Что будет если перепутать полярность конденсатора
Что такое конденсатор. Его параметры
В первой части статьи мы рассмотрели, как устроен конденсатор.
Вы уже знаете, в каких единицах измеряется его ёмкость, как конденсаторы обозначаются в электрических схемах.
Вы уже знаете, где и как используются конденсаторы в компьютерной технике.
Конденсатор, как и любой компьютерный «кирпичик», обладает параметрами, которые характеризуют его работу.
Давайте углубим наши знания и посмотрим
Какими ещё параметрами характеризуются конденсаторы?
Номинальное рабочее напряжение. Конденсатор может использоваться в режимах, когда напряжение на нём не превышает рабочего.
Использовать, например, электролитический конденсатор с рабочим напряжением 10 В в цепях +5 В или +3 В можно.
Чем больше рабочее напряжение электролитического конденсатора при равной ёмкости, тем больше его габариты.
Рабочее напряжение на керамических и других конденсаторах может явно не указываться или не указываться вообще — особенно, если конденсатор имеет маленькие размеры.
Полная информация о всех параметрах конденсатора имеется в соответствующем даташите (справочных данных), который имеется на сайте фирмы — производителя.
ESR (Equivalent Series Resistance) — эквивалентное последовательное сопротивление. Выводы конденсатора и их контакты с обкладками имеет не нулевое, хотя и очень небольшое сопротивление. Это сопротивление активное, поэтому, в соответствии с законами Ома и Джоуля-Ленца, при протекании тока на этом сопротивление будет рассеиваться тепло.
Это приведет к нагреву конденсатора.
Поэтому на электролитических конденсаторах обычно указывает максимальную рабочую температуру.
В компьютерных блоках питания и материнских платах используются специальные конденсаторы — с пониженным ESR.
Величина ESR может для таких конденсаторов быть в пределах от сотых до десятых долей Ома.
Что будет, если вместо конденсатора с пониженным ESR при ремонте блоков питания или материнских плат поставить обычный? Некоторое время он поработает. Но так как его ESR больше, то через цепь такого конденсатора будет протекать больший ток, который вызовет ускоренную деградацию конденсатора. Поэтому он быстро выйдет из строя.
Величиной ESR можно узнать по специальной маркировке (чаще всего 2 латинских буквы) на корпусе конденсатора. Соответствие этих букв реальным значениям ESR указывается в даташите.
Параллельное соединение конденсаторов
Несколько конденсаторов могут включаться последовательно или параллельно. При параллельном соединении ёмкости всех конденсаторов суммируются. При последовательном соединении общая ёмкость батареи конденсаторов меньше самой маленькой, так как складываются величины, обратные емкости. Но зато напряжение, при котором можно работать такая батарея, будет больше рабочего напряжения одного конденсатора.
На материнских платах в цепи низковольтного источника напряжения, питающего ядро процессора, используется несколько однотипных конденсаторов, соединенных параллельно.
Интересный вопрос: почему бы не поставить один конденсатор емкостью, эквивалентной емкости батареи конденсаторов?
Дело в том, что у параллельно соединенных конденсаторов суммарное ESR будет гораздо меньше, чем ESR одного конденсатора. Потому что при параллельном соединении сопротивлений общее сопротивление уменьшается.
Что будет, если перепутать полярность конденсатора?
Если ошибиться с полярностью электролитического конденсатора – он обязательно выйдет из строя!
Сопротивление конденсатора при обратной полярности небольшое, поэтому через его цепь потечет значительный ток.
Это вызовет быстрый перегрев, закипание электролита, пары которого разорвут корпус.
Такой же эффект вызовет и увеличение рабочего напряжения выше указанного на корпусе.
Чтобы исключить нехорошие последствия, верхняя крышка корпуса делается профилированной, с канавками-углублениями на верхней крышке.
При повышенном давлении внутри крышка расходится по этим канавкам, выпуская пары наружу.
Следует отметить, что электролитические конденсаторы, использующиеся в компьютерных блоках питания и материнских платах, могут выйти из строя после нескольких лет эксплуатации в нормальном рабочем режиме.
Дело в том, что в конденсаторах из-за наличия электролита постоянно протекают электрохимические процессы, усугубляющиеся тяжелым режимом работы и повышенной температурой.
Как правильно заменить неисправные конденсаторы при ремонте материнской платы компьютера можно прочитать здесь.
Как измерить ёмкость и ESR конденсатора?
