Apa itu kapasitor dan untuk apa?

Definisi

Kata condenser berasal dari bahasa Latin "condensatio", yang diterjemahkan sebagai "pengumpulan". Dalam fizik, istilah ini digunakan untuk menggambarkan keseluruhan ceruk produk elektrik yang tujuannya berfungsi sebagai alat penyimpanan tenaga. Jumlah tenaga yang tersimpan bergantung pada kapasiti dan kuasa dua voltan pada platnya, dibahagi dengan 2. Lebih-lebih lagi, arus mengalir melaluinya hanya semasa pengisian. Tetapi perkara pertama yang pertama.

E = (CU²)/2

Secara sederhana, kapasitor adalah peranti yang dapat menyimpan tenaga di medan elektrik. Dalam versi paling mudah, ia terdiri daripada dua konduktor (plat), dipisahkan oleh dielektrik. Pada rajah di bawah anda melihat gambarajah ringkas peranti luaran kapasitor rata. Simbol pada rajah mewakili 2 ciri tinggi 8 mm, pada jarak 1.5 mm antara satu sama lain.

Prinsip kerja

Setelah mengetahui bagaimana elemen ini ditunjukkan pada gambar rajah, kita perlu mempertimbangkan prinsip operasi kapasitor. Apabila plat kapasitor disambungkan ke sumber kuasa, cas elektrik dari terminal positif dan negatif IP bergegas ke plat, terkumpul di atasnya.

Arus elektrik terganggu setelah mengisi kapasitor ke kapasiti nominal, kerana terdapat lapisan dielektrik di antara plat, ia tidak dapat mengalir secara berterusan. Apabila sumber kuasa dimatikan, caj akan tetap berada di kapasitor, yang bermaksud voltan di terminal akan tetap ada.

Caj yang terkumpul pada setiap pinggan adalah berlawanan. Oleh itu, penutup yang disambungkan ke terminal positif sumber kuasa dicas positif, dan penutup yang disambungkan ke terminal negatif adalah negatif. Prinsip pengoperasian produk ini berdasarkan tarikan daya cas bertentangan dalam litar elektrik.

Dengan kata mudah, kapasitor akan menjimatkan tenaga yang dipindahkan dari sumber kuasa - inilah tujuannya. Namun, dalam praktiknya terdapat pelbagai kerugian dan kebocoran.

Menarik! Leiden Bank adalah prototaip kapasitor moden yang lahir pada tahun 1745. Peranti ini dapat mengumpulkan tenaga dan mengeluarkan bunga api semasa pinggannya ditutup. Rupa dan reka bentuk yang anda lihat di bawah.

Dan dalam gambar di bawah ini anda melihat pembinaan kapasitor rata paling sederhana - dua plat dipisahkan oleh dielektrik:

Oleh kerana kapasiti berkadar langsung dengan luas plat dan berbanding terbalik dengan jarak di antara mereka, untuk meningkatkan kapasiti, para jurutera mengembangkan sejumlah bentuk kapasitor lain.Contohnya, plat dibalut spiral - sehingga luasnya menjadi berkali-kali lebih besar pada dimensi keseluruhan yang sama, serta penyelesaian silinder dan sfera.

Salah satu undang-undang beralih menyatakan bahawa voltan melintasi plat kapasitor tidak dapat berubah secara tiba-tiba, seperti yang ditunjukkan oleh miniatur berikut.

Spesies

Kapasitor dapat dikelaskan mengikut pelbagai kriteria.

Dengan kecekapan keupayaan:

• Kekal.
• Pemboleh ubah Kapasiti mereka dapat diubah sama ada secara manual oleh operator (pengguna) peranti, atau di bawah pengaruh voltan (seperti pada varicaps dan varicondas).

Dengan kekutuban voltan terpakai:

• Tidak polar - boleh berfungsi dalam litar arus bolak-balik.
• Polar - apabila voltan kekutuban yang salah disambungkan, ia gagal.

Bergantung pada tempat komponen ini digunakan, pilihan yang berbeza dibezakan berdasarkan bahan:

• Kertas dan kertas adalah biasa bagi banyak yang biasa di zaman Soviet kapasitor dalam bentuk batu bata segi empat dengan tanda seperti "MBGCH". Kemunculan kapasitor jenis ini yang anda lihat di bawah. Mereka tidak polar.
• Seramik - mereka sering menyaring bunyi frekuensi tinggi, dan kebolehtepatan relatif membolehkan anda membuat komponen berlapis dengan kapasiti setanding dengan elektrolit (mahal), tidak sensitif terhadap kekutuban.
• Filem - diedarkan dalam bentuk pad coklat, murah, digunakan di mana-mana sahaja. Dicirikan oleh arus kebocoran rendah, kapasiti kecil, voltan operasi tinggi dan tidak sensitif terhadap kekutuban voltan yang dikenakan.
• Dengan dielektrik udara. Contoh terbaik elemen seperti itu adalah kapasitor penalaan litar resonan dari penerima radio, kapasiti elemen tersebut kecil, tetapi lebih mudah untuk menyedari perubahannya.
• Elektrolitik - ini adalah unsur-unsur dalam bentuk tong, ia dipasang paling kerap sebagai penapis denyutan rangkaian dalam bekalan kuasa. Reka bentuk dan prinsip operasi memungkinkan untuk memperoleh kapasiti besar dengan ukuran kecil, tetapi lama-kelamaan mereka dapat mengering, kehilangan kapasiti atau membengkak. Bagaimana produk ini kelihatan dalam keadaan baik seperti yang anda lihat di bawah. Sebagai dielektrik, lapisan oksida logam nipis digunakan. Sekiranya bekalan kuasa menggunakan kapasitor dengan dielektrik dari AL₂O₃ - kononnya "Elektrolit aluminium", kemudian untuk kerja di litar frekuensi tinggi - gunakan tantalum (Ta₂0₅ - mereka juga berlaku untuk elektrolit) kapasitor, kerana arus kurang kebocoran, ketahanan yang lebih besar terhadap pengaruh luaran, tidak seperti aluminium sebelumnya.
• Polimer - mampu menahan arus berdenyut besar, berfungsi pada suhu rendah

