কেন ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার বিস্ফোরিত হয়?একটি শব্দ বোঝা!

1. ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার 

ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর হল একটি অন্তরক স্তর হিসাবে ইলেক্ট্রোলাইটের ক্রিয়াকলাপের মাধ্যমে ইলেক্ট্রোডের অক্সিডেশন স্তর দ্বারা গঠিত ক্যাপাসিটর, যার সাধারণত একটি বড় ক্ষমতা থাকে।ইলেক্ট্রোলাইট হল একটি তরল, জেলির মতো উপাদান যা আয়ন সমৃদ্ধ, এবং বেশিরভাগ ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলি পোলার, অর্থাৎ কাজ করার সময়, ক্যাপাসিটরের ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের ভোল্টেজ সবসময় ঋণাত্মক ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হওয়া প্রয়োজন।

ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলির উচ্চ ক্ষমতা অন্যান্য অনেক বৈশিষ্ট্যের জন্যও বলি দেওয়া হয়, যেমন একটি বড় ফুটো কারেন্ট থাকা, একটি বড় সমতুল্য সিরিজের ইন্ডাকট্যান্স এবং প্রতিরোধ, একটি বড় সহনশীলতার ত্রুটি এবং একটি ছোট জীবন।

পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার ছাড়াও, অ-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারও রয়েছে।নীচের চিত্রে, দুটি ধরণের 1000uF, 16V ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার রয়েছে।তাদের মধ্যে, বড়টি অ-মেরু, এবং ছোটটি মেরু।

(অ-পোলার এবং পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার)

ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরে একটি তরল ইলেক্ট্রোলাইট বা একটি কঠিন পলিমার হতে পারে এবং ইলেক্ট্রোড উপাদানটি সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম (অ্যালুমিনিয়াম) বা ট্যানটালাম (ট্যান্ডালাম) হয়।নীচের কাঠামোর ভিতরে একটি সাধারণ পোলার অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর রয়েছে, ইলেক্ট্রোডের দুটি স্তরের মধ্যে ইলেক্ট্রোলাইটে ভেজানো ফাইবার পেপারের একটি স্তর রয়েছে, এছাড়াও অন্তরক কাগজের একটি স্তর একটি সিলিন্ডারে পরিণত হয়েছে, অ্যালুমিনিয়াম শেলে সিল করা হয়েছে।

(ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরীণ কাঠামো)

ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের ব্যবচ্ছেদ করলে এর মৌলিক গঠন স্পষ্টভাবে দেখা যায়।ইলেক্ট্রোলাইটের বাষ্পীভবন এবং ফুটো রোধ করার জন্য, ক্যাপাসিটরের পিনের অংশটি সিলিং রাবার দিয়ে স্থির করা হয়।

অবশ্যই, চিত্রটি পোলার এবং নন-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের মধ্যে অভ্যন্তরীণ আয়তনের পার্থক্যও দেখায়।একই ক্ষমতা এবং ভোল্টেজ স্তরে, নন-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরটি পোলারের চেয়ে প্রায় দ্বিগুণ বড়।

(নন-পোলার এবং পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরীণ কাঠামো)

এই পার্থক্যটি মূলত দুটি ক্যাপাসিটরের ভিতরে ইলেক্ট্রোডের ক্ষেত্রের বড় পার্থক্য থেকে আসে।নন-পোলার ক্যাপাসিটর ইলেক্ট্রোড বাম দিকে এবং পোলার ইলেক্ট্রোড ডানদিকে।ক্ষেত্রফলের পার্থক্য ছাড়াও, দুটি ইলেক্ট্রোডের পুরুত্বও আলাদা, এবং পোলার ক্যাপাসিটর ইলেক্ট্রোডের পুরুত্ব পাতলা।

(বিভিন্ন প্রস্থের ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর অ্যালুমিনিয়াম শীট)

2. ক্যাপাসিটরের বিস্ফোরণ

যখন ক্যাপাসিটর দ্বারা প্রয়োগ করা ভোল্টেজ তার প্রতিরোধী ভোল্টেজকে অতিক্রম করে, বা যখন পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজের পোলারিটি বিপরীত হয়, তখন ক্যাপাসিটরের লিকেজ কারেন্ট তীব্রভাবে বৃদ্ধি পাবে, যার ফলে ক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরীণ তাপ বৃদ্ধি পাবে এবং ইলেক্ট্রোলাইট প্রচুর পরিমাণে গ্যাস উৎপন্ন করবে।

ক্যাপাসিটরের বিস্ফোরণ রোধ করার জন্য, ক্যাপাসিটরের আবাসনের শীর্ষে তিনটি খাঁজ চাপানো হয়, যাতে ক্যাপাসিটরের শীর্ষটি উচ্চ চাপে ভেঙে যাওয়া এবং অভ্যন্তরীণ চাপ ছেড়ে দেওয়া সহজ হয়।

(ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের শীর্ষে ব্লাস্টিং ট্যাঙ্ক)

যাইহোক, উত্পাদন প্রক্রিয়ার মধ্যে কিছু ক্যাপাসিটর, উপরের খাঁজ টিপে যোগ্য নয়, ক্যাপাসিটরের ভিতরে চাপ তৈরি করবে ক্যাপাসিটরের নীচের অংশে সিলিং রাবারটি নির্গত হয়, এই সময়ে ক্যাপাসিটরের ভিতরের চাপটি হঠাৎ মুক্তি পায়, একটি বিস্ফোরণ তৈরি করবে।

1, অ-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর বিস্ফোরণ

নীচের চিত্রটি হাতে একটি নন-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর দেখায়, যার ক্ষমতা 1000uF এবং 16V ভোল্টেজ রয়েছে।প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ 18V অতিক্রম করার পরে, লিকেজ কারেন্ট হঠাৎ বৃদ্ধি পায় এবং ক্যাপাসিটরের ভিতরে তাপমাত্রা এবং চাপ বৃদ্ধি পায়।অবশেষে, ক্যাপাসিটরের নীচের রাবার সীলটি ফেটে যায় এবং অভ্যন্তরীণ ইলেক্ট্রোডগুলি পপকর্নের মতো আলগা হয়ে যায়।

(অ-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর ওভারভোল্টেজ ব্লাস্টিং)

একটি ক্যাপাসিটরের সাথে একটি থার্মোকল বেঁধে, প্রয়োগ করা ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে সাথে ক্যাপাসিটরের তাপমাত্রা পরিবর্তিত হওয়ার প্রক্রিয়াটি পরিমাপ করা সম্ভব।নিম্নলিখিত চিত্রটি ভোল্টেজ বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায় নন-পোলার ক্যাপাসিটর দেখায়, যখন প্রয়োগ করা ভোল্টেজ প্রতিরোধী ভোল্টেজের মানকে অতিক্রম করে, তখন অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা প্রক্রিয়া বৃদ্ধি করতে থাকে।

(ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক)

নীচের চিত্রটি একই প্রক্রিয়া চলাকালীন ক্যাপাসিটরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্টের পরিবর্তন দেখায়।এটি দেখা যায় যে কারেন্ট বৃদ্ধিই অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা বৃদ্ধির প্রধান কারণ।এই প্রক্রিয়ায়, ভোল্টেজ রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায় এবং কারেন্ট তীব্রভাবে বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে পাওয়ার সাপ্লাই গ্রুপ ভোল্টেজ ড্রপ করে।অবশেষে, যখন কারেন্ট 6A ছাড়িয়ে যায়, তখন ক্যাপাসিটরটি একটি বিকট শব্দে বিস্ফোরিত হয়।

(ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক)

নন-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের বড় অভ্যন্তরীণ ভলিউম এবং ইলেক্ট্রোলাইটের পরিমাণের কারণে, ওভারফ্লো হওয়ার পরে তৈরি হওয়া চাপটি বিশাল, ফলে শেলের শীর্ষে থাকা চাপ রিলিফ ট্যাঙ্কটি ভেঙে যায় না এবং ক্যাপাসিটরের নীচের সিলিং রাবারটি উন্মুক্ত হয়ে যায়।

2, পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর বিস্ফোরণ 

পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলির জন্য, একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়।যখন ভোল্টেজ ক্যাপাসিটরের সহ্য ভোল্টেজকে ছাড়িয়ে যায়, তখন লিকেজ কারেন্টও তীব্রভাবে বৃদ্ধি পাবে, যার ফলে ক্যাপাসিটর অতিরিক্ত গরম হয়ে বিস্ফোরিত হবে।

নীচের চিত্রটি সীমিত ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর দেখায়, যার ক্ষমতা 1000uF এবং 16V ভোল্টেজ রয়েছে।ওভারভোল্টেজের পরে, অভ্যন্তরীণ চাপ প্রক্রিয়াটি শীর্ষ চাপের ত্রাণ ট্যাঙ্কের মাধ্যমে মুক্তি পায়, তাই ক্যাপাসিটরের বিস্ফোরণ প্রক্রিয়া এড়ানো হয়।

নিচের চিত্রটি দেখায় কিভাবে প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে ক্যাপাসিটরের তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয়।ভোল্টেজ ধীরে ধীরে ক্যাপাসিটরের সহ্য ভোল্টেজের কাছে আসে, ক্যাপাসিটরের অবশিষ্ট কারেন্ট বৃদ্ধি পায় এবং অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা ক্রমাগত বাড়তে থাকে।

(ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক)

নিম্নলিখিত চিত্রটি ক্যাপাসিটরের লিকেজ কারেন্টের পরিবর্তন, নামমাত্র 16V ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর, পরীক্ষার প্রক্রিয়ায়, যখন ভোল্টেজ 15V ছাড়িয়ে যায়, তখন ক্যাপাসিটরের ফুটো তীব্রভাবে বাড়তে শুরু করে।

(ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক)

প্রথম দুটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের পরীক্ষামূলক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে এটিও দেখা যায় যে এই ধরনের 1000uF সাধারণ ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজের সীমা।ক্যাপাসিটরের উচ্চ-ভোল্টেজ ভাঙ্গন এড়াতে, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর ব্যবহার করার সময়, প্রকৃত ভোল্টেজ ওঠানামা অনুসারে পর্যাপ্ত মার্জিন ছেড়ে দেওয়া প্রয়োজন।

৩,সিরিজে ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার

যেখানে উপযুক্ত, বৃহত্তর ক্যাপাসিট্যান্স এবং বৃহত্তর ক্যাপাসিট্যান্স সহ্য ভোল্টেজ যথাক্রমে সমান্তরাল এবং সিরিজ সংযোগ দ্বারা প্রাপ্ত করা যেতে পারে।

(অতি চাপের বিস্ফোরণের পরে ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর পপকর্ন)

কিছু অ্যাপ্লিকেশনে, ক্যাপাসিটরে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ হল AC ভোল্টেজ, যেমন স্পিকারের কাপলিং ক্যাপাসিটর, বিকল্প বর্তমান ফেজ ক্ষতিপূরণ, মোটর ফেজ-শিফটিং ক্যাপাসিটর ইত্যাদি, নন-পোলার ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর ব্যবহার করা প্রয়োজন।

কিছু ক্যাপাসিটর নির্মাতাদের দ্বারা প্রদত্ত ব্যবহারকারীর ম্যানুয়ালটিতে, এটিও দেওয়া হয়েছে যে ব্যাক-টু-ব্যাক সিরিজ দ্বারা প্রথাগত পোলার ক্যাপাসিটর ব্যবহার করা হয়, অর্থাৎ, দুটি ক্যাপাসিটর একসাথে সিরিজে, কিন্তু পোলারটি অ-পোলার ক্যাপাসিটরগুলির প্রভাব পাওয়ার জন্য বিপরীত।

(ওভারভোল্টেজ বিস্ফোরণের পরে ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিট্যান্স)

ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ, রিভার্স ভোল্টেজ, দুটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর ব্যাক-টু-ব্যাক সিরিজ অ-পোলার ক্যাপাসিট্যান্সের তিনটি ক্ষেত্রে প্রয়োগের ক্ষেত্রে পোলার ক্যাপাসিটরের তুলনা, প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে ফুটো বর্তমান পরিবর্তন।

1. ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ এবং ফুটো বর্তমান

ক্যাপাসিটরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট পরিমাপ করা হয় সিরিজে একটি রোধকে সংযুক্ত করে।ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের (1000uF, 16V) ভোল্টেজ সহনশীলতার সীমার মধ্যে, সংশ্লিষ্ট লিকেজ কারেন্ট এবং ভোল্টেজের মধ্যে সম্পর্ক পরিমাপ করার জন্য প্রয়োগ করা ভোল্টেজকে ধীরে ধীরে 0V থেকে বৃদ্ধি করা হয়।

(ইতিবাচক সিরিজ ক্যাপাসিট্যান্স)

নিচের চিত্রটি একটি পোলার অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের লিকেজ কারেন্ট এবং ভোল্টেজের মধ্যে সম্পর্ক দেখায়, যা 0.5mA-এর নিচে লিকেজ কারেন্টের সাথে একটি ননলাইনার সম্পর্ক।

(ফরোয়ার্ড সিরিজের পরে ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক)

2, বিপরীত ভোল্টেজ এবং ফুটো বর্তমান

প্রয়োগিত দিক ভোল্টেজ এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর লিকেজ কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক পরিমাপ করতে একই কারেন্ট ব্যবহার করে, নীচের চিত্র থেকে দেখা যায় যে যখন প্রয়োগ করা বিপরীত ভোল্টেজ 4V অতিক্রম করে তখন ফুটো কারেন্ট দ্রুত বৃদ্ধি পেতে শুরু করে।নিচের বক্ররেখার ঢাল থেকে, বিপরীত ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিট্যান্স 1 ওহমের প্রতিরোধের সমতুল্য।

(উল্টো ভোল্টেজ ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক)

3. ব্যাক-টু-ব্যাক সিরিজ ক্যাপাসিটার

দুটি অভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর (1000uF, 16V) একটি নন-পোলার সমতুল্য ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর তৈরি করতে সিরিজে পিছনের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং তারপর তাদের ভোল্টেজ এবং লিকেজ কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক বক্ররেখা পরিমাপ করা হয়।

(ইতিবাচক এবং নেতিবাচক পোলারিটি সিরিজ ক্যাপাসিট্যান্স)

নীচের চিত্রটি ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ এবং লিকেজ কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক দেখায় এবং আপনি দেখতে পারেন যে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ 4V অতিক্রম করার পরে ফুটো কারেন্ট বৃদ্ধি পায় এবং বর্তমান প্রশস্ততা 1.5mA এর কম।

এবং এই পরিমাপটি একটু আশ্চর্যজনক, কারণ আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে এই দুটি ব্যাক-টু-ব্যাক সিরিজ ক্যাপাসিটরের লিকেজ কারেন্ট আসলে একটি একক ক্যাপাসিটরের লিকেজ কারেন্টের চেয়ে বেশি যখন ভোল্টেজটি সামনে প্রয়োগ করা হয়।

(ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক সিরিজের পরে ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক)

যাইহোক, সময়ের কারণে, এই ঘটনার জন্য বারবার পরীক্ষা হয়নি।সম্ভবত ব্যবহৃত ক্যাপাসিটারগুলির মধ্যে একটি ছিল বিপরীত ভোল্টেজ পরীক্ষার ক্যাপাসিটর এইমাত্র, এবং ভিতরে ক্ষতি ছিল, তাই উপরের পরীক্ষার বক্ররেখা তৈরি করা হয়েছিল।