Ёмкость конденсатора можно измерить с помощью обычного цифрового мультиметра.
Большинство цифровых мультиметров могут измерять не только ток, напряжение или сопротивление, но и ёмкость.
При измерении емкости надо с помощью переключателя выбрать необходимый поддиапазон и использовать отдельные гнёзда с маркировкой «F».
Однако большинство мультиметров измеряет емкость не более 20 микрофарад. А если надо измерить ёмкость в несколько тысяч микрофарад?
В этом случае необходимо использовать комбинированные приборы — измерители ёмкости и ESR. Существует множество разновидностей таких приборов и приборчиков.
Автор использует в своей практике мультитестер с АлиЭкспресс.
Кроме измерения ESR и ёмкости, им можно проверять полупроводниковые приборы, сопротивления и индуктивности.
Удобная штука, доложу я вам!
Если проверять вздутые электролитические конденсаторы — выяснится, что у них повышенное ESR и сниженная емкость.
Иногда тестер вообще дают ошибку, не опознавая конденсатор как конденсатор. Может быть и так, что конденсатор по внешнему виду абсолютно нормальный, но имеет повышенное ESR (хотя и достаточную емкость).
Поэтому в блоке питания он нормально работать не будет!
Заканчивая, отметим, что конденсаторы небольшой ёмкости, использующиеся в «дежурке» компьютерного блока питания, имеют очень небольшие габариты. Электролита у них внутри немного, поэтому у них «не хватает силы» вздуться.
Как определить полярность электролитических конденсаторов, где плюс и минус?
Многие виды электрических конденсаторов полярности не имеют и поэтому их включение в схему не представляет трудностей. Электролитические накопители заряда составляют особый класс, т.к. имеют положительные и отрицательные выводы, поэтому при их подключении часто возникает задача — как определить полярность конденсатора.
Как определить полярность электролитического конденсатора?
Существует ряд способов, как проверить расположение плюса и минуса на корпусе устройства. Полярность конденсатора определяется следующим образом:
Важно правильно определить положительные и отрицательные контакты, чтобы после монтажа при подаче напряжения схема не вышла из строя.
По маркировке
Маркировка накопителей заряда, в том числе электролитических, зависит от страны, компании-производителя и стандартов, которые со временем меняются. Поэтому вопрос о том, как определить полярность на конденсаторе, не всегда имеет простой ответ.
Обозначение плюса конденсатора
На отечественных советских изделиях обозначался только положительный контакт — знаком «+». Этот знак наносился на корпус рядом с положительным выводом. Иногда в литературе плюсовой вывод электролитических конденсаторов называют анодом, поскольку они не только пассивно накапливают заряд, но и применяются для фильтрации переменного тока, т.е. обладают свойствами активного полупроводникового прибора. В ряде случаев знак «+» ставят и на печатной плате, вблизи от положительного вывода размещенного на ней накопителя.
На изделиях серии К50-16 маркировку полярности наносят на дно, выполненное из пластмассы. У других моделей серии К50, например К50-6, знак «плюс» нанесен краской на нижнюю часть алюминиевого корпуса, рядом с положительным выводом. Иногда по низу также маркируются изделия импортные, произведенные в странах бывшего социалистического лагеря. Современная отечественная продукция отвечает общемировым стандартам.
Маркировка конденсаторов типа SMD (Surface Mounted Device), предназначенных для поверхностного монтажа (SMT — Surface Mount Technology), отличается от обыкновенной. Плоские модели имеют черный или коричневый корпус в виде маленькой прямоугольной пластины, часть которой у положительного вывода закрашена серебристой полосой с нанесенным на нее знаком «плюс».
Обозначение минуса
Принцип маркировки полярности импортных изделий отличается от традиционных стандартов отечественной промышленности и состоит в алгоритме: «чтобы узнать, где плюс, сначала нужно найти, где минус». Местоположение отрицательного контакта показывают как специальные знаки, так и цвет окраски корпуса.
Например, на черном цилиндрическом корпусе на стороне отрицательного вывода, иногда называемого катодом, нанесена светло-серая полоса по всей высоте цилиндра. На полосе напечатана прерывистая линия, или вытянутые эллипсы, или знак «минус», а также 1 или 2 угловые скобки, острым углом направленные на катод. Модельный ряд с другими номиналами отличается синим корпусом и бледно-голубой полосой на стороне отрицательного контакта.
Применяют для маркировки и другие цвета, следуя общему принципу: темный корпус и светлая полоса. Такая маркировка никогда полностью не стирается и поэтому всегда можно уверенно определить полярность «электролита», как для краткости на радиотехническом жаргоне называют электролитические конденсаторы.
Корпус емкостей SMD, изготовленных в виде металлического алюминиевого цилиндра, остается неокрашенным и имеет естественный серебристый цвет, а сегмент круглого верхнего торца закрашивается интенсивным черным, красным или синим цветом и соответствует позиции отрицательного вывода. После монтажа элемента на поверхность печатной платы частично закрашенный торец корпуса, указывающий полярность, хорошо просматривается на схеме, поскольку по сравнению с плоскими элементами имеет большую высоту.
На поверхность платы наносится соответствующее маркировке обозначение полярности цилиндрического SMD-прибора: это окружность с заштрихованным белыми линиями сегментом, где располагается отрицательный контакт. Однако следует учесть, что некоторые фирмы-производители предпочитают белым цветом отмечать положительный контакт прибора.
По внешнему виду
Если маркировка стерлась или неясна, то определение полярности конденсатора иногда возможно путем анализа внешнего вида корпуса. У многих емкостей с расположением выводов на одной стороне и не подвергавшихся монтажу плюсовая ножка длиннее, чем отрицательная. Изделия марки ЭТО, ныне устаревшие, имеют вид 2 цилиндров, поставленных друг на друга: большего диаметра и небольшой высоты, и меньшего диаметра, но существенно более высокий. Контакты расположены по центру торцов цилиндров. Положительный вывод смонтирован в торце цилиндра большего диаметра.
У некоторых мощных электролитов катод выведен на корпус, который соединен пайкой с шасси электрической схемы. Соответственно, положительный вывод изолирован от корпуса и расположен на его верхней части.
Полярность широкого класса зарубежных, а теперь и отечественных электролитических конденсаторов, определяется по светлой полосе, ассоциированной с отрицательным полюсом прибора. Если же ни по маркировке, ни по внешнему виду полярность электролита определить нельзя, то и тогда задача «как узнать полярность конденсатора» решается путем применения универсального тестера — мультиметра.
С помощью мультиметра
Перед проведением экспериментов важно собрать схему так, чтобы испытательное напряжение источника постоянного тока (ИП) не превышало 70-75% от номинала, указанного на корпусе накопителя или в справочнике. Например, если электролит рассчитан на 16 В, то ИП должен выдавать не более 12 В. Если номинал электролита неизвестен, начинать эксперимент следует с малых значений в диапазоне 5-6 В, и затем постепенно повышать напряжение на выходе ИП.
Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Что случится, если полярный конденсатор подключить неправильно
Что произойдет, если неправильно подключить электролитический конденсатор
В мире электроники существуют различные типы конденсаторов, в том числе и полярные (например электролитические, ELD и суперконденсаторы) и неполярные конденсаторы (керамические, слюдяные, пленочные, бумажные и переменные конденсаторы). Конденсаторы играют активную и важную роль как в цепях переменного, так и постоянного тока (то есть в фильтрах, RC-цепях, улучшении коэффициента мощности, генераторах, демпферах и пускателях двигателей и т. д.). Но давайте поговорим конкретнее о полярных электролитических конденсаторах.
Электролитический полярный конденсатор представляет собой тип полярного конденсатора, полярность которого на клеммах обозначена катодом и анодом (положительная и отрицательная клеммы).
В электролитическом конденсаторе между двумя электродами расположен изолирующий слой, используемый в качестве диэлектрика (твердый, жидкий или газообразный материал). Существуют две металлические пластины, где первая пластина выступает в качестве положительного «анода» и покрыта изолирующим оксидным слоем посредством анодирования, и в качестве второго вывода, известного как «катод», используется электролит. Существует три типа электролитических конденсаторов, а именно алюминиевые, танталовые и ниобиевые конденсаторы.
В алюминиевых электролитических конденсаторах электроды изготовлены из чистого алюминия, однако анодный (положительный) электрод изготовлен путем формирования изолирующего слоя оксида алюминия (Al2O3) посредством анодирования. Электролит (твердый или не твердый) помещается на изолирующую поверхность анода. Этот электролит технически действует как катод. Второй алюминиевый электрод расположен сверху электролита, который действует как его электрическое соединение с отрицательным выводом конденсатора.
Алюминиевая фольга и бумажная прокладка намотаны вместе. Они пропитаны электролитом, а затем покрыты алюминиевым корпусом. В плане строения конденсаторов этого достаточно, давайте сосредоточимся непосредственно на теме вопроса.
