Site Loader

Содержание

Как определить полярность конденсатора и не перепутать


Способы определения полярности конденсатора

По маркировке

У большинства конденсаторов-электролитов отечественных, а также ряда государств бывшего соцлагеря, обозначается лишь положительный вывод. Соответственно, второй – это минус. Но вот символика может быть разной. Она зависит от страны-изготовителя и года выпуска радиодетали. Последнее объясняется тем, что с течением времени изменяются нормативные документы, вступают в силу новые стандарты.

Примеры обозначения плюса конденсатора

  • Символ «+» на корпусе около одной из ножек. В некоторых сериях она проходит через его центр. Это относится к конденсаторам цилиндрической формы (бочкообразным), с «дном» из пластмассы. Например, К50-16.
  • У конденсаторов типа ЭТО полярность иногда не обозначается. Но определить ее визуально можно, если посмотреть на форму детали. Вывод «+» расположен со стороны, имеющий больший диаметр (на рисунке плюс вверху).

  • Если конденсатор (так называемая коаксиальная конструкция) предназначен для монтажа способом присоединения корпуса к «шасси» прибора (являющимся минусом любой схемы), то центральный контакт – плюс, без всякого сомнения.

Обозначение минуса

Это относится к конденсаторам импортного производства. Рядом с ножкой «–», на корпусе, имеется своеобразный штрих-код, представляющий собой прерывистую полосу или вертикальный ряд из черточек. Как вариант – длинная полоска вдоль осевой линии цилиндра, один конец которой указывает на минус. Она выделяется на общем фоне своим оттенком.

По геометрии

Если у конденсатора одна ножка длиннее другой, то это – плюс. В основном подобным образом также маркируются изделия импортные.

С помощью мультиметра

Такой способ определения полярности конденсатора практикуется, если его маркировка трудночитаема или полностью стерта. Для проверки необходимо собрать схему. Понадобится или мультиметр с внутренним сопротивлением порядка 100 кОм (режим – измерение I=, предел – микроамперы)

или источник постоянного тока + милливольтметр + нагрузка

Что сделать

  • Полностью разрядить конденсатор. Для этого достаточно его ножки замкнуть накоротко (жалом отвертки, пинцетом).
  • Подключить емкость в разрыв цепи.
  • После окончания процесса заряда зафиксировать значение тока (он будет постепенно уменьшаться).
  • Разрядить.
  • Снова включить в схему.
  • Считать показания прибора.

Рекомендация. Определение полярности прибором целесообразно делать в любом случае. Это позволит одновременно произвести и диагностику детали. Если электролит, имеющий большой номинал, заряжается сравнительно быстро от источника 9±3 В, то это свидетельство того, что он «подсох». То есть утратил часть своей емкости. Его лучше в схему не ставить, так как ее работа может быть некорректной, и придется заниматься дополнительными настройками.

По маркировке

У отечественных электролитов концы расположены в разных сторонах устройства, либо на одной стороне. На корпусе прибора изображают знак «плюс». Определить, какой конец является частью анода можно, посмотрев на расположение «плюса». К какому выводу он изображен ближе, тот конец и относится к аноду. Старые образцы приборов чешского производства имеют точно такое же обозначение.

Устройства типа К50-16 изготовлены из пластмассы. На них уже указана информация о полярности. Однако иногда знаки «+» и «—» расположены таким образом, что концы пересекают их центры.

Некоторые устройства имеют нестандартную конструкцию, предусматривающую соединение с шасси. Их используют в качестве элементов для осветительных ламп. Катод этих приборов подключается отрицательно и выведен на корпус, в то время как анод выходит из элемента.

Существует серия конденсаторов ЭТО. Некоторые путают их с диодами. Эти приборы маркируются, но иногда обозначения стираются. Что определить местоположение анода, нужно посмотреть на вывод, который выходит из утолщения корпуса.

Полярность конденсаторов, выпускаемых сегодня, определяют по полосе рядом с выводом «минус». Обозначение изображено краской и выглядит как прерывистая линия.

Как определить полярность конденсатора, если маркировка стерта? Конденсатор разряжают и замыкают его ножки отверткой. К устройству подсоединяют батарейку, резистор, микроамперметр и милливольтметр. На схему подают напряжение. Конденсатор начинает накапливать заряд.

Когда зарядка закончится, фиксируют показания прибора по измерению тока. Конденсатор разряжают. Для этого два выхода подсоединяют к лампе. Если она гаснет – прибор разрядился.

Схему собирают повторно и заново снимают показания. Данные первого измерения сравнивают со вторым. Если «плюс» был соединен с «плюсом» милливольтметра, то сведения не будут отличаться друг от друга. Противоположный итог свидетельствует о том, что полярность установлена неверно.

Электролит теряет емкость, если заряжается от источника 9-12 Вт. Такой элемент для сборки схемы не используют, иначе прибор сломается.

С помощью чего измеряют полярность у конденсатора

Как узнать где на конденсаторе плюс, если стерта маркировка? К сожалению, в подавляющем большинстве случаев, при удаленной маркировке определить правильную полярность не представляется возможным. Для некоторых типов радиодеталей, при наличии соответствующего опыта, можно определять полярность при помощи тестера. Порядок действий следующий:

  • Переключатель прибора ставят в положение измерения сопротивления.
  • Прикасаются щупами к выводам элемента. В этот момент стрелка делает бросок, показывая низкое сопротивление (это происходит из-за процесса зарядки). Затем показания прибора изменяются в сторону увеличения сопротивления.
  • Меняют полярность щупов. Стрелка совершает еще больший скачок и снова возвращается в положение высокого сопротивления. Происходит разряд и последующий заряд с противоположной полярностью.
  • Засекают значения максимального сопротивления при различной полярности подключения щупов прибора. Меньшее значение говорит о наличии токов утечки, а значит полярность подключения щупов не соответствует назначению выводов. То есть, если обнаружено некоторое сопротивление, то положительный щуп устройства подключен к отрицательному выводу конденсатора. При правильной полярности у исправного элемента токи утечки ничтожны, и сопротивление приближается к бесконечности.

Вам это будет интересно Особенности кабеля Frls

Все вышесказанное справедливо только для некоторых типов электролитических конденсаторов, обладающими сравнительно большой ёмкостью. В остальных случаях достоверно определить назначение выводов достаточно проблематично.

Соблюдение полярности при подключении конденсаторов к цепям схемы важно не только для правильного функционирования устройства. Не менее важна безопасность, так как несоблюдение требований может привести к разрушению корпуса и повреждению других элементов конструкции.

Что будет если перепутать полярность

Если ошибиться с полярностью электролитического конденсатора – он обязательно выйдет из строя! Сопротивление конденсатора при обратной полярности небольшое, поэтому через его цепь потечет значительный ток. Это вызовет быстрый перегрев, закипание электролита, пары которого разорвут корпус. Такой же эффект вызовет и увеличение рабочего напряжения выше указанного на корпусе. Чтобы исключить нехорошие последствия, верхняя крышка корпуса делается профилированной, с канавками-углублениями на верхней крышке.

Будет интересно➡ Сколько стоят керамические конденсаторы?

При повышенном давлении внутри крышка расходится по этим канавкам, выпуская пары наружу. Следует отметить, что электролитические конденсаторы, использующиеся в компьютерных блоках питания и материнских платах, могут выйти из строя после нескольких лет эксплуатации в нормальном рабочем режиме. Дело в том, что в конденсаторах из-за наличия электролита постоянно протекают электрохимические процессы, усугубляющиеся тяжелым режимом работы и повышенной температурой.

Обозначение плюса конденсатора

На отечественных советских изделиях обозначался только положительный контакт — знаком “+”. Этот знак наносился на корпус рядом с положительным выводом. Иногда в литературе плюсовой вывод электролитических конденсаторов называют анодом, поскольку они не только пассивно накапливают заряд, но и применяются для фильтрации переменного тока, т.е. обладают свойствами активного полупроводникового прибора. В ряде случаев знак “+” ставят и на печатной плате, вблизи от положительного вывода размещенного на ней накопителя.

На изделиях серии К50-16 маркировку полярности наносят на дно, выполненное из пластмассы. У других моделей серии К50, например К50-6, знак “плюс” нанесен краской на нижнюю часть алюминиевого корпуса, рядом с положительным выводом. Иногда по низу также маркируются изделия импортные, произведенные в странах бывшего социалистического лагеря. Современная отечественная продукция отвечает общемировым стандартам.

Полярные и неполярные конденсаторы – в чем отличие

Всевозможные типы конденсаторов, используемые сегодня практически всюду в электронике и электротехнике, в качестве диэлектрика содержат различные вещества. Однако, что касается конкретно электролитических конденсаторов, в частности также танталовых и полимерных, то для них при включении в схему важно строгое соблюдение полярности. Если такой конденсатор включить в цепь неправильно, то он не сможет нормально работать. Данные конденсаторы называются поэтому полярными. В чем же заключается принципиальное отличие полярного конденсатора от неполярного, почему одним конденсаторам все равно как быть включенными в схему, а другим принципиально важно соблюдение полярности?

Будет интересно➡ Чем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов

В этом и попробуем сейчас разобраться. Дело здесь в том, что процесс изготовления электролитических конденсаторов сильно отличается от, скажем, керамических или полипропиленовых. Если у последних двух как обкладки, так и диэлектрик однородны по отношению друг к другу, то есть нет различия в структуре на границе обкладка-диэлектрик с обеих сторон диэлектрика, то электролитические конденсаторы (цилиндрические алюминиевые, танталовые, полимерные) имеют различие в структуре перехода диэлектрик-обкладка с двух сторон диэлектрика: анод и катод отличаются по химическому составу и физическим свойствам.

Интересный материал для ознакомления: что такое вариасторы.

Когда изготавливают электролитический алюминиевый конденсатор, то не просто скручивают в рулон две одинаковые обкладки из фольги, проложенные пропитанной электролитом бумагой. Со стороны анодной обкладки (на которую подается +) присутствует слой оксида алюминия, нанесенный на травленую поверхность фольги особым способом. Анод призван отдавать электроны через внешнюю цепь катоду в процессе заряда конденсатора. Отрицательная обкладка (катод) – просто алюминиевая фольга, на нее в процессе заряда приходят электроны по внешней цепи. Электролит здесь служит проводником ионов.

Полярные и неполярные конденсаторы.

Так же обстоит дело и с танталовыми конденсаторами, где в качестве анода служит порошок тантала, на котором формируется пленка пентаоксида тантала (анод связан с оксидом!), несущего функцию диэлектрика, затем идет слой полупроводника — диоксида марганца в качестве электролита, затем серебряный катод, с которого будут уходить электроны в процессе разряда.

Полимерные электролитические конденсаторы в качестве катода используют легкий проводящий полимер, а в остальном все процессы аналогичны. Суть — окислительная и восстановительная реакции, как в аккумуляторной батарее. Анод окисляется во время электрохимической реакции разрядки, а катод восстанавливается.

Когда электролитический конденсатор заряжен, то имеет место избыток электронов на его катоде, на минусовой обкладке, сообщающий как раз отрицательный заряд этой клемме, а на аноде — недостаток электронов, дающий положительный заряд, таким образом получаем разность потенциалов. Если заряженный электролитический конденсатор замкнуть на внешнюю цепь, то избыточные электроны побегут от отрицательно заряженного катода к положительно заряженному аноду, и заряд будет нейтрализован. В электролите положительные ионы движутся в этот момент от катода к аноду.

Если включить такой полярный конденсатор в цепь неправильно, то описанные реакции не смогут нормально протекать, и конденсатор не будет нормально работать. Неполярные же конденсаторы могут работать в любом включении, поскольку в них нет ни анода, ни катода, ни электролита, и их обкладки взаимодействуют с диэлектриком одинаково, ровно как и с источником.

Полярность конденсатора.

А что если под рукой есть только полярные электролитические конденсаторы, а нужно осуществить включение конденсатора в цепь тока с меняющейся полярностью? Для этого существует одна хитрость. Нужно взять два одинаковых полярных электролитических конденсатора, и соединить их между собой последовательно одноименными клеммами. Получится один неполярный конденсатор из двух полярных, емкость которого будет в 2 раза меньше каждого из двух его составляющих.

Будет интересно➡ Что такое ионистор?

На этой основе, кстати, изготавливают неполярные электролитические конденсаторы, в которых слой оксида присутствует на обеих обкладках. По этой причине неполярные электролитические конденсаторы имеют значительно больший размер, чем полярные аналогичной емкости. Основываясь на данном принципе, изготавливают также электролитические пусковые неполярные конденсаторы, рассчитанные на работу в цепях переменного тока частотой 50-60 Гц.

Полярный и неполярный конденсатор

Характеристики конденсатора

Основной характеристикой любого конденсатора является его емкость, которая определяет количество накопленного заряда. Емкость зависит от площади обкладок и толщины слоя диэлектрика.

Внимание! Площадь пластин нельзя увеличивать бесконечно, поскольку это приводит к росту габаритов и массы устройства.

Толщину диэлектрического слоя также можно снижать только до определенного значения, поскольку любой изолятор имеет свой предел электрической прочности. В связи с этим второй основной характеристикой является рабочее напряжение, при котором конденсатор сохраняет свои свойства на протяжении всего срока службы.

Превышение рабочего напряжения приводит к электрическому пробою и нарушению функционирования прибора, в частности, в некоторых областях применения требуется учитывать дополнительные параметры, а именно:

  • Температурный коэффициент, учитывающий влияние нагрева на емкость радиоэлемента;
  • Тангенс угла диэлектрических потерь, характеризующий свойства радиоэлемента при работе на высоких частотах;
  • Полярность включения, возникающая вследствие конструктивных особенностей некоторых типов устройств.

Для увеличения емкости при сохранении приемлемых габаритов, приходится применять различные технические тонкости. Например, в электролитических конденсаторах в качестве одной из обкладок используется узкая и длинная полоса из алюминиевой фольги. Тонкий слой оксида на поверхности фольги является изолятором, а вместо второй обкладки используется жидкий электролит. При изготовлении такого конденсатора лист фольги скручивается в тонкий цилиндр, который затем помещается в корпус.

Вам это будет интересно Как выбрать цветовую температуру


Электролитический конденсатор

Подобная конструкция совмещает большую площадь обкладок и малую толщину диэлектрика, что позволяет получать очень большие значения емкости при малых габаритах.

Основным недостатком таких конденсаторов является необходимость строгого соблюдения полярности подключения. Невыполнение этого требования приводит к возникновению больших токов, утечкам и разрушению конструкции. Электролитические конденсаторы должны иметь маркировку полярности для правильного подключения.

Обозначение минуса

Принцип маркировки полярности импортных изделий отличается от традиционных стандартов отечественной промышленности и состоит в алгоритме: “чтобы узнать, где плюс, сначала нужно найти, где минус”. Местоположение отрицательного контакта показывают как специальные знаки, так и цвет окраски корпуса.

Например, на черном цилиндрическом корпусе на стороне отрицательного вывода, иногда называемого катодом, нанесена светло-серая полоса по всей высоте цилиндра. На полосе напечатана прерывистая линия, или вытянутые эллипсы, или знак “минус”, а также 1 или 2 угловые скобки, острым углом направленные на катод. Модельный ряд с другими номиналами отличается синим корпусом и бледно-голубой полосой на стороне отрицательного контакта.

Применяют для маркировки и другие цвета, следуя общему принципу: темный корпус и светлая полоса. Такая маркировка никогда полностью не стирается и поэтому всегда можно уверенно определить полярность “электролита”, как для краткости на радиотехническом жаргоне называют электролитические конденсаторы.

Корпус емкостей SMD, изготовленных в виде металлического алюминиевого цилиндра, остается неокрашенным и имеет естественный серебристый цвет, а сегмент круглого верхнего торца закрашивается интенсивным черным, красным или синим цветом и соответствует позиции отрицательного вывода. После монтажа элемента на поверхность печатной платы частично закрашенный торец корпуса, указывающий полярность, хорошо просматривается на схеме, поскольку по сравнению с плоскими элементами имеет большую высоту.

Общие сведения

При включении в электрическую цепь определение полярности для таких элементов не нужно. Но существуют электролитические конденсаторы, которые считаются необычными электронными компонентами, так как сочетают в себе функции не только накапливающего элемента, но и полупроводникового прибора. Они характеризуются большей емкостью, по сравнению с остальными, и малыми габаритными размерами. Сами выводы у конденсатора располагаются радиально (на разных сторонах прибора) или аксиально (на одной стороне).

Эти устройства широко используются во многих электро,- и радиотехнических приборах, в компьютерах, в измерительных приборах и т.д. Для них определение полярности и правильное подключение в сеть обязательны.

Обратите внимание! Они могут взорваться, если на них ошибочно подать напряжение, выше рассчитанного. Его значение в основном указывается производителем на корпусе изделия.

Замена конденсаторов

Дорожки и контактные площадки на современных платах становятся все меньше, а сами платы зачастую являются многослойными. Все это значительно усложняет процесс отсоединения элемента с целью контроля его работоспособности. Потому актуальным становится вопрос: как проверить конденсатор мультиметром не выпаивая его? Попробуем найти решение.

По сути ремонт любой радиоэлектронной аппаратуры сводится к поиску и замене неисправных деталей. И, возможно, вы удивитесь тому, насколько часто выходят из строя такие, казалось бы, простые компоненты как конденсаторы.

Неполярные электролитические конденсаторы

Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов температурные характеристики, тип корпуса и так далее , которые делают тот или иной тип конденсаторов электролитический, керамический и пр. В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника. Конденсаторы Рис.

Регистрация Вход.

По внешнему виду

Если маркировка стерлась или неясна, то определение полярности конденсатора иногда возможно путем анализа внешнего вида корпуса. У многих емкостей с расположением выводов на одной стороне и не подвергавшихся монтажу плюсовая ножка длиннее, чем отрицательная. Изделия марки ЭТО, ныне устаревшие, имеют вид 2 цилиндров, поставленных друг на друга: большего диаметра и небольшой высоты, и меньшего диаметра, но существенно более высокий. Контакты расположены по центру торцов цилиндров. Положительный вывод смонтирован в торце цилиндра большего диаметра.

Их чего состоят

Больших емкостей можно добиться только с помощью химических источников.

Электролитические конденсаторы являются химическими источниками тока. У них, как и у аккумуляторов, есть катод, анод и электролит. А также те же самые недостатки, что и у аккумуляторов.

Поэтому, такие конденсаторы и называются электролитическими. Среди радиолюбителей и электронщиков они сокращенно называются электролитами.

По составу электролита они бывают: жидкого и сухого типа. Еще есть оксидно-полупроводниковые, а также оксидно-металлические. Обозначаются на принципиальных схемах также, как и обычный, но только с указанием полярности в виде знака +.

ESR конденсатора

ESR – оно же эквивалентное последовательное сопротивление – это очень важный параметр конденсаторов. Для чего он нужен и как его определить, об этом мы как раз и поговорим в нашей статье.

Реальные параметры конденсатора

Думаю, все вы в курсе, что в нашем бесшабашном мире нет ничего идеального. То же самое касается и электроники. Радиоэлементы, каскады, радиоузлы также частенько дают сбои. Можно даже вспомнить недавнюю историю с космическим кораблем “Прогресс”. Сбой какого-то узла повлек гибель целого гиганта космической отрасли. Даже простой, на первый взгляд, радиоэлемент конденсатор, имеет в своем составе не только емкость, но и другие паразитные параметры. Давайте рассмотрим схему, из чего все-таки состоит наш реальный конденсатор?

r – это сопротивление диэлектрика и корпуса между обкладками конденсатора

С – собственно сама емкость конденсатора

ESR – эквивалентное последовательное сопротивление

ESI (чаще его называют ESL) – эквивалентная последовательная индуктивность

Вот на самом деле из чего состоит простой безобидный конденсатор, особенно электролитический. Рассмотрим эти параметры более подробно:

r – сопротивление диэлектрика. Диэлектриком может быть электролит в электролитических конденсаторах, бумага или еще какая-нибудь дрянь). Также между выводами конденсатора находится его корпус. Он тоже обладает каким-то сопротивлением и тоже сделан из диэлектрика и относится сюда же.

С – емкость конденсатора, которая написана на самом конденсаторе плюс-минус некоторые отклонения, связанные с погрешностью.

ESI(ESL) – последовательная индуктивность – это собственная индуктивность обкладок и выводов. На низких частотах можно не учитывать. Почему? Читаем статью катушка индуктивности в цепи постоянного и переменного тока.

