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有极性和无极性电容爆炸原因

时间:2021-03-26 电解电容器,贴片电容,电解质电容

电解电容器是电解质作为绝缘层的电容器在电极上形成的氧化物层,通常容量较大。电解质是液体,凝胶状离子丰富的物质。大多数电解质电容器是极性的,即工作时,电容器的正电压始终需要高于负电压。

电子技术专业的同学,如果我们没见过电容爆炸,那估计你学的是一个假电子商务专业。今天就来给大家可以分享自己一下我国关于有极性和无极性电容爆炸的原因,及相关研究内容。

 

1、电解电容

 

电解电容器是在电解液的作用下,在电极上形成的氧化层绝缘而成的电容,通常具有较大的容量。

 

电解电容器的高容量还牺牲了许多其它特性,如漏电流大、等效串联电感和电阻大、电容误差大、寿命短等。

 

除了极性电解电容器外,还有非极性电解电容器。在下面的图中,有两个1000超滤,16伏电解电容器,其中较大的是非极性的,较小的是极性的。

 

 

非极性和极性电解电容器

 

电解电容进行内部原因可能是由于液体作为电解质研究或者通过固态聚合物,电极以及材料我们常用铝(Aluminum)或者钽(Tandalum)。下图是常见到的有极性铝电解电容系统内部的结构。两层不同电极表面之间有一层浸有电解液的纤维纸,再加一层绝缘纸转成一个圆柱形,密封在铝制壳内。

 

电解电容内部结构

 

解剖电解电容器,我们可以清楚地看到它的基本结构。

 

该图还显示了具有极性和非极性的电解质电容器内部体积的差异,在同一容量和抗压水平下,非极电解质电容器的极性约为极性的两倍。

 

非极性和极性电解电容器的内部结构

 

这种差异主要是由于两个电容器之间的内部电极面积差异很大。下图中,左侧为非极性电容电极,右侧为极性电极。除了面积不同,两个电极的厚度也不同。极性电容器电极厚度较薄。

 

不同宽度的电解电容器铝板

 

2、电容爆炸

 

当电容施加的电压不能超过其耐压时,或者企业对于有极性电解电容电压极性加反时,都会影响引起电容漏电流急剧发展上升,造成电容以及内部控制热量可以增加,电解液会产生需要大量的气体。

 

为防止电容器爆炸,在电容器外壳顶部按压三个凹槽,使电容器顶部在高压下先行击穿,释放内部压力。

 

电解电容顶部的爆破槽

 

但是,一些电容器在生产过程中,顶部槽压不合格,电容器内部的压力会导致电容器底部的密封橡胶被弹出,此时电容器内部的压力突然释放,形成爆炸。

 

1) 非极性电解电容器爆炸

 

下图显示的是一个容量为1000uf、耐压为16v 的非极性电解电容。当施加超过18v 的电压后,漏电流突然增加,电容器内部的温度和压力增加。最终电容器底部的橡胶密封爆开,内部电极像爆米花一样松开。

 

非极性电解电容器过电压爆炸

 

通过在电容上捆绑一个热电偶,可以提高测量电容的温度以及随着中国施加的电压不断增加市场变化的过程。下图数据显示了无极性电容在电压增加学习过程中,当施加的电压超过耐压值,内部控制温度需要继续增高的过程。

 

电压与温度之间的关系

 

下图显示了在同一过程中流经电容器的电流的变化。

 

电压与电流之间的关系

 

由于非极电解质电容器内部体积大,电解质量大,溢出后产生的压力巨大。这会导致外壳顶部的浮雕槽不断裂,电容器底部的密封橡胶被吹开。

 

2) 极性电解电容器爆炸

 

对于极性电解电容,施加一个电压。当电压超过电容器的耐受电压时,漏电流也会急剧上升,导致电容器过热而爆炸。

 

下图所示为有限电解电容,1000uF,16V。超压后通过顶部泄压槽释放内部气压过程。因此,避免了电容器爆炸的过程。

 

极性电解电容过压爆破

 

下图数据显示了电容的温度随着中国施加电压的增加市场变化的情况。当电压进行逐步接近电容的耐压后,电容的留点电流通过增加,内部的温度继续不断上升。

 

电压与温度之间的关系

 

下图显示了电容器漏电流的变化。

 

电压与电流之间的关系

 

这种1000uF普通电解质电容器的压力极限也可以通过前两个电解质电容器遇到的实验过程来看到。为了避免电容器被高压敲击,使用电解质电容器时,必须根据实际电压波动保持足够的平衡。

 

3、电解电容串联

 

在适当的条件下,并联和串联可以分别获得较大的电容容量和较大的电容耐压。

 

电解电容爆米花经过过电压爆破

 

在一些应用中,施加到电容器上的电压是交流电压,例如扬声器的耦合电容器、交流相位补偿、电机相移电容器等。,所以有必要使用非极性电解电容器。

 

在 一些电容制造商可以给出的使用管理手册上,也给出了我们使用中国传统的有极性电容主要通过背对背的串联,即将实现两个不同电容的串联结合在一起,但极性相反,来获得无极性电容的效果。

 

过电压爆破后的电解电容器

 

以下是极地电容器在应用正电压、反向电压时,将两个电解电容器背靠背系列成非极电容器三种情况,泄漏电流随着施加电压的变化而增加。

 

1)正向电压与漏电流

 

串联一个电阻来测量流经电容器的电流。在电解电容器的耐受电压范围(1000uF,16V)内,施加的电压从0V逐渐升高,测量相应的漏电流与电压的关系。

 

正极性串联电容

 

下图显示了极性铝电解电容的漏电流与电压之间的关系。这是一种非线性关系。漏电流小于0.5毫安。

 

正向串联后电压与电流的关系

 

2)反向工作电压与漏电保护电流

 

使用过程中同样的电流进行测量施加影响方向电压与电解电容漏电电流数据之间的关系。下图我们可以明显看出,当施加的反向电压超过了4V之后,漏电电流便开始发展快速有效增加。通过自己后面的曲线斜率来看,反向的电解电容相当于没有一个阻值为1欧姆的电阻。

 

反向电压电压与电流之间的关系

 

3)背对背串联的电容

 

两个相同的电解电容器(1000uf,16V)串联在一起,形成无极性的等效电解电容。测量了它们的电压与泄漏电流的关系。

 

正反极性串联电容

 

下图显示了电容器电压和漏电流之间的关系。当施加电压超过4v,电流幅值小于1.5 ma 时,漏电流增大。

 

然而,这个测量有点令人惊讶。你可以看到,这两个背靠背串联电容的漏电流实际上比单个电容正向施加电压时的漏电流要大。这真的很奇怪。

 

正反向串联之后工作电压电压与电流数据之间的关系

 

不过,由于时间原因,对这一现象并没有反复的检验。


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