En elektrisk kondensator er et av elementene i den elektriske kretsen til enhver elektronisk enhet, hvis hovedfunksjon er å lagre energi og deretter returnere den tilbake til kretsen. Industrien tilbyr et bredt utvalg av kondensatorer, forskjellige i typer, kapasiteter, størrelser, applikasjoner.
Prinsippet om drift og egenskaper til kondensatorer
Enheten til kondensatoren består av to metallplater-plater adskilt av et tynt lag med dielektrikum. Forholdet mellom størrelsene og arrangementet av platene og karakteristikken til det dielektriske materialet bestemmer kapasitansindeksen.
Designutviklingen av enhver type kondensator er rettet mot å oppnå maksimal kapasitans basert på minimumsdimensjonene for å spare plass på kretskortet til enheten. En av de mest populære formene i utseende er i form av en tønne, inne i hvilken metallplater er vridd med et dielektrisk mellom dem.Den første kondensatoren, oppfunnet i byen Leiden (Nederland) i 1745, ble kalt "Leiden-krukken".
Prinsippet for drift av komponenten er evnen til å lade og utlade. Lading er mulig på grunn av tilstedeværelsen av platene i liten avstand fra hverandre. Nærliggende ladninger, atskilt med et dielektrikum, tiltrekkes av hverandre og blir liggende på platene, og kondensatoren selv lagrer dermed energi. Etter å ha koblet fra strømkilden, er komponenten klar for retur av energi i kretsen, utladningen.
Parametre og egenskaper som bestemmer arbeidets ytelse, kvalitet og holdbarhet:
- elektrisk kapasitet;
- spesifikk kapasitet;
- tillatt avvik;
- elektrisk styrke;
- egen induktans;
- dielektrisk absorpsjon;
- tap;
- stabilitet;
- pålitelighet.
Evnen til å lagre ladning bestemmer kapasitansen til en kondensator. Når du beregner kapasitet, må du vite:
- dekke området;
- avstand mellom platene;
- dielektrisk konstant for det dielektriske materialet.
For å øke kapasitansen er det nødvendig å øke arealet til platene, redusere avstanden mellom dem og bruke et dielektrikum hvis materiale har en høy dielektrisk konstant.
Farad (F) brukes til å betegne kapasitans - en måleenhet som har fått navnet sitt til ære for den engelske fysikeren Michael Faraday. Imidlertid er 1 Farad for stor. For eksempel er kapasiteten til planeten vår mindre enn 1 farad. I radioelektronikk brukes mindre verdier: mikrofarad (µF, en milliontedel av en farad) og picofarad (pF, en milliondel av en mikrofarad).
Den spesifikke kapasitansen beregnes fra forholdet mellom kapasitansen og massen (volum) til dielektrikumet.Denne indikatoren påvirkes av geometriske dimensjoner, og en økning i spesifikk kapasitans oppnås ved å redusere volumet av dielektrikumet, men dette øker risikoen for sammenbrudd.
Det tillatte avviket i passverdien til kapasiteten fra den faktiske bestemmer nøyaktighetsklassen. I følge GOST er det 5 nøyaktighetsklasser som bestemmer fremtidig bruk. Komponenter av høyeste nøyaktighetsklasse brukes i kretser med høyt ansvar.
Dielektrisk styrke bestemmer evnen til å holde en ladning og opprettholde arbeidsegenskaper. Ladningene som er igjen på platene tenderer mot hverandre, og virker på dielektrikumet. Elektrisk styrke er en viktig egenskap til en kondensator, som bestemmer varigheten av bruken. Ved feil drift vil det oppstå et sammenbrudd av dielektrikumet og komponenten vil svikte.
Det tas hensyn til selvinduktans i AC-kretser med induktorer. For likestrømskretser er det ikke tatt hensyn til.