Где “прячется” ESR в конденсаторе

ESR представляет из себя сопротивление выводов и обкладок

Как вы знаете, сопротивление проводника можно узнать по формуле:

ρ – это удельное сопротивление проводника

l – длина проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

Так что можете посчитать приблизительно сопротивление выводов конденсатора и заодно его обкладок

Вопрос: Конденсатор металлоплёночный тип: К73-17 есть ли полярность?

Татьяна Р.10

Поскольку C=q/U (емкость конденсатора прямо пропорциональна заряду и обратно пропорциональна напряжению), то при постоянном напряжении при увеличении заряда во столько же раз должна повыситься и емкость конденсатора.

Ирина С.1Всего 1 ответ.

Другие интересные вопросы и ответы

Будут ли зубы здоровыми, если их чистить без зубной пасты?

Алексей Григорьев3

Да, будут. Раньше только так и чистили)

Альтернатива пасте (не в порядке значимости):

1. Зола

2. Сухое молоко

3. Соль

4. Вата

5. Активированный уголь (отбеливает зубы)

6. Яблоко

7. Листья березы

8. Морская соль

9. Зубной порошок

Только не путайте: зубы у предков были здоровые не потому, что они их не чистили, а потому что питание было иным: не было или было очень мало белого хлеба и сладостей на основе сахара (т.е. искусственных) – ели сладости на основе свеклы, меда и др., ели квашеную капусту, которая здорово помогает зубам; пили живую природную воду…

пс: бабушка до сих пор чистит зубы меховой шкуркой вместо щетки и без пасты. Уже 70 лет, а зубы все на месте и белоснежные)

Mint Dreams73Всего 3 ответа.

Конденсатор металлоплёночный тип: К73-17 есть ли полярность?

Есть ли полярность у данного конденсатора? Ноги по размеру и длине одинаковые, маркировки полярности на корпусе нет. Я так понимаю он биполярный?Денис Медведев6

Неполярный.ᚢᚱᛁ ᛋᚢᛒᛒᛟᛏᛁᚾ_74643

Всего 5 ответов.

Можно ли заменить электролитический конденсатор на обычный и наоборот?

Wale1

Легко! Если позволяют условия работы. Только надо всегда помнить, что электролитический конденсатор изобрели не от хорошей жизни. Точно такой же по емкости не электролитический конденсатор, будет весить в десятки-сотни раз больше – килограммы и сотни килограмм, в зависимости от емкости. На подстанциях, в электровозах и других мощных установках, из соображений надежности ставят только неэлектролитические конденсаторы. Естественно, такие конденсаторы снабжены ручками для переноски (небольшой емкости) и ушками, для подъемного крана, которые емкостью побольше. Но сравнение вы и сами можете произвести, полистав интернет.

Топор­ов4Всего 4 ответа.

Вопрос по замене конденсаторов на аналоги и конденсаторы другого типа.

Можно ли вместо конденсатора К50-6 25В 5мкф поставить в стерео усилителе импортный аналог советского к50-35 с номиналом 25В 4.7мкф? И ещё. Допустимо ли заменить электролитные к50-35 100В 4,7мкф на металлоплёночные К73-17 имп, 4.7 мкф, 100В?
Металлоплёночные работают с любым типом тока и качественные характеристики у них выше (а главное срок службы)Guest2

В большинстве случаев тип конденсатора вообще роли не играет, пока по номиналам подходят, это играет роль только когда уходишь на более-менее высокие частоты, или когда добротность и потери в кондеях играют критическую роль, в остальных случаях меняй на любые напряжением не ниже той же ёмкости.

Гость6Всего 1 ответ.

Электролитический конденсатор | Это полярность; типы и 6+ важных факторов

Вопросы для обсуждения

A. Определение электролитического конденсатора и обзор

Б. Генеалогическое древо электролитических конденсаторов

C. Принцип начисления

D. Конструкция конденсатора

E. Емкость и объемный КПД

F. Электрические характеристики

G. Символ конденсатора

Электролитический конденсатор

Определение

«Электролитический конденсатор можно определить как конденсатор с металлическими анодами на концах. Этот анод создает изолирующий оксидный слой ».

Изолирующий оксидный слой действует как диэлектрический слой конденсатора. Слой оксида покрыт бетоном, жидкими или гелевыми электролитами. Эта крытая часть служит катодом электролитического конденсатора.

Полярность электролитического конденсатора

Символ конденсатора

Электролитические конденсаторы имеют специальный символ. Символ в схеме, давайте разберемся, какой это конденсатор.

Символ

Типичный электролитический конденсатор имеет более высокое произведение емкости-напряжения (CV) на единицу объема по сравнению с другими типами. Этому способствует слабый диэлектрический слой, а также более широкая поверхность анода.

Типы электролитических конденсаторов

У них есть три вида —

  • Конденсаторы алюминиевого типа
  • Конденсаторы танталового типа
  • Конденсаторы ниобиевого типа

Конденсаторы этого типа имеют большую емкость, что помогает им обходить низкочастотные сигналы и сохранять большое количество энергии. Они находят применение в схемах развязки и фильтрации.

Эти типы конденсаторов поляризованы. Причина в их особой структуре. Они должны работать при более высоких напряжениях, и на аноде и катоде должны быть более положительные напряжения.

Анод промышленного электролитического конденсатора отмечен знаком плюс. Электролитический конденсатор может быть разрушен при приложении напряжения обратной полярности или при использовании напряжения, превышающего номинальное рабочее напряжение. Разрушение опасно и может вызвать взрыв или пожар.

Биполярные электролитические конденсаторы также являются единственными в своем роде. Его можно сформировать простым соединением двух конденсаторов путем соединения анодов с анодом и катода с катодом.

Знайте о других типах конденсаторов и устройств.

Генеалогическое древо электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы бывают нескольких разновидностей. Природа положительной пластины и тип используемого электролита вносят изменения. В каждом из этих трех типов конденсаторов используются бетонные и нетвердые электролиты. Дерево показано ниже —

Принцип начисления

Эти конденсаторы накапливают энергию так же, как и обычные конденсаторы. Он удерживает энергию, разделяя заряд в электрическом поле в изолирующем оксидном слое внутри проводников. Здесь присутствует электролит, который действует как катод. Он также образует еще один электрод конденсатора.

Строительство

Эти конденсаторы используют химическое свойство «вентильных металлов» для создания конденсатора. Практика создает тонкий слой оксида при замене электролита определенного типа. В этих конденсаторах в качестве анодов используются три твердотельных типа.

1. Алюминий — В конденсаторах этого типа используется тисненая алюминиевая фольга высокой чистоты с оксидом алюминия в качестве диэлектрического материала.

2. Тантал — В конденсаторах этого типа используется танталовая пыль с самым низким уровнем легирования.

[ Прочтите о танталовых конденсаторах. Кликните сюда! ]

3. Ниобий — В конденсаторах этого типа используется таблетка из ниобиевой пыли, имеющая самый низкий уровень легирования.

Свойства анодных материалов можно изучить ниже —

МатериалыДиэлектрический материалСтруктура оксидадиэлектрическая проницаемостьНапряжение пробоя (В / мкм)
АлюминийОксид алюминия [Al2O3]Аморфный9.6710
АлюминийОксид алюминия [Al2O3]Кристаллический11.6-14.2800-1000
танталПятиокись тантала [Ta2O5]Аморфный27625
ниобийПятиокись ниобия [Nb205]Аморфный41400
Таблица свойств анодных материалов

Мы видим, что диэлектрическая проницаемость оксида тантала в три раза больше диэлектрической проницаемости оксида алюминия.

Каждый анод имеет менее гладкую площадь покрытия и большую площадь покрытия по сравнению с удушающим анодом. Это сделано для увеличения емкости на единицу объема конденсатора.

Если на аноды конденсатора приложить положительный потенциал, будет сформирован толстый барьерный слой оксида. Толщина области покрытия зависит от приложенного напряжения на анодах. Этот оксидный слой, который также является изолятором, затем действует как диэлектрический материал. Оксидный слой, создаваемый анодом, может быть разрушен, если полярность приложенного напряжения обратная.

После образования диэлектрика счетчик должен соответствовать шероховатой изолирующей области, на которой образовался оксид. Поскольку электролит действует как катод, он выполняет процесс согласования.

Электролиты в основном делятся на две категории — «твердые» и «нетвердые». Жидкие среды с ионной проводимостью по движущимся ионам считаются нетвердыми электролитами. Этот вид электролитов легко укладывается на шероховатую поверхность. Твердые работают в прочной конструкции с помощью химических процессов, таких как полимеризация для проведения полимеров или пиролиз для диоксида марганца.

Электролитические конденсаторы Емкость и объемный КПД

Принцип работы конденсатора электролитического типа аналогичен принципу работы пластинчатого конденсатора.

Емкость представлена ​​следующим уравнением.  

C = ε * (A / d)

Здесь,

C — емкость.

А — площадь пластин.

d — расстояние между двумя пластинами.  

ε — проницаемость среды между двумя пластинами.

Увеличение площади электрода и диэлектрической проницаемости приведет к увеличению емкости.

Если мы посмотрим подробно, конденсатор электролитического типа имеет слабый диэлектрический слой, и он остается на границе нанометра на вольт. Есть еще одна причина более высокой емкости. Это шероховатая поверхность.

Электрические характеристики

Схема последовательной эквивалентности

Характеристики электролитических конденсаторов четко определены в «Международном общем описании IEC 60384-1». Конденсаторы можно представить в виде безупречной соответствующей схемы с последовательным соединением электрических компонентов, включая все омические потери, емкостные, индуктивные параметры электролитического конденсатора.

Схема ниже представляет собой последовательный эквивалент электролитических конденсаторов.

C представляет значение емкости конденсатора; RESR представляет собой последовательное эквивалентное сопротивление. Также учитываются потери из-за теплового и омического воздействия. LESL — это соответствующая последовательно включенная индуктивность, рассматриваемая как собственная индуктивность электролитического конденсатора. Bleak — это сопротивление утечке.

Емкость, стандартные значения и параметры допусков электролитического конденсатора

Конструкция анода и катода в первую очередь определяет характеристики электролитического конденсатора. Значение емкости конденсатора зависит от некоторых факторов, таких как температурные параметры и частота. Электролитические конденсаторы нетвердого типа имеют свойство отклоняться от температуры. Он показывает большее отклонение, чем твердые типы электролитов.

Емкость обычно измеряется в микрофарадах (мкФ).

  • Необходимое приемлемое значение емкости определяется указанными приложениями.
  • Электролитические конденсаторы не требуют узких допусков.

Готовность и Категория напряжения

Номинальное напряжение электролитического конденсатора определяется как напряжение, при котором конденсатор работает с полной эффективностью. Если на конденсатор подается напряжение, превышающее номинальное, конденсатор выходит из строя.

Если на конденсатор подается напряжение ниже номинального, это также влияет на конденсатор. Применение более низких напряжений увеличивает срок службы конденсатора. Иногда это увеличивает надежность танталовых электролитических конденсаторов.

Импульсное напряжение

Перенапряжение — это максимальное пиковое напряжение, подаваемое на электролитические конденсаторы. Рассчитан на период использования конденсатора в ограниченном количестве циклов.

Переходное напряжение

Электролитические конденсаторы, в состав которых входит алюминий, имеют тенденцию проявлять меньшую чувствительность к переходным напряжениям.

Это условие выполняется, только если частота и энергия переходного процесса сравнительно меньше.

Обратное напряжение

Типичный электролитический конденсатор поляризован и, как правило, требует, чтобы напряжение анодного электрода было положительным по отношению к напряжению на катоде.

Обратное напряжение редко используется в фиксированных цепях переменного тока.

полное сопротивление

Типичный конденсатор используется в качестве накопителя электроэнергии. Иногда конденсатор используется в качестве резистивного элемента в цепи переменного тока. Основное применение электролитического конденсатора — это разделительный конденсатор.

Импеданс конденсатора определяется сопротивлением переменного тока, которое зависит от частоты и имеет фазу и величину на заданной частоте.

Чтобы узнать больше о конденсаторе нажмите сюда

Дополнительные статьи по электронике нажмите сюда

О судипте Рой

Я энтузиаст электроники и в настоящее время занимаюсь электроникой и коммуникациями.
Я очень заинтересован в изучении современных технологий, таких как искусственный интеллект и машинное обучение.
Мои статьи посвящены предоставлению точных и обновленных данных всем учащимся.
Мне доставляет огромное удовольствие помогать кому-то в получении знаний.

Подключимся через LinkedIn — https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Танталовые конденсаторы [подробная статья] — маркировка, типы (smd/чип), полярность, особенности применения

Наверное, у каждого радиолюбителя хоть раз да взрывался танталовый конденсатор из-за неправильной переплюсовки.

В этой статье я расскажу, что такое танталовый конденсатор, зачем он нужен и как вообще с ним работать.

Если после прочтения у вас останутся вопросы – смело задавайте их в комментариях, а я постараюсь ответить.

Содержание статьи

Твердотельные танталовые конденсаторы по большинству параметров соответствуют требованиям к современным электронным устройствам. Они отличаются малыми габаритами, высокой удельной емкостью, надежностью (при соблюдении правил на всех этапах их жизни) и совместимостью с общепринятыми технологиями монтажа. Преимуществом является и то, что важный параметр конденсатора – ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) – с ростом частоты не возрастает, а в некоторых случаях даже уменьшается. Чтобы сократить число отказов и продлить рабочий период устройства, необходимо учитывать его индивидуальные особенности при изготовлении, хранении, монтаже и во время работы.

Так выглядят танталовые конденсаторы

Почему тантал используют для производства конденсаторов

Тантал способен при окислении формировать плотную оксидную пленку, толщину которой можно регулировать с помощью технологических приемов, тем самым изменяя параметры конденсатора.

Помимо тантала конденсаторы делают из керамики, слюды, бумаги и алюминиевой фольги.

Описание и назначение танталовых конденсаторов

Современные танталовые конденсаторы имеют малые размеры и относятся к чип-компонентам, которые предназначены для монтажа на плате. Иначе такие детали называются SMD, что расшифровывается как «компоненты поверхностного монтажа». SMD детали удобны для автоматизированных процессов монтажа и пайки на печатные платы.

Основное назначение электролитических поляризованных танталовых конденсаторов – действовать в комплексе с резистором с целью обработки сигнала и сглаживания его пиков и острых импульсов.

Конденсаторы широко используются в автомобильной, промышленной, цифровой, аэрокосмической технике.

Устройство танталовых твердотельных конденсаторов

Танталовый конденсатор относится к электролитическому типу. В его состав входят 4 основные части: анод, диэлектрик, твердый электролит, катод. Изготовление танталового конденсатора состоит из ряда достаточно сложных технологических операций.

Изготовление анода

Пористую гранулированную структуру получают прессованием из высокоочищенного танталового порошка. В процессе спекания в условиях глубокого вакуума при температурах +1300…+2000°C из порошка образуется губчатая структура с развитой площадью поверхности. Благодаря ей, обеспечивается высокая емкость при небольшом объеме. Танталовый конденсатор при одинаковой с алюминиевым устройством емкости имеет гораздо меньший объем.

Формирование диэлектрического слоя

Диэлектрический оксидный слой выращивают на поверхности анода из пентаоксида тантала в процессе электрохимического окисления. Толщину оксида можно регулировать изменением напряжения. Обычно толщина диэлектрической пленки составляет доли микрометра. Оксидный слой имеет не кристаллическую, а аморфную структуру, которая обладает значительным электросопротивлением.

Получение электролита

Электролитом служит твердотельный полупроводник – диоксид марганца, – который получают термообработкой солей марганца в ходе окислительно-восстановительного процесса. Для этого анодный губчатый слой покрывают солями марганца, а затем нагревают их до получения диоксида марганца. Процесс повторяют несколько раз до полного покрытия анода.

Формирование катодного слоя

Для улучшения контакта электролит покрывают графитовым, а затем металлическим слоем. В качестве металла обычно используют серебро. Сформированный композит запрессовывают в компаунд.

Особенности танталовых конденсаторов

  • Доступная емкость этих радиодеталей – от 1 до нескольких сотен мкФ
  • Относительно низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и наименьшее значение утечки. Благодаря этим свойствам, танталовые конденсаторы успешно работают в качественной аудиоаппаратуре, тестовых и измерительных приборах.
  • Тонкий оксидный слой, который обеспечивает высокую диэлектрическую проницаемость. Сочетание значительной площади поверхности губчатого анода с хорошей диэлектрической проницаемостью обеспечивает хранение большого запаса энергии.
  • В отличие от электролитических, танталовые конденсаторы при переплюсовке или пробое взрываются. Сила взрыва зависит от размеров конденсатора и может повредить как соседние элементы, так и монтажную плату.

    Пробои танталовых конденсаторов

    При использовании этих эффективных, но немного капризных устройств, необходимо контролировать появление состояния отказа, поскольку известны случаи их возгорания при отказе. Отказы связаны с тем, что при неправильной эксплуатации пентаоксид тантала меняет аморфную структуру на кристаллическую, то есть из диэлектрика он превращается в проводник. Смена структур может наступить из-за слишком высокого пускового тока. Пробой диэлектрика вызывает повышение токов утечки, которые в свою очередь приводят к пробою самого конденсатора.

    Причиной неприятностей, связанных с эксплуатацией танталовых конденсаторов, может быть диоксид марганца. Кислород, который присутствует в этом соединении, вызывает появление локальных очагов возгорания. Пробои с возгоранием характерны для старых моделей. Новые технологии позволяют получать более надежную продукцию.

    Пробои, которые произошли при высоких температурах и напряжении, могут вызывать эффект лавины. В этом случае повреждения часто распространяются на большую часть или всю площадь устройства. Если же площадь кристаллизованного пентаоксида тантала небольшая, то часто происходит эффект самовосстановления. Он возможен, благодаря преобразованиям, происходящим в электролите в случае пробоя диэлектрика. В результате всех превращений кристаллизованный участок-проводник оказывается окруженным оксидом марганца, который полностью нейтрализует его проводимость.

    Другие дефекты танталовых конденсаторов

    Кроме пробоя, в результате неправильной производственной технологии и нарушения правил транспортировки и хранения в конденсаторе возникают и другие дефекты:

    • Механические. Первый вид таких дефектов может появиться на выращенном диэлектрике в результате его резкого удара о твердую поверхность. Второй – при образовании электролитного слоя из-за совместного действия теплового удара и внутреннего давления газов в порах.
    • Примеси и включения. При нарушении производственной технологии на поверхности тантала могут появиться посторонние вещества – углерод, железо, кальций, которые приводят к неравномерности диэлектрического слоя.
    • Кристаллизованные участки диэлектрика, которые появились при изготовлении устройства. Кристаллизация может происходить из-за несоответствия состава электролита технологическим требованиям и неправильного температурного режима процесса.

    Недостатки танталовых конденсаторов

  • постепенная деградация структуры;
  • зависимость емкости от частоты, при частотах выше 150 кГц эти устройства вообще неэффективны из-за существенного уменьшения емкости;
  • низкая устойчивость к токам пульсации и перегреву;
  • пожарная опасность.
  • Танталово-полимерные конденсаторы

    Большая часть проблем, характерных для танталовых конденсаторов, решена в танталово-полимерных аналогах. В качестве электролита в танталово-полимерных конденсаторах вместо диоксида марганца используется токопроводящий полимер. Он дает минимальный ESR, что позволяет пропускать гораздо большие токи, по сравнению с танталовыми предшественниками. Танталово-полимерные устройства успешно применяются в качестве сглаживающих конденсаторов в источниках питания и преобразователях напряжения.

    Токопроводящий полимер обеспечивает низкую чувствительность к импульсам тока, стойкость к внешним факторам, отсутствие деградации структуры, более высокий срок службы. Высокая стабильность емкости в широком интервале частот и температур позволяет применять танталово-полимерные устройства в промышленной, телекоммуникационной и автомобильной электронике и других областях, для которых характерно колебание рабочих температур.

    Основные параметры танталовых конденсаторов

    Для определения безопасного режима работы необходимо рассчитать уровни разрешенных значений тока и напряжения. Для расчетов необходимо знать следующие параметры танталовых конденсаторов, которые отражаются в документации:

    • Номинальная емкость. Эти устройства имеют высокую удельную емкость, которая может составлять тысячи микрофарад.
    • Номинальное напряжение. Современные модели этих устройств в большинстве рассчитаны на напряжения до 75 В. Причем, для нормальной работы в электрической схеме, деталь нужно использовать при напряжениях, которые меньше номинального. Эксплуатация танталовых конденсаторов при напряжениях, составляющих до 50% от номинального, снижает показатель отказов до 5%.
    • Импеданс (полное сопротивление). Содержит индуктивную составляющую, параллельное сопротивление, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR).
    • Максимальная рассеиваемая мощность. При приложении к танталовому устройству переменного напряжения происходит выработка тепла. Допустимое повышение температуры конденсатора за счет выделяемой мощности устанавливается экспериментально.

