Kondensator wysokiego napięcia w układzie niskiego napięcia?


18

Szybkie pytanie, czy używanie kondensatora o wysokim napięciu (powiedzmy 35 V) w systemie, który pozwala powiedzieć, że zasila 5 V (jak w przypadku diod LED lub co masz) jest niebezpieczne?

Ponieważ może przechowywać do 35 V, czy to będzie jakoś przechowywać wiązkę, a następnie zwolnić ją od razu, uszkadzając system, czy może jest lepiej użyć kondensatora o wyższej wartości znamionowej niż napięcie?


Zgadzam się z odpowiedzią @Leon Heller, przeczytaj jego odpowiedź. Każde urządzenie ma swój punkt pracy. W elektronice nie ma uniwersalnych urządzeń.
Standard Sandun,

Zależy od kondensatora. Kondensator elektrolityczny opiera się na warstwie utleniającej jako izolatorze, więc pojemność będzie z czasem ulegać większemu dryfowaniu, jeśli będzie działać przy niskim napięciu. Inne kondensatory nie mają tego ograniczenia, więc nie ma wady używania części o wyższej wartości znamionowej. Ze względu na rozmiar i koszt.
Warren Hill,

Odpowiedzi:


18

Choć nie jest to idealna analogia, pomyśl o napięciu na kondensatorze podobnym do pojemności litra zbiornika. Będzie utrzymywał „35 V”, ale nie musisz go całkowicie wypełniać. Ale, jak powiedział @JustJeff, rozsądnie byłoby upewnić się, że pojemnik może pomieścić więcej niż to konieczne, aby zapobiec rozlaniu (aw przypadku kondensatora elektrolitycznego elektrolit może się rozprężyć i dosłownie „rozlać”).

Zauważ, że lepszą analogią do pojemności byłaby jednostka farad, ponieważ jest to miara pojemności kondensatora, więc nie myl tego z napięciem, które jest potencjalnym działaniem.


19
Napięcie jest analogiczne do ciśnienia, więc napięcie znamionowe jest takie samo, jak ciśnienie na zbiorniku ciśnieniowym. Jeśli zastosujesz zbyt duże ciśnienie, zarówno kondensator, jak i zbiornik wybuchną. W przypadku zbiornika bezciśnieniowego napięcie znamionowe byłoby wysokością zbiornika przed przelaniem? Możesz mieć dwa czołgi o różnych wysokościach, ale o tej samej pojemności. Myślę, że ta analogia jest bardziej bezpośrednia: wisc-online.com/objects/ViewObject.aspx?ID=ACE4803 amasci.com/emotor/cap1.html Jeśli ciśnienie jest zbyt wysokie, membrana nie działa.
endolith

@endolith Nie myślałem, aby użyć ciśnienia do napięcia i objętości do ładowania, ale to znacznie lepszy pomysł. Dziękuję Ci!
JYelton

Pojemność jest równoważna powierzchni przekroju zbiornika, a granica napięcia jest proporcjonalna do wysokości. Jeśli pojemność nie zmienia się wraz z napięciem, ilość ładunku, który można utrzymać, jest proporcjonalna do iloczynu pojemności i limitu napięcia. Jeżeli pojemność zmienia się wraz z napięciem (sytuacja równoważna zbiornikowi o nierównomiernym przekroju), ładunek jest proporcjonalny do całki pojemności nad napięciem.
supercat

26

Nie, posiadanie wyższej znamionowej nasadki nie zgromadzi w jakiś sposób większego napięcia niż jest dostępne w obwodzie. Naprawdę chcesz czapkę o nieco wyższym napięciu znamionowym niż najwyższe napięcie, jakie możesz na nią przyłożyć. W rzeczywistości, jeśli przyłożysz większe napięcie do czapki, niż jest to oszacowane, może to katastrofalnie spowodować awarię, tj. Pęknąć lub wybuchnąć.


