Какво е кондензатор и за какво е?

дефиниция

Думата кондензатор идва от латинското „condensatio“, което се превежда като „натрупване“. Във физиката този термин се използва за описание на цяла ниша от електрически продукти, чиято цел е да работят като устройство за съхранение на енергия. Количеството на съхранената енергия зависи от капацитета и квадрата на напрежението върху неговите плочи, разделено на 2. Освен това токът преминава през него само по време на зареждането. Но първо първо.

E = (CU)²)/2

Казано по-просто, кондензатор е устройство, което може да съхранява енергия в електрическо поле, В най-простата версия той се състои от два проводника (плочи), разделени с диелектрик. На фигурата по-долу виждате опростена схема на външното устройство на плосък кондензатор. Символът на диаграмата представлява 2 характеристики с височина 8 мм, на разстояние 1,5 мм един от друг.

Принцип на работа

Сега, когато знаем как е показан този елемент на диаграмите, трябва да разгледаме принципа на работа на кондензатора. Когато плочите на кондензатора са свързани към източник на захранване, електрическите заряди от положителните и отрицателните изводи на IP се втурват към плочите, натрупвайки се върху тях.

Електрическият ток се прекъсва след зареждане на кондензатора до номиналния капацитет, тъй като между плочите има диелектричен слой, той не може да тече непрекъснато. Когато източникът на захранване е изключен, на кондензатора ще останат заряди, което означава, че напрежението в неговите клеми ще остане.

Натрупаните на всяка от плочите такси са противоположни. Съответно, капакът, който беше свързан към положителния извод на източника на захранване, е положително зареден, а този, който е свързан към отрицателния терминал, е отрицателен. Принципът на работа на този продукт се основава на привличането на противоположни заряди в електрическа верига.

С прости думи, кондензаторът ще спести енергията, която е била прехвърлена от източника на захранване - това е неговата цел. На практика обаче има различни загуби и течове.

Интересно! Leiden Bank е прототип на съвременните кондензатори, родени през 1745г. Това устройство беше в състояние да акумулира енергия и да извлича искри, когато плочите му бяха затворени. Външен вид и дизайн, които виждате по-долу.

А на фигурата по-долу виждате конструкцията на най-простия плосък кондензатор - две плочи, разделени с диелектрик:

Тъй като капацитетът е пряко пропорционален на площта на плочите и обратно пропорционален на разстоянието между тях, за да се увеличи капацитетът, инженерите разработиха редица други форми кондензатори.Например плочи, увити в спирала - така тяхната площ стана многократно по-голяма при същите общи размери, както и цилиндрични и сферични решения.

Един от законите за превключване гласи, че напрежението в кондензаторните плочи не може да се промени рязко, както е показано в следващата миниатюра.

видове

Кондензаторите могат да бъдат класифицирани според различни критерии.

По постоянство на капацитета:

• Постоянна.
• Променливи. Капацитетът им може да бъде променен или ръчно от оператора (потребителя) на устройството, или под въздействието на напрежението (както при варикопс и вариконда).

По полярност на приложеното напрежение:

• Неполярни - могат да работят в вериги с променлив ток.
• Полярни - когато напрежението на грешната полярност е свързано, те се провалят.

В зависимост от това къде се използват тези компоненти, различните опции се различават по материал:

• Хартията и хартията са общи за много често срещани в съветско време кондензатори под формата на правоъгълни тухли с маркировка като "MBGCH". Появата на този тип кондензатори виждате по-долу. Те са неполярни.
• Керамични - те често филтрират високочестотен шум, а относителната пропускливост ви позволява да правите многослойни компоненти с капацитет, съпоставим с електролити (скъпи), нечувствителни към полярността.
• Филм - разпространява се под формата на кафяви подложки, евтин, се използват навсякъде. Характеризира се с нисък ток на изтичане, малък капацитет, високо работно напрежение и нечувствителност към полярността на приложеното напрежение.
• С въздушен диелектрик. Най-добрият пример за такъв елемент е настройващият кондензатор на резонансната верига от радиоприемника, капацитетът на такива елементи е малък, но е удобно да се осъзнае неговата промяна.
• Електролитични - това са елементи под формата на варели, те се инсталират най-често като филтър на мрежови пулсации в захранването. Дизайнът и принципът на работа правят възможно получаването на голям капацитет с малък размер, но с течение на времето те могат да изсъхнат, да загубят капацитет или да се надуят. Как изглеждат тези продукти в добро състояние, можете да видите по-долу. Като диелектрик се използва тънък слой метален оксид. Ако захранването използва кондензатори с диелектрик от AL₂О₃ - т.нар „Алуминиеви електролити“, след това за работа във високочестотни вериги - използвайте тантал (Ta₂0₅ - те се прилагат и за електролитни кондензатори, тъй като имат по-малък ток на изтичане, по-голяма устойчивост на външни влияния, за разлика от предишните алуминиеви.
• Полимер - способен да издържа на големи импулсни токове, работи при ниски температури

