عاقبت بخیری با خازن ژاپنی! (چرا خازن را اتصال کوتاه نکنیم؟)

خازن رو که میشناسید دو صفحه رسانا که با یک نوع عایق جدا شدند و دیگر هیچ!

این موجود الکتریکی دوست‌داشتنی و پرکاربرد (ذخیره انرژی محلی ، کاهش ولتاژ ، فیلترینگ سیگنال ، بای‌پس ، کوپلینگ ، دی‌کوپلینگ) اغلب دوپا (دو ترمینال) بای‌پلار(قطب‌دار) و بی‌پلار(non-polar) در انواع عدسی ،کاغذی ، پلی استر ، سرامیک ، تانتال ، مولتی لایر ، الکترولیت ، جامد ، ام کا تی، ورقه­‌ای ، میکا ، روغنی و گازی ، الکترولیتی آلومینیوم هیبریدی پلیمری ، نیوبیم ، متغیر و دیگر بستگان منقرض شده موجود است و نیاز به معرفی خاص دیگری در این مجال ندارد.. 1 پیکوفاراد تا 1 فاراد تا کیلوفاراد در سوپرخازن و الی ماشاءا... و کلی ادا و اطوار ، علی‌برکت‌ا...!

خازن میتونه زندگی انسان‌ها رو نجات بده، اون صحنه‌های درام که در فیلم‌ها می‌بینید دستگاه دفیبریلاتور (دستگاه شوک) شارژ میشه و یک لحظه جریان الکتریکی از قلب یک بیمار عبور پیدا می‌کنه تا ضربان برگرده و بیمار زنده بمونه همش بار دراماتیک خازنه..

از پلید‌ترین (انواع استفاده از) انواع خازن‌های پارازیتی Axial Crossover Capacitors هستند که در فیلترهای فرکانسی مورد استفاده در سیستم‌های صوتی جهت مردم آزاری اجباری به خصوص با خودروهای زشت و اغلب کم ارزش در کف خیابان همه‌روزه و همه‌شبه مورد استفاده جمعیت خناسی قرار می‌گیرد بسی با روح و روان ما و البته تمام وسعت ناچیز سلسله ارواح نداشته مبدعین و مصرفین آن در آریزونا بازی می‌کند کلانتر محل هم خوابه خواب است؛ هدفی متصور نیست که اینطور شخصیت‌ها چطور بیس و بمب بمب‌های الکترونیکی بی‌فایده و زشت را اینطور علناً توی سر خود بیخودشان می‌کوبند، در مقابل معنی سالی سنج و طبل اعتقادی اکثریت را نمی‌فهمند و در تضاد با آزادی(ولنگاری) و آسایش(خواب تا لنگ ظهر) میدانند؛

خازن واقعی از سه مقاومت داخلی و یک سلف تشکیل شده که اون رو اجزای پارازیتی در خازن میگن !!

مقاومت‌های داخلی خازن (امپدانس کلی خازن) چه تاثیری در نشت جریان و افت ولتاژ و پاسخ فرکانسی خازن دارند ؟ 

عوامل نشتی و تخریب و انفجار خازن و نکات نگه‌داری صحیح انواع خازن + ترکیب خازن‌ها و...

بقیه ماجرا : اتحاد خازن‌ها.. با خازن می‌شود باتری ساخت؟  چرا وسایل ژاپنی خراب نمی‌شوند ؟

تلفات خازنی در مدار الکتریکی با RC و RLC سری

به صورت واقعی خازن کاملا ایده‌آل یا خالص وجود ندارد.

خازن ناخالص است و با ESR (مقاومت سری معادل یا Equivalent Series Resistance) ایضاً ESL (اندوکتانس یا سلف سری معادل یا Equivalent Series Inductance) بکار برده می‌شود که این اجزای پارازیتی خازن در  شرایط مختلف روی عملکرد خازن تاثیر می‌گذارند.

فرض بگیریم در یک تقسیم ولتاژ خازنی افت ولتاژ 69 و 31 ولتی دو خازن موجود در مدارمان از نظر تئوری برابر با ولتاژ تغذیه 100 ولت متناوب تغذیه است ولی به صورت عملی چون خازن AC خالص وجود ندارد، وجود مقداری ”مقاومت داخلی سری“ (یک مقاومت (R) سری با خازن (C))  در کنار ”چیزهای دیگر“ باعث تغییر روابط می‌شود. با محاسبه امپدانس خازن بدون در نظر گرفتن این مقاومت داخلی، ولتاژ تولید شده توسط خازن‌ها هم‌فاز هستند در غیر اینصورت ولتاژ خازن دقیقا از قانون ولتاژ (KCL) بدست نمی‌آید، در عوض مجموع فازور دو مولفه ولتاژ V_R و V_C دو موج نیاز است..

تمام خواص خازن را می‌توان توسط یک مدار معادل سری متشکل از یک خازن ایده‌آل و اجزای الکتریکی اضافی که تمام تلفات و پارامترهای القایی یک خازن را مدل می‌کند، تعریف و مشخص کرد. در این مدار معادل سری میکروشیپ، مشخصه‌های الکتریکی به صورت زیر تعریف می‌شوند:

• C، ظرفیت خازن است.
• R‌_insul، مقاومت عایق‌بندی دی الکتریک، نباید با عایق محفظه اشتباه شود.
• R_leak، مقاومت نشان دهنده جریان نشتی خازن است.
• R_ESR، مقاومت سری معادل که مجموع تمام تلفات اهمی خازن است که معمولاً به اختصار "ESR" خوانده می‌شود.
• L_ESL، القایی سری معادل که خودالقایی موثر خازن است، که معمولاً به اختصار "ESL" شناخته می‌شود.

توضیح بیشتر..

جریان جاری در یک خازن AC خالص، از ولتاژ °90 جلوتر است (پیش‌فاز - 90 درجه اختلاف فاز دارند) اما در خازن ناخالص (دارای مقاومت داخلی معادل سری یا ESR) با توجه به امپدانس کلی خازن جریان عبوری از خازن، هم‌چنان از ولتاژ جلوتر است؛ ولی بسته به مقادیر C و R و در واقع مجموع فازور (فایزر نه‌ها فازور یا فِیزور یا Phasor)، مقدار آن از °90 کمتر خواهد بود که زاویه‌ی مربوطه بین آن‌ها با نماد یونانی phi(φ) نشان داده می‌شود..

ESR (مقاومت پارازیتی) ایضاً ESL (اندوکتانس یا القا پارازیتی یا سلف سری معادل)

البته مقدار این اجزاء پارازیتی (مقاومت و اندوکتانس) خازن اینقدر ناچیز است، که بتوان در طراحی های ساده با فرکانس و قدرت پایین از آن چشم پوشی کرد؛

منظور از نشتی خازن در مدارهای الکترونیکی + نکات نگه‌داری و طول‌عمر و عاقبت بخیری خارزن ؟

ساخت و کاربرد خازن یک فرآیند شیمیایی است و ضعف مواد کیفیت را کاهش می‌دهد. عموما جریان نشتی خازن با لایه دی‌الکتریک ، دمای محیط ، درجه حرارت ذخیره سازی ، ولتاژ اعمالی در ارتباط است.

ESR هرچه کمتر در خازن‌های الکترولیتی مطلوب است. اگر عبور هر جریان موج (ریپل شدن ولتاژ) درون خازن به علت وجود تلفات (مقاومت سری شده با خازن) به حرارت تبدیل شود معمولا با خشک کردن مایع الکترولیت با نرخ رو به افزایشی تخریب خازن را تسریع می‌دهد. در طول عمر یک خازن، این که کیمت ESR آن با فاکتور ۱۰ تا ۳۰ بار افزایش و یا حتی به یک مدار باز تبدیل شود، روندی غیرمعمول نیست. حدود عمر خازن های الکترولیت ۲۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ ساعت است و به درجه حرارت وابسته است. با افزایش ESR فیلترینگ خازن مختل می‌شود.

R_leak (مقاومت معادل موازی با خازن) نشان دهنده جریان نشتی خازن است در کنار ESR (Equivalent Series Resistance) که مخفف مقاومت سری معادل است. خازن‌ها مقاومت داخلی دارند که به فرکانس وابسته است این مقاومت عامل ایجاد حرارت و گرم شدن خازن هم هست. اگر دستگاهتان بعد سال‌ها خدمت در میکروشیپ خراب شده با تعویض یک یا چند خازن الکترولیتی با خوش‌شانسی احیا می‌شود. (ممکنه عده‌ای هم بگن مین‌های ما از دهه 40-50 تا حالا دارن خوب کار می‌کنن که شاید از عوارض همان خارزن‌ها باشد!)

