Come dire la polarità di un condensatore elettrolitico

Contenuto

• Determinazione della polarità del condensatore
• Suggerimenti
• Caratteristiche del condensatore elettrolitico
• Precauzioni di sicurezza durante la misurazione della capacità
• Simbolo del condensatore elettrolitico
• Calcolo della capacità elettrica
• Capacità di misurazione sperimentale
• Applicazioni nella misurazione della capacità
• Costruzione di condensatori elettrolitici
• Condensatori elettrolitici in alluminio
• Elettroliti in condensatori elettrolitici in alluminio
• Condensatori al niobio e al tantalio

I condensatori hanno una varietà di design per usi in applicazioni di elaborazione e filtraggio del segnale elettrico nei circuiti. Nonostante le differenze nel modo in cui sono costruite e per cosa vengono utilizzate, funzionano tutte secondo gli stessi principi elettrochimici.

Quando gli ingegneri li costruiscono, prendono in considerazione quantità come il valore di capacità, la tensione nominale, la tensione inversa e la corrente di dispersione per assicurarsi che siano ideali per i loro usi. Quando desideri conservare una grande quantità di carica in un circuito elettrico, scopri di più sui condensatori elettrolitici.

Determinazione della polarità del condensatore

Per capire la polarità del condensatore, la striscia su un condensatore elettrolitico indica l'estremità negativa. Per i condensatori conduttori assiali (in cui i conduttori escono dalle estremità opposte del condensatore), potrebbe esserci una freccia che punta all'estremità negativa, a simboleggiare il flusso di carica.

Assicurati di sapere qual è la polarità di un condensatore in modo da poterlo collegare a un circuito elettrico nella direzione appropriata. Il collegamento nella direzione errata può causare il corto circuito o il surriscaldamento del circuito.

Suggerimenti

In alcuni casi, l'estremità positiva del condensatore può essere più lunga di quella negativa, ma è necessario prestare attenzione a questi criteri perché molti condensatori hanno i loro conduttori tagliati. Un condensatore al tantalio può talvolta avere un segno più (+) che indica l'estremità positiva.

Alcuni condensatori elettrolitici possono essere utilizzati in modo bipolare che consente di invertire la polarità quando necessario. Lo fanno cambiando il flusso di carica attraverso un circuito a corrente alternata (AC).

Alcuni condensatori elettrolitici sono destinati al funzionamento bipolare mediante metodi non polarizzati. Questi condensatori sono costruiti con due piastre anodiche collegate in polarità inversa. In porzioni successive del ciclo ac, un ossido funziona come un dielettrico bloccante. Impedisce alla corrente inversa di distruggere l'elettrolita opposto.

Caratteristiche del condensatore elettrolitico

Un condensatore elettrolitico utilizza un elettrolita per aumentare la quantità di capacità, o la sua capacità di immagazzinare carica, che può raggiungere. Sono polarizzati, il che significa che le loro cariche si allineano in una distribuzione che consente loro di immagazzinare la carica. L'elettrolita, in questo caso, è un liquido o un gel che ha un'elevata quantità di ioni che lo rende facilmente carica.

Quando i condensatori elettrolitici sono polarizzati, la tensione o il potenziale sul terminale positivo è maggiore di quello negativo, consentendo alla carica di fluire liberamente attraverso il condensatore.

Quando il condensatore è polarizzato, è generalmente contrassegnato da un segno meno (-) o più (+) per indicare le estremità negative e positive. Prestare molta attenzione a questo perché, se si collega un condensatore in un circuito nel modo sbagliato, potrebbe cortocircuitare, come in, una corrente che è così grande fluisce attraverso il condensatore che può danneggiarlo permanentemente.

Sebbene una grande capacità consenta ai condensatori elettrolitici di immagazzinare grandi quantità di carica, possono essere soggetti a correnti di dispersione e non soddisfare le tolleranze di valore appropriate, la quantità che una capacità può variare a scopi pratici. Alcuni fattori di progettazione possono anche limitare la durata dei condensatori elettrolitici se i condensatori tendono ad essere consumati facilmente dopo un uso ripetuto.

A causa di questa polarità di un condensatore elettrolitico, devono essere polarizzati in avanti. Ciò significa che l'estremità positiva del condensatore deve avere una tensione superiore a quella negativa in modo che la carica fluisca attraverso il circuito dall'estremità positiva all'estremità negativa.

