1. Rafgreiningarþéttar
Rafgreiningarþéttir eru þéttir sem myndast við oxunarlag á rafskautinu með því að rafvökvinn virkar sem einangrandi lag, sem hefur yfirleitt mikla afkastagetu. Rafvökvinn er fljótandi, hlaupkennt efni sem er ríkt af jónum, og flestir rafgreiningarþéttir eru pólaðir, það er að segja, þegar þeir eru í notkun þarf spenna jákvæða rafskautsins alltaf að vera hærri en neikvæða spennan.
Mikil afkastageta rafgreiningarþétta er einnig fórnað fyrir marga aðra eiginleika, svo sem að hafa mikinn lekastraum, mikla jafngilda raðspólun og viðnám, stórt vikmörk og stuttan líftíma.
Auk pólraflsþétta eru einnig til ópólraflsþéttar. Á myndinni hér að neðan eru tvær gerðir af 1000uF, 16V rafgreiningarþéttum. Sá stærri er ópólraflsþétti og sá minni er pólraflsþétti.
(Óskautaðir og skautaðir rafgreiningarþéttar)
Innra byrði rafgreiningarþéttisins getur verið fljótandi raflausn eða fast fjölliða, og rafskautsefnið er almennt ál (Aluminium) eða tantal (Tandalum). Eftirfarandi er algeng uppbygging innan pólralúm rafgreiningarþétta, þar sem á milli tveggja rafskautslaga er lag af trefjapappír sem er vættur í raflausn, ásamt lagi af einangrandi pappír sem er breytt í sívalning, innsiglað í álhjúpnum.
(Innri uppbygging rafgreiningarþéttis)
Þegar rafgreiningarþéttinn er sundurtekinn sést greinilega grunnbygging hans. Til að koma í veg fyrir uppgufun og leka rafgreiningarinnar er pinnahluti þéttisins festur með þéttigúmmíi.
Myndin sýnir auðvitað einnig muninn á innra rúmmáli milli pólra og ópólra rafgreiningarþétta. Við sama afkastagetu og spennustig er ópólra rafgreiningarþéttinn um það bil tvöfalt stærri en pólrafgreiningarþéttinn.
(Innri uppbygging óskautaðra og skautaðra rafgreiningarþétta)
Þessi munur stafar aðallega af miklum mun á flatarmáli rafskautanna innan þéttanna tveggja. Óskautsrafskautið er vinstra megin og pólskautið er hægra megin. Auk flatarmálsmunarins er þykkt rafskautanna tveggja einnig mismunandi og þykkt pólskautsrafskautsins er þynnri.
(Álplata fyrir rafgreiningarþétti af mismunandi breidd)
2. Sprenging í þétti
Þegar spennan sem þéttirinn beitir fer yfir þolspennu sína, eða þegar pólun spennu pólrafgreiningarþéttisins er öfug, mun lekastraumur þéttisins aukast verulega, sem leiðir til aukinnar innri hita þéttisins og rafvökvinn mun framleiða mikið magn af gasi.
Til að koma í veg fyrir sprengingu í þéttinum eru þrjár raufar pressaðar efst á þéttihúsinu, þannig að auðvelt sé að brjóta efsta hluta þéttisins undir miklum þrýstingi og losa innri þrýstinginn.
(Sprengitankur efst á rafgreiningarþétti)
Hins vegar er efsta gróp þrýstingsins í framleiðsluferlinu á sumum þéttum ekki hæfur, og þrýstingurinn inni í þéttinum veldur því að þéttigúmmíið neðst á þéttinum losnar. Þá losnar þrýstingurinn inni í þéttinum skyndilega og sprenging myndast.
1, sprenging á óskautuðum rafgreiningarþétti
Myndin hér að neðan sýnir óskautaðan rafgreiningarþétti með afkastagetu upp á 1000uF og spennu upp á 16V. Eftir að spennan sem sett er á fer yfir 18V eykst lekastraumurinn skyndilega og hitastig og þrýstingur inni í þéttinum aukast. Að lokum springur gúmmíþéttingin neðst á þéttinum og innri rafskautin losna eins og poppkorn.
(yfirspennusprenging á óskautuðum rafgreiningarþétti)
Með því að tengja hitaeiningu við þétti er hægt að mæla ferlið þar sem hitastig þéttisins breytist þegar spennan sem álagið er á eykst. Eftirfarandi mynd sýnir óskautaðan þétti í ferli spennuaukningar. Þegar álagið fer yfir þolspennugildið heldur innra hitastigið áfram að hækka.
(Tengsl milli spennu og hitastigs)
Myndin hér að neðan sýnir breytinguna á straumnum sem rennur í gegnum þéttinn á sama ferli. Þar má sjá að aukning straumsins er aðalástæðan fyrir hækkun innra hitastigs. Í þessu ferli eykst spennan línulega og þegar straumurinn hækkar hratt veldur aflgjafahópurinn spennufalli. Að lokum, þegar straumurinn fer yfir 6A, springur þéttinn með miklum hvelli.
(Tengsl spennu og straums)
Vegna mikils innra rúmmáls óskautaða rafgreiningarþéttisins og magns raflausnarinnar er þrýstingurinn sem myndast eftir yfirfallið gríðarlegur, sem leiðir til þess að þrýstilokarinn efst á skelinni brotnar ekki og þéttigúmmíið neðst á þéttinum springur.