ظرفیت خازن‌های الکترولیتی در طول زمان تغییر میکند یا به خاطر نشتی الکتریکی ممکن است با عبور جریان DC حتی المنفجر شوند.
(از دلایل پشت پرده تعطیلی شبکه iRaincachenull در همین حوالی)

افزایش مقاومت در یک فرکانس مشخص با افزایش تلفات ظاهر می شود.
وجود جریان در مدار با شارژ شدن خازن یا عبور DC از خازن هم نشانه نشتی است.
جریان نشتی در دماهای بالاتر بیشتر است. دمای نگهداری نیز عامل مهمی برای جریان نشتی است.
ذخیره خازن برای مدت طولانی بدون ولتاژ ، برای خازن خوب نیست. (مانند باتری)
اگر خازن برای مدت طولانی (مثلا سالها) ذخیره شود، لازم است با ایجاد ولتاژ مجاز برای چند دقیقه وارد حالت کار شود. در این مرحله، لایه اکسیداسیون دوباره ساخته می شود و اگر خدا بخواهد خازن در یک مرحله کاربردی بازیابی می‌شود. (روش انبار کردن باتری)

هنگامی که خازن ها ذخیره می‌شوند، لایه اکسید توسط ماده الکترولیت مورد حمله قرار می گیرد و شروع به حل شدن می‌کند. فرایند شیمیایی برای نوع الکترولیت متفاوت است.. الکترولیت برپایه ی آب ، پایدار نیست در حالی که الکترولیت بر پایه حلال بی اثر ، به دلیل کاهش لایه اکسیداسیون ، جریان نشتی کمتری را ایجاد می کند.
ولتاژ اعمالی بالاتر از مقدار مجاز خازن باعث ایجاد گاز در اثر واکنش شیمیایی و تخریب الکترولیت می‌شود. (آزمایش نکنید!)

خازن‌های کوچک امروزی با ظرفیت بالا (اقتصادی!) به علت کوچک شدن فاصله دی‌الکتریک (عایق داخلی بین دو صفحه خازن) بیشتر دچار نشتی (خرابی دی الکتریک خازن) می‌شوند. (عدم تناسب ظرفیت با اندازه!)
ثابت دی الکتریک پایین ، مقاومت عایق بسیار خوبی را برای میکروشیپ فراهم می کند و بهتر است ، در نتیجه جریان نشتی بسیار کم است مثلا در خازنهایی از نوع پلی‌پروپیلن، پلاستیک، تفلون و سایر شرکا که بالاتر اشاره شد، اما ظرفیتشان کمتر است در مقابل افزایش ظرفیت باعث افزایش ثابت دی‌الکتریک می‌شود! خازن های الکترولیتی به طور معمول از ظرفیت بسیار بالایی برخوردار هستند و جریان نشتی انواع اقتصادی آن نیز زیاد است.
خازن‌های دارای مقاومت داخلی بالا برای مدارهای فرکانسی و سوئیچینگ مناسب نیستند (منفجر می‌شوند!)

سیم های در هم پیچ خورده یا مسیر‌های PCB هم می‌توانند ظرفیت خازنی ایجاد کنند. (رسانا‌های جدا شده توسط عایق + رفتار فرکانسی)

همیشه پای یک خازن در میان است!

در مدارهای عادی مانند تغذیه‌های بدون ترانس (Transformerless) مانند نشانگر ولتاژ یا محافظ‌برق‌های اکثرا دکوری موجود در بازار این چیزها در نظر گرفته می‌شود؟!
چرا ریپل ولتاژ تغذیه کاملا صاف نمی‌شود؟ (Low-ESR Bypass Capacitor)

چرا با وجود خازن روی خطوط تغذیه ماژول GSM SIM800 من ریست می‌شود؟ (مسیر کم مقاومت جریان با خازن تانتالیوم LOW-ESR چسبیده به پایه VBAT)
چرا مدار دیجیتال من ناپایدار و اختلال پذیر است و هنگ می‌کند؟ (Decoupling Capacitor)
چرا هوم و همهمه و وز-وز زمینه یا لرزش و فیدبک یا دیستورشن در صدای آمپلی‌فایر به وجود می‌آید؟ (ورقهای خازنی آنتن‌های القاء کننده‌ی سیگنال!)

