You are browsing the website for customers from Poland. Based on location data, the suggested version of the page for you is
USA / US
Change country
x

Wydarzenia

2019-10-30

Jak bezpiecznie rozładować kondensator?

Zwarcie naładowanego kondensatora niesie za sobą ogromne ryzyko spalenia elementu elektronicznego i pozostałych komponentów obwodu, a także porażenia i wystąpienia pożaru. Skala zniszczeń w przypadku zwarcia jest tym większa, im większe są pojemność i napięcie kondensatora. Przed wyjęciem tego elementu z obwodu konieczne jest rozładowanie kondensatora. Zobacz, jak to zrobić.

Z tego artykułu dowiesz się:

Jak działa kondensator?

Kondensatory są układem dwóch elektrod przedzielonych dielektrykiem, w których gromadzone są ładunki elektryczne o tej samej wartości i przeciwnym potencjale. Istnieje wiele rodzajów kondensatorów, które można skategoryzować na kilka podtypów. Najprostsze z nich zbudowane są z dwóch metalowych płytek, pomiędzy którymi znajduje się dielektryk – np. powietrze, materiał ceramiczny czy papier impregnowany. Płytki te są okładkami kondensatora, w których gromadzona jest energia elektryczna.

Doprowadzenie napięcia do okładek kondensatora rozpoczyna gromadzenie ładunku elektrycznego – podobnie jak w ogniwach baterii. Po odłączeniu źródła napięciowego, ze względu na działanie przyciągania elektrostatycznego, ładunek elektryczny pozostaje na okładkach kondensatora. Zgromadzone ładunki są równe, ale mają przeciwne potencjały.

Bezpieczne rozładowanie kondensatora jest procesem analogicznym do jego ładowania. Po doprowadzeniu napięcia stałego U do końcówek kondensatora, charakteryzujących się konkretną pojemnością, w kondensatorze gromadzony jest ładunek Q, który jest iloczynem pojemności i napięcia. Jednostką pojemności kondensatora jest farad. W kondensatorze o pojemności 1 farada ładunek 1 kulomba generuje 1 wolt. Ze względu na to, że 1 farad stanowi bardzo dużą wartość, kondensatory używane w elektronice i elektryce zazwyczaj charakteryzują się pojemnościami rzędu: pikofarada, nanofarada, mikrofarada i milifarada.

Kondensatory stałe można podzielić na dwie podstawowe kategorie: kondensatory foliowe i ceramiczne. Bezpieczne rozładowanie kondensatora w dużej mierze zależy przede wszystkim od jego konstrukcji. Kondensatory polistyrenowe charakteryzują się dużą stabilnością i rezystywnością izolacji, a także dość niską górną granicą temperaturową pracy.

Kondensatory foliowe wykonane są z trzywarstwowej folii w okładzie elektroda-dielektryk-elektroda, którą następnie zwija się i umieszcza w odpowiedniej obudowie. Są one dość często wykorzystywane w układach elektrycznych i elektronicznych w różnego rodzaju sprzętach AGD i RTV. Przykładem tego typu kondensatorów może być model WIMA FKP2D021001I00HSSD.

Jednymi z częściej spotykanych kondensatorów w układach scalonych są kondensatory ceramiczne wykonane z płytek ceramicznych z nałożonymi metalowymi elektrodami, takie jak model SR PASSIVES CC-10/100. Do ich rozładowywania warto użyć odbiornika o dużej rezystancji.

Parametry kondensatorów

Aby wiedzieć, jak rozładować kondensator, należy poznać parametry charakteryzujące ten element elektryczny. Podstawowymi parametrami, którymi odznacza się kondensator, są jego: pojemność znamionowa, tolerancja pojemności, napięcie znamionowe i stratność dielektryczna.

Poza tym kondensator charakteryzują: dopuszczalne napięcie przemienne, rezystancja izolacji, temperaturowy współczynnik pojemności, kategoria klimatyczna i gabaryty, a także dopuszczalne obciążenie impulsowe, moc znamionowa czy częstotliwość graniczna.

Pojemność to najważniejszy parametr, jaki należy wziąć pod uwagę, planując bezpieczne rozładowanie kondensatora. Jest to zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku i jest ona proporcjonalna do iloczynu przenikalności dielektryka i powierzchni elektrod oraz odwrotnie proporcjonalna do odległości między elektrodami (grubość dielektryka).

Pojemność kondensatora podawana przez producenta jest pojemnością znamionową, która w praktyce jest niemożliwa do osiągnięcia – na wartość pojemności wpływać może bardzo wiele czynników środowiskowych. Z tego względu podana jest procentowa tolerancja pojemności kondensatora, jest to procentowe odchylenie rzeczywistej wartości pojemności od znamionowej.

