Om te begrijpen hoe elektrolytische condensatoren worden gevormd, de voordelen en hun gebruik in toepassingen, laten we eens kijken wat condensator is? en van welke parameter de capaciteit van een condensator afhangt.

Wat is "CONDENSATOR"?

“De condensator kan worden gedefinieerd als een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om elektronische ladingen op te slaan in termen van een elektrisch veld”

De condensator is een passieve component. Op dit punt denk je wat de term passief definieert? "  passief geeft die apparaten aan die niet in staat zijn om de stroom te regelen door middel van een ander elektrisch signaal. ” (d.w.z. weerstanden, transformator, inductoren, diodes en condensator)

Twee soorten condensatoren (d.w.z. polaire en niet-polaire condensatoren). Een elektrolytische condensator is een polaire condensator (d.w.z. met polariteit). In dit artikel zullen we de polaire condensator bespreken (d.w.z. aluminium elektrolytische condensator die is gecategoriseerd als een elektrolytische condensator).

De twee metalen platen die in condensatoren worden gebruikt (d.w.z. anode en kathode) kunnen ladingen opslaan wanneer de juiste spanningspolariteit wordt toegepast. In parallelle plaatcondensator wanneer de spanning wordt toegepast, wordt het elektrische veld geproduceerd. Dit elektrische veld is erg hoog waardoor de capaciteit van een condensator zal afnemen (omdat de capaciteit omgekeerd evenredig is met het elektrische veld). De capaciteit is het vermogen om ladingen op te slaan in een potentiaalverschil van 1V. Aangezien om de capaciteit van de condensator te vergroten, een diëlektricum tussen de platen van de condensator wordt geplaatst, is een diëlektricum een ​​elektrisch isolerend materiaal.

Door een diëlektricum in te voeren wordt het elektrische veld kleiner, waardoor de spanning afneemt en de capaciteit toeneemt. De capaciteit hangt af van drie parameters (d.w.z. het gebied van de condensator, een afstand tussen de platen en de permittiviteit van het diëlektricum).

ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOREN:

Elektrolytische condensatoren worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, zoals in voedingen, moederborden van tv en computers, meer inerte circuits, microcontrollerborden, audioversterkers, gebruikt voor koppeling en ontkoppeling, enz. Elektrolytische condensatoren bieden een zeer hoge waarde van capaciteit vanwege het gebruik van diëlektricum tussen de platen van de condensator.

HOE WORDEN ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOREN GEVORMD?

Een elektrolytische condensator bestaat uit twee platen (d.w.z. anode en kathode) gemaakt van metaal, het diëlektricum wordt op de anodeplaat gevormd door het proces van anode-oxidatie, dit proces vormt een isolerende oxidelaag (d.w.z. een diëlektricum voor condensator ) op de anodeplaat (anode-oxidatie is een elektrochemisch proces dat nodig is om het metaal duurzaam en corrosiebestendig te maken). Terwijl de elektrolyt (een vloeistof die geïoniseerd is) de rol van de kathode vervult. De dikte van deze oxidelaag hangt af van de maximale bedrijfsspanningen van de condensator om het diëlektricum te beschermen tegen doorslag.

Drie soorten elektrolytische condensatoren in termen van hun metalen platen:

1. ALUMINIUM ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOR.
2. TANTALUM ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOR.
3. NIOBIUM ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOR.

In dit artikel zullen we het hebben over aluminium elektrolytische condensatoren.

ALUMINIUM ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOR:

Aluminium elektrolytische condensatoren nemen de hoofdpositie in tussen andere soorten condensatoren. En kan voor een breed scala aan toepassingen worden gebruikt. De belangrijkste voordelen die elektrolytische condensatoren nuttiger maken ten opzichte van andere soorten condensatoren, zijn een zeer hoge capaciteitswaarde, hoge betrouwbaarheid en de beste prestaties.

BOUWPRINCIPES VAN ALUMINIUM ELEKTROLYTISCHE CONDENSATOREN:

Omdat een elektrolytische condensator bestaat uit twee aluminiumfolies (d.w.z. de ene folie dient als anode en de andere als kathode), gescheiden door een diëlektrisch materiaal (we hebben eerder de rol van diëlektricum besproken). Aan de kathodezijde bevindt zich een elektrolytoplossing (eigenlijk een vloeistof die geïoniseerd is) en een afstandspapier.

ANODE FOLIE:

Een anodeplaat van een elektrolytische condensator van aluminium is gemaakt van aluminium (d.w.z. een metaal) dat zeer zuiver is (d.w.z. 99,99% zuiver). De dikte van deze plaat is ongeveer 20~100um.

• ETSEN (ROUTEN):

Omdat de capaciteit van een condensator ook afhankelijk is van het oppervlak van de metalen plaat. Door het proces van etsen wordt het effectieve oppervlak van de condensator vergroot.

Er zijn twee basisprocessen van etsen.

1. De aluminiumfolie wordt onderworpen aan een zoutzuuroplossing (ook bekend als fysiek etsen).
2. De aluminiumfolie die een rol speelt als anode door het proces van elektrolyse, wordt in de waterige zoutzuuroplossing geplaatst (wat in feite een elektrochemisch proces is). Op dit punt denk je wat is een elektrolyse? Bij dit proces wordt een aluminiumfolie in een vloeistof geplaatst die ionen bevat en vervolgens wordt de vloeistof onderworpen aan elektrische stroom (d.w.z. gelijkstroom of wisselstroom).

De etsmethode kan worden bepaald door de gewenste prestatie van een condensator. Na het etsen van de chloorionen op het oppervlak van de folie kunnen door een chemische reactie het aluminiummetaal langzaam worden vernietigd, waardoor de condensator kan worden beschadigd. Om de folie te beschermen tegen beschadiging wordt de aluminiumfolie daarom in het water gespoeld. Onderstaande afbeelding toont het oppervlak voor laag- en hoogspanningsfolie na het etsen.

• VORMING (ANODE-OXIDATIE):

Na het etsen van het proces van het vormen van een diëlektricum. De oxidelaag wordt gevormd op de geëtste aluminiumfolie, deze oxidelaag speelt een rol als diëlektricum. De geëtste folie wordt ondergedompeld in een elektrolytische oplossing (d.w.z. ammoniumfosfaat of ammoniumboorzuur) en onderworpen aan een gelijkspanning. Tijdens dit proces wordt AL2O3 (d.w.z. een diëlektrische) laag gevormd op de aluminiumfolie. De dikte van deze oxidelaag is evenredig met de aangelegde spanning (meestal 1,4 nm per volt).

KATHODE FOLIE:

De aluminiumfolie aan de kathodezijde dient als elektrisch contact tussen de elektrolyt en de externe terminal. Dit aluminium is van lage zuiverheid (d.w.z. 9,8%). Deze folie is ook geëtst, maar wordt niet onderworpen aan een oxidatieproces zoals de anode aluminiumfolie. Maar het heeft ook een zeer dunne oxidelaag vanwege de natuurlijke reactie van het aluminiumoppervlak met de lucht. Deze natuurlijke oxidelaag is bestand tegen een spanning van ongeveer (1-2 V).

ELEKTROLYT:

De elektrolyt (d.w.z. een geleidende vloeistof die wordt geïoniseerd) tussen de anode en de kathodefolie speelt in feite de rol van een kathode van de condensator.

De basisvereiste van een elektrolyt wordt hieronder vermeld:

• Elektrisch geleidend
• Als het in contact komt met de anode en de kathodefolies, moet het chemisch stabiel zijn
• Bij zeer hoge temperatuur heeft het een lage vluchtigheid.

SPACEPAPIER:

De kathode en de anode van de condensator moeten worden beschermd tegen kortsluiting (d.w.z. direct contact). Het afstandspapier tussen de anode en kathode is gemaakt van zeer zuiver absorberend materiaal om fysiek contact tussen anode en kathode te beschermen (d.w.z. om het te beschermen tegen kortsluiting).

De dikte van het afstandspapier is afhankelijk van de nominale spanning van de condensator. Voor een condensator van 100 V ligt de dikte van het afstandspapier tussen 35-75um. Om het afstandspapier te beschermen tegen doorslag bij hogere spanningen. Het is zo dik gemaakt dat het de nominale spanning van de condensator kan verdragen. Een reden dat de condensator explodeert bij hogere spanningen dan de nominale spanning is dat wanneer de spanning boven de nominale spanning op de condensator wordt toegepast, de dikte van het afstandspapier (ontworpen om de nominale spanning van de condensator te verdragen) de aangelegde spanning niet kan verdragen en doorslag optreedt (als resultaat is het afstandspapier beschadigd en de anode en kathode worden kortgesloten en de condensator wordt misbruikt.

FABRICATIE:

  Eerst wordt de hoofdrol aluminiumfolie door een proces van etsen en door een proces van vorming geleid (d.w.z. een diëlektrische laag). Hierna worden de anode- en kathodefolies van de masterrol met een gespecificeerde breedte en lengte gesneden. Vervolgens worden de anode en kathodefolie gestikt met een draad en vervolgens het afstandspapier (d.w.z. tussen anode en kathode), anode- en kathodefolies worden samen gewikkeld. Hierna wordt het gewonde element onder lage luchtdruk ondergedompeld in een elektrolytisch bad (d.w.z. een impregnatieproces).

De elektrolyt bevat meerwaardige alcoholen zoals ethyleenglycol (d.w.z. speelt een rol van oplosmiddel) en ammoniumzouten (d.w.z. speelt een rol van opgeloste stoffen) om de beschadigde oxidelaag (diëlektricum) te herstellen en de prestaties en levensduur van de condensator. Vervolgens wordt het geïmpregneerde element geassembleerd waarin het geïmpregneerde element is bevestigd met een rubberen afdichting, en ook in een aluminium behuizing geplaatst en verzegeld met een rubberen behuizing.

Nu is de verzegelde condensator bedekt met een huls die is gemaakt van PVC. Deze hoes geeft de informatie van een condensator aan. Aangezien tijdens het proces van scheuren en naaien de oxidelaag die wordt gevormd door het VORMEN mogelijk wordt beschadigd, is het noodzakelijk om de oxidefilm te herstellen om de condensator goed te laten werken. Tijdens het VEROUDERINGsproces wordt de condensator met een gelijkspanning op hoge temperatuur aangelegd om de oxidelaag te herstellen. Dit proces maakt de lekstroom stabiel. Nu wordt de condensator eindelijk getest om aan de vereiste criteria te voldoen.

Lees het volgende artikel:  Een condensator eenvoudig testen met 6 methoden | Elektronica Engineering Technologie