    Особенности проектирования плат и монтажа танталовых конденсаторов

    Для этих устройств подходят практически все материалы печатных плат – FR4, FR5, G10, фторопласт, алюминий. Форма, размер посадочного места и способ монтажа указываются производителями деталей. Изменить рекомендуемые параметры монтажа может специалист, имеющий достаточно знаний и навыков, чтобы правильно скорректировать температуру пайки.

    Перед монтажом на плату наносят паяльную пасту. Толщина слоя – 0,178+/-0,025 мм. Для того чтобы флюс, находящийся в пасте, эффективно растворил оксиды с мест контакта, подбирают оптимальный температурный режим пайки. Обычно это делают опытным путем.

    Монтаж на плату осуществляется вручную или с помощью автоматизированного оборудования любого типа, применяемого сегодня. Пайка производится: вручную, волновым способом, в инфракрасных или конвекционных печах. Температурный режим предподогрева и пайки обычно предоставляют производители конкретной продукции.

    Маркировка танталовых конденсаторов

    В маркировке конденсаторов указывают стандартные параметры: емкость, номинальное напряжение, полярность. На корпусах типов B, C, D, E, V отображают все параметры, а на корпусе типа A вместо номинала напряжения указывают его буквенный код. В маркировке может указываться дополнительная информация – логотип производителя, код даты производства и другая.

    Таблица буквенных кодов напряжения для корпусов типа A

    Номинальное напряжение

    Код

    Номинальное напряжение

    Код

    4,0

    G

    20

    D

    6,3

    J

    25

    E

    10

    A

    35

    V

    16

    C

    50

    T

    Типы корпусов танталовых конденсаторов и их размеры

    Обозначение танталовых конденсаторов на схеме

    На схеме электролитические поляризованные конденсаторы, к которым относится танталовое устройство, обозначаются двумя параллельными линиями, идущими от них выводами и значком «+».

    Обозначение конденсаторов на схеме (по ГОСТу)

    Особенности хранения

    Танталовые конденсаторы способны сохранять рабочие характеристики в течение длительного времени. При соблюдении нужного режима (температура до +40°, относительная влажность 60%) конденсатор при длительном хранении теряет способность к пайке, сохраняя другие рабочие характеристики.

    Общие рекомендации по продлению срока службы танталового конденсатора и повышению безопасности его эксплуатации:

    • Соблюдение требований техпроцессов;
    • Многоступенчатый контроль качества продукции;
    • Соблюдение условий хранения;
    • Выполнение требований к организации рабочего места для монтажа устройств на плату;
    • Соблюдение рекомендуемого температурного режима пайки;
    • Правильный выбор безопасных рабочих режимов;
    • Соблюдение требований по эксплуатации.

    Заключение

    Постарался подробно объяснить, что представляет из себя танталовый конденсатор и для чего он нужен.

    Если у вас есть какие-либо замечания или вопросы по теме – смело задавайте их в комментариях, постараюсь ответить!


    Была ли статья полезна?

    Да

    Нет

    Оцените статью

    Что вам не понравилось?


    Другие материалы по теме


    Анатолий Мельник

    Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


    Полярность немаркированного smt электролитического конденсатора

    Simple and effective method to determine the polarity of an aluminum electrolytic capacitor.

    Вот метод, который должен работать.
     Я никогда не видел его описанным ранее, но он основан на очень хорошо зарекомендовавшей себя практике.

    Хорошо известно, что эффективно неполяризованный конденсатор может быть образован путем размещения двух электролитических конденсаторов последовательно с противоположной полярностью. Когда применяется напряжение постоянного тока или полупериод переменного напряжения, «правильно» поляризованный конденсатор воздействует на заряд, в то время как конденсатор с обратной полярностью имеет только очень небольшое падение напряжения на нем. Этот метод достаточно хорошо известен тем, что упоминается некоторыми производителями конденсаторов в своих примечаниях к применению и используется во многих проектах реального мира.

    Even Cornell Dubilier say that it works:-) . They say:

    Если два, одно и то же, алюминиевые электролитические конденсаторы   соединены последовательно, спина к спине с положительным   клеммы или отрицательные клеммы,   в результате одиночный конденсатор представляет собой неполярный конденсатор с   половину емкости.      

    Два конденсатора выпрямляют   приложенное напряжение и действовать так, как если бы они были обойдены   по диодам. Когда напряжение подается, конденсатор с правильной полярностью получает полное напряжение. В неполярных алюминиевых электролитических конденсаторах и алюминиевых электролитических конденсаторах с электродвигателем вторая анодная фольга заменяет катодную фольгу для достижения неполярного   конденсатор в одном корпусе.

    Метод основан на обоснованности предположения, что обратный смещенный электролитический конденсатор «безопасно» передает обратный ток без повреждений. Это предположение кажется оправданным для мокрых алюминиевых конденсаторов, но может быть или не быть истинным, например, для конденсаторов из тантала. Caveat Emptor 🙂 — хотя ни один большой вред не должен отличаться, в худшем случае, от разрушения танталового конденсатора (который может считаться чистой социальной выгодой в некоторых кругах :-)).

    Метод:

    • Убедитесь, что ориентация конденсатора может быть определена либо с помощью маркировки, либо с помощью другого внешнего вида или путем добавления метки, такой как маленькая точка с маркером.

    • Соедините два конденсатора последовательно с противоположной полярностью.

    • Подключите напряжение «несколько вольт» в несколько меньшем, чем номинальное напряжение. Скажите 5V для крышки от 10 до 563 В, но не критичны.

    • Измерьте напряжение на каждом конденсаторе.

    • Конденсатор с наибольшим напряжением на нем (возможно) правильно поляризован.

    Example only. Your Voltages Will Vary.

    Если напряжение на каждом конденсаторе примерно равно или в нем преобладает сопротивление счетчика, то конденсаторы, вероятно, не являются электролитическими конденсаторами.

    В очень простом тесте этот метод был исключительно успешным.
     Два конденсатора 25 В, 100 мкФ были соединены последовательно с противоположными полярностями и около 6 В, приложенными к паре. Подавляющее большинство напряжения упало на правильно поляризованный конденсатор. Под отрицательным отрицательным конденсатором падает менее 0,5 В. Изменение приложенной полярности привело к замене относительных напряжений (как и ожидалось), так что правильно смещенный конденсатор снова отключил большую часть напряжения.

    Тест повторяли с конденсатором 1uF и 100 мкФ последовательно с противоположными полярностями. Результаты были как и раньше, когда передний смещенный конденсатор был очень легко идентифицирован.

    Этот тест MAY вышел из строя, если были протестированы очень низкие утечки и очень высокие конденсаторы утечки.


    Такой же эффект можно было бы использовать для идентификации правильной полярности с использованием обратного смещенного тока утечки. Применение напряжения с каждой из двух полярностей должно приводить к значительному току утечки при применении обратной полярности.

    Использование максимального диапазона Ом диапазона может также позволять измерять относительные токи утечки, но некоторые измерители могут не применять достаточное напряжение для этого. (Я попробовал два дешевых счетчика с диапазоном макс. Ом до 2 МОм — недостаточно высокий. В каждом случае напряжение измерительного прибора составляло всего около 0,3 В.

    Просто используя источник питания, один и тот же эффект будет использовать один конденсатор и серийный ресивер. Используя say + 5V и резистор 100k, конденсатор будет иметь большее напряжение на нем, если он правильно смещен, чем при обратном смещении. Однако, используя два номинально идентичных конденсатора, вы можете позволить им «отсортировать» требуемое эффективное эквивалентное значение сопротивления.

    Базовая электроника — поляризованные конденсаторы

    Поляризованные конденсаторы имеют специфическую положительную и отрицательную полярность. При использовании этих конденсаторов в цепях всегда следует следить за тем, чтобы они были подключены в идеальной полярности . На следующем рисунке показана классификация поляризованных конденсаторов.

    Давайте начнем обсуждение с электролитических конденсаторов.

    Электролитические конденсаторы

    Электролитические конденсаторы — это конденсаторы, которые по названию указывают на то, что в них используется некоторое количество электролита. Это поляризованные конденсаторы, которые имеют анод (+) и катод (-) с определенной полярностью.

    Металл, на котором изолирующий оксидный слой образуется при анодировании, называется анодом . Твердый или нетвердый электролит, который покрывает поверхность оксидного слоя, выполняет функцию катода . Электролитические конденсаторы имеют намного более высокое значение Емкость-Напряжение (CV), чем другие, из-за их большей поверхности анода и тонкого диэлектрического оксидного слоя.

    Алюминиевые электролитические конденсаторы

    Алюминиевые электролитические конденсаторы являются наиболее распространенными типами среди электролитических конденсаторов. В них чистая алюминиевая фольга с протравленной поверхностью действует как анод . Тонкий слой металла толщиной в несколько микрометров действует как диффузионный барьер , который помещается между двумя металлами для электрического разделения. Следовательно, диффузионный барьер действует как диэлектрик . Электролит действует как катод, который покрывает шероховатую поверхность оксидного слоя.

    На следующем рисунке показано изображение алюминиевых электролитических конденсаторов различных размеров.

    В зависимости от электролита существует три типа алюминиевых электролитических конденсаторов. Они —

    • Влажные алюминиевые электролитические конденсаторы (не твердые)
    • Диоксид марганца Алюминий Электролитические конденсаторы (твердые)
    • Полимер Алюминий Электролитические конденсаторы (твердые)

    Основным преимуществом этих алюминиевых электролитических конденсаторов является то, что они имеют низкие значения импеданса даже на частоте сети и дешевле. Они в основном используются в цепях электропитания, SMPS (импульсный источник питания) и DC-DC преобразователи .

    Танталовые электролитические конденсаторы

    Это электролитические конденсаторы другого типа, анод которых выполнен из тантала, на котором сформирован очень тонкий изолирующий оксидный слой . Этот слой действует как диэлектрик, а электролит действует как катод, который покрывает поверхность оксидного слоя.

    На следующем рисунке показано, как выглядят танталовые конденсаторы.

    Тантал обеспечивает высокую диэлектрическую проницаемость слоя. Тантал имеет большую емкость на единицу объема и меньший вес. Но они стоят дороже, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, из-за частой недоступности тантала.

    Ниобиевые электролитические конденсаторы

    Ниобиевый электролитический конденсатор — это другой тип электролитических конденсаторов, в котором пассивированный металлический ниобий или монооксид ниобия рассматривается в качестве анода, а на анод добавляется изолирующий слой пятиокиси ниобия, так что он действует как диэлектрик. Твердый электролит укладывается на поверхность оксидного слоя, который действует как катод. На следующем рисунке показано, как выглядят ниобиевые конденсаторы.

    Ниобиевые конденсаторы обычно выпускаются в виде чиповых конденсаторов SMD (для поверхностного монтажа). Они легко встраиваются в печатную плату. Эти конденсаторы должны работать в идеальной полярности. Любое обратное напряжение или ток пульсации, превышающий указанный, в конечном итоге разрушит диэлектрик и конденсатор.

    Супер конденсаторы

    Высокоемкие электрохимические конденсаторы со значениями емкости, намного превышающими другие конденсаторы, называются суперконденсаторами. Они могут быть классифицированы как группа, которая находится между электролитическими конденсаторами и аккумуляторными батареями. Они также называются ультраконденсаторами .

    Есть много преимуществ с этими конденсаторами, такими как —

    • Они имеют высокое значение емкости.
    • Они могут хранить и доставлять заряд намного быстрее.
    • Они могут обрабатывать больше циклов зарядки и разрядки.

    Эти конденсаторы имеют много применений, таких как —

    • Они используются в автомобилях, автобусах, поездах, лифтах и ​​кранах.
    • Они используются при рекуперативном торможении.
    • Они используются для резервного копирования памяти.

    Типы суперконденсаторов: двухслойные, псевдо и гибридные.

    Двухслойные конденсаторы

    Двухслойные конденсаторы представляют собой электростатические конденсаторы. Осаждение заряда осуществляется в этих конденсаторах по принципу двухслойного.

    • Все твердые вещества имеют отрицательный заряд на поверхностном слое при попадании в жидкость.

    • Это связано с высоким диэлектрическим коэффициентом жидкости.

    • Все положительные ионы приходят к поверхности твердого материала, чтобы сделать кожу.

    • Осаждение положительных ионов вблизи твердого материала ослабевает с расстоянием.

    • Заряд, создаваемый на этой поверхности за счет осаждения анионов и катионов, приводит к некоторому значению емкости.

    Все твердые вещества имеют отрицательный заряд на поверхностном слое при попадании в жидкость.

    Это связано с высоким диэлектрическим коэффициентом жидкости.

    Все положительные ионы приходят к поверхности твердого материала, чтобы сделать кожу.

    Осаждение положительных ионов вблизи твердого материала ослабевает с расстоянием.

    Заряд, создаваемый на этой поверхности за счет осаждения анионов и катионов, приводит к некоторому значению емкости.

    Это двухслойное явление также называется двойным слоем Гельмгольца. На рисунке ниже поясняется процедура явления двойного слоя, когда конденсатор заряжается и когда он разряжается.

    Эти конденсаторы просто называются электрическими двухслойными конденсаторами (EDLC). Они используют углеродные электроды для достижения разделения заряда между поверхностью проводящего электрода и электролитом. Углерод действует как диэлектрик, а два других — как анод и катод. Разделение заряда намного меньше, чем в обычном конденсаторе.

    Псевдо-конденсаторы

    Эти конденсаторы следуют электрохимическому процессу для нанесения заряда. Это также называется фарадейским процессом . На электроде, когда какое-то химическое вещество восстанавливается или окисляется, генерируется некоторый ток. Во время такого процесса эти конденсаторы накапливают электрический заряд путем переноса электрона между электродом и электролитом. Это принцип работы псевдо-конденсаторов.

    Они заряжаются намного быстрее и сохраняют заряд так же, как аккумулятор. Они работают с большей скоростью. Они используются в паре с батареями для улучшения жизни. Они используются в приложениях сетки для обработки колебаний мощности.

    Гибридные конденсаторы

    Гибридный конденсатор представляет собой комбинацию EDLC и псевдо-конденсатора. В гибридных конденсаторах активированный уголь используется в качестве катода, а предварительно легированный углеродный материал действует в качестве анода. Литий-ионный конденсатор является распространенным примером этого типа. На следующем рисунке показаны различные типы гибридных конденсаторов.

    Они имеют высокую толерантность в широком диапазоне температур от -55 ° С до 200 ° С. Гибридные конденсаторы также используются в бортовых системах. Несмотря на высокую стоимость, эти конденсаторы очень надежны и компактны. Они прочные и выдерживают экстремальные удары, вибрацию и давление окружающей среды. Гибридные конденсаторы имеют более высокую плотность энергии и более высокую удельную мощность, чем любой электролитический конденсатор.

    Как выбрать конденсатор


    Как выбрать конденсатор?

    Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов (температурные характеристики, тип корпуса и так далее), которые делают тот или иной тип конденсаторов (электролитический, керамический и пр.) наиболее предпочтительным для вашего проекта.

    В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника.

    Например, результат поиска для DIP конденсаторов  c рабочим напряжением 450 В серии HP3 производства компании Hitachi с емкостью 56…680 мкФ приведен на Рис.1.

    Рис. 1. Результат поискового запроса для  имеющихся на складе конденсаторов серии HP3 с рабочим напряжением 450 В от Hitachi  с емкостью в диапазоне  56…560 мкФ

    Конденсаторы (Рис. 2) представляют собой двухвыводные компоненты, используемые для фильтрации, хранения энергии, подавления импульсов напряжения и других задач. В самом простом случае они состоят из двух параллельных пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым диэлектриком.

    Рис. 2. Конденсаторы различных типов

    Конденсаторы хранят электрический заряд. Единицей емкости является Фарад (Ф). Это название было дано в честь Майкла Фарадея, который в свое время стал пионером в области практического использования конденсаторов.

    Конденсаторы могут быть полярными и неполярными. К полярным относятся почти все электролитические и танталовые конденсаторы. Они должны подключаться с учетом полярности напряжения. Если перепутать выводы «-» и «+», то это приведет к короткому замыканию. К неполярным относятся керамические, слюдяные и пленочные конденсаторы. Они могут работать при любой полярности приложенного напряжения, что делает их подходящими для применения в цепях переменного тока.

    Несмотря на широкое распространение конденсаторов, выбор конкретной модели бывает достаточно сложным. Вы можете знать емкость и рабочее напряжение, которые требуются в вашем проекте, но у конденсаторов есть и множество других характеристик, таких как полярность, температурный коэффициент, стабильность, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR) и так далее. Это делает каждый конкретный тип конденсаторов пригодным для конкретного приложения. Ниже перечислены наиболее популярные типы конденсаторов с кратким описанием их достоинств и особенностей.

    Типы конденсаторов

    Существует несколько типов конденсаторов, которые отличаются электрическими характеристиками и стоимостью. Ниже приведено описание наиболее популярных типов конденсаторов: алюминиевых электролитических, керамических, танталовых, пленочных, слюдяных и полимерных (твердотельных). Кроме того, для каждого типа представлены наиболее подходящие приложения, а также информация о корпусных исполнениях и примеры конкретных серий.

    Рис. 3. Алюминиевый электролитический конденсатор

    Описание: алюминиевые электролитические конденсаторы (Рис. 3) являются полярными, поэтому их нельзя использовать в цепях переменного напряжения. Они могут иметь высокую номинальную емкость, но отклонение от номинала обычно составляет до 20%.

    Приложения: алюминиевые электролитические конденсаторы оптимальны для приложений, которые не требуют высокой точности и работы с переменными напряжениями. Чаще всего они применяются в качестве развязывающих конденсаторов в источниках питания, то есть для уменьшения пульсаций напряжения. Они также широко используются в импульсных DC/DC-преобразователях напряжения.

    Корпусное исполнение: как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

    Примеры:

    Для монтажа в отверстия:
    • 25 В серия TKR производства Jamicon с диапазоном доступных емкостей 10…5000 мкФ.
    • 50 В серия ECA-1HM  от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 4.7…3300 мкФ.
    • 450 В серия HP32 от Hitachi AIC с диапазоном доступных емкостей 56…1000 мкФ.
    Для поверхностного монтажа:
    • 16 В серия EEE-FK от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…4700 мкФ.
    • 50 В серия CA050 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,22…220 мкФ.

    Рис.4. Керамические конденсаторы

    Описание: существует два основных типа керамических конденсаторов (Рис. 4): многослойные чип-конденсаторы (MLCC) и керамические дисковые. MLCC пользуются большой популярностью и широко применяются в электронных устройствах, поскольку обладают высокой стабильностью и малым уровнем потерь. Они отличаются низким последовательным сопротивлением (ESR) и минимальной погрешностью номинала по сравнению с электролитическими или танталовыми конденсаторами. Вместе с тем их максимальная емкость невелика и достигает всего нескольких десятков мкФ. Из-за высокой удельной емкости MLCC имеют очень малые габариты и отлично подходят для размещения на печатных платах.

    Приложения: поскольку керамические конденсаторы являются неполярными, то их можно применять в цепях переменного тока. Они широко используются в качестве «универсальных» конденсаторов, например, для высокочастотной развязки, фильтрации, подстройки резонаторов и подавления электромагнитных помех. Как MLCC, так и керамические дисковые конденсаторы подразделяются на два класса:

    Керамические конденсаторы I класса – точные (+/- 5%) и стабильные конденсаторы с минимальной зависимостью емкости от температуры. Конденсаторы NP0/C0G отличаются минимальным температурным коэффициентом 30 ppm/K. К сожалению, их максимальная емкость ограничена несколькими нанофарадами (нФ). Поскольку они очень стабильны и точны, то их чаще всего используют в системах с частотным регулированием, например, в резонансных схемах для радиочастотных приложений.

    Керамические конденсаторы II класса менее точны, но обеспечивают более высокую удельную емкость (номинальные значения — до десятков мкФ) и, следовательно, подходят для фильтрации и развязки. Среди их недостатков можно отметить большой коэффициент напряжения. Например, даже при приложении напряжения, равного половине рабочего, обычно наблюдается снижение емкости на 50%.

    • X5R может работать в диапазоне — 55…85°C с изменением емкости +/- 15%;
    • X7R может работать в диапазоне — 55…125°C с изменением емкости +/- 15%;
    • Y5V — в диапазоне от — 30…+ 85°C с изменением емкости -20/ +80%.