چرا در طبقات تقویت سیگنال آمپلی‌فایرهای باکیفیت از خازن‌های کوپلاژ خالص (خازن‌های مخصوص Audio و سیلمیک SILMIC) استفاده می‌شود؟ (یا در فیلترهای خروجی در مدارهای تغذیه سوئیچینگ)
برای کوپلاژ صدا در میکروشیپ ، خازنهای الکترولیت بهتر است یا خازنهای خشک (سرامیکی و شرکا) ؟
نوع صدای شفاف و نرم و زنده یا خشک و سرد و بی‌روح مختص کدام خازن‌هاست؟ خازنهای الکترولیت یا سرامیکی و شرکا؟
چرا صدای ضبط شده روی یک نوار کاست در یک رادیو ضبط قدیمی میکروشیپ را به فایل رایت شده روی CD ترجیح می‌دهم؟
آیا می‌شود مقاومت داخلی خازن را با اهم‌متر اندازه‌گیری کرد؟ (با توجه به اینکه مقاومت DC خالص نیست)
آیا می‌توان برای کاهش مقاومت داخلی خازن چند خازن را با هم موازی کرد؟

این‌ها منحصر به خازن های الکترولیتی (Electrolytic Capacitor) است؟ خازنهای خشک (MKT MKP، عدسی ، فیلم-متالیزه ، Solid Capacitor ، خازن های مسدودکننده و ضد اختلال و تانتالیوم و شرکا) چه مشکلاتی دارند؟!

بیشتر اوقات خازن‌های طبقات ورودی و خروجی مدارها (به خصوص منابع تغذیه) باعث بروز مشکل شده‌اند و برخی اوستاها فقط با تعویض آنها دستمزد بالایی به پشتوانه قانون صنفی ایالتی مصوب اوستاهای گردن کلفت‌تر، جیب به جیب می‌زنند (از جیب مردم الی جیب اوستا!)
کاش اذیت‌های برخی خناس‌ها روزمره رو هم میشد با خازن حل کرد از بس اعوجاج و نویز و پارازیت و اسپایک‌های مخرب دارن؛ کات

کدومو (توضیح) بدم؟

عوامل عاقبت بخیری با خازن

ژاپن عقیده‌ای بود که مردم از قبل داشتند وگرنه جنس خالص رو همه دارن (من جمله کشورهای جهان خوار) تاجرهای آبی اینارو اینجا میارن!

با در نظر گرفتن نکات و موارد قبلی ادامه می‌دهیم.. وقتی محصولتان مثل اجناس اصل ژاپنی (ژاپن دهکده‌ای است در میکروشیپ) کار نمی‌کند و زود خراب میشود به دلیل رعایت نکردن ریزه‌کاری‌هایی است که چندان در قبال دعاهای ناخیر مشتری(مشتری هااا نه مشتری همینطوری!) رعایت کردنشان سخت به نظر نمی‌رسد، عاقبت به خیر نمی‌شوید به همین سادگی حالا هرچی میخواهید به چیزهای دیگه توجیه کنید واسه خودتون؛

جریان نشتی، مؤلفه ای اصلی برای اندازه‌گیری میزان تخریب لایه اکسیداسیون است. الکترولیت توسط لایه ی اکسیداسیون مصرف می شود و باقی ماجرا..

بنابراین، کاهش جریان نشتی در خازن ، یکی از مؤلفه‌های اصلی برای افزایش طول‌عمر یک خازن است : دقت به چرخه عمر مشخص خازن (در دیتاشیت کارخانه‌ای در حوالی میکروشیپ این اطلاعات بر اساس شرایط مختلف ارائه می‌شود) ، ذخیره‌سازی مناسب (دما و ولتاژ و...) ، دمای مونتاژ (لحیم‌کاری) ، کنترل ولتاژ مجاز ، متعادل‌سازی جریان نشتی خازن در اتصال سری برای جلوگیری از اختلال ناشی از تقسیم ولتاژ ناخواسته اضافه (استفاده از مقاومتهای موازی با مقدار بالا)

خازنهایی که شناسنامه (دیتاشیت) دارند!

بقیه ماجرا را مشاهده کنید:

مدارهای ترکیبی با مقاومت ، خازن ، سلف
(معادل مقاومت ، خازن ، سلف سری و موازی و نهایتا یافتن امپدانس کل مدار)

اتحادیه خارزن‌ها

تفاوت باتری و خازن چیست؟

اصلی‌ترین تفاوت باتری و خازن در این است که باتری با تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریکی، انرژی الکتریکی لازم را فراهم می‌کند در حالی که خازن، از طریق یک میدان الکترواستاتیک، با جمع شدن بارهای الکتریکی روی دو صفحه خود، انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند.