4
opowieść ostrzegawcza: kiedy byłem na studiach, złożyłem prosty zasilacz, używając transformatora 12,6 V, diody 1N4001 i elektrolitycznej nasadki, prawdopodobnie 100uF. Bardzo krótko po podłączeniu do sieci rozległo się głośne syczenie / gwizdy i byłem zaniepokojony, gdy zobaczyłem duży strumień dymu wydmuchujący szczyt bardzo spuchniętego, na wpół rozerwanego kondensatora. Problem: nałożyłem 12,6 * sqrt (2) woltów (około 18) na kondensator znamionowy 16 V.
JustJeff,

2
prawdopodobnie o wiele więcej. Transformator ma tylko 12,6 V, jeśli jednocześnie czerpiesz z niego zalecane natężenie prądu. Jeśli tylko testowałeś dym (heh), prawdopodobnie włożyłeś 30 V + w tę kiepską małą czapkę.
Bryan Boettcher

@insta - tak, rozładowane wtórne prawdopodobnie byłoby czymś w rodzaju 14 do 16V, więc byłoby jeszcze gorzej niż podano powyżej. mimo to doświadczenie edukacyjne.
JustJeff

Przypominasz mi, jak inżynierowie mechanicy i rolnicy używali regularnie do smażenia sprzętu w naszych elektronicznych laboratoriach inżynieryjnych.
smci

10

W przypadku zastosowania elektrolitu wysokiego napięcia przy niskim napięciu rzeczywista pojemność może być znacznie niższa niż podana wartość.


3
Wyjaśnić? Nie jestem pewien, czy rozumiem, co masz na myśli i dlaczego.

3
@Sauron - pojemność idealnego kondensatora jest stała, bez względu na napięcie na nim, ale w przypadku prawdziwych kondensatorów nie zawsze tak jest.
JustJeff,

4
Pomyśl o kondensatorze jak o zbiorniku na wodę. Pojemność reprezentuje poziomą powierzchnię przekroju, a napięcie reprezentuje wysokość wody. Jeśli powierzchnia przekroju jest jednolita, dodanie stałej objętości wody zwiększy wysokość o ustaloną ilość, niezależnie od ilości wody w zbiorniku. Jeśli powierzchnia przekroju zmienia się wraz z wysokością, dodanie stałej ilości wody może zwiększyć wysokość o zmienną ilość.
supercat

3
Chciałem to powiedzieć, warte podkreślenia. Ogólna zasada jest taka, że ​​czapki o wartości 2x napięcia roboczego są dobrą (niezawodną) częścią.
John U

2
Masz tendencję do znajdowania czegoś bardziej przeciwnego. Kondensator wysokiego napięcia będzie miał swoją pojemność znamionową przy niskim napięciu, co oznacza, że ​​przy pracy w pobliżu jego napięcia znamionowego pojemność będzie znacznie niższa. Właśnie dlatego istnieją różne typy dielektryczne kondensatorów MLCC, gwarantują one pewną charakterystykę pojemności względem napięcia (między innymi)
hooskworks

8

Napięcie znamionowe kondensatora jest miarą siły jego izolacji. Czapka 35 V może wytrzymać co najmniej 35 woltów przyłożonych na nią (wyższe napięcie może powodować złe rzeczy, takie jak zwarcie przez czapkę i wypalenie). Nie ma to nic wspólnego z tym, ile napięcia będzie przechowywać kondensator; nie może przechowywać niczego wyższego niż dane wejściowe. Napięcie znamionowe opisuje, jak wysoka jest jego bariera; elektryczność nie będzie przez nią przepływać, dopóki nie osiągnie tak wysokiego poziomu.


7

Mam schody z 35 schodkami. Stoję na piątym stopniu. Co jeśli upadnę? Czy to jest niebezpieczne? Upadek 35 kroków może zaszkodzić!


11
Choć jest to zabawne, wolałbym unikać odpowiedzi sarkastycznych. To, co dla ciebie oczywiste, może nie być oczywiste dla innej osoby.

4
Nie miał być sarkazmem. Czasami analogia pomaga zrozumieć nową koncepcję.
markrages

2
to musisz powiedzieć to w taki sposób, zamiast po prostu powiedzieć analogię, co może nie być oczywiste dla innych.
akaltar

4

Wszyscy inni dobrze to wyjaśnili, analogia „zbiornika wody pod ciśnieniem” jest bardzo dobra.

Tylko dodać;

  • Jeśli spojrzysz (wikipedia itp.) Na to, jak konstruowane są kondensatory oraz czynniki determinujące pojemność i tolerancję napięcia, może to pomóc wyjaśnić, dlaczego istnieją różne wartości znamionowe i dlaczego użycie kondensatora 1000 V w obwodzie 5 V może być równie złe pomysł jak za pomocą 3v.

