Mis tegelikult põhjustab elektrolüütilisi kondensaatori plahvatusi? Tehniline ülevaade, miks suured kondensaatorid 'puhuvad üles'

Elektroonikaseadmetes ja energiasüsteemides on kondensaatorid - eriti suured elektrolüütilised tüübid - olulised energiasalvestuskomponendid. Tavaliselt töötavad nad vaikselt, stabiliseerides vooluahelaid. Kuid teatud tingimustel võivad need näiliselt kahjutud elemendid muutuda ohtlikeks 'pommideks', mis plahvatavad vägivaldselt. Sellised sündmused ei kahjusta mitte ainult seadmeid, vaid põhjustavad ka tõsiseid riske isiklikule ohutusele - nagu ka hiljuti juhtum, mis hõlmab kondensaatori plahvatusi enam kui 40 TTI puhastusmasinas. Mis põhjustab neid plahvatusi ja kui ohtlikud need on?

I. algpõhjus: siserõhu kontrolli kaotamine

Et mõista, miks kondensaatorid plahvatavad, peame kõigepealt vaatama nende struktuuri. Võtke näitena tavaline alumiiniumist elektrolüütiline kondensaator:

Sisemine struktuur : see sisaldab elektrolüüdis leotatud paberi dielektrikut, mis on paigutatud kahe alumiiniumfooliumi (anood ja katood) vahele, mis on suletud alumiiniumkorpusega.

Tööpõhimõte : laadimisel moodustub anoodfooliumile ülikerge isoleeriv oksiidikiht, mis on elektrienergia hoidmise võti.

Plahvatuse päästikupunkt : kuumutamisel keeb suletud elektrolüüt, genereerides gaasi, mis suurendab siserõhku kiiresti, kuni korpuse lõhkeb - sarnaselt blokeeritud kaitseventiilidega survepliidile.

Ii. Surve kogumise konkreetsed põhjused (plahvatuse käivitajad)

Mitmed ühised tingimused võivad põhjustada ülekuumenemist, gaasi genereerimist ja võimalikku plahvatust:

Ülepinge - kõige tavalisem põhjus : kui pinge ületab kondensaatori nimiväärtuse, laguneb dielektriline oksiidi kiht, põhjustades lühise. Kõrge lühisevool soojendab koheselt elektrolüüti, tekitades gaase (peamiselt vesinikku) ja suurendades kiiresti rõhku, kuni korpuse rebeneb.

Pöördpolaarsus : elektrolüütilised kondensaatorid on polariseeritud. Kui ühendatakse tagurpidi, on sisemised keemilised reaktsioonid häiritud, mis põhjustab voolu voolu, kiiret soojuse ja gaasi tekitamist ning potentsiaalset plahvatust - eriti levinud hoolduse või asendamise ajal.

Ülekuumenemine : kondensaatori eluiga ja jõudlus on temperatuuri suhtes väga tundlikud. Kõrge ümbritseva õhu temperatuur või liigne pulsatsioonivool võib temperatuuri kiiret tõusu põhjustada.

Vananemine ja ebaõnnestumine : aja jooksul kuivab elektrolüüt järk -järgult, suurendades samaväärse seeria takistust (ESR). See põhjustab suurema energiakao ja kuumuse sama voolu korral kiirendava rikke all.

Tootmise defektid : halb tihendamine, saastunud elektrolüüt või sisemised BurR -id võivad enneaegse rikke põhjustada isegi normaalsetes töötingimustes.

Iii. Kondensaatori plahvatuste varjatud ohud

Kondensaatori plahvatus on midagi enamat kui lihtsalt 'pop ' - see toob kaasa mitu ohtu:

Füüsiline lööklaine kahjustus : metallkorpus võib killustada kiireks šrapneliks, mis suudab tungida habras esemeteks ja põhjustada tõsiseid vigastusi.

Tuleoht : plahvatusest tulenevad sädemed võivad süttida tuleohtlikke gaase (nt vesinikku) ja muid seadme sees olevaid materjale.

Keemiline korrosioon : elektrolüüt on sageli väga söövitav ja toksiline. Väljaheidete korral võib see pöördumatult kahjustada vooluahelaid ja komponente või põhjustada nahale ja silmadele tõsiseid keemilisi põletusi.

Sekundaarseadmete kahjustused : plahvatavad kondensaatorid võivad hävitada kogu vooluahela, kusjuures šrapnelli ja elektrolüütide lühendades muud kriitilised komponendid, mis viib seadme täieliku rikke ja kuluka remondini.

Järeldus

Selle keskmes tuleneb suur kondensaatori plahvatus termilise ja rõhukontrolli kaotamisest, mille põhjustab ülepinge, vastupidise polaarsuse, ülekuumenemise või muude tegurite kadu. See ei ole pelgalt komponentide rike - see on keeruline ohutussündmus, mis hõlmab füüsilist plahvatust, keemilist korrosiooni ja tuleohtu.

Kuid kõige põhilisem lahendus võib kujunduse enda ümber mõelda: suurte elektrolüütiliste kondensaatorite vajaduse minimeerimine või välistamine. Kiirete tehnoloogiliste edusammude korral on 'kondensaatorivabad ' lahendused muutumas elektrienergia peamiseks trendiks, mis ajendab tõhusamaid, kompaktseid ja ohutumad toiteallikate väljatöötamist.