От чего вздуваются конденсаторы

xTechx.ru

Вздутый конденсатор. Причины выхода из строя конденсаторов и их замена.

Вздутие конденсатора (вздутие электролита, cracked capacitor -eng.) — распространённое явление, возникающее по многим причинам, которое влечёт за собой его замену самого конденсатора и обследование окружающих цепей.

Причины вздутия конденсаторов.

Причины могут быть разнообразными, но основная — не качественный конденсатор. Нет, это не говорит о том что качественные конденсаторы не вздуваются, совсем нет, ещё как вздуваются. Но давайте разберёмся с основной причиной вздутия.

Основная причина вздутия — выкипание или испарение электролита. Выкипание может происходить при высоких температурах. Стоит заметить, что это может быть как внешняя среда, которая подогревает конденсатор, так и внутренняя среда. Сам конденсатор может греться из-за несоблюдения полярности, некачественного питания, импульсов поступающих на него, пробивания изоляционного слоя, или из-за нехватки электролита (чаще всего). Также он может греться из-за не соблюдения эксплуатационных характеристик (V, ёмкость, макс. температура).

Испарение электролита может происходить, если конденсатор имеет плохую герметичность. Со временем, уровень электролита уменьшится, а оставшийся закипает, вызвав вздутие конденсатора.

В некачественных конденсаторах, иногда происходит такое явление, что не происходит вздутие конденсатора, а электролит просто вытекает через его нижнюю часть ( жидкость коричневого или жёлтого цвета). Такой конденсатор тем более подлежит замене, можно считать что он уже не работает. Если на верхней части конденсатора есть следы коррозии, значит часть электролита просочилась через верхнюю часть, а значит она не герметична. Такие «ржавые конденсаторы» тоже лучше заменить.

Бытует мнение, что вздутие — удел только электролитических конденсаторов, но это не так.

Полимерные конденсаторы тоже вздуваются и раскрываются.

Естественно вздутые конденсаторы подлежат срочной замене. Если устройство со «вздутиками» всё ещё работает, это не значит, что всё в порядке. Могут появиться сбои в работе и «странное» поведение оборудования.

Замена вздутого конденсатора.

Потребуется конденсатор с такой же ёмкостью или больше, но не меньше. То же самое касается напряжения. В любом случае, если конденсатор вздулся, лучше поставить более мощный на его замену.

Паяльником отпаиваем ножки предыдущего конденсатора, лучше взять мощный паяльник. Иголкой или тонким шилом прочищаем дырочки под контакты. Вставляем конденсатор и припаиваем с тыльной стороны. Стоит заметить что нужно соблюдать полярность, если она есть. На самой плате будет обозначение «минус», так вот конденсатор должен быть тоже помечен с одной из сторон минусом (обычно полоска). При несоблюдении полярности можно сымитировать небольшой взрыв. Даём остыть и отрезаем лишнее.

Как избежать вздутия конденсаторов.

Чтобы избежать вздутия конденсаторов:

• Используйте качественные конденсаторы.
• Не позволяйте конденсаторам нагревать до температуры более 45 градусов (следите за температурой окружающей их среды). Разместите их подальше от горячих радиаторов.
• Используйте качественные входные, сетевые фильтры (если конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера).
• Используйте качественные блоки питания (если конденсаторы вздуваются на материнской плате компьютера).

Соблюдение этих простых правил, убережёт вас от преждевременного выхода из строя конденсаторов.

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…

Причины вздутия конденсаторов на материнской плате

Компьютерная материнская плата состоит из многих встроенных компонентов, отвечающих за работоспособность всего компьютера. На ней находится и несколько конденсаторов, которые тоже являются важными звеньями в этой цепи. Сегодня мы бы хотели рассказать о причинах и последствиях вздутия этих элементов, а также наглядно продемонстрировать процедуру их замены без помощи специалистов.

Роль конденсаторов в материнской плате

Электрический конденсатор во всех приборах работает по одному и тому же принципу, однако выполняет разную роль. В системной плате он отвечает за подавление и сглаживание различных электрических помех, возникающих достаточно часто, а также выравнивает напряжение, обеспечивая стабильную работу сети. Конденсатор имеет определенную емкость, которая и определяет максимальное количество накапливаемой в нем энергии. Она сохраняется длительное время и отдается только при необходимости, как раз и обеспечивая нужную функцию, например, создание крупного электрического импульса в пределах используемой системы.

