इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर का स्फोट होतात? समजून घेण्यासाठी एक शब्द!

1. इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर 

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर हे कॅपेसिटर आहेत जे इलेक्ट्रोडवरील ऑक्सिडेशन लेयरद्वारे इलेक्ट्रोलाइटच्या कृतीद्वारे इन्सुलेटिंग लेयर म्हणून तयार होतात, ज्याची क्षमता सामान्यतः मोठी असते. इलेक्ट्रोलाइट एक द्रव, जेली सारखी आयन समृद्ध सामग्री आहे आणि बहुतेक इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ध्रुवीय असतात, म्हणजेच, काम करताना, कॅपेसिटरच्या सकारात्मक इलेक्ट्रोडचा व्होल्टेज नेहमी नकारात्मक व्होल्टेजपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या उच्च क्षमतेचा इतर अनेक वैशिष्ट्यांसाठी देखील त्याग केला जातो, जसे की मोठ्या प्रमाणात गळती करंट असणे, मोठ्या समतुल्य मालिका इंडक्टन्स आणि प्रतिरोधकता, मोठी सहनशीलता त्रुटी आणि लहान आयुष्य.

ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर व्यतिरिक्त, नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर देखील आहेत. खालील आकृतीमध्ये, दोन प्रकारचे 1000uF, 16V इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर आहेत. त्यापैकी, मोठा ध्रुवीय नसलेला आणि लहान ध्रुवीय आहे.

(नॉन-ध्रुवीय आणि ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर)

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा आतील भाग द्रव इलेक्ट्रोलाइट किंवा घन पॉलिमर असू शकतो आणि इलेक्ट्रोड सामग्री सामान्यतः ॲल्युमिनियम (ॲल्युमिनियम) किंवा टँटलम (टँडलम) असते. खालील संरचनेच्या आत एक सामान्य ध्रुवीय ॲल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर आहे, इलेक्ट्रोडच्या दोन स्तरांमध्ये इलेक्ट्रोलाइटमध्ये भिजलेल्या फायबर पेपरचा एक थर आहे, तसेच इन्सुलेट पेपरचा एक थर सिलेंडरमध्ये बदललेला आहे, ॲल्युमिनियमच्या शेलमध्ये बंद आहे.

(इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची अंतर्गत रचना)

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचे विच्छेदन करताना, त्याची मूलभूत रचना स्पष्टपणे पाहिली जाऊ शकते. इलेक्ट्रोलाइटचे बाष्पीभवन आणि गळती रोखण्यासाठी, कॅपेसिटर पिनचा भाग सीलिंग रबरसह निश्चित केला जातो.

अर्थात, आकृती ध्रुवीय आणि नॉन-ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरमधील अंतर्गत आवाजातील फरक देखील दर्शवते. समान क्षमता आणि व्होल्टेज स्तरावर, नॉन-ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ध्रुवीय एकापेक्षा दुप्पट आहे.

(नॉन-पोलर आणि ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची अंतर्गत रचना)

हा फरक प्रामुख्याने दोन कॅपेसिटरमधील इलेक्ट्रोडच्या क्षेत्रफळातील मोठ्या फरकामुळे येतो. नॉन-पोलर कॅपेसिटर इलेक्ट्रोड डावीकडे आहे आणि ध्रुवीय इलेक्ट्रोड उजवीकडे आहे. क्षेत्रफळाच्या फरकाव्यतिरिक्त, दोन इलेक्ट्रोडची जाडी देखील भिन्न आहे आणि ध्रुवीय कॅपेसिटर इलेक्ट्रोडची जाडी पातळ आहे.

(विविध रुंदीचे इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ॲल्युमिनियम शीट)

2. कॅपेसिटरचा स्फोट

जेव्हा कॅपेसिटरद्वारे लागू केलेला व्होल्टेज त्याच्या प्रतिकार व्होल्टेजपेक्षा जास्त होतो, किंवा जेव्हा ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या व्होल्टेजची ध्रुवीयता उलट केली जाते, तेव्हा कॅपेसिटरच्या गळतीचा प्रवाह झपाट्याने वाढतो, परिणामी कॅपेसिटरच्या अंतर्गत उष्णतामध्ये वाढ होते आणि इलेक्ट्रोलाइट मोठ्या प्रमाणात गॅस निर्मिती होईल.

कॅपेसिटरचा स्फोट रोखण्यासाठी, कॅपेसिटरच्या वरच्या बाजूला तीन खोबणी दाबली जातात, ज्यामुळे कॅपेसिटरचा वरचा भाग उच्च दाबाने तुटणे आणि अंतर्गत दाब सोडणे सोपे होते.

(इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या शीर्षस्थानी ब्लास्टिंग टाकी)

तथापि, उत्पादन प्रक्रियेतील काही कॅपेसिटर, वरच्या खोबणीचे दाब योग्य नाही, कॅपेसिटरच्या आतील दाबामुळे कॅपेसिटरच्या तळाशी असलेले सीलिंग रबर बाहेर पडते, यावेळी कॅपेसिटरच्या आतील दाब अचानक बाहेर पडतो, तयार होईल एक स्फोट.

1, नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा स्फोट

खालील आकृती 1000uF ची क्षमता आणि 16V च्या व्होल्टेजसह एक नॉन-ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर दाखवते. लागू व्होल्टेज 18V पेक्षा जास्त झाल्यानंतर, गळतीचा प्रवाह अचानक वाढतो आणि कॅपेसिटरच्या आत तापमान आणि दबाव वाढतो. अखेरीस, कॅपेसिटरच्या तळाशी असलेला रबर सील उघडतो आणि अंतर्गत इलेक्ट्रोड्स पॉपकॉर्नसारखे सैल होतात.

(नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ओव्हरव्होल्टेज ब्लास्टिंग)

कॅपेसिटरला थर्मोकूपल बांधून, लागू व्होल्टेज वाढल्यामुळे कॅपेसिटरचे तापमान बदलते त्या प्रक्रियेचे मोजमाप करणे शक्य आहे. खालील आकृती व्होल्टेज वाढण्याच्या प्रक्रियेत नॉन-पोलर कॅपेसिटर दर्शविते, जेव्हा लागू व्होल्टेज प्रतिकार व्होल्टेज मूल्यापेक्षा जास्त होते, तेव्हा अंतर्गत तापमान वाढण्याची प्रक्रिया सुरू ठेवते.

(व्होल्टेज आणि तापमान यांच्यातील संबंध)

खालील आकृती त्याच प्रक्रियेदरम्यान कॅपेसिटरमधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहातील बदल दर्शवते. अंतर्गत तापमानात वाढ होण्याचे मुख्य कारण म्हणजे विद्युत प्रवाह वाढणे हे दिसून येते. या प्रक्रियेत, व्होल्टेज रेषीयपणे वाढले आहे, आणि विद्युत् प्रवाह झपाट्याने वाढल्याने, वीज पुरवठा गट व्होल्टेज कमी करतो. शेवटी, जेव्हा विद्युत् प्रवाह 6A पेक्षा जास्त होतो, तेव्हा मोठ्या आवाजाने कॅपेसिटरचा स्फोट होतो.

(व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचे मोठे अंतर्गत खंड आणि इलेक्ट्रोलाइटचे प्रमाण यामुळे, ओव्हरफ्लो झाल्यानंतर निर्माण होणारा दबाव प्रचंड असतो, परिणामी शेलच्या वरच्या बाजूला असलेली दाब आराम टाकी तुटत नाही आणि तळाशी सीलिंग रबर असते. कॅपेसिटरचे उघडे उडवले आहे.

2, ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा स्फोट 

ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसाठी, एक व्होल्टेज लागू केला जातो. जेव्हा व्होल्टेज कॅपेसिटरच्या प्रतिरोधक व्होल्टेजपेक्षा जास्त असेल तेव्हा गळती करंट देखील झपाट्याने वाढेल, ज्यामुळे कॅपेसिटर जास्त गरम होईल आणि स्फोट होईल.

खालील आकृती मर्यादित इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर दर्शविते, ज्याची क्षमता 1000uF आणि व्होल्टेज 16V आहे. ओव्हरव्होल्टेजनंतर, अंतर्गत दाब प्रक्रिया शीर्ष दाब ​​रिलीफ टाकीद्वारे सोडली जाते, त्यामुळे कॅपेसिटर स्फोट प्रक्रिया टाळली जाते.

लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या वाढीसह कॅपेसिटरचे तापमान कसे बदलते हे खालील आकृती दर्शवते. जसजसे व्होल्टेज हळूहळू कॅपेसिटरच्या प्रतिकार व्होल्टेजच्या जवळ येते, कॅपेसिटरचा अवशिष्ट प्रवाह वाढतो आणि अंतर्गत तापमान सतत वाढत जाते.

(व्होल्टेज आणि तापमान यांच्यातील संबंध)

खालील आकृती कॅपेसिटरच्या गळती प्रवाहातील बदल आहे, नाममात्र 16V इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर, चाचणी प्रक्रियेत, जेव्हा व्होल्टेज 15V पेक्षा जास्त होते, तेव्हा कॅपेसिटरची गळती वेगाने वाढू लागते.

(व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

पहिल्या दोन इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या प्रायोगिक प्रक्रियेद्वारे, हे देखील पाहिले जाऊ शकते की अशा 1000uF सामान्य इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची व्होल्टेज मर्यादा आहे. कॅपेसिटरचे उच्च-व्होल्टेज ब्रेकडाउन टाळण्यासाठी, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरताना, वास्तविक व्होल्टेज चढउतारांनुसार पुरेसे मार्जिन सोडणे आवश्यक आहे.

३,मालिकेतील इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर

जेथे योग्य असेल तेथे, जास्त कॅपॅसिटन्स आणि जास्त कॅपॅसिटन्स विदंड व्होल्टेज अनुक्रमे समांतर आणि मालिका कनेक्शनद्वारे मिळवता येतात.