Spesifikasi Utama

Sekiranya anda membaiki atau mengembangkan peranti elektronik, anda perlu memilih kapasitor yang sesuai untuk menggantikan yang gagal. Dan untuk ini, anda perlu mengetahui ciri teknikal utama kapasitor, yang bergantung kepada operasinya dalam litar elektrik.

Kapasiti dinilai. Ini mencirikan tujuan utama komponen - jenis caj yang boleh disimpan. Ciri utama diukur dalam farad [f]. Walau bagaimanapun, unit pengukuran seperti itu terlalu besar, oleh itu, saham digunakan:

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

Voltan undian adalah voltan yang boleh dijamin kapasitor berfungsi dalam mod normal. Sekiranya nilai ini dilebihi, kemungkinan pecahan dielektrik sangat mungkin. Ini dapat dari unit volt (untuk elektrolit) dan hingga ribuan volt (filem dan seramik). Semasa membaiki, nilai ini tidak boleh lebih rendah daripada yang gagal, lebih tinggi - mungkin!

Toleransi penyimpangan - seberapa besar kapasiti sebenar mungkin berbeza dengan kapasiti nominal yang dinyatakan. Ia boleh mencapai 20-30%, tetapi ada juga model berketepatan tinggi dengan toleransi hingga 1% - untuk digunakan dalam litar di mana ketepatan khas diperlukan.

Pekali suhu kapasitansi - parameter ini penting untuk elektrolit. Dalam kapasitor aluminium, apabila suhu menurun, kapasitansi menurun dan daya tahan elektrik meningkat (dalam ESR)

ESR - rintangan siri yang setara, juga penting untuk elektrolit. Secara sederhana - semakin besar, semakin teruk. Pada kondor yang bengkak, ESR naik.

Dalam jadual di bawah anda melihat nilai ESR yang dibenarkan untuk kapasiti dan voltan yang berbeza.

Di mana dan untuk apa yang digunakan

Namun, kita akan menjawab soalan "untuk apa kapasitor dirancang?" dari sudut praktikal. Untuk melakukan ini, pertimbangkan beberapa skema.

Kapasitor elektrolit paling banyak digunakan sebagai penapis riak rangkaian yang telah disebutkan dalam bekalan kuasa. Rajah di bawah menunjukkan di mana elektrolit dipasang. Semakin besar beban, semakin besar kapasiti elektrolit yang diperlukan untuk melancarkan riak.

Tempat seterusnya di mana kapasitor digunakan adalah penapis lulus tinggi dan rendah. Rajah di bawah menunjukkan kemasukan khas. Oleh itu, dalam pembesar suara, frekuensi bass, pertengahan dan tinggi dibentuk di sepanjang pembesar suara tanpa menggunakan komponen aktif.

Bekalan kuasa pemberat sering digunakan untuk mengecas bateri kecil dan peranti kuasa rendah kuasa, seperti lampu LED murah, radio, dan lain-lain. Kapasitor filem dipasang secara bersiri dengan peranti pembekalan, yang membatasi arus kerana reaktansinya - ini adalah prinsip operasi litar sederhana.

Snabbers adalah peranti yang dirancang untuk melindungi suis semikonduktor dan kenalan relay daripada menukar beban. Dalam PSU frekuensi tinggi berdenyut moden, snubber dari perintang dan kapasitor digunakan, dengan itu meningkatkan parameter utama dalam litar dan mengurangkan beban pada kekunci, serta kehilangan kuasa pada pemanasannya. Prinsip operasi snubber adalah memperlahankan bahagian depan pertumbuhan dan kerosakan voltan pada kunci kerana penggunaan masa pengisian kapasitans yang berterusan.

Kesimpulannya

Kami memeriksa apa itu kapasitor, bagaimana ia dirancang dan fungsi apa yang dilakukannya. Untuk kajian yang lebih mendalam, anda perlu mengenali jenis kapasitor dan ciri praktikalnya dalam pelbagai litar dan aplikasi. Jadi, sebagai contoh, dalam kes di mana ketepatan khas diperlukan dalam operasi dan kebolehpercayaan, elektrolit ESR rendah atau elektrolit tantalum digunakan, sementara tidak ada perbezaan khusus dalam penapis pada penerus apa yang harus dimasukkan.

Pada akhirnya, kami mengesyorkan menonton video berguna mengenai topik artikel:

Baca juga:

• Apakah konduktor, semikonduktor dan dielektrik
• Apakah kapasiti elektrik
• Kaedah untuk menentukan kapasiti kapasitor