Il collegamento di un condensatore a un circuito nella direzione errata può danneggiare il materiale di ossido di alluminio che isola il condensatore o il cortocircuito stesso. Può anche causare il surriscaldamento in modo tale che l'elettrolito si surriscaldi o perdano troppo.

Precauzioni di sicurezza durante la misurazione della capacità

Prima di misurare la capacità, è necessario essere consapevoli delle precauzioni di sicurezza quando si utilizza un condensatore. Anche dopo aver rimosso l'alimentazione da un circuito, è probabile che un condensatore rimanga eccitato. Prima di toccarlo, confermare che tutta l'alimentazione del circuito è disattivata utilizzando un multimetro per confermare che l'alimentazione è spenta e si è scaricato il condensatore collegando un resistore attraverso i conduttori dei condensatori.

Per scaricare in sicurezza un condensatore, collegare una resistenza da 5 watt attraverso i terminali dei condensatori per cinque secondi. Utilizzare il multimetro per confermare che l'alimentazione è disattivata. Controllare costantemente il condensatore per perdite, crepe e altri segni di usura.

Simbolo del condensatore elettrolitico

••• Syed Hussain Ather

Il simbolo del condensatore elettrolitico è il simbolo generale per un condensatore. I condensatori elettrolitici sono rappresentati in schemi circuitali come mostrato nella figura sopra per gli stili europei e americani. I segni più e meno indicano i terminali positivo e negativo, l'anodo e il catodo.

Calcolo della capacità elettrica

Poiché la capacità è un valore intrinseco a un condensatore elettrolitico, è possibile calcolarlo in unità di farad come C = ε_r ε₀ Anno Domini per l'area di sovrapposizione delle due piastre UN in m², ε_r come costante dielettrica senza dimensioni del materiale, ε₀ come costante elettrica in farads / metro e d come separazione tra piastre in metri.

Capacità di misurazione sperimentale

È possibile utilizzare un multimetro per misurare la capacità. Il multimetro funziona misurando la corrente e la tensione e usando questi due valori per calcolare la capacità. Impostare il multimetro in modalità capacità (in genere indicato da un simbolo di capacità).

Dopo che il condensatore è stato collegato al circuito e ha avuto il tempo sufficiente per caricarsi, scollegarlo dal circuito seguendo le precauzioni di sicurezza che sono state appena descritte.

Collegare i cavi del condensatore ai terminali del multimetro. È possibile utilizzare una modalità relativa per misurare la capacità dei puntali di prova l'una rispetto all'altra. Questo può essere utile per valori di bassa capacità che potrebbero essere più difficili da rilevare.

Prova a utilizzare varie gamme di capacità fino a trovare una lettura accurata in base alla configurazione del circuito elettrico.

Applicazioni nella misurazione della capacità

Gli ingegneri utilizzano multimetri per misurare frequentemente la capacità per motori monofase, apparecchiature e macchine di piccole dimensioni per applicazioni industriali. I motori monofase funzionano creando un flusso alternato nell'avvolgimento dello statore del motore. Ciò consente alla corrente di alternarsi nella direzione mentre scorre attraverso l'avvolgimento dello statore come regolato dalle leggi e dai principi dell'induzione elettromagnetica.

I condensatori elettrolitici in particolare sono migliori per usi ad alta capacità come circuiti di alimentazione e schede madri per computer.

La corrente indotta nel motore quindi produce il proprio flusso magnetico in opposizione al flusso dell'avvolgimento dello statore. Poiché i motori monofase possono essere soggetti a surriscaldamento e ad altri problemi, è necessario verificarne la capacità e la capacità di lavorare utilizzando multimetri per misurare la capacità.

I malfunzionamenti nei condensatori possono limitare la loro durata. I condensatori in cortocircuito possono persino danneggiarne alcune parti in modo che non possano più funzionare.

Costruzione di condensatori elettrolitici

Costruttori di ingegneri condensatori elettrolitici in alluminio utilizzando fogli di alluminio e distanziatori di carta, dispositivi che causano fluttuazioni di tensione per prevenire vibrazioni dannose, che sono immerse nel fluido elettrolitico. Coprono tipicamente uno dei due fogli di alluminio con uno strato di ossido sull'anodo del condensatore.

L'ossido in questa parte del condensatore provoca la perdita di elettroni del materiale durante il processo di carica e conservazione della carica. Al catodo, il materiale guadagna elettroni durante il processo di riduzione della costruzione del condensatore elettrolitico.

