ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ શા માટે વિસ્ફોટ કરે છે? સમજવા જેવો શબ્દ!

1. ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ 

ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટર્સ એ ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તર તરીકે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ક્રિયા દ્વારા ઇલેક્ટ્રોડ પર ઓક્સિડેશન સ્તર દ્વારા રચાયેલ કેપેસિટર્સ છે, જે સામાન્ય રીતે મોટી ક્ષમતા ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એક પ્રવાહી, જેલી જેવી સામગ્રી છે જે આયનોથી સમૃદ્ધ છે, અને મોટાભાગના ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટર્સ ધ્રુવીય છે, એટલે કે, જ્યારે કામ કરે છે, ત્યારે કેપેસિટરના હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડનું વોલ્ટેજ હંમેશા નકારાત્મક વોલ્ટેજ કરતા વધારે હોવું જરૂરી છે.

ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સની ઉચ્ચ ક્ષમતાને અન્ય ઘણી લાક્ષણિકતાઓ માટે પણ બલિદાન આપવામાં આવે છે, જેમ કે મોટા લિકેજ પ્રવાહ, મોટી સમકક્ષ શ્રેણીની ઇન્ડક્ટન્સ અને પ્રતિકાર, મોટી સહનશીલતા ભૂલ અને ટૂંકું જીવન.

ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ ઉપરાંત, બિન-ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ પણ છે. નીચેની આકૃતિમાં, બે પ્રકારના 1000uF, 16V ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ છે. તેમાંથી, મોટા બિન-ધ્રુવીય છે, અને નાનું ધ્રુવીય છે.

(બિન-ધ્રુવીય અને ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ)

ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટરની અંદરનો ભાગ પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અથવા ઘન પોલિમર હોઈ શકે છે, અને ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી સામાન્ય રીતે એલ્યુમિનિયમ (એલ્યુમિનિયમ) અથવા ટેન્ટેલમ (ટેન્ડલમ) હોય છે. નીચેના બંધારણની અંદર એક સામાન્ય ધ્રુવીય એલ્યુમિનિયમ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર છે, ઇલેક્ટ્રોડના બે સ્તરો વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં પલાળેલા ફાઇબર કાગળનો એક સ્તર છે, ઉપરાંત ઇન્સ્યુલેટીંગ કાગળનો એક સ્તર સિલિન્ડરમાં ફેરવાયેલ છે, જે એલ્યુમિનિયમ શેલમાં બંધ છે.

(ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરની આંતરિક રચના)

ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરનું વિચ્છેદન કરીને, તેની મૂળભૂત રચના સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટના બાષ્પીભવન અને લિકેજને રોકવા માટે, કેપેસિટર પિનનો ભાગ સીલિંગ રબર સાથે ઠીક કરવામાં આવે છે.

અલબત્ત, આકૃતિ ધ્રુવીય અને બિન-ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ વચ્ચેના આંતરિક વોલ્યુમમાં તફાવત પણ દર્શાવે છે. સમાન ક્ષમતા અને વોલ્ટેજ સ્તરે, બિન-ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર ધ્રુવીય કરતા લગભગ બમણું મોટું છે.

(બિન-ધ્રુવીય અને ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સનું આંતરિક માળખું)

આ તફાવત મુખ્યત્વે બે કેપેસિટરની અંદરના ઇલેક્ટ્રોડ્સના ક્ષેત્રમાં મોટા તફાવતથી આવે છે. બિન-ધ્રુવીય કેપેસિટર ઇલેક્ટ્રોડ ડાબી બાજુએ છે અને ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોડ જમણી બાજુએ છે. વિસ્તારના તફાવત ઉપરાંત, બે ઇલેક્ટ્રોડની જાડાઈ પણ અલગ છે, અને ધ્રુવીય કેપેસિટર ઇલેક્ટ્રોડની જાડાઈ પાતળી છે.

(વિવિધ પહોળાઈની ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર એલ્યુમિનિયમ શીટ)

2. કેપેસિટર વિસ્ફોટ

જ્યારે કેપેસિટર દ્વારા લાગુ કરાયેલ વોલ્ટેજ તેના ટકી રહેલા વોલ્ટેજ કરતાં વધી જાય છે, અથવા જ્યારે ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરના વોલ્ટેજની ધ્રુવીયતા ઉલટાવી દેવામાં આવે છે, ત્યારે કેપેસિટર લિકેજ પ્રવાહ તીવ્રપણે વધશે, પરિણામે કેપેસિટરની આંતરિક ગરમીમાં વધારો થશે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ મોટા પ્રમાણમાં ગેસનું ઉત્પાદન કરશે.

કેપેસિટરના વિસ્ફોટને રોકવા માટે, કેપેસિટર હાઉસિંગની ટોચ પર ત્રણ ગ્રુવ્સ દબાવવામાં આવે છે, જેથી કેપેસિટરની ટોચ ઊંચા દબાણ હેઠળ તૂટી જાય અને આંતરિક દબાણ છોડવામાં સરળ બને.

(ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરની ટોચ પર બ્લાસ્ટિંગ ટાંકી)

જો કે, ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં કેટલાક કેપેસિટર, ટોચનું ગ્રુવ પ્રેસિંગ યોગ્ય નથી, કેપેસિટરની અંદરના દબાણથી કેપેસિટરના તળિયે સીલિંગ રબર બહાર નીકળી જશે, આ સમયે કેપેસિટરની અંદરનું દબાણ અચાનક બહાર આવે છે, તે રચના કરશે. એક વિસ્ફોટ.

1, બિન-ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર વિસ્ફોટ

નીચેનો આંકડો 1000uF ની ક્ષમતા અને 16V ની વોલ્ટેજ સાથે નોન-પોલર ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર બતાવે છે. લાગુ વોલ્ટેજ 18V કરતાં વધી જાય પછી, લિકેજ પ્રવાહ અચાનક વધે છે, અને કેપેસિટરની અંદર તાપમાન અને દબાણ વધે છે. આખરે, કેપેસિટરના તળિયેની રબર સીલ ખુલી જાય છે, અને આંતરિક ઇલેક્ટ્રોડ પોપકોર્નની જેમ છૂટા થઈ જાય છે.

(બિન-ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર ઓવરવોલ્ટેજ બ્લાસ્ટિંગ)

થર્મોકોપલને કેપેસિટર સાથે બાંધીને, તે પ્રક્રિયાને માપી શકાય છે કે જેના દ્વારા લાગુ વોલ્ટેજ વધે તેમ કેપેસિટરનું તાપમાન બદલાય છે. નીચેની આકૃતિ વોલ્ટેજ વધારવાની પ્રક્રિયામાં બિન-ધ્રુવીય કેપેસિટર બતાવે છે, જ્યારે લાગુ વોલ્ટેજ ટકી રહેલ વોલ્ટેજ મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે આંતરિક તાપમાન પ્રક્રિયામાં વધારો કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

(વોલ્ટેજ અને તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ)

નીચેની આકૃતિ સમાન પ્રક્રિયા દરમિયાન કેપેસિટરમાંથી વહેતા પ્રવાહમાં ફેરફાર દર્શાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે વર્તમાનમાં વધારો એ આંતરિક તાપમાનમાં વધારો થવાનું મુખ્ય કારણ છે. આ પ્રક્રિયામાં, વોલ્ટેજ રેખીય રીતે વધે છે, અને વર્તમાન ઝડપથી વધે છે, પાવર સપ્લાય જૂથ વોલ્ટેજ ડ્રોપ કરે છે. છેલ્લે, જ્યારે વર્તમાન 6A કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે કેપેસિટર જોરથી ધડાકા સાથે ફૂટે છે.

(વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ)

બિન-ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટરના મોટા આંતરિક વોલ્યુમ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટના જથ્થાને કારણે, ઓવરફ્લો પછી ઉત્પન્ન થયેલ દબાણ વિશાળ છે, પરિણામે શેલની ટોચ પરની દબાણ રાહત ટાંકી તૂટતી નથી, અને તળિયે સીલિંગ રબર. કેપેસિટર ખુલ્લું છે.

2, ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર વિસ્ફોટ 

ધ્રુવીય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ માટે, વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે. જ્યારે વોલ્ટેજ કેપેસિટરના ટકી રહેલા વોલ્ટેજ કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે લિકેજ કરંટ પણ ઝડપથી વધે છે, જેના કારણે કેપેસિટર વધુ ગરમ થાય છે અને વિસ્ફોટ થાય છે.

નીચેની આકૃતિ મર્યાદિત ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર દર્શાવે છે, જેની ક્ષમતા 1000uF અને 16V નું વોલ્ટેજ છે. ઓવરવોલ્ટેજ પછી, આંતરિક દબાણ પ્રક્રિયા ટોચના દબાણ રાહત ટાંકી દ્વારા છોડવામાં આવે છે, તેથી કેપેસિટર વિસ્ફોટ પ્રક્રિયા ટાળવામાં આવે છે.

નીચેની આકૃતિ બતાવે છે કે લાગુ વોલ્ટેજના વધારા સાથે કેપેસિટરનું તાપમાન કેવી રીતે બદલાય છે. જેમ જેમ વોલ્ટેજ ધીમે ધીમે કેપેસિટરના પ્રતિકારક વોલ્ટેજની નજીક આવે છે તેમ, કેપેસિટરનો શેષ પ્રવાહ વધે છે, અને આંતરિક તાપમાન સતત વધતું જાય છે.

(વોલ્ટેજ અને તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ)

નીચેનો આંકડો કેપેસિટરના લિકેજ પ્રવાહમાં ફેરફાર છે, નામાંકિત 16V ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર, પરીક્ષણ પ્રક્રિયામાં, જ્યારે વોલ્ટેજ 15V કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે કેપેસિટરનું લિકેજ ઝડપથી વધવાનું શરૂ કરે છે.

(વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ)

પ્રથમ બે ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સની પ્રાયોગિક પ્રક્રિયા દ્વારા, તે પણ જોઈ શકાય છે કે આવા 1000uF સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરની વોલ્ટેજ મર્યાદા. કેપેસિટરના ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ભંગાણને ટાળવા માટે, ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરતી વખતે, વાસ્તવિક વોલ્ટેજ વધઘટ અનુસાર પૂરતો માર્જિન છોડવો જરૂરી છે.

3,શ્રેણીમાં ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ

જ્યાં યોગ્ય હોય ત્યાં, અનુક્રમે સમાંતર અને શ્રેણી જોડાણ દ્વારા વધુ કેપેસીટન્સ અને વધુ કેપેસીટન્સ ટકી વોલ્ટેજ મેળવી શકાય છે.

(ઓવરપ્રેશર વિસ્ફોટ પછી ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર પોપકોર્ન)

કેટલાક કાર્યક્રમોમાં, કેપેસિટર પર લાગુ થતો વોલ્ટેજ એસી વોલ્ટેજ છે, જેમ કે સ્પીકર્સનું કપલિંગ કેપેસિટર્સ, વૈકલ્પિક વર્તમાન તબક્કા વળતર, મોટર તબક્કા-શિફ્ટિંગ કેપેસિટર્સ વગેરે, જેમાં નોન-પોલર ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરનો ઉપયોગ જરૂરી છે.

કેટલાક કેપેસિટર ઉત્પાદકો દ્વારા આપવામાં આવેલા વપરાશકર્તા માર્ગદર્શિકામાં, એ પણ આપવામાં આવ્યું છે કે પરંપરાગત ધ્રુવીય કેપેસિટરનો બેક-ટુ-બેક સીરિઝ દ્વારા ઉપયોગ, એટલે કે, શ્રેણીમાં એકસાથે બે કેપેસિટર, પરંતુ ધ્રુવીયતા બિન-ની અસર મેળવવા માટે વિરુદ્ધ છે. ધ્રુવીય કેપેસિટર્સ.