    Корпусные исполнения: наиболее распространены корпуса для поверхностного монтажа 0201, 0402, 0603, 0805, 1206 и 1812. Цифры обозначают габаритные размеры в дюймовой системе. Например, 0402 составляет 0,04х0,02″, 0603 — 0,06х0,03″ и так далее.

    Примеры:

    Тип NP0/C0G:
    • 0402 — серия CC0402JRNPO9 производства компании Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,01…1 нФ;
    • 0603 — серия CC0603JRNPO9 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,008…2,7 нФ.
    Тип X7R:
    • 0402 — серия CC0402KRX7R9BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…10 нФ;
    • 0603 — серия CC0603KRX7R7BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…1 мкФ;
    • 1206 — серия GRM31 от Murata с диапазоном доступных емкостей 470 пф…22 мкФ;
    • 0805 — серия CL21 от Samsung с диапазоном доступных емкостей 150 пф…10 мкФ.
    Для монтажа в отверстия:

    Рис. 5. Танталовые конденсаторы

    Описание: танталовые конденсаторы (Рис. 5) – это подтип электролитических конденсаторов с высоким уровнем поляризации. При их использовании необходимо проявлять осторожность, поскольку они имеют склонность к катастрофическим отказам даже при воздействии импульсов напряжения с амплитудой, лишь немного превышающей номинальное рабочее напряжение. Танталовые конденсаторы могут иметь высокую номинальную емкость и отличаются высокой временной стабильностью. Они меньше по размеру, чем алюминиевые электролитические конденсаторы той же емкости. Но алюминиевые электролиты могут выдерживать более высокие максимальные напряжения.

    Приложения: из-за малого тока утечки, стабильности и высокой емкости танталовые конденсаторы часто используются в схемах выборки-хранения, в которых требуется обеспечивать минимальный ток утечки для продолжительного хранения заряда. Также, благодаря малым размерам и долговременной стабильности, они применяются для фильтрации по цепям питания.

    Корпусные исполнения: танталовые конденсаторы выпускаются как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа (SMD). Тем не менее, чаще всего используются именно SMD-компоненты. В дюймовой системе типоразмер А соответствует размеру 1206 (0,12х0,06″), типоразмер В соответствует размеру 1210, типоразмер C соответствует размеру 2312, типоразмер D — размеру 2917.

    Примеры:

    • Типоразмер A: серия TAJA от AVX с диапазоном доступных емкостей 1…10 мкФ;
    • Типоразмер B: серия TAJB от AVX с диапазоном доступных емкостей 10…47 мкФ;
    • Типоразмер C: серия TAJC от AVX с диапазоном доступных емкостей 47…220 мкФ;
    • Типоразмер D: серия TAJD от AVX с диапазоном доступных емкостей 220…680 мкФ;
    • Типоразмер A-E: серия 293D компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ;
    • Типоразмер A-X: серии T491 компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ.

    Рис. 6. Пленочные конденсаторы

    Описание: пленочные конденсаторы (Рис. 6) являются неполярными, что позволяет использовать их в цепях переменного напряжения. Они отличаются малыми значениями эквивалентного сопротивления (ESR) и последовательной индуктивности (ESL).

    Приложения: пленочные конденсаторы часто применяются в схемах с аналого-цифровыми преобразователями. Кроме того, они способны работать с высоким пиковым током и, таким образом, могут применяться в снабберных цепочках для фильтрации индуктивных выбросов напряжения в DC/DC-преобразователях.

    Примеры:

    Рис. 7. Слюдяной конденсатор

    Описание: слюдяные конденсаторы (Рис. 7) являются неполярными, отличаются малой величиной потерь, высокой стабильностью и обладают отличными характеристиками на высоких частотах.

    Приложения: эффективны при работе в составе радиочастотных схем. Они могут стоить несколько долларов за штуку, поэтому в маломощных приложениях чаще используют керамические конденсаторы. Однако слюдяные конденсаторы благодаря высокому напряжению пробоя остаются практически незаменимыми для таких приложений, как  радиопередатчики высокой мощности.

    Примеры:

    • серия CD производства CDE с диапазоном доступных емкостей 0,001…47 нФ (монтаж в отверстия) рабочим напряжением до 500 В .

    Рис. 8. Полимерные (твердотельные) конденсаторы

    Описание: твердотельные конденсаторы являются полярными, так же как и другие электролитические конденсаторы, но имеют ряд преимуществ, например, меньшие потери благодаря низкому последовательному сопротивлению ESR и длительный срок службы. Для обычных алюминиевых электролитов существует риск высыхания электролита при низких температурах, но твердотельные конденсаторы благодаря применению твердого полимерного диэлектрика обладают высокой надежностью даже при очень низких температурах.

    Приложения: используются вместо электролитов в высококачественных материнских платах и DC/DC-преобразователях.

    Примеры:

    Описание: конденсаторная сборка (capacitor array)  — это группа конденсаторов, конструктивно объединенных в одном корпусе, причем любой из конденсаторов может быть отдельно от остальных подключен к внешней цепи. Существует много различных типов сборок, которые отличаются количеством конденсаторов, типом диэлектрика, величиной отклонения емкости конденсатора от номинального значения, максимальным рабочим напряжением, типом корпуса и др.

    Приложения: конденсаторные сборки широко применяются в мобильной и носимой аппаратуре, в материнских платах компьютеров и цифровых приставках, в радиочастотных модемах и усилителях, в автомобильных и медицинских приложениях и т.д.

    Корпусные исполнения: конденсаторные сборки выпускаются как в DIP корпусах, так и в SMD исполнении. Наиболее популярные типоразмеры сборок для поверхностного монтажа 0508, 0612, 0805 представлены в нашем каталоге.

    Примеры:

    Подобрать необходимый конденсатор в каталоге Терраэлектроники можно двумя способами:

    1. использовать параметрический поиск в соответствующем разделе каталога, для чего необходимо зайти в раздел конденсаторов, выбрать соответствующий задаче тип конденсатора, а далее заполнить ряд фильтров с параметрами. Фрагмент скриншота поиска MLCC конденсатора с параметрами: номиналом 1 нФ, точностью 10 %, диэлектриком X7R, напряжением  250 В и корпусом 0805 представлен на Рис. 9.
    2. воспользоваться интеллектуальным поиском конденсатора по параметрам. Для этого достаточно скопировать строку из спецификации “Конденсатор 1 нФ, X7R, 10%, 250 В, 0805″ или ввести «1n X7R 10% 250V 0805» в строку поиска и получить тот же самый  список подходящих по указанным параметрам компонентов.

    Рис. 9. Фрагмент скриншота сервиса поиска конденсатора

    Заключение

    В данном руководстве были рассмотрены некоторые наиболее популярные типы конденсаторов. Кроме них существуют суперконденсаторы, кремниевые конденсаторы, оксид-ниобиевые и подстрочные конденсаторы, которые обладают уникальными преимуществами по величине емкости, уровню надежности или возможности подстройки. Однако в большинстве электронных схем вы чаще всего увидите один из шести рассмотренных выше типов конденсаторов.

    Журнал: https://blog.octopart.com/archives/2016/03/how-to-select-a-capacitor

    Конденсаторы для «чайников» / Habr

    Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.

    Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.

    Начнём с простого

    Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.

    Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости εr использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.


    Паразитные индуктивность и сопротивление реального конденсатора

    С использованием диэлектриков в конденсаторах есть одна проблемка, наряду с тем, что диэлектрик с нужными характеристиками обладает неприятными побочными эффектами. У всех конденсаторов есть небольшие паразитные сопротивление и индуктивность, которые иногда могут влиять на его работу. Электрические постоянные меняются от температуры и напряжения, пьезоэлектричества или шума. Некоторые конденсаторы стоят слишком дорого, у некоторых существуют состояния отказа. И вот мы подошли к основной части статьи, в которой расскажем о разных типах конденсаторов, и об их свойствах, полезных и вредных. Мы не будем освещать все возможные технологии, хотя большинство обычных мы опишем.

    Алюминиевые электролитические

    Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.

    На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.

    У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.

    Танталовые электролитические


    Танталовый конденсатор поверхностного размещения

    Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.

    Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.

    В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за состоянием отказа, бывает, что они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.

    Полимерные плёнки

    Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.

    Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.

    Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

    Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.

    Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.

    В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

    Керамика

    История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.

    Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.

    C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.

    X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.

    Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.

    Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.

    Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.

    Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через личные сообщения сайта. Спасибо.

    Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя или трехфазного

    Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

    Что такое конденсатор

    Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

    Существует три вида конденсаторов:

    • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
    • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
    • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

    Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

    Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

    Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

    • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
    • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
    • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

    Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

    Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

    В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

    Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

    Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

    Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

    Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

    Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

    • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
    • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
    • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

    Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

    Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.


    F.A.Q. Про конденсаторы для пищалок. — Сообщество «Автозвук» на DRIVE2

    Всем привет! В этой записи, я решил поднять насущную и актуальную для многих новичков тему. Попробуем в ней разобраться, вникнуть в нее, сделать выводы и сформулировать советы. Поехали!

    Речь идет о выборе конденсаторов для рупорных пищалок. Именно так ставят вопрос все новички. Мы с вами шаристые перцы и тертые калачи 😀 по этому перефразируем это грамотнее. Подбор пассивного фильтра высоких частот первого порядка для рупорных пищалок.

    Сперва давайте вспомним, чо это за фигня, для чего нужна и как работает?
    Кроссоверы (фильтры) нам нужны для того, чтобы отрезать лишние диапазоны частот звука от динамика, отдав ему необходимую для его нормальной работы полосу.
    С сабами в этом плане страшного ничего нет. Даже если дать сабу всю полосу, то с ним ничего не случится. Зато когда мы говорим о пищалках любой конструкции, то для них кроссовер определит их жизнь, звук и долговечность.

    Второй момент, который важно понимать: любой кроссовер НЕ ОБРЕЗАЕТ частоты резко. Если ваш фильтр высоких частот настроен, допустим, на 3килогерца это не значит, что динамик резко замолчит ниже трех. Динамик будет петь и 2 и 1кгц и 500гц и даже 20!
    Весь вопрос в том, какой мощности сигнал придет к динамику на этих частотах и насколько сильно и быстро будет падать уровень громкости за пределами настройки кроссовера.
    Этот момент определяется порядком среза кроссовера. 1й, порядок (6дб/окт), 2й (12дб/окт) и т.д. Что значат эти дБ/окт?
    Ну с Дб ваопросов не возникает. Дб-децибелы определяют уровень громкости (точнее уровень звукового давления, но пофиг 😀 суть не в этом) а окт. – это октава. Октава это…(бэллллин как бы попроще завернуть :D) Октава это диапазон частот располагающийся либо до вдвое большей частоты от текущей либо вдвое меньшей. Не понятно кароче один хрен. :D:D
    Объясню на примере:
    Допустим у нас есть фильтр высоких частот 1го порядка на 1килогерц(1000гц). Такой фильтр пропускает к пищалке высокие частоты и режет низы. Так вот фильтр первого порядка (6дб/окт) это значит, что ниже 1килогерца звук не пропадет, но громкость звука станет падать.
    Если допустим у нас динамик пел с громкостью 100децибелл на 1килогерце, то ниже настройки фильтра на одну октаву (1000гц/2=500гц) на 500герцах динамик будет петь на 6 децибел тише. А еще на октаву ниже (500/2=250гц) уже на 12 децибелл тише, на 125гц на 18 дб тише и на 63гц на 24 дб тише и так далее.
    Если бы мы резали динамик на той же частоте но 2м порядком (12дб/окт) то на 500гц мы бы потеряли 12дб, на 250гц 24 дб, на 125гц 36дб а на 63гц 48дб.
    Таким макаром можно просчитать любой порядок фильтра на разных частотах.

    Пример, конечно, чрезвычайно упрощенный и грубый. Скорость и равномерность затухания будет зависеть еще от 100500 факторов, но в принципе пример нужную нам суть отражает. Именно потому, что пищалка всегда будет петь и ниже частоты среза, крайне не рекомендуется делать срез вблизи их резонансной частоты ниже которой им работать становится крайне трудно. Это в лучшем случае снизит ее громкость в разы (вы просто не сможете навалить громкость на всю без искажений). В худшем пищалка умрет. Усвоили этот факт и поехали дальше. Там еще все муторнее и непонятнее :D.

    Следующий важный аспект этого дела напроч разровняли в умах новичков таблички вот такого рода в интернете:

    Собственно таблички верные.были бы… если б не один нюанс. не бывает динамиков 4ом, или 2 ом, или 8 ом. И не было никогда. ))

    То что указано на динамике это не его сопротивление, это импеданс во первых, во вторых это МИНИМАЛЬНЫЙ импеданс который может иметь динамик при работе.
    Этот критерий очень важен для стабильной работы усилителя без перегрузки. Но это вовсе не значит, что импеданс не может быть выше при работе динамика. Я больше скажу, он выше практически всегда, весь вопрос на сколько выше и когда. (кстати можете померять мультиметром ваши 4х омные динамики. Там всегда будет меньше чуть 4х Ом. 3.7-3.8ом именно потому что указан импеданс а вы измеряете сопротивление)) ). Так вот импеданс динамика при воспроизведении звука зависит от кучи факторов, начиная от конструкции самого дина и заканчивая оформлением динамиков ( а ведь рупорная пищалка это пищалка в офромлении РУПОР) и частоты. Вот последний фактор нам особенно интересен, когда мы говорим о вч.
    Если, допустим, взять две четырехомные пищалки и измерить их импеданс скажем на 5 килогерцах то запросто может получиться что у одной пищалки на этой частоте импеданс 5ом а у другой 7. Потом согласно таблице выше, пытаемся их порезать на 5 килогерц кондером на 8 микрофарад. В итоге у нас первая порежется на 4килогерца, а вторая с этим же кондером порежется уже на 3килогерцах! Соответственно первая просто будет валить говнозвук, вторая начнет подгорать.
    Для примера вот вам график зависимости импеданса системы от частоты (Z характеристика) для компонентной акустики:

    И вот табличка экспериментальных замеров нашего одноклубника:

    А ВОТ и сама тема с замерами.

    Какой вывод можно из этого сделать? А вот такой:
    Если читать все таблички подряд и не пользоваться головой то говнозвук и паленое железо это ваше уверенное будущее.

    Реально узнать частоту среза конденсатором и грамотно осуществить его подбор можно только имея на руках график зависимости импеданса от частоты для ваших динамиков либо сделать его самому в ваших условиях методом измерения.

    Другой вопрос, что никому это нафиг не надо и всем гораздо проще не думая вкрячить кондер чтоб долбило по громче. Подавляющее большинство сторонники именно такого подхода, по этому давайте разберемся как в этом случае не накосячить и не запороть все.

    Во первых нам нужны НЕПОЛЯРНЫЕ конденсаторы. Обычно они имеют вот такой вид или похожий:

    Вот такие электролитические кондеры использовать крайне не рекомендуется.

    Их отличие от первых в том, что они имеют полярность и работают адекватно в постоянном токе. Те что выше работают одинаково хорошо как в переменном так и в постоянном ( а мы имеем дело именно с переменным)) ). Китайцы очень любят ставить электролиты в дешевых системах отрезая ими пищалку. Отсюда вам бесплатный совет: просто заменив в своей дешевой акустике электролит на неполярный конденсатор той же емкости, вы можете сделать звук приятнее и инетреснее )).

    Стоят неполярные кондеры копейки. И тут снова вам совет. Барыги щас часто предлагают купить у них вместе с рупорными пищалками кондеры «спецом для звука и для этих пищей». У некоторых продавцов они стоят также копейки а у некоторых цена кондера подрастает в разы! Возможно есть смысл воспользоваться их советом и услугами если вы не заморачиваетесь на таких тонкостях.
    Остальным очень рекомендую заглянуть в радиомагазины и закупиться конденсаторами там. За те деньги, что вы у некоторых барыг бы отдали за пару, сможете набрать несколько пар кондеров в магазине. Более того, скажу, что именно так и нужно поступать в любом случае при постройке системы.
    Очень рекомендую вам выписать из таблички выше номиналы всех рекомендуемых кондеров и купить каждого по паре.
    Когда дело дойдет до настройке пищалок, вы подбором сможете на слух добиться нужного звука и при этом пищалки не будут перегружаться на высокой громкости.
    Их перегруз, кстати, хорошо слышен. Пищалки начинают сильно песочить в уши, похрипывать и делать голоса неестественными. Я думаю многие читатели уже слышали такое у чотких пацанчиков с района.

    Начинать подбор нужно ОТ МЕНЬШЕГО НОМИНАЛА КОНДЕСАТОРОВ К БОЛЬШЕМУ. Чем больше емкость конденсатора тем ниже он порежет вашу пищалку.

    Номинал емкости конденсатора указан всегда на его корпусе, но иногда это сделано мудреным алгоритмом. Описывать я его не буду, он вам нафиг не нужен. Просто порекомендую попросить продавца в магазине разложить кондеры по разным кулечкам и подписать каждый.

    Касаемо допустимого напряжения работы конденсаторов, то тут можно не париться. У неполярных кондеров напряжение допустимое измеряется порядкоми сотен вольт, и в вашей пищалке он будет работать с конским запасом по напряжению. )

    Вот собственно и все что я хотел рассказать о конденсаторах для пищалок.
    Остается упомянуть, что конденсатор необходимо устанавливать как можно ближе к пищалке. В идеале прям к кдемме подпаивать. При этом абсолютно не важно на какой из клемм будет висеть кондер. Хотя если начали вешать кондер на плюсовую клемму то вешайте на плюсовые и на всех остальных пищах.

    На этом пока все. ВСЕМ УДАЧИ И ПРАВИЛЬНЫХ СРЕЗОВ))

    З.Ы. готовимся к соревам )) Воскресенье близко)

    Как выбрать конденсатор 🚩 для чего конденсатор 🚩 Электроника

    Радиолюбители используют алюминиевые, танталовые, керамические конденсаторы и многие другие. От правильного выбора конденсатора зависит его надежность при эксплуатации, так как использовать его надо в таких режимах работы, которые не превышают заданные условия. Для этого нужно определить значения номинальных параметров и допустимые их изменения в процессе работы, возможные режимы и электрические нагрузки, конструкцию, показатели надежности и долговечности, варианты монтажа, размеры и массу.

    Практика работы показывает, что разрешенное напряжение, обозначенное на его корпусе, не должно быть меньше, чем на электрической схеме. Можно выбрать больше на 20-30%. Емкость может быть использована в пределах +-10%, но лучше брать ее не меньше, чем на электрической схеме.

    Если конденсаторы должны находиться в цепи питания, шунтировать ВЧ (высокие частоты), тогда лучше использовать керамические. Если они должны быть установлены в частотозадающем каскаде, тогда лучше брать их с малым ТКЕ (температурный коэффициент емкости), чтобы не было дрейфа частоты. Во всех случаях конденсаторы следует использовать при меньших нагрузках и облегченных режимах (по сравнению с максимально допустимыми).

    Выполненный монтаж и крепление должны обеспечивать нужную механическую прочность, отличный электрический контакт и отсутствие резонансных явлений. Их приспособления (для крепления) не должны повредить корпус и защитные покрытия, а также ухудшать условия отвода тепла. Никогда не надо применять конденсаторы сомнительного происхождения (например, электролитические, выполненные некачественно могут взрываться). Надо обращать внимание на удобство установки и наличие защиты выводных контактов от случайного замыкания.

    Радиолюбители выбирают конденсаторы по их емкостям и рабочим напряжениям. Но есть и другие характеристики, на которые нужно обращать внимание. Конденсаторы еще не имеют идеальных параметров, поэтому они обладают такими свойствами, как ESR (Effective Series Resistance) — эквивалентное последовательное сопротивление и ESI (Effective Series Inductance) — эквивалентная последовательная индуктивность. На их емкость влияет температура, напряжение, механические воздействия. При неправильном выборе конденсатора может появиться повышенное потребление тока и увеличенный уровень шумов, нестабильная работа всей конструкции.

    принцип работы и алгоритм выбора

    Все чаще в составе современных электронных устройств можно встретить суперконденсаторы. Суперконденсаторы способны выступать как в качестве основных элементов питания, так и в качестве буферных элементов для сглаживания провалов напряжения аккумуляторов при работе с импульсной нагрузкой.

    Наравне с термином «суперконденсатор» в литературе часто применяют альтернативные названия, например, «ультраконденсатор» или «ионистор». Все эти именования используются для обозначения одного и того же компонента – конденсатора с двойным электронным слоем. Впервые суперконденсатор был создан в далеком 1957 году компанией General Electric. Позднее аналогичные компоненты выпускались различными производителями по всему миру, в том числе и в СССР (например, ионисторы КИ1-1).

