Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

В електротехниката и електрониката, освен резистор, има и редица други пасивни компоненти. Един от тях е кондензатор. Използва се във филтри, като устройство за акумулиране на енергия в източници на енергия, като компенсатор за реактивна мощност, както и в други области. В тази статия ще разгледаме как работи един кондензатор и какво е то.

дефиниция

Думата condenser идва от латинското "condensatio", което се превежда като "натрупване". Във физиката този термин се използва за описание на цяла ниша на електрически продукти, чиято цел е да работи като енергиен склад. Количеството на натрупаната енергия зависи от капацитета и квадрата на напрежението на неговите табели, разделено на 2. В същото време, токът през него тече само по време на процеса на зареждане. Но първо първо.

E = (CU 2 ) / 2

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

Принцип на действие

Сега, когато знаем как този елемент е посочен в диаграмите, трябва да вземем предвид принципа на работа на кондензатора. Когато кондензаторните платки са свързани към източник на енергия, електрическите заряди от положителните и отрицателните изводи на импулса се придвижват към плочите, натрупвайки се върху тях.

Електрическият ток се прекъсва след зареждане на кондензатора до номиналния капацитет, тъй като между пластините има диелектричен слой и той не може непрекъснато да тече. Когато захранването бъде прекъснато, зарядите ще останат на кондензатора и следователно напрежението ще остане на неговите терминали.

Натоварванията, натрупани на всяка от плочите, са противоположни. Съответно, плочата, свързана с положителния изход на енергийния източник, е положително заредена, а тази, която е отрицателна към отрицателната. Принципът на действие на този продукт се основава на привличането на противоположни заряди в електрическата верига.

Казано с прости думи, кондензаторът ще спести енергията, която е прехвърлена от източника на енергия - това е неговата цел. На практика обаче съществуват различни загуби и течове.

Интересно! Leyden Bank - прототип на модерни кондензатори, родени на светлина през 1745 година. Това устройство е способно да съхранява енергия и да извлича искри, когато е затворено. Външен вид и дизайн виждате по-долу.

И на фигурата по-долу можете да видите конструкцията на най-простия плосък кондензатор - две плочи, разделени от диелектрик:

Тъй като капацитетът е правопропорционален на площта на плочите и обратно пропорционална на разстоянието между тях - тогава, за да се увеличи капацитета, инженерите са разработили редица други форми на кондензатори. Например, подредени в спирала - така че тяхната площ стана много пъти по-големи със същите размери, както и цилиндрични и сферични решения.

Един от законите на превключване посочва, че напрежението на кондензаторните пластини не може да се промени рязко, както е показано в следващата миниатюра.

видове

Класификацията на кондензаторите може да се извърши по различни критерии.

Според постоянството на капацитета:

  • Постоянна.
  • Променливи. Капацитетът им може да се променя или ръчно от оператора (потребителя) на устройството, или под въздействието на напрежение (както при варикапи и вариконд).

Полярността на приложеното напрежение:

  • Неполярна - може да работи в електрически вериги.
  • Polar - при свързване на напрежението на грешен поляритет се проваля.

В зависимост от това къде се използват тези компоненти, има различни опции за материала:

  • Хартия и метал и хартия - са познати на много, често в съветските времена, кондензатори под формата на правоъгълни тухли, маркирани като "MBHCH". Появата на този тип кондензатор виждате по-долу. Те са неполярни.
  • Керамични - те често филтър високочестотен шум, и относителната диелектрична константа ви позволява да направите многослойни компоненти с капацитет, сравним с електролити (скъпо), не са чувствителни към полярност.
  • Филмът - обикновен под формата на кафяви подложки, евтин, се използват навсякъде. Характеризира се с нисък ток на утечка, малък капацитет, високо работно напрежение и нечувствителност към полярността на приложеното напрежение.
  • С въздушен диелектрик. Най-добрият пример за такъв елемент е тримерният кондензатор на резонансна верига от радиоприемник, капацитетът на тези елементи е малък, но е удобно да се реализира неговата промяна.
  • Електролитни - това са елементи под формата на бъчви, които най-често се инсталират като филтър на пулсации в мрежата. Дизайнът и принципът на работа ви позволяват да получите повече капацитет с малки размери, но с течение на времето те могат да изсъхнат, да загубят капацитет или да набъбнат. Как да изглеждате в добро състояние, тези продукти ще видите по-долу. Като диелектрик се използва тънък метален оксиден слой. Ако диелектрични кондензатори с диелектрик на AL 2 O 3 се използват в захранващ блок, така наречените „Алуминиеви електролити“, а след това за работа във високочестотни вериги - използвайте танталови (Ta 2 0 5 - те също принадлежат на електролити) кондензатори, защото те имат по-малък ток на утечка, по-голяма устойчивост на външни влияния, за разлика от предишните, алуминий.
  • Полимерни - издържат на високи импулсни токове, работят при ниски температури

