ما هو عمر الخدمة وموثوقية المكثفات؟
Apr 14, 2023
تعتبر المكثفات عنصرًا أساسيًا في العديد من تصميمات الدوائر ، ولكنها قد تكون أيضًا جزءًا مكلفًا من النظام. لهذا السبب ، عند شراء مكونات جهاز إلكتروني ، من المهم معرفة عمر الخدمة والموثوقية لأنواع المكثفات المختلفة.
المكثف هو جهاز يخزن الشحنة الكهربائية ، ويتكون من موصلات مفصولة بمادة عازلة تسمى "العازل". يمكن أن يكون هذا الهواء أو الورق أو البلاستيك أو الميكا أو السيراميك. يحتوي العازل الكهربائي على عدد من الخصائص المهمة في تصميم المكثف ، وتؤثر هذه الخصائص على مقدار السعة التي يمكن أن يحققها المكثف.
أكثر أنواع المكثفات شيوعًا هو مكثف التحليل الكهربائي المصنوع من الألومنيوم ، والذي يتكون من ورقتي ألومنيوم موصلين ، أحدهما يحتوي على طبقة أكسيد عازلة ، ومباعد مغمور في سائل موصل بالكهرباء. يتم لفها ووضعها في غلاف أسطواني ومزودة بدبابيس توصيل أو أرجل.
هذه القبعات مستقطبة ، مما يعني أن أي جهد للتيار المستمر يتم تطبيقه عبرها يجب أن يتم توجيهه وفقًا للعلامات الإيجابية أو السلبية على أجسامهم. إنها رخيصة التصنيع ، وعلى عكس معظم الأنواع الأخرى من المكثفات ، فهي صغيرة فيزيائيًا بالنسبة لمقدار السعة التي توفرها.
عادةً ما تكون مدة خدمتها 15 عامًا أو أكثر ، ويمكن إعادة استخدامها عادةً لفترة طويلة بعد ذلك. في كثير من الأحيان ، سيكونون قد فقدوا بعضًا من السعة المقدرة ، بسبب تبخر الإلكتروليت ، لكنهم سيظلون قابلين للاستخدام.
في الدوائر الصوتية ، فإن الاستخدامات الأكثر شيوعًا للمكثفات هي لثلاث وظائف: اقتران جهد التيار المستمر من خرج عنصر دائرة إلى آخر ؛ فك وتخزين قضبان إمداد الطاقة ؛ ودوائر التردد الانتقائية مثل المرشحات والمعادلات. في هذه التطبيقات ، تعمل بمثابة "مانع" فعال للغاية لتدفق التيار المستمر ، مما يقلل من تأثير التداخل الذي يمكن أن يعطل جودة الإشارة الصوتية من خلال إدخال قدر كبير من الضوضاء على النظام.
كما أنها تعمل بمثابة "مرشح" من خلال تقليل تأثير الإشارات ذات التردد المنخفض ، وفي بعض الأحيان ، تحسين استجابة الترددات الأعلى لجعل هذه الإشارات أسهل لإعادة إنتاج مكبر الصوت. يتم استخدامها في مجموعة متنوعة من الدوائر المختلفة ، ويمكن العثور عليها في العديد من أنواع الأجهزة من أجهزة الراديو الأنبوبية إلى أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الصوت.
تعتمد مدة خدمة المكثف على عدة عوامل ، بما في ذلك المادة المصنوع منها وتطبيقه ودرجة الحرارة المحيطة التي يتم تخزينها أو تشغيلها بها. كما أنها تتأثر بالتدفئة المحلية ، والقطبية العكسية للتيار المستمر والارتفاعات الحالية ، وتطبيق التيارات المتموجة في الدائرة.
بشكل عام ، تكون المكثفات الإلكتروليتية أكثر عرضة للتحلل من المكثفات غير الإلكتروليتية ، وتميل ESR (مقاومة السلسلة المكافئة الداخلية) إلى الزيادة مع تقدم العمر. وذلك لأن العوازل الموجودة في التحليل الكهربائي تكون أرق ولها مساحات سطحية أكبر من نظيراتها غير الإلكتروليتية ، مما يجعلها أكثر عرضة لتسرب التيار.
ومع ذلك ، يمكن لمصدر الطاقة المصمم جيدًا إطالة عمر أغطية التحليل الكهربائي عن طريق منع تراكم الحرارة عليها. هذا هو المكان الذي يُستحسن فيه استخدام مصدر طاقة يحتوي على ميزات حماية مدمجة لمنع الهروب الحراري ، واستبدال أي تحليلات كهربائية وصلت إلى نهاية عمرها التشغيلي عندما يصبح ذلك ضروريًا.
