• з висновками, розташованими в одному напрямку;
• з підвищеною механічною міцністю кріплення;
• для поверхневого монтажу.

стадії виробництва

Всі електролітичні конденсатори великої ємності виготовляються відповідно до вивіреної технологією. Виробничий процес складається з декількох важливих етапів:

1. Травлення фольги. Таким терміном прийнято позначати процедуру збільшення ефективної площі поверхні. Збільшення площі стає можливим за рахунок електрохімічної корозії або хімічної ерозії. Пульсуючий струм в сукупності з певною температурою і складом електроліту змінює форму, розмір фольги і число мікроскопічних каналів на її поверхні.
2. Освіта оксидного шару. Анодна фольга, що пройшла процедуру травлення, піддається окисленню, т. Е. На неї впливають розчином солей амонію, фосфорної або борною кислотою (у випадку з високовольтними конденсаторами). У деяких випадках на катодного фользі теж нарощують шар оксиду алюмінію Al2O3.
3. Нарізка. З паперу і пройшла необхідну обробку фольги вирізають смужки заданої довжини і ширини.
4. Приєднання висновків. З електродами їх з'єднують за допомогою холодної або точкового зварювання.
5. Просочування. Проводиться з метою заповнення електролітом пір конденсаторного паперу. Перед цим електролітичний конденсатор під тиском звільняється від вологи. У порах повинен перебувати певний обсяг електроліту. Його надлишок видаляють, помістивши елементи в центрифугу. Щоб уникнути втрати електроліту всередину пристрою встановлюють гумові ущільнювачі.

Заключна стадія виробництва являє собою збірку всіх деталей в єдиний прилад, покритий захисним корпусом з алюмінію і ізолюючої оболонкою. Ще одним обов'язковим етапом є перевірка на наявність пошкоджень оксидного шару і його відновлення.

Основні характеристики

Пристрій конденсатора найлегше представити у вигляді спрощеного опису. На ньому можна побачити основні параметри електролітичних конденсаторів:

1. Ємність. Цей показник знаходиться в прямій залежності від температури. Падіння температури (до нульового значення і нижче) призводить до того, що в'язкість електролітного складу (як і опір в мікроскопічних порах фольги) збільшується, приводячи до зменшення обсягу. Збільшення температури вище 20 градусів, навпаки, веде до розширення деталей і загальної ємності приладу.Також величина цього показника залежить від частоти. Частота і амплітуда змінної напруги, поданого на прилад, допомагають визначити його ємність.
2. Еквівалентний послідовний опір (ESR). Його розмір і взаємозв'язок з іншими величинами визначається за формулою ESR = (tan δ) / (2 * π * f * Esс). Кут δ утворюється між вектором напруги конкретного конденсатора і вектором напруги на ідеальної ємності. Tan δ є частка від ділення активної потужності на реактивну потужність (при синусоїдальної формі напруги).
3. Опір (імпеданс) виходить в результаті сумарної дії ємності оксидного шару, активного опору паперового сепаратора і електроліту, ємності просоченого електролітом сепаратора, індуктивності обмоток і висновків конденсатора.

Ще одна важлива характеристика – це показник струму, пропущеного через діелектричний шар оксиду на позитивних пластинах. Якщо конденсатор довгий час не отримував напруги, величина струму витоку буде високою. Це свідчить про руйнування шару оксиду алюмінію.

різновиди конденсаторів

Невід'ємною складовою приладу і запорукою його ефективної роботи є наявність електроліту між пластинами. Залежно від того, який склад виконує цю функцію, конденсатори бувають:

• сухі;
• рідинні;
• оксидно-металеві;
• оксидно-напівпровідникові.

Відмітна особливість оксидно-напівпровідникових пристроїв полягає в тому, що роль катода в них виконує напівпровідник, нанесений безпосередньо на оксид алюмінію. Анод може бути виготовлений як з алюмінію, так і з танталу, ніобію або спеченого порошку.

Наявність катода і анода свідчить про те, що електролітичний конденсатор відноситься до розряду полярних приладів. Його робота можлива при проходженні струму тільки в одну сторону. Для роботи в електричних ланцюгах з синусоїдна струмом були розроблені неполярні електроліти. В ході їх виробництва використовуються додаткові елементи, значно збільшують розміри і ціну готових пристроїв.

Окремим різновидом пристрою, що забезпечує протікання електрохімічних процесів, вважається іоністор. Його принцип дії грунтується на зіткненні електроліту з обкладанням, в результаті чого утворюється подвійний електричний шар. Подібна конструкція дозволяє використовувати іоністор не тільки за його прямим призначенням, але і як хімічне джерело електроенергії.

Набрана за короткий час ємність іоністори може зберігатися довго. При напрузі близько десяти вольт ємність може доходити до декількох фарад. При оптимально підібраному поєднанні напруги і температурного режиму його робочий ресурс може досягти 40 тисяч годин. Однак коливання заданих спочатку характеристик спровокує зниження терміну служби в кілька десятків разів (до 500 годин).

Область використання іоністорів широка. Їх задіюють для резервування різних джерел живлення. Вони успішно застосовуються в сонячних батареях, радіоапаратурі для автомобілів і «розумних будинках».