Основни технически характеристики

Ако ремонтирате или разработвате електронно устройство, ще трябва да изберете подходящ кондензатор, който да замени неуспешния. А за това трябва да се запознаете с основните технически характеристики на кондензатора, от който зависи работата му в електрическата верига

Номинален капацитет. Той характеризира основната цел на компонента - какъв вид такса може да се съхранява. Основната характеристика се измерва в фаради [F]. Такава единица за измерване обаче е твърде голяма, така че използват дялове:

  • Milifarades, mF - 0, 001 F ( 10-3 );
  • Микрофаради, микрофарад - 0, 000 001 F (10 -6 );
  • Nanofarads, nF - 0, 000 000 001 F (10 -9 );
  • Picofarads, pF - 0, 000 000 000 00 F (10 -12 ).

Номинално напрежение - това е напрежението, на което може да се гарантира, че кондензаторът ще работи в нормален режим. Ако тази стойност бъде превишена, има вероятност да се получи пробив на диелектрика. Тя може да бъде от единици волта (за електролити) до хиляди волта (филм и керамика). При поправка тази стойност не трябва да бъде по-ниска от тази на повредената, по-висока - можете!

Толеранс на отклонение - доколко действителният капацитет може да се различава от посочения номинал. Тя може да достигне 20-30%, но има и прецизни модели с допустимо отклонение до 1% - за използване в схеми, където се изисква специална точност.

Температурен коефициент на капацитета - този параметър е важен за електролитите. В алуминиевите кондензатори, с понижаване на температурата, капацитетът намалява и електрическото съпротивление се увеличава (на английски ESR)

ESR - еквивалентно серийно съпротивление, също е важно за електролитите. Прост език - колкото повече е, толкова по-лошо. Имате надут кондер ESR се покачва.

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

Къде и за какво се прилага

Въпреки това, ние ще отговорим на въпроса „за какво е предназначен кондензаторът?” От практическа гледна точка. За това ще разгледаме няколко схеми.

Най-широко използваните електролитни кондензатори са открити в качеството на споменатия по-горе мрежов пулсационен филтър в захранващите устройства. Диаграмата по-долу показва точно къде е инсталиран електролитът. Колкото по-голям е товарът, толкова по-голям е капацитетът на електролита за изглаждане на пулсациите.

Следващото място, където се използват кондензатори, са филтрите с висока и ниска честота. Диаграмата по-долу показва типични включвания. Така в акустичните системи басите, средните и високите честоти се разпространяват по високоговорителите без използването на активни компоненти.

Баластните захранвания често се използват за зареждане на малки батерии и устройства с ниска мощност, като евтини LED светлини, радиостанции и други. Филмовият кондензатор се монтира последователно с устройството за захранване, като ограничава тока поради неговото реактивно съпротивление - това е принципът на работа на такава проста схема.

Snabbers са устройства, предназначени да предпазват полупроводниковите превключватели и релейни контакти от товари, произтичащи от превключване. В съвременните импулсни високочестотни захранващи блокове се използват демпфери от резистор и кондензатор, като по този начин се подобряват основните параметри в веригата и се намалява натоварването на ключовете, както и загубата на мощност при неговото нагряване. Принципът на работа с демпфери е да се забавят фронтовете на растежа и спадането на напрежението на ключа, като се използва постоянната време на зарядния капацитет.

заключение

Обмислихме какво е кондензатор, как е подреден и каква функция изпълнява. За по-задълбочено проучване трябва да се запознаете с какви видове кондензатори и какви са практическите им характеристики при работа в различни схеми и приложения. Така например, в случаите, когато се изисква специална точност при работа и надеждност, се използват ниско-ESR или танталови електролити, докато няма особена разлика във филтъра на изправителя какво да се постави.

И накрая, препоръчваме да прегледате полезни видеоклипове по темата на статията:

Прочетете също така:

  • Какво са проводници, полупроводници и диелектрици?
  • Какво е електрически капацитет
  • Методи за определяне на капацитета на кондензатор

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Знание