Меню

Ток пульсации электролитического конденсатора



Об износе электролитических конденсаторов блоков питания во время майнинга

Проведение вычислений для поиска блоков при майнинге является очень энергозатратным делом. В связи с этим блок питания является одним из важнейших компонентов в аппаратуре, использующейся на фермах для майнинга.

Эксплуатация любой аппаратуры сопряжена с и постепенным износом/деградацией элементов, их которых она собрана. Блоки питания не являются в этом деле исключением. Со временем, из-за износа компонентов уменьшаются их КПД, максимальная отдаваемая мощность, появляются просадки напряжения и его пульсации. В связи с этим через год-два майнинг риги, которые ранее работали без проблем, начинают сбоить.

Неисправности в БП или чрезмерная его нагрузка проявляется в периодических перезагрузках и сбоях, появлении ошибок с определением видеокарт в ригах, увеличивает вероятность появления ошибок в памяти компьютера. В случае серьезных неисправностей может возникнуть возгорание, выход из строя БП и подключенных к нему компонентов.

Неприятные проблемы, как правило, появляются у владельцев некачественных блоков питания, а также у тех, кто нагружает их до предела от паспортной отдаваемой мощности.

Немаловажную роль при этом играют условия, в которых эксплуатируются источники питания. В первую очередь на быструю деградацию БП влияют слишком высокие токовые нагрузки, неблагоприятный температурный режим, плохая вентиляция и пылезагрязненность.

Справочная информация по типичным причинам отказов электролитических конденсаторов:

В первую очередь на ухудшение характеристик блоков питания влияет деградация электролитических конденсаторов и чрезмерный перегрев, который пагубно влияет на все электронные элементы БП.

Рассмотрим подробнее, почему со временем ухудшаются эксплуатационные качества источников питания и как продлить время их бесперебойной работы.

Влияние высокой температуры на электролитические конденсаторы

В блоках питания компьютеров в составе цепей, участвующих в преобразовании переменного тока в постоянный и сглаживании пульсаций, важную роль играют электролитические конденсаторы. Их задача в БП – это быстрое накопление и отдача электрического заряда для устранения просадок, фильтрации и подавления электромагнитных помех.

Время наработки до отказа электролитических конденсаторов пропорционален экспоненте от температурного режима их эксплуатации и в меньшей степени зависит от их токовой нагрузки, если она находиться в рабочих пределах. Срок службы электролитических конденсаторов максимален при эксплуатации до температуры в 40ºC.

. ВАЖНО.

УВЕЛИЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА 10 ГРАДУСОВ ВЫШЕ 40ºC УМЕНЬШАЕТ СРОК ЖИЗНИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ ВДВОЕ.

В норме для конденсаторов среднее время рабочего цикла рассчитывается на температуру 25 градусов по Цельсию. Со временем они неизбежно выходят из строя, либо значительно ухудшаются их основные параметры (емкость, ток утечки и величина потерь). Это приводит к выходу из строя БП и может потянуть за собой в небытие и другое оборудование, подключенное к БП.

При эксплуатации конденсаторов в цепях переменного тока большой амплитуды (на входе импульсных БП) внутри них возникает значительно больший нагрев, чем при работе в цепях постоянного тока. Этот нагрев связан с дополнительными потерями высокочастотной энергии, выделяющейся в виде тепла внутри корпуса конденсаторов.

В импульсных БП, использующихся в компьютерах, некоторые конденсаторы нагружены пульсирующими токами удвоенной сетевой частоты (100-120 Гц), их гармониками, а также высокочастотными токами импульсного преобразования (до сотен килогерц). Эти токи неизбежно рассеиваются и внутри конденсатора, вызывают его нагрев, а иногда и перегрев, что значительно уменьшает срок службы.

Поэтому к конденсаторам, работающим на входе импульсных БП предъявляются особые требования по их надежности и качественные их экземпляры стоят довольно дорого даже на Banggood.

Пара электролитических конденсаторов для входной цепи импульсного БП на Aliexpress стоит порядка 8 долларов:

Величина рассеиваемой паразитной мощности прямо связана с ESR.

Влияние ESR электролитических конденсаторов на качество работы блоков питания

Электролитические конденсаторы имеют важную конструкционную особенность, которая обуславливает их слабость – это очень тонкий слой токопроводящего электролита между его электродами:

Важным параметром конденсаторов, прямо влияющим на их качество, является эквивалентное последовательное сопротивление — ЭПС, или в международной терминологии – ESR (Equivalent Series Resistance).