  • Ogólna zasada: zawsze dodawaj bit / zaokrąglenie w górę do następnej preferowanej wartości specyfikacji „bezpieczeństwa”, takich jak napięcie kondensatora, nośność prądu drutu, rozpraszanie mocy elementu itp.

  • Pamiętaj, że twój obwód 5 V nie jest idealnym 5 V, mogą występować skoki, spadki, przepięcia itp., A zasilanie czegoś z 5 V nie gwarantuje, że żadna część obwodu nie przekroczy 5 V z powodu oscylacji lub czegoś takiego.

Zasadniczo określamy ~ 2x napięcie robocze (więc obwód 12 V miałby czapki 24 V, a ogólnie dostępna wartość wynosi 25 V, więc tego używamy), im bliżej napięcia roboczego, tym ciężej działa i mniej niezawodna To będzie.


1

Tak, napięcie to najwyższa wartość znamionowa kondensatora, ale kondensator służy do przechowywania elektronów mierzonych w faradach lub mikrofaradach.

Jeśli zapomnisz o żargonie technicznym, pomyśl o tym jak o baterii. Niezupełnie to samo, ale jeśli masz 24-woltową baterię zasilającą obwód o odcięciu 19 woltów i ładujesz ją tylko do 12 woltów, masz znacznie mniej elektronów do zasilania obwodu niż to, co jest potrzebne, a szanse są obwód nie będzie działać.

μμμμ

Kondensatory te pełnią wiele funkcji w obwodach. Jedną z głównych funkcji jest dostarczanie elektronów do obwodu, gdy normalny zasilacz wtyczki spadnie poniżej wymaganego poziomu, na przykład przy prądzie przemiennym. Gdy napięcie i prąd ulegną odwróceniu, 60 razy na sekundę, poziom przechodzi od około 170 woltów szczytowych do zera woltów i dalej do -170 woltów, a następnie powtarza się. Kondensatory filtrują ten spadek, dostarczając odpowiednie napięcie, aby obwód był gładki. Gdy napięcie ponownie wzrośnie, ładuje kondensator.

μμ


5
Witamy na stronie. Przekonasz się, że ludzie bardziej doceniają odpowiedzi, a zatem będą bardziej doceniani, jeśli będą łatwe do odczytania. Twoja odpowiedź byłaby o wiele bardziej czytelna, gdyby została podzielona na akapity powiązanych myśli. Uważaj także na jednostki i sposób ich pisania. Wiem, co chciałeś powiedzieć, ale „25 ufności” jest niewłaściwym sposobem wyrażenia tego. Farads nie jest jednostką ładunkową (takie właśnie są Coulomby), a skrótem dla farad jest „F”, a nie „f”. Te „małe” rzeczy mają znaczenie w inżynierii, a ludzie tutaj się tym przejmują.
Olin Lathrop,

Twój drugi akapit jest dla mnie zbyt techniczny, aby go zrozumieć .... !!
soosai steven

0

Podstawowa konstrukcja kondensatora to dwie płyty z wyprowadzeniami oddzielonymi materiałem izolacyjnym ...

Jednak kondensator elektrolityczny to znacznie więcej. Jeśli otworzysz kondensator elektrolityczny, znajdziesz dwa długie paski galwanizowanego aluminium oddzielone papierem, wszystkie zwinięte w cylindryczną formę. Cylinder jest nasączony elektrolitem i zapakowany w aluminiową puszkę.

Najważniejszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest faktyczna izolacja między paskami, a nie papier. Porowaty papier ma jedynie na celu uniknięcie bezpośredniego kontaktu pasków ze sobą. Prawdziwą izolacją jest warstwa chemiczna, która tworzy się na aluminiowych taśmach, gdy kondensator jest podłączony do źródła prądu stałego we właściwej biegunowości. Po podłączeniu w niewłaściwej polaryzacji tworzy się warstwa przewodząca, powodując ciągły przepływ prądu. Temperatura szybko rośnie, ponieważ opór powstającej warstwy przewodzącej prąd stały nie jest bardzo niski, co powoduje omową utratę mocy.

Odpowiadając na pytanie, optymalna ilość chemicznej warstwy izolacyjnej powstaje, gdy kondensator pracuje prawie w pobliżu napięcia znamionowego z prawidłową biegunowością. Działanie kondensatora wysokiego napięcia przy niższym napięciu prądu stałego powoduje przepływ niewielkiego prądu ciągłego przez kondensator, przez co kondensator nie zachowuje się idealnie jak kondensator.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.