Причины вздутия конденсаторов

Каждое устройство имеет свой срок работы, а конденсатор — элемент несложный, состоящий всего из нескольких компонентов, поэтому его срок службы достаточно большой. Почти все неполадки возникают именно из-за плохого качества, но иногда влияют и внешние раздражители. Самая распространенная причина — выкипание или испарение электролита, что происходит из-за нескольких факторов:

• Плохая герметичность конденсатора. Никто не исключал брак на производстве, из-за чего некоторые элементы имеют плохую герметичность, что провоцирует быстрое испарение или протекание электролита. Вытекание можно заметить невооруженным глазом, обратив внимание, что на плате скапливается жидкость в крошечных количествах. После достижения критического минимума вещества и происходит вздутие.
• Высокие температуры внешней среды. Как известно, при работе компьютера выделяется достаточно большое количество тепла, идет оно от всех подключенных комплектующих, но в разных количествах. При повышении температуры выше 45 градусов начинается испарение жидкого вещества, а также может плавиться и сам конденсатор, что в скором времени вызовет его взрыв или вздутие.
• Высокие температуры внутренней среды. В других случаях проблема возникает именно из-за высоких температур внутри элемента. Чаще всего она возникает из-за несоблюдения полярности (плюса и минуса), некачественной сборки или постоянных перепадах энергии в самой цепи, например, из-за плохого либо недостаточно мощного блока питания.
• Произвольное вытекание электролита. Плохая сборка конденсатора грозит и произвольным вытеканием электролита через нижнюю или верхнюю его часть. Тогда на плате образуется жидкость коричневого или желтого цвета, а на самом элементе появляется ржавчина. Обычно при такой неполадке не происходит вздутия, но прибор уже считается нерабочим и подлежит замене.

Следствия вздутия конденсаторов

Любая поломка электрической цепи нуждается в срочной замене, ведь даже незначительный компонент может привести к полному отказу функционирования или более серьезным проблемам. В случае с конденсаторами материнская плата может продолжать стабильно работать некоторое время, если только не вздулись все присутствующие элементы. Однако часто возникает непроизвольное отключение компьютера, неполадки с запуском или другие сбои. Если вовремя не исправить поломку, из-за перепада энергии из строя может выйти не только системная плата, но и все подключенные к ней комплектующие.

Самостоятельная замена конденсаторов на материнской плате

Самостоятельную замену рассматриваемых деталей рекомендуется проводить только тем пользователям, кто ранее уже имел дело с паяльником и хорошо владеет им. Ведь задача стоит очень трудная и неправильное выполнение действий может привести к более серьезным последствиям. Если вы уверены в своих силах, рекомендуем ознакомиться с отдельным нашим материалом по осуществлению этой операции, где автор наглядно описал весь процесс, учитывая каждую деталь. В противном случае лучше немедленно обратиться в сервисный центр, чтобы заменой занялись профессионалы.

Предотвращение вздутия конденсаторов

Существует несколько правил, придерживаясь которых, можно избежать появления вздутия элементов. Конечно, они окажутся неэффективными при использовании некачественных конденсаторов, однако все же на них стоит обратить внимание:

1. При замене конденсаторов подбирайте только подходящие по емкости и напряжению модели, учитывая при монтаже полярность.
2. Следите за температурой внутри корпуса: сам конденсатор не должен нагреваться более 45 градусов, а это значит, что другие комплектующие тоже должны оставаться более-менее теплыми.

Выше вы были ознакомлены с основной информацией о конденсаторах на материнской плате и причинах их вздутия. Очень важно вовремя обнаружить эту проблему и не оставлять ее решение на потом. Оперативное исправление поломок электрической цепи позволяет избежать возникновения более серьезных проблем, которые уже никак не решить собственными силами.

Еще статьи по данной теме:

Помогла ли Вам статья?

«Следите за температурой внутри корпуса: сам конденсатор не должен нагреваться более 45 градусов…» Такое впечатление, что жила-была «материнская» плата и конденсаторы на ней были комнатной температуры, а пользователю стало скучно и он примотал резистор к какому-то конденсатору, а выводы резистора подключил к шлейфу, например, 5 или 12 вольт от блока питания компьютера. Этот резистор стал нагревать конденсатор и он взорвался. Ну какой человек этого хочет? Владелец компьютера обнаруживает, что вспучило конденсатор, только тогда, когда внутри системного блока что-то хлопнуло или когда компьютер начинает себя необычно вести в работе (глючит). Тут владелец начинает осматривать плату и видит взорвавшиеся и вспухшие конденсаторы. Чаще всего они стоят возле процессора главного или возле планок памяти. При включённой плате можно пощупать их и ощутить, что они сильно тёплые или горячие. А ещё впритык к ним, обычно расположены припаянные плашмя мощные крупные силовые SMD транзисторы, которые неимоверно тоже греются. Вся плата под ними и вокруг вздутых конденсаторов тоже горячая. Вот и думай; тепло от транзисторов передалось через выводы конденсаторов к фольге? Или это тепло передалось излучением, конвекцией воздуха? Или сами конденсаторы некачественные? Всплески перенапряжения на них были или большая составляющая переменного тока на них? Что интересно, я, например, ремонтировал раньше радиоаппаратуру и почти раньше не встречал вздувшийся конденсаторов. В прежние времена на конденсаторах жидкостных отечественных никаких насечек на их корпусах просто не было. Взрываться конденсаторы только стали в компьютерах (они все иностранные) и видеомониторах для них. Я считаю виноваты в этом производители. Они сконструировали пробную плату и что её не испытывали? Даже не попробовали её в прогоне, в работе на стенде? Почему нужно размещать конденсаторы в миллиметрах возле горячих транзисторов? Неужели нельзя их оттянуть в пространстве друг от друга? Понятно, индуктивность дорожек и скорость передачи сигнала падает, и т.д. Но то-то можно конструкторам сделать! Почему у меня в ASUS мост (хаб) БИОСА дико греется? Радиатор большой плоский, а горячий. Что этого конструкторы не видели? Видели. Тут или слабоумие (что мало вероятно), или злой умысел. Так сделали, чтобы компьютер быстрее вышел из строя, но не сразу, а потребитель пошёл покупать новый у них или подобных мошеннических корпораций. А теперь думай, не как заменить конденсатор — это ерунда, а как уменьшить температуру их и сопутствующих сильно горячих элементов. Керамические конденсаторы в параллель или диоды? Поднять их немного над платой с помощью проставок? Проверить пульсацию напряжения осциллографом на этих конденсаторах? Вопросы, вопросы…

Сага о конденсаторах или «Очередной срыв покровов»

Иногда почитываю Хабр, в основном DIY. Иногда — это редко, поскольку работа, знаете-ли… И вот, не так давно, с удивлением наткнулся на хабратопик (не буду тыкать пальцем) с описанием, так сказать, ремонта ЖК-монитора. Бегло проглядев, почувствовал сперва желание поплакать, а затем — посмеяться. Почему?

Мне приходится примерно 8 часов в день работать как раз в одной веселой организации, одним из направлений деятельности которой является ремонт различной техники, включая и ЖК-мониторы. Хотел высказать все, что можно только высказать в комментариях, но не смог. Решил написать хотя бы в Песочницу, ибо сил молчать нет.
Беглое расследование показало, что автор того самого топика, посвященного «ремонту» ЖК-монитора, успел опубликовать еще один, на этот раз про ремонт телевизора. Должен сказать, что данные топики породили не очень длинный тред в закрытом разделе одного широко известного технического форума. Общий настрой этого треда можно охарактеризовать следующей взятой там цитатой:

Нередко приходится ремонтировать технику после других мастеров, которые не смогли определить неисправность, либо не имели возможности ее устранить. И очень часто — после любителей, попытавшихся «отремонтировать» аппарат при помощи очередной «инструкции», во множестве щедро разбросанных по интернету. И, честно говоря, был сильно удивлен, обнаружив сразу 2 такие «инструкции» на Хабре.

Итак, начнем с пресловутого «ремонта» телевизора, поскольку это хабратопик появился первым. Для начала хотелось бы указать на наличие такого параметра, как ESR. Любой желающий элементарно загуглит этот термин и получит всю теоретическую базу. Поэтому плотно рассматривать ее не будем. Нас интересует только тот факт, что дефектовка электролитических конденсаторов производится не только по факту раздутия аллюминиевой рубашки, но и по этому самому параметру ESR. На самом деле это довольно важно, поскольку конденсатор вздувается по причине излишнего нагрева, приводящего к увеличению давления внутри его корпуса вследствии испарения электролита. А нагрев конденсатора тем выше, чем выше ESR. Таким образом, подумав пару минут, мы поймем, что в блоке питания вполне может быть довольно большое количество конденсаторов, еще не вздутых, но уже с завышенным ESR. Т.е. по сути уже неисправных, однако простому взгляду еще не видных. Для измерения ESR применяются простейшие приборы, доступные любому ребенку, однако многие мастера пользуются ими довольно редко, поскольку самым простым решением проблемы является замена всех электролитов в т.н. «холодной» части блока питания, так же называемой «вторичкой». Менять только вздутые конденсаторы без проверки остальных, не вздутых, нельзя. Поскольку чревато отнюдь не профитом, а повторным ремонтом через небольшой промежуток времени. Причем учитывая схемотехнику современной цифровой техники — вполне возможно, что ремонтом не только БП.

Еще одной ошибкой автора является техника пайки. Помилуйте, зачем лудить выводы конденсаторов? Которые после монтажа все равно придется обрезать?
А использование в монтажных работах кислоты? Высокоактивные флюсы типа «Паяльной кислоты» вообще не предназначены для электромонтажных работ! Это флюсы для пайки черных металлов. И кислотой называются не спроста. «Паяльная кислота» способна за пару-тройку месяцев сгноить пайку этого самого кондесатора, даже будучи нанесена в незначительных количествах. Именно по этому после применения таких флюсов спаянные поверхности надо обязательно отмывать водой, растворителями, а лучше — специальными жидкостями. И никогда нельзя их применять в радимонтажных работах.

Очень часто в прейскурантах сервисных организаций указано, что применяется повышающий коэфициент к стоимости ремонта аппаратуры со следами не квалифицированного ремонта и это не спроста! Как пример — описанный телевизор вполне уже способен доставить часок-другой веселых развлечений любому сервису через неопределенный промежуток времени. От недели до года.

Второй хабратопик, посвященный «ремонту» монитора тоже весьма веселит. Любой специалист знает, что ремонт начинается с измерений. Автор топика же проводит измерения таких параметров как «горючесть лампочки» — результат измерения «не горит», и «рабочесть монитора» — результат измерения «умер». Методика ремонта — так же бездумно заменить визуально вздутые электролиты на выдранные из «древнего БП», да еще и на меньшее напряжение. Конечно, конструкторы LG дураки ведь — зачем-то поставили конденсаторы на 16 вольт, если и 10-ти вольтовые работают… И очередное чудо — горючесть лампочки поднялась до «горит», срочно постим в Хабр…

Поверьте, все это написано не по причине того, что я боюсь остаться без работы. Напротив — такие «акушеры беременных литов» как раз и обеспечивают нормальных мастеров работой. К сожалению, зачастую, когда после замены конденсатора монитор все равно не работает или работает не удовлетворительно, монитор начинают жестоко «копать», портя дорожки на плате, выпаивая детали и т.д. А ремонт такой копанины — совсем другое дело. Мы, к примеру, применяем для таких аппаратов повышающий коэффициент 1.3 к цене.
Тут проблема в другом. Совсем недавно был вынужден выдать клиенту «копанный» монитор, по причине того скромного факта, что «копатель» «укопал» плату БП-инвертора насмерть, до дыры в текстолите под одной из транзисторных сборок. Ему же было неизвестно, что широкая минусовая дорожка под сборкой проложенна неспроста. И число таких примеров множится, именно по причине широкого распостранения различных «инструкций», написанных различными «специалистами»…