Dielektrisk absorpsjon - utseendet til spenning på platene under rask utladning. Absorpsjonsfenomenet er tatt i betraktning for sikker drift av høyspente elektriske enheter, siden ved kortslutning er det livsfare.
Tap skyldes den lave strømoverføringen til dielektrikumet. Når du bruker komponenter til elektroniske enheter under forskjellige temperaturforhold og forskjellig fuktighet, har kvalitetsfaktoren for tap innflytelse. Den påvirkes også av driftsfrekvensen. Ved lave frekvenser påvirker tap i dielektrikumet, ved høye frekvenser - i metallet.
Stabilitet er en kondensatorparameter som også påvirkes av omgivelsestemperaturen.Effektene er delt inn i reversible, preget av en temperaturkoeffisient, og irreversible, preget av en koeffisient for temperaturustabilitet.
Kondensatorens pålitelighet avhenger først og fremst av driftsforholdene. Analyse av sammenbrudd tyder på at sammenbrudd i 80 % av tilfellene er årsaken til feilen.
Avhengig av formål, type og bruksområde, varierer også størrelsene på kondensatorene. De minste og minste, i størrelse fra noen få millimeter til flere centimeter, brukes i elektronikk, mens de største brukes i industrien.
Hensikt
Egenskapen til å lagre og frigjøre energi har bestemt den utbredte bruken av kondensatorer i moderne elektronikk. Sammen med motstander og transistorer er de grunnlaget for elektroteknikk. Det er ikke en eneste moderne enhet der de ikke vil bli brukt i en viss kapasitet.
Deres evne til å lade og utlade, sammen med en induktans som har de samme egenskapene, brukes aktivt i radio- og fjernsynsteknologi. En oscillerende krets av en kondensator og induktans er grunnlaget for å sende og motta signaler. Endring av kapasitansen til kondensatoren lar deg endre frekvensen til oscillerende krets. For eksempel kan radiostasjoner sende på sine egne frekvenser, og radioer kan koble seg til disse frekvensene.
En viktig funksjon er utjevning av AC-rippel. Enhver elektronisk enhet som drives av vekselstrøm trenger filtrerende elektriske kondensatorer for å produsere god DC-kvalitet.
Mekanismen for lading og utlading brukes aktivt i fotografisk utstyr.Alle moderne kameraer bruker en blits for fotografering, noe som er realisert på grunn av egenskapen for rask utladning. I dette området er det ulønnsomt å bruke batterier som kan lagre energi godt, men som sakte slipper den. Og kondensatorer, tvert imot, frigjør umiddelbart all den lagrede energien, noe som er nok for en lys blink.
Evnen til å generere pulser med høy effekt av kondensatorer brukes i radar og opprettelse av lasere.
Kondensatorer utfører rollen som gnistslukkende kontakter innen telegrafi og telefoni, samt telemekanikk og automasjon, hvor veksling av høyt belastede releer er nødvendig.
Spenningsregulering av lange kraftledninger utføres ved bruk av kompensasjonstanker.
Moderne kondensatorer, på grunn av deres evner, brukes ikke bare innen radioelektronikk. De brukes i metallbearbeiding, gruvedrift, kullindustri.
Hovedvarianter
På grunn av mangfoldet av bruksområder og driftsforhold for elektroniske enheter, er det et bredt utvalg av komponenter som er forskjellige i typer og egenskaper. Hovedinndelingen er etter klasse og etter type dielektrisk som brukes.
Typer kondensatorer, delt inn etter klasse:
- med konstant kapasitet;
- med variabel kapasitet;
- tuning.
Komponenter med konstant kapasitans brukes i alle elektroniske enheter.
For å endre kapasitansen og parametrene til kretsen, for eksempel frekvensen i oscillerende kretser, brukes kondensatorer med variabel kapasitans.I enheten deres har de flere seksjoner av bevegelige metallplater, som sikrer holdbarheten til arbeidet deres.
