Электролитические конденсаторы

Выдающаяся характеристика электролитических конденсаторов — очень высокая удельная емкость, т. е. емкость, рассчитанная на единицу объема. Это преимущество особенно заметно при малых рабочих напряжениях. Электролитические конденсаторы можно изготовлять несколь­кими способами. Существенным признаком является наличие двух электродов, погруженных в электролит, с электрохимически полученной пленкой окиси, которая работает в качестве диэлектрика на одном или на обоих электродах. 1. Полярный алюминиевый электролитический конден­сатор — наиболее старый тип электролитического конден­сатора. Конденсаторы наматываются, подобно бумажным, из лент глад­кой или травленой фоль­ги. На поверхность одной из лент, анодной или положительной, нанесен слой оксида. Травление фольги (или шоопирование ткани, что является другим вариантом конструкции) увеличивает активную поверхность, в результате чего дости­гается значительное уве­личение емкости конден­сатора.

При длительном хра­нении электролитиче­ские конденсаторы необ­ходимо  периодически подформовывать. Через 6 месяцев хранения при комнатной температуре, если ток утечки конденсаторов велик, оксидная пленка должна быть вновь подформована.

Электрические свойства электролитических алюминие­вых конденсаторов изменяются в широких пределах в за­висимости от условий эксплуатации. Некоторые примеры приведены ниже.

а) Емкость. При повышении температуры от 25 до 85° С емкость несколько возрастает (на 10%) и уменьшается при снижении температуры до —20° С. При более низких температурах емкость быстро падает. Емкость также не­сколько снижается с повышением частоты: в интервале частот от 60 Гц до 10 КГц она снижается примерно на 10%.

б) Коэффициент мощности. При 120 Гц и 25° С cosφ = = 0,02÷0,35; при 85° С он обычно незначительно умень­шается и резко возрастает при —40° С. Значительное уве­личение cosφ наблюдается также при возрастании ча­стоты. Вместо того чтобы характеризовать потери значе­нием cosφ или tgδ, в обычной практике используют вели­чину r_s последовательного сопротивления, эквивалентного потерям. Как cosφ, так tgδ зависят и от реактивной, и от активной составляющих сопротивления конденсатора. Эк­вивалентное последовательное сопротивление характери­зует только активную часть полного сопротивления, а величина его определяется потерями в металлических ча­стях и удельным сопротивлением электролита. Обычно величина r_s определяется главным образом проводимостью электролита и в меньшей степени сопротивлением метал­лических электродов, контактов и выводов.

в) Ток утечки. Сопротивление изоляции электролити­ческих конденсаторов очень мало, а потому обычно вместо него рассматривается величина тока утечки конденсатора. Ток утечки изменяется с температурой: он очень мал при -40 ° С, но при 85° С почти в 3 раза превышает свои значение  при 25° C. Ток утечки увеличивается также с увеличением напряжения на выводах конденсатора; в первый момент после приложения напряжения ток очень высок но быстро спадает со временем. Через 1—5 мин величина тока утечки стабилизируется. Конденсаторы с различными номинальными данными сравниваются по величине отно­шения тока утечки к произведению из емкости на напряже­ние. Этот метод оценки до некоторой степени срав­ним с применением величины постоянной времени для оценки качества бумажных и пленочных конденсато­ров.

г) Полное сопротивление конденсатора. Увеличение пол­ного сопротивления Z наблюдается при понижении темпе­ратуры: при —40° С оно в 5—7 раз больше, чем при +25° С. При более низких температурах рост Z еще больше. При увеличении частоты Z заметно снижается; так, например, если производить измерение при температуре 85° С, то полное сопротивление конденсатора уменьшается с 20 Ом при частоте 120 Гц до 0,3 Ом при 10 КГц.

Оксидный слой в электролитическом конденсаторе фор­муется при номинальном напряжении, поэтому снижение рабочего напряжения при повышении температуры дает мало выгоды. Для обеспечения максимальной надежности и длительного срока службы допускаемое рабочее на­пряжение конденсатора должно быть не более 80% но­минального напряжения: Тогда при воздействии перена­пряжений не будет превышен номинальный предел. Пере­напряжения, равные по величине номинальному напряжению, можно прикладывать к конденсатору не более чем на 30 сек с интервалами 10 мин.

Оксидная пленка «стремится переформоваться» при лю­бом напряжении, которое поддерживается в течение неко­торого времени постоянным, поэтому необходимо избегать пользования электролитических конденсаторов в схемах, где постоянное напряжение может значительно изменяться на длительное время в процессе работы.

В большинстве электролитических конденсаторов с металлическим корпусом электролит не может быть полностью изолирован от корпуса. Между отрицательной обкладкой и корпусом (земля) имеется сопротивление неопределенной величины. В устройствах, где отрицательная обкладка конденсатора не должна быть при потенциале земли, конденсатор помещают в изоляционную трубку.

Список использованной литературы

1) Гусев В. Н., Смирнов В. Ф. Электрические конденсаторы постоянной емкости.- М.: Советское радио, 1968.

2) Дж. В. А. Дэммер, Г.М. Норденберг. Конденсаторы постоянной и переменной емкости. М.-Л., Госэнергоиздат, 1963.