ESR является паразитным и нежелательным параметром для конденсаторов. Он характеризует сопротивление конденсатора постоянному и пульсирующему току. Чем оно меньше, тем лучше качество у конденсатора.

Эквивалентное последовательное сопротивление включает в себя сумму сопротивлений электролита, диэлектрика, выводов и обкладок, а также контактное сопротивление между обкладками и выводами. Наибольшее влияние на ESR оказывает именно электролит.

Если используются дешевые конденсаторы, в особенности некачественно изготовленные, с нарушениями герметизации, в них очень быстро высыхает электролит. Вследствие этого увеличивается эффективное расстояние между электродами (катод и анод), резко падает емкость конденсатора и увеличивается ESR, что приводит к утрате способности накапливать энергию и сглаживать пульсации, увеличивает паразитные потери тока.

Более дорогие твердотельные конденсаторы с вязким электролитом имеют низкий ESR и в процессе эксплуатации очень долго утрачивают свою емкость. Они стоят дороже, но и служат значительно дольше, хотя, как и любые электронные компоненты, также имеют свой проектный ресурс и со временем все-таки выходят из строя.

При профилактических работах блоков питания желательно, а при их ремонте — обязательно нужно проверять ESR всех без исключения электролитических конденсаторов.

Измерение ESR электролитического конденсатора:

В норме ESRконденсаторов с электролитическим диэлектриком должно быть таким:

Мкф/вольты

Для конденсаторов, емкость которых до 10 мкФ, максимально допустимая величина ESR равна 4 — 5 Ом.

Влияние на конденсаторы блоков питания эксплуатации в условиях низких температур

При эксплуатации электролитических конденсаторов в условиях низких температур (на морозе) нужно учитывать зависимость их емкости от температуры:

При очень низких температурах значительно возрастает вязкость электролита, что значительно уменьшает их емкость. Это мало касается твердотельных конденсаторов, но ощутимо влияет на емкость мощных высоковольтных конденсаторов с вязким электролитом на входе БП. Уменьшение их емкости приводит к ухудшению фильтрации, КПД, увеличению пульсаций БП и уменьшает его мощность. При прогреве БП он все же перейдет в нормальный температурный режим и выйдет на заявленные в паспорте показатели, но это может потребовать некоторого времени, которого может оказаться достаточным, чтобы ферма перестала работать из-за некачественного питающего напряжения.

Кроме высокой температуры, для электролитов важно не превышать допустимую величину рабочего напряжения. В качественных блоках питания используются высокотемпературные конденсаторы с достаточным запасом по величине рабочего напряжения. При перегреве БП или механическом повреждении конденсаторов величина допустимого рабочего напряжения может снижаться. Это может привести к пробою конденсатора и вытекающим из этого последствиям. При установке 16-вольтовых конденсаторов по линии 12 вольт при нормальных условиях все в БП должно быть в норме. При неблагоприятных условиях (сильная нагрузка на блок и длительная эксплуатация при высокой температуре) характеристики электролитов могут ухудшиться и его рабочий вольтаж опуститься ниже 12 вольт. Из-за этого он может пробиться и взорваться.

Что нужно делать, чтобы не допустить выхода из строя конденсаторов импульсных блоков питания при майнинге?

Советы по безопасной эксплуатации блоков питания в майнинг ригах

Для увеличения продолжительности бесперебойной работы блоков питания и сведения к минимуму неисправностей, связанных с ними, необходимо:

  • для уменьшения вредного импульсного помехового воздействия на БП не стоит их включать в те же розетки, куда включаются мощные потребители, такие, как холодильники, пылесосы, кондиционеры, сварочные аппараты и т.д.;
  • не допускать перегрева блоков питания, для чего не нагружать их на более 80% при работе в режиме 24/7 для качественных БП (Platinum и выше) и 50% — для дешевых БП. При расчете мощности БП нужно учитывать потребляемый ригом ток не только при даунвольтинге, но и без него (при максимальном потреблении). Настройки downvoling со временем могут слететь. При работе с повышенной нагрузкой даже самый качественный БП с титановым сертификатом значительно сократит свой срок эксплуатации, либо вообще сгорит. Дешевый блок питания при этом горит с гарантией и попутно причиняет массу других неприятностей;
  • на электролитические конденсаторы в блоках питания и других устройствах крайне негативно влияют высокая влажность, солевые растворы, химически активные вещества (газы) и излучения, механические вибрации и удары. В связи с этим необходимо максимально ограничивать такие воздействия на БП, не ставить их под прямые солнечные лучи, обеспечивать защиту от влаги;
  • при включении компьютера желательно давать некоторое время на заряд конденсаторов, прогрев компонентов и выход в рабочий режим до включения майнинга. Это особенно актуально для БП, работающих на морозе;
  • для предотвращения выхода из строя мощных входных электролитических конденсаторов нужно делать небольшой временной интервал перед повторным включением БП в работу (не включать БП сразу же после его выключения). Электронные элементы очень боятся переходных процессов во время включения/выключения, поэтому не стоит их делать очень часто;
  • периодически осуществлять проверку выходных напряжений на БП, делать профилактическую чистку БП от пыли. При этом нужно осматривать конденсаторы на предмет выявления вздутых и имеющих почернения, особое внимание обращать на те конденсаторы, которые находятся возле греющихся электронных компонентов (транзисторов и диодов на радиаторах). После нескольких лет эксплуатации БП в майнинг риге лучше производить замену всех электролитических конденсаторов или хотя бы тех, которые показывают высокий ESR;
Читайте также:  Полное сопротивление электрической цепи переменного тока формула

Нормы величин напряжений на импульсном БП компьютера:

  • регулярно проверять контакты, разъемы и провода БП с целью выявления потемнений из-за плохих контактов и повышенной температуры. Для майнинг ригов лучше подпаивать провода, запитывающие видеокарты, непосредственно к контактным площадкам БП, избегать использования переходников, скруток;
  • при замене электролитических конденсаторов обязательно соблюдать полярность (в противном случае конденсатор взорвется).

Источник

Конденсаторы для «чайников»

Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.

Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.

Начнём с простого

Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.

Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости εr использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.


Паразитные индуктивность и сопротивление реального конденсатора

С использованием диэлектриков в конденсаторах есть одна проблемка, наряду с тем, что диэлектрик с нужными характеристиками обладает неприятными побочными эффектами. У всех конденсаторов есть небольшие паразитные сопротивление и индуктивность, которые иногда могут влиять на его работу. Электрические постоянные меняются от температуры и напряжения, пьезоэлектричества или шума. Некоторые конденсаторы стоят слишком дорого, у некоторых существуют состояния отказа. И вот мы подошли к основной части статьи, в которой расскажем о разных типах конденсаторов, и об их свойствах, полезных и вредных. Мы не будем освещать все возможные технологии, хотя большинство обычных мы опишем.

Алюминиевые электролитические

Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.

На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.

У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.

Танталовые электролитические


Танталовый конденсатор поверхностного размещения

Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.

Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.

В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за тем, чтобы они не вышли из строя — бывает, что в таком случае они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.

Полимерные плёнки

Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.

Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.

Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.

Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.

В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

Керамика

История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.

Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.

C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.

X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.

Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.

Читайте также:  Как получить ток с помощью индукции

Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.

Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.

Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через личные сообщения сайта. Спасибо.

Источник

Как проверить твердотельный или электролитический конденсатор

Конденсаторы широко применяются в электротехнике в качестве элементов, сглаживающих пульсации переменного тока, фильтров частоты, или накопителей энергии. Кроме того, эти радиодетали можно применять в качестве гальванической развязки. Технологий изготовление множество, принцип общий: между двумя обкладками кроме диэлектрика размещается особое химическое вещество, определяющее характеристики. Для электроустановок постоянного тока, применяются электролиты. Это недорогая технология, которая имеет серьезный недостаток: жидкость может закипеть от перегрузки или высокой температуры, и тогда конденсатор буквально взрывается. К счастью, такой «экстрим» случается редко: в большинстве случаев корпус просто разрушается, теряет герметичность, и электролит вытекает на монтажную плату.

Твердотельный конденсатор 1

Поэтому в ответственных узлах применяются конденсаторы, изготовленные по иной технологии. Вместо жидкого электролита применяется токопроводящий органический полимер. Он имеет фактически твердую консистенцию, поэтому при экстремальных нагрузках (включая температурные) опасности не представляет. Такие конденсаторы называются твердотельными (по причине отсутствия жидких фракций). Характеристики этих элементов не уступают традиционным «электролитам», однако стоимость деталей существенно выше. Есть еще один недостаток твердотельной конструкции — ограничения по вольтажу. Верхний предел напряжения не более 35 Вольт. Учитывая область применения (компьютеры, бытовая техника, автомобили), это не является большой проблемой.