Trimmerkondensatorer brukes til engangsjustering av utstyr. De er tilgjengelige i forskjellige kapasitansklassifiseringer (fra noen få picofarads til flere hundre picofarads) og er klassifisert for spenninger opp til 60 volt. Uten bruk av dem er det umulig å finjustere utstyret.
Typer kondensatorer, delt på typen dielektrisk:
- med keramisk dielektrikum;
- med film dielektrisk;
- elektrolytisk;
- ionistorer.
Keramiske er laget i form av en liten plate av keramisk materiale, som metallledninger sprayes på. Slike kondensatorer har forskjellige egenskaper og brukes til både høyspennings- og lavspentkretser.
For lavspentkretser brukes oftest flerlags små komponenter i epoksyharpiks eller plastkasser med en kapasitet fra titalls picofarads til enheter av mikrofarader. De brukes i høyfrekvente kretser av radio-elektronisk utstyr og kan operere under alvorlige klimatiske forhold.
For høyspentkretser lages større keramiske kondensatorer med kapasiteter fra titalls picofarads til tusenvis av picofarads. De brukes i impulskretser og spenningskonverteringsutstyr.
Filmdielektrisk er av forskjellige typer. Den vanligste av dem er lavsan, som har høy styrke. Mindre vanlig er polypropylen dielektrikum, som har lavere tap og brukes i høyspentkretser, for eksempel lydforsterkningskretser og mellomfrekvente kretser.
En egen type filmkondensatorer starter, som brukes ved start av motorene, og på grunn av deres høye kapasitans og spesielle dielektriske materiale reduserer belastningen på den elektriske motoren. De er preget av høy driftsspenning og elektrisk reaktiv effekt.
Elektrolytiske kondensatorer er laget i klassisk design. Kroppen er laget av aluminium, innvendig er det rullede metallplater. Metalloksid avsettes kjemisk på en plate, og en flytende eller fast elektrolytt avsettes på den andre, og danner et dielektrikum. Takket være en slik enhet har elektrolytiske kondensatorer stor kapasitet, men det særegne ved deres bruk over tid er endringen.
I motsetning til keramikk- og filmkondensatorer har elektrolytiske kondensatorer polaritet. De er på sin side delt inn i ikke-polare, blottet for denne ulempen, radial, miniatyr, aksial. Omfanget av deres applikasjon er tradisjonell datamaskin og moderne mikrodatamaskinteknologi.
En spesiell type som har dukket opp relativt nylig er ionistorer. I deres design ligner de elektrolytiske kondensatorer, men de utmerker seg med stor kapasitet (opp til enheter av Farad). Imidlertid er bruken begrenset til en liten maksimal spenning på noen få volt. Superkondensatorer brukes til å lagre minne: Hvis batteriet i en mobiltelefon eller miniatyrdatamaskin går tomt, vil ikke den lagrede informasjonen gå ugjenkallelig tapt.
I tillegg til komponentene i output-versjonen, som dukket opp for lenge siden og som tradisjonelt ble brukt, produseres moderne komponenter i SMD-versjonen, eller, som det også kalles, for overflatemontering. For eksempel kan keramikk produseres i forskjellige størrelser av kasser, fra den minste (1 mm x 0,5 mm) til den største (5,7 mm x 5 mm), og med tilsvarende spenninger fra titalls volt til hundrevis.
Elektrolytiske kondensatorer kan også produseres i overflatemonterte pakker. Dette kan være standard elektrolytiske kondensatorer av aluminium, eller de kan være tantalkondensatorer, som ligner litt på keramiske, men skiller seg fra dem i høyere kapasitans og lave tap. De kan være både pinnede og ikke-pinnede SMD.
Et trekk ved tantalkondensatorer er lang levetid og minimale tap med en litt lavere kapasitansgrense, men samtidig kjennetegnes de av en høy pris. De brukes i kretser med høyt ansvar der det kreves høy kapasitans.
Lignende artikler:
