Mi a kondenzátor és mire való?

meghatározás

A kondenzátor szó a latin "kondenzáció" -ból származik, amely "felhalmozódásnak" jelent. A fizikában ezt a kifejezést az elektromos termékek egész résének leírására használják, amelyek célja energiatároló eszközként való működés. A tárolt energia mennyisége a tányérok kapacitásától és a feszültség négyzetétől függ, osztva 2-vel. Sőt, az áram csak a töltés során áramlik rajta. De az első dolgok először.

E = (CU²)/2

Egyszerűen fogalmazva: a kondenzátor olyan eszköz, amely energiát képes tárolni elektromos mező. A legegyszerűbb változatban két vezetőből (lemezből) áll, amelyeket dielektrikum választ el egymástól. Az alábbi ábrán egy lapos kondenzátor külső eszközének egyszerűsített vázlata látható. Az ábrán látható szimbólum 2 8 mm magas, 1,5 mm távolságra lévő jellemzőt ábrázol.

Működési elv

Most, hogy tudjuk, hogyan jelenik meg ez az elem a diagramokon, figyelembe kell vennünk a kondenzátor működésének elvét. Amikor a kondenzátor lemezeket egy áramforráshoz csatlakoztatják, az IP pozitív és negatív kivezetéseiből származó elektromos töltések a lemezekhez rohannak, és rájuk felhalmozódnak.

Az elektromos áram megszakad, miután a kondenzátort a névleges kapacitásra feltöltötték, mivel a lemezek között dielektromos réteg van, és nem képes folyamatosan áramolni. Az áramforrás kikapcsolásakor a kondenzátor töltései maradnak, ami azt jelenti, hogy a feszültség a kivezetésein megmarad.

Az egyes lemezeken felhalmozódott töltések ellentétesek. Ennek megfelelően a fedél, amely a tápegység pozitív csatlakozójához volt csatlakoztatva, pozitív töltésű, és a negatív csatlakozóhoz csatlakoztatott fedél negatív. A termék működésének elve az ellenkező töltések vonzásán alapszik egy elektromos áramkörben.

Egyszerű szavakkal: a kondenzátor megtakarítja az energiaforrásból átvitt energiát - ez a célja. A gyakorlatban azonban számos veszteség és szivárgás tapasztalható.

Érdekes! A Leiden Bank 1745-ben született modern kondenzátorok prototípusa. Ez az eszköz képes felhalmozni energiát és kiszívni a szikrákat, amikor lemezeit bezárták. Az alább látható megjelenés és formatervezés.

Az alábbi ábrán a legegyszerűbb lapos kondenzátor felépítése látható - két lemez dielektromos elválasztással:

Mivel a kapacitás egyenesen arányos a lemezek területével és fordítva arányos a köztük lévő távolsággal, a kapacitás növelése érdekében a mérnökök számos más típusú kondenzátort fejlesztettek ki.Például, becsomagolt spirállemezek - így területük sokszor nagyobb lett ugyanolyan általános méretekkel, valamint hengeres és gömb alakú megoldásokkal.

A váltás egyik törvénye szerint a kondenzátorlemezek közötti feszültség nem változhat hirtelen, amint azt a következő miniatűr szemlélteti.

típusok

A kondenzátorok különféle kritériumok szerint osztályozhatók.

A kapacitás állandósága alapján:

• Állandó.
• Változókat. Kapacitása manuálisan megváltoztatható az eszköz kezelője (felhasználó) által, vagy feszültség hatására (például varicaps és varicondák esetén).

Az alkalmazott feszültség polaritása alapján:

• Nem poláris - váltakozó áramú áramkörökben működhet.
• Poláris - ha rossz polaritású feszültség van csatlakoztatva, akkor azok meghibásodnak.

Attól függően, hogy hol használják ezeket az alkatrészeket, az anyagokat különböztetik meg a különféle lehetőségek:

• Papír és fém - ezek sokkal közösek, a szovjet időkben általában használt kondenzátorok téglalap alakú tégla formájában vannak feltüntetve, mint például "MBHCH". Az ilyen típusú kondenzátorok megjelenése az alábbiakban látható. Nem polárosak.
• Kerámia - gyakran szűrik a magas frekvenciájú zajt, és a relatív engedélyezhetőség lehetővé teszi többrétegű alkatrészek gyártását, amelyek kapacitása összehasonlítható az elektrolitokkal (drága), nem érzékenyek a polaritásra.
• A film - barna párnák formájában elosztva, olcsó, mindenütt használatban van. Jellemző az alacsony szivárgási áram, kis kapacitás, nagy üzemi feszültség és az alkalmazott feszültség polaritására való érzékenység.
• Levegő dielektrikával. A legjobb példa egy ilyen elemre a rezonáns áramkör hangoló kondenzátora a rádióvevőtől, az ilyen elemek kapacitása kicsi, de kényelmes megvalósítani annak változását.
• Elektrolitikus - ezek hordó formájú elemek, ezeket leggyakrabban hálózati impulzusok szűrőjeként telepítik az áramellátásban. A kialakítás és a működés elve lehetővé teszi nagy méretű, kicsi méretű beszerzést, de idővel kiszáradhatnak, elveszítik a kapacitást vagy megduzzadhatnak. Az alábbiakban láthatja, hogy ezek a termékek hogyan néznek ki jó állapotban. Dielektrikumként vékony fém-oxid réteget használnak. Ha a tápegység kondenzátorokat használ, AL dielektrikussal₂O₃ - úgynevezett "Alumínium-elektrolitok", majd a magas frekvenciájú áramkörökben történő munkavégzéshez használjon tantált (Ta₂0₅ - az elektrolitkondenzátorokra is vonatkoznak, mivel kevesebb szivárgási árammal rendelkeznek, nagyobb ellenállást mutatnak a külső behatásoknak, szemben a korábbi alumínium kondenzátorokkal.
• Polimer - képes ellenállni a nagy impulzusos áramoknak, alacsony hőmérsékleten dolgozik

