קבל אלקטרוליטי: הפרמטרים העיקריים של המכשיר, איך הוא עובד ומה קובע את הקיבולת הגדולה

קבל אלקטרוליטי קיים בעיצובים של הרוב המכריע של מכשירי החשמל. טלוויזיות, רדיו, ציוד שמע, מכונות כביסה, מזגנים, מחשבים, מדפסות - זו אינה רשימה מלאה של מכשירים המצוידים בקבל כזה. המכשיר נמצא בשימוש נרחב לא רק במכשירים ביתיים המשמשים בחיי היומיום, אלא גם במגזרי התעשייה, הצבא והבנייה.

מאפייני עיצוב

מגוון רחב של יישומים עבור קבלים אלקטרוליטיים נובע מתכונותיהם הפונקציונליות הגבוהות ופשטות העיצוב. עם גודל קטן יחסית, יש להם קיבולת גדולה למדי. מערכת הקבל סטנדרטית מאלומיניום מורכבת מ:

1. שתי קלטות נייר. לייצור שלהם, נעשה שימוש בנייר קבלים מיוחד, ספוג בתרכובת המוליכה זרם חשמלי.
2. שני פסי אלומיניום. נייר כסף לייצור שלהם מעובד בצורה מיוחדת.

כל הרצועות מגולגלות לגליל בודד. את התפקיד של האלמנט הפעיל ממלאים המוליכים המחוברים לאלקטרודות ומצוידים בחותם. המבנה כולו סגור בגוף אלומיניום בצורת גליל. מספר סוגים של דגמים מיוצרים על בסיס מערכת זו:

• עם מובילים הממוקמים בכיוון אחד;
• עם חוזק מכני מוגבר של הידוק;
• להרכבה על פני השטח.

שלבי ייצור

כל הקבלים האלקטרוליטיים בעלי הקיבולת הגבוהה מיוצרים בטכנולוגיה מוכחת. תהליך הייצור מורכב ממספר שלבים חשובים:

1. תחריט בניילון. מונח זה משמש לציון ההליך להגדלת שטח הפנים האפקטיבי. הגידול בשטח מתאפשר עקב קורוזיה אלקטרוכימית או שחיקה כימית. הזרם הפועם, יחד עם טמפרטורה והרכב מסוים של האלקטרוליט, משנים את צורתו, גודלו של נייר הכסף ומספר התעלות המיקרוסקופיות על פניו.
2. היווצרות שכבת תחמוצת. רדיד אנודה שעבר את הליך התחריט עובר חמצון, כלומר. הוא חשוף לתמיסה של מלחי אמוניום, חומצה זרחתית או בורית (במקרה של קבלים במתח גבוה). במקרים מסוימים, על רדיד הקתודה גדלים גם שכבה של תחמוצת אלומיניום Al2O3.
3. פִּלוּחַ. רצועות באורך ורוחב נתונים נחתכות מנייר ומנייר כסף שעברו את העיבוד הדרוש.
4. חיבור של לידים. הם מחוברים לאלקטרודות באמצעות ריתוך קר או נקודתי.
5. הַספָּגָה. הוא מיוצר על מנת למלא את הנקבוביות של נייר קבלים באלקטרוליט. לפני כן, הקבל האלקטרוליטי מסולק תחת לחץ. הנקבוביות חייבות להכיל נפח מסוים של אלקטרוליט. את העודפים שלו מסירים על ידי הנחת היסודות בצנטריפוגה. כדי למנוע אובדן של אלקטרוליט, אטמי גומי מותקנים בתוך המכשיר.

השלב האחרון של הייצור הוא הרכבה של כל החלקים למכשיר אחד, מכוסה בית אלומיניום מגן ומעטפת בידודית. שלב חובה נוסף הוא בדיקת פגיעה בשכבת התחמוצת ושיקום.

