Un condensatore elettrolitico è presente nei progetti della stragrande maggioranza degli apparecchi elettrici. Televisori, radio, apparecchiature audio, lavatrici, condizionatori d'aria, computer, stampanti: questo non è un elenco completo di dispositivi dotati di un tale condensatore. Il dispositivo è ampiamente utilizzato non solo nei dispositivi domestici utilizzati nella vita di tutti i giorni, ma anche nei settori industriale, militare ed edile.
Contenuto
- Caratteristiche del progetto
- Fasi di produzione
- Caratteristiche principali
- Varietà di condensatori
Caratteristiche del progetto
L'ampia gamma di applicazioni per i condensatori elettrolitici è dovuta alle loro elevate proprietà funzionali e alla semplicità di progettazione. Con una dimensione relativamente piccola, hanno una capacità abbastanza grande. Il sistema di condensazione standard in alluminio è composto da:
- Due nastri di carta. Per la loro fabbricazione viene utilizzata una carta speciale per condensatori, impregnata di un composto che conduce corrente elettrica.
- Due strisce di alluminio. Il foglio per la loro produzione viene lavorato in un modo speciale.
Tutte le strisce sono arrotolate in un unico rotolo. Il ruolo dell'elemento attivo è svolto dai conduttori collegati agli elettrodi e dotati di guarnizione. L'intera struttura è racchiusa in un corpo in alluminio di forma cilindrica. Sulla base di questo sistema vengono prodotti diversi tipi di modelli:
- con cavi situati in una direzione;
- con maggiore resistenza meccanica di fissaggio;
- per montaggio superficiale.
Fasi di produzione
Tutti i condensatori elettrolitici ad alta capacità sono prodotti utilizzando una tecnologia collaudata. Il processo produttivo si compone di diverse fasi importanti:
-
Incisione su lamina. Questo termine è usato per indicare la procedura per aumentare la superficie effettiva. L'aumento dell'area diventa possibile a causa della corrosione elettrochimica o dell'erosione chimica. La corrente pulsante, insieme a una certa temperatura e composizione dell'elettrolita, modifica la forma, le dimensioni della lamina e il numero di canali microscopici sulla sua superficie. - Formazione di strati di ossido. La lamina anodica che ha subito la procedura di incisione subisce ossidazione, ad es. è esposto ad una soluzione di sali di ammonio, acido fosforico o borico (nel caso di condensatori ad alta tensione). In alcuni casi, sulla lamina catodica viene anche cresciuto uno strato di ossido di alluminio Al2O3.
- Affettare. Le strisce di una determinata lunghezza e larghezza vengono tagliate da carta e lamina che hanno subito la necessaria lavorazione.
- Collegamento dei cavi. Sono collegati agli elettrodi mediante saldatura a freddo oa punti.
- Impregnazione. Viene prodotto per riempire i pori della carta del condensatore con elettrolita. Prima di ciò, il condensatore elettrolitico viene deumidificato sotto pressione. I pori devono contenere un certo volume di elettrolita. Il suo eccesso viene rimosso ponendo gli elementi in una centrifuga. Per evitare la perdita di elettrolita, all'interno del dispositivo sono installate guarnizioni in gomma.
La fase finale della produzione è l'assemblaggio di tutte le parti in un unico dispositivo, coperto da un involucro protettivo in alluminio e da un guscio isolante. Un altro passaggio obbligatorio è verificare la presenza di danni allo strato di ossido e ripristinarlo.
Caratteristiche principali
Il design del condensatore è presentato più facilmente in una descrizione semplificata. Su di esso puoi vedere i parametri principali dei condensatori elettrolitici:
-
Capacità. Questo indicatore è direttamente proporzionale alla temperatura. Un calo della temperatura (fino a zero e sotto) porta al fatto che la viscosità della composizione elettrolitica (così come la resistenza nei pori microscopici della lamina) aumenta, portando a una diminuzione del volume. Un aumento della temperatura superiore ai 20 gradi, al contrario, porta all'espansione delle parti e alla capacità totale del dispositivo. Inoltre, il valore di questo indicatore dipende dalla frequenza. La frequenza e l'ampiezza della tensione alternata applicata al dispositivo aiutano a determinarne la capacità. - Resistenza in serie equivalente (ESR). La sua dimensione e relazione con altre quantità è determinata dalla formula ESR = (tan δ) / (2 * π * f * ESС). L'angolo è formato tra il vettore di tensione di un particolare condensatore e il vettore di tensione alla capacità ideale. Tan è il quoziente della potenza attiva diviso per la potenza reattiva (quando la tensione è sinusoidale).
- La resistenza totale (impedenza) si ottiene come risultato dell'azione totale della capacità dello strato di ossido, resistenza attiva separatore di carta ed elettrolita, capacità del separatore impregnato di elettrolita, induttanza degli avvolgimenti e dei terminali condensatore.
Un'altra caratteristica importante è la velocità della corrente passata attraverso lo strato di ossido dielettrico sull'elettrodo positivo. Se il condensatore non riceve tensione da molto tempo, la corrente di dispersione sarà elevata. Questo indica la distruzione dello strato di ossido di alluminio.
Varietà di condensatori
Parte integrante del dispositivo e la chiave per il suo efficace funzionamento è la presenza di elettrolita tra le piastre. A seconda della composizione che svolge questa funzione, i condensatori sono:
- asciutto;
- liquido;
- ossido di metallo;
- semiconduttore di ossido.
Una caratteristica distintiva dei dispositivi ossido-semiconduttore è che il ruolo del catodo in essi è svolto da un semiconduttore depositato direttamente sull'ossido di alluminio. L'anodo può essere realizzato in alluminio, tantalio, niobio o polvere sinterizzata.
La presenza di un catodo e di un anodo indica che il condensatore elettrolitico appartiene alla categoria dei dispositivi polari. Il suo funzionamento è possibile con il passaggio di corrente solo in una direzione. Gli elettroliti non polari sono stati sviluppati per funzionare in circuiti elettrici con correnti sinusoidali. Durante la loro produzione vengono utilizzati elementi aggiuntivi che aumentano significativamente le dimensioni e il prezzo dei dispositivi finiti.
Un tipo separato di dispositivo che garantisce il flusso dei processi elettrochimici è uno ionistor. Il suo principio di funzionamento si basa sul contatto dell'elettrolita con la piastra, a seguito del quale si forma un doppio strato elettrico. Questo design consente di utilizzare il supercondensatore non solo per lo scopo previsto, ma anche come fonte chimica di elettricità.
La capacità del supercondensatore raccolto in breve tempo può essere mantenuta a lungo. Ad una tensione di circa dieci volt, la capacità può raggiungere diversi farad. Con una combinazione ottimale di tensione e temperatura, la sua vita utile può raggiungere le 40 mila ore. Tuttavia, la fluttuazione delle caratteristiche inizialmente impostate provocherà una diminuzione della durata di diverse decine di volte (fino a 500 ore).
L'area di applicazione dei supercondensatori è ampia. Sono utilizzati per eseguire il backup di diversi alimentatori. Sono utilizzati con successo nei pannelli solari, nelle apparecchiature autoradio e nelle case intelligenti.
