Elektrolytický kondenzátor: hlavní parametry zařízení, jak funguje a co určuje velkou kapacitu

Elektrolytický kondenzátor je přítomen v konstrukcích naprosté většiny elektrických spotřebičů. Televize, rádio, audio zařízení, pračky, klimatizace, počítače, tiskárny - to není úplný seznam zařízení vybavených takovým kondenzátorem. Zařízení je široce používáno nejen v domácích zařízeních používaných v každodenním životě, ale také v průmyslovém, vojenském a stavebním sektoru.

Designové vlastnosti

Široká škála aplikací pro elektrolytické kondenzátory je dána jejich vysokými funkčními vlastnostmi a jednoduchostí konstrukce. Při relativně malé velikosti mají poměrně velkou kapacitu. Standardní hliníkový kondenzační systém se skládá z:

1. Dvě papírové pásky. K jejich výrobě se používá speciální kondenzátorový papír, napuštěný sloučeninou, která vede elektrický proud.
2. Dva hliníkové proužky. Fólie na jejich výrobu se zpracovává speciálním způsobem.

Všechny pásy jsou srolovány do jedné role. Roli aktivního prvku hrají vývody připojené k elektrodám a opatřené těsněním. Celá konstrukce je uzavřena v hliníkovém těle ve tvaru válce.

Na základě tohoto systému se vyrábí několik typů modelů:

• s přívody umístěnými v jednom směru;
• se zvýšenou mechanickou pevností upevnění;
• pro povrchovou montáž.

Výrobní fáze

Všechny vysokokapacitní elektrolytické kondenzátory jsou vyráběny osvědčenou technologií. Výrobní proces se skládá z několika důležitých fází:

1. Leptání fólie. Tento termín se obvykle používá k označení postupu pro zvětšení efektivní plochy. Zvětšení plochy je možné v důsledku elektrochemické koroze nebo chemické eroze. Pulzující proud spolu s určitou teplotou a složením elektrolytu mění tvar, velikost fólie a počet mikroskopických kanálků na jejím povrchu.
2. Tvorba oxidové vrstvy. Anodová fólie, která prošla postupem leptání, prochází oxidací, tzn. je vystavena roztoku amonných solí, kyseliny fosforečné nebo borité (v případě vysokonapěťových kondenzátorů). V některých případech je na katodové fólii také narostlá vrstva oxidu hlinitého Al2O3.
3. Krájení. Z papíru a fólie, které prošly potřebným zpracováním, se řežou proužky dané délky a šířky.
4. Připojení vodičů. K elektrodám se připojují pomocí studeného nebo bodového svařování.
5. Impregnace. Vyrábí se za účelem vyplnění pórů kondenzátorového papíru elektrolytem. Před tím je elektrolytický kondenzátor pod tlakem odvlhčen. Póry musí obsahovat určitý objem elektrolytu. Jeho přebytek se odstraní umístěním prvků do odstředivky. Aby se zabránilo ztrátě elektrolytu, jsou uvnitř zařízení instalována pryžová těsnění.

Finální fází výroby je sestavení všech dílů do jediného zařízení, pokrytého ochranným hliníkovým pouzdrem a izolačním pláštěm. Dalším povinným krokem je kontrola poškození oxidové vrstvy a její obnovení.

Hlavní charakteristiky

Konstrukce kondenzátoru je nejsnáze prezentována ve zjednodušeném popisu. Na něm můžete vidět hlavní parametry elektrolytických kondenzátorů:

1. Kapacita. Tento indikátor je přímo úměrný teplotě. Pokles teploty (na nulu a níže) vede k tomu, že viskozita složení elektrolytu (stejně jako odpor v mikroskopických pórech fólie) se zvyšuje, což vede ke snížení objemu. Zvýšení teploty nad 20 stupňů naopak vede k roztažení dílů a celkové kapacity zařízení. Také hodnota tohoto ukazatele závisí na frekvenci. Frekvence a amplituda střídavého napětí aplikovaného na zařízení pomáhají určit jeho kapacitu.
2. Ekvivalentní sériový odpor (ESR). Jeho velikost a vztah k ostatním veličinám je určen vzorcem ESR = (tan δ) / (2 * π * f * ESС). Úhel δ je vytvořen mezi vektorem napětí konkrétního kondenzátoru a vektorem napětí při ideální kapacitě. Tan δ je podíl činného výkonu dělený jalovým výkonem (když je napětí sinusové).
3. Celkový odpor (impedance) se získá jako výsledek celkového působení kapacity oxidové vrstvy, aktivní odpor papírový separátor a elektrolyt, kapacita separátoru napuštěného elektrolytem, ​​indukčnost vinutí a vývodů kondenzátor.

Další důležitou charakteristikou je rychlost proudu procházejícího vrstvou dielektrického oxidu na kladné elektrodě. Pokud kondenzátor po dlouhou dobu nepřijímá napětí, svodový proud bude vysoký. To ukazuje na destrukci vrstvy oxidu hlinitého.

Druhy kondenzátorů

Nedílnou součástí zařízení a klíčem k jeho efektivnímu fungování je přítomnost elektrolytu mezi deskami. V závislosti na tom, které složení plní tuto funkci, jsou kondenzátory:

• suchý;
• kapalina;
• oxidový kov;
• oxidový polovodič.

Charakteristickým rysem oxidových polovodičových zařízení je, že roli katody v nich hraje polovodič nanesený přímo na oxidu hlinitém. Anoda může být vyrobena z hliníku, tantalu, niobu nebo slinutého prášku.

Přítomnost katody a anody naznačuje, že elektrolytický kondenzátor patří do kategorie polárních zařízení. Jeho provoz je možný s průchodem proudu pouze jedním směrem. Nepolární elektrolyty byly vyvinuty pro práci v elektrických obvodech se sinusovými proudy. Při jejich výrobě se používají další prvky, které výrazně zvyšují velikost a cenu hotových zařízení.

Samostatným typem zařízení, které zajišťuje tok elektrochemických procesů, je ionistor. Jeho princip činnosti je založen na kontaktu elektrolytu s deskou, v důsledku čehož se vytvoří dvojitá elektrická vrstva. Tato konstrukce umožňuje použití superkondenzátoru nejen k určenému účelu, ale také jako chemický zdroj elektřiny.

Kapacita superkondenzátoru shromážděná v krátké době může být udržována po dlouhou dobu. Při napětí kolem deseti voltů může kapacita dosáhnout několika farad. Při optimálně zvolené kombinaci napětí a teploty může jeho životnost dosáhnout 40 tisíc hodin. Kolísání původně nastavených charakteristik však způsobí několikanásobné snížení životnosti (až 500 hodin).

Oblast použití superkondenzátorů je široká. Používají se k zálohování různých napájecích zdrojů. S úspěchem se používají v solárních panelech, zařízeních pro autorádia a inteligentních domácnostech.