Stratność kondensatora określa jednostkowe straty energii związane z pracą kondensatora przy napięciu przemiennym, które charakteryzuje tangens kąta strat. Straty te są zazwyczaj większe od strat dielektryka, co związane jest z występowaniem strat na elektrodach, a także z częstotliwością i temperaturą, która oddziałuje na układ kondensatora.

Jak rozładować kondensator?

Rozładowanie kondensatora uzależnione jest od jego rodzaju i pojemności. Kondensatory o większej liczbie faradów należy rozładowywać z większą ostrożnością, ponieważ ich zwarcie może doprowadzić nie tylko do uszkodzenia kondensatora, ale także do wybuchu i porażenia prądem elektrycznym.

Bezpieczne rozładowanie kondensatora sprowadza się do przyłączenia do jego końców dowolnego obciążenia o charakterze rezystancyjnym, które będzie w stanie rozproszyć energię zgromadzoną w kondensatorze. Przykładowo: jak rozładować kondensator o napięciu 100 V? Można wykorzystać w tym celu zwykły rezystor lub żarówkę o napięciu 110 V. Kondensator, oddając swoją energię, rozświetli żarówkę, a źródło światła wskaże jednocześnie stan naładowania elementu. Oczywiście można użyć w tym celu również innego odbiornika rezystancyjnego.

Rozładowanie kondensatora powinno odbywać się przy odbiorniku o dużej rezystancji. Wówczas rozładowywanie ładunku zgromadzonego na okładzinach będzie trwało dłużej, niemniej będziemy mieć pewność, że ładunek zostanie w pełni rozładowany.

Rozładowanie kondensatora o mniejszej pojemności można przeprowadzić również, przygotowując specjalny układ do rozładowywania, składający się z połączonych szeregowo kondensatora i rezystora. Przygotowując taki układ, należy zwrócić uwagę na czas rozładowania kondensatora oraz wymaganą moc rezystora.

Czas rozładowania kondensatora będzie równy iloczynowi wartości rezystancji szeregowo dołączonej do kondensatora i pojemności. Po tym czasie napięcie elementu powinno spaść do jednej trzeciej napięcia początkowego, a całkowite jego rozładowanie powinno nastąpić w czasie równym pięciokrotności czasu będącego iloczynem rezystancji i pojemności.

Im mniejszy rezystor wepniemy do układu, tym kondensator szybciej się rozładuje. Przykładowo: w przypadku kondensatora o pojemności 10 uF i rozładowywaniu go rezystorem o rezystancji 1 kΩ czas rozładowania wyniesie 0,01 s. W przypadku rozładowywania taką rezystancją elementu o pojemności 1 mF czas rozładowywania 1/3 początkowej wartości ładunku wydłuży się do 1 s.

Należy pamiętać, że bezpieczne rozładowanie kondensatora musi odbywać się poprzez odpowiednio dobraną rezystancję. Rezystor o zbyt małej mocy może ulec zniszczeniu. Z tego też względu, dobierając rezystor, należy wziąć pod uwagę moc wydzielaną na rezystorze, która jest równa ilorazowi kwadratu jego napięcia i rezystancji. Standardowe rezystory mogą przenosić moc na poziomie do 0,25 W. Użycie takiego rezystora przy większym kondensatorze o dużym ładunku i napięciu skutkować będzie jego spaleniem. Dlatego też w przypadku małych elementów warto zastosować rezystor o mocy 5 W i rezystancji np. 1 kΩ, czego przykładem może być model SR PASSIVES MOF5WS-1K.

Większe kondensatory do użytku elektroenergetycznego powinny być wyposażone w oporniki rozładowcze, które po odłączeniu napięcia zasilania mają za zadanie rozładowywać ten element w ciągu kilku minut. Bezpieczne rozładowanie kondensatora energetycznego trójfazowego powinno odbywać się przy użyciu przewodu YDY 4 mm2 i polegać na zwieraniu poszczególnych faz elementu z przewodem PE.

Symbol: Opis:
FKP2-10N/100 Kondensator: polipropylenowy; 10nF; 5mm; ±10%; 6,5x8x7,2mm; 1kV/μs
CC-10/100 Kondensator: ceramiczny; 10pF; 100V; C0G; THT; 5mm
MOF5WS-1K Rezystor: metal oxide; THT; 1kΩ; 5W; ±5%; Ø6x17mm; osiowe

linecard

Aby zobaczyć produkty, wybierz producenta i/lub kategorię

Quick Buy

?
symbol produktu ilość
Podejrzyj

Inne opcje Quick Buy

paypal_help

Ta witryna korzysta z plików cookie. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o plikach cookie i zarządzaniu ich ustawieniami.

Nie pokazuj ponownie