Főbb jellemzők

Ha elektronikus készüléket javít vagy fejleszt, akkor ki kell választania egy megfelelő kondenzátort a meghibásodott kicseréléséhez. És ehhez meg kell ismerkednie a kondenzátor fő műszaki jellemzőivel, amelyektől függ az elektromos áramkörben való működése.

Névleges kapacitás. Ez jellemzi az elem fő célját - milyen töltést képes tárolni. A fő jellemzőt fradorokban mérik [f]. Egy ilyen mértékegység azonban túl nagy, ezért a megosztásokat használják:

• Milifaraadid, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Mikrofarádák, mikrofaradók - 0, 000 001 F (10^-6);
• Nanofarád, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• Pikofaradok, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

A névleges feszültség az a feszültség, amelyre garantálható, hogy a kondenzátor normál üzemben működik. Ha ezt az értéket túllépik, nagyon valószínű, hogy a dielektromos anyag megoszlik. Ez lehet voltos egységektől (elektrolitoknál) és több ezer voltig (film és kerámia). Javításkor ez az érték nem lehet alacsonyabb, mint a meghibásodott érték, magasabb - ez lehetséges!

Eltérési tűrés - mennyiben térhet el a tényleges kapacitás a deklarált névleges kapacitástól. Eléri a 20-30% -ot, de vannak olyan nagy pontosságú modellek, amelyek tűrése akár 1% lehet - olyan áramkörökben történő alkalmazásra, ahol speciális pontosság szükséges.

A kapacitás hőmérsékleti együtthatója - ez a paraméter fontos az elektrolitok számára. Alumínium kondenzátorokban, amikor a hőmérséklet csökken, a kapacitás csökken, és az elektromos ellenállás növekszik (ESR-ben)

ESR - ekvivalens sorozat ellenállás, az elektrolitok szempontjából is fontos. Egyszerűen fogalmazva: minél nagyobb, annál rosszabb. Duzzadt kondorokban az ESR emelkedik.

Az alábbi táblázat a különböző névleges kapacitások és feszültségek megengedett ESR-értékeit mutatja.

Hol és miért alkalmazzák

Ennek ellenére megválaszoljuk a „mi a kondenzátor tervezték?” gyakorlati szempontból. Ehhez fontolja meg több sémát.

Az elektrolit kondenzátorokat a hálózati fodrozás már említett szűrőjeként használják a tápegységekben. Az alábbi ábra azt mutatja, hogy az elektrolit hol van telepítve. Minél nagyobb a terhelés, annál nagyobb az elektrolit-kapacitás szükséges a hullámzás kiegyenlítéséhez.

A következő helyek, ahol a kondenzátorokat használják, a magas és az aluláteresztő szűrők. Az alábbi ábra a tipikus zárványokat mutatja. Így a hangszórókban a basszus-, a közép- és a magas frekvenciákat a hangszórók mentén tenyésztjük aktív komponensek használata nélkül.

Az előtét-tápegységeket gyakran használják kis elemek és kis fogyasztású készülékek töltésére, például olcsó LED-izzók, rádiók és mások számára. Egy fóliakondenzátort sorban kell felszerelni a tápegységgel, korlátozva az áramot annak reaktanciája miatt - ez egy ilyen egyszerű áramkör működésének alapelve.

A szitakötők olyan eszközök, amelyek célja a félvezető-kapcsolók és a reléérintkezők védelme a kapcsolási terhektől. A modern impulzusos nagyfrekvenciás PSU-kban egy ellenállásból és kondenzátorból származó siklókat használnak, ezáltal javítva az áramkör fő paramétereit, csökkentve a kulcsok terhelését, valamint a fűtés energiaveszteségét. A becsapódás működésének alapelve a kulcs növekedési és feszültségcsillapításának lelassítása a kapacitás állandó töltési ideje miatt.

következtetés

Megvizsgáltuk, hogy mi a kondenzátor, hogyan van kialakítva és milyen funkciót lát el. A mélyebb tanulmányhoz alaposan meg kell ismerkednie a kondenzátorok típusaival és azok gyakorlati tulajdonságaival a különféle áramkörökben és alkalmazásokban. Tehát például olyan esetekben, amikor a működéshez és a megbízhatósághoz különleges pontosság szükséges, alacsony ESR-es elektrolitok vagy tantál-elektrolitok vannak felhasználva, miközben az egyenirányító szűrőjén nincs különbség, hogy mit kell tenni.

Végül azt javasoljuk, hogy nézzen meg hasznos videókat a cikk témájáról:

Olvassa el:

• Mik azok a vezetők, félvezetők és dielektrikumok?
• Mi az elektromos kapacitás?
• A kondenzátor kapacitásának meghatározására szolgáló módszerek