इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर का फुटतात? समजून घेण्यासारखा शब्द!

१. इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर 

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर हे इलेक्ट्रोडवरील ऑक्सिडेशन थराद्वारे इलेक्ट्रोलाइटच्या इन्सुलेटिंग थराच्या क्रियेद्वारे तयार होणारे कॅपेसिटर असतात, ज्याची क्षमता सहसा मोठी असते. इलेक्ट्रोलाइट हे आयनांनी समृद्ध असलेले द्रव, जेलीसारखे पदार्थ आहे आणि बहुतेक इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ध्रुवीय असतात, म्हणजेच, काम करताना, कॅपेसिटरच्या पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोडचा व्होल्टेज नेहमीच नकारात्मक व्होल्टेजपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची उच्च क्षमता इतर अनेक वैशिष्ट्यांसाठी देखील बळी पडते, जसे की मोठा गळती प्रवाह, मोठा समतुल्य मालिका इंडक्टन्स आणि प्रतिकार, मोठी सहनशीलता त्रुटी आणि कमी आयुष्य.

ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर व्यतिरिक्त, नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर देखील आहेत. खालील आकृतीमध्ये, 1000uF, 16V इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचे दोन प्रकार आहेत. त्यापैकी, मोठे नॉन-पोलर आहे आणि लहान ध्रुवीय आहे.

(ध्रुवीय नसलेले आणि ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर)

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या आतील भागात द्रव इलेक्ट्रोलाइट किंवा घन पॉलिमर असू शकतो आणि इलेक्ट्रोड मटेरियल सामान्यतः अॅल्युमिनियम (अ‍ॅल्युमिनियम) किंवा टॅंटलम (टँडलम) असते. खालील रचनामध्ये एक सामान्य ध्रुवीय अॅल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर आहे, इलेक्ट्रोडच्या दोन थरांमध्ये इलेक्ट्रोलाइटमध्ये भिजवलेला फायबर पेपरचा एक थर असतो, तसेच अॅल्युमिनियम शेलमध्ये सीलबंद केलेल्या सिलेंडरमध्ये बदललेल्या इन्सुलेट पेपरचा एक थर असतो.

(इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची अंतर्गत रचना)

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचे विच्छेदन केल्याने त्याची मूलभूत रचना स्पष्टपणे दिसून येते. इलेक्ट्रोलाइटचे बाष्पीभवन आणि गळती रोखण्यासाठी, कॅपेसिटर पिनचा भाग सीलिंग रबरने निश्चित केला जातो.

अर्थात, आकृती ध्रुवीय आणि ध्रुवीय नसलेल्या इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरमधील अंतर्गत आकारमानातील फरक देखील दर्शवते. समान क्षमता आणि व्होल्टेज पातळीवर, ध्रुवीय नसलेला इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ध्रुवीयपेक्षा दुप्पट मोठा असतो.

(ध्रुवीय नसलेल्या आणि ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची अंतर्गत रचना)

हा फरक प्रामुख्याने दोन कॅपेसिटरमधील इलेक्ट्रोडच्या क्षेत्रफळातील मोठ्या फरकामुळे येतो. ध्रुवीय नसलेला कॅपेसिटर इलेक्ट्रोड डावीकडे आहे आणि ध्रुवीय इलेक्ट्रोड उजवीकडे आहे. क्षेत्रफळातील फरकाव्यतिरिक्त, दोन्ही इलेक्ट्रोडची जाडी देखील वेगळी आहे आणि ध्रुवीय कॅपेसिटर इलेक्ट्रोडची जाडी पातळ आहे.

(वेगवेगळ्या रुंदीचे इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर अॅल्युमिनियम शीट)

२. कॅपेसिटरचा स्फोट

जेव्हा कॅपेसिटरने लावलेला व्होल्टेज त्याच्या सहनशील व्होल्टेजपेक्षा जास्त असतो किंवा जेव्हा ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या व्होल्टेजची ध्रुवीयता उलट केली जाते तेव्हा कॅपेसिटर गळतीचा प्रवाह झपाट्याने वाढतो, परिणामी कॅपेसिटरची अंतर्गत उष्णता वाढते आणि इलेक्ट्रोलाइट मोठ्या प्रमाणात वायू तयार करते.

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

(इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या वरच्या बाजूला ब्लास्टिंग टँक)

तथापि, उत्पादन प्रक्रियेत काही कॅपेसिटरमध्ये, वरचा ग्रूव्ह दाबणे योग्य नसते, कॅपेसिटरच्या आत दाबामुळे कॅपेसिटरच्या तळाशी असलेले सीलिंग रबर बाहेर पडते, यावेळी कॅपेसिटरच्या आत दाब अचानक सोडला जातो, ज्यामुळे स्फोट होतो.

१, नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा स्फोट

खालील आकृतीमध्ये १०००uF क्षमतेचा आणि १६V चा व्होल्टेज असलेला एक नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर दिसतो. लागू केलेला व्होल्टेज १८V पेक्षा जास्त झाल्यानंतर, गळतीचा प्रवाह अचानक वाढतो आणि कॅपेसिटरच्या आत तापमान आणि दाब वाढतो. अखेर, कॅपेसिटरच्या तळाशी असलेला रबर सील फुटतो आणि अंतर्गत इलेक्ट्रोड पॉपकॉर्नसारखे सैल होतात.

(नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ओव्हरव्होल्टेज ब्लास्टिंग)

कॅपेसिटरला थर्मोकपल बांधून, लागू व्होल्टेज वाढल्याने कॅपेसिटरचे तापमान कोणत्या प्रक्रियेद्वारे बदलते हे मोजणे शक्य आहे. खालील आकृती व्होल्टेज वाढीच्या प्रक्रियेत नॉन-पोलर कॅपेसिटर दर्शवते, जेव्हा लागू व्होल्टेज सहनशील व्होल्टेज मूल्यापेक्षा जास्त होते, तेव्हा अंतर्गत तापमान प्रक्रियेत वाढ होत राहते.

(व्होल्टेज आणि तापमान यांच्यातील संबंध)

खालील आकृतीमध्ये त्याच प्रक्रियेदरम्यान कॅपेसिटरमधून वाहणाऱ्या विद्युत प्रवाहात होणारा बदल दाखवला आहे. अंतर्गत तापमानात वाढ होण्याचे मुख्य कारण विद्युत प्रवाहात होणारी वाढ आहे हे दिसून येते. या प्रक्रियेत, व्होल्टेज रेषीयरित्या वाढतो आणि विद्युत प्रवाह जसजसा तीव्रतेने वाढतो तसतसे वीज पुरवठा गट व्होल्टेज कमी करतो. शेवटी, जेव्हा विद्युत प्रवाह 6A पेक्षा जास्त होतो, तेव्हा कॅपेसिटरचा मोठा आवाज होऊन स्फोट होतो.

(व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या मोठ्या अंतर्गत आकारमानामुळे आणि इलेक्ट्रोलाइटच्या प्रमाणामुळे, ओव्हरफ्लोनंतर निर्माण होणारा दाब प्रचंड असतो, परिणामी शेलच्या वरच्या बाजूला असलेली प्रेशर रिलीफ टँक तुटत नाही आणि कॅपेसिटरच्या तळाशी असलेले सीलिंग रबर उडून उघडे पडते.

२, ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा स्फोट 

ध्रुवीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसाठी, एक व्होल्टेज लागू केला जातो. जेव्हा व्होल्टेज कॅपेसिटरच्या सहनशील व्होल्टेजपेक्षा जास्त होतो, तेव्हा गळतीचा प्रवाह देखील झपाट्याने वाढतो, ज्यामुळे कॅपेसिटर जास्त गरम होतो आणि स्फोट होतो.

खालील आकृती मर्यादित इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर दर्शवते, ज्याची क्षमता 1000uF आहे आणि व्होल्टेज 16V आहे. ओव्हरव्होल्टेजनंतर, अंतर्गत दाब प्रक्रिया वरच्या दाब आराम टाकीमधून सोडली जाते, त्यामुळे कॅपेसिटर स्फोट प्रक्रिया टाळली जाते.

खालील आकृती दाखवते की लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या वाढीसह कॅपेसिटरचे तापमान कसे बदलते. जसजसे व्होल्टेज हळूहळू कॅपेसिटरच्या सहनशील व्होल्टेजच्या जवळ येते तसतसे कॅपेसिटरचा अवशिष्ट प्रवाह वाढतो आणि अंतर्गत तापमान वाढत राहते.

(व्होल्टेज आणि तापमान यांच्यातील संबंध)

खालील आकृती कॅपेसिटरच्या गळती प्रवाहातील बदलाची आहे, जो नाममात्र 16V इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर आहे, चाचणी प्रक्रियेत, जेव्हा व्होल्टेज 15V पेक्षा जास्त होतो, तेव्हा कॅपेसिटरची गळती झपाट्याने 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 किती आहे. कॅपेसिटरचा उच्च-व्होल्टेज ब्रेकडाउन टाळण्यासाठी, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरताना, वास्तविक व्होल्टेज चढउतारांनुसार पुरेसे मार्जिन सोडणे आवश्यक आहे.

३,मालिकेतील इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर

योग्य असल्यास, अनुक्रमे समांतर आणि मालिका जोडणीद्वारे जास्त कॅपेसिटन्स आणि जास्त कॅपेसिटन्स सहन करणारा व्होल्टेज मिळवता येतो.

(जास्त दाबाच्या स्फोटानंतर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर पॉपकॉर्न)

काही अनुप्रयोगांमध्ये, कॅपेसिटरवर लागू होणारा व्होल्टेज एसी व्होल्टेज असतो, जसे की स्पीकर्सचे कपलिंग कॅपेसिटर, अल्टरनेटिंग करंट फेज कॉम्पेन्सेशन, मोटर फेज-शिफ्टिंग कॅपेसिटर इ., ज्यासाठी नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा वापर आवश्यक असतो.

काही कॅपेसिटर उत्पादकांनी दिलेल्या वापरकर्ता मॅन्युअलमध्ये, पारंपारिक ध्रुवीय कॅपेसिटरचा वापर बॅक-टू-बॅक सिरीजद्वारे, म्हणजेच मालिकेतील दोन कॅपेसिटर एकत्र करून, परंतु ध्रुवीयता विरुद्ध असल्याने नॉन-पोलर कॅपेसिटरचा प्रभाव प्राप्त होतो हे देखील दिले आहे.

(ओव्हरव्होल्टेज स्फोटानंतर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटन्स)

फॉरवर्ड व्होल्टेज, रिव्हर्स व्होल्टेज, दोन इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर बॅक-टू-बॅक सिरीजच्या वापरामध्ये नॉन-पोलर कॅपेसिटन्सच्या तीन प्रकरणांमध्ये ध्रुवीय कॅपेसिटरची तुलना खालीलप्रमाणे आहे, लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या वाढीसह गळती करंट बदलते.

१. फॉरवर्ड व्होल्टेज आणि गळती करंट

कॅपेसिटरमधून वाहणारा प्रवाह एका रेझिस्टरला मालिकेत जोडून मोजला जातो. इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या व्होल्टेज टॉलरन्स रेंजमध्ये (1000uF, 16V), संबंधित गळती करंट आणि व्होल्टेजमधील संबंध मोजण्यासाठी लागू केलेला व्होल्टेज हळूहळू 0V वरून वाढवला जातो.

(सकारात्मक मालिका कॅपेसिटन्स)

खालील आकृती ध्रुवीय अॅल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या गळती प्रवाह आणि व्होल्टेजमधील संबंध दर्शवते, जे 0.5mA पेक्षा कमी गळती प्रवाहाशी एक नॉनलाइनर संबंध आहे.

(फॉरवर्ड सिरीज नंतर व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

२, रिव्हर्स व्होल्टेज आणि लीकेज करंट

लागू केलेल्या दिशेच्या व्होल्टेज आणि इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या गळतीच्या प्रवाहातील संबंध मोजण्यासाठी समान प्रवाह वापरून, खालील आकृतीवरून हे दिसून येते की जेव्हा लागू केलेला रिव्हर्स व्होल्टेज 4V पेक्षा जास्त होतो तेव्हा गळतीचा प्रवाह वेगाने वाढू लागतो. खालील वक्रच्या उतारावरून, रिव्हर्स इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटन्स 1 ओमच्या प्रतिकाराच्या समतुल्य आहे.

(रिव्हर्स व्होल्टेज व्होल्टेज आणि करंटमधील संबंध)

३. बॅक-टू-बॅक सिरीज कॅपेसिटर

दोन एकसारखे इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर (१०००uF, १६V) एकामागून एक मालिकेत जोडलेले असतात जेणेकरून एक नॉन-पोलर समतुल्य इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर तयार होतो आणि नंतर त्यांच्या व्होल्टेज आणि गळती करंटमधील संबंध वक्र मोजला जातो.

(सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुवीयता मालिका कॅपेसिटन्स)

खालील आकृती कॅपेसिटर व्होल्टेज आणि गळती करंट यांच्यातील संबंध दर्शवते आणि तुम्ही पाहू शकता की लागू केलेला व्होल्टेज 4V पेक्षा जास्त झाल्यानंतर गळती करंट वाढतो आणि चालू मोठेपणा 1.5mA पेक्षा कमी असतो.

आणि हे मोजमाप थोडे आश्चर्यकारक आहे, कारण तुम्हाला दिसेल की जेव्हा व्होल्टेज पुढे लागू केला जातो तेव्हा या दोन सलग मालिकेतील कॅपेसिटरचा गळतीचा प्रवाह प्रत्यक्षात एकाच कॅपेसिटरच्या गळतीच्या प्रवाहापेक्षा जास्त असतो.

(सकारात्मक आणि ऋण मालिकेनंतर व्होल्टेज आणि विद्युत प्रवाह यांच्यातील संबंध)

तथापि, वेळेच्या कारणास्तव, या घटनेसाठी पुनरावृत्ती चाचणी झाली नाही. कदाचित वापरलेल्या कॅपेसिटरपैकी एक आत्ताच वापरलेल्या रिव्हर्स व्होल्टेज चाचणीचा कॅपेसिटर होता आणि आत नुकसान झाले होते, म्हणून वरील चाचणी वक्र निर्माण झाला.