المكثفات الكهربائية الطرفية اللولبية الاستفادة من طبقة عازلة رقيقة من أكسيد الألومنيوم بين رقائق الأنود والكاثود، والتي تعمل كوسيلة لتخزين الطاقة. عندما يحدث ارتفاع عابر في الجهد، يتعرض المكثف لزيادة مفاجئة في المجال الكهربائي عبر هذا العازل. بالنسبة للارتفاعات ضمن الجهد المقنن والتسامح العابر، يمكن للعازل أن يمتص الطاقة الزائدة مؤقتًا دون تدهور، مما يؤدي إلى تنعيم الجهد الكهربي للدوائر النهائية بشكل فعال. غالبًا ما تتميز المكثفات عالية الجودة فتحات تخفيف الضغط الداخلية أو صمامات السلامة التي توفر آلية أمان إضافية، مما يسمح بإطلاق الطاقة بشكل متحكم فيه في حالة اقتراب العازل من الانهيار. ومع ذلك، فإن الارتفاعات المتكررة أو الطويلة التي تتجاوز الجهد المحدد يمكن أن تؤدي إلى انهيار العزل الكهربائي، مما يؤدي إلى زيادة تسرب التيار، أو التفريغ الجزئي، أو الفشل الكارثي. لذلك يعد اختيار التصنيف المناسب مع هوامش الأمان الكافية أمرًا ضروريًا لضمان أداء موثوق به في ظل الظروف العابرة.
تحدث تيارات التدفق أثناء بدء تشغيل النظام عندما يتم شحن المكثف في البداية من حالة التفريغ. تسحب المكثفات الإلكتروليتية الطرفية اللولبية تيارًا أوليًا عاليًا حتى يرتفع جهدها ليتناسب مع الإمكانات المطبقة. المكثف مقاومة السلسلة المكافئة (ESR) والبناء والهندسة الداخلية تحدد مدى فعالية التعامل مع هذه الزيادة دون تسخين مفرط. تعمل تصميمات ESR المنخفضة على تقليل خسائر I²R، بينما يساعد حجم الإلكتروليت المناسب ومساحة سطح الرقائق على امتصاص الطاقة الحرارية المتولدة أثناء أحداث التدفق. يمكن دمج تدابير الحماية الخارجية، مثل المقاومات المتسلسلة أو دوائر البداية الناعمة، للحد من ذروة التيار، وتقليل الإجهاد الميكانيكي والحراري، ومنع تدهور العزل الكهربائي. تحافظ المكثفات المصممة بشكل صحيح على سلامة الأبعاد والأداء الكهربائي على الرغم من أحداث التدفق المتكررة، مما يضمن موثوقية طويلة المدى في التطبيقات الصناعية أو التطبيقات عالية الطاقة.
يتم امتصاص الأحمال الزائدة قصيرة الأمد، بما في ذلك الرحلات القصيرة فوق الجهد أو التيار المقنن، بواسطة عازل المكثف والكهارل الداخلي. تم تصميم المكثفات الإلكتروليتية الطرفية اللولبية خصيصًا تصنيفات الجهد الزائد و تموج التحمل الحالي التي تسمح لهم بتحمل هذه الأحداث العابرة دون ضرر دائم. أثناء التحميل الزائد، يحدث تسخين موضعي، مما يتسبب في تمدد حراري طفيف للإلكتروليت والرقائق. يمنع التصميم الميكانيكي القوي، بما في ذلك أطراف البراغي المعززة والدعامات الداخلية، التشوه الجسدي أو القصر الداخلي. في حين أنه يتم التسامح عمومًا مع حمل زائد واحد قصير الأمد، فإن التحميل الزائد المتكرر أو المستمر يؤدي إلى تسريع تدهور المنحل بالكهرباء، وزيادة تيار التسرب، وقد يؤدي في النهاية إلى التنفيس أو الانتفاخ أو الفشل الكارثي. إن اختيار المكثفات ذات معدلات الارتفاع المناسبة وتنفيذ وسائل الحماية على مستوى النظام يضمن التشغيل الآمن في ظل الأحمال الزائدة العابرة.
الأحداث العابرة، بما في ذلك ارتفاعات الجهد، وتيارات التدفق، والأحمال الزائدة قصيرة المدة، تولد إجهادًا حراريًا داخل المكثف بسبب خسائر I²R في مسار ESR والتسخين العازل. تم تصميم المكثفات الإلكتروليتية الطرفية اللولبية بأطراف سميكة وقوية ميكانيكيًا لتحمل التمدد الحراري والاهتزاز الميكانيكي وضغط التلامس أثناء مثل هذه الأحداث. يستوعب الهيكل الداخلي للإلكتروليت والرقائق التمدد الحراري البسيط دون المساس بسلامة العزل الكهربائي. يمنع التركيب الصحيح وتطبيق عزم الدوران فك أطراف التوصيل أثناء التدوير الحراري أو الاهتزاز الميكانيكي، مما يحافظ على الموثوقية الكهربائية والميكانيكية.