(अति दाबाच्या स्फोटानंतर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर पॉपकॉर्न)

काही ऍप्लिकेशन्समध्ये, कॅपेसिटरला लागू होणारा व्होल्टेज AC व्होल्टेज असतो, जसे की स्पीकर्सचे कपलिंग कॅपेसिटर, अल्टरनेटिंग करंट फेज कॉम्पेन्सेशन, मोटर फेज-शिफ्टिंग कॅपेसिटर इ., ज्यासाठी नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरणे आवश्यक असते.

काही कॅपेसिटर उत्पादकांनी दिलेल्या वापरकर्ता मॅन्युअलमध्ये, हे देखील दिले आहे की पारंपारिक ध्रुवीय कॅपेसिटरचा वापर बॅक-टू-बॅक मालिकेद्वारे केला जातो, म्हणजे, दोन कॅपेसिटर मालिकेत एकत्र, परंतु ध्रुवीयता विरुद्ध आहे. ध्रुवीय कॅपेसिटर.

(ओव्हरव्होल्टेज स्फोटानंतर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटन्स)

ध्रुवीय कॅपेसिटरची फॉरवर्ड व्होल्टेज, रिव्हर्स व्होल्टेज, दोन इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर बॅक-टू-बॅक सिरीजमध्ये नॉन-पोलर कॅपेसिटन्स, लागू व्होल्टेजच्या वाढीसह गळती चालू बदलांच्या तीन प्रकरणांमध्ये ध्रुवीय कॅपेसिटरची तुलना खालीलप्रमाणे आहे.

1. फॉरवर्ड व्होल्टेज आणि गळती करंट

कॅपेसिटरमधून वाहणारा विद्युत् प्रवाह मालिकेतील रेझिस्टर जोडून मोजला जातो. इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर (1000uF, 16V) च्या व्होल्टेज सहिष्णुता श्रेणीमध्ये, संबंधित गळती करंट आणि व्होल्टेजमधील संबंध मोजण्यासाठी लागू व्होल्टेज हळूहळू 0V वरून वाढवले ​​जाते.

(सकारात्मक मालिका कॅपेसिटन्स)

खालील आकृती ध्रुवीय ॲल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या गळती करंट आणि व्होल्टेजमधील संबंध दर्शविते, जे 0.5mA खाली असलेल्या गळती प्रवाहाशी एक नॉनलाइनर संबंध आहे.

(फॉरवर्ड मालिकेनंतर व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

2, रिव्हर्स व्होल्टेज आणि गळती करंट

लागू दिशा व्होल्टेज आणि इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर लीकेज करंट यांच्यातील संबंध मोजण्यासाठी समान प्रवाह वापरणे, खालील आकृतीवरून असे दिसून येते की जेव्हा लागू केलेले रिव्हर्स व्होल्टेज 4V पेक्षा जास्त होते तेव्हा गळती प्रवाह वेगाने वाढू लागतो. खालील वळणाच्या उतारापासून, उलट इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपॅसिटन्स 1 ओमच्या प्रतिकाराच्या समतुल्य आहे.

(रिव्हर्स व्होल्टेज व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

3. बॅक-टू-बॅक सीरिज कॅपेसिटर

दोन एकसारखे इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर (1000uF, 16V) एक नॉन-ध्रुवीय समतुल्य इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर तयार करण्यासाठी मालिकेत मागे-पुढे जोडलेले असतात आणि नंतर त्यांच्या व्होल्टेज आणि गळती करंटमधील संबंध वक्र मोजले जातात.

(सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुवीयता मालिका कॅपेसिटन्स)

खालील आकृती कॅपेसिटर व्होल्टेज आणि लीकेज करंट यांच्यातील संबंध दर्शविते आणि तुम्ही पाहू शकता की लागू व्होल्टेज 4V पेक्षा जास्त झाल्यानंतर गळतीचा प्रवाह वाढतो आणि वर्तमान मोठेपणा 1.5mA पेक्षा कमी आहे.

आणि हे मोजमाप थोडे आश्चर्यचकित करणारे आहे, कारण तुम्हाला असे दिसते की या दोन बॅक-टू-बॅक सीरिज कॅपेसिटरचा गळतीचा प्रवाह प्रत्यक्षात एका कॅपेसिटरच्या गळती करंटपेक्षा जास्त असतो जेव्हा व्होल्टेज पुढे लागू केले जाते.

(सकारात्मक आणि ऋण मालिकेनंतर व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

तथापि, वेळेच्या कारणामुळे, या घटनेची पुनरावृत्ती चाचणी झाली नाही. कदाचित आत्ताच रिव्हर्स व्होल्टेज चाचणीचे कॅपेसिटर वापरलेले एक कॅपेसिटर आहे आणि आत नुकसान झाले आहे, म्हणून वरील चाचणी वक्र तयार झाला आहे.