Для чего нужна формовка конденсаторов
Как показывает радиолюбительская практика, многие электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы, пролежавшие без употребления несколько лет, теряют свою емкость, имеют повышенный ток утечки и большие потери. Однако радиолюбителям чаще всего попадаются именно такие древние — конденсаторы, пролежавшие по 10 и более лет, так как цена их минимальна. Импортные электролитические конденсаторы, как правило, очень дороги, хотя, бесспорно, они более качественные, чем абовянские имеют меньшие габариты, небольшие отклонения от паспортной емкости и минимальные диэлектрические потери , и токи утечки.
Включать старые конденсаторы ранних выпусков типа К50, К52 и т.п. в сглаживающие фильтры блоков питания без специальной обработки крайне нежелательно. Некоторые из них из-за повышенного тока утечки при непосредственном включении под постоянное напряжение начинают греться. При сильном нагреве электролит может вскипеть и повредить конденсатор (который попросту взорвется) Сильный хлопок и перегорание предохранителя при повреждении конденсатора — не самое страшное. Разбрызгавшийся горячий электролит измажет внутри весь аппарат, а при неблагоприятном стечении обстоятельств может вызвать ожог частей тела.
Простейший способ проверить наличие утечки конденсатора — это зарядить его пониженным постоянным напряжением и по истечении некоторого времени проверить на наличие или отсутствие заряда. Конденсатор, имеющий утечку, быстро саморазрядится, а качественный электролитический конденсатор будет держать заряд долго.
Теперь немного теории. Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы при своей значительной емкости имеют малые размеры (сказывается тонкий слой диэлектрика). В радиоэлектронных схемах они находят самое широкое применение: в фильтрах выпрямителей, в качестве блокирующих и развязывающих в цепях звуковых частот, в качестве переходных в полупроводниковой технике и др. Диэлектриком в таких конденсаторах является тончайший слой окиси на металле.
Одной обкладкой является металл, на котором образован оксидный слой, другой служит электролит (в электролитических конденсаторах), либо слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых). Оксидная пленка обладает односторонней проводимостью, поэтому при монтаже необходимо соблюдать полярность подключения электролитических и оксидно-полупроводниковых конденсаторов . Если этого не учитывать, оксидный слой теряет свои диэлектрические свойства и конденсатор выходит из строя.
Аналогичная картина происходит и с конденсаторами, длительное время не используемыми. У них со временем оксидный слой -рассасывается, что служит причиной повышенного тока утечки, избыточных потерь и в конечном итоге может привести к повреждению. Если такому на первый взгляд неисправному конденсатору вовремя провести формовку, то оксидный слой у него восстановится.
Физический процесс формовки конденсаторов представляет собой обычный электрохимический электролиз. После формовки параметры конденсатора восстанавливаются . В дальнейшем, как правило, аппаратура периодически включается в сеть, и конденсаторы периодически подформовываются тренируются, сохраняя тем самым свои свойства.
Формовку электролитических и оксидно-полупроводниковых конденсаторов больших емкостей (100 мкФ и более) удобно производить простейшим устройством, схема которого показана на рис.1.
Здесь резистор R1 выполняет роль ограничительно — предохранительного (ограничивает ток и не позволяет разогреваться электролиту), его сопротивление не критично и зависит от тока утечки конденсатора, но желательно применять резистор с запасом по мощности (остеклованный), так как маломощные сопротивления при больших токах утечки могут перегореть .
Переменное напряжение — U (с частотой сети 50 Гц) должно быть меньше номинального рабочего напряжения конденсатора на выходе однополупериодного выпрямителя примерно в 2 раза.
Формовать можно несколько параллельно включенных конденсаторов. Время формовки конденсаторов должно составлять около двух суток.
Автор применил такую схему формовки для электролитических конденсатора, пролежавших без дела . Около 15 лет и смонтированных в бестрансформаторном блоке питания (с удвоением напряжения) усилителя мощности на 4-х лампах 6П45С для коротковолнового трансивера. При первоначальной попытке подключить конденсаторы в блок питания без выполнения предварительной формовки из 6 конденсаторов К50 два вышли из строя, что и навело на размышления.
После отключения блока питания от сети на отформованном конденсаторе электрический заряд сохраняется от нескольких часов до суток. Поэтому, если возникла необходимость после отключения блока питания от сети сделать в нем какие-либо работы, то, естественно, конденсаторы по технике безопасности следует разрядить.
Однако хочу сразу предостеречь радиолюбителей (и не только) от практики разряда отключенных электролитических конденсаторов путем закорачивания их выводов металлическими предметами или проводниками (например, через отвертку), так как в таких случаях в моей практике имели случаи повреждения конденсаторов.
Вскрытие повредившихся конденсаторов показало, что причиной выхода из строя становилось перегорание внутренних тонких проводников — выводов, идущих с обкладок конденсатора на внешние выводы. Учитывая большую емкость конденсатора и очень малое сопротивление внешней закорочки (сотые доли ома), при разряде конденсатора возникает огромный импульс тока в десятки ампер, который быстро разогревает внутренний вывод и в результате он перегорает (как предохранитель). Если этого не случится в первый разряд, так может произойти в последующие .
Поэтому рекомендую производить разряд конденсаторов высоковольтных блоков питания аппаратуры с помощью изолированных щупов, между которыми последовательно включен резистор сопротивлением 50-100 Ом. Естественно, держать такое сопротивление на выводах конденсатора приходится дольше, чем отвертку.
I. Ю . Н. Рожин — Полупроводниковая радиоэлектроника. Киев, Радянська школа: 1982г.
Способ формовки конденсаторов с твердым электролитом и устройство для его осуществления
(72) Авторы изобретения
С. В. Богульский, Б.С. Иванов, А.И. Ки и А;Ф. Учуваткин (7l) Заявитель (54) СПОСОБ фОРИОВКИ КОНДЕНСАТОРОВ С ТВЕРДМИ
ЭЛЕКТРОЛИТОИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
Изобретение относится к конденсаторостроению.и может быть использовано на заверщающей стадии изготов-. ления конденсаторов с.твердым электролитом.
Конденсаторы с твердым электролитом представляют собой анод из вентильного металла,-отделенный от полупроводникового катода диэлектрической оксидной пленкой. На катод нанесено углеродное контактное покрытие в виде графитового или лакосажевого слоя.
При нанесении полупроводника и контактного слоя углерода оксидная пленка испытывает териохимическое воздействие, в результате чего она повреждается. Для восстановления диэлектрических свойств пленки конденсаторы на завершающей стадии технологического процесса подвергают вторичной формовке (тренировке), которую осуществляют при повышенной температуре пу2 . тем приложения к конденсаторам электрического напряжения через добавоч» ное сопротивление.
Известен способ изготовления кон» денсаторов, в котором конденсаторы
s с твердым электролитом и нанесенным контактным слоем углерода подвергают вторичной формовке в ванне с высоко» омным слоем электролита в виде раствора борной кислоты при напряжении
1В 50 В. Плюс источника прикладывают к анодному выводу конденсатора, минуск формовочной ванне, Затем конденсаторы моют и сушат в соответствующих устройствах.
Электролит обеспечивает надежный групповой контакт конденсаторов с источником, напряжения, сопротивление
26 электролита обеспечивает ограничение тока через конденсаторы и локализацию короткого замыкания тех конденсаторов, которые в процессе вторичной формовки или на предыдущих опе3 9837 рациях испытали полный пробой. Величина тока утечки снижается на 103 Г1 1.
Недостатком этого способа является значительная трудоемкость технологического процесса, что обусловлено необходимостью очистки конденсаторов от электролита после вторичной формовки и частой замены электролита в формовочной ванне ввиду его быстрого загрязнения. Кроме того, íà ð выход годных конденсаторов влияют термомеханические воздействия на анод; при промывке и сушке и недостаточное восстановление диэлектрической пленки, вследствие чего у части кон. денсаторов ток утечки может превысить допустимый уровень.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ формовки конденсаторов с твер- 2О дым электролитом и контактным углеродным покрытием, включающий закреп ление конденсаторов анодным выводом в металлической кассете, размещение ее в ванне со слоем рабочего вещества и подачу напряжения между кассетой и слоем рабочего вещества при повышенной температуре.
Известно также устройство для реализации предлагаемого способа, содержащее расположенную .в термокамере формовочную ванну со слоем рабочего вещества, шаговый транспортер с направляющими для кассет с конденсаторами и источник поляризукнцего напряжения (2 ).
Недостатками известного способа являются большая продолжительность процесса (около суток). и недостаточный выход годных особенно для алюми40 ниевых, конденсаторов, так как механические воздействия дефектов алюминиевой оксидной пленки может привести к тому, что ток утечки у части конденсаторов превысит допустимый уровень.
Цель изобретения » повышение выхода годных конденсаторов и увеличение производительности труда.
Цель достигается тем, что согласно способу формовки конденсаторов с твер- о дым электролитом и контактным углеродным покрытием, включающему закрепление конденсаторов анодным выводом s металлической кассете, размещение ее в ванне со слоем рабочего вещества и подачу напряжения между кассетой и слоем рабочего вещества при повышенной температуре, слой ра»
1 бочего вещества подвергают вибрации, формовку осуществляют при 150-3 0 С, а в качестве слоя. рабочего вещества используют порошок, содержащий двуокись марганца и/или графит.
Причем устройство для его осуществления предлагаемого способа, содержащее расположенную в термокамере формовочную ванну со слоем рабочего вещества, шаговый транспортер с направляющими для кассет с конденсаторами и источник поляризующего напряжения, снабжено вибратором и механизмом загрузки конденсаторов, размещенным в термокамере и выполненным в виде установленного на уровне направляющих держателя, закрепленного на проходящих сквозь термокамеру колонках, закрепленных на траверсе с регулируемыми грузами.
Температура вторичной формовки в диапазоне 150-350 С является наиболее эффективной для выхода годных конденсаторов и снижения продолжительности процесса. Температура формовки выше
350 С для алюминиевых конденсаторов приводит к существенному уменьшению выхода годных конденсаторов за счет повышения тока утечки и коэффициента активных потерь. Снижение температуры с 250 до 150 С приводит к плавно» му увеличению тока утечки после фор-. мовки, которое можно частично компенсировать увеличением продолжительности формовки, При температурах ниже 150 С эффективность вторичной формовки по выходу годных конденсаторов и продолжительности становится близкой к существующим способам формовки.
Использование в качестве высокоомного слоя порошка электропроводного материала, например двуокиси марганца, позволяет использовать указанный диапазон температур, обеспечивает ограничение тока- через конденсаторы и локализацию короткого замыкания даже тех конденсаторов, которые в процессе вторичной формовки или на предыдущих операциях испытали полный пробой. Порошок позволяет регулировать величину добавочного сопротивления путем смешивания веществ с различной проводимостью. Например, двуокись марганца при термообработке может переходить в низшие окислы, обладающие более высоким сопротивлением, поэтому, задавая режим
5 9837 обработки, можно получить порошок с необходимым сопротивлением.
Вибрация, передаваемая слою порошка при опускании конденсаторов, по» зволяет снять с конденсаторов меха- S нические напряжения и обеспечить надежность электрического контакта конденсаторов со слоем порошка.
На чертеже изображено устройство в составе автоматической линии изго- 10 товления конденсаторов, разрез. .Слой порошка рабочего вещества 1 двуокиси марганца равномерно распределен по дну формовочной ванны 2..Высота слоя 25 мм. Вибратор 3 через ван-. И ну 2 воздействует на слой порошка 1.
В туннельной печи 4 расположен механизм загрузки кассеты 5 с конденсаторами 6 в порошок 1. Он представляет собой держатель 7 на колонках 8, смон-го тированных на траверсе 9 с грузами 10.
На выходе из туннельной печи 4 установлен пылесборник 11 с отсосом. Ша» говый транспортер 12 с собачками 13 перемещает кассеты 5 по направляющим 25
14 на держатель 7 в печь и далее из печи на направляющие 14.
Вибратор 3 работает от сигнала с командоаппарата 15. По сигналу с KD мандоаппарата 15 источник питания зо (не показан) подает поляризующее напряжение на подпружиненную контактную щетку 16 (плюс) и в ванну 2 (минус3 при нижнем положенйи держателя 7.
Положение траверсы 9 определяет кулачок 17, связанный с командоаппаратом через вал. Все устройство смонтировано на столе 18 автоматической линии изготовления конденсаторов.
Устройство работает следующим образом.
Кассеты 5 с конденсаторами 6 по направляющим 14 перемещаются с помощью шагового транспортера 12 с собачками 13 с одной рабочей позиции на другую вдоль стола 18 автоматической линии, Командоаппарат 15 подает сигнал и кулачок 17 поворачивается вЫступом по траверсу 9, которая через колонки 8 поднимает держатель 7 на уровень направляющих 14. Транспортер 12 при движении вправо перемещает находящуюся перед входом в лечь 4 кассету 5 с направляющей 14 на держатель
7 внутрь туннельной печи 4 под кон» тактную щетку 16.
При обратном ходе транспортера сигнал с командоаппарата включает
6 вибратор 3, который через ток ванны
2 передает колебания порошку двуокиси марганца и уводит выступ кулачка 17 из-под траверсы 9, которая под действием грузов l0 опускает держатель 7 с кассетой 5. Вибрация об-. легчает погружение конденсаторов в порошок, обеспечивает надежность и стабильность электрического контакта.
После погружения вибратор отключается, а к щетке 16 и к ванне 2 по сигналу с командоаппарата подводится поляризующее напряжение и поддерживается в течение всего времени формовки.
Затем командоаппарат 15 отключает напряжение, подводит выступ кулачка под траверсу, которая с помощью ко» лонок 8 поднимает держатель 7 с кассетой на уровень направляющих 14.
Снова при ходе транспортера 12 вправо собачки 13 переводят стоящую перед входом кассету на держатель 7 внутрь туннельной печи 4, а кассету с отформованными конденсаторами выводят из печи на направляющую 14 на следующую позицию к пылесборнику 11.
Цикл повторяется. Продолжительность цикла l2 мин.
Изобретение позволяет снизить себестоимость конденсаторов эа счет повышения выхода годных конденсаторов и снижения трудоемкости их изготовления, исключения операций промывки и сушки. Улучшаются параметры конденсаторов эа счет исключения фактора физического воздействия на них в процессе промывки и сушки.
Способ формовки конденсаторов с твердым электролитом и контактным углеродным покрытием, включающий закрепление конденсаторов анодным выводом в металлической кассете, размещение ее в ванне со слоем рабочего вещества и подачу напряжения между кассетой н слоем рабочего вещества при повышенной температуре, о т л ич.а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода годных конденсаторов и увеличения производительности труда, слой рабочего вещества подвергают вибрации формовку осуществляют при 150-350.С, а в качестве
8 слоя рабочего вещества используют
7 983 порошок, содержащий двуокись марганца и/или графит.
2. Устройство для осуществления способа по и, 1, содержащее расположенную в термокамере формовочную ванну со слоем рабочего вещества, ааговый транспортер с направляющими дЛя,кассет с конденсаторами и источник полярнзующего напряжения, о тл и u a o ù å å с я . тем, что, с to целью повышения выхода годных конденсаторов и увеличения производительности. труда, оно снабжено вибратором
777 и механизмом загрузки конденсаторов, размещенным в термокамере и выполненным в виде установленного на уровне направляющих держателя., закреплен» ного на проходящих сквозь термокамеру колонках, закрепленных на траверсе с регулируемыми грузами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 . Патент Японии Н 50-8786, кл. 59 E 314, 1975.
2. Патент ФРГ М 2547734, кл. Н О1 6 9/05, 1977 (прототип).
Составитель А. Салынский
Pegaxxop «Н. «Лазаренко» «Texpeg Ж.Кастелевич Корректор . р
Заказ 9935/62 Тираж 7б1 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1ДОЯ Москва «N-ß Раушскаяя« аб. а. 4Д
Филиал flllll «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4