Quindi, i produttori continuano a impilare la carta imbevuta di elettroliti con il catodo collegandoli l'uno all'altro in un circuito elettrico e facendoli rotolare in un involucro cilindrico collegato al circuito. Gli ingegneri generalmente scelgono di disporre la carta in direzione assiale o radiale.

I condensatori assiali sono realizzati con un perno su ciascuna estremità del cilindro, mentre i design radiali utilizzano entrambi i pin sullo stesso lato della cassa cilindrica.

L'area della piastra e lo spessore elettrolitico determinano la capacità e consentono ai condensatori elettrolitici di essere candidati ideali per applicazioni come amplificatori audio. I condensatori elettrolitici in alluminio sono utilizzati in alimentatori, schede madri per computer e apparecchiature domestiche.

Queste caratteristiche consentono ai condensatori elettrolitici di immagazzinare molta più carica rispetto ad altri condensatori. Condensatori a doppio strato, o supercondensatori, possono persino raggiungere capacità di migliaia di farad.

Condensatori elettrolitici in alluminio

I condensatori elettrolitici in alluminio utilizzano il materiale in alluminio solido per creare una "valvola" in modo tale che una tensione positiva nel liquido elettrolitico gli consenta di formare uno strato di ossido che funge da dielettrico, un materiale isolante che può essere polarizzato per impedire il flusso delle cariche. Gli ingegneri creano questi condensatori con un anodo di alluminio. Questo è usato per creare gli strati del condensatore ed è ideale per conservare la carica. Gli ingegneri usano il biossido di manganese per creare il catodo.

Questi tipi di condensatori elettrolitici possono essere ulteriormente suddivisi in tipo a foglio sottile sottile e tipo a foglio inciso. I tipi a foglio semplice sono quelli appena descritti mentre i condensatori a foglio inciso utilizzano ossido di alluminio sull'anodo e fogli a catodo che sono stati incisi per aumentare l'area superficiale e la permittività, la misura della capacità dei materiali di immagazzinare carica.

Ciò aumenta la capacità, ma ostacola anche la capacità dei materiali di tollerare alte correnti dirette (CC), il tipo di corrente che viaggia in una singola direzione in un circuito.

Elettroliti in condensatori elettrolitici in alluminio

I tipi di elettroliti utilizzati nei condensatori di alluminio possono differire tra biossido di manganese solido non solido e polimero solido. Gli elettroliti non solidi o liquidi sono comunemente usati perché sono relativamente economici e adatti a una varietà di dimensioni, capacità e valori di tensione. Tuttavia, presentano elevate perdite di energia quando utilizzati nei circuiti. Il glicole etilenico e gli acidi borici formano gli elettroliti liquidi.

Altri solventi come dimetilformammide e dimetilacetamide possono anche essere sciolti in acqua per l'uso. Questi tipi di condensatori possono anche utilizzare elettroliti solidi come il biossido di manganese o un elettrolita polimerico solido. Il biossido di manganese è anche conveniente e affidabile a temperature e valori di umidità più elevati. Hanno meno corrente di dispersione CC e un'elevata conduttività elettrica.

Gli elettroliti sono scelti per affrontare i problemi degli alti fattori di dissipazione e delle perdite generali di energia dei condensatori elettrolitici.

Condensatori al niobio e al tantalio

Il condensatore al tantalio viene utilizzato principalmente nei dispositivi a montaggio superficiale in applicazioni informatiche, nonché in apparecchiature militari, mediche e spaziali.

Il materiale al tantalio dell'anodo consente loro di ossidarsi facilmente proprio come il condensatore in alluminio e consente inoltre loro di sfruttare la maggiore conduttività quando la polvere di tantalio viene premuta su un filo conduttore. L'ossido si forma quindi sulla superficie e all'interno delle cavità del materiale. Ciò crea una maggiore superficie per una maggiore capacità di immagazzinare carica con maggiore permittività rispetto all'alluminio.

I condensatori a base di niobio utilizzano una massa di materiale attorno a un conduttore a filo che utilizza l'ossidazione nella creazione di un dielettrico. Questi dielettrici hanno una permittività maggiore rispetto ai condensatori al tantalio, ma usano più di uno spessore dielettrico per una data tensione nominale. Questi condensatori sono stati usati più frequentemente di recente perché i condensatori al tantalio sono diventati più costosi.