Высоковольтный конденсатор в низковольтной системе?

18

Быстрый вопрос, опасно ли использование конденсатора, рассчитанного на высокое напряжение (скажем, 35 ​​В) в системе, которая, например, обеспечивает питание 5 В (как для светодиодов или что у вас)?

Поскольку он может хранить до 35 В, будет ли он каким-то образом хранить группу, а затем сразу же ее разряжать, повреждая систему, или можно использовать конденсатор с более высоким номинальным значением, чем подаваемое напряжение?

JRE
источник
Я согласен с ответом @Leon Heller, прочитайте его ответ. Каждое устройство имеет свою рабочую точку. В электронике нет универсальных устройств.
Стандартный Сандун
Зависит от конденсатора. Электролитический конденсатор опирается на окислительный слой в качестве изолятора, поэтому емкость будет дрейфовать с течением времени, если вы используете его при низком напряжении. Другие конденсаторы не имеют этого ограничения, поэтому нет недостатка в использовании более высокой номинальной части, за исключением размера и стоимости.
Уоррен Хилл

Ответы:

18

Хотя это и не идеальная аналогия, представьте, что напряжение на конденсаторе похоже на объем бака в литре. Он будет держать "35 В", но вам не нужно заполнять его полностью. Но, как сказал @JustJeff, было бы разумно убедиться, что контейнер может вместить больше, чем необходимо для предотвращения разливов (а в случае электролитического конденсатора электролит может расширяться и буквально «разливаться»).

Обратите внимание, что лучшей аналогией с емкостью была бы единица Фарада, так как она является мерой емкости заряда конденсатора, так что не путайте это с напряжением, которое является потенциалом для работы.

JYelton
источник
19
Напряжение аналогично давлению, поэтому номинальное напряжение то же самое , как номинальное давление на резервуаре с давлением. Если вы приложите слишком большое давление, конденсатор и резервуар взорвутся. Для резервуара без давления, номинальным напряжением будет высота резервуара до его переполнения? Таким образом, вы можете иметь два танка разной высоты, но одинаковой вместимости. Эта аналогия более прямая, я думаю: wisc-online.com/objects/ViewObject.aspx?ID=ACE4803 amasci.com/emotor/cap1.html Если давление слишком высокое, мембрана выходит из строя.
эндолит
@endolith Я не думал использовать давление для напряжения и объем для заряда, но это гораздо лучшая идея. Спасибо!
Джелтон
Емкость эквивалентна площади поперечного сечения резервуара, в то время как предел напряжения пропорционален высоте. Если емкость не меняется в зависимости от напряжения, количество удерживаемого заряда пропорционально произведению емкости и предела напряжения. Если емкость меняется в зависимости от напряжения (ситуация эквивалентна емкости неравномерного поперечного сечения), то заряд пропорционален интегралу от емкости по напряжению.
суперкат
26

Нет, наличие более высокого номинального значения не будет каким-то образом накапливать больше напряжения, чем доступно в цепи. Вы действительно хотите колпачок с немного более высоким номинальным напряжением, чем самое высокое напряжение, которое вы ожидаете поставить на него. На самом деле, если вы наложите на колпачок больше напряжения, чем рассчитано, это может привести к катастрофическим сбоям, т. Е. Взорваться или взорваться.

JustJeff
источник
4
Предостерегающая история: когда я учился в колледже, я собрал простой источник питания, используя трансформатор 12,6 В, диод 1N4001 и электролитический колпачок, вероятно, 100 мкФ. Вскоре после его подключения раздался этот громкий шипящий / свистящий звук, и я был встревожен, увидев большую струю дыма, выдувающую верх очень раздутого, наполовину разделенного открытого конденсатора. Проблема: я положил 12,6 * sqrt (2) вольт (около 18) на конденсатор на 16 В.
JustJeff
2
вероятно, намного больше, чем это. Трансформатор только 12,6 В, если вы одновременно потребляете рекомендованную силу тока. Если вы просто курили его (хех), вы, вероятно, поместили бы 30 В + в эту бедную маленькую крышку.
Брайан Бетчер
@insta - да, разгрузка вторичной обмотки, вероятно, была бы что-то вроде 14-16В, так что это было бы еще хуже, чем указано выше. опыт обучения тем не менее.
JustJeff
Вы напоминаете мне, как инженеры-механики и агротехники привыкли регулярно жарить оборудование в наших электронных инженерных лабораториях.
smci
10

Если высоковольтный электролит используется при низком напряжении, фактическая емкость может быть намного ниже, чем указанное значение.

Леон Хеллер
источник
3
Объяснить? Я не уверен, что понимаю, что вы имеете в виду или почему.
3
@ Sauron - емкость идеального конденсатора является постоянной величиной, независимо от того, какое напряжение на ней имеется, но для реальных конденсаторов это не всегда так.
JustJeff
4
Думайте о конденсаторе как о резервуаре для воды. Емкость представляет горизонтальную площадь поперечного сечения, в то время как напряжение представляет высоту воды. Если площадь поперечного сечения равномерна, добавление фиксированного объема воды увеличит высоту на фиксированное количество, независимо от того, сколько воды в резервуаре. Если площадь поперечного сечения изменяется с высотой, добавление фиксированного количества воды может увеличить высоту на переменную величину.
суперкат
3
Я собирался сказать это, стоит отметить. Практическое правило заключается в том, что колпачки, рассчитанные на 2-кратное рабочее напряжение, являются хорошей (надежной) частью.
Джон U
2
Вы склонны находить больше похожего на обратное. Высоковольтный конденсатор будет иметь свою номинальную емкость при низком напряжении, что означает, что при работе вблизи его номинального напряжения емкость будет намного ниже. Вот почему существуют различные типы диэлектрических конденсаторов MLCC, они гарантируют определенную емкость в
зависимости от
8

Номинальное напряжение конденсатора является мерой того, насколько сильна его изоляция. Колпачок 35 В может выдержать напряжение не менее 35 В, приложенное к нему (более высокое напряжение может вызвать плохие вещи, такие как короткое замыкание через колпачок и выгорания). Это не имеет никакого отношения к тому, какое напряжение будет накапливать конденсатор; он не может хранить ничего выше, чем вход для него. Номинальное напряжение описывает, насколько высоко его барьер; электричество не должно проходить через него, пока оно не достигнет такого уровня.

mgkrebbs
источник
7

У меня есть лестница с 35 ступенями. Я стою на пятой ступени. Что если я упаду? Это опасно? Падение 35 ступеней может повредить!

markrages
источник
11
Как бы это ни было смешно, я бы предпочел держаться подальше от саркастических ответов. То, что очевидно для вас, может быть не очевидно для другого человека.
4
Это не было задумано как сарказм. Иногда аналогия помогает понять новую концепцию.
markrages
2
тогда вам нужно сказать это таким образом, вместо того, чтобы просто сказать аналогию, которая может быть не очевидна для других.
Акалтар
4

Все остальные хорошо объяснили, аналогия с «баком под давлением» очень хороша.

Просто чтобы добавить;

  • Если вы посмотрите (википедию и т. Д.) На то, как сконструированы конденсаторы, и на факторы, которые определяют емкость и допустимое отклонение напряжения, это может помочь объяснить, почему существуют различные номиналы и почему использование конденсатора 1000 В в вашей цепи 5 В может быть столь же плохим Идея использования 3v.

  • Основное правило: всегда добавляйте бит / округление до следующего предпочтительного значения для «безопасных» характеристик, таких как напряжение на конденсаторе, токоподъемность провода, рассеиваемая мощность компонентов и т. Д.

  • Имейте в виду, что ваша цепь 5 В не является идеальной 5 В, могут быть пики, падения, скачки напряжения и т. Д., А питание от 5 В не гарантирует, что какая-либо часть цепи не превысит 5 В из-за колебаний или чего-то еще.

