Jaký je rozdíl mezi polárním a nepolárním kondenzátorem?

Všechny druhy kondenzátorů, které se dnes používají téměř všude v elektronice a elektrotechnice, obsahují různé látky jako dielektrika. Avšak s ohledem konkrétně na elektrolytické kondenzátory, zejména také tantalové a polymerové, pokud jsou součástí obvodu, je důležité přísně dodržovat polaritu. Pokud je takový kondenzátor nesprávně připojen k obvodu, nebude schopen normálně pracovat. Tyto kondenzátory se proto nazývají polární kondenzátory.

Jaký je zásadní rozdíl mezi polárním kondenzátorem a nepolárním, proč je některým kondenzátorům jedno, jak jsou zapojeny do obvodu, zatímco u jiných je zásadně důležité zachovat polaritu? Zkusme na to teď přijít.

Jde o to, že výrobní proces pro elektrolytické kondenzátory je velmi odlišný od, řekněme, keramiky nebo polypropylenu. Pokud jsou pro poslední dvě desky i dielektrikum vůči sobě homogenní, to znamená, že není žádný rozdíl ve struktuře na rozhraní deska-dielektrikum na obou stranách dielektrika, pak elektrolytické kondenzátory (válcový hliník, tantal , polymer) mají rozdíl ve struktuře dielektrického přechodového pokovení na obou stranách dielektrika: anoda a katoda se liší chemickým složením a fyzikálními vlastnostmi.

Když je vyroben elektrolytický hliníkový kondenzátor, jednoduše nesrolují dvě stejné fóliové desky vyložené papírem impregnovaným elektrolytem.

Na straně anodové desky (na kterou je naneseno +) je na leptaný povrch fólie speciálním způsobem nanesena vrstva oxidu hlinitého. Anoda je navržena tak, aby během nabíjení kondenzátoru předávala elektrony externím obvodem katodě.

Záporná deska (katoda) je jednoduše hliníková fólie, během procesu nabíjení k ní přicházejí elektrony přes vnější obvod. Elektrolyt zde slouží jako vodič iontů.

Stejně tak je tomu u tantalových kondenzátorů, kde jako anoda slouží tantalový prášek, na kterém se vytvoří film oxidu tantaličného (anoda je spojena s oxidem!), který funguje jako dielektrikum, dále je vrstva polovodiče – oxid manganičitý jako elektrolyt, dále stříbrná katoda, ze které budou elektrony odcházet při procesu vybíjení.

Polymerní elektrolytické kondenzátory používají jako katodu lehký vodivý polymer, ale jinak jsou procesy podobné. Podstatou jsou oxidační a redukční reakce jako u baterie. Anoda se během elektrochemické výbojové reakce oxiduje a katoda se redukuje.

Když je elektrolytický kondenzátor nabitý, existuje přebytek elektronů na jeho katodě, na záporné desce, což uděluje záporný náboj této svorce, a na anodě nedostatek elektronů, což dává kladný náboj, čímž se získá rozdíl potenciálů. .

Je-li nabitý elektrolytický kondenzátor připojen k vnějšímu obvodu, přebytečné elektrony poběží od záporně nabité katody ke kladně nabité anodě a náboj bude neutralizován. V elektrolytu se kladné ionty v tomto okamžiku pohybují z katody na anodu.

Pokud je takový polární kondenzátor připojen k obvodu nesprávně, pak popsané reakce nebudou moci probíhat normálně a kondenzátor nebude fungovat normálně. Nepolární kondenzátory mohou pracovat v jakémkoli zapojení, protože nemají ani anodu, ani katodu, ani elektrolyt a jejich desky interagují s dielektrikem stejně jako se zdrojem.

Co když ale máte po ruce pouze polární elektrolytické kondenzátory, ale potřebujete kondenzátor zapojit do proudového obvodu s měnící se polaritou? Existuje na to jeden trik. Musíte vzít dva identické polární elektrolytické kondenzátory a zapojit je do série se stejnojmennými svorkami. Ze dvou polárních získáte jeden nepolární kondenzátor, jehož kapacita bude 2x menší než každá z jeho dvou složek.

Na tomto základě se mimochodem vyrábí nepolární elektrolytické kondenzátory, ve kterých je na obou deskách přítomna vrstva oxidu. Z tohoto důvodu jsou nepolární elektrolytické kondenzátory podstatně větší než polární kondenzátory podobné kapacity. Na tomto principu jsou vyráběny i elektrolytické spouštěcí nepolární kondenzátory určené pro provoz ve střídavých obvodech s frekvencí 50-60 Hz.

Doufám, že vám tento článek pomohl. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie doma a v práci » Pomoc začínajícím elektrikářům

Jednou z nejběžnějších součástí elektrických obvodů je nepolarizovaný kondenzátor. Používají se v napájecím zdroji, vysokofrekvenčním zařízení (kapacita se třemi svorkami), v audio obvodu atd.

V tomto článku se nebudeme dotýkat teoretických základů radioelektroniky, abychom popsali princip jejího fungování. Pokud potřebujete aktualizovat své znalosti, tyto informace lze snadno najít pomocí vyhledávačů. Přejděme proto přímo k praktickým otázkám. Totiž: jak se liší nepolární kapacita od polární, jak zkontrolovat funkčnost prvku, značení atp.

Jaký je rozdíl mezi polárním a nepolárním kondenzátorem

Hlavním rozdílem mezi těmito dvěma typy je struktura dielektrika, přesněji jeho rozhraní s deskou. Pro názornost doporučujeme podívat se na obrázek 1, který ukazuje nepolární keramický kondenzátor.

Obrázek 1. Konstrukce keramické nádoby v SMD pouzdru

Označení konstrukčních prvků:

• A – kontaktní elektrody;
• B – nátěr;
• C – dielektrikum;
• D – vnitřní elektrody.

Jak je vidět z obrázku, hranice mezi dielektrikem a deskou je homogenní, a proto je interakce mezi nimi stejná. Proto tento typ prvku při instalaci nevyžaduje polaritu.

Pokud jde o elektrolytické (polární) kondenzátory, struktura přechodu mezi deskou a dielektrikem je pro každou stranu dielektrika odlišná (katoda a anoda). Kromě toho jsou rozdíly vyjádřeny jak ve fyzikálních vlastnostech, tak v chemickém složení. Jako příklad se podívejme, jak jsou navrženy tantalové elektrolytické nádoby.

Konstrukce tantalového kondenzátoru polárního typu

Označení:

• A – značka označující anodový kontakt;
• B – anodová kontaktní deska;
• C – vnitřní anoda na bázi granulovaného tantalu, oxid tohoto chemického prvku (Ta) působí jako dielektrikum₂О₅), vytvořené v procesu práce;
• D – elektrolyt oxidu manganičitého (MnO₂);
• E – vnitřní katoda (směs stříbra a grafitu);
• F – lepidlo na bázi stříbra spojující vnitřní katodu s kontaktní deskou;
• G – katodová kontaktní deska;
• H – kompozitní nátěr.

Při instalaci tohoto typu nádoby je třeba dodržet polaritu. V opačném případě nebude prvek plnit své funkce. Proto lze elektrolytické nádoby používat pouze ve stejnosměrném (nebo pulzním) obvodu. Použití střídavého napětí v obvodu je také přípustné, pokud zahrnutí elektrolytů splňuje určité podmínky. O tom, zda je možné nahradit elektrolyt nepolární nádobou, se budeme bavit níže.

Výroba nepolárního kondenzátoru z polárního

Důvodů abnormálního používání elektrolytů může být několik, od chybějících nepolárních kondenzátorů až po nutnost sestavit obvod, který zajistí připojení třífázového elektromotoru k jednofázové síti.

Problém lze vyřešit připojením dvou elektrolytů zády k sobě, jak je znázorněno na obrázku níže. Oba prvky musí mít stejnou kapacitu a jmenovité napětí.

Příklad zapojení dvou elektrolytů pro provoz v obvodu střídavého proudu

Je třeba vzít v úvahu, že celková kapacita takového spojení „C“ bude poloviční oproti zadané hodnotě prvků „C1“ a „C2“. To znamená, že pokud jsou dva elektrolyty po 10 μF, dostaneme nepolární elektrolytický kondenzátor 5 μF (s přihlédnutím k dovolené chybě 4 μF – 4,7 μF). Pokud jde o napětí, je nutné vzít v úvahu amplitudu střídavého proudu, to znamená, že pro obvod 220 voltů byste měli vybrat prvky se jmenovitým napětím nejméně 400 voltů.

Výše uvedený obvod není dokonalý, lze jej mírně modernizovat posunutím kondenzátorů diodami, jak je znázorněno na obrázku níže, což zajistí ochranu proti průrazu.

Přidání bypass diod

Výše uvedený princip lze použít k výměně vadného spouštěcího kondenzátoru pro elektromotor. Nedoporučujeme provádět takovou náhradu zvuku, protože elektrolyty, jako jsou keramické nádoby, se kvůli svým vlastnostem snaží nepoužívat v audio zařízeních.

Jak otestovat nepolární kondenzátor pomocí multimetru

Provoz rádiové elektroniky také zahrnuje zařízení pro odstraňování problémů. Proto při zvažování nepolárních kondenzátorů nelze abstrahovat od tématu diagnostiky jejich výkonu.

Jak ukazuje praxe, ve většině případů je příčinou selhání nádrže porucha, což vede ke snížení odporu proti úniku. To znamená, že se prvek prakticky stává vodičem. Taková porucha může být často určena vzhledem nádoby (viz obrázek 5); pokud to nepomůže, budete potřebovat jednoduchý digitální nebo analogový multimetr.

Obrázek 5. „Spálená“ (rozbitá) nádoba

Pomocí přístroje byste měli změřit svodový odpor, v pracovních prvcích by měl být nekonečně velký. Kontrola se provádí následovně:

• je nutné zcela demontovat část nebo odpájet jednu z jejích svorek, aby se vyloučil vliv jiných prvků obvodu na hodnoty multimetru;
• nastavte zařízení do režimu testování kontinuity nebo měření odporu (zvolte maximální limit);
• připojíme sondy k výstupním kontaktům (obrázek 6), přičemž se jich snažíme nedotknout, jinak bude zařízení vykazovat odpor kůže;

Provedeme měření, pokud je kapacita v dobrém stavu, zobrazí se na obrazovce jedna (obrázek 7), což ukazuje na nekonečně velký odpor mezi deskami.

Obrázek 7. Zařízení v režimu vytáčení vykazuje nekonečně vysoký odpor

Bohužel touto metodou lze testovat pouze kapacitu na průraz, tato metoda není vhodná pro stanovení vnitřního přerušení. V tomto případě rozeznáte rozbitý díl od funkčního měřením jeho kapacity, některé modely multimetrů tuto funkcionalitu mají. Princip testování je prakticky stejný jako testování na poruchu, s tím rozdílem, že zařízení musí být přepnuto do režimu měření kapacity.

značkování

Existují tři hlavní parametry, které charakterizují kondenzátor: jmenovitá kapacita, tolerance a jmenovité napětí. Ve většině případů se používají dva způsoby značení – alfanumerické a numerické.

V prvním případě písmeno označuje hodnotu kapacity (μ, nF, pF) a hraje roli desetinné čárky. Pokud je například nepolární kondenzátor označen 1 μ, pak se jedná o součástku s kapacitou 1 μF a nápis 3μ3 znamená 3,3 μF.

K označení tolerance lze použít kódování písmen, jehož dekódování je znázorněno na obrázku 8.

Obrázek 8. Dekódování písmenového označení tolerance

Provozní napětí kapacity může být indikováno i písmenným kódem, jeho dekódování je uvedeno níže.

Tabulka: vysvětlení písmenného označení přípustného napětí

Malé kontejnery, například v SMD verzi, jsou obvykle označeny třímístným digitálním kódem.

Třímístný digitální kód pro parametr kapacity

Abyste si nepamatovali všechny hodnoty tabulky, použijte následující dekódovací pravidlo: hodnoty jsou uvedeny v pikofaradech, první a druhá hodnota je mantisa, třetí je mocnina se základem 10. Například, nápis 331 bude znamenat 330 pF (33*10).