3. Parametry uváděné u kondenzátorů
– jmenovitá kapacita (uvedena přímo na pouzdře) a její tolerance – vzhledem k tolerancím při výrobě se kondenzátory vyrábějí s dosti velkou tolerancí, obvykle +-20% a více, nejsou výjimky ani – 30 +50%. Kdysi dávno ve výrobě Tesly řady TE98x byla zaručena tolerance přímo z linky -5 až + 95%. O trochu větší střední kapacitou z výroby si slušný výrobce ponechává rezervu na stárnutí, doformovávání v provozu apod.
– pracovní napětí, někdy se udávají 2 hodnoty – jmenovité a maximální (bývá přímo na pouzdře) – je to napětí, obvykle součet ss a střídavé složky, které nesmí být v provozu překročeno. Jsou-li uváděny 2 údaje – třeba 400/450V, bývá vyšší hodnota uváděna pro specifické podmínky, a je definována v katalogovém listu. Obvykle se jedná o krátkodobý provoz, přepětí při náběhu zdroje, součet určitého typu zvlnění apod.
– pracovní rozsah teplot (uveden na pouzdře, většinou jen horní mez) – teplota okolí, v jejímž rozmezí je dovoleno kondenzátor používat a ve kterém zůstávají všechny parametry kondenzátoru v mezích, stanovených katalogovým listem. Při velmi nízkých teplotách se snižuje kapacita a zvyšuje vnitřní odpor (elektrolyt mrzne), při provozu nad dovolenou teplotou dochází k vysychání elektrolytu a prudkému zkrácení životnosti.
Seriózní výrobce udává velké množství údajů ke každému typu, mnohé údaje jsou vyjádřeny za určitých podmínek měření a jejich definice bývá výrobcem přesně specifikována. Další údaje bývají :
– maximální dovolený proud zvlnění – v závislosti na kmitočtu je u každého konkrétního typu dovolena max. velikost střídavého proudu, který může kondenzátorem protékat. U levných velkokapacitních kondenzátorů může být tento proud nečekaně malý. Překračování tohoto proudu má značný vliv na životnost, protože vlivem ztrát dochází k nadměrnému vnitřnímu ohřevu kondenzátoru. Rovněž vlivy častého nabíjení a vybíjení jsou velmi podstatné u kondenzátorů v měničích, výkonových zdrojích a v zábleskových zařízeních. Odolnost proti častému nabíjení a vybíjení bývá slušnými výrobci rovněž přesně specifikována.
– ekvivalentní sériový odpor (ESR) – je závislý na teplotě a kmitočtu, nad určitou teplotu a kmitočet bývá téměř konstantní. Zjednodušeně řečeno, představuje nám hodnotu vnitřního odporu, jakoby zapojeného do série s ideálním kondenzátorem. Velmi důležitý údaj u kondenzátorů pro impulsní zdroje a měniče. Velký ESR znamená velké přídavné ztráty, zvýšené oteplení a malou životnost.
– ztrátový činitel tg?, někdy zkráceně D – poměr reálné (ztrátové) složky a reaktance kondenzátoru, při malých teplotách výrazně stoupá, rychle roste s kmitočtem. 1/D = Q, což je nám známý činitel jakosti.
– zbytkový proud – je závislý na okamžitém napětí a teplotě. Bezprostředně po připojení kondenzátoru na napětí bývá vyšší a během krátkého času klesá na předepsanou, nebo nižší hodnotu.
– životnost – obvykle se udává při horní mezní teplotě okolí, při jmenovitém napětí a max. dovolené střídavé složce proudu.
4. Použití
Elektrolytické kondenzátory je nutno provozovat vždy při stejnosměrném napětí a s vyznačenou polaritou. Kondenzátorem může procházet střídavý proud jisté velikosti /např. při filtraci zvlnění ve zdrojích, výkonové vazební kondenzátory/ , definuje jej výrobce v katalogovém listu, který je ke každému serióznímu výrobku dostupný. Součet pracovního ss napětí a superponovaného střídavého napětí za žádných okolností nesmí překročit jmenovité provozní napětí kondenzátoru. Zvláště dobrý pozor je třeba dávat u kondenzátorů v usměrňovačích na sekundární straně měničů, pracujících na vysokých kmitočtech a kde se na výstupu objevují při činnosti měniče napěťové špičky. Ty totiž velmi často svou velikostí několikanásobně přesahují povolené napětí kondenzátoru, kondenzátory se /nejen z napěťových důvodů/ velmi zahřívají, klesá jejich pracovní napětí a nezřídka při odlehčeném měniči vybuchují, zdánlivě bez příčiny. Je nutno ale poznamenat, že tyto a další podobné nežádoucí projevy elektrolytických kondenzátorů se vyskytují převážně jen u hloupě navržené, z mizerného a levného materiálu vyrobené čínské elektroniky.
Důležitou podmínkou správné a dlouhodobé činnosti elektrolytického kondenzátoru je okolní teplota. Dá se říci, že ze všech ostatních pracovních podmínek /jmenovité napětí, proud zvlnění, kmitočet procházejícího střídavého proudu a mech. namáhání/ má na spolehlivost a životnost kondenzátoru největší vliv. Nebudeme se zde zabývat složitými výpočty životnosti, uveďme jen, že při každém snížení pracovní teploty kondenzátoru o 7- 10°C stoupá jeho životnost přibližně na dvojnásobek. Je proto velmi vhodné kondenzátory montovat na takové místo a takovým způsobem, aby nemohlo dojít k jeho zbytečnému ohřívání. Pokud montujeme kondenzátory na desku plošných spojů, pak tedy co nejdále od chladičů polovodičů, výkonových odporů a dalších teplo produkujících prvků. Při montáži velkých průmyslových kondenzátorů na šasi zesilovače /např. plechovými sponami a pásky/ je podložíme jakýmkoli dostupným izolačním materiálem, špatně vedoucím teplo. To je důležité zvláště tehdy, jsou-li k šasi přístroje přišroubovány i chladiče výkonových polovodičových prvků, případně i výkonný transformátor. Při upevňování je třeba pamatovat na to, že kovový obal je buď spojen s elektrolytem, nebo se záporným pólem, jen výjimečně bývá kovové pouzdro od svitku zcela izolováno. Většina moderních kondenzátorů je opatřena povrchovou izolací ze smršťovací fólie – při upevňování větších kondenzátorů plechovými sponami a příchytkami je nutno zkontrolovat, zda upevňovací prvek neprořízl některou ostrou hranou povrchovou izolaci. Kondenzátor musí být umístěn tak, aby nebyla narušena funkce tlakové pojistky, dobrý konstruktér jej umístí tak, aby případná havárie nezpůsobila v přístroji větší škody. Je třeba si uvědomit, že při narušení těsnosti /aktivace přetlakové pojistky/ uniká z kondezátoru velmi dobře vodivá, někdy vroucí kapalina, která způsobuje svody a zkraty na deskách plošných spojů. Nejsou-li učiněna dostatečná konstrukční opatření, dokáže tekutina např. v miniaturizovaných spínaných zdrojích spolehlivě přemostit bezpečnostní zónu mezi primární /síťovou/ a sekundární částí.
Kondenzátory bývají z provozu obvykle vyřazovány pro některé typické závady. Mezi ně patří zkraty – průrazem dielektrika apod., přerušení – často způsobené nekvalitním spojením elektrod s vývody, poklesem kapacity pod použitelnou mez (o čemž bude pojednáno dále), zhoršení ESR či tgD – často vlivem vysychání . Obvyklý je zvláště u mizerných výrobků s nekvalitním těsněním pouzdra postupný únik elektrolytu a samozřejmá ztráta kapacity. Mnohé nekvalitní kondenzátory jsou vyráběny jednak v záporné toleranci kapacity, jednak s dosti špatným /vysokým/ ESR. Vlivem stárnutí se rychle – během jednoho roku – dostávají za obvyklou mez použitelnosti, která u značkových a kvalitních výrobků činí i 5 a více let. Další vadou, většinou vratnou, je odformování kondenzátorů při dlouhodobé nečinnosti.