    Принцип работы суперконденсатора

    Структура и принцип работы суперконденсатора поясняются на рис. 1. Суперконденсатор состоит из электродов, графитового сепаратора и электролита. При приложении внешнего напряжения носители заряда образуют два электронных слоя на границе сепаратора и электролита. Чем больше площадь поверхности сепаратора, тем больше будет накапливаемый заряд. Из рисунка видно, что в отличие от аккумуляторов в суперконденсаторе отсутствуют химические реакции, а энергия накапливается в виде статического заряда, как и в обычных конденсаторах.

    Рис. 1. Структура и принцип действия суперконденсатора

    Основные характеристики суперконденсаторов

    По своим характеристикам суперконденсаторы занимают промежуточное положение между аккумуляторами и обычными конденсаторами. В последнее время, благодаря большой емкости, суперконденсаторы становятся отличной альтернативой для аккумуляторов в широком спектре малопотребляющих устройств. Сравнение некоторых параметров суперконденсаторов и аккумуляторов приведено в таблице 1.

    Таблица 1. Сравнение параметров суперконденсаторов и аккумуляторов

    Параметр

    Суперконденсатор

    Литий-ионный аккумулятор

    Время заряда

    1–10 с

    10–60 мин

    Срок службы (циклов)

    1 миллион циклов
    или 30 000ч

    500 и более

    Напряжение

    2,3…2,75 В (тип)

    3,6 В (ном)

    Удельная энергия (Вт·ч/кг)

    5 (тип)

    120–240

    Удельная мощность (Вт/кг)

    До 10 000

    1 000…3 000

    Стоимость кВт·ч

    $10,000 (тип)

    $250–$1,000

    Время наработки на отказ)

    10-15 лет

    5-10 лет

    Диапазон температур заряда

    –40…65 °C

    0…45 °C

    Диапазон температур разряда

    –40 to 65 °C

    –20…60 °C

    Емкость – один из важнейших параметров для любого накопителя энергии. По величине удельной емкости на единицу массы суперконденсаторы значительно превосходят обычные конденсаторы (в том числе, электролитические), но в свою очередь так же сильно уступают аккумуляторам (рис. 2). По этой же причине стоимость единицы емкости для суперконденсаторов оказывается существенно выше, чем для аккумуляторов.

    Рис. 2. Сравнение удельной емкости накопителей энергии

    Вторым по важности параметром накопителя энергии является разрядный ток. По этому показателю лидируют обычные конденсаторы, которые из-за низкого собственного сопротивления способны выдерживать огромные импульсы тока. Аккумуляторы наоборот отличаются высоким сопротивлением и чрезвычайно чувствительны к большим разрядным токам. Например, литий-ионные аккумуляторы склонны к перегреву и разрушению при быстром разряде. Суперконденсаторы характеризуются более высоким последовательным сопротивлением, чем простые конденсаторы, однако существуют модели, способные выдерживать разрядные токи до сотен ампер.

    Высокое сопротивление создает проблемы не только с точки зрения разогрева, но и с точки зрения просадки напряжения при импульсной нагрузке. Импульсное потребление характерно для большинства современных систем, но особенно ярко оно проявляется в устройствах с беспроводными радиопередатчиками. На рис. 3 представлен пример преждевременного отключения системы с аккумуляторным питанием из-за просадки напряжения. При передаче данных по беспроводному каналу потребление системы существенно возрастает, однако аккумулятор не способен выдать требуемую мощность мгновенно. Из-за этого напряжение на нагрузке проседает и может опуститься ниже порогового значения. Пороговое значение ограничивает минимально допустимое напряжение питания, ниже которого происходит отключение устройства. На рис. 3 пороговое значение составляет 1 В. В результате просадки напряжения устройство отключается, несмотря на то, что уровень заряда аккумулятора на самом деле остается высоким. Во многих случаях с данной проблемой не могут справиться даже развязывающие конденсаторы.

    Рис. 3. Провалы напряжения из-за высокого внутреннего сопротивления аккумулятора

    Суперконденсаторы способны выдавать достаточно высокую импульсную мощность и позволяют решить проблему просадки напряжения (рисунок 4). Для этого суперконденсатор включается параллельно с аккумулятором. В данном случае ультраконденсатор не только предотвращает ложные выключения системы, но и защищает аккумулятор от пиковых токов, которые негативно влияют на срок его службы и могут в некоторых случаях банально вызвать его перегрев и разрушение. Таким образом, режим буферного элемента является одним из основных вариантов использования суперконденсаторов. Подробнее об этом вопросе рассказывается в статье «Расстояние не помеха. Эффективный радиус действия суперконденсаторов CAP-XX».

    Рис. 4. Суперконденсатор не только предотвращает ложные выключения, но и защищает аккумулятор от пиковых токов

    В последнее время наблюдается бурное развитие малопотребляющей электроники. Современные электронные системы могут потреблять всего лишь сотни мкА в активном режиме и доли мкА в режиме ожидания. Очень часто для питания таких устройств используют различные маломощные харвестеры энергии: солнечные батареи, виброхарвестеры, термогенераторы и т.д. Для накопления энергии этих преобразователей не всегда можно использовать конденсаторы. Например, устройство может накапливать энергию несколько часов, после чего выполнять быструю отправку данных по радиоканалу и снова засыпать. Высокий саморазряд конденсаторов не позволит работать в таком режиме. В то же время суперконденсатор окажется вполне приемлемым вариантом на роль накопителя энергии. Пример такого режима работы рассматривается в статье «Использование суперконденсаторов CAP-XX в устройствах с питанием от солнечных батарей».

    Однако при использовании суперконденсатора в качестве основного элемента питания необходимо учитывать две важные особенности. Во-первых, суперконденсаторы обладают низким рабочим напряжением 2,3…2,75 В (хотя на рынке присутствуют модели с напряжением 3 В, например, суперконденсаторы от VINATech). Этого не всегда достаточно, а значит, может потребоваться последовательное включение нескольких элементов, что приведет к уменьшению суммарной емкости. В то же время у литий-ионных аккумуляторов номинальное напряжение составляет 3,6 В, что является оптимальным значением для большинства современных микросхем.

    Во-вторых, еще одним недостатком суперконденсаторов становится линейный характер разряда. Разумеется, предсказуемая форма разряда это хорошо, но не всегда. На рис. 5 представлен пример, в котором система достигает граничного напряжения (минимально допустимое напряжение питания) в тот момент, когда суперконденсатор разряжен всего лишь на 50%. По этой причине для нормальной работы устройства может потребоваться дополнительный повышающий регулятор. В то же время аккумуляторы характеризуются относительно небольшим уменьшением напряжения в рабочем диапазоне.

    Рис. 5. Разрядные характеристики аккумуляторов и суперконденсаторов

    Еще одним преимуществом суперконденсаторов перед аккумуляторами является широкий диапазон рабочих температур. Это касается как процесса заряда, так и процесса разряда. На рынке присутствуют модели суперконденсаторов, которые способны работать при отрицательных температурах до -40°С и при положительных до +125 °С. В качестве примера можно привести ультраконденсторы от компания FastCAP (рис. 6). Разумеется, на рынке присутствуют и аккумуляторы с широким диапазоном рабочих температур, однако речь идет о специализированных решениях.

    Рис. 6. Существуют модели ультарконденсаторов, способные работать в широком диапазоне температур, например, ультраконденсторы от компания FastCAP

    Примеры суперконденсаторов

    В заключение краткого экскурса по суперконденсатором приведем некоторые конкретные примеры.

    Широкий спектр суперконденсаторов выпускает компания LS Mtron, которая была создана на базе одного из подразделений LG Electronics. В номенклатуре LS Mtron можно найти модели с традиционной рулонной и прямоугольной конструкцией, а также суперконденсаторные батареи и модули (рис. 7).

    Рис. 7. Суперконденсаторы FastCAP отличаются широким диапазоном рабочих температур -40…+125 °С

    Еще одним известным производителем суперконденсаторов является компания SPSCAP, которая предлагает несколько серий одноячеечных суперконденсаторов с диапазоном выходных токов 0,9…250 А (рис. 8). SPSCAP также выпускает ультраконденсаторные батареи.

    Рис. 8. Суперконденсаторы от компании SPSCAP

    Интересный модельный ряд суперконденсаторов предлагает корейская компания VINATech. Кроме того, это один из немногих производителей, который выпускает суперконденсаторы с рабочим напряжением 3,0 В.

    Рис. 9. Суперконденсаторы и суперконденсаторные батареи от VINATech с рабочим напряжением до 3 В

    На портале УНИТЕРа мы также неоднократно рассказывали и о некоторых уникальных решениях, к числу которых можно отнести и сверхтонкие суперконденсаторы DMHA14R5V353M4ATA0 от компании Murata. Эти суперконденсаторы имеют толщину всего 0,4 мм (рис. 10).

    Рис. 10. Сверхтонкие суперконденсаторы DMHA14R5V353M4ATA0 имеют толщину всего 0,4 мм

    В одной из статей мы также рассказывали о суперконденсаторах от компании FastCAP , которые отличаются широким диапазоном рабочих температур -40…+125 °С (рис. 11).

    Рис. 11. Суперконденсаторы от компании FastCAP с широким диапазоном рабочих температур

    Алгоритм выбора суперконденсаторов

    Как уже отмечалось выше, суперконденсаторы могут использоваться либо в качестве основного накопителя энергии, либо в качестве буферного элемента при работе в связке с основным аккумулятором. Разумеется, алгоритм выбора суперконденсатора в этих случаях будет отличаться, однако основные шаги будут примерно одинаковыми.

    Для начала следует определиться с основными параметрами суперконденсатора – с рабочим напряжением и с максимальным выходным током.

    Суперконденсаторы не любят перенапряжений, по этой причине при выборе подходящего накопителя следует позаботиться о согласовании рабочего напряжения. Для увеличения рабочего напряжения можно использовать последовательное включение суперконденсаторов, однако не стоит забывать, что в таком случае емкость будет уменьшаться. Кроме того, при необходимости следует предусмотреть защитные цепи для ограничения напряжения.

    Далее следует рассчитать величину емкости. Рассмотрим алгоритм расчета, предложенный компанией SPSCAP. Для начала необходимо выбрать сценарий разряда суперконденсатора. Разряд может происходить либо с постоянным током, либо с постоянным напряжением.

    Разряд с постоянным током. При таком сценарии ток разряда имеет фиксированное значение, а емкость будет рассчитываться по формуле:

    C = It / (Vwork -Vmin),

    где Vwork – номинальное рабочее напряжение, Vmin – минимально допустимое напряжение, I – ток разряда (постоянная величина в данном случае), t – время разряда.

    Например, если Vwork=5 В, Vmin=4,2 В, t = 10 с, I =100 мА = 0,1 А, тогда:

    C = 0,1 * 10 / (5 -4,2) = 1,25 Ф.

    При выборе конкретной модели суперконденсатора необходимо предусмотреть некоторый запас по емкости. Кроме того, следует учесть температурную зависимость емкости. После выбора конкретной модели суперконденсатора следует свериться с температурной характеристикой, чтобы убедиться в том, что емкость превышает рассчитанное значение во всем диапазоне рабочих температур.

    Разряд с постоянной мощностью. В таком случае мощность разряда остается фиксированной, а  емкость будет рассчитываться по формуле:

    C = 2Pt/ (Vwork2 -Vmin2)

    где Vwork – номинальное рабочее напряжение, Vmin – минимально допустимое напряжение, P – мощность разряда (постоянная величина в данном случае), t – время разряда.

    Например, если предполагается разряд суперконденсатора в течение 10 секунд при постоянной мощности 200 кВт, а диапазон рабочего напряжения составляет 450 В — 750 В, тогда требуемая емкость составит:

    С = 2 * 200 кВт * 10 / (7502-4502) = 11 Ф

    В данном случае вновь следует предусмотреть некоторый запас и температурную зависимость емкости.

    Источник:

    Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя

    При подключении асинхронного трехфазного электродвигателя на 380 В в однофазную сеть на 220 В необходимо рассчитать емкость фазосдвигающего конденсатора, точнее двух конденсаторов — рабочего и пускового конденсатора. Онлайн калькулятор для расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя в конце статьи.

    Как подключить асинхронный двигатель?

    Подключение асинхронного двигателя осуществляется по двум схемам: треугольник (эффективнее для 220 В) и звезда (эффективнее для 380 В).

    На картинке внизу статьи вы увидите обе эти схемы подключения. Здесь, я думаю, описывать подключение не стоит, т.к. это описано уже тысячу раз в Интернете.

    Во основном, у многих возникает вопрос, какие нужны емкости рабочего и пускового конденсаторов.

    Пусковой конденсатор

    Ознакомьтесь также с этими статьями

    Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз — рабочего конденсатора вполне хватает. Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле. Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.5, в данном калькуляторе используется 2.5.

    При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.

    Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?

    Конденсатор используется неполярный, на напряжение не менее 400 В. Либо современный, специально на это рассчитанный (3-й рисунок), либо советский типа МБГЧ, МБГО и т.п. (рис.4).

    Итак, для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя введите данные в форму ниже, эти данные вы найдете на шильдике электродвигателя, если данные неизвестны, то для расчета конденсатора можно использовать средние данные, которые подставлены в форму по умолчанию, но мощность электродвигателя нужно указать обязательно.

    Онлайн калькулятор расчета емкости конденсатора

    Советуем к прочтению другие наши статьи

    Расчет емкости конденсатора22:

     

    Какие бывают конденсаторы? Типы конденсаторов, их характеристики

    Высокий уровень прочности этого материала дает возможность использовать тонкие заготовки. В итоге емкость конденсатора, пропорциональная показателю объема, резко возрастает.

    Устройства КМ отличаются высокой стоимостью. Объясняется это тем, что при их изготовлении используются драгоценные металлы и их сплавы: Ag, Pl, Pd. Палладий присутствует во всех моделях.

    Конденсаторы на основе керамики.

    Дисковая модель обладает высоким уровнем емкости. Ее показатель колеблется от 1 pF до 220 nF, а самое высокое рабочее напряжение не должно быть выше 50 V.

    К плюсам данного типа можно отнести:

    — малые потери тока;
    — небольшой размер;
    — низкий показатель индукции;
    — способность функционировать при высоких частотах;
    — высокий уровень температурной стабильности емкости;
    — возможность работы в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

    Основу многослойного устройства составляют чередующиеся тонкие слои из керамики и металла.

    Этот вид похож на однослойный дисковый. Но такие устройства обладают высоким показателем емкости. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих приборов не указывается. Так же как и на однослойной модели, напряжение не должно быть выше 50 V.

    Устройства функционируют в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

    Плюсом высоковольтных керамических конденсаторов является их способность функционировать под высоким уровнем напряжения. Диапазон рабочего напряжения колеблется от 50 до 15000 V, а показатель емкости может составлять от 68 до 150 pF.

    Могут функционировать в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

    Танталовые устройства.

    Современные танталовые устройства являются самостоятельным подвидом электролитического вида из алюминия. Основу конденсаторов составляет пентаоксид тантала.

    Конденсаторы обладают небольшим показателем напряжения и применяются в случае необходимости использования прибора с большим показателем емкости, но в корпусе малого размера. У данного типа есть свои особенности:

    — небольшой размер;
    — показатель максимального рабочего напряжения составляет до 100 V;
    — повышенный уровень надежности при долгом употреблении;
    — низкий показатель утечки тока; широкий спектр рабочих температур;
    — показатель емкости может колебаться от 47 nF до 1000 uF;
    — устройства обладают более низким уровнем индуктивности и применяются в высокочастотных конфигурациях.

    Минус этого вида заключен в высокой чувствительности к повышению рабочего напряжения.

    Следует отметить, что, в отличие от электролитического вида, линией на корпусе помечается плюсовой вывод.

    Разновидности корпусов.

    Какие разновидности имеют танталовые конденсаторы? Типы конденсаторов из тантала выделяются в зависимости от материала корпуса.

    1. SMD-корпус. Для изготовления корпусных устройств, которые используются при поверхностном монтаже, катод соединяется с терминалом посредством эпоксидной смолы с содержанием серебряного наполнителя. Анод приваривается к электроду, а стрингер отрезается. После формирования устройства на него наносится печатная маркировка. Она содержит показатель номинальной емкости напряжения.

    2. При формировании этого типа корпусного устройства анодный проводник должен быть приварен к самому выводу анода, а затем отрезается от стрингера. В этом случае терминал катода припаивается к основе конденсатора. Далее конденсатор заполняется эпоксидом и высушивается. Как и в первом случае, на него наносится маркировка.

    Конденсаторы первого типа отличаются большей степенью надежности. Но все типы танталовых конденсаторов применятся:

    — в машиностроении;
    — компьютерах и вычислительной технике;
    — оборудовании для телевизионного вещания;
    — электрических приборах бытового назначения;
    — разнообразных блоках питания для материнских плат, процессоров и т.д.

    Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсаторов ??? — Хабр Q&A

    На самом деле вам стоило бы почитать какую-нибудь книжку по электротехнике.

    Если вкратце, то переменное напряжение в среднем в сети переменного тока равно нулю, потому что оно постоянно меняет знак, и меняется от одного амплитудного значения до другого. Поэтому в сети переменного тока принято измерять действующее значение напряжения, которое есть , потому что такое значение согласуется по энергетическим характеристикам с постоянным напряжением той же величины.

    Однако после выпрямления тока, на выходе получается пульсирующее напряжение с амплитудой . Если таким напряжение заряжать конденсатор, не подключая нагрузку, то конденсатор зарядится до этого самого амплитудного значения. В вашем случае , что вы и наблюдаете.

    Расчет емкости конденсатора фильтра зависит от величины нагрузки и допустимого уровня пульсации. Ваш выпрямленный ток грубо можно представить как сумму постоянного и переменного тока. Переменная составляющая может проходить через конденсатор, который представляет для нее некоторое сопротивление. Для того, чтобы эффективно давить переменную составляющую, необходимо, чтобы сопротивление конденсатора для переменного тока было значительно меньше сопротивления нагрузки, которую создают потребители.

    Тут можно посчитать емкостное сопротивление, нужно иметь в виду, что после диодного моста частота переменной составляющей тока будет 100Гц

    Без детального описания схемы дальше сказать что-то будет сложно. Если вы не разбираетесь в схемотехнике, лучше купить готовый блок питания.

    Электрический конденсатор — Википедия

    Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические. На танталовых конденсаторах (слева) полоской обозначен «+», на алюминиевых (справа) маркируют «-». SMD-конденсатор на плате, макрофотография Различные конденсаторы для объёмного монтажа

    Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать» или от лат. condensatio — «накопление») — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости[1] и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

    Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах.

    В 1745 году в Лейдене немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст и независимо от него голландский физик Питер ван Мушенбрук изобрели конструкцию-прототип электрического конденсатора — «лейденскую банку»[2]. Первые конденсаторы, состоящие из двух проводников, разделенных непроводником (диэлектриком), упоминаемые обычно как конденсатор Эпинуса или электрический лист, были созданы ещё раньше[3].

    Конденсатор является пассивным электронным компонентом[4]. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки).C=1jωC=−jωC=−j2πfC,{\displaystyle {\hat {Z}}_{C}={\frac {1}{j\omega C}}=-{\frac {j}{\omega C}}=-{\frac {j}{2\pi fC}},}

    где j{\displaystyle j} — мнимая единица, ω{\displaystyle \omega } — циклическая частота (радиан/с) протекающего синусоидального тока, f{\displaystyle f} — частота в герцах, C{\displaystyle C} — ёмкость конденсатора (фарад). Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно XC=1ωC.{\displaystyle \scriptstyle X_{C}={\tfrac {1}{\omega C}}.} Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

    При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью C{\displaystyle C}, собственной индуктивностью Lc{\displaystyle L_{c}} и сопротивлением потерь Rn{\displaystyle R_{n}}.{2} \over 2C}}

    где U{\displaystyle U} — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор, q{\displaystyle q} — электрический заряд на одной из обкладок.

    Обозначение конденсаторов на схемах[править | править код]

    В России для условных графических обозначений конденсаторов на схемах рекомендуется использовать ГОСТ 2.728-74[5] либо стандарт международной ассоциации IEEE 315—1975:

    На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 1·106 пФ = 1·10−6 Ф) и пикофарадах (1 пФ = 1·10−12 Ф), но нередко и в нанофарадах (1 нФ = 1·10−9 Ф). При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ × 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10—180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

    Характеристики[править | править код]
    Ёмкость[править | править код]

    Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.

    Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой C=εε0Sd{\displaystyle C={\tfrac {\varepsilon \varepsilon _{0}S}{d}}}, где ε{\displaystyle \varepsilon } — диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая пространство между пластинами (в вакууме равна единице), ε0{\displaystyle \varepsilon _{0}} — электрическая постоянная, численно равная 8,854187817⋅10−12 Ф/м. Эта формула справедлива, лишь когда d намного меньше линейных размеров пластин.

    Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

    C=∑i=1nCi{\displaystyle C=\sum _{i=1}^{n}C_{i}} или C=C1+C2+…+Cn.{-1}} или 1C=1C1+1C2+…+1Cn.{\displaystyle {\tfrac {1}{C}}={\tfrac {1}{C_{1}}}+{\tfrac {1}{C_{2}}}+\ldots +{\tfrac {1}{C_{n}}}.}

    Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

    Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

    Удельная ёмкость[править | править код]

    Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

    Плотность энергии[править | править код]

    Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 с ёмкостью 12 000 мкФ, максимально допустимым напряжением 450 В и массой 1,9 кг плотность энергии при максимальном напряжении составляет 639 Дж/кг или 845 Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гаусса.

    Номинальное напряжение[править | править код]

    Другой не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

    Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. Эксплуатационное напряжение на конденсаторе должно быть не выше номинального.

    Полярность[править | править код]
    Современные конденсаторы, разрушившиеся без взрыва благодаря специальной разрывающейся конструкции верхней крышки. Разрушение возможно из-за нарушения режима эксплуатации (температуры, напряжения, полярности) или старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вздувшаяся, но ещё не разорвана, то, скорее всего, скоро он выйдет из строя или сильно изменятся параметры, что сделает его использование невозможным.

    Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

    Опасность разрушения (взрыва)[править | править код]

    Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов — частая причина выхода их из строя вследствие близкого расположения с источниками тепла, например, рядом с радиатором охлаждения.

    Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают вышибной предохранительный клапан или выполняют надсечку корпуса (часто её можно заметить в виде креста или в форме букв X, K или Т на торце цилиндрического корпуса, иногда, на больших конденсаторах, она покрыта пластиком). При повышении внутреннего давления вышибается пробка клапана или корпус разрушается по насечке, пары электролита выходят в виде едкого газа и, даже, брызг жидкости. При этом разрушение корпуса конденсатора происходит без взрыва, разбрасывания обкладок и сепаратора.

    Взорвавшийся электролитический конденсатор на печатной плате жидкокристаллического монитора. Видны волокна бумажного сепаратора обкладок и развернувшиеся фольговые алюминиевые обкладки.

    Старые электролитические конденсаторы выпускались в герметичных корпусах и в конструкции их корпусов не предусматривалась взрывобезопасность. Скорость разлёта осколков при взрыве корпуса устаревших конденсаторов может быть достаточной для того, чтобы травмировать человека.

    В отличие от электролитических, взрывоопасность оксиднополупроводниковых (танталовых) конденсаторов связана с тем, что такой конденсатор фактически представляет собой взрывчатую смесь: в качестве горючего служит тантал, а в качестве окислителя — двуокись марганца, и оба этих компонента в конструкции конденсатора перемешаны в виде тонкого порошка. При пробое конденсатора или при его случайной переполюсовке выделившееся при протекании тока тепло инициирует реакцию между данными компонентами, протекающую в виде сильной вспышки с хлопком, что сопровождается разбрасыванием искр и осколков корпуса. Сила такого взрыва довольно велика, особенно у крупных конденсаторов, и способна повредить не только соседние радиоэлементы, но и плату. При тесном расположении нескольких конденсаторов возможен прожог корпусов соседних конденсаторов, что приводит к одновременному взрыву всей группы.

    Паразитные параметры[править | править код]

    Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными последовательным и параллельным сопротивлением и индуктивностью. С достаточной для практики точностью эквивалентную схему реального конденсатора можно представить как показано на рисунке, где все двухполюсники подразумеваются идеальными.

    Эквивалентная схема реального конденсатора и некоторые формулы.
    C0 — собственная ёмкость конденсатора;
    Rd — сопротивление изоляции конденсатора;
    Rs — эквивалентное последовательное сопротивление;
    Li — эквивалентная последовательная индуктивность. Зависимость модуля импеданса реального конденсатора от частоты и формула импеданса.
    Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки и саморазряд[править | править код]

    Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением Rd = U / Iут, где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки.

    Из-за тока утечки, протекающего через слой диэлектрика между обкладками и по поверхности диэлектрика, предварительно заряженный конденсатор с течением времени теряет заряд (саморазряд конденсатора). Часто в спецификациях на конденсаторы сопротивление утечки определяют через постоянную времени T саморазряда конденсатора, которая численно равна произведению ёмкости на сопротивление утечки:

    T=RdC0{\displaystyle T=R_{d}C_{0}}

    T — время, за которое начальное напряжение на конденсаторе, неподключенном ко внешней цепи, уменьшится в e раз.

    Хорошие конденсаторы с полимерными и керамическими диэлектриками имеют постоянные времени саморазряда, достигающие многих сотен тысяч часов.

    Эквивалентное последовательное сопротивление —
    Rs[править | править код]

    Эквивалентное последовательное сопротивление (англ. Equivalent series resistance; ESR, ЭПС, внутреннее сопротивление) обусловлено главным образом электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контактов между ними, а также учитывает потери в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор, вследствие поверхностного эффекта.

    В большинстве практических случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение существенно для надёжности и устойчивости работы устройства. В электролитических конденсаторах, где один из электродов является электролитом, этот параметр при эксплуатации со временем деградирует вследствие испарения растворителя из жидкого электролита и изменения его химического состава, вызванного взаимодействием с металлическими обкладками, что происходит относительно быстро в низкокачественных изделиях («конденсаторная чума»).

    Некоторые схемы (например, стабилизаторы напряжения) критичны к диапазону изменения ЭПС конденсаторов в своих цепях. Это связано с тем, что при проектировании таких устройств инженеры учитывают этот параметр в фазочастотной характеристике (ФЧХ) обратной связи стабилизатора. Существенное изменение со временем ЭПС применённых конденсаторов изменяет ФЧХ, что может привести к снижению запаса устойчивости контуров авторегулирования и даже к самовозбуждению.

    Существуют специальные приборы (ESR-метр (англ.)) для измерения этого достаточно важного параметра конденсатора, по которому можно часто определить пригодность его дальнейшего использования в определённых целях. Этот параметр, кроме собственно ёмкости (ёмкость — это основной параметр), часто имеет решающее значение в исследовании состояния старого конденсатора и принятия решения, стоит ли использовать его в определённой схеме или он прогнозируемо выйдет за пределы допустимых отклонений.

    Эквивалентная последовательная индуктивность —
    Li[править | править код]

    Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена в основном собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. Результатом этой распределенной паразитной индуктивности является превращение конденсатора в колебательный контур с характерной собственной частотой резонанса. Эта частота может быть измерена и обычно указывается в параметрах конденсатора либо в явном виде, либо в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

    Саморазряд[править | править код]

    Предварительно заряженный конденсатор с течением времени теряет запасённую энергию за счёт тока утечки, протекающего через слой диэлектрика между обкладками. Часто в справочниках на конденсаторы приводится постоянная времени саморазряда конденсатора, численно равная произведению ёмкости на сопротивление утечки. Это время, за которое начальное напряжение на отключенном конденсаторе уменьшится в e раз.

    Тангенс угла диэлектрических потерь[править | править код]

    Тангенс угла диэлектрических потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости. tgδ=εimεre=σωεa.{\displaystyle {\rm {{tg}\,\delta ={\frac {\varepsilon _{im}}{\varepsilon _{re}}}={\frac {\sigma }{\omega \varepsilon _{a}}}.}}}

    Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол φ=π2−δ,{\displaystyle \scriptstyle \varphi ={\tfrac {\pi }{2}}-\delta ,} где δ — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь δ = 0. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная tg δ, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

    Температурный коэффициент ёмкости (
    ТКЕ)[править | править код]

    ТКЕ — относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (кельвин). ТКЕ определяется так:

    TKE=ΔCCΔT{\displaystyle TKE={\frac {\Delta C}{C\Delta T}}}.

    где ΔC{\displaystyle \Delta C} — изменение ёмкости, вызванное изменением температуры на ΔT{\displaystyle \Delta T}.
    Таким образом, изменение ёмкости от температуры (при не слишком больших изменениях температуры) выражается линейной функцией:

    C(T)=CH.y.+TKE⋅CH.y.⋅ΔT,{\displaystyle \scriptstyle C(T)=C_{H.y.}+TKE\cdot C_{H.y.}\cdot \Delta T,},

    где ΔT{\displaystyle \Delta T} — изменение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости, CH.y.{\displaystyle C_{H.y.}} — ёмкость при нормальных условиях. TKE применяется для характеристики конденсаторов с практически линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ указывается в спецификациях не для всех типов конденсаторов.

    Для конденсаторов, имеющих существенно нелинейную зависимость ёмкости от температуры и для конденсаторов с большими изменениями ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в спецификациях нормируются относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур или в виде графика зависимости ёмкости от температуры.

    Диэлектрическая абсорбция[править | править код]

    Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение на обкладках снова появится как если бы мы разрядили конденсатор не до нуля. Это явление получило название диэлектрическая абсорбция (диэлектрическое поглощение). Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора.

    Подобный эффект можно наблюдать практически на всех типах диэлектриков. В электролитических конденсаторах он особенно ярок и является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. У конденсаторов с твердым диэлектриком (например, керамических и слюдяных) эффект связан с остаточной поляризацией диэлектрика. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с неполярными диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полипропилен и т. п.

    Эффект зависит от времени зарядки конденсатора, времени закорочения, иногда от температуры. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом абсорбции, который определяется в стандартных условиях.

    Особое внимание в связи с эффектом следует уделять измерительным цепям постоянного тока: прецизионным интегрирующим усилителям, устройствам выборки-хранения, некоторым схемам на переключаемых конденсаторах.

    Паразитный пьезоэффект[править | править код]

    Многие керамические материалы, используемые в качестве диэлектрика в конденсаторах (например, титанат бария, обладающий очень высокой диэлектрической проницаемостью в не слишком сильных электрических полях) проявляют пьезоэффект — способность генерировать напряжение на обкладках при механических деформациях. Это характерно для конденсаторов с пьезоэлектрическими диэлектриками. Пьезоэффект ведёт к возникновению электрических помех в устройствах, где использованы такие конденсаторы, при воздействии акустического шума или вибрации на конденсатор. Это нежелательное явление иногда называют «микрофонным эффектом».

    Также подобные диэлектрики проявляют и обратный пьезоэффект — при работе в цепи переменного напряжения происходит знакопеременная деформация диэлектрика, генерирующая акустические колебания, порождающие дополнительные электрические потери в конденсаторе.

    Самовосстановление[править | править код]

    Конденсаторы с металлизированным электродом (бумажный и пленочный диэлектрик) обладают важным свойством самовосстановления (англ. self-healing, cleaning) электрической прочности после пробоя диэлектрика. Механизм самовосстановления заключается в отгорании металлизации электрода после локального пробоя диэлектрика посредством микродугового электрического разряда.

    Слюдяной герметичный конденсатор в металлостеклянном корпусе типа «СГМ» для навесного монтажа

    Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

    По виду диэлектрика различают:

    • Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).
    • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
    • Конденсаторы с жидким диэлектриком.
    • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
    • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
    • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка. Время наработки на отказ типичного электролитического конденсатора 3000—5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105 °С[6]. Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. При работе конденсаторов в импульсных сильноточных цепях (например, в импульсных источниках питания) такая упрощённая оценка надёжности конденсаторов некорректна и расчёт надёжности более сложен[7].
    • Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ около 50 000 часов при температуре 85 °С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.
    Керамический подстроечный конденсатор
    • Тонкопленочные конденсаторы


    Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

    • Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
    • Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.
    • Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

    В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

    Также различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.

    Название Ёмкость Электрическое поле Схема
    Плоский конденсатор C=ε0εr⋅Ad{\displaystyle C=\varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }\cdot {\frac {A}{d}}}

    Подбор рабочего конденсатора к трехфазному электродвигателю


    Для ответа на вопрос, как подобрать конденсатор для асинхронных двигателей и чем конденсаторы отличаются друг от друга, соберем стенд из обычного трехфазного двигателя мощностью 250 Вт. В качестве нагрузки используем стандартный генератор от автомобиля ВАЗ.

    Подключим через автоматы три разных конденсатора. Включение/отключение автоматов даст возможность проверить возможности конденсаторов.

    Подбираем конденсатор


    Для эксперимента выберем три конденсатора емкостью 10, 20 и 50 микрофарад. Наша задача заключается в попытке запуска электродвигателя с каждого конденсатора по очереди.
    Конденсатор на 10 мкФ

    При подключении к сети 220 В и включения первого конденсатора емкостью 10 микрофарад электродвигатель включается только после толчка рукой. Автоматического запуска не происходит.

    Вывод: для электродвигателя мощностью 250 Вт емкости конденсатора в 10 микрофарад недостаточно.
    Конденсатор на 20 мкФ

    При попытке запустить электродвигатель от конденсатора емкостью 20 МкФ включение двигателя в работу происходит автоматически.

    Вывод: при емкости конденсатора 20 микрофарад электродвигатель запустился без проблем.

    Конденсатор на 50 мкФ


    При продолжении эксперимента с конденсатором емкостью 50 микрофарад электродвигатель запускается автоматически, однако работает с высоким уровнем шума и просто трясется.
    Вывод: емкость последнего испытанного конденсатора велика для установленного электродвигателя.
    Подбирая конденсатор для маломощного трехфазного электродвигателя, отдавайте предпочтение устройству с номинальной емкостью (как в нашем эксперименте), соответствующей мощности двигателя. Конденсатор малой емкости электродвигатель не запускает, слишком большой емкости – вызывает нагрев двигателя и большой шум в работе. Оптимально себя в эксперименте зарекомендовал конденсатор емкостью 20 МкФ, который сразу запустил двигатель и не вызвал его перегрева.

    Заключение


    Для запуска трехфазного электродвигателя в сети 220 В рабочий конденсатор подбирается исходя из мощности двигателя. При возрастании мощности на каждые 100 Вт емкость должна возрастать на 7-10 микрофарад. Например, для двигателя мощностью 0,5 КВт можно подобрать конденсатор емкостью в пределах 35-50 МкФ.
    Также нужно учитывать такой параметр, как номинальное напряжение устройства (то есть то напряжение, которое способен выдержать конденсатор). В работе рекомендуется применять конденсаторы с параметрами, на 100% превышающими реальное напряжение, прилагаемое к устройству. Для данного примера это 450 В.

    Смотрите подробное видео


    Есть ли полярность конденсатора переменного тока? — Реабилитацияrobotics.net

    Имеется ли полярность конденсатора переменного тока?

    AC или биполярные электролитические конденсаторы имеют два анода, подключенных с обратной полярностью. Электролитические конденсаторы постоянного тока поляризованы в процессе производства и поэтому могут работать только с постоянным напряжением.

    Есть ли на конденсаторе переменного тока положительный и отрицательный полюсы?

    Если он пригоден для использования пускового или рабочего конденсатора, нет ни положительного, ни отрицательного, оба терминала одинаковы.

    Есть ли у конденсатора положительная и отрицательная сторона?

    Электролитические конденсаторы поляризованы, что означает, что способ их подключения в цепи имеет значение. Электролитические конденсаторы имеют положительную и отрицательную стороны. Чтобы определить, какая сторона какая, поищите большую полосу или знак минуса (или и то, и другое) на одной стороне конденсатора.

    Что произойдет, если я использую не тот конденсатор?

    Если установлен неправильный рабочий конденсатор, в двигателе не будет равномерного магнитного поля.Это вызовет колебания ротора на неровных участках. Это колебание вызовет шум двигателя, увеличит потребление энергии, снизит производительность и приведет к перегреву двигателя.

    Какой вывод конденсатора положительный?

    анод

    Какая сторона керамического конденсатора положительная?

    Как подключить конденсатор?

    Электролитические конденсаторы маркируются знаком полярности, обычно знаком -. Подключите отрицательную сторону конденсатора к самой отрицательной стороне цепи.При малых значениях емкости (обычно менее 1 мкФ) используется металлическая фольга, разделенная тонким изолятором. Их можно использовать как угодно.

    Есть ли у конденсатора вентилятора положительный и отрицательный полюсы?

    герцог 37. Нет такого понятия, как положительный и отрицательный провод с переменным током. Просто подключите новый конденсатор, как старый. Наличие нескольких проводов может быть связано с подключением более одной обмотки двигателя.

    Как узнать, работает ли конденсатор?

    Один из способов проверить, работает ли конденсатор, — это зарядить его напряжением, а затем измерить напряжение на аноде и катоде.Для этого необходимо зарядить конденсатор напряжением и подать напряжение постоянного тока на выводы конденсатора. В этом случае очень важна полярность.

    Может ли конденсатор заряжаться отрицательно?

    Основное отличие заключается в том, что способность конденсатора накапливать энергию не связана с химическими реакциями, а, скорее, с тем, как его физическая конструкция позволяет ему удерживать отрицательные и положительные заряды отдельно. Благодаря этому конденсаторы очень быстро заряжаются и разряжаются, намного быстрее, чем батареи.

    Как долго конденсатор может удерживать энергию?

    Некоторые из этих схем могут заряжаться менее чем за 20 секунд и удерживать заряд до 40 минут, имея при этом относительно большие емкости до 100 миллиФарад (мФ).

    Что произойдет, если вы используете неправильный конденсатор?

    Какая сторона символа конденсатора положительная?

    Имеет ли значение, куда вы подключаете конденсатор?

    Это не имеет значения. Для поляризованных конденсаторов (электролитических и т.п.) это имеет значение.Положительный вывод устройства должен быть подключен к той части цепи, в которой оно установлено, имеющей более положительный потенциал постоянного тока.

    Какой знак у конденсатора?

    Обычно используются два символа конденсатора. Один символ представляет поляризованный (обычно электролитический или танталовый) конденсатор, а другой — неполяризованные колпачки. В каждом случае есть две клеммы, перпендикулярно входящие в пластины. Символ с одной изогнутой пластиной указывает на то, что конденсатор поляризован.

    Имеет ли значение полярность конденсатора?

    Полярность конденсатора Изменение полярности напряжения на электролитический конденсатор может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведет к разрушению устройства. Однако тонкость этого диэлектрика обеспечивает чрезвычайно высокие значения емкости при относительно небольшом размере корпуса.

    Как подключить диод?

    Полупроводник P-типа является положительным концом диода и называется «анодом». Если положительная сторона источника напряжения подключена к положительному концу диода (анод), а отрицательная сторона подключена к отрицательному концу диода (катод), диод будет проводить ток.

    Что произойдет, если подключить диод в обратном направлении?

    Напряжение, подключенное к диоду в этом направлении, называется прямым смещением. Но если вы измените направление напряжения, приложив положительную сторону к катоду, а отрицательную — к аноду, ток не будет течь. Фактически диод становится изолятором.

    Что произойдет, если вставить диод задом наперед?

    Без полупроводникового диода это напряжение отдачи могло бы повредить оборудование управления. При правильной установке диод удерживает напряжение отдачи на замке.Установка диода в обратном направлении для удара может привести к перезагрузке облачного узла или дверного контроллера.

    На какой стороне диода есть полоса?

    В идеальном диоде ток течет только в одном направлении, от анода (положительная сторона) к катоду (отрицательная сторона), отмеченному полосой. Схематический символ представляет собой треугольник, указывающий на полосу, где ток течет в том же направлении, к концу с перемычкой (полосой).

    Стабилитрон — это диод?

    Стабилитрон — это кремниевый полупроводниковый прибор, который позволяет току течь в прямом или обратном направлении.Диод состоит из специального сильно легированного p-n перехода, предназначенного для проведения в обратном направлении при достижении определенного заданного напряжения.

    Что произойдет, если мы неправильно подключим полярный конденсатор?

    Что происходит, когда вы подключаете электролитический поляризованный конденсатор с обратной полярностью?

    Существуют различные типы конденсаторов, такие как полярные (конденсаторы постоянной емкости, например, электролитические, псевдоконденсаторы, ELD и суперконденсаторы) и неполярные конденсаторы (керамические, слюдяные, пленочные, бумажные и переменные конденсаторы).Конденсаторы играют активную и важную роль в цепях переменного и постоянного тока (например, фильтры, RC-цепи, связь и развязка, повышение коэффициента мощности, генераторы, демпфер и пускатели двигателей и т. Д.). Остановимся на теме поляризованных электролитических конденсаторов.