Основни спецификации

Ако ремонтирате или разработвате електронно устройство, ще трябва да изберете подходящ кондензатор, който да замени повредения. И за това трябва да се запознаете с основните технически характеристики на кондензатора, от които зависи неговата работа в електрическата верига.

Номинален капацитет. Той характеризира основната цел на компонента - какъв заряд може да съхранява. Основната характеристика се измерва във фаради [f]. Такава единица за измерване обаче е твърде голяма, затова се използват дялове:

• Milifarads, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Микрофаради, микрофаради - 0, 000 001 F (10^-6);
• Нанофаради, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• Picofarads, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

Номиналното напрежение е напрежението, до което може да се гарантира, че кондензаторът работи в нормален режим. Ако тази стойност е надвишена, е много вероятно да се разпадне диелектрикът. Може да бъде от единици волта (за електролити) и до хиляди волта (филм и керамика). При ремонта тази стойност не трябва да бъде по-ниска от тази на неуспешен, по-висока - възможно е!

Толеранс на отклонение - колко действителният капацитет може да се различава от декларирания номинален капацитет. Той може да достигне 20-30%, но има и високоточни модели с допуск до 1% - за използване в схеми, където се изисква специална точност.

Температурен коефициент на капацитет - този параметър е важен за електролитите. В алуминиевите кондензатори, когато температурата се понижи, капацитетът намалява и електрическото съпротивление се увеличава (в ESR)

ESR - еквивалентната серия устойчивост, също е важна за електролитите. Казано по-просто - колкото по-голям е, толкова по-зле. При подути кондори ESR се повишава.

В таблицата по-долу виждате допустимите стойности на ESR за различни номинални капацитети и напрежения.

Къде и за какво се прилагат

Все пак ще отговорим на въпроса „за какво е проектиран кондензаторът?“ от практическа гледна точка. За да направите това, помислете за няколко схеми.

Електролитичните кондензатори се използват най-широко като вече споменатия филтър на мрежовата пулсация в захранванията. Диаграмата по-долу показва къде е инсталиран електролитът. Колкото по-голям е натоварването, толкова по-голям е капацитетът на електролита, за да се изглади пулсацията.

Следващото място, където се използват кондензатори, са високоскоростни и нискочестотни филтри. Диаграмата по-долу показва типични включвания. По този начин в високоговорителите се развеждат басови, средни и високи честоти по високоговорителите без използване на активни компоненти.

Баластните захранващи устройства често се използват за зареждане на малки батерии и захранващи устройства с ниска мощност, като евтини LED крушки, радиостанции и други. Филмов кондензатор е инсталиран последователно с захранващото устройство, ограничаващ тока поради неговата реактивност - това е принципът на работа на такава проста верига.

Snabbers са устройства, предназначени за защита на полупроводникови превключватели и релейни контакти от превключване на товари. В съвременните импулсни високочестотни блокове се използват сномери от резистор и кондензатор, като по този начин се подобряват основните параметри във веригата и се намалява натоварването на клавишите, както и загубата на мощност при неговото нагряване. Принципът на работа на snubber е да забави фронтовете на растеж и разпад на напрежението върху ключа поради използването на постоянното време на зареждане на капацитета.

заключение

Разгледахме какво е кондензатор, как е проектиран и каква функция изпълнява. За по-задълбочено проучване е необходимо да се запознаете отблизо какви са кондензаторите и техните практически характеристики в различни схеми и приложения. Така например, в случаите, когато се изисква специална точност при експлоатация и надеждност, се използват ниско-ESR електролити или танталови електролити, докато няма специална разлика във филтъра върху токоизправителя какво да поставите.

В крайна сметка препоръчваме да гледате полезни видеоклипове по темата на статията:

Прочетете също:

• Какво представляват проводниците, полупроводниците и диелектриците
• Какво е електрически капацитет
• Методи за определяне на капацитета на кондензатор