Što je kondenzator i čemu služi?

definicija

Riječ kondenzator dolazi od latinskog "condensatio", što u prijevodu znači "nakupljanje". U fizici se ovaj termin koristi za opisivanje čitave niše električnih proizvoda čija je svrha rada kao uređaj za skladištenje energije. Količina uskladištene energije ovisi o kapacitetu i kvadratu napona na njegovim pločama, podijeljenom s 2. Štoviše, struja kroz njega teče samo tijekom naboja. Ali prvo stvari.

E = (CU)²)/2

Jednostavno rečeno, kondenzator je uređaj koji može pohraniti energiju u električno polje, U najjednostavnijoj verziji sastoji se od dva vodiča (ploča), odijeljenih dielektrikom. Na slici ispod vidite pojednostavljeni dijagram vanjskog uređaja ravnog kondenzatora. Simbol na dijagramu predstavlja 2 značajke visine 8 mm, na udaljenosti 1,5 mm jedna od druge.

Princip rada

Sada kada znamo kako je ovaj element prikazan na dijagramima, moramo razmotriti princip rada kondenzatora. Kad su ploče kondenzatora spojene na izvor napajanja, električni naboji s pozitivnih i negativnih terminala IP-a hrle na ploče, nakupljajući se na njima.

Električna struja se prekida nakon punjenja kondenzatora na nazivni kapacitet, budući da postoji dielektrični sloj između ploča i ne može neprekidno teći. Kad se izvor napajanja isključi, na kondenzatoru ostaju naboji, što znači da će napon na njegovim terminalima ostati.

Naboji nakupljeni na svakoj od ploča su suprotni. Prema tome, poklopac koji je bio spojen na pozitivni terminal izvora napajanja je pozitivno nabijen, a onaj koji je spojen na negativni terminal negativan. Princip rada ovog proizvoda temelji se na privlačenju suprotnih naboja u električnom krugu.

Jednostavnim riječima, kondenzator će uštedjeti energiju koja je prenesena iz izvora napajanja - to je njegova svrha. Međutim, u praksi postoje različiti gubici i curenja.

Zanimljivo! Leiden Bank je prototip modernih kondenzatora rođenih 1745. godine. Ovaj je uređaj bio u stanju akumulirati energiju i izvući iskre kada su joj ploče bile zatvorene. Izgled i dizajn vidite dolje.

I na slici ispod vidite konstrukciju najjednostavnijeg kondenzatora - dvije ploče odvojene dielektrikom:

Budući da je kapacitet izravno proporcionalan površini ploča i obrnuto proporcionalan udaljenosti između njih, kako bi povećali kapacitet, inženjeri su razvili niz drugih oblika kondenzatora.Na primjer, omotane spiralne ploče - tako da je njihovo područje postalo mnogostruko veće s istim ukupnim dimenzijama, kao i cilindričnim i sfernim rješenjima.

Jedan od zakona prebacivanja kaže da se napon na pločama kondenzatora ne može naglo promijeniti, kao što slijedi minijatura.

vrste

Kondenzatori se mogu razvrstati prema različitim kriterijima.

Prema stalnosti kapaciteta:

• Trajno.
• Varijabli. Njihov kapacitet može se ručno mijenjati od strane operatera (korisnika) uređaja, bilo pod utjecajem napona (kao kod varicapsa i varikonde).

Polarnošću primijenjenog napona:

• Nepolarni - može raditi u krugovima s izmjeničnom strujom.
• Polarno - kada je napon pogrešnog polariteta spojen, oni neće uspjeti.

Ovisno o tome gdje se te komponente koriste, različite se mogućnosti razlikuju po materijalu:

• Papir i papir uobičajeni su za mnoge uobičajene u sovjetskim vremenima kondenzatore u obliku pravokutnih opeka s oznakom poput "MBGCH". Izgled ove vrste kondenzatora vidite dolje. Oni su nepolarni.
• Keramičke - često filtriraju visokofrekventnu buku, a relativna propusnost omogućuje vam izradu višeslojnih komponenti s kapacitetom usporedivim s elektrolitima (skupe), koje nisu osjetljive na polaritet.
• Film - distribuiran u obliku smeđih jastučića, jeftin, koristi se svugdje. Karakterizira ga mala struja istjecanja, mali kapacitet, visoki radni napon i neosjetljivost na polaritet primijenjenog napona.
• Sa zračnim dielektrikom. Najbolji primjer takvog elementa je kondenzator za podešavanje rezonantnog kruga s radijskog prijemnika, kapacitet takvih elemenata je mali, ali je prikladno realizirati njegovu promjenu.
• Elektrolitički su elementi u obliku bačvi, najčešće su ugrađeni kao filter mrežnih pulsacija u napajanju. Dizajn i princip rada omogućuju dobivanje velikog kapaciteta s malom veličinom, ali s vremenom se mogu osušiti, izgubiti kapacitet ili nateći. Kako ovi proizvodi izgledaju u dobrom stanju, pogledajte u nastavku. Kao dielektrik koristi se tanki sloj metalnog oksida. Ako se za napajanje koriste kondenzatori s dielektrikom od AL₂O₃ - tzv "Aluminijski elektroliti", zatim za rad u visokofrekventnim krugovima - koristite tantal (Ta₂0₅ - primjenjuju se i na elektrolitske kondenzatore, jer imaju manju struju curenja, veću otpornost na vanjske utjecaje, za razliku od prethodnih aluminijskih.
• Polimer - koji može izdržati velike pulsne struje, raditi pri niskim temperaturama

