A feltöltött kondenzátor rövidzárlata az elektronikus alkatrész és más áramköri elemek kiégésének nagy kockázatával jár. Emellett áramütés és tűzveszélyt is jelent. Minél nagyobb a kondenzátor kapacitása és feszültsége, annál nagyobb a rövidzárlat esetén okozott kár. Ne felejtse el mindig kisütni a kondenzátort, mielőtt eltávolítja az áramkörből. Nézze meg, hogyan kell ezt megtenni.

Ebben a cikkben megtudhatja:

• Hogyan működik egy kondenzátor;
• Milyenek a kondenzátor paraméterei;
• Hogyan kell kisütni egy kondenzátort.

Hogyan működik egy kondenzátor?

A kondenzátor két, dielektromos anyaggal elválasztott elektródából álló rendszer, amelyben azonos értékű és ellentétes potenciálú elektromos töltések halmozódnak fel. A kondenzátoroknak számos típusa létezik, amelyek több altípusra oszthatók. A legegyszerűbbek két fémelemből állnak, amelyek közé dielektromos anyagot – pl. levegőt, kerámiaanyagot vagy impregnált papírt – helyeznek. Ezeket a fémelemeket lemezeknek nevezzük, és az elektromos energia tárolására szolgálnak.

A kondenzátor lemezeinek feszültséggel való ellátása indítja el az elektromosság felhalmozódásának folyamatát – akárcsak az akkumulátorcellák esetében. Amikor a feszültségforrást az elektrosztatikus vonzás miatt kikapcsolják, az elektromos töltés a kondenzátor lemezein marad. A felhalmozott töltések azonos értékűek, de ellentétes potenciállal rendelkeznek.

A kondenzátor biztonságos kisütése a kondenzátor töltéséhez hasonló folyamat. Amikor egy adott kapacitású kondenzátor kapcsaira egyenfeszültséget (U) kapcsolunk, a kondenzátorban töltés (Q) tárolódik, amely a kapacitás és a feszültség szorzata. A kapacitást farádban mérik. Egy 1 farad kapacitású kondenzátorban 1 coulomb töltés 1 voltot generál. Mivel 1 farad nagyon nagy érték, az elektronikában és az elektrotechnikában használt kondenzátorokat általában pikofarádban, nanofarádban, mikrofarádban és millifarádban mért kapacitásokkal jellemzik.

A szilárd kondenzátorokat két alapvető alkategóriára lehet osztani: film- és kerámia kondenzátorokra. Egy kondenzátor biztonságos kisütése nagymértékben függ a kialakításától. A polisztirol kondenzátorokat nagy stabilitás és szigetelési ellenállás, valamint viszonylag alacsony felső üzemi hőmérsékleti határérték jellemzi.

A fóliakondenzátorok háromrétegű fóliából készülnek elektróda-dielektrikus-elektróda elrendezésben, amelyet feltekernek és megfelelő házba helyeznek. Elég gyakran használják őket elektromos és elektronikus áramkörökben különböző típusú háztartási készülékekben és audio/video eszközökben. Ilyen kondenzátor például a WIMA FKP2D021001I00HSSD modell.

Az integrált áramkörökben a kondenzátorok egyik leggyakoribb típusa a fémelektródákkal ellátott kerámia lemezekből készült kerámia kondenzátor, mint például az SR PASSIVES CC-10/100 modell. Ezek kisütéséhez ajánlott nagy ellenállású vevőt használni.

Kondenzátor paraméterek

Hogy tudjuk, hogyan kell kisütni egy kondenzátort, meg kell ismernünk ennek az elektromos alkatrésznek a paramétereit. A kondenzátor alapvető paraméterei a névleges kapacitás, a kapacitástűrés, a névleges feszültség és a dielektromos veszteség.

A kondenzátort ezen kívül jellemzik: a megengedett váltakozó feszültség, a szigetelési ellenállás, a kapacitás hőmérsékleti együtthatója, az éghajlati osztály és a méretek, valamint az impulzusterhelhetőség, a névleges teljesítmény és a levágási frekvencia.

A kapacitás a legfontosabb paraméter, amelyet figyelembe kell venni a kondenzátor biztonságos kisütésének tervezésénél. Ez a kondenzátor töltésfelhalmozási képessége, és arányos a dielektromos permeabilitás és az elektródák felületének szorzatával, valamint fordítottan arányos az elektródák közötti távolsággal (dielektromos vastagság).

A gyártó által megadott kondenzátor kapacitása egy névleges kapacitás, amelyet gyakorlatilag lehetetlen elérni – a kapacitás értékét számos környezeti tényező befolyásolhatja. Ezért megadják a kapacitásra vonatkozó százalékos tűréshatárt, azaz a tényleges kapacitás névleges értéktől való százalékos eltérését.

A kondenzátor veszteségessége a kondenzátor váltakozó feszültség alatti működéséhez kapcsolódó energiaveszteséget határozza meg, amelyet a veszteségtangenssel jellemeznek. Ezek a veszteségek általában nagyobbak, mint a dielektromos veszteségek, ami az elektródákon fellépő veszteségekkel, valamint a kondenzátor áramkörét befolyásoló frekvenciával és hőmérséklettel függ össze.

Hogyan kell kisütni egy kondenzátort?

A kondenzátor kisütése a kondenzátor típusától és kapacitásától függ. Az egy faradnál nagyobb kapacitású kondenzátorokat nagyobb óvatossággal kell kisütni, mivel rövidzárlatuk nemcsak a kondenzátor károsodását, hanem robbanást és áramütést is okozhat.

A kondenzátor biztonságos kisütése arra fut ki, hogy a kondenzátor kapcsaira bármilyen ellenállású terhelést csatlakoztatunk, amely képes lesz a kondenzátorban tárolt energiát elvezetni. Például: hogyan kell kisütni egy 100 V-os kondenzátort? Erre a célra egy szabványos ellenállás vagy egy 110 V-os izzó használható. A kondenzátor az energia átadásával megvilágítja az izzót, és a fényforrás is jelzi az alkatrészben lévő töltésszintet. Természetesen más ellenállású vevőt is használhat.

A kondenzátor kisütéséhez nagy ellenállású vevőt kell használni. A lemezekben tárolt töltés kisütése hosszabb időt vesz igénybe, de a lemezek biztosan teljesen lemerülnek.

A kisebb kapacitású kondenzátor is kisüthető, ha egy sorba kapcsolt kondenzátorból és egy ellenállásból álló speciális kisütőrendszert készítünk. Egy ilyen rendszer kialakításakor figyeljünk a kondenzátor kisütési idejére és az ellenállás szükséges teljesítményére.

A kondenzátor kisütési ideje egyenlő a kondenzátorhoz sorosan kapcsolt ellenállás és a kapacitás szorzatával. Ezen idő elteltével az elem feszültségének a kezdeti feszültség egyharmadára kell csökkennie, és a teljes kisülésnek az ellenállás és a kapacitás szorzatának ötszörösével egyenlő idő alatt kell megtörténnie.

Minél kisebb az ellenállás, annál gyorsabban kisül a kondenzátor. Például: egy 10 uF-os kondenzátor kisütése esetén 1 kΩ ellenállás használatával a kisütési idő 0,01 másodperc lesz. Egy 1 mF-os alkatrész kisütése esetén ugyanezen ellenállás használatával a kisütési idő a töltés kezdeti értékének 1/3-ával 1 s-ra hosszabbodik.

Ne feledje, hogy a kondenzátor biztonságos kisütését megfelelő ellenállással kell elvégezni. Alulértékelt ellenállás használata annak károsodásához vezethet. Ezért az ellenállás kiválasztásakor vegye figyelembe az ellenállás által kibocsátott teljesítményt, amely egyenlő a feszültség és az ellenállás négyzetgyökének hányadosával. A szabványos ellenállások legfeljebb 0,25 W teljesítményt képesek továbbítani. Egy ilyen ellenállás használata egy nagyobb töltésű és feszültségű kondenzátorral nagyobb töltéssel és feszültséggel, annak kiégését fogja eredményezni. Ezért kis alkatrészek esetén érdemes olyan ellenállást használni, amelynek teljesítménye 5 W és ellenállása pl. 1 kΩ, mint az SR PASSIVES MOF5WS-1K.

A villamos energia alkalmazásokhoz használt nagyobb kondenzátorokat kisütő ellenállásokkal kell ellátni, amelyek a tápellátás lekapcsolása után néhány percen belül kisütik ezt az elemet. 4 mm2 YDY kábellel kell elvégezni egy háromfázisú teljesítménykondenzátor biztonságos kisütését, és az elem egyes fázisainak PE vezetékkel történő rövidre zárásából kell állnia.