תכונות עיקריות

עיצוב הקבלים מוצג בצורה הקלה ביותר בתיאור פשוט. על זה אתה יכול לראות את הפרמטרים העיקריים של קבלים אלקטרוליטיים:

1. קיבולת. מחוון זה נמצא ביחס ישר לטמפרטורה. ירידה בטמפרטורה (לאפס ומטה) מובילה לכך שהצמיגות של הרכב האלקטרוליטים (כמו גם ההתנגדות בנקבוביות המיקרוסקופיות של נייר הכסף) עולה, מה שמוביל לירידה בנפח. עלייה בטמפרטורה מעל 20 מעלות, להיפך, מובילה להרחבת חלקים ולקיבולת הכוללת של המכשיר. כמו כן, הערך של מחוון זה תלוי בתדירות. התדירות והמשרעת של מתח החילופין המופעל על המכשיר עוזרים לקבוע את הקיבולת שלו.
2. התנגדות סדרה שווה (ESR). הגודל והקשר שלו עם כמויות אחרות נקבעים על ידי הנוסחה ESR = (tan δ) / (2 * π * f * ESС). הזווית δ נוצרת בין וקטור המתח של קבל מסוים לווקטור המתח בקיבול האידיאלי. Tan δ הוא מנת ההספק הפעיל חלקי ההספק התגובתי (כאשר המתח הוא סינוסואידי).
3. התנגדות כוללת (עכבה) מתקבלת כתוצאה מהפעולה הכוללת של הקיבול של שכבת התחמוצת, התנגדות אקטיבית מפריד נייר ואלקטרוליט, קיבולת המפריד ספוג באלקטרוליט, השראות של פיתולים ומסופים קַבָּל.

מאפיין חשוב נוסף הוא קצב הזרם העובר דרך שכבת התחמוצת הדיאלקטרית על האלקטרודה החיובית. אם הקבל לא קיבל מתח במשך זמן רב, זרם הדליפה יהיה גבוה. זה מצביע על הרס שכבת תחמוצת האלומיניום.

מגוון קבלים

חלק בלתי נפרד מהמכשיר והמפתח לפעולה היעילה שלו הוא נוכחות של אלקטרוליט בין הלוחות. בהתאם להרכב שמבצע את הפונקציה הזו, הקבלים הם:

• יָבֵשׁ;
• נוזל;
• מתכת תחמוצת;
• מוליך למחצה תחמוצת.

תכונה ייחודית של התקני מוליכים למחצה תחמוצת היא שתפקיד הקתודה בהם ממלא מוליך למחצה המופקד ישירות על תחמוצת אלומיניום. האנודה יכולה להיות עשויה מאלומיניום, טנטלום, ניוביום או אבקת סינטר.

נוכחותם של קתודה ואנודה מצביעה על כך שהקבלים האלקטרוליטיים שייכים לקטגוריה של מכשירים קוטביים. פעולתו אפשרית עם מעבר זרם רק בכיוון אחד. אלקטרוליטים לא קוטביים פותחו לעבודה במעגלים חשמליים עם זרמים סינוסואידים. במהלך הייצור שלהם, אלמנטים נוספים משמשים להגדיל באופן משמעותי את הגודל והמחיר של מכשירים מוגמרים.

סוג נפרד של מכשיר המבטיח זרימת תהליכים אלקטרוכימיים הוא יוניסטור. עקרון הפעולה שלו מבוסס על מגע האלקטרוליט עם הצלחת, וכתוצאה מכך נוצרת שכבה חשמלית כפולה. עיצוב זה מאפשר להשתמש בקבל העל לא רק למטרה המיועדת לו, אלא גם כמקור כימי לחשמל.

הקיבול של קבל העל שנאסף בזמן קצר יכול להישמר לאורך זמן. במתח של כעשרה וולט, הקיבול יכול להגיע לכמה פארד. עם שילוב שנבחר בצורה מיטבית של מתח וטמפרטורה, חיי העבודה שלו יכולים להגיע ל-40 אלף שעות. עם זאת, תנודתיות המאפיינים שנקבעו תחילה תעורר ירידה בחיי השירות בכמה עשרות פעמים (עד 500 שעות).

תחום היישום של קבלי-על הוא רחב. הם משמשים לגיבוי ספקי כוח שונים. הם משמשים בהצלחה בפאנלים סולאריים, ציוד רדיו לרכב ובתים חכמים.