Ključne specifikacije

Ako popravljate ili razvijate elektronički uređaj, morat ćete odabrati odgovarajući kondenzator za zamjenu neuspjelog. A za to se morate upoznati s glavnim tehničkim karakteristikama kondenzatora, o kojima ovisi njegov rad u električnom krugu.

Nazivni kapacitet. Karakterizira glavnu svrhu komponente - kakvu vrstu napunjenosti može pohraniti. Glavna karakteristika mjeri se u faradama [f]. Međutim, takva je mjerna jedinica prevelika, pa se koriste dionice:

• Milifarads, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Microfarads, microfarads - 0, 000 001 F (10^-6);
• Nanofaradi, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• Picofarads, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

Nazivni napon je napon na koji se može zajamčiti da kondenzator radi u normalnom načinu rada. Ako se ta vrijednost premaši, vrlo je vjerojatna provala dielektrika. Može biti od jedinica volti (za elektrolite) i do tisuće volti (filma i keramike). Kod popravka, ta vrijednost ne smije biti niža od one koja je uspjela, veća - moguće je!

Tolerancija odstupanja - koliko se stvarni kapacitet može razlikovati od deklariranog nominalnog kapaciteta. Može dostići 20-30%, ali postoje i precizni modeli s tolerancijom do 1% - za uporabu u krugovima gdje je potrebna posebna točnost.

Temperaturni koeficijent kapacitivnosti - ovaj je parametar važan za elektrolite. U aluminijskim kondenzatorima, kada se temperatura smanjuje, smanjuje se kapacitet i povećava se električni otpor (u ESR-u)

Otpornost na ESR ekvivalentnu seriju također je važna za elektrolite. Jednostavno rečeno - što je veći, to je i gore. U natečenim kondorima ESR raste.

U donjoj tablici možete vidjeti dopuštene vrijednosti ESR-a za različite nazivne kapacitete i napone.

Gdje i za što se primjenjuju

Ipak ćemo odgovoriti na pitanje "za što je dizajniran kondenzator?" s praktičnog stajališta. Da biste to učinili, razmotrite nekoliko shema.

Elektrolitički kondenzatori se najčešće koriste kao već spomenuti filtar mrežnog pucanja u napajanjima. Dijagram ispod pokazuje gdje je elektrolit ugrađen. Što je veće opterećenje, veći je kapacitet elektrolita da bi se izgladila pukotina.

Sljedeće mjesto na kojem se koriste kondenzatori su filteri visokog i niskog prolaza. Dijagram ispod pokazuje tipične inkluzije. Tako se u zvučnicima postavljaju bas, srednja i visoka frekvencija duž zvučnika bez upotrebe aktivnih komponenti.

Priključci balastnog napajanja često se koriste za punjenje malih baterija i uređaja s niskom potrošnjom energije, poput jeftinih LED žarulja, radija i drugih. Filmski kondenzator serijski je instaliran s uređajem za opskrbu, ograničavajući struju zbog svoje reaktancije - to je princip rada tako jednostavnog kruga.

Snabberi su uređaji dizajnirani da zaštite poluvodičke sklopke i relejne kontakte od prebacivanja opterećenja. U modernim pulsirajućim visokofrekventnim napajanjima koriste se gomolji otpornika i kondenzatora čime se poboljšavaju glavni parametri u krugu i smanjuje opterećenje na tipkama, kao i gubitak energije pri njegovom grijanju. Princip rada snubera je usporavanje rasta i propadanja napona na ključu zbog korištenja konstantnog vremena naboja kapacitivnosti.

zaključak

Ispitali smo što je kondenzator, kako je projektiran i koju funkciju obavlja. Za dublju studiju, morate se pobliže upoznati s vrstama kondenzatora i njihovim praktičnim značajkama u raznim sklopovima i primjenama. Tako se, na primjer, u slučajevima kada je potrebna posebna točnost u radu i pouzdanosti, koriste elektroliti s niskim ESR-om ili tantalni elektroliti, dok nema posebne razlike u filteru na ispravljaču što staviti.

Za kraj, preporučujemo gledanje korisnih videozapisa na temu članka:

Također pročitajte:

• Što su vodiči, poluvodiči i dielektričari
• Što je električni kapacitet
• Metode za određivanje kapaciteta kondenzatora