    Электролитический полярный конденсатор — это тип полярного конденсатора, полярность которого на выводах обозначена катодом и анодом (положительная и отрицательная клеммы).

    В электролитическом конденсаторе есть изолирующий слой, используемый в качестве диэлектрика (твердый, жидкий или газовый материал), расположенный между двумя электродами.Есть две металлические пластины, на которых первая пластина в качестве положительного «анода» покрыта изолирующим оксидным слоем посредством анодирования, а электролит используется в качестве второй клеммы, известной как «катод». Существует три типа электролитических конденсаторов: алюминиевые, танталовые и ниобиевые.

    В алюминиевых электролитических конденсаторах электроды состоят из чистого алюминия, однако анодный (положительный) электрод выполнен путем формирования изолирующего слоя оксида алюминия (Al 2 O 3 ) путем анодирования.Электролит (твердый или нетвердый) помещается на изолирующую поверхность анода. Этот электролит технически действует как катод. Второй алюминиевый электрод помещается поверх электролита, который действует как его электрическое соединение с отрицательной клеммой конденсатора.

    Алюминиевая фольга с бумагой между ними наматывается. Они пропитываются электролитом, а затем покрываются алюминиевым кожухом. Хватит брифинга, давайте сосредоточимся на теме прямо сейчас.

    Что происходит с конденсатором, если он подключен к обратному напряжению?

    Мы знаем, что конденсатор блокирует постоянный ток и пропускает переменный ток.Полярный, т.е. электролитический конденсатор, должен быть подключен к правым клеммам источника питания постоянного тока для правильной работы при использовании в цепях постоянного тока. Другими словами, положительный и отрицательный источники постоянного тока должны быть подключены к положительной и отрицательной клеммам конденсатора соответственно.

    Несчастные случаи реальны и часто происходят намеренно или случайно. Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если полярный или электролитный конденсатор подключен к обратному выводу источника питания постоянного тока, т. Е. От отрицательного к положительному и наоборот.

    Полярный электролитический конденсатор взорвется с обратной полярностью

    Давайте обсудим последний сценарий как первый, чтобы обезопасить себя в первую очередь. В случае обратного подключения конденсатор не будет работать вообще, а если приложенное напряжение выше номинального значения конденсатора, начнет протекать больший ток утечки и нагревать конденсатор, что приведет к повреждению диэлектрической пленки (алюминий слой очень тонкий и его легко сломать) по сравнению с приложенным постоянным напряжением) даже конденсатор взорвать.

    Необходимо соблюдать осторожность при подключении поляризованного конденсатора к источнику постоянного тока с соответствующими клеммами. В противном случае обратное напряжение может повредить конденсатор в целом за очень короткое время (несколько секунд). Это может привести к серьезным травмам или опасному возгоранию (танталовые конденсаторы прекрасно справляются с этим).

    Алюминиевые слои в электролитическом конденсаторе выдерживают только прямое напряжение постоянного тока (то же, что и диод прямого смещения). Обратное постоянное напряжение на полярном конденсаторе приведет к выходу конденсатора из строя из-за короткого замыкания между его двумя выводами через диэлектрический материал (то же самое, что и диод обратного смещения, работающий в области пробоя).Это явление известно как эффект клапана.

    Имейте в виду, что электролит, используемый в фольге и электролитическом конденсаторе, может залечить и вернуть конденсатор в нормальное положение, если через конденсатор пройдет очень низкое обратное напряжение. Поэтому, если вы применили обратное напряжение к полярному конденсатору и используете его для хобби, вы должны протестировать и проверить конденсатор перед включением в схему или заменить его новым в случае коммерческого и промышленного использования.

    Поляризованный конденсатор взорвется с обратным напряжением

    В случае обратного напряжения (отрицательный источник на положительный вывод и наоборот) взорвется алюминиевый электролитический конденсатор в соответствии с теорией ионов водорода.В этом неправильном проводном соединении на электролитическом катоде возникает положительное напряжение, а на оксидном слое появляется отрицательное напряжение. В этой ситуации ионы водорода (H 2 ), собранные в оксидном слое, пройдут через диэлектрическую среду между двумя пластинами и достигнут металлического слоя, где они преобразуются в газообразный водород. Давление, создаваемое газообразным водородом, достаточно, чтобы сломать конденсатор, и корпус может разорваться от взрыва и пара.

    Удельное сопротивление электролитического конденсатора становится меньше при перестановке клемм

    При обратном подключении положительной и отрицательной клемм.Водород будет генерироваться без образования оксидной пленки, которая необходима для диэлектрической среды. По этой причине удельное сопротивление электролитического конденсатора с обратным подключением меньше по сравнению с правильным подключением, то есть положительным и отрицательным источником к положительной и отрицательной клеммам соответственно. Весь этот процесс выйдет из строя и повредит весь конденсатор.

    Полярный конденсатор действует как короткое замыкание при обратной установке

    Диэлектрическая среда, используемая между двумя электродами электролитического конденсатора, является однонаправленной i.е. он будет пропускать ток только и только в одном направлении, как и диод с PN переходом. В случае обратного подключения диэлектрическая среда не будет действовать как сопротивление или изоляционный материал. Газообразный водород будет генерироваться в течение нескольких секунд, и конденсатор будет действовать как короткое замыкание для источника постоянного тока, что приведет к отказу конденсатора (с выпуклостью верхней части или общим износом компонента).

    Полезно знать:

    • Поляризованный и электролитический конденсатор не будут подключаться к источнику переменного тока (как прямое, так и обратное соединение), поскольку они специально разработаны для правильной работы только и только в цепях постоянного тока .В этом случае конденсатор немедленно взорвется. Мы обсудим весь сценарий в следующей статье.
    • Неполярный электролитический конденсатор на самом деле представляет собой два последовательно соединенных друг с другом электролитических конденсатора (то же самое, что и два последовательно соединенных друг с другом диода). Эти конденсаторы используются иногда из-за низкой надежности и эффективности, большого количества потерь и способности выдерживать низкое напряжение.

    Связанное сообщение: Разница между переменным и постоянным током (ток и напряжение)

    Внимание:

    Всегда проверяйте положительную и отрицательную клеммы электролитических и полярных конденсаторов.Тот, на котором напечатан знак «-» (отрицательная полоса или полоса стрелки) или короткая ножка, называется «катодом» или отрицательной клеммой, а другая с длинной ножкой называется «анодом» или положительной клеммой.

    Маленький чувак, как поляризованный конденсатор, очень опасен и радостно взрывается и вытягивает кровь в случае изменения и реверсирования его клемм или большей утечки или прямого тока и напряжения, отличных от номинального напряжения. Надевайте защитные очки и не прикасайтесь к каким-либо частям схемы во время игры и проектирования схем с использованием конденсаторов.

    Похожие сообщения:

    Есть ли у конденсаторов smd полярность?

    Спросил: профессор Эшли Кунде IV
    Оценка: 4.8 / 5 (70 голосов)

    Конденсатор SMD поляризован? ДА , конденсаторы SMD поляризованы, но не все конденсаторы SMD поляризованы. Электролитический конденсатор SMD обязательно имеет полярность и имеет свое специальное применение. Обычно они желто-черного цвета с отметинами на нем.

    Посмотреть полный ответ

    Кроме того, являются ли конденсаторы SMD биполярными?

    биполярные электролитические алюминиевые электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа.

    Аналогично, имеют ли диэлектрические конденсаторы полярность ?. Полярность конденсатора

    Полярность: Некоторые конденсаторы производятся таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только одной полярности , но не другой. Это связано с их конструкцией: диэлектрик представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесенный на одну из пластин постоянным напряжением во время производства.

    Аналогично, какой конденсатор имеет полярность?

    Электролитические конденсаторы поляризованы своей асимметричной конструкцией.Они работают с напряжением выше, чем напряжение других конденсаторов. Полярность различается как «+», что означает анод, и «-», что означает катод. Если приложенное напряжение больше 1 или 1,5 В, конденсатор выходит из строя.

    У некоторых конденсаторов нет полярности?

    3. Некоторые конденсаторы не имеют полярности . В идеале , есть два типа конденсаторов; полярные и неполярные конденсаторы. Полярные конденсаторы имеют один или оба отрицательных и положительных конца.

    Найдено 19 похожих вопросов

    Имеет ли значение полярность конденсатора?

    Электролитические конденсаторы

    Не все конденсаторы поляризованы , но когда они есть, очень важно не перепутать их полярность. Керамические конденсаторы — маленькие (1 мкФ и менее), обычно желтые, — не поляризованы. Вы можете придерживаться их любым способом.

    Какая сторона конденсатора положительная?

    Чтобы определить, какая сторона какая, поищите большую полосу или знак минус (или оба) на одной стороне конденсатора.Вывод, ближайший к этой полосе или знаку «минус», — это отрицательный вывод, а , другой вывод (без маркировки) — это положительный вывод .

    Конденсаторы переменного или постоянного тока?

    Конденсатор сохраняет заряд во время цепи постоянного тока и меняет полярность во время цепи переменного тока. Полное решение: конденсатор состоит из двух металлических пластин с диэлектрическим материалом между пластинами. … Следовательно, мы можем сказать, что конденсатор работает как A.C. и D.C. .

    Как проверить полярность конденсатора мультиметром?

    Чтобы проверить конденсатор с помощью мультиметра, установил показание измерителя в диапазоне высоких сопротивлений , где-то выше 10 кОм и 1 МОм. Прикоснитесь к выводам измерителя к соответствующим выводам на конденсаторе, красный к плюсу и черный к минусу. Измеритель должен начинать с нуля, а затем медленно приближаться к бесконечности.

    Более длинный провод на конденсаторе положительный?

    Не все конденсаторы поляризованы, но когда они поляризованы, очень важно не перепутать полярность.Ниже приведены электролитические конденсаторы на 10 мкФ (слева) и 1 мФ, на каждом из которых есть символ тире для обозначения отрицательной ветви, а также более длинная положительная ветвь . …

    Каков средний срок службы конденсатора?

    Расчетный срок службы при номинальной температуре

    Производители электролитических конденсаторов указывают расчетный срок службы при максимальной расчетной температуре окружающей среды, обычно 105 ° C. Этот расчетный срок службы может варьироваться от всего лишь 1000 часов до 10 000 часов или более .

    Как проверить конденсатор SMD?

    Проверьте конденсатор с помощью мультиметра для измерения сопротивления . Хороший конденсатор будет проверять предел (OL) дисплея измерителя. Мультиметры обычно имеют на выводах не более нескольких вольт, но конденсаторы иногда выходят из строя под более высоким напряжением во время проверки на мультиметре.

    Что такое конденсатор SMD?

    Конденсаторы

    SMD / SMT для поверхностного монтажа — это конденсаторы , наиболее широко используемые сегодня в качестве конденсаторов — будучи небольшими, безвыводными и легко устанавливаемыми на печатную плату, они идеально подходят для крупносерийного производства.Их производительность также очень хорошая, некоторые особенно хорошо работают на RF.

    Как вы читаете конденсатор SMD?

    Многие конденсаторы обозначены тремя цифрами и, как правило, буквой. Число представляет собой значение и множитель, все они выражены в пикофарадах. Например, конденсатор с надписью \ «122 \» будет иметь значение 12 плюс два нуля, или 1200 пФ. Конденсатор с маркировкой \ «475 \» будет иметь значение 4 700 000 пФ или 4.7?

    Конденсаторы преобразуют переменный ток в постоянный?

    В системах постоянного тока конденсатор используется в качестве фильтра (в основном). Чаще всего используется для преобразования переменного тока в постоянный источник питания для выпрямления (например, мостовой выпрямитель). … Его значение рассчитано точно и зависит от напряжения системы и тока нагрузки.

    Взаимозаменяемы ли конденсаторы постоянного и переменного тока?

    Конденсатор постоянного тока имеет полярность. Конденсатор переменного тока не имеет полярности.Поляризованные конденсаторы нельзя подключать к цепям переменного тока из-за их положительной и отрицательной полярности. Неполяризованные конденсаторы можно подключать к любой цепи переменного или постоянного тока. … Итак, AC и DC можно использовать .

    Почему в конденсаторе не используется постоянный ток?

    Постоянный ток имеет нулевую частоту, поэтому реактивное сопротивление равно бесконечности . Это причина того, что DC заблокирован. В то время как у переменного тока есть некоторая частота, из-за которой конденсатор пропускает его.Конденсатор может накапливать заряд, поскольку он имеет два электрода с диэлектрической средой между ними.

    Есть ли на конденсаторе вентилятора положительный и отрицательный полюсы?

    нет «положительного» или «отрицательного» провода , потому что это переменный ток. Все провода, которые были подключены до этого, необходимо подключить после. Одно из возможных решений: * черный провод конденсатора — к -> черный, черный, красный провод вентилятора.

    Можно ли поставить конденсатор задом наперед?

    В случае обратного подключения, конденсатор вообще не будет работать , и если приложенное напряжение выше номинального значения конденсатора, начнет течь больший ток утечки и нагреет конденсатор, что приведет к повреждению диэлектрической пленки (алюминиевый слой очень тонкий и легко ломается) по сравнению…

    Как подключить конденсатор?

    Положительная сторона всегда подключается к источнику питания, а сторона дуги подключается к земле . Два наиболее распространенных типа конденсаторов, которые вы увидите на схеме США, стандартные и поляризованные.

    Можно ли подключить пусковой конденсатор в обратном направлении?

    В цепи переменного тока не имеет значения, подключен ли конденсатор (предназначенный для этой цепи) в обратном направлении.В цепи постоянного тока одни конденсаторы могут быть подключены наоборот, другие — нет.

    Что такое полярность и почему нас это волнует? [Analog Devices Wiki]

    Фон:

    При изучении электричества и электроники полярность указывает, является ли компонент симметричным или нет. Для компонента с двумя выводами это означает, что эти два вывода взаимозаменяемы.Для неполяризованного компонента, части без полярности, клеммы могут быть подключены в любом направлении, и он по-прежнему будет работать так, как должен. Симметричный компонент обычно имеет только два вывода, и каждый вывод на компоненте эквивалентен. Сеть из нескольких симметричных двух оконечных компонентов также может быть симметричной. Вы можете подключить неполяризованный компонент в любом направлении, и он будет работать точно так же.

    Поляризованный компонент, часть с полярностью, может быть подключен в цепь только в одном направлении.Это означает, что большее положительное напряжение на клеммах и большее отрицательное напряжение на клеммах можно подключить только к правильным клеммам. Также ток в терминале обычно течет только в одном направлении. Полярность обычно обозначается положительными (+) и отрицательными (-) знаками на схемах и маркировкой на самих компонентах. Другая маркировка и обозначения контактов также могут использоваться, чтобы различать, какой контакт или клемма какой.

    Поляризованный компонент может иметь два, двадцать или даже двести контактов, и каждый из них имеет уникальную функцию и / или положение.Когда поляризованный компонент подключен к цепи неправильно, в лучшем случае он не будет работать должным образом. В худшем случае неправильно подключенный поляризованный компонент будет поврежден и больше не будет работать даже при правильном подключении.

    Полярность — очень важное понятие в электронике, особенно при физическом построении схем. Если вы подключаете детали к макетной плате или припаиваете их к печатной плате, очень важно иметь возможность идентифицировать поляризованные компоненты и подключать их в правильном направлении.Это цель данной лабораторной работы. Мы обсудим, какие компоненты имеют полярность, а какие нет, как определить полярность компонентов и как проверить полярность некоторых компонентов.

    Некоторые простые неполяризованные примеры

    Так называемые пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, обычно не поляризованы. Конечно, из этого правила есть исключения.

    Конденсаторы особый корпус

    Не все конденсаторы поляризованы, но когда они поляризованы, очень важно не перепутать их полярность.

    Керамические конденсаторы — маленькие (обычно 1 мкФ и менее), обычно синие или желтые керамические корпуса — не поляризованы. Вы можете подключить их любым способом в цепи.

    Керамические колпачки НЕ поляризованы.

    Керамические конденсаторы со сквозным отверстием и SMD 0,1 мкФ. Они НЕ поляризованы.

    Конденсаторы электролитические и танталовые

    Электролитические конденсаторы (они содержат электролиты), похожие на консервные банки, поляризованы.Отрицательный вывод конденсатора обычно обозначается знаком (-) и / или цветной полосой вдоль банки. У них также может быть более длинная положительная нога. Ниже приведен электролитический конденсатор, у которого есть символ тире для обозначения отрицательного полюса, а также более длинный положительный полюс и танталовый конденсатор.

    Поляризованные электролитические и танталовые конденсаторы

    Приложение отрицательного напряжения в течение длительного периода к поляризованному электролитическому или танталовому конденсатору приведет к кратковременному возбуждению, но катастрофическому отказу.Они лопнут, и верхняя часть колпачка либо вздувается, либо лопнет. Танталовые конденсаторы могут даже загореться. С этого момента крышка будет практически мертвой, действуя как короткое замыкание.

    Поляризованные компоненты

    Батареи и блоки питания

    Правильная полярность в вашей цепи начинается и заканчивается правильным подключением источника питания. Независимо от того, получает ли ваш проект питание от настенного источника питания, батареи или даже ADALM1000, очень важно убедиться, что вы случайно не подключили положительный и отрицательный полюсы в обратном направлении и случайно не подали -9 В или -5 В.

    Любой, кто когда-либо заменял батарейки, знает, как определить их полярность. На большинстве батарей положительные и отрицательные клеммы обозначаются символом «+» или «-». Другими индикаторами полярности может быть цвет проводов: красный для положительного и черный для отрицательного.

    У всех батарей должен быть способ определения полярности.

    Все батарейки. Литий-полимерный, таблеточный элемент, щелочной элемент 9 В, щелочной элемент AA и никель-металлгидридный аккумулятор AA могут каким-то образом представлять положительные и отрицательные клеммы.

    Источники питания обычно имеют стандартизированный разъем, который обычно должен иметь полярность. У бочкового домкрата, например, два проводника: внешний и внутренний; внутренний / центральный провод обычно является положительной клеммой. У других разъемов есть ключи, поэтому их нельзя вставить задом наперед.

    Для дополнительной защиты от обратной полярности источника питания вы можете добавить защиту от обратной полярности с помощью диода или полевого МОП-транзистора.

    Полярность диодов и светодиодов

    Диоды — это два терминальных компонента, которые позволяют току течь только в одном направлении, и они всегда поляризованы.Положительный вывод (+) называется анодом, а отрицательный вывод называется катодом.

    Обозначения диодных цепей с маркировкой анода / катода

    Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении. Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию анода или катода. Обычно у диода будет линия рядом с выводом катода, которая совпадает с вертикальной линией в символе цепи диода.

    Ниже приведены несколько примеров диодов. Диод в черном пластиковом корпусе представляет собой выпрямитель 1N4001 и имеет серое кольцо возле катода. Диод в стеклянном корпусе представляет собой сигнальный диод 1N914 с черным кольцом для маркировки катода.

    Индикаторы полярности диодов

    Светодиоды, светодиоды

    LED означает светоизлучающий диод, что означает, что, как и другие обычные диоды, они поляризованы. Есть несколько идентификаторов для различения положительных и отрицательных контактов светодиода.Один из них — определить более длинную ногу, которая должна указывать на положительный анодный штифт. Иногда провода были обрезаны, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Штифт, ближайший к плоскому краю, будет отрицательным катодным штифтом.

    Могут быть и другие индикаторы. SMD-диоды имеют ряд идентификаторов анода / катода. Иногда проще всего проверить полярность с помощью мультиметра. Установите мультиметр в положение диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода.Если светодиод горит, положительный датчик касается анода, а отрицательный датчик касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять местами зонды. Некоторые светодиоды, такие как синие или белые светодиоды с более высоким прямым напряжением, не будут гореть ни в одном направлении при использовании функции проверки диодов на мультиметре.

    Проверка полярности светодиода с помощью ALM1000

    Полярность светодиода можно проверить с помощью цифрового мультиметра. Если положительный вывод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться.Настольный омметр ALICE можно использовать для проверки диодов и светодиодов, а также для измерения резисторов. Подключите положительный конец диода к каналу A, а отрицательный — к каналу B.