По причине высокой стоимости, домашние мастера стараются избегать покупки дорогих деталей, используя б/у компоненты для замены. В любом случае, чтобы не тратить лишние деньги, необходимо знать, как проверить твердотельный конденсатор.

Как работает полимерный конденсатор

Чтобы проверить любой прибор, желательно понимать механизм его работы. Поскольку тема нашего материала — твердотельные конденсаторы (аналоги электролитических), значит речь пойдет о радиоэлементах для постоянного тока, то есть полярных. Все со школьной скамьи помнят эту иллюстрацию:

Твердотельный конденсатор 2

Две металлические пластины с диэлектриком между ними (для лаборатории подойдет даже воздух). Если на контакты подать потенциал, между пластинами накапливается разноименные заряды, и в пространстве между ними возникает электрическое поле. При отсутствии электрической цепи это поле может сохраняться достаточно долго (современные элементы обеспечивают утечку заряда, стремящуюся к нулю). Именно это свойство лежит в основе применения конденсаторов.

Элемент имеет определенные основные характеристики:

  • Рабочее напряжение определяется величиной, при которой не наступает пробой диэлектрика. Конденсаторы выглядят совсем не так, как мы привыкли видеть на лабораторном столе в классе физики. Детали весьма компактны, соответственно расстояние между пластинами минимально. Отсюда ограничение по предельному напряжению.
  • Емкость конденсатора — его главный параметр. Он определяет, сколько электрической энергии деталь может накопить и удерживать в себе. Величина напрямую зависит от площади пластин.
  • Параметры утечки. Могут определяться током потери накопленного заряда, либо сопротивлением диэлектрика. Идеальные показатели возможны только в вакууме, но такие конденсаторы для бытового использования не выпускаются.
  • Температурный коэффициент: определяется дельтой изменения емкости в зависимости от температуры.
  • Точность — указывается в процентах. Показывает разброс параметров емкости от эталонной (маркировочной) величины.

Важно: несмотря на большое количество параметров, измерению (проверке) подлежат лишь два из них: емкость и сопротивление диэлектрика.

Устройство электролитических и твердотельных конденсаторов

Радиокомпоненты такого класса применяются в электронных устройствах с высокими требованиями по габаритам. Поэтому вопрос компромисса между площадью обкладок (от этого зависит емкость) и размерами корпуса — головная боль разработчиков. Проблема решается технологически просто:

Твердотельный конденсатор 3

Изготавливается так называемых сэндвич, стоящий из двух тончайших обкладок, между которыми прокладывается слой пропитанной электролитом бумаги (в электролитических моделях) или токопроводящий полимер (твердотельные конденсаторы). Обычно используется танталовая или алюминиевая фольга. В качестве диэлектрика применяется естественный оксидный слой одной из пластин. У него низкая проводимость, которая определяет ток утечки емкости.

Такая конструкция может занимать достаточно большую (по меркам радиодеталей) емкость. Поэтому ее сворачивают в плотный рулон, где в качестве разделителя между слоями выступает тонкая электро-бумага (смотрим иллюстрацию). Она не участвует в схеме работы конденсатора.

Наружная оболочка выполнена из алюминия, на нее наносится информация о характеристиках.

Твердотельный конденсатор 4

Преимущества твердотельных конденсаторов

  • В сравнение с электролитической конструкцией, существенно снижено эквивалентное последовательное сопротивление. Благодаря этому деталь практически не нагревается на высоких частотах.
  • Значительная величина тока пульсаций делает работу более стабильной, особенно в схемах обеспечения электропитанием.
  • Твердотельные конденсаторы практически не зависят от температуры. Кроме физической защиты от раздувания корпуса, это свойство позволяет сохранять параметры при нагреве.
  • Продолжительность жизни. Если принять за эталон рабочую температуру 85 °C, срок эксплуатации (без потери характеристик) в 6 раз больше, чем у электролитов. Обычно эти детали без проблем работают не менее 5 лет.

Самостоятельная диагностика конденсатора

Поскольку мы говорим о деталях для работы с постоянным током, не имеет значения, какая применяется технология: электролитическая или полимерная. Проверка полярных конденсаторов выполняется одинаково.