Обычно мы задаем ~ 2-кратное рабочее напряжение (так, чтобы 12-вольтовая схема имела бы 24-вольтовые разрядники, и, как правило, доступное значение составляет 25 В, поэтому мы используем это), чем ближе вы подходите к рабочему напряжению, тем тяжелее работает и менее надежно это будет.

Джон У
источник
1

Да, напряжение - это верхний предел емкости конденсатора, но конденсатор предназначен для хранения электронов, измеряемых в фарадах или микрофарадах.

Если вы забыли о техническом жаргоне, подумайте о нем как о батарее. Не совсем то же самое, но если у вас есть 24-вольтовая батарея, питающая цепь с отключением 19 вольт, и вы заряжаете ее только до 12 вольт, у вас гораздо меньше электронов для питания вашей цепи, чем нужно, и есть вероятность, что схема не будет работать.

μμμμЕмкость F, если вы применяете только 16 вольт.

Эти конденсаторы имеют много функций в цепях. Одна из основных функций состоит в том, чтобы подавать электроны в цепь, когда нормальный штепсель питания упал ниже необходимого уровня, например, с помощью переменного тока. Когда напряжение и ток меняются местами, 60 раз в секунду, уровень повышается с пика около 170 вольт до нуля вольт и затем до -170 вольт, а затем повторяется. Конденсаторы фильтруют это падение, подавая соответствующее напряжение для поддержания гладкой цепи. Когда напряжение снова повышается, оно заряжает конденсатор.

Негерметичный конденсатор имеет эффект большого номинального конденсатора, который протекает и препятствует нормальной работе схемы. В большинстве случаев вы можете переоценить конденсатор и сойти с рук. Если вы удвоите значение напряжения на конденсаторе, но сохраните низкое напряжение питания, вы можете также удвоить значение Фарада. Пример: 25μF на 16 вольт, чтобы стать 50 μF при 35 вольт работает на 16 вольт питания.

G Deem
источник
5
Добро пожаловать на сайт. Вы найдете, что люди ценят ответы больше, и поэтому они будут получать больше голосов, если они легко читаются. Ваш ответ был бы намного более читабельным, если бы он был разбит на параграфы связанных мыслей. Также будьте осторожны с единицами и как они написаны. Я знаю, что вы пытались сказать, но «25 мкФ заряда» - неправильный способ выразить это. Фарад не является единицей заряда (это то, что есть кулоны), а аббревиатура для фарада - «F», а не «f». Эти «мелочи» имеют значение в технике, и люди здесь заботятся об этом.
Олин Латроп
Ваш второй абзац слишком технический для меня, чтобы понять .... !!
Соосай Стивен
0

Основная конструкция конденсатора - две пластины с выводами, разделенными изоляционным материалом ...

Тем не менее, электролитический конденсатор гораздо больше, чем этот. Если вы откроете электролитический конденсатор, вы найдете две длинные полосы из гальванического алюминия, разделенные бумагой, все свернутые в цилиндрической форме. Цилиндр пропитан электролитом и упакован в алюминиевую банку.

Одна самая важная вещь, которую нужно отметить, - настоящая изоляция между полосами - это не бумага. Пористая бумага предназначена только для того, чтобы полосы не касались друг друга. Настоящая изоляция - это химический слой, который образуется на алюминиевых полосах, когда конденсатор подключен к источнику постоянного тока в правильной полярности. При неправильной полярности проводящий слой образуется, вызывая непрерывный ток. Температура быстро повышается, потому что сопротивление постоянному току проводящего слоя, который формируется, не очень низко, вызывая омическую потерю мощности.

Итак, отвечая на вопрос, оптимальное количество химического изолирующего слоя образуется, когда конденсатор работает почти рядом с номинальным напряжением в правильной полярности. Работа высоковольтного конденсатора при более низком постоянном напряжении приводит к тому, что через конденсатор протекает некоторый низкий непрерывный ток, в результате чего конденсатор не ведет себя идеально как конденсатор.

Соосай Стивен
источник