    Инструмент для измерения омметра ALICE (с внутренним резистором 50 Ом)

    Диоды, конечно, не единственный поляризованный компонент. Есть масса деталей, которые не будут работать при неправильном подключении. Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

    Транзисторы, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

    Эти (традиционно) трехполюсные поляризованные компоненты объединяются вместе, потому что они имеют одинаковые типы корпусов. Транзисторы со сквозным отверстием, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения обычно поставляются в корпусах TO-92 или TO-220, как показано ниже. Чтобы определить, какой из выводов является каким, найдите плоский край на корпусе TO-92 или металлический радиатор на TO-220 и сопоставьте его с выводом в таблице данных.

    Транзистор ТО-92, НМОП ТО-220 и Врег

    Выше транзистор 2N3904 в корпусе TO-92, обратите внимание на изогнутые и прямые края.Устройства в корпусе TO-220 могут иметь два, три и более выводов. Регулируемый регулятор в корпусе TO-220, обратите внимание на металлический радиатор TAB на задней панели.

    Это только верхушка айсберга поляризованных компонентов. Даже неполяризованные компоненты, такие как резисторы, могут поставляться в многопроволочных корпусах. Блок резисторов — группа из пяти или около того предварительно установленных резисторов — является одним из таких примеров.

    Набор резисторов

    Пакет резисторов SIP представляет собой массив из пяти резисторов 330 Ом, связанных вместе на одном конце.Точка представляет собой первый общий штифт. Боковые резисторы не «поляризованы» по отдельности, но общее соединение делает всю матрицу несимметричной.

    К счастью, каждый поляризованный компонент должен каким-то образом сообщать вам, какой вывод какой. Обязательно всегда читайте таблицы данных и проверяйте упаковку или футляр на наличие точек или других маркеров.

    Ресурсы и дальнейшее развитие

    Теперь, когда вы знаете, что такое полярность и как ее определить, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих связанных руководств:

    Для дальнейшего чтения:

    Вернуться к разделу «Введение в работу электротехнической лаборатории» Содержание

    Все, что вам нужно знать о конденсаторах

    Планируете ли вы работать с конденсаторами в своем следующем проекте и вам нужно немного разобраться в этих маленьких упаковках удивительности? Если да, то вы попали в нужное место! Читайте дальше, чтобы узнать все о конденсаторах, начиная от его основного принципа работы и заканчивая его использованием в электрических цепях.

    Проще говоря, конденсатор — это элемент, накапливающий электрический заряд, используемый в схемах. Это пассивный электронный компонент, который, как резисторы и катушки индуктивности, используется во всех остальных электронных схемах. Чтобы лучше это запомнить, можно рассмотреть пример батареи. Конденсаторы хранят электрический заряд так же, как и батарея, и единица измерения, используемая для измерения количества хранящегося в них заряда, называется Фарад (F). Конденсаторы, которые мы обычно используем в электронных схемах, имеют емкость в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ) или микрофарадах (мкФ), как вы могли заметить на их внешней упаковке.

    Чтобы узнать, как работает конденсатор, давайте сначала разберемся, как он устроен. По сути, конденсатор похож на сэндвич — две металлические пластины, разделенные изоляционным материалом, называемым диэлектриком. Две металлические пластины снаружи через клеммы соединены с остальной частью схемы, а диэлектрик действует как разделительный слой между двумя металлическими поверхностями.

    Что происходит, когда на выводы конденсатора подается постоянное напряжение? Положительные заряды накапливаются на одной из пластин, а отрицательные — на другой.На пластинах конденсатора создается электрическое поле, и диэлектрический материал уменьшает электрическое поле, увеличивая при этом емкость. Напряженность создаваемого электрического поля и емкость также зависят от расстояния между двумя пластинами, а также от их площади поверхности. Математическая формула, связывающая эти параметры:

    Где C — емкость, ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, A — площадь пластин, а d — расстояние между пластинами.Используя это уравнение, емкость можно изменять во время изготовления конденсатора.

    Конденсаторы

    можно разделить на две группы — полярные и неполярные.

    Полярные конденсаторы

    Как следует из названия, этот тип конденсатора имеет определенную полярность, связанную с его выводами. Его положительные и отрицательные клеммы необходимо учитывать при подключении в цепь, в отличие от резисторов.

    Самый распространенный тип полярных конденсаторов — электролитические.Эти конденсаторы имеют цилиндрическую форму, одна ножка длиннее другой. Более длинный вывод является положительным, а более короткий — отрицательным. Их полярность также четко указана на их внешней упаковке. Всегда проверяйте правильность подключения этих конденсаторов, иначе может произойти взрыв. В следующем разделе мы обсудим правильный способ подключения конденсатора.

    Неполярные конденсаторы

    Наиболее распространенными типами неполярных конденсаторов являются керамические и фольговые конденсаторы.Керамические конденсаторы — это те, которые имеют форму миниатюрной пилюли, обычно коричневого цвета, в то время как фольговые конденсаторы представляют собой прямоугольные блоки разных цветов.

    Неполярные конденсаторы, как следует из их названия, не имеют полярности, как и резисторы. Керамические конденсаторы используются в местах, где меняются напряжения, и они доступны с низкими значениями емкости (обычно пикофарады и микрофарады), но они обладают высокой термостойкостью и низкими потерями. С другой стороны, фольговые конденсаторы используются в высоковольтных приложениях, таких как работа с сетевым напряжением.Они варьируются от нанофарад до микрофарад и предлагают низкие потери.

    Вы должны быть очень бдительны при работе с полярными конденсаторами, потому что часто неправильное их подключение приводит к взрывам. Как только вы взяли конденсатор в руку, проверьте его внешнее покрытие на предмет рабочего напряжения и полярности. Прямо над отрицательной клеммой вы найдете ряд знаков минус (-), напечатанных в столбце. Также обратите внимание, что отрицательный вывод будет короче положительного.Таким образом можно убедиться, что вы знаете полярность его клемм.

    При подключении полярного конденсатора к источнику постоянного напряжения, например к батарее, помните о номинальном напряжении, которое вы только что указали на его крышке. Не превышайте указанное напряжение, иначе вы можете поджарить конденсатор. Когда вы уверены в напряжении, подключите отрицательную клемму батареи к отрицательному электроду конденсатора и аналогичным образом подключите положительную клемму батареи к положительному электроду конденсатора.Никогда не подключайте конденсатор наоборот, потому что это может необратимо вывести его из строя.

    С неполярными конденсаторами вам не нужно беспокоиться о полярности клемм. Вы можете подключить любую из его ног к более высокому напряжению, а вторую — к более низкому напряжению.

    Есть два возможных способа соединения конденсаторов друг с другом — последовательно или параллельно (как резисторы). Их подключение в любой из конфигураций повлияет на способ суммирования их емкостей.Давайте рассмотрим каждую из конфигураций по очереди.

    При последовательном подключении полярных конденсаторов отрицательный вывод первого конденсатора должен быть подключен к положительному выводу второго, а положительный вывод второго — к отрицательному выводу третьего и так далее. Таким образом вы можете подключить столько конденсаторов, сколько захотите. Общую емкость можно рассчитать по следующей формуле:

    Где C Total — общая емкость, а C 1 , C 2 до C n — емкости n конденсаторов, соединенных последовательно.

    С другой стороны, когда полярные конденсаторы соединены параллельно, все их положительные выводы должны быть соединены друг с другом, а их отрицательные выводы должны быть соединены друг с другом. Вот так они будут подключаться параллельно друг другу. Общая емкость n конденсаторов, подключенных параллельно, может быть рассчитана как:

    C Итого = C 1 + C 2 +… + C n

    С неполярными конденсаторами вам не нужно беспокоиться о клеммах, вы можете просто подключить их последовательно или параллельно с любой клеммой, какой захотите.

    Конденсаторы

    используются во множестве электронных схем, будь то схемы на основе микроконтроллеров или простые электронные схемы. Они используются в качестве разделительных конденсаторов в цепях переменного тока, где необходимо подавить постоянную составляющую. Точно так же развязывающие конденсаторы используются для подавления составляющих переменного тока и пропускают только составляющие постоянного тока. Конденсаторы связи обычно требуются между двумя каскадами усилителя, тогда как конденсаторы развязки используются там, где требуется только постоянное напряжение, например, в источниках питания постоянного тока или шинах напряжения.

    Аналогичным образом, для ВЧ связи и развязки требуются конденсаторы. Эти схемы обычно используются в телекоммуникационной отрасли, где используются различные частоты. Для этого применения лучше всего подходят керамические конденсаторы, поскольку они лучше всего работают в ВЧ приложениях.

    Конденсаторы

    также используются во многих фильтрах, наиболее распространенными из которых являются фильтры выпрямителя. Их также называют «сглаживающими конденсаторами», потому что они сглаживают выходной выпрямленный сигнал, избавляясь от нежелательных скачков напряжения.В индустрии обработки сигналов используется множество различных типов фильтров, и частотный диапазон этих фильтров определяется значением емкости. Следовательно, мы можем сказать, что конденсаторы играют важную роль в телекоммуникационной отрасли.

    Еще одно применение конденсаторов состоит в том, что они используются в качестве источника питания в определенных цепях. Поскольку конденсаторы, как известно, хранят заряд, они могут подавать питание на схемы, но в течение очень ограниченного времени.

    В схемах генератора

    также используются конденсаторы, но в сочетании с индукторами и резисторами.Мы обсудим LC-схемы в последнем разделе.

    Чтобы установить конденсатор в вашу схему, вы должны выбрать конденсатор с более высоким номинальным напряжением, чем напряжение вашей цепи. Во-вторых, если вы планируете построить схему RF-фильтра, вы должны убедиться, что допуск вашего конденсатора должен быть таким же, как указано производителем, потому что схемы фильтра требуют высокой точности, поскольку они позволяют определенным частотам проходить через них на основе значения емкости и сопротивления.

    Обозначение конденсатора

    Если вы студент, изучающий работу с электронными схемами, мы рекомендуем вам сначала смоделировать свою схему в программном обеспечении для проектирования схем, а затем фактически реализовать ее физически. Это убережет вас от ненужных аварий и взрывов, а также сэкономит много времени.

    Цепи

    LC — одно из наиболее распространенных применений конденсаторов. Эти цепи представляют собой комбинацию катушек индуктивности (L) и конденсаторов (C), соединенных последовательно или параллельно.Эти цепи также называют «генераторами», потому что они колеблются с определенной частотой, которая определяется используемыми значениями емкости и индуктивности. LC-схемы используются там, где необходимо сгенерировать определенную частоту или выделить (отфильтровать) из группы частот. Очень распространенное применение LC-схем — это радио, где ручка переключателя каналов изменяет значения LC для фильтрации определенной частоты радиостанции.

    Кто знал, что две металлические пластины, разделенные куском изолятора, могут быть так полезны? Несмотря на свой крошечный размер, конденсаторы являются неотъемлемой частью электронных схем и творят чудеса при правильном подключении.Все, что с ними нужно, — это правильно обращаться и устанавливать в нужную цепь с правильными компонентами.

    Как проверить полярность конденсатора с помощью мультиметра

    Нет сомнений в том, что конденсаторы играют решающую роль в семействе пассивных электронных компонентов, не говоря уже о том, что их применение можно найти повсюду!

    Просто взгляните на вспышку своей цифровой камеры. Знаете ли вы, что конденсаторы делают это возможным? А как насчет возможности переключать канал на вашем телевизоре? Конденсаторы тоже сделали это! Эти устройства представляют собой небольшие батарейки, которые «могут», и вам нужно будет знать все, что нужно знать о них, прежде чем вы начнете работать над своим первым проектом в области электроники.

    Одна из ключевых вещей, которые вам нужно узнать о них, связана с полярностью конденсатора. Но прежде чем мы перейдем к этому, давайте кратко рассмотрим, что такое конденсатор.

    Что такое конденсатор?

    Короче говоря, конденсатор сохраняет электрический заряд, как батарея. Их также обычно называют колпачками, так как вы найдете эти вещи в приложениях, где требуется подавление напряжения, накопление энергии и даже сигнал для фильтрации.

    Одним из распространенных сегодня конденсаторов являются электролитические конденсаторы.Эти конденсаторы поляризованы, что вы можете найти на печатной плате. Он также может удерживать огромное количество электрического заряда внутри своей небольшой площади. Также стоит упомянуть, что это единственный тип конденсатора, который поляризован!

    Это означает, что они работают только тогда, когда они подключены в определенной ориентации. В одном таком электролитическом конденсаторе вы найдете положительный вывод (анод) и отрицательный вывод (катод). Анод всегда должен быть подключен к более высокому напряжению.

    Подключение наоборот, когда катод получает большее напряжение, приведет к взрыву конденсатора.

    Несмотря на то, что эти конденсаторы удерживают большой электрический заряд, они также популярны из-за того, что утечка тока происходит быстрее, чем керамические конденсаторы. При этом они не являются идеальным выбором для конденсаторов, особенно если вы любите накапливать энергию.

    Что означает поляризованный конденсатор?

    Теперь, когда мы затронули тему полярности конденсатора, полезно также изучить символ поляризованного конденсатора. Определить конденсатор на исходной схеме относительно просто.Это потому, что они бывают только двух типов: стандартные и, конечно же, поляризованные.

    Эти два типа сильно различаются, особенно поляризованный конденсатор, так как он имеет дугообразную линию в нижней части вместе с положительным выводом наверху. Этот положительный вывод важен и определяет, как должен быть подключен поляризованный конденсатор.

    Обратите внимание, что положительная сторона часто подключается к источнику питания, а сторона дуги подключается к земле.

    Как работает электролитический конденсатор?

    Электролитические конденсаторы обычно используются, когда требуются большие значения емкости.Вместо использования небольшого металлического твердого слоя для электрода используется полужидкий раствор электролита в форме пасты или желе, служащий вторым электродом.

    Диэлектрик представляет собой тонкий слой оксида, который электрохимически выращивается в процессе производства, при этом толщина пленки составляет менее десяти микрометров. Этот изолирующий слой настолько тонкий, что можно создавать конденсаторы с огромной емкостью при крошечных физических размерах. Это потому, что расстояние между пластинами очень мало.

    Большинство типов электролитических конденсаторов поляризованы. Напряжение постоянного тока, подаваемое на клеммы конденсатора, должно иметь точную полярность. Например, отрицательная полярность к отрицательному выводу и положительная к положительному выводу из-за неправильной поляризации разрушит изолирующий оксидный слой и вызовет необратимое повреждение.

    Обратите внимание, что полярность каждого поляризованного конденсатора должна быть обозначена отрицательным знаком, указывающим на отрицательный вывод, и что полярность всегда должна соблюдаться.

    Также стоит упомянуть, что электролитические конденсаторы часто используются в цепях питания постоянного тока. Это возможно из-за их большой емкости и незначительного размера для использования в связи и развязке или для уменьшения напряжения пульсаций.

    Одним из основных преимуществ электролитических конденсаторов является их низкое напряжение. Из-за поляризации электролитического конденсатора его не следует использовать с источниками переменного тока.

    Как проверить полярность конденсатора?

    Один простой и практичный способ проверить полярность конденсатора — использовать цифровой мультиметр.Инженеры и электрики используют этот инструмент для вычисления емкости однофазных двигателей, машин и оборудования небольшого размера для промышленного применения.

    Электролитические конденсаторы идеально подходят для использования с высокой емкостью, например, в качестве материнской платы для компьютеров и цепей питания. Мультиметр вычисляет напряжение и ток, используя два значения для измерения емкости. Следуйте приведенным ниже инструкциям, чтобы узнать, как проверить полярность конденсатора с помощью мультиметра.

    1. Возьмите цифровой мультиметр и посмотрите, как он работает в емкостном режиме.Эта настройка часто обозначается символом емкости (например, — | (здесь — ).
    1. Теперь подключите конденсатор к цепи и дайте ему некоторое время для зарядки. Удалите его из схемы, выполнив все необходимые действия. с указанными мерами предосторожности. сложнее найти.
    1. Вы можете использовать другие диапазоны емкости, пока не получите показания, которые соответствуют конфигурации электрической цепи.

    Последние мысли

    И вот, все, что вам нужно знать о полярности емкости и электролитических конденсаторах, чтобы полностью зарядиться для вашего следующего электронного проекта. Как вы понимаете, конденсаторы, без сомнения, представляют собой замечательную небольшую группу, способную накапливать электрический заряд для самых разных целей.Самое приятное здесь то, что они могут работать как вторичный источник питания для этих хрупких интегральных схем (ИС).

    Но нужно помнить об одном. Всегда будьте особенно внимательны и осторожны в отношении максимально возможного напряжения каждый раз, когда вы работаете с этими конденсаторами. В противном случае у вас могут взорваться конденсаторы. Мы желаем вам удачи и надеемся, что вам понравилось читать это руководство!

    Электролитический конденсатор

    — свойства, использование, значение емкости и полярность

    В предыдущем посте мы обсуждали керамические конденсаторы.В этом посте будет рассказано об электролитическом конденсаторе, его различных свойствах, использовании и о том, как найти значение емкости и полярность клемм.

    Введение в электролитический конденсатор

    Электролитический конденсатор назван так, потому что диэлектрик, который используется в нем, представляет собой электрохимически обработанную оксидную форму. Электролитический конденсатор относится к категории поляризованных конденсаторов.

    Как обсуждалось в предыдущем посте, термин « поляризованный » означает, что эти конденсаторы имеют положительный и отрицательный полюс, и их следует подключать только таким образом.Неправильное подключение может привести к неисправности / неисправности / неисправности электролитических конденсаторов из-за разрыва очень тонкого диэлектрического слоя.

    Свойства электролитического конденсатора

    Различные свойства электролитического конденсатора следующие:

    Диэлектрическая постоянная (K) электролитического конденсатора

    Как и в случае керамического конденсатора, электролитический конденсатор также имеет высокую диэлектрическую постоянную ( К). Благодаря этому он обеспечивает высокие значения емкости при меньших размерах.

    Температурное ограничение электролитического конденсатора

    Поскольку этот тип конденсатора содержит электролитный гель, его нельзя использовать при температуре ниже -40ºC (поскольку низкая температура может привести к замерзанию этого студня) и выше + 105ºC (как высокая температура может привести к испарению этого желе).

    Примечание. Ранее я упоминал диапазон температур от -10 ° C до + 85 ° C. Однако я изменил его, когда мой друг Гарри (инженер-электронщик с более чем 10-летним опытом работы) сообщил мне о текущих изменениях температурного режима этих конденсаторов.

    Поляризация электролитического конденсатора

    Эти конденсаторы поляризованы. Они должны быть подключены таким образом, чтобы электролит всегда был отрицательным электродом. При таком подключении через конденсатор будет протекать небольшой ток.

    Однако, если они подключены наоборот, это приведет к протеканию большого тока, который, в свою очередь, может навсегда повредить конденсатор.

    Стоимость электролитического конденсатора

    У них очень низкая стоимость изготовления.

    Размер Доступен

    Они доступны в различных размерах, от большого до меньшего в зависимости от требований. Вот почему, как и в случае с керамическими конденсаторами, место для установки не является проблемой.

    Надежность

    Они довольно надежны и являются одними из наиболее часто используемых конденсаторов в семействе конденсаторов. Они также обладают высокой толерантностью.

    Диапазон емкости электролитического конденсатора

    Обычно они доступны с большими значениями емкости от 01 мкФ до нескольких фарад.

    Номинальное напряжение электролитического конденсатора

    Они имеют очень низкое номинальное напряжение. Фактически это один из недостатков электролитических конденсаторов.

    Использование электролитических конденсаторов

    Они часто используются в цепях с малыми частотами. Их можно использовать для: —

    • Снижение колебаний напряжения в фильтрующих устройствах.
    • Сглаживание входа и выхода фильтра.
    • Фильтрация или развязка шумов в источниках питания.
    • Связь сигналов между каскадами усилителя.
    • Хранение энергии в приложениях с низким энергопотреблением.
    • Для обеспечения временной задержки между двумя функциями в цепи.

    Как найти значение емкости и полярность электролитических конденсаторов

    Значение емкости и полярность электролитического конденсатора можно определить следующим образом: —

    Значение емкости

    Значение емкости (а также рабочее напряжение) четко указано на этих конденсаторах.В этом нет никакого декодирования.

    Полярность

    Отрицательный конец обозначается знаком минус (-). Другой конец, который не отмечен, будет положительным концом.

    В случае, если отрицательный конец не отмечен знаком минус (-), вы также можете идентифицировать его по тонкой полосе нечетного цвета над ним.

    В случае, если оба недоступны, вы все равно можете определить это, посмотрев длину обоих выводов этих конденсаторов. Длина отрицательного вывода всегда остается меньше, чем положительный конец во время изготовления для его идентификации.

      Также читайте: - 
      Типы конденсаторов
    Как считывать значения цветовой маркировки конденсаторов - Расчетные и идентификационные коды 
     
    .

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *