Points de discussion
A. Définition du condensateur électrolytique et aperçu
B. Arbre généalogique des condensateurs électrolytiques
C. Principe de la charge
D. Construction du condensateur
E. Capacité et efficacité volumétrique
F. Caractéristiques électriques
G. Symbole du condensateur
Condensateur électrolytique
Définition
«Un condensateur électrolytique peut être défini comme le condensateur qui met fin aux anodes métalliques. Cette anode crée une couche d'oxyde isolante. »
La couche d'oxyde isolant fonctionne comme une couche diélectrique du condensateur. La couche d'oxyde est recouverte d'électrolytes de béton, de liquide ou de gel. Cette partie couverte sert de cathode au condensateur électrolytique.
Polarité du condensateur électrolytique
Symbole du condensateur
Les condensateurs électrolytiques ont un symbole spécifique. Le symbole dans le circuit, laissez-nous comprendre quel type de condensateur est-ce.
Un condensateur électrolytique typique a un produit de capacité-tension (CV) plus élevé par unité de volume par rapport aux autres types. La faible couche diélectrique ainsi que la surface d'anode plus large contribuent à atteindre cet objectif.
Types de condensateurs électrolytiques
Ils ont trois types -
- Condensateurs de type aluminium
- Condensateurs de type tantale
- Condensateurs de type niobium
Ce type de condensateur a une grande capacité, ce qui leur permet de contourner les signaux basse fréquence et de stocker un grand nombre d'énergies. Ils trouvent des applications dans les circuits de découplage et de filtrage.
Ces types de condensateurs sont polarisés. La raison derrière eux est leur structure particulière. Ils doivent fonctionner à des tensions plus élevées, et des tensions plus positives doivent être présentes sur l'anode et la cathode.
L'anode d'un condensateur électrolytique industriel utilisable est marquée d'un signe plus. Un condensateur électrolytique peut être détruit en appliquant une tension de polarité inversée ou en utilisant une tension excessive que la tension de fonctionnement nominale. La destruction est dangereuse et peut créer une explosion au feu.
Les condensateurs électrolytiques bipolaires sont également uniques en leur genre. Il peut être formé simplement en joignant deux condensateurs en connectant des anodes à l'anode et de la cathode à la cathode.
Connaître d'autres types de condensateurs et de fonctionnement
Arbre généalogique des condensateurs électrolytiques
Les condensateurs électrolytiques ont plusieurs variétés. La nature de la plaque positive et le type d'électrolytique utilisé font la variation. Chacun de ces trois types de condensateurs utilise des électrolytes concrets et non solides. L'arbre est illustré ci-dessous -
Principe de charge
Ces condensateurs stockent de l'énergie tout comme les condensateurs ordinaires. Il détient la puissance en séparant la charge dans un champ électrique dans la couche d'oxyde isolant à l'intérieur des conducteurs. Un électrolyte est présent ici, qui agit comme la cathode. Il forme également une autre électrode du condensateur.
Construction
Ces condensateurs pratiquent une propriété chimique des «métaux de valve» pour créer le condensateur. La pratique crée une fine couche d'oxyde lors des échanges avec un certain type d'électrolyte. Il existe trois types de solides qui sont pratiqués comme anode dans ces condensateurs.
1. Aluminium - Ce type de condensateurs utilise une feuille d'aluminium imprimée de haute pureté avec de l'oxyde d'aluminium comme matériau diélectrique.
2. Tantale - Ce type de condensateurs utilise de la poussière de tantale qui a le plus bas niveau de dopage.
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3. Niobium - Ce type de condensateurs utilise une pastille de poussière de niobium qui a le plus bas niveau de dopage.
La propriété des matériaux d'anode peut être étudiée ci-dessous -
| Matières | Matériau diélectrique | Structure de l'oxyde | Permittivité | Tension de claquage (V / µm) |
| Aluminium | Oxyde d'aluminium [Al2O3] | Amorphe | 9.6 | 710 |
| Aluminium | Oxyde d'aluminium [Al2O3] | Cristalline | 11.6-14.2 | 800-1000 |
| Tantale | Pentoxyde de tantale [Ta2O5] | Amorphe | 27 | 625 |
| Niobium | Pentoxyde de niobium [Nb205] | Amorphe | 41 | 400 |
Nous pouvons voir que la permittivité de l'oxyde de tantale est trois fois supérieure à celle de l'oxyde d'aluminium.
Chaque anode est imprimée avec une zone de couverture moins lisse et une zone de couverture plus grande par rapport à une anode étouffante. Ceci est fait pour augmenter la capacité par unité de volume du condensateur.
Si un potentiel de valeur positive est appliqué à travers les anodes du condensateur, une couche barrière d'oxyde épaisse sera formée. L'épaisseur de la zone de revêtement dépend de la tension appliquée sur les anodes. Cette couche d'oxyde qui est également isolante fonctionne alors comme un matériau diélectrique. La couche d'oxyde générée par l'anode peut être détruite si la polarité de la tension appliquée est inversée.
Après la formation diélectrique, un compteur doit correspondre à la zone isolante rugueuse sur laquelle l'oxyde s'est formé. Comme l'électrolyte agit comme une cathode, il accomplit le processus d'appariement.
Les électrolytes sont classés principalement en deux sections - «solides» et «non solides». Les milieux liquides avec une conductivité ionique par déplacement d'ions sont considérés comme des électrolytes non solides. Ce type d'électrolytes peut être facilement installé sur une surface rugueuse. Les solides fonctionnent dans la structure robuste en utilisant des processus chimiques tels que la polymérisation pour conduire des polymères ou la pyrolyse pour le dioxyde de manganèse.
Condensateurs électrolytiques Capacité et efficacité volumétrique
Le principe de fonctionnement d'un condensateur de type électrolytique est similaire au fonctionnement d'un «condensateur à plaque».
La capacité est représentée par l'équation suivante.
C = ε * (A / d)
Ici,
C est la capacité.
A est la surface des plaques.
d est la distance entre deux plaques.
ε est la permittivité du milieu entre deux plaques.
L'augmentation de la surface de l'électrode et de la permittivité diélectrique augmentera la capacité.
Si nous regardons en détail, un condensateur de type électrolytique a une couche diélectrique faible, et il reste dans la limite du nanomètre par volt. Il y a une autre raison derrière la capacité plus élevée. C'est la surface rugueuse.
Caractéristiques électriques
Circuit d'équivalence en série
Les caractéristiques des condensateurs électrolytiques sont bien définies dans la «Description générique internationale CEI 60384-1». Les condensateurs peuvent être représentés comme un circuit correspondant sans défaut avec une connexion en série de composants électriques, y compris toutes les pertes ohmiques, les paramètres capacitifs et inductifs d'un condensateur électrolytique.
Le circuit ci-dessous représente l'équivalent en série des condensateurs électrolytiques
C représente la valeur de capacité du condensateur; RESR représente la résistance équivalente en série. Les pertes dues à la chaleur et aux effets ohmiques sont également prises en considération. LESL est l'inductance correspondante en série et considérée comme l'auto-inductance du condensateur électrolytique. La résistance aux fuites est sombre.
Le paramètre de capacité, valeurs standard et tolérances du condensateur électrolytique
La construction de l'anode et de la cathode décide principalement des caractéristiques d'un condensateur électrolytique. La valeur de capacité d'un condensateur dépend de certains facteurs tels que les paramètres de température et la fréquence. Les condensateurs électrolytiques de types non solides ont une propriété de déviation vers les températures. Il montre plus de déviation que les types solides d'électrolytes.
L'unité de la capacité est typiquement en microfarad (µF).
- La valeur d'acceptation nécessaire de la capacité est déterminée par les applications spécifiées.
- Les condensateurs électrolytiques ne nécessitent pas les tolérances étroites.
Tension prête et catégorie
La tension nominale du condensateur électrolytique est définie comme la tension à laquelle le condensateur fonctionne avec une efficacité maximale. Si le condensateur est fourni plus que la tension nominale, le condensateur est endommagé.
Si un condensateur reçoit une tension inférieure au niveau nominal, cela affecte également le condensateur. L'application de tensions inférieures augmente la durée de vie du condensateur. Parfois, cela augmente la fiabilité des condensateurs électrolytiques au tantale.
Surtension
La tension de surtension est la quantité maximale de tension de crête fournie aux condensateurs électrolytiques. Il est calculé pour la période d'utilisation du condensateur en un nombre limité de cycles.
Tension transitoire
Les condensateurs électrolytiques qui ont de l'aluminium comme matériau ont tendance à montrer moins de sensibilité aux tensions transitoires.
Cette condition ne se contente que si la fréquence et l'énergie du transitoire sont comparativement inférieures.
Tension inverse
Un condensateur électrolytique typique est polarisé et, en général, implique que la tension d'électrode d'anode soit positive par rapport à la tension de cathode.
La tension inverse est rarement utilisée dans les circuits alternatifs fixes.
Impédance
Un condensateur typique est utilisé comme composant de stockage d'énergie électrique. Parfois, un condensateur est placé pour agir comme un élément résistif dans un circuit alternatif. L'application majeure d'un électrolytique Le condensateur est le condensateur de découplage.
L'impédance d'un condensateur est donnée par la résistance alternative qui dépend de la fréquence et a une phase et une amplitude à une fréquence spécifiée.
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