1. 전해 콘덴서
전해 콘덴서는 전해질이 절연층으로 작용하여 전극에 산화층이 형성된 콘덴서로, 일반적으로 용량이 크다. 전해질은 이온이 풍부한 액체 젤리 같은 물질이며 대부분의 전해 커패시터는 극성입니다. 즉, 작동할 때 커패시터의 양극 전압은 항상 음전압보다 높아야 합니다.
전해 커패시터의 고용량은 누설 전류가 크고, 등가 직렬 인덕턴스와 저항이 크며, 공차 오차가 크며, 수명이 짧은 등 다른 많은 특성 때문에 희생되기도 합니다.
극성 전해 콘덴서 외에 무극성 전해 콘덴서도 있습니다. 아래 그림에는 1000uF, 16V 전해 콘덴서 두 종류가 있습니다. 그 중 큰 것이 비극성, 작은 것이 극성이다.
(무극성 및 극성 전해 콘덴서)
전해콘덴서의 내부는 액체 전해질일 수도 있고 고체 고분자일 수도 있으며, 전극 재료는 일반적으로 알루미늄(Aluminum)이나 탄탈륨(Tandalum)을 사용한다. 다음은 구조 내부의 일반적인 극성 알루미늄 전해 커패시터입니다. 전극의 두 층 사이에는 전해질에 담근 섬유 종이 층과 알루미늄 껍질에 밀봉된 실린더로 변환된 절연 종이 층이 있습니다.
(전해 콘덴서의 내부 구조)
전해 콘덴서를 해부하면 기본 구조를 명확하게 볼 수 있습니다. 전해액의 증발 및 누출을 방지하기 위해 커패시터 핀 부분을 실링 고무로 고정합니다.
물론, 그림에는 극성 전해 콘덴서와 무극성 전해 콘덴서의 내부 부피 차이도 나와 있습니다. 동일한 용량과 전압 수준에서 비극성 전해 콘덴서는 극성 전해 콘덴서보다 약 2배 정도 큽니다.
(무극성 및 극성 전해 콘덴서의 내부 구조)
이러한 차이는 주로 두 커패시터 내부의 전극 면적의 큰 차이에서 비롯됩니다. 비극성 커패시터 전극은 왼쪽에 있고 극성 전극은 오른쪽에 있습니다. 면적 차이 외에도 두 전극의 두께도 다르며, 극성 커패시터 전극의 두께도 더 얇습니다.
(폭이 다른 전해 콘덴서 알루미늄 시트)
2. 커패시터 폭발
커패시터에 인가되는 전압이 내전압을 초과하거나 극성 전해 커패시터의 전압 극성이 반전되면 커패시터 누설 전류가 급격히 상승하여 커패시터 내부의 열이 증가하고 전해액의 온도가 상승하게 됩니다. 많은 양의 가스가 발생하게 됩니다.
커패시터 폭발을 방지하기 위해 커패시터 하우징 상단에 세 개의 홈이 눌려져 있어 커패시터 상단이 고압에서 쉽게 파손되어 내부 압력을 방출할 수 있습니다.
(전해콘덴서 상부 발파조)
그러나 생산 공정의 일부 커패시터는 상단 홈 누르기가 적합하지 않으며 커패시터 내부의 압력으로 인해 커패시터 하단의 밀봉 고무가 배출되며 이때 커패시터 내부의 압력이 갑자기 해제되어 형성됩니다. 폭발.
1, 무극성 전해 콘덴서 폭발
아래 그림은 용량 1000uF, 전압 16V의 무극성 전해 콘덴서를 보여줍니다. 인가전압이 18V를 초과하면 누설전류가 급격하게 증가하여 커패시터 내부의 온도와 압력이 상승하게 된다. 결국 커패시터 하단의 고무 씰이 터지고 내부 전극이 팝콘처럼 헐거워집니다.
(무극성 전해콘덴서 과전압 발파)
열전대를 커패시터에 연결하면 인가 전압이 증가함에 따라 커패시터의 온도가 변화하는 과정을 측정할 수 있습니다. 다음 그림은 무극성 커패시터의 전압 상승 과정을 보여주며, 인가 전압이 내전압 값을 초과하면 내부 온도가 계속 상승하는 과정을 보여줍니다.
(전압과 온도의 관계)
아래 그림은 동일한 과정에서 커패시터를 통해 흐르는 전류의 변화를 보여줍니다. 전류의 증가가 내부 온도 상승의 주요 원인임을 알 수 있다. 이 과정에서 전압은 선형적으로 증가하고, 전류가 급격하게 상승함에 따라 전원공급장치군에서는 전압이 하강하게 된다. 마지막으로 전류가 6A를 초과하면 커패시터가 큰 굉음과 함께 폭발합니다.
(전압과 전류의 관계)
무극성 전해 콘덴서의 내부 용적이 크고 전해질의 양이 많기 때문에 오버플로 후 발생하는 압력이 커서 쉘 상단의 압력 완화 탱크가 파손되지 않고 하단의 밀봉 고무가 발생합니다. 커패시터가 터졌습니다.
2, 극성 전해 콘덴서 폭발
극성 전해 콘덴서의 경우 전압이 인가됩니다. 전압이 커패시터의 내압을 초과하면 누설 전류도 급격히 증가하여 커패시터가 과열되어 폭발하게 됩니다.
아래 그림은 용량이 1000uF이고 전압이 16V인 제한 전해 콘덴서를 보여줍니다. 과전압 이후 내부 압력 과정은 상단 압력 방출 탱크를 통해 방출되므로 커패시터 폭발 과정이 방지됩니다.
다음 그림은 인가 전압의 증가에 따라 커패시터의 온도가 어떻게 변하는지 보여줍니다. 전압이 점차 커패시터의 내압에 가까워질수록 커패시터의 잔류 전류가 증가하여 내부 온도가 계속 상승하게 됩니다.
(전압과 온도의 관계)
다음 그림은 테스트 과정에서 공칭 16V 전해 커패시터인 커패시터의 누설 전류 변화를 보여 주며, 전압이 15V를 초과하면 커패시터의 누설 전류가 급격히 증가하기 시작합니다.
(전압과 전류의 관계)
처음 두 전해 콘덴서의 실험 과정을 통해 이러한 1000uF 일반 전해 콘덴서의 전압 한계도 알 수 있습니다. 커패시터의 고전압 항복을 방지하기 위해 전해 커패시터 사용 시 실제 전압 변동에 따라 충분한 여유를 두는 것이 필요하다.
3,직렬로 연결된 전해 콘덴서
적절한 경우 병렬 연결과 직렬 연결을 통해 각각 더 큰 용량과 더 큰 용량 내전압을 얻을 수 있습니다.
(과압 폭발 후 전해 콘덴서 팝콘)
일부 애플리케이션에서 커패시터에 적용되는 전압은 스피커의 커플링 커패시터, 교류 위상 보상, 모터 위상 편이 커패시터 등과 같은 AC 전압이므로 비극성 전해 커패시터의 사용이 필요합니다.
일부 커패시터 제조업체가 제공한 사용자 설명서에는 연속 직렬로 전통적인 극성 커패시터를 사용하는 것, 즉 두 개의 커패시터가 직렬로 연결되어 있지만 극성이 반대가 되어 비-효과를 얻는다는 내용도 나와 있습니다. 극성 커패시터.
(과전압 폭발 후 전해 용량)
다음은 순방향 전압, 역방향 전압, 2개의 전해 커패시터 연속 직렬 적용 시 극성 커패시터를 비극성 커패시턴스의 3가지 경우로 비교한 것으로, 인가 전압의 증가에 따라 누설 전류가 변합니다.
1. 순방향 전압 및 누설 전류
커패시터에 흐르는 전류는 저항을 직렬로 연결하여 측정됩니다. 전해 콘덴서의 전압 허용 범위(1000uF, 16V) 내에서 인가 전압을 0V부터 점차적으로 증가시켜 해당 누설 전류와 전압 간의 관계를 측정합니다.
(양의 직렬 용량)
다음 그림은 극성 알루미늄 전해 커패시터의 누설 전류와 전압 사이의 관계를 보여주며, 이는 누설 전류가 0.5mA 미만인 경우 비선형 관계입니다.
(순방향 직렬 후의 전압과 전류의 관계)
2, 역전압 및 누설 전류
동일한 전류를 이용하여 인가 방향 전압과 전해 콘덴서 누설 전류와의 관계를 측정한 결과, 인가 역방향 전압이 4V를 초과하면 누설 전류가 급격히 증가하기 시작하는 것을 아래 그림에서 알 수 있습니다. 다음 곡선의 기울기에서 역전해 용량은 1Ω의 저항과 동일합니다.
(전압과 전류의 역전압 관계)
3. 연속 직렬 커패시터
두 개의 동일한 전해 커패시터(1000uF, 16V)를 직렬로 연결하여 무극성 등가 전해 커패시터를 형성한 후 전압과 누설 전류 간의 관계 곡선을 측정합니다.
(양극성 및 음극성 직렬 용량)
다음 다이어그램은 커패시터 전압과 누설 전류의 관계를 보여 주며, 인가 전압이 4V를 초과하고 전류 진폭이 1.5mA 미만이 되면 누설 전류가 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
그리고 이 측정은 약간 놀랍습니다. 왜냐하면 이 두 연속 직렬 커패시터의 누설 전류가 실제로 전압이 순방향으로 적용될 때 단일 커패시터의 누설 전류보다 크다는 것을 알 수 있기 때문입니다.
(양극 및 음극 직렬 후의 전압과 전류의 관계)
그러나 시간적인 문제로 인해 이 현상에 대한 반복적인 테스트는 이루어지지 않았습니다. 아마도 사용된 콘덴서 중 하나가 방금 역전압 테스트한 콘덴서였는데, 내부에 손상이 있어서 위와 같은 테스트 곡선이 생성된 것 같습니다.
게시 시간: 2023년 7월 25일
