Mikä todella aiheuttaa elektrolyyttisiä kondensaattorin räjähdyksiä? Tekninen katsaus miksi suuret kondensaattorit 'Blow Up '

Elektronisissa laitteissa ja sähköjärjestelmissä kondensaattorit - etenkin suuret elektrolyyttiset tyypit - ovat välttämättömiä energian varastointikomponentteja. Ne yleensä toimivat hiljaa, vakauttaen piirejä. Tietyissä olosuhteissa nämä näennäisesti vaarattomat elementit voivat kuitenkin muuttua vaarallisiksi 'pommeiksi,' räjähtäen väkivaltaisesti. Tällaiset tapahtumat eivät vain vahingoittaneet laitteita, vaan aiheuttavat myös vakavia riskejä henkilökohtaiseen turvallisuuteen - aivan kuten äskettäinen tapaus, joka liittyy kondensaattorin räjähdyksiin yli 40 TTI -puhdistuskoneessa. Joten mikä aiheuttaa nämä räjähdykset ja kuinka vaarallisia ne ovat?

I. Perimmäinen syy: Sisäisen paineenhallinnan menetys

Ymmärtääksemme, miksi kondensaattorit räjähtää, meidän on ensin tarkasteltava niiden rakennetta. Otetaan esimerkki yleinen alumiinielektrolyyttinen kondensaattori:

Sisäinen rakenne : Se sisältää elektrolyytteihin liotettua paperi -dielektristä, joka on kerrostettu kahden alumiinifolion (anodi ja katodi) väliin, jotka kaikki on suljettu alumiinikoteloon.

Työperiaate : Ladattaessa anodikalvoon muodostuu erittäin ohut eristävä oksidikerros, joka on avain sähköenergian tallentamiseen.

Räjähdyksen liipaisupiste : suljettu elektrolyytti kiehuu lämmitetessä, mikä tuottaa kaasua, joka lisää nopeasti sisäistä painetta, kunnes kotelon purskeet - samanlainen kuin painekatti, jolla on tukkeutuneet turvaventtiilit.

II. Erityiset paineenkerroksen syyt (räjähdyksen liipaisimet)

Useat yleiset olosuhteet voivat aiheuttaa ylikuumenemisen, kaasun muodostumisen ja mahdollisen räjähdyksen:

Ylijännite - Yleisin syy : Kun jännite ylittää kondensaattorin nimellisarvon, dielektrinen oksidikerros hajoaa aiheuttaen oikosulun. Suuri oikosulkuvirta lämmittää elektrolyyttiä, tuottaen kaasuja (lähinnä vetyä) ja kasvattaa nopeasti paineita, kunnes kotelo repeytyy.

Käänteinen napaisuus : Elektrolyyttiset kondensaattorit polarisoidaan. Jos ne on kytketty käänteisesti, sisäiset kemialliset reaktiot ovat häiriintyneet, mikä johtaa suureen virran virtaukseen, nopeaan lämmön ja kaasun muodostumiseen ja potentiaaliseen räjähdykseen - etenkin yleisesti ylläpidon tai korvaamisen aikana.

Ylikuumeneminen : Kondensaattorin elinikä ja suorituskyky ovat erittäin herkkiä lämpötilaan. Korkea ympäristön lämpötila tai liiallinen aaltoiluvirta voi aiheuttaa nopean lämpötilan nousun.

Ikääntyminen ja vika : Ajan myötä elektrolyytti kuivuu vähitellen, mikä lisää vastaavaa sarjankestävyyttä (ESR). Tämä johtaa suurempaan tehonhäviöön ja lämpöä samassa virrassa, kiihtyvän vikaan.

Valmistusvirheet : Huono tiivistyminen, saastunut elektrolyytti tai sisäiset urat voivat aiheuttaa ennenaikaisen vian jopa normaaleissa käyttöolosuhteissa.

III. Kondensaattorin räjähdysten piilotetut vaarat

Kondensaattorin räjähdys on enemmän kuin vain 'pop ' - se tuo useita vaaroja:

Fyysinen räjähdysvaurio : Metallikotelo voi fragmentoida nopeaan sirpaleena, joka kykenee tunkeutumaan herkkyyteen ja aiheuttamaan vakavaa vaurioita.

Palovaara : Räjähdyksen kipinät voivat sytyttää syttyviä kaasuja (esim. Vetyä) ja muita laitteen sisällä olevia materiaaleja.

Kemiallinen korroosio : Elektrolyytti on usein erittäin syövyttävää ja myrkyllistä. Kun se poistetaan, se voi vahingoittaa peruuttamattomasti piirilevyjä ja komponentteja tai aiheuttaa vakavia kemiallisia palovammoja iholle ja silmille.

Toissijaisten laitteiden vauriot : Räjähtävät kondensaattorit voivat tuhota koko piirilevyn sirpaleiden ja elektrolyyttien oikosulkemisella muilla kriittisillä komponenteilla, mikä johtaa täydelliseen laitteen vikaantumiseen ja kalliisiin korjauksiin.

Johtopäätös

Ytimessä suuri kondensaattorin räjähdys johtuu lämmön menetyksestä ja paineenhallinnasta, joka laukaisee ylijännitteen, käänteisen napaisuuden, ylikuumenemisen tai muut tekijät. Se ei ole pelkästään komponentin vika - se on monimutkainen turvallisuus

Silti perustavanlaatuisin ratkaisu voi olla itse suunnittelun uudelleenarvioinnissa: suurten elektrolyyttisten kondensaattorien tarve. Nopealla teknologisella kehityksellä 'kondensaattoriton ' -ratkaisuista on tulossa avain suuntaus tehoelektroniikassa, mikä johtaa tehokkaampien, kompakti ja turvallisempien virtalähteiden kehittämistä.