تفاوت باتری شارژی و خازن چیست؟

واکنش شیمیایی است که درون باتری جریان الکتریسته تولید می‌کند و تا زمانی که این واکنش انجام شود و ماده گیرنده الکترون، الکترون بگیرد و ماده دهنده الکترون، الکترون از دست بدهد، باتری سالم هست و همچنان انرژی الکتریکی تولید می شود. زمانی که ظرفیت اتم‌های مواد موجود در باتری برای گرفتن الکترون و از دست دادن الکترون تکمیل شود، دیگر واکنش شیمیایی انجام نمی‌شود و به اصطلاح می‌گوییم باتری تمام شده است.

اما در ساخت باتریهای قابل شارژ از موادی استفاده شده که بعد از مصرف باتری و به پایان رسیدن واکنش شیمیایی درون باتری و تکمیل شدن ظرفیت مواد گیرنده و دهنده الکترون با اتصال این باتریها  به یک منبع انرژی الکتریکی با ولتاژ بالاتر از ولتاژ باتری این واکنش شیمیایی به صورت معکوس انجام می شود. یعنی ماده ای که تمایل به گرفتن الکترون داشت و ظرفیتش کامل شده بود را با جریان الکتریکی مجبور به
آزاد کردن الکترون می کنیم و ماده‌ای که تمایل به از دست دادن الکترون داشت را مجبور به گرفتن الکترون می کنیم تا زمانی که دوباره ظرفیت آنها پر شود وبه اصطلاح می گوییم باتری شارژ کامل شد.

باتری ساعت‌های سولار (شارژ شونده با نور) در واقع خازن و شبیه باتری است.

روش صحیح و غلط تخلیه (دشارژ) خازن

تصویر یک جیگر متشخص
نامزد اتحادیه ایالاتی ام‌ریکا!

برخی تعمیر‌کارهای غیرحرفه‌ای دارای کاغذ کسب در سطح شهر (به خصوص تعمیر‌کاران لوازم خانگی) با افتخار به سابقه چندساله خود در تشخیص خرابی و اندازه‌گیری ظرفیت (بدون اعتقاد به مولتی‌متر و خازن سنج (LCR متر) ) و تخلیه خازن (دشارژ) آن را شارژ سپس اتصال کوتاه می‌کنند به خصوص خازن‌های ولتاژ بالا اگر جرقه زد خازن سالم است!!

که باید گفت این احمقانه‌ترین روش تست و تخلیه هر نوع خازنی است و باعث تخریب خازن و خطرات (امکان داغ شدن و ترکیدن) و خسارات ناشی از آن (تخریب لایه یا دی‌الکتریک خازن) خواهد شد به خصوص دشارژ سریع با اتصال کوتاه پایه‌های خازن بر روی بردهای الکتریکی..
خازن باید کمی آهسته‌تر مثلا در بار (Load یا مصرف کننده) مقاومتی دشارژ شود. هرچه ظرفیت خازن بیشتر باشد باید توان (وات) مقاومت انتخابی بیشتر و هر چه ولتاژ کار خازن بیشتر باشد مقدار مقاومت (اهم - رابطه اختلاف پتانسیل به جریان عبوری از مقاومت) انتخابی باید بیشتر باشد.

تعمیرکاران آماتور عزیزی که مطلع نیستند، می‌توانند برای تخلیه شارژ خازن‌های ورودی و خروجی از یک لامپ 220 ولت جمع و جور یا شبیه به آن استفاده نمایند یک مقاومت کوچک وات بالا هم سری کنید.. اصلا لامپ نزارید!
به برخی از آنها باید گفت با غرور و پشتوانه بازاری خود یا بدتر از آن با افتخار به یک کلاس رفتن و دوروز شاگردی و سه‌روز خراب‌کاری وسایل مردم، به تمسخر شخصی که این نکات را به آنها می‌گوید ننشینند و به فکر اصلاح رویه کاری و بازآموزی روش درست هر کار قبل از بازی با جیب بینوای مردم بپردازند!

یکبار روش صحیح دشارژ خازن را گوگل کنید ای اوستاها!

این نوشته در حال انسجام است...
 

منابع بیشتر : Capacitor 

برگرفته از: عاقبت بخیری با خازن ژاپنی! (چرا خازن را اتصال کوتاه نکنیم؟)

برگرفته از: عاقبت بخیری با خازن ژاپنی! (چرا خازن را اتصال کوتاه نکنیم؟)