Site Loader

Содержание

КАКИЕ БЫВАЮТ КОНДЕНСАТОРЫ

Конденсаторы – это пассивные элементы, занимающие второе место уступающие только резисторам. Внутри конденсатора находится две пластины, называемые обкладками конденсатора, разделенные  диэлектриком – материал непроводящий ток. В роли диэлектрика служит фарфор, бумага, воздух и т. д. Конденсаторы пропускают только переменный ток, этот процесс помогает им служить в роли фильтра.

Принцип их работы таков, когда на обе пластины подаётся напряжение, допустим на одну минус, а на другую плюс, когда одна пластина заряжается положительным напряжением, а вторая отрицательным. Этот процесс называется насыщением  или зарядкой конденсатора. После зарядки, конденсатор начинает разряжаться. Потом происходит опять зарядка, только, та пластина которая заряжалась положительным станет заряжаться отрицательным током, а отрицательная положительным и так происходит бесконечно. Конденсаторы бывают переменными и постоянными.

Постоянные  конденсаторы

Постоянные конденсаторы бывают полярными и неполярными. Полярными конденсаторами являются электролитические конденсаторы, изображены на рисунке 1. На советских конденсаторах изображен плюс на положительной обкладке. У импортных изображён знак минус на отрицательной обкладке. Если конденсаторы соединить не полярно, то они могут вздуться и даже взорваться. Это относится только к полярным конденсаторам. 

 

Полярные обозначаются как две черты и знак плюс, у положительной обкладки. А также есть и неполярные, к ним относятся керамические, пленочные электролитические и т. д.

Конденсаторы различаются и по виду диэлектрика: твёрдый, газообразный и жидкий. К твёрдым относятся: керамические, электролитические и пленочные. Неполярные конденсаторы обозначаются двумя чёрточками.

Конденсаторы бывают переменными, такие конденсаторы могут изменять свою ёмкость в отличие от постоянных. Бывают переменные и подстроечные конденсаторы. Переменные отличаются от подстроечных тем, что у переменных есть специальная ручка для частых изменений ёмкости, а у подстроечных есть шлиц, в который вставляется отвёртка, чтобы изменять ёмкость только при единичