تمنحك المقالة فهماً شاملاً لمكثف الألومنيوم كهربائياً

تعد المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم حاليًا مجموعة متنوعة من المكثفات بالإضافة إلى المكثفات الخزفية. وبالتالي, كمهندس أجهزة, يجب أن تتقن خصائصه.

بناء على تجربتنا الخاصة, سبائك الألومنيوم مع المغنيسيوم كعنصر مضاف رئيسي يسمى سبائك الألومنيوم المضادة للصدأ بسبب مقاومتها الجيدة للتآكل. عن طريق كتابة الوثائق, والغرض من ذلك هو جعل معرفة المرء أكثر منهجية, تعلم الجديد من خلال مراجعة الماضي, ونأمل أيضًا أن يكون مفيدًا للقراء, حتى يتمكن الجميع من التعلم وإحراز تقدم معًا.

2. نظرة عامة على مكثفات الألومنيوم الالكتروليتية

2.1, النموذج الأساسي

المكثفات هي أجهزة سلبية. بين المكثفات المختلفة, المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم لها قيمة سيرة ذاتية أكبر وسعر أرخص عند مقارنة نفس الحجم بالمكثفات الأخرى. يظهر النموذج الأساسي للمكثف في الشكل.

صيغة حساب السعة الكهروستاتيكية هي كما يلي:

بينهم, هو ثابت العزل, S هي مساحة سطح لوحي القطب المواجهين لبعضهما البعض, و د هي المسافة بين صفيحي العمود (سمك العازل).

يمكن أن نرى من الصيغة أن السعة الكهروستاتيكية تتناسب مع ثابت العزل, وتتناسب مساحة سطح اللوحة عكسًا مع المسافة بين الصفيحتين. مثل ثابت العزل لفيلم أكسيد العزل (Al2O3) من مكثفات الألومنيوم كهربائيا عادة 8 ~ 10, هذه القيمة ليست أكبر بشكل عام من أنواع المكثفات الأخرى, ولكن عن طريق حفر رقائق الألومنيوم لتوسيع مساحة السطح, واستخدام المعالجة الكهروكيميائية للحصول على أرق تسمح الطبقة العازلة المؤكسدة الأكثر مقاومة للجهد لمكثفات الألومنيوم بالتحليل الكهربائي لتحقيق قيمة CV أكبر لكل وحدة مساحة من المكثفات الأخرى.

المكونات الرئيسية لمكثفات الألومنيوم كهربائيا هي كما يلي:

والغرض من ذلك هو جعل معرفة المرء أكثر منهجية

عازل - فيلم أكسيد (Al2O3) تتكون على سطح رقائق الألومنيوم الأنود

الكاثود - الكاثود الحقيقي هو المنحل بالكهرباء

تشتمل المكونات الأخرى على ورق إلكتروليت مشرب بالكهرباء, ورقاقة كاثود متصلة بالكهرباء. يمثل Tx51 القضاء على الإجهاد الداخلي, مكثفات الألومنيوم كهربائيا هي مكونات ذات هيكل قطبي غير متماثل. كلا القطبين يستخدمان أنود رقائق الألومنيوم هو ثنائي القطب (الغير قطبي) مكثف.

2.2. تركيب اساسي

يظهر هيكل عنصر مكثف الألومنيوم كهربائيا في الشكل. وهي مصنوعة من رقائق الأنود, ورق كهربائيا, احباط ومحطات الكاثود (المحطات الداخلية والخارجية) جرحا معا, مشربة بالكهرباء, ومعبأة في علبة من الألومنيوم, ثم ختمها بالمطاط.

2.3, خصائص المادة

رقائق الألومنيوم مكثف هي المادة الرئيسية لمكثفات الألومنيوم كهربائيا. يتم ضبط رقائق الألومنيوم على أنها الأنود. بعد تنشيط الكهرباء في المنحل بالكهرباء, فيلم أكسيد (Al2O3) سوف تتشكل على سطح رقائق الألومنيوم. يعمل فيلم الأكسيد هذا كعزل كهربائي.

رقائق الألومنيوم بعد تشكيل فيلم الأكسيد عبارة عن معدن له خصائص تصحيح في الإلكتروليت, مثل الصمام الثنائي, وهو ما يسمى معدن الصمام.

رقائق الألومنيوم الأنود

أولا, من أجل توسيع مساحة السطح, يتم وضع مادة رقائق الألومنيوم في محلول كلوريد مائي للنقش الكهروكيميائي. ثم, بعد تطبيق جهد أعلى من الجهد المقنن في محلول بورات الأمونيوم, طبقة أكسيد عازل (Al2O3) على سطح رقائق الألومنيوم. هذه الطبقة العازلة للكهرباء عبارة عن غشاء أكسيد رقيق جدًا وكثيف, حوالي 1.1 ~ 1.5nm / V., ومقاومة العزل حوالي 10 ^ 8 ~ 10 ^ 9Ω / م. يتناسب سمك طبقة الأكسيد مع جهد الصمود.

رقائق الألومنيوم الكاثود

مثل رقائق الأنود, تحتوي رقائق الألومنيوم المهبطية أيضًا على عملية حفر, لكن لا توجد عملية أكسدة. وبالتالي, لا يوجد سوى كمية صغيرة من الأكسدة الطبيعية (Al2O3) على سطح رقائق الألومنيوم الكاثود, والجهد الذي يمكن أن يتحمله هو حوالي 0.5 فولت فقط.

بالكهرباء

المنحل بالكهرباء سائل يوصل الكهرباء بواسطة الأيونات. إنه كاثود بالمعنى الحقيقي ويعمل كطبقة عازلة تربط سطح رقائق الألومنيوم الأنود. رقائق الألومنيوم الكاثود, مثل الجامع, يعمل كحلقة وصل بين الكاثود الحقيقي والدائرة الداخلية. المنحل بالكهرباء هو المادة الأساسية التي تحدد خصائص المكثفات (خصائص درجة الحرارة, خصائص التردد, خدمة الحياة, إلخ.).

ورق التحليل الكهربائي

يلعب الورق الإلكتروليتي دورًا أساسيًا في موازنة توزيع الإلكتروليت والحفاظ على الفجوة بين رقائق الكاثود ورقائق الأنود.

2.4. عملية الإنتاج

النقش (توسيع مساحة السطح)

يتمثل تأثير النقش في تكبير مساحة سطح رقائق الألومنيوم. النقش هو عملية كهروكيميائية يتم فيها تطبيق التيار المتردد أو المباشر على محلول الكلوريد.

تشكيل - تكوين (تشكيل طبقة عازلة)

التكوين هو عملية تكوين طبقة عازلة (Al2O3) على سطح رقائق الألومنيوم الأنود. عموما, يتم استخدام رقائق الألومنيوم المشكلة كأنود.

ا & قتصاص

وفقا لمتطلبات حجم المنتجات المختلفة, قطع رقائق الألومنيوم (احباط الكاثود واحباط الأنود) وورق إلكتروليتي بالحجم المطلوب.

لف

أدخل ورق التحليل الكهربائي بين رقائق الكاثود ورقائق الأنود, ثم لفه إلى شكل أسطواني. في عملية اللف, يتم توصيل رقائق الكاثود ورقاقة الأنود بالأطراف.

تلقيح

التشريب هو عملية غمر العنصر في المنحل بالكهرباء. يمكن للإلكتروليت إصلاح الطبقة العازلة بشكل أكبر.

عجل البحر

الختم هو عملية وضع العنصر في غلاف الألمنيوم ثم ختمه بمادة مانعة للتسرب (ممحاة, الغطاء المطاطي, إلخ.).

شيخوخة (تم إصلاحه إلى)

الشيخوخة هي عملية تطبيق الجهد على المكثف المختوم عند درجة حرارة عالية. يمكن لهذه العملية إصلاح بعض الأضرار التي لحقت بالطبقة العازلة أثناء عملية القطع واللف.

فحص كامل, التعبئة والتغليف

بعد الشيخوخة, سيتم فحص جميع المنتجات من حيث الخصائص الكهربائية. وللمعالجة النهائية, تجديل وهلم جرا. حزمة من.

3. سمات اساسية

3.1, القدرة الكهروستاتيكية

كلما زادت مساحة سطح القطب, كلما زادت السعة (القدرة على تخزين الشحنة). قيمة السعة لمكثف الألمنيوم بالتحليل الكهربائي هي القيمة المختبرة تحت ظروف 20 ℃, 120تيار متردد هرتز / 0.5 فولت.

مع زيادة درجة الحرارة, تزيد السعة; مع انخفاض درجة الحرارة, القدرة تنخفض.

كلما زاد التردد, أصغر السعة; كلما انخفض التردد, أكبر السعة.

3.2, زاوية الخسارة

تظهر الدائرة المكافئة للمكثف الإلكتروليتي في الشكل أعلاه (تجاهل مقاومة العزل). عندما يكون التردد 120 هرتز (يتم قياس زاوية الخسارة الاسمية للمكثف العام عند هذا التردد), التردد منخفض جدًا بالنسبة إلى الحث المتسلسل المكافئ L, لذلك يمكن تجاهله L., نموذج زاوية الخسارة على النحو التالي:

يمكن الحصول على صيغة زاوية الخسارة:

العلاقة بين زاوية الخسارة ودرجة الحرارة موضحة في الشكل أدناه. كلما ارتفعت درجة الحرارة, أصغر زاوية الخسارة.

في درجات حرارة منخفضة, يمكن ملاحظة أن زاوية الخسارة تصبح أكبر بكثير. إنها 0.05 عند 20 درجة مئوية و 0.09 عند -40 درجة مئوية. حسب الصيغة, زادت سرعة ESR بمقدار الضعف تقريبًا.

3.3, التسرب الحالي

تيار التسرب هو أحد خصائص مكثفات الألومنيوم كهربائيا. عندما يتم تطبيق جهد تيار مستمر, تسمح طبقة أكسيد العازل بمرور تيار صغير. يسمى هذا الجزء من التيار الصغير تيار التسرب. المكثف المثالي لن ينتج تيار تسرب (على عكس تيار الشحن, سيستمر هذا التيار في الوجود حتى لو كان الجهد ثابتًا).

سيتغير تيار التسرب بمرور الوقت, كما هو مبين في الشكل, سيصل إلى قيمة ثابتة بعد التناقص بمرور الوقت. وبالتالي, قيمة مواصفة تيار التسرب هي القيمة المقاسة بعد تطبيق الجهد المقنن لفترة زمنية عند 20 درجة مئوية.

عندما ترتفع درجة الحرارة, يزيد تيار التسرب; عندما تنخفض درجة الحرارة, ينخفض تيار التسرب, وينخفض الجهد المطبق, كما تنخفض قيمة التسرب الحالية.

3.4. منحنى تردد المعاوقة

حسب النموذج, الممانعة المعقدة للمكثف هي:

معامل المعاوقة: 28

ارسم منحنى تردد المعاوقة كما هو موضح أدناه:

1/ωC هي مفاعلة سعوية, والخط المستقيم للمفاعلة السعوية في الشكل مائل بزاوية 45 درجة لأسفل. ωL هو التفاعل الاستقرائي, ويشكل خطها المستقيم زاوية 45 درجة إلى الزاوية اليمنى العليا. تمثل R مقاومة سلسلة مكافئة. في نطاق التردد المنخفض, تأثير الخسارة العازلة المعتمدة على التردد كبير, لذلك فإن منحنى R هو لأسفل. في نطاق التردد العالي, تهيمن قيمة المقاومة للورق الإلكتروليتي والورق الإلكتروليتي ولم تعد تتأثر بالتردد, لذلك تميل قيمة R إلى الاستقرار.

4. المعلمات العادية مكثف الألومنيوم كهربائيا

تمتلك الشركات المصنعة عمومًا سلسلة مختلفة من المكثفات الإلكتروليتية, انخفاض ESR, حياة طويلة, ودرجة حرارة عالية. المنتجات العادية هي الأداء, نعم, المعلمات العامة لدرجة الحرارة والحياة هي 85 درجة مئوية / 105 درجة مئوية -1000 ساعة / 2000 ساعة. يتناول هذا القسم أيضًا هذا النوع من المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم.

5. مكثفات التحليل الكهربائي الألومنيوم عالية الجودة

المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم عالية الجودة هنا مرتبطة بمكثفات الألمنيوم الإلكتروليتية العادية. في بعض المناسبات الخاصة, المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم لا تلبي متطلباتنا. حقيقة, عادةً ما توفر الشركات المصنعة للمكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم سلسلة متعددة من النماذج. عالية الجودة تنقسم بشكل رئيسي إلى ثلاث فئات: مقاومة درجات الحرارة العالية, حياة طويلة, ومقاومة منخفضة.

والغرض من ذلك هو جعل معرفة المرء أكثر منهجية.

يمكن أن تصل الحياة الطويلة إلى 5000 ساعة, ويمكن أن تصل درجة الحرارة المرتفعة إلى 125 درجة مئوية.

6. جهد غير طبيعي

سيؤدي تطبيق الجهد غير الطبيعي إلى زيادة الحرارة والغاز داخل المكثف للضغط الداخلي, وستؤدي الزيادة في الضغط إلى فتح الصمام أو تلف المكثف.

6.1, الجهد الزائد

سيؤدي تطبيق جهد أعلى من الجهد المقدر إلى تفاعل كيميائي لرقائق الأنود (تشكيل عازل), مما يؤدي إلى زيادة سريعة في تيار التسرب, التي ستولد الحرارة والغاز, وسيزداد الضغط الداخلي أيضًا.

سوف يتسارع هذا التفاعل الكيميائي مع زيادة الجهد, تيار, ودرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة الضغط الداخلي, سيفتح المكثف الصمام أو يتضرر. قد يتسبب أيضًا في انخفاض سعة المكثف, زيادة زاوية الخسارة وتيار التسرب, مما قد يتسبب في حدوث دائرة قصر بالمكثف.

6.2 الجهد العكسي

والغرض من ذلك هو جعل معرفة المرء أكثر منهجية. مثل تطبيق الجهد الزائد, سوف يتسبب في زيادة تيار التسرب بسرعة, وسيتم توليد الحرارة والغاز داخل المكثف, مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط الداخلي.

سوف يتسارع هذا التفاعل الكيميائي مع زيادة الجهد, تيار, ودرجة الحرارة المحيطة. في نفس الوقت, تقل القدرة الكهروستاتيكية, تزداد زاوية الخسارة, ويزيد تيار التسرب.

سيؤدي تطبيق جهد عكسي يبلغ حوالي 1 فولت إلى انخفاض في السعة; سيؤدي تطبيق جهد عكسي 2V-3V إلى انخفاض في السعة, زيادة زاوية الخسارة / أو زيادة تيار التسرب وتقصير عمر المكثف. إذا تم تطبيق جهد عكسي أكبر, سيفتح الصمام أو سيتلف المكثف.

7. أعد تشغيل الجهد

اشحن مكثف الألومنيوم كهربائيا, ماس كهربائى محطاتها, ثم افتح خط ماس كهربائى واتركه لفترة من الوقت, سيرتفع الجهد بين المحطتين مرة أخرى. يسمى الجهد في هذا الوقت بجهد إعادة التشغيل.

بعد تطبيق الجهد على العازل, يحدث تغيير كهربائي داخل العازل, ويحمل سطح العازل الجهد المطبق والشحنات العكسية الموجبة والسالبة. (الاستقطاب) لأن سرعة الاستقطاب سريعة أو بطيئة, بعد تطبيق الجهد, اضبط الجهد بين المحطات على 0V, افتح الخط, ووضعه. يولد جهد تفاعل الاستقطاب البطيء جهدًا بين المحطات.

يظهر التغيير الزمني لجهد إعادة التشغيل في الشكل. يتم الوصول إلى قيمة الذروة بعد حوالي 10-20 بعد أيام من فتح المحطتين, ثم يتناقص تدريجياً. بالإضافة الى, قيمة عودة ظهور المنتجات الكبيرة (نوع محطة المسمار, مجلس نوع الدعم الذاتي) يميل إلى الزيادة.

بعد حدوث إعادة الجهد, إذا تم قصر دائرة المحطتين عن طريق الخطأ, سيجلب الاشتعال إحساسًا بالرعب لعمال خط الإنتاج, وقد تتضرر أيضًا عناصر القيادة ذات الجهد المنخفض مثل وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الخاصة بالدائرة. كإجراء وقائي, يرجى تفريغ الشحنة المتراكمة بمقاومة حوالي 100 إلى 1 كيلو أوم قبل الاستخدام.

8. عمر مكثفات الألومنيوم الالكتروليتية

8.1. مبدأ حساب الحياة

يتأثر عمر مكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية عمومًا بظاهرة تبخر المحلول الكهربائي في الخارج من خلال مانع التسرب, والذي يتجلى في شكل انخفاض في القدرة الكهروستاتيكية وزيادة في قيمة الظل الخسارة.

والغرض من ذلك هو جعل معرفة المرء أكثر منهجية:

ك هو: سرعة التفاعل الكيميائي

أ: عامل التردد

ه: طاقة التفعيل

ص: ثابت الغاز

تي: درجة الحرارة

توضح هذه الصيغة العلاقة اللوغاريتمية بين معدل التفاعل الكيميائي (معدل فقدان المنحل بالكهرباء) ودرجة الحرارة. يتم تحديد درجة الحرارة من خلال درجة الحرارة المحيطة لمكثف الألومنيوم كهربائيا وتيار التموج. وبالتالي, تحدد درجة الحرارة المحيطة والتيار المتموج عمر خدمة مكثف الألومنيوم كهربائيا.

صيغة عمر الخدمة الفعلية لمكثفات الألومنيوم كهربائياً هي كما يلي (المكثفات المختلفة لها بعض الاختلافات, فقط للرجوع اليها):

Lx هو عمر الخدمة.

Lo هي القيمة المضمونة مدى الحياة (العمر المعلن في المواصفات).

إلى درجة حرارة العمل (الحد الأعلى لدرجة الحرارة في المواصفات).

Tx هي درجة الحرارة المحيطة الفعلية, درجة الحرارة المحيطة الفعلية لمكثف الألومنيوم كهربائيا.

والغرض من ذلك هو جعل معرفة المرء أكثر منهجية: في كل مرة تزيد درجة حرارة تشغيل المكثف بمقدار 10 درجات مئوية, يتضاعف عمر المكثف