Käyttäjätilisi
Korissasi
Kirjaudu sisään

Miten voi turvallisesti purkaa kondensaattorin?

2020-10-06

Ladatun kondensaattorin oikosulku aiheuttaa valtavan riskin, että elektroninen komponentti ja muut virtapiirin komponentit palavat, ja se voi johtaa sähköiskuun sekä tulipaloon. Vahinkojen suuruusluokka oikosulun tapauksessa voi olla sitä suurempi, mitä suurempi on kondensaattorin kapasiteetti ja jännite. Ennen kyseisen komponentin poistamista virtapiiristä on välttämätöntä purkaa kondensaattori. Katso, miten voit tehdä sen.

Tästä artikkelista löydät tietoa siitä:

Miten kondensaattori toimii?

Kondensaattorit ovat kahdesta elektrodista koostuva mikropiiri. Elektrodit ovat erotettu toisistaan dielektrisellä aineella ja ne varastoivat samansuuruisia, mutta erimerkkisiä sähkövarauksia. On olemassa paljon kondensaattorityyppejä, joita voi luokitella muutamaan aliryhmään. Yksinkertaisimmat niistä ovat rakennettu kahdesta metallilevystä, joiden välillä on dielektristä ainetta – esim. ilmaa, keraamista materiaalia tai kyllästettyä paperia. Juuri kondensaattorin elektrodeihin varastoidaan sähköenergiaa.

Jännitteen syöttäminen kondensaattorin elektrodeihin aloittaa sähkövarauksen kertymisen – samalla tavalla kuin pariston kennoissakin. Jännitelähteen irtikytkennän jälkeen, sähköstaattisen vetovoiman takia, sähkövaraus jää kondensaattorin elektrodeihin. Varastoidut varaukset ovat samansuuruisia, mutta erimerkkisiä.

Kondensaattorin turvallinen purkaus on samansuuntainen prosessi kuin sen lataus. Sen jälkeen, kuin U tasajännite syötetään kondensaattorin liittimiin, joilla on tietty kapasitanssi, kondensaattoriin varastoituu Q varaus, joka on kapasitanssin ja jännitteen tulo. Kondensaattorin kapasitanssin yksikkö on faradi. Kondensaattorissa, jonka kapasitanssi on 1 faradi, 1 coulombin varaus generoi 1 voltin. Sen vuoksi, että 1 faradilla on erittäin suuri arvo, elektroniikassa ja sähköalalla käytettävillä kondensaattoreilla on kapasitanssit, joiden arvot mitataan: pikofaradeina, nanofaradeina, mikrofaradeina ja millifaradeina.

Pysyvät kondensaattorit voi jakaa kahteen peruskategoriaan: kalvo- ja keraamisiin kondensaattoreihin. Kondensaattorin turvallinen purkaus riippuu suuressa määrin sen rakenteesta. Polystyreenikondensaattoreiden ominaisuuksiin kuuluu eristyksen korkea vakaus ja resistiivisyys sekä toimintalämpötilan suhteellisen matala yläraja.

Kalvokondensaattorit ovat valmistettu kolmikerroksisesta kalvosta ja niiden rekenne on: elektrodi-dielektrinen aine-elektrodi, jonka seuraavaksi kääritään ja sijoitetaan sopivaan koteloon. Niitä käytetään aika usein sähkö- ja elektronisissa järjestelmissä, eri tyyppisissä kotitalous- sekä viihde- ja elektroniikkalaitteissa. Esimerkki kyseessä olevista kondensaattoreista voi olla WIMA FKP2D021001I00HSSD-malli.

Joitakin suosituimpia kondensaattoreita mikropiireissä ovat keraamisista levyistä valmistetut keraamiset kondensaattorit, joiden tapauksessa levyille on sijoitettu metallielektrodeja – esimerkiksi SR PASSIVES CC-10/100-malli. Niiden purkaukseen kannattaa käyttää vastaanotinta, jolla on korkea resistanssi.

Kondensaattoreiden parametrit

Tietääkseen,miten voi purkaa kondensaattorin, on selvitettävä, mitkä ovat kyseisen elektronisen komponentin parametrit. Perusparametreja, jotka kuvaavat kondensaattoria, ovat sen: nimelliskapasitanssi, kapasitanssin toleranssi, nimellisjännite sekä dielektriset häviöt.

Lisäksi kondensaattorin ominaisuuksiin kuuluu: sallittu vaihtojännite, eristyksen resistanssi, tilavuuden lämpötilakerroin, ilmastokategoria ja mitat sekä sallittu pulssikuorma, nimellisteho ja rajataajuus.

Kapasitanssi on tärkein parametri, jonka kannattaa ottaa huomioon suunniteltaessa kondensaattorin turvallista purkausta. Kyseessä on kondensaattorin kyky varastoida varaus ja se on verrannollinen dielektrisen aineen permittiivisyyden ja elektrodien pintojen tuloon sekä kääntäen verrannollinen elektrodien väliseen etäisyyteen (dielektrisen aineen paksuus).

Valmistajan ilmoittama kondensaattorin kapasitanssi on nimelliskapasitanssi, jota on käytännössä mahdotonta saavuttaa – kapasitanssin arvoon voi vaikuttaa hyvin paljon eri ympäristötekijöitä. Sen takia prosenttilukuna ilmoitetaan myös kondensaattorin kapasitanssin toleranssi, eli prosenttilukuna määritelty kapasitanssin todellisen arvon ja nimellisarvon ero.