2, sprenging á pólrafgreiningarþétti
Fyrir pólrafgreiningarþétta er spenna sett á. Þegar spennan fer yfir þolspennu þéttisins mun lekastraumurinn einnig hækka hratt, sem veldur því að þéttinn ofhitnar og springur.
Myndin hér að neðan sýnir takmarkandi rafgreiningarþétti, sem hefur afkastagetu upp á 1000uF og spennu upp á 16V. Eftir ofspennu losnar innri þrýstingurinn í gegnum efri þrýstilokann, þannig að komið er í veg fyrir sprengingu í þéttinum.
Eftirfarandi mynd sýnir hvernig hitastig þéttisins breytist með aukningu á spennunni sem álagður er. Þegar spennan nálgast þolspennu þéttisins eykst leifstraumur þéttisins og innra hitastigið heldur áfram að hækka.
(Tengsl milli spennu og hitastigs)
Eftirfarandi mynd sýnir breytingu á lekastraumi þéttisins, nafnspennu 16V rafgreiningarþéttisins, í prófunarferlinu. Þegar spennan fer yfir 15V byrjar lekinn í þéttinum að aukast hratt.
(Tengsl spennu og straums)
Með tilraunaferli fyrstu tveggja rafgreiningarþéttanna má einnig sjá að spennumörk slíkra venjulegra rafgreiningarþétta eru 1000uF. Til að koma í veg fyrir háspennubilun í þéttinum er nauðsynlegt að skilja eftir nægilegt svigrúm þegar rafgreiningarþéttir eru notaðir í samræmi við raunverulegar spennusveiflur.
3,rafgreiningarþéttar í röð
Þar sem við á er hægt að fá meiri rýmd og meiri spennuþol fyrir rýmd með samsíða og raðtengingu, talið í sömu röð.
(poppkorn af rafgreiningarþétti eftir sprengingu með ofþrýstingi)
Í sumum forritum er spennan sem beitt er á þéttinn riðspenna, svo sem tengiþéttar hátalara, fasajöfnun riðstraums, fasaskiptaþéttar mótora o.s.frv., sem krefst notkunar á óskautuðum rafgreiningarþéttum.
Í notendahandbókum frá sumum framleiðendum þétta er einnig tekið fram að hefðbundnir pólþéttar séu notaðir í röð, það er að segja tveir þéttar eru tengdir saman í röð en með gagnstæða pólun til að fá fram áhrif ópólþétta.
(rafrýmd eftir ofspennusprengingu)
Eftirfarandi er samanburður á pólþéttum við beitingu framspennu og öfugspennu, tveimur rafgreiningarþéttum sem eru raðaðar aftur í aftur í þrjár raðir með ópólþéttu, þar sem lekastraumurinn breytist með aukinni spennu.
1. Framspenna og lekastraumur
Straumurinn sem rennur í gegnum þéttinn er mældur með því að tengja viðnám í röð. Innan spennuþolssviðs rafgreiningarþéttisins (1000uF, 16V) er spennan sem notuð er smám saman aukin frá 0V til að mæla sambandið milli samsvarandi lekastraums og spennu.
(jákvæð raðrýmd)
Eftirfarandi mynd sýnir sambandið milli lekastraums og spennu í pólálrafgreiningarþétti, sem er ólínulegt samband með lekastrauminn undir 0,5 mA.
(Sambandið milli spennu og straums eftir framvirka röð)
2, öfug spenna og lekastraumur
Með því að nota sama straum til að mæla sambandið milli stefnuspennu og lekastraums rafgreiningarþéttisins, má sjá á myndinni hér að neðan að þegar öfugspennan fer yfir 4V byrjar lekastraumurinn að aukast hratt. Samkvæmt hallatölu eftirfarandi ferils jafngildir öfug rafgreiningarþétti 1 ohm viðnámi.
(Öfug spenna Samband milli spennu og straums)
3. Raðþéttar sem eru tengdir saman
Tveir eins rafgreiningarþéttar (1000uF, 16V) eru tengdir bak í bak í röð til að mynda óskautaðan jafngildan rafgreiningarþétta og síðan er sambandskúrfan milli spennu þeirra og lekastraums mæld.
(jákvæð og neikvæð pólunarröð rafrýmd)
Eftirfarandi skýringarmynd sýnir sambandið milli spennu þéttisins og lekastraumsins, og þú sérð að lekastraumurinn eykst eftir að spennan sem beitt er fer yfir 4V, og straumsvíddin er minni en 1,5mA.
Og þessi mæling kemur svolítið á óvart, því þú sérð að lekastraumurinn úr þessum tveimur raðtengdu þéttum er í raun meiri en lekastraumurinn úr einum þétti þegar spennan er beitt fram á við.
(Sambandið milli spennu og straums eftir jákvæða og neikvæða röð)
Hins vegar, vegna tímaástæðna, var engin endurtekin prófun á þessu fyrirbæri. Hugsanlega var einn af þéttunum sem notaðir voru þéttirinn úr öfugri spennuprófun núna rétt í þessu, og það var skemmdur inni, þannig að ofangreind prófunarkúrfa var búin til.
Birtingartími: 25. júlí 2023