(ઓવરવોલ્ટેજ વિસ્ફોટ પછી ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસીટન્સ)

ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ, રિવર્સ વોલ્ટેજ, બે ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર બેક-ટુ-બેક સિરીઝમાં બિન-ધ્રુવીય કેપેસીટન્સ, લાગુ કરેલ વોલ્ટેજના વધારા સાથે લિકેજ વર્તમાન ફેરફારોના ત્રણ કેસોમાં ધ્રુવીય કેપેસિટરની સરખામણી નીચે મુજબ છે.

1. ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ અને લિકેજ કરંટ

કેપેસિટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ શ્રેણીમાં રેઝિસ્ટરને જોડીને માપવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર (1000uF, 16V) ની વોલ્ટેજ સહિષ્ણુતા શ્રેણીની અંદર, અનુરૂપ લિકેજ વર્તમાન અને વોલ્ટેજ વચ્ચેના સંબંધને માપવા માટે લાગુ વોલ્ટેજ ધીમે ધીમે 0V થી વધારવામાં આવે છે.

(સકારાત્મક શ્રેણી ક્ષમતા)

નીચેનો આંકડો ધ્રુવીય એલ્યુમિનિયમ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરના લિકેજ પ્રવાહ અને વોલ્ટેજ વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે, જે 0.5mA ની નીચેના લિકેજ પ્રવાહ સાથે બિનરેખીય સંબંધ છે.

(ફોરવર્ડ શ્રેણી પછી વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ)

2, રિવર્સ વોલ્ટેજ અને લિકેજ વર્તમાન

લાગુ કરેલ દિશા વોલ્ટેજ અને ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર લિકેજ પ્રવાહ વચ્ચેના સંબંધને માપવા માટે સમાન પ્રવાહનો ઉપયોગ કરીને, તે નીચેની આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે જ્યારે લાગુ રિવર્સ વોલ્ટેજ 4V કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે લિકેજ પ્રવાહ ઝડપથી વધવા લાગે છે. નીચેના વળાંકના ઢોળાવમાંથી, વિપરીત ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસીટન્સ 1 ઓહ્મના પ્રતિકારની સમકક્ષ છે.

(વિપરીત વોલ્ટેજ વોલ્ટેજ અને કરંટ વચ્ચેનો સંબંધ)

3. બેક-ટુ-બેક શ્રેણી કેપેસિટર્સ

બે સરખા ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર (1000uF, 16V) નોન-ધ્રુવીય સમકક્ષ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર બનાવવા માટે શ્રેણીમાં પાછળ-થી-પાછળ જોડાયેલા હોય છે, અને પછી તેમના વોલ્ટેજ અને લિકેજ પ્રવાહ વચ્ચેનો સંબંધ વળાંક માપવામાં આવે છે.

(પોઝિટિવ અને નેગેટિવ પોલેરિટી સિરીઝ કેપેસિટેન્સ)

નીચેનો આકૃતિ કેપેસિટર વોલ્ટેજ અને લિકેજ વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે, અને તમે જોઈ શકો છો કે લાગુ વોલ્ટેજ 4V કરતાં વધી જાય પછી લિકેજ વર્તમાન વધે છે, અને વર્તમાન કંપનવિસ્તાર 1.5mA કરતાં ઓછું છે.

અને આ માપ થોડું આશ્ચર્યજનક છે, કારણ કે તમે જોશો કે આ બે બેક-ટુ-બેક સિરીઝ કેપેસિટરનો લિકેજ કરંટ વાસ્તવમાં એક કેપેસિટરના લિકેજ કરંટ કરતા વધારે છે જ્યારે વોલ્ટેજ આગળ લાગુ કરવામાં આવે છે.

(ધન અને નકારાત્મક શ્રેણી પછી વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ)

જો કે, સમયના કારણોસર, આ ઘટના માટે કોઈ પુનરાવર્તિત પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું ન હતું. કદાચ ઉપયોગમાં લેવાયેલ એક કેપેસિટર રિવર્સ વોલ્ટેજ ટેસ્ટનું કેપેસિટર હતું, અને અંદર નુકસાન થયું હતું, તેથી ઉપરોક્ત પરીક્ષણ વળાંક જનરેટ થયો હતો.