Мы знаем, что конденсатор блокирует постоянный ток и пропускает переменный ток. Полярный, т.е. электролитический конденсатор, должен быть подключен к правым клеммам источника постоянного тока для правильной работы при использовании в цепях постоянного тока. Другими словами, положительный и отрицательный источник постоянного тока должны быть подключены к положительной и отрицательной клеммам конденсатора соответственно.
Несчастные случаи реальны, и они часто происходят преднамеренно или случайно. Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если полярный или электролитический конденсатор подключен к обратной клемме источника питания постоянного тока, т. е. отрицательный вывод к положительному и наоборот.
В случае обратного подключения конденсатор не будет работать вообще, и если приложенное напряжение выше, чем значение номинальной емкости конденсатора, больший ток утечки начнет протекать и нагревать конденсатор, что приведет к повреждению диэлектрической пленки (слой алюминия очень тонкий и легко ломается) по сравнению с приложенным напряжением постоянного тока, конденсатор даже может взорваться.
Необходимо соблюдать осторожность при подключении полярного конденсатора к источнику постоянного тока с соответствующими клеммами. В противном случае обратное напряжение может повредить конденсатор с треском за очень короткое время (несколько секунд). Это может привести к серьезным травмам или опасному пожару (танталовые конденсаторы могут легко воспламенеть).
Слои алюминия в электролитическом конденсаторе несут только прямое напряжение постоянного тока (так же, как прямой диод смещения). Обратное напряжение постоянного тока на полярном конденсаторе приведет к выходу из строя конденсатора из-за короткого замыкания между его двумя клеммами через диэлектрический материал (аналогично диоду с обратным смещением, работающему в области пробоя). Это явление известно как эффект клапана.
Имейте в виду, что электролит, используемый в фольге и электролитическом конденсаторе, может зажить и вернуть конденсатор в его нормальное положение, если в конденсаторе прошло очень низкое обратное напряжение. Поэтому, если вы приложили обратное напряжение к полярному конденсатору и используете его только для проектов, связанных с хобби, вы должны проверить конденсатор перед установкой в цепь или заменить его новым в случае коммерческого и промышленного использования.
В случае обратного напряжения (отрицательный источник к положительной клемме и наоборот) с большей вероятностью приведет к взрыву алюминиевого электролитического конденсатора из-за ионов водорода. В этом неправильном проводном соединении на электролитическом катоде имеется положительное напряжение, а на оксидном слое появляется отрицательное напряжение. В этой ситуации ионы водорода (Н2), собранные в оксидном слое, будут проходить через диэлектрическую среду между двумя пластинами и достигать металлического слоя, где все превращается в газообразный водород. Давление, создаваемое водородным газом, является достаточным для разрушения конденсатора, и корпус может взорваться с испарением.
Когда положительные и отрицательные клеммы подключены обратно. Водород будет генерироваться без образования оксидной пленки, которая необходима для диэлектрической среды. По этой причине удельное сопротивление электролитического конденсатора с обратной связью меньше по сравнению с надлежащим соединением, т.е. положительным и отрицательным источником к положительной и отрицательной клеммам соответственно. Весь этот процесс потерпит неудачу и повредит конденсатор.
Диэлектрическая среда, используемая между двумя электродами электролитического конденсатора, является однонаправленной, то есть она пропускает ток только и только в одном направлении, как диод с PN-переходом. В случае обратного соединения диэлектрическая среда не будет действовать как сопротивление или изоляционный материал. Газообразный водород будет генерироваться в течение очень нескольких секунд, и конденсатор будет действовать как короткое замыкание для источника постоянного тока, что приводит к выходу конденсатора из строя (с выпуклой верхней частью или общим износом).
Всегда проверяйте положительную и отрицательную клеммы электролитического и полярного конденсаторов. Тот вывод, на котором напечатана метка «-» (отрицательная полоска или полоска со стрелкой) или короткая ножка, известен как «катод» или отрицательный конец, а другой с длинной ножкой известен как «анод» или положительный вывод.
Что будет, если поменять полярность конденсатора?
Напряжение с обратной полярностью, напряжение или пульсирующий ток выше, чем указано, могут разрушить диэлектрик и конденсатор. … Если поляризованный конденсатор установлен неправильно, конденсатор со свистом взрывается.
Влияет ли полярность на конденсатор?
Полярность: некоторые конденсаторы производятся таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только одной полярности, но не другой. … Изменение полярности напряжения на электролитический конденсатор может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведет к разрушению устройства.
Можно ли поменять полярность на конденсаторе?
Обратная полярность меняет химический процесс в конденсаторе (в зависимости от типа), вызывая скопление газа, которое иногда взрывается. Другие типы имеют обратную реакцию с меньшим скоплением газа, но качество конденсатора (ток утечки) ухудшается.
Что произойдет, если электролитический конденсатор перевернуть?
Электролитические конденсаторы полярны по своей природе и имеют четко обозначенные положительные и отрицательные клеммы. Если при подключении поменять полярность, диэлектрик в виде оксидного слоя повреждается. Протекает сильный ток, выделяется большое количество тепла и конденсатор поврежден.
Имеет ли значение положительный и отрицательный заряд конденсатора?
Характеристики электролитического конденсатора
Они поляризованы, то есть их заряды выстраиваются в линию, позволяющую им сохранять заряд. … Это означает, что положительный конец конденсатора должен иметь более высокое напряжение, чем отрицательный, чтобы заряд проходил по цепи от положительного конца к отрицательному.
Что произойдет, если я использую не тот конденсатор?
Если установлен неправильный рабочий конденсатор, у двигателя не будет равномерного магнитного поля. Это вызовет колебания ротора на неровных участках. Это колебание вызовет шум двигателя, увеличит потребление энергии, снизит производительность и приведет к перегреву двигателя.
Имеет ли значение, каким образом вы подключаете конденсатор?
Стандартный двухконтактный пусковой или рабочий конденсатор двигателя не чувствителен к полярности. Неважно, какой провод к какому терминалу идет. Если у него 3 клеммы, то, конечно, имеет значение, какой провод куда идет.
Могу ли я использовать конденсатор на 50 В вместо 25 В?
Если вы используете конденсатор 100 мкФ 50 В для замены конденсатора 100 мкФ 25 В, это, как правило, совершенно безопасно. Замена конденсатора 50 В на конденсатор 25 В — плохая идея. Колпачок, вероятно, скоро выйдет из строя.
Могу ли я использовать конденсатор 35 В вместо 25 В?
В общем, переход с 25 В на 35 В не вызовет у вас проблем, если вышеуказанные параметры сопоставимы. Как только вы начнете подниматься выше 35 В, вы будете обнаруживать все меньше и меньше доступных высокопроизводительных конденсаторов (большинство деталей с низким ESR обычно имеют напряжение 25 В или ниже).
Можете ли вы заменить конденсатор на более высокий UF?
Могу ли я использовать конденсатор большей емкости? Вы почти всегда можете заменить конденсатор на конденсатор с более высоким напряжением. Это ограничивающий фактор конденсатора из-за напряжения пробоя диэлектрика, выбранного производителем.
Что произойдет, если обратно подключить поляризованный конденсатор?
Поляризованный и электролитический конденсатор не будут подключаться к источнику переменного тока (как прямое, так и обратное соединение), поскольку они специально разработаны для правильной работы только и только в цепях постоянного тока. В этом случае конденсатор немедленно взорвется.
Можно ли отремонтировать конденсатор?
Изолятор между ними (диэлектрик) представляет собой очень тонкий слой оксида, образующийся на спирали. Со временем оксид разлагается, но это разрушение восстанавливается при использовании конденсатора. … По крайней мере, иногда можно использовать ту же технику, чтобы восстановить оксид и вернуть конденсатор к жизни.
Какая нога на конденсаторе положительная?
Положительная или анодная сторона конденсатора отмечена знаком «+». Поскольку электролитические конденсаторы поляризованы, я использую на схемах символ (показанный ниже).
Какая сторона символа конденсатора положительная?
Символ с одной изогнутой пластиной указывает на то, что конденсатор поляризован. Изогнутая пластина обычно представляет собой катод конденсатора, который должен иметь более низкое напряжение, чем положительный анодный вывод. Знак плюс также должен быть добавлен к положительному выводу символа поляризованного конденсатора.
Конденсаторы переменного или постоянного тока?
Когда мы подключаем заряженный конденсатор к небольшой нагрузке, он начинает подавать напряжение (накопленную энергию) на эту нагрузку, пока конденсатор полностью не разрядится. Конденсаторы бывают разных форм, и их значение измеряется в фарадах (Ф). Конденсаторы используются как в системах переменного, так и постоянного тока (мы обсудим это ниже).