Düşük voltajlı bir kapasitörü yüksek voltaja bağlarsam ne olur?

C = q / v değeri daha yüksek bir V'ye bağlasam bile şarj Q orantılı olarak düşebilir mi? Peki neden kapasitöre zarar vermeli? veya dahili elektrik alanı çok yükselecek ve dielektrikin bozulmasına neden olacak mı? Yoksa çok fazla kendi kendine ısınma nedeniyle çok sızdırabilir ve sonra aşırı ısınır mı?

Değişmez cevaptır bu :

Üç adet üflemeli kondansatör vardır; ikisi hala makul olarak yerinde gri malzeme spiralleri olarak görülebilir, üçüncüsü taban ve iç terminallerden başka bir şey değildir. Hepsi 6.3V için derecelendirildi, ancak güç regülatöründe bir arıza yaptıkça, bir 7.5V'a bağlandılar. Önemsiz bir miktar, bu yüzden biri düşünür, ancak bu üçüncü kapasitörün dış kutusu o kadar kuvvetli bir şekilde patladı ki, yaklaşık 80 mm uzaklıktaki 3 mm'lik bir plastikte bir delik açtı ve diğer tarafta bir bataryaya gömüldü.

Tüm bu kahverengi şeyler kartona benzer lifli bir malzemedir ve her yere ulaşır. Kondansatörün içinde havaya maruz kaldığında kuruyan bir tür yağ olup olmadığını bilmiyorum ama üzerine düştüğü her şeye tutkal gibi yapıştığını biliyorum.

Bu denklemlere dikkat etmelisiniz.

c = q / v, Q = CV, hepsi çok hoş görünüyor, ancak sadece uygulandıkları sınırlar içinde geçerlidirler .

Bir kapasitör için, sınırlardan biri voltajı kapasitör dielektrikinin sağlam kalmasına yetecek kadar düşük tutmaktır. Terminal voltajını artırdıkça, elektrik gerilimi dielektrik boyunca artar ve sonunda düşer. Bu olduğunda, artık bir kapasitörünüz yok. En iyi durumda kısa devre veya açık devre bırakılır. En kötü durumda, dumanla dolu bir laboratuvarınız ve / veya ER'ye bir seyahatiniz var.

Kapasitör üreticileri, kapasitör olmayı bırakmadan önce kapaklarının duracağı maksimum voltajı basmada oldukça faydalıdır. Kondansatör ömrü pahasına, bunu biraz, birkaç yüzde biraz aşabilirsiniz. Yüzde 10'unu aşarsanız, kapasitörünüzün ömrünün sıfır olduğunu göreceksiniz.

Gerçek dünyada bir şeyin neden olduğunu bilmek istiyorsanız, saf teorik formülden daha karmaşık bir modele ihtiyacınız var.

Kapasitörler nasıl yapılır? Bunlar, aralarına yerleştirilen ince bir elektrik yalıtkan malzeme tabakası olan iki ince elektriksel iletken malzemedir. Kapasitans bu tabakaların geometrisi ile verilir. Daha yüksek kapasite için daha ince bir izolatöre veya daha büyük bir yüzeye ihtiyacınız vardır.

Teorik olarak, izolatör elektronların içinden akmasına izin vermez. Gerçek hayattaki malzemeler farklı davranır. Yeterli voltaj uygulandığında, herhangi bir yalıtkan elektronların içinden akmasına izin vermek için zorlanacaktır.

Bunun meydana geldiği arıza gerilimi malzemeye ve ayrıca geometrisine bağlıdır. Daha ince bir izolatör tabakası, daha kalın olandan daha düşük bir voltajda parçalanır.

Bu arıza fenomeni genellikle son derece enerjiktir, çünkü az miktarda akım, izolatörün büyük direnci üzerinde ısı olarak dağılacaktır. Bu aynı zamanda aşırı gerilim çökümü gerçek yaşam olgusunun basitleştirilmesi de olabilir. Kondansatörün davranışını değiştirebilen kimyasal reaksiyonlar da meydana gelebilir.

Bu nedenle, yüksek kapasitansa sahip küçük bir kapasitör yapmak istiyorsanız, düşük voltajlarla sınırlı olması gerekecektir. Yüksek voltaj, yüksek kapasitanslı olanlar bu nedenle büyüktür.

Her bir formül için formülün doğru şekilde uygulanması gerekir.

@andy başına ve @ user44635 tarafından öngörülen voltaj, bir sınırın ötesine yükseltildiğinde kapasitör arızalanır.

Başarısız olma şekli ve etkileri

• arıza voltajı,
• depolanan enerji ($\frac{1}{2}CV^2$ arıza anında),
• yük ve voltajdaki değişim oranı,
• kapasitör tipi,
• malzeme ve imalat hataları,
• nem ve sıcaklık gibi çevresel faktörler, bağlı güç kaynakları.

@ceteras @ user44635'e bazı yararlı bilgiler ekler ve uğraştığımız şeyde hem teoriyi hem de pratik ilişkileri nasıl daima bilmemiz gerektiğini gösterir.

Etkileri önemsiz olabilir - duman veya tehlikeli bir nefes, hayatı tehdit edici ve felaket.

1960'lardaki bir olayda, nispeten küçük bir kapasitör - sanırım 33pF ya da öylesine - (yaklaşık 150 mm x 25 mm kare) üretti, babam çok fazla teminat hasarı tetikledi. Yaklaşık 100 bin kişilik küçük bir kasaba bir hafta sonu boyunca ışıksızdı. Kapak, 33kV veya 100kV AC hattındaydı. Gerilim ölçümü için kapasitif bir bölücünün parçası olarak kullanılmıştır.

Tasarım ve imalat hatası nedeniyle başarısız oldu. Kimsenin öldüğünü veya kötü yaralandığını hatırlamıyorum. Durum kolayca olabilirdi.

@Loren başına kalklar 33kV ve 33pF (aşağıdaki gibi işaretlendiğini hatırladığım şey) alarak aşağıdaki gibi çalışır

$\frac{1}{2}CV^2 = \frac{1}{2} \times (33 \times 10^{-12}) \times (33 \times 1.4 \times 10^3)^2$

= ~ 35mJ (e & oe teşekkürler @peter @loren)

1.4 faktörü RMS-> tepe voltajını düzeltir, kapaklar piklerde başarısız olma eğilimindedir.

Kapağın deşarjı 1ms'lik bölgede 35W (belki de çok daha hızlı) verim alacaktır.

@ 100kV'de 9 kat enerji ve güç elde edersiniz - 320mJ.

Dielektrik, muhtemelen bir kusurdan dolayı başarısız oldu. Tüm kasaba arzı (o günlerde bile birkaç MVA) kapağa yönlendirildi, hava iyonize, gerisi tarih. Sıcak uç bir bara olurdu, toprak ucu bir neon panel göstergesine paralel bir bölücü olarak başka bir kapağa tutturuldu.

Operatörü uyandırmaya yetecek kadar ama çok az. Enerji hattının iyonize hava yoluyla katkısı biraz daha uzun sürecek ve hasarı yapacaktır.

Huzurunda

  high power
  high voltage 
  high current 
  capacitors
  inductors
  high energy electrical systems of all forms 

devre için anormal voltaj ve akımlarda çok fazla enerji hızla depolanabilir ve serbest bırakılabilir.

@Charlie hoş bir düşük voltaj örneği göstermektedir.

Elektrolitik kapaklar arıza modunda ilginçtir, çünkü sıvılar (genellikle jellerde) kaynar ve şimdi iç mekanlarını işgal eden sıcak gazların hacminden patlayıcı bir arızaya neden olabilir. Aşırı ısıtılmış buharı patlatmadan ve serbest bırakmadan önce 100 derecenin üzerindeki sıcaklıklara ulaşabilirler.

Mühendisler her zaman kendilerinin ve başkalarının güvenliği ile ilgilenmelidir.

Bir kapasitörün şarj edilmesi her zaman bazı risklere sahiptir, çünkü üretim, taşıma, çevre veya başka herhangi bir nedenden dolayı nominal sınırları dahilinde çalıştırıldığında bile başarısız olabilir.

Q = CV, eğer kapasitans sabit kalırsa ve voltajı yükseltirseniz, şarj artmalıdır. Bir kondansatörü, derecelendirmelerini aşan bir voltaja bağlamak, bir duman patlaması veya hatta bazı havai fişekler ister.