چه عواملی باعث انفجار خازن الکترولیتی می شود؟ نگاهی فنی در مورد اینکه چرا خازن های بزرگ 'منفجر می شوند'

در دستگاه های الکترونیکی و سیستم های برق ، خازن ها - به ویژه انواع الکترولیتی بزرگ - اجزای ضروری ذخیره انرژی هستند. آنها معمولاً مدارهای ساکت و تثبیت کننده کار می کنند. با این حال ، در شرایط خاص ، این عناصر به ظاهر بی ضرر می توانند به 'بمب ها' ، که با خشونت منفجر می شوند ، تبدیل شوند. چنین رویدادهایی نه تنها به تجهیزات آسیب می رساند بلکه خطرات جدی را نیز برای ایمنی شخصی ایجاد می کند - دقیقاً مانند حادثه اخیر که شامل انفجارهای خازن در بیش از 40 دستگاه تمیز کننده TTI است. بنابراین ، چه عواملی باعث این انفجارها می شود و چقدر خطرناک هستند؟

I. علت اصلی: از دست دادن کنترل فشار داخلی

برای درک اینکه چرا خازن ها منفجر می شوند ، ابتدا باید به ساختار آنها نگاه کنیم. به عنوان نمونه از خازن الکترولیتی آلومینیومی مشترک استفاده کنید:

ساختار داخلی : حاوی دی الکتریک کاغذ خیس شده در الکترولیت ، بین دو فویل آلومینیومی (آند و کاتد) است که همه در یک پوشش آلومینیومی مهر و موم شده اند.

اصل کار : هنگامی که شارژ می شود ، یک لایه اکسید عایق فوق العاده نازک بر روی فویل آند شکل می گیرد که برای ذخیره انرژی الکتریکی مهم است.

نقطه ماشه برای انفجار : الکترولیت مهر و موم شده هنگام گرم شدن جوش می یابد و گاز تولید می کند که به سرعت فشار داخلی را افزایش می دهد تا زمانی که پوشش ترک شود - به یک اجاق گاز فشار با دریچه های ایمنی مسدود شده.

ii. علل خاص ایجاد فشار (محرک های انفجار)

چندین شرایط شایع می تواند باعث گرمای بیش از حد ، تولید گاز و انفجار نهایی شود:

ولتاژ بیش از حد - شایع ترین علت : وقتی ولتاژ بیش از مقدار دارای ارزش خازن باشد ، لایه اکسید دی الکتریک تجزیه می شود و باعث ایجاد یک مدار کوتاه می شود. جریان اتصال کوتاه بالا فوراً الکترولیت را گرم می کند ، گازها (عمدتا هیدروژن) تولید می کند و به سرعت افزایش می یابد تا زمانی که پارگی پوشش شود.

قطبیت معکوس : خازن های الکترولیتی قطبی هستند. در صورت اتصال به صورت معکوس ، واکنشهای شیمیایی داخلی مختل می شوند و منجر به جریان زیاد جریان ، تولید سریع و تولید گاز و انفجار بالقوه می شوند - خصوصاً در طول نگهداری یا جایگزینی.

گرمای بیش از حد : طول عمر خازن و عملکرد نسبت به دما بسیار حساس هستند. دمای بالای محیط یا جریان بیش از حد موج دار می تواند باعث افزایش سریع دما شود.

پیری و عدم موفقیت : با گذشت زمان ، الکترولیت به تدریج خشک می شود و مقاومت سری معادل (ESR) را افزایش می دهد. این منجر به از بین رفتن قدرت و گرما بالاتر در همان جریان می شود و باعث خرابی می شود.

نقص تولید : آب بندی ضعیف ، الکترولیت آلوده یا آستانه های داخلی می تواند حتی در شرایط عملیاتی عادی باعث خرابی زودرس شود.

iii خطرات پنهان انفجارهای خازن

انفجار خازن چیزی بیش از یک 'پاپ' است - خطرات مختلفی را به وجود می آورد:

آسیب انفجار فیزیکی : محفظه فلزی می تواند به درختچه های پر سرعت تبدیل شود که قادر به نفوذ در اشیاء شکننده و ایجاد آسیب جدی باشد.

خطر آتش سوزی : جرقه های ناشی از انفجار ممکن است گازهای قابل اشتعال (به عنوان مثال هیدروژن) و سایر مواد موجود در دستگاه را مشتعل کند.

خوردگی شیمیایی : الکترولیت اغلب بسیار فاسد و سمی است. هنگام بیرون راندن ، می تواند به طور برگشت ناپذیر به تابلوها و اجزای مدار آسیب برساند ، یا باعث سوختگی شدید شیمیایی به پوست و چشم شود.

آسیب تجهیزات ثانویه : خازن های منفجر شده می توانند کل صفحه مدار را از بین ببرند ، با کوتاه کردن بوته و الکترولیت سایر اجزای مهم دیگر ، منجر به خرابی کامل دستگاه و تعمیرات گران قیمت می شوند.

پایان

در هسته آن ، یک انفجار خازن بزرگ ناشی از از بین رفتن کنترل حرارتی و فشار ناشی از ولتاژ ، قطبیت معکوس ، گرمای بیش از حد یا سایر عوامل است. این صرفاً یک عدم موفقیت مؤلفه نیست - این یک رویداد ایمنی پیچیده است که شامل انفجار فیزیکی ، خوردگی شیمیایی و خطر آتش سوزی است.

با این حال ، اساسی ترین راه حل ممکن است در تجدید نظر در طراحی خود باشد: به حداقل رساندن یا از بین بردن نیاز به خازن های بزرگ الکترولیتی. با پیشرفت های سریع فن آوری ، راه حل های 'بدون خازن' به یک روند کلیدی در الکترونیک برق تبدیل می شوند و باعث توسعه منبع تغذیه می شوند که کارآمدتر ، جمع و جور و بی خطر هستند.