Puntos de discusión
A. Definición de condensador electrolítico y descripción general
B. Árbol genealógico de los condensadores electrolíticos
C. Principio de carga
D. Construcción del condensador
E. Capacitancia y eficiencia volumétrica
F. Características eléctricas
G. Símbolo de condensador
Capacitor electrolítico
Definición
“Un capacitor electrolítico se puede definir como el capacitor cuyos ánodos terminan en metal. Este ánodo crea una capa de óxido aislante ".
La capa de óxido aislante funciona como una capa dieléctrica del condensador. La capa de óxido está cubierta por electrolitos de hormigón, líquido o gel. Esta parte cubierta sirve como cátodo del condensador electrolítico.
Polaridad del condensador electrolítico
Símbolo de condensador
Los condensadores electrolíticos tienen un símbolo específico. El símbolo en el circuito, entendamos qué tipo de condensador es este.
Un capacitor electrolítico típico tiene un producto de capacitancia-voltaje (CV) más alto por unidad de volumen en comparación con otros tipos. La débil capa dieléctrica, así como la superficie del ánodo más ancha, ayudan a lograrlo.
Tipos de condensadores electrolíticos
Tienen tres tipos:
- Condensadores de aluminio
- Condensadores de tipo tantalio
- Condensadores de tipo niobio
Este tipo de condensador tiene una gran capacitancia, lo que les ayuda a evitar señales de baja frecuencia y almacenar una gran cantidad de energías. Encuentran aplicaciones en circuitos de desacoplamiento y filtrado.
Estos tipos de condensadores están polarizados. La razón detrás de ellos es su estructura especial. Deben funcionar a voltajes más altos y deben haber voltajes más positivos en el ánodo y el cátodo.
El ánodo de un condensador electrolítico de uso industrial está marcado con un signo más. Un condensador electrolítico se puede destruir aplicando un voltaje de polaridad inversa o usando un voltaje excesivo que el voltaje de trabajo nominal. La destrucción es peligrosa y puede crear una explosión al fuego.
Los condensadores electrolíticos bipolares también son únicos en su clase. Puede formarse simplemente uniendo dos condensadores conectando ánodos a ánodo y cátodo a cátodo.
Conozca otros tipos de condensadores y funcionamientos
Árbol genealógico de los condensadores electrolíticos
Los condensadores electrolíticos tienen varias variedades. La naturaleza de la placa positiva y el tipo de electrolítico utilizado hacen la variación. Cada uno de estos tres tipos de condensadores utiliza tipos de electrolitos concretos y no sólidos. El árbol se muestra a continuación:
Principio de carga
Estos condensadores almacenan energía al igual que los condensadores normales. Mantiene el poder dividiendo la carga en un campo eléctrico en la capa de óxido aislante dentro de los conductores. Aquí hay un electrolito que actúa como cátodo. También forma otro electrodo del condensador.
Construcción
Estos condensadores practican una propiedad química de los "metales de la válvula" para crear el condensador. La práctica crea una fina capa de óxido cuando se intercambia con cierto tipo de electrolito. Hay tres tipos sólidos que se practican como ánodo en estos condensadores.
1. Aluminio - Este tipo de condensadores utiliza una lámina de aluminio impresa de alta pureza con óxido de aluminio como material dieléctrico.
2. Tantalio - Este tipo de condensadores utilizan polvo de tantalio que tiene el nivel más bajo de dopaje.
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3. Niobio - Este tipo de condensadores utiliza una pastilla de polvo de niobio que tiene el nivel más bajo de dopaje.
La propiedad de los materiales del ánodo se puede estudiar a continuación:
| Material | Material dieléctrico | Estructura de óxido | Permisividad | Voltaje de ruptura (V / µm) |
| Aluminio | Óxido de aluminio [Al2O3] | Amorfo | 9.6 | 710 |
| Aluminio | Óxido de aluminio [Al2O3] | Cristalino | 11.6 - 14.2 | 800 - 1000 |
| tantalio | Pentóxido de tantalio [Ta2O5] | Amorfo | 27 | 625 |
| Niobio | Pentóxido de niobio [Nb205] | Amorfo | 41 | 400 |
Podemos ver que la permitividad del óxido de tantalio es tres veces mayor que la del óxido de aluminio.
Cada ánodo está impreso con un área de cobertura menos lisa y tiene un área de cobertura más grande en comparación con uno sofocante. Esto se hace para aumentar la capacitancia por unidad de volumen del capacitor.
