Почему вздуваются конденсаторы и на что это влияет


Каждый ли с виду вздутый конденсатор действительно вздулся и испортился? Нет. В большинстве случаев это не признак повреждения, а лишь симптом из-за техники обжима изоляции. Конструкция электролитического конденсатора заключается в размещении внутри стакана из алюминия (поскольку он легкий, плотный и дешевый) свернутых в рулон трех лент:

  1. наружная обшивка (также химически обработанный алюминий для нужд конкретного применения – увеличение поверхности),
  2. изолирующий слой и одновременно “носитель” электролита (бумага или нетканый материал аналогичной по консистенции чернильной промокательной бумаге),
  3. вторая обкладка – также алюминиевая и аналогичная внешней.

Все это свернуто довольно плотно, электрические выводы (провода) вставлены в чашку и запаяны резиновой заглушкой, через которую торчат только монтажные выводы. Это описание относится к наиболее часто используемым конденсаторам ТНТ – сквозные, так называемые «стоячие». В аксиальных конденсаторах (лежащих выводами по оси стакана) внешняя оболочка соединяется со стаканом, а электрический вывод приваривается к дну конденсатора. То есть почти аналогично.

Чтобы утеплить и защитить алюминиевую банку, поверх нее надевают термоусадочную оболочку.
На неё также нанесена необходимая маркировка:

  • емкость конденсатора,
  • допустимое рабочее напряжение,
  • сторона, с которой выведен вывод с меньшим потенциалом,
  • рабочая температура, которую выдерживает конденсатор,
  • время без понижение параметров и логотип производителя.

В самых больших конденсаторах такой фольги недостаточно — она остается без изоляции «снизу». Поэтому перед усадкой фольги на дно кладут диск из изолирующей фольги; термофольга сжимается при сжатии диска с каждой стороны, и он (дополнительно нагреваемый потоком горячего воздуха, сжимающего фольгу) может выгибаться вверх, образуя купол.

Так почему вздувается конденсатор?

Ответ прост – внутри плотно закрытого стакана находится жидкость – электролит, а каждая жидкость, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в несколько сотен раз. Внутри создается огромное давление, из-за чего конденсатор взрывается. Но производители предусмотрели это и днище разрезано крестообразно – когда давление внутри превышает прочность разрезанного дна, оно рвется в местах разреза, пар находит выход и кроме кучи пара электролита со специфическим запахом и легкого шипения ничего не происходит. Кроме, конечно, порчи оборудования.

Хорошо, но почему конденсатор должен нагреваться настолько, чтобы электролит начал испаряться?

Причин этому может быть много, чаще всего короткое замыкание происходит из-за самопроизвольного выхода из строя одного из слоев, а это в свою очередь выделяет много тепла. Здесь также может быть и ещё несколько причин, но наиболее распространенными являются:

  1. Экономия и требование миниатюризации оборудования. К сожалению, вместо товаров-долгожителей рынок заполонила техника «на один сезон» — та, которая уже должна выдерживать ровно столько, сколько дает гарантийный срок. По истечении этого времени технике нет смысла оставаться в рабочем состоянии, потому что производитель не заработает на продаже следующей, к тому же на рынок выйдет более новая, с еще большими возможностями и так далее. А так как заказчик требует лучших цветов, больше дополнительных опций, внутри тесно и конденсатор (один из крупных электронных компонентов) должен быть как можно меньше. Из-за этого прокладки тоньше, изоляция хуже, свободного места нет внутри корпуса.
  2. Перегрев конденсатора. Каждый электронный компонент нагревается во время работы. Более-менее и конденсатор греется. Особенно электролитический конденсатор (электролитический, потому что он имеет вышеупомянутый электролит) не любит слишком высокой температуры (хотя и слишком низкой — диапазон рабочих температур может варьироваться в зависимости от конструкции конденсатора и указана в документации) – и такая температура бывает внутри каждого устройства – особенно высока возле элементов, которые по условиям работы должны нагреваться – надо их еще и охлаждать, прикрепляя к радиатору.

Достаточно посмотреть на современную телевизионную плату – теплоотвод, а возле ряд электролитических конденсаторов. Кроме того, современная техника питается от сети импульсными блоками питания – преобразователями, работающими на высокой частоте и электролитические конденсаторы тоже не любят таких условий работы – именно поэтому чаще всего вздувшиеся конденсаторы наблюдаются в компьютерных блоках питания и самих компьютерах.

Из всего этого следует, что замена конденсаторов “как есть” (без проверки) может принести больше вреда, чем пользы.

Но почему бы не использовать другие, без электролита?

Если бы можно было, то непременно сделали бы. Прежде всего у электролитических конденсаторов кроме недостатков есть и достоинства; и среди них несколько решающих:

  1. они дешевле своих аналогов другого типа (например из тантала),
  2. они меньше (чем фольгированные аналоги),
  3. их электрические параметры часто лучше, чем у других типов конденсаторов.

Насчет взрыва конденсаторов добавим, что бывают они после неправильной пайки конденсатора в плане полярности. К тому же у старых или самых дешёвых китайцев, выпускаемых в настоящее время, нет надрезов на верхней части чашки, что является ошибкой, конечно тут имеет значение экономия и максимально возможная прибыль.

В любом случае вздувшийся конденсатор вызывает подозрение. И чаще всего осмотр оборудования начинают с поиска вот таких вздутых конденсаторов. Даже после ремонта лучше оставлять оборудование включенным на день или два, и несколько раз случалось, что новый электролитический конденсатор уходит с красивым эффектом взрыва.

Блоки питания AT из 90-х обычно работали нормально и в них ничего не вздувалось и не взрывалось, тогда как у ранних и дешевых (Codegen, Procomp) блоков питания ATX всегда были вздутые электролиты.

Бизнес-техника — это отдельная история, 25 лет «на прилавке» и вздувшийся конденсатор на материнской плате, видеокарте или в блоке питания (АТ и АТХ, а также OEM-производители HP и Fujitsu) было трудно встретить, и большинство из таких устройства исправно работают по сей день. Потом появились полимерные конденсаторы и с этим такой проблемы нет, если конечно речь идет о брендовой продукции, а не о самом дешевом хламе.

Вообще электролиты набухают в основном в преобразователях, а в других схемах просто имеют тенденцию к высыханию.

Также ошибочно использовать электролиты в схемах управления окраской звука: конденсаторы работают без напряжения, через какое-то время разряжаются в ноль и аппаратура имеет характерный “картонный” звук и не реагирует на поворот потенциометров, но это уже другая тема…