Прежде всего, выполняется внешний осмотр. Электролиты не должны иметь следов вздутия, особенно на торце, где есть насечка в виде креста. При осмотре твердотельных корпусов можно увидеть термические повреждения с нарушением геометрии.

Твердотельный конденсатор 5

Разумеется, необходимо проверить крепление ножек. Компактная конструкция подразумевает небольшие размеры всех компонентов. Ножки могут банально оторваться еще на стадии сборки.

Если внешний осмотр не дал результатов, проводим тестирование с помощью мультиметра

В любом случае, для выполнения этих работ необходимо выпаять деталь из платы. Делать это надо осторожно, чтобы не выдернуть контактные ножки из корпуса.

Если ваш прибор имеет специализированный разъем для проверки, диагностика выполняется в соответствии с инструкцией к мультиметру. Обязательно проводится весь комплекс тестирования (если такой алгоритм имеется). Подключать нужно правильно, соблюдая полярность. Маркировка обязательно присутствует на корпусе детали. При такой проверке вы не только проверите исправность, но и увидите значение емкости.

Твердотельный конденсатор 6

    Проверка работоспособности конденсатора начинается с измерения сопротивления. Делается это не так, как на резисторах или диодах. Чтобы понять принцип проверки, вспомним основные свойства конденсатора. При накоплении заряда сопротивление между обкладками увеличивается. Для начала необходимо разрядить элемент (снять остаточный заряд). Разумеется, это справедливо лишь для исправной детали. Надо просто замкнуть ножки любым проводником, или сомкнуть их между собой.

Важно: электролитические конденсаторы могут работать с напряжением до 600 Вольт и более, поэтому их разряжают только инструментом с изолированной рукояткой.

Твердотельный конденсатор 7

  • Затем необходимо выставить предел измерения в режиме омметра на значение 2 МОм. Подключить конденсатор к мультиметру и наблюдать за показаниями.
    Измерения такого рода лучше проводить с помощью стрелочного прибора, так будет нагляднее видно динамику. Но и на цифровом дисплее все будет понятно. Исправный радиоэлемент будет демонстрировать плавное увеличение сопротивления. Причем чем выше емкость, тем медленнее происходит процесс. Когда значение будет близким к бесконечности, цифровой индикатор покажет «1» (стрелочный соответственно «∞»).
  • Почему так происходит? У мульиметра есть элемент питания. При измерении сопротивления, на деталь подается напряжение, которое заряжает конденсатор. Далее простые законы физики: набралась емкость, сопротивление увеличилось до бесконечности. Если снова замкнуть контакты в режиме «коротыша», сопротивление резко уменьшится. Затем снова плавно восстановится до бесконечности.
  • Проверка межобкладочного замыкания

    Даже такой надежный конденсатор, как твердотельный, может иметь банальные физические повреждения. Например, замыкание между обкладками или на корпус. В первом случае сопротивление не увеличится до бесконечности, хотя первое время будет плавно увеличиваться. При пробое на корпус, сопротивление между одной из ножек и внешней оболочкой будет критически маленьким.

    В обоих случаях, такие конденсаторы следует отнести к браку, восстановлению они не подлежат.

    Проверка истинных значений емкости

    Как проверять детали с помощью специализированного мультиметра, мы уже рассматривали. Однако для проверки твердотельного (электролитического) конденсатора недостаточно просто зафиксировать факт исправности. Особенно, если радиоэлемент под подозрением, либо вы хотите использовать деталь, бывшую в употреблении. Необходимо использовать прибор, с достаточным диапазоном измерения емкости.

    Читайте также:  В руке стреляет как будто током

    Твердотельный конденсатор 8

    Тестирование проводится в несколько этапов:

    • несколько раз соединяем конденсатор с клеммами прибора, затем разряжаем его замыканием, и снова проверяем;
    • нагреваем радиодеталь с помощью термофена до температуры 60–85°C, и проверяем значение емкости: разброс параметров не должен превышать допустимую погрешность (указано на корпусе).

    Важно: обязательно соблюдайте полярность при проведении измерений. Это необходимо не только для получения истинного значения. При напряжении питания прибора хотя бы 9 вольт (такие мультиметры встречаются часто), конденсатор может выйти из строя из-за переполюсовки.

    Практическое применение на автомобиле

    Далеко не все домашние мастера будут тестировать элементную базу материнских плат компьютеров. А вот навыки, как проверить конденсатор трамблера, пригодятся любому автолюбителю. Изучим методику на примере классики ВАЗ.

    Твердотельный конденсатор 9

    • Для проверки необходимо отсоединить кабель, идущий от трамблера до конденсатора. Он обычно соединен с одним контактом прерывателя. Между контактами закрепляем лампу мощностью 35–50 Вт (разумеется, с напряжением 12 вольт). Если при включении зажигания лампа загорелась, конденсатор неисправен, то есть «пробит» (это самая характерная поломка). Если «контролька» не светится — конденсатор исправен.
    • Второй способ можно применять в крайнем случае, если у вас не нашлось лишней лампы. После включения зажигания, необходимо быстро и вскользь коснуться контактами друг к другу. Если ничего не происходит — конденсатор в порядке. При наличии искрения — радиоэлемент «пробит».

    Для того, чтобы проверить твердотельные либо электролитические конденсаторы, не обязательно иметь образование радиоинженера. Руководствуясь нашими советами, вы сможете точно определить исправность радиодеталей, и сэкономить средства на покупку новых элементов. Учитывая высокую стоимость именно таких конденсаторов, снижение затрат на ремонт будет ощутимым.

    Видео по теме

    Источник

    Зачем нужны электролитические конденсаторы и как их менять

    Их чего состоят

    Больших емкостей можно добиться только с помощью химических источников.

    Электролитические конденсаторы очень близки к химическим источникам тока. У них, как и у аккумуляторов, есть катод, анод и электролит. А также те же самые недостатки, что и у аккумуляторов.

    Поэтому, такие конденсаторы и называются электролитическими. Среди радиолюбителей и электронщиков они сокращенно называются электролитами.

    По составу электролита они бывают: жидкого и сухого типа. Еще есть оксидно-полупроводниковые, а также оксидно-металлические.

    Обозначаются на принципиальных схемах также, как и обычный, но только с указанием полярности в виде знака +.

    Характеристики электролитического конденсатора

    К характеристикам можно отнести емкость и рабочее напряжение. Они указаны на корпусе.

    Маркировки у электролитов по сути нет, основана информация указывается на корпусе. Микрофарады обозначаются µF, а рабочее напряжение в V.

    А вообще, есть еще понятие ESR.

    Рабочее напряжение ни в коем случае нельзя превышать.

    Преимущества и недостатки

    Преимущества электролитических конденсаторов:

    • Большая емкость;
    • Компактность.
    • Со временем электролит высыхает, теряется емкость;
    • Работает только на низких частотах;
    • Ограничения по эксплуатационным условиям и риск вздутия/взрыва.

    Разберём подробнее преимущества и недостатки электролитов.

    Большая емкость

    Электролитические конденсаторы обладают большой емкостью, и это их отличительная и самая главная особенность среди остальных конденсаторов.

    Емкость обозначается в микрофарадах (мкФ), поскольку электролиты с меньшими значениями не выпускают.

    Они обычно выпускаются от нескольких мкФ, до нескольких Ф (1 000 000 мкФ).

    Компактность

    Благодаря использованию химии, конденсаторы большой емкости намного компактнее, чем если бы их делали керамическими или пленочными.

    Емкость конденсатора можно увеличить только за счет его обкладок, диэлектрика и геометрии. Поэтому электролиты лидируют по соотношению емкость/габариты.

    Ионисторы

    Разновидность электролитических конденсаторов — это ионисторы. Они обладают большей емкостью (например, 3000 Ф), и работают в основном как резервный или автономный низковольтный источник питания схемы. А также поддерживает схему в спящем режиме без другого источника. Их кстати в большей степени можно отнести к аккумуляторам.

    Высыхание электролита

    Основная проблема таких конденсаторов – это высыхание электролита. Обычно такая проблема проявляется из-за того, что техникой долго не пользуются или нарушаются условия эксплуатации (перегрев корпуса). Из-за этого электролит начинает высыхать, поэтому происходит потеря емкости.

    Можно восстановить емкость конденсатора путем разбавления засохшего электролита дистиллированной водой (как аккумулятор), но это не выгодно. Лучше и надежнее всего заменить старый на новый, аналогичный по параметрам.

    Работа на низких частотах

    Это скорее особенность, чем недостаток. Большие емкости — это высокое реактивное сопротивление для высоких частот.

    Поэтому, такие конденсаторы используются в низкочастотных цепях. Например, в блоках питания в качестве фильтров и сглаживания пульсаций.

    Когда конденсатор вздувается и взрывается

    Всегда еобходимо соблюдать полярность подключения.

    Конденсаторы, как и аккумуляторы, могут вздуваться и взрываться. Иногда это происходит из-за неправильного включения или перегрева.

    Если вы подключите минус источника к плюсу конденсатора и плюс источника к минусу конденсатора, то сразу же начнется вскипание электролита. Такой эффект возникает из-за обратной химической реакции. Конденсатор может взорваться.

    В старых конденсаторах типа К-50 корпус монолитный, и он взрывался громко и достаточно разрушительно.

    В современных электролитах на корпусе есть небольшой надрез, который в случае вскипания электролита позволяет горячему пару выйти наружу.

    Иногда они просто вдуваются без нарушения герметизации, а бывают и такие случаи, когда конденсатор полностью теряет герметичность.

    Тем не менее, надрез на корпусе значительно уменьшил взрывы, поэтому конденсаторы теперь чаще вздуваются, а не взрываются.

    На корпусах современных конденсаторов вертикальной чертой указывается минусовой контакт.

    Внимательно устанавливайте и записывайте прежнее положение, ибо многие производители ставят свои обозначения.

    Например, среди радиолюбителей обычно минусовые контакты рисуют в виде квадрата.

    А производители печатных плат наоборот, рисуют квадратные контактные площадки под плюс конденсатора. И то, так делают не все.

    Так как есть такая путаница среди и радиолюбителей и производителей, всегда обращайте на то. где указан плюсовой контакт. И записывайте прежнее положение детали, иначе это чревато взрывом.

    Характерные признаки неисправности электролитов

    К таким признакам можно отнести:

    • Устройство не включается. Блок питания уходит в защиту или не запускается;
    • Устройство включается, но сразу же выключается. Емкость конденсаторов высохла или потеряла свое прежнее значение, поэтому блок питания уходит в защиту;
    • Перед неисправностью был писк в блоке питания. Обычно это означает, что конденсатор потерял герметичность и электролит начинает вытекать;
    • Нет регулировки яркости в мониторе. Отсутствие нужной емкости приводит к нарушению работы всего устройства. Емкость в данном случае делает функцию настройки;
    • Перед неисправностью был взрыв и неприятный запах. Неприятный запах – это электролит;
    • Устройство включается через раз. Это значит, что есть большая вероятность протечки фильтра питания.

    Внешние признаки неисправности электролитических конденсаторов:

    • Вздутие корпуса;
    • Повреждение корпуса:
    • Наличие электролита под корпусом;
    • Вздутие со стороны контактов (внизу корпуса, обычно еле заметно).

    Также высокочастотные пульсации вредят электролитам. Поэтому чаще всего они выходят из строя в блоках питания, поскольку именно там много пульсаций.

    Правила работы с электролитами

    Внимание! Перед тем, как прикоснуться к плате неисправного источника, убедитесь, что емкости разряжены. Даже если неисправен преобразователь, а не электролит, то конденсаторы могут быть заряжены. Им попросту некуда девать свой заряд. Поэтому первым делом аккуратно и не касаясь щупом мультиметра, измерьте емкости с высоким напряжением. Если они заряжены, разрядите их с помощью лампочки.

    Как менять старый на новый

    Среди электронщиков есть два мнения. Первое это то, что менять нужно неисправный старый конденсатор менять на такой же старый. Это объясняется тем, что вся работы схемы «привыкла» к старому конденсатору.

    Но технически правильно и обоснованное мнение – это то, что нужно ставить только новый и только подходящий по параметрам конденсатор. Нет никакого привыкания схемы. Да, многие компоненты устарели и не могут работать как прежде, но у конденсатора по сути нет ничего того, что кардинально влияло бы на ухудшение работоспособности всех схемы. Устройство наоборот, будет работать лучше.

    Меняйте старые конденсаторы на новые, максимально близкие по параметрам. Например, емкость можно взять чуть больше, если речь идет о блоке питания. А если это цепь настройки, то увеличив или уменьшив емкость, так можно повлиять на весь режим работы схемы. Нужно действовать по ситуации.

    Ставить конденсатор с меньшими рабочим напряжением, чем в схеме, категорически нельзя. Он начнет нагреваться и взорвется. Да, многие разработчики считают с запасом, но лучше не рисковать.

    Также не стоит забывать о таком параметре, как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).

    Источник

    Adblock
    detector