Kondensaattorin häviöt tarkoittavat kondensaattorin toimintaan liittyviä yksittäisiä energiahäviöitä vaihtojännitteen yhteydessä, joita määrittää häviökulman tangentti. Kyseiset häviöt ovat yleensä suurempia kuin dielektrisen aineen häviöt, mikä liittyy häviöiden esiintymiseen elektrodeissa sekä taajuuteen ja lämpötilaan, joka vaikuttaa kondensaattorin järjestelmään.

Miten voi purkaa kondensaattorin?

Kondensaattorin purkaus riippuu sen tyypistä ja kapasitanssista. Kondensaattoreita, joilla on suurempi lukumäärä faradeja on purettava varovaisemmin, sillä niiden oikosulku saattaa aiheuttaa sekä kondensaattorin vahingoittumisen että räjähdyksen ja sähköiskun.

Kondensaattorin turvallinen purkaus tapahtuu liitämällä sen liittimiin mitä tahansa resistiivistä kuormaa, joka pystyisi hajottamaan kondensaattoriin varastoitunutta energiaa. Esimerkiksi: miten voi purkaa kondensaattorin, jonka jännitteen arvo on 100 V? Siihen tarkoitukseen voi käyttää tavallista vastusta, tai hehkulamppua, jonka jännitteen arvo on 110 V. Kondensaattori, luovuttaessaan energiaa, sytyttää hehkulampun ja valonlähde osoittaa samalla komponentin lataustilan. Siihen tarkoitukseen voi tietenkin käyttää myös eri resistiivistä vastaanotinta.

Kondensaattorin purkauksen pitäisi tapahtua sellaisen vastaanottimen yhteydessä, jolla on korkea resistanssi. Siinä tapauksessa koteloon varastoituneen vastuksen purkaus kestänee pidempään, mutta voimme olla varmoja, että varaus purkautuu täysin.

Matalamman kapasitanssin omaavan kondensaattorin purkauksen voi suorittaa myös valmistamalla erikoisen, sarjaankytketystä kondensaattorista ja vastuksesta koostuvan purkujärjestelmän. Tällaista järjestelmää valmistettaessa on kiinnitettävä huomio kondensaattoriin purkautumisaikaan sekä vastuksen vaadittavaan tehoon.

Kondensaattorin purkautumisaika on sama kuin kondensaattoriin sarjaankytketyn resistanssin arvon sekä kapasitanssin arvon tulo. Sen jälkeen komponentin jännitteen pitäisi laskea alkujännitteen kolmannekseen ja sen täyden purkauksen pitäisi tapahtua viisinkertaisen ajan kuluessa, joka on resistanssin ja kapasitanssin tulo.

Mitä pienempi vastus kytketään järjestelmään, sitä nopeammin kondensaattori purkautuu. Esimerkiksi: jos kondensaattorin kapasitanssin arvo on 10 uF ja sitä puretaan vastuksella, jonka resistanssin arvo on 1 kΩ, sen purkautumisaika on 0,01 s. Jos saman arvoisella resistanssilla puretaan komponentti, jonka kapasitanssin arvo on 1 mF, varauksen alkuarvon kolmanneksen purkautumisaika pidentyy 1 sekuntiin.

On muistettava, että kondensaattorin turvallisen purkauksen tulee tapahtua sopivasti mukautetun resistanssin kautta. Vastus, jonka teho on liian matala, saattaa vahingoittua. Juuri sen takia vastusta valittaessa on otettava huomioon vastuksen tuottama teho, joka on samansuuruinen kuin sen jännitteen neliön ja resistanssin osamäärä. Tavanomaiset vastukset voivat siirtää tehoa alle 0,25 W:n tasolla. Sellaisen vastuksen soveltaminen isomman kondensaattorin tapauksessa, jolla on suuri varaus ja jännite, johtaa sen palamiseen. Sen takia pienten komponenttien tapauksessa kannattaa käyttää vastusta, jonka tehon arvo on 5 W ja kapasitanssin arvo esim. 1 kΩ, mistä esimerkkinä voi olla SR PASSIVES MOF5WS-1K-malli.

Suurempien, sähkövoimatekniseen käyttöön tarkoitettujen kondensaattoreiden pitäisi olla varustettu purkausvastuksilla, joiden tehtävänä, syöttöjännitteen katkaisemisen jälkeen, on purkaa kyseinen komponentti muutaman minuutin kuluessa. Kolmivaiheisen sähkökondensaattorin turvallisen purkauksen pitäisi tapahtua käyttämällä YDY 4 mm2 kaapelia ja perustua komponentin eri vaiheiden liittämiseen PE-kaapeliin.

Symboli: Kuvaus:
FKP2-10N/100 Kondensaattori: polypropyleeni-; 10nF; 5mm; ±10%; 6,5x8x7,2mm; 1kV/μs
CC-10/100 Kondensaattori: keraaminen; 10pF; 100V; C0G; THT; 5mm
MOF5WS-1K Vastus: metal oxide; THT; 1kΩ; 5W; ±5%; Ø6x17mm; aksiaali-

LUE MYÖS

Verkkoselaimesi ei saa tukea enää. Lataa uusi versio.

Chrome Chrome Lataa
Firefox Firefox Lataa
Opera Opera Lataa
Internet explorer Internet Explorer Lataa