Si se aplica un potencial de valor positivo a través de los ánodos del capacitor, se formará una capa de barrera de óxido gruesa. El grosor del área de recubrimiento depende del voltaje aplicado sobre los ánodos. Esta capa de óxido, que también es aislante, funciona como material dieléctrico. La capa de óxido generada por el ánodo puede destruirse si se invierte la polaridad del voltaje aplicado.
Después de la formación dieléctrica, un contador debe coincidir con el área de aislamiento rugosa en la que se formó el óxido. Como el electrolito actúa como cátodo, logra el proceso de emparejamiento.
Los electrolitos se clasifican principalmente en dos secciones: "Sólidos" y "No sólidos". Los medios líquidos con conductividad iónica por iones en movimiento se consideran electrolitos no sólidos. Este tipo de electrolitos se puede colocar fácilmente en una superficie rugosa. Los sólidos funcionan en la estructura resistente mediante el uso de procesos químicos como la polimerización para la conducción de polímeros o la pirólisis para el dióxido de manganeso.
Condensadores electrolíticos Capacitancia y eficiencia volumétrica
El principio de funcionamiento de un condensador de tipo electrolítico es similar al funcionamiento de un "condensador de placa".
La capacitancia está representada por la siguiente ecuación.
C = ε * (A / d)
Aquí,
C es la capacitancia.
A es el área de las placas.
d es la distancia entre dos placas.
ε es la Permitividad del medio entre dos placas.
El aumento del área del electrodo y la permitividad dieléctrica aumentará la capacitancia.
Si miramos en detalle, un condensador de tipo electrolítico tiene una capa dieléctrica débil y permanece en el límite de nanómetros por voltio. Hay otra razón detrás de la mayor capacitancia. Es la superficie rugosa.
Características electricas
Circuito de equivalencia en serie
Las características de los condensadores electrolíticos están bien definidas en la 'Descripción genérica internacional IEC 60384-1'. Los condensadores se pueden representar como un circuito correspondiente impecable con conexión en serie de componentes eléctricos, incluidas todas las pérdidas óhmicas, parámetros capacitivos e inductivos de un condensador electrolítico.
El siguiente circuito representa el equivalente en serie de los condensadores electrolíticos.
C representa el valor de capacitancia del capacitor; RESR representa la resistencia equivalente en serie. También se tienen en cuenta las pérdidas debidas al calor y los efectos óhmicos. LESL es la inductancia correspondiente en serie y se considera como la autoinducción del condensador electrolítico. Sombría es la resistencia a las fugas.
El parámetro de capacitancia, valores estándar y tolerancias del capacitor electrolítico
La construcción del ánodo y el cátodo decide principalmente las características de un condensador electrolítico. El valor de capacitancia de un capacitor depende de algunos factores como los parámetros de temperatura y la frecuencia. Los condensadores electrolíticos de tipos no sólidos tienen la propiedad de desviarse hacia las temperaturas. Muestra más desviación que los tipos sólidos de electrolitos.
La unidad de capacitancia está típicamente en microfaradios (µF).
- El valor de aceptación necesario de la capacitancia está determinado por las aplicaciones especificadas.
- Los condensadores electrolíticos no requieren tolerancias estrechas.
Voltaje listo y de categoría
La tensión nominal del condensador electrolítico se define como la tensión a la que funciona el condensador con total eficiencia. Si el capacitor se suministra más que el voltaje nominal, el capacitor se daña.
Si a un capacitor se le suministra un voltaje más bajo que el nivel nominal, también afecta al capacitor. La aplicación de voltajes más bajos aumenta la vida útil del condensador. A veces aumenta la fiabilidad de los condensadores electrolíticos de tantalio.
Sobretensión
La sobretensión es la cantidad máxima de voltaje pico que se suministra a los condensadores electrolíticos. Se calcula para el período de uso del condensador en un número limitado de ciclos.
Voltaje transitorio
Los condensadores electrolíticos que tienen aluminio como material tienden a mostrar menos sensibilidad hacia voltajes transitorios.
Esta condición se da solo si la frecuencia y la energía del transitorio son comparativamente menores.
Voltage en reversa
Un condensador electrolítico típico está polarizado y, en general, implica que el voltaje del electrodo del ánodo sea positivo con respecto al voltaje del cátodo.
El voltaje inverso rara vez se usa en circuitos de CA fijos.
Impedancia
Un condensador típico se utiliza como componente de almacenamiento de energía eléctrica. A veces se coloca un capacitor para que actúe como elemento resistivo en un circuito de CA. La principal aplicación de un electrolítico condensador es el condensador de desacoplamiento.
La impedancia de un condensador viene dada por la resistencia de CA que depende de la frecuencia y tiene fase y magnitud a una frecuencia especificada.
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