यदि मैं कम वोल्टेज वाले संधारित्र को उच्च वोल्टेज से जोड़ता हूं तो क्या होगा?

Question

यह देखते हुए कि c = q / v अगर मैं इसे उच्च V से जोड़ता हूं, तो इसका चार्ज Q आनुपातिक रूप से सही घट सकता है? तो यह मेरे संधारित्र को नुकसान क्यों होना चाहिए? या आंतरिक विद्युत क्षेत्र बहुत अधिक हो जाएगा और ढांकता हुआ टूटने का कारण होगा? या यह सिर्फ बहुत गर्म हो जाएगा और फिर बहुत अधिक आत्म हीटिंग के कारण ज़्यादा गरम हो सकता है?

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एक दृश्य प्रतिनिधित्व पाने के लिए कैपेसिटर को विस्फोट करने के लिए यूट्यूब खोज

— प्लाज्मा

आप परिणामी टुकड़ों को नहीं छूना चाहेंगे। इलेक्ट्रोलाइट कास्टिक है, शुरुआत के लिए।

— bwDraco

मेरे जीवन में केवल एक बार मैंने वास्तव में एक टोपी उड़ाई है। यह बहुत सुंदर नहीं था, यहां तक ​​कि धमाके के साथ पूरी तरह से डिवाइस (एक जेनेरिक यूएसबी हब) के आवास के भीतर निहित था। वह गंध आपको कैपेसिटर के साथ सम्मान के साथ व्यवहार करना सिखाएगी।

— bwDraco

Answer 1

एक शाब्दिक उत्तर यह है :

तीन उड़ा कैपेसिटर हैं; दो को स्वस्थानी में ग्रे सामग्री के सर्पिल के रूप में देखा जा सकता है, तीसरा आधार और आंतरिक टर्मिनलों से ज्यादा कुछ नहीं है। वे सभी 6.3V के लिए रेटेड थे, लेकिन बिजली नियामक में विफलता के लिए, वे 7.5 वी से जुड़े थे। एक नगण्य राशि, तो कोई भी सोचेगा, लेकिन उस तीसरे संधारित्र के बाहरी डिब्बे को इस तरह के बल से उड़ाया जा सकता है कि यह 3 मिमी प्लास्टिक के टुकड़े में छेद करता है - लगभग 80 मिमी दूर - और खुद को दूसरी तरफ एक बैटरी में एम्बेडेड करता है।

वह सब भूरा सामान कार्डबोर्ड के समान एक रेशेदार सामग्री है, और यह हर जगह मिलता है। मुझे नहीं पता कि संधारित्र के अंदर किसी तरह का तेल है जो हवा के संपर्क में आने पर सूख जाता है, लेकिन मुझे पता है कि यह गोंद की तरह चिपक जाता है।

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अग्रभूमि में कैपेसिटर के शीर्ष पर क्रॉस के आकार के निशान हैं। मुझे लगता है कि उन्हें नियंत्रित तरीके से फटने में मदद मिलेगी। यही है, वे जानबूझकर एक उच्च दबाव में फटने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन इससे पहले कि वे वास्तव में भारी दबाव बनाते हैं।

— लेवल रिवर सेंट

@steveverrill वे सभी क्रॉस-टॉप किए गए संस्करण हैं (या थे )। मोर्चे के सबसे करीब एक उभार शुरू हो गया है, लेकिन एक के बाद एक श्रृंखला के पूरी तरह से जलने से पहले फट नहीं गया था, कैप को आपूर्ति बंद कर दिया। ऐसा लगता है कि कभी-कभी नुकसान बहुत जल्दी हो जाता है और टोपी भयावह रूप से उड़ जाती है। उदाहरण के लिए, मैंने कभी भी रिवर्स-पोलरिटी कैपेसिटर को किसी भी गरिमा के साथ विफल नहीं देखा है, यह हमेशा कुल विस्फोट रहा है।

— चार्लीहंसन

इसका जवाब इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक सवाल है जो इसे पुष्टि करता है Electronics.stackexchange.com/q/7929/50922 । क्रॉस चिह्नों के बिना संधारित्र के डिब्बे थोड़ी देर तक चले होंगे लेकिन नुकसान बहुत बुरा होगा। देखें कि वे कैसे नीचे की तरफ ऊपर की तरफ फेल किए गए हैं, नीचे से ऊपर की तरफ नहीं। मैं एक केमिकल इंजीनियर हूं और आपको फटने वाली डिस्क मिल सकती है जो दबाव वाहिकाओं पर स्थापित करने के लिए कैपेसिटर के शीर्ष की तरह दिखती हैं। जब आप यह काम करते हैं कि संपीड़ित वाष्पों में कितनी ऊर्जा संग्रहीत होती है और इसे द्रव्यमान से विभाजित करते हैं, तो अनुपात बहुत बड़ा होता है। इसलिए फटने पर बहुत उच्च वेग प्राप्त होते हैं।

— लेवल रिवर सेंट

मेरा सुझाव है कि वे जिस वोल्टेज के संपर्क में थे, वह 7.5V से काफी अधिक होना चाहिए था।

— user207421

यार, वह 'शाब्दिक' नहीं था। यह ग्राफिक था । ; -]

— श्रीदेवी वाष्र्णे

Answer 2

आपको इन समीकरणों से सावधान रहना होगा।

c = q / v, Q = CV, सभी बहुत अच्छे लगते हैं, लेकिन वे केवल उसी सीमा के भीतर लागू होते हैं जिसके लिए वे आवेदन करते हैं ।

एक संधारित्र के लिए, सीमाओं में से एक वोल्टेज को काफी कम रख रहा है कि संधारित्र ढांकता हुआ बरकरार है। जैसे ही आप टर्मिनल वोल्टेज को बढ़ाते हैं, विद्युत प्रवाह ढांकता हुआ बढ़ता है, और अंततः, यह टूट जाता है। जब ऐसा होता है, तो आपके पास संधारित्र नहीं होता है। सबसे अच्छे मामले में आपको शॉर्ट सर्किट या ओपन सर्किट के साथ छोड़ दिया जाता है। सबसे खराब स्थिति में आपके पास धुएं से भरी लैब और / या ईआर की यात्रा है।

कैपेसिटर निर्माता कैपेसिटर होने से रोकने से पहले अधिकतम वोल्टेज को कैप करने में सहायक होते हैं। आप आम तौर पर संधारित्र जीवनकाल की कीमत पर थोड़ा सा, कुछ प्रतिशत से अधिक कर सकते हैं। यदि आप इसे 10 प्रतिशत से अधिक करते हैं, तो आप पाएंगे कि आपका कैपेसिटर जीवनकाल शून्य हो गया है।

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हाँ! लोग इस बारे में नहीं सोचते कि घटक वास्तव में कैसे काम करते हैं। जब आप एक टोपी की प्लेटों को चार्ज करते हैं तो चार्ज के इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत के अनुपात में एक यांत्रिक बल होता है। प्लेट्स फ्लेक्स। यदि आप ओवरचार्ज करते हैं, तो वे झुकते हैं। जब वे झुकते हैं तो वे करीब हो जाते हैं जो केवल इंटर-प्लेट आकर्षण और यांत्रिक बल को बढ़ाता है। यदि वे पर्याप्त स्पर्श करते हैं तो वे मृत हो जाते हैं जो कि सचित्र परिणामों के साथ इलेक्ट्रोलाइट को उबालते हैं।

— पीटर वॉन

@ पेटर वॉन: इलेक्ट्रोलाइटिक की प्लेट्स को झुकाना (टैग को ध्यान से देखें) कैपेसिटर? RoTFL

— Incnis Mrsi

मुझे पता है कि वे लुढ़के हुए हैं। यांत्रिक बल अभी भी होते हैं और संपर्क अभी भी भयावह है।

— पीटर ०one

@ पेटर वॉन: एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड, निश्चित रूप से, "यांत्रिक बलों" का उत्पादन करता है, लेकिन, एक इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र के निर्माण को देखते हुए, वे एल्यूमिना फिल्म को कुचल देते हैं (BTW Al₂O₃, आम तौर पर, एक मजबूत सामग्री है और इसमें कुछ भी मोड़ नहीं है। प्रक्रिया। अल्युमिना के बेशक, (अंततः) टूटने को इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण द्वारा सहायता प्रदान की जा सकती है, किसी भी ठोस इन्सुलेटर के रूप में, लेकिन इसका "अंतर-प्लेट आकर्षण" के साथ कोई लेना-देना नहीं है।

— इंनिस मिसी

Answer 3

यदि आप जानना चाहते हैं कि वास्तविक दुनिया में कुछ क्यों हो रहा है, तो आपको शुद्ध सैद्धांतिक सूत्र की तुलना में अधिक जटिल मॉडल की आवश्यकता है।

कैपेसिटर कैसे बनाए जाते हैं? वे विद्युत प्रवाहकीय सामग्री की दो पतली चादरें हैं जिनके बीच विद्युत इन्सुलेटर सामग्री की एक पतली शीट होती है। इन चादरों की ज्यामिति द्वारा धारिता दी जाती है। आपको उच्च क्षमता के लिए एक पतली इन्सुलेटर या एक बड़ी सतह की आवश्यकता होती है।

सिद्धांत रूप में, इन्सुलेटर इलेक्ट्रॉनों को इसके माध्यम से प्रवाह करने की अनुमति नहीं देता है। वास्तविक जीवन में सामग्री अलग तरह से व्यवहार करती है। पर्याप्त वोल्टेज लागू होने के साथ, किसी भी इन्सुलेटर को इलेक्ट्रॉनों को इसके माध्यम से प्रवाह करने की अनुमति देने के लिए मजबूर किया जाएगा।

ब्रेकडाउन वोल्टेज जहां ऐसा होता है, सामग्री पर निर्भर करता है, इसके ज्यामिति पर भी। इन्सुलेटर की एक पतली शीट एक कम वोल्टेज पर एक मोटी से टूट जाएगी।

यह टूटने की घटना आमतौर पर अत्यधिक ऊर्जावान होती है, क्योंकि वर्तमान की छोटी मात्रा आइसोलेटेटर के विशाल प्रतिरोध पर गर्मी के रूप में फैल जाएगी। यह ओवरवॉल्टेज ब्रेकडाउन की वास्तविक जीवन की घटना का सरलीकरण भी हो सकता है। रासायनिक प्रतिक्रियाएं भी हो सकती हैं जो संधारित्र के व्यवहार को बदल सकती हैं।

इसलिए, यदि आप एक उच्च समाई का छोटा संधारित्र बनाना चाहते हैं, तो इसे कम वोल्टेज तक सीमित करना होगा। उच्च वोल्टेज, उच्च समाई वाले इस कारण से बड़े हैं।

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और इंजीनियरों के लिए, यह सब जटिल वास्तविक दुनिया के व्यवहार को निर्माताओं द्वारा एक वोल्टेज रेटिंग के लिए सरल किया जाता है: डी

— स्लीबेटमैन

Answer 4

@ कैंडी के अनुसार सूत्र को सही तरीके से लागू करने की आवश्यकता है।

@andy के अनुसार और @ user44635 द्वारा भविष्यवाणी की गई कि जब वोल्टेज कुछ सीमा से परे उठाया जाता है तो संधारित्र विफल हो जाएगा।

जिस तरह से यह विफल रहता है और इसके प्रभाव पर निर्भर करता है

• विफलता वोल्टेज,
• ऊर्जा संग्रहीत ($\frac{1}{2}CV^2$ असफलता के समय),
• प्रभारी और वोल्टेज में परिवर्तन की दर,
• संधारित्र का प्रकार,
• सामग्री और विनिर्माण दोष,
• नमी और तापमान जैसे पर्यावरणीय कारक, बिजली के स्रोत संलग्न।

@ceteras @ user44635 के लिए कुछ उपयोगी अंतर्दृष्टि जोड़ता है और दिखाता है कि जिस चीज़ के साथ हम व्यवहार कर रहे हैं, उस सिद्धांत और व्यावहारिक संबंधों दोनों के बारे में हमें हमेशा पता होना चाहिए।

प्रभाव नगण्य हो सकते हैं - धुएं का एक कश या खतरनाक, जीवन के लिए खतरा और विनाशकारी।

1960 के दशक में एक घटना में, एक अपेक्षाकृत छोटा संधारित्र - मुझे लगता है कि यह 33pF या तो - (लगभग 150 मिमी 25 मिमी वर्ग) द्वारा निर्मित मेरे पिताजी ने बहुत अधिक संपार्श्विक क्षति को ट्रिगर किया था। लगभग 100K लोगों का एक छोटा शहर एक सप्ताह के अंत तक रोशनी के बिना था। कैप 33kV या 100kV एसी लाइन पर थी। इसका उपयोग वोल्टेज माप के लिए एक कैपेसिटिव विभक्त के भाग के रूप में किया गया था।

यह डिजाइन और विनिर्माण दोष के कारण विफल रहा। मुझे याद नहीं कि कोई मारा गया या बुरी तरह घायल हुआ। यह आसानी से मामला हो सकता था।

प्रति @ बछेड़ा 33kV और 33pF लेने के रूप में बाहर काम करते हैं (जो कि मुझे लगता है कि उन्हें याद करने के लिए लगता है)

$\frac{1}{2}CV^2 = \frac{1}{2} \times (33 \times 10^{-12}) \times (33 \times 1.4 \times 10^3)^2$

= ~ 35mJ (e & oe धन्यवाद @ कृति @्लोरेन)

RMS-> पीक वोल्टेज के लिए 1.4 सही का कारक, शिखर चोटियों पर विफल होते हैं।

टोपी का निर्वहन 1ms 35W उपज क्षेत्र में ले जाएगा (शायद बहुत तेज)।

@ 100kV से आपको 9 गुना ऊर्जा और शक्ति मिलती है - 320mJ।

ढांकता हुआ विफल हो गया, शायद एक अपूर्णता के कारण। पूरे शहर की आपूर्ति (कई एमवीए, यहां तक ​​कि उन दिनों में) को कैप, एयर आयनित की ओर पुनर्निर्देशित किया गया था, बाकी इतिहास है। हॉट एंड एक बसबार होगा, ग्राउंड एंड एक अन्य कैप के साथ एक नियॉन पैनल इंडिकेटर के समानांतर डिवाइडर के रूप में जुड़ा हुआ था।

ऑपरेटर को जगाने के लिए पर्याप्त लेकिन बहुत कम। आयनीकृत हवा के माध्यम से विद्युत लाइन का योगदान थोड़ा अधिक समय तक रहता है और नुकसान पहुंचाता है।

की उपस्थितिमे

  high power
  high voltage 
  high current 
  capacitors
  inductors
  high energy electrical systems of all forms 

सर्किट्री के लिए असामान्य रूप से वोल्टेज और धाराओं में बहुत अधिक ऊर्जा संग्रहीत और जारी की जा सकती है।

@ चार्ली एक अच्छा लो वोल्टेज उदाहरण दिखाता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैप्स विफलता मोड में दिलचस्प हैं क्योंकि तरल पदार्थ (अक्सर जैल में) उबाल सकते हैं और गर्म गैसों की मात्रा से विस्फोटक विफलता का कारण बन सकते हैं जो अब उनके इंटीरियर पर कब्जा कर रहे हैं। इससे पहले कि वे विस्फोट करें और सुपरहिट स्टीम को छोड़ दें, वे 100 मिलीलीटर से ऊपर तापमान तक पहुंच सकते हैं।

इंजीनियरों को हमेशा अपनी और दूसरों की सुरक्षा से संबंधित होना चाहिए।

संधारित्र को चार्ज करने में हमेशा कुछ जोखिम होता है क्योंकि विनिर्माण, हैंडलिंग, पर्यावरण या किसी अन्य कारण से इसकी निर्धारित सीमा के भीतर संचालित होने पर भी यह विफल हो सकता है।

Comments

मुझे उस संधारित्र में बहुत अधिक शक्ति नहीं मिल रही है, भले ही लाइन 100kv थी। अब, अगर यह शॉर्टिंग द्वारा जवाब दिया गया और 100kv ने इसके माध्यम से प्रवाह करने की कोशिश की तो यह काफी अलग बात है।

— लोरेन Pechtel

हाय लोरेन जैसा कि हम देखते हैं @Charlie से आश्चर्यजनक चीजें हर समय कैप के साथ होती हैं, और इसके अक्सर (आमतौर पर?) संलग्न वातावरण जो नुकसान का कारण बनता है। मैं शीघ्र ही अपने उत्तर को थोड़ा और विस्तार से संपादित करूँगा।

— क्रिस 37

picofarads 10 ^ -12 हैं, 10 ^ -6 (माइक्रो) नहीं। आपकी ऊर्जा संख्या एक मिलियन के एक कारक से दूर है, शायद यही कारण है कि वे @ लोरेन से असहमत हैं। लगभग निश्चित रूप से कुछ भी नाटकीय रूप से घटित हुआ, जिसके परिणामस्वरूप विफलता हुई, या हो सकता है कि हवा के आयनीकरण की शुरुआत करें जिससे करंट प्रवाह हो सके।

— पीटर कॉर्डेस

Answer 5

क्यू = सीवी, इसलिए, यदि समाई स्थिर रहती है और आप वोल्टेज बढ़ाते हैं, तो चार्ज बढ़ जाना चाहिए। एक संधारित्र को एक वोल्टेज से कनेक्ट करना जो इसकी रेटिंग से अधिक है धुएं का कश या शायद कुछ आतिशबाजी के लिए भी पूछ रहा है।

Comments

@ChrisR आप किसको कमेंट डायरेक्ट कर रहे हैं? आपकी टिप्पणी में धूल को इसकी प्रासंगिकता के रूप में स्पष्टीकरण के कुछ रूप की आवश्यकता हो सकती है।

— एंडी उर्फ

माफी @ कैंडी, मैं भविष्य में और अधिक सावधान रहने की कोशिश करूंगा।

— क्रिस

@ क्रिस आप नई टिप्पणियाँ लिख सकते हैं और पुरानी टिप्पणियों को हटा सकते हैं - यह कोई समस्या नहीं है और मैं आपको ऐसा करने की सलाह दूंगा यदि आपको लगता है कि वे भ्रामक हैं। मैंने पूछा क्योंकि मुझे यकीन नहीं था कि आप क्या कर रहे थे।

— एंडी उर्फ

मैंने उत्तर के रूप में टिप्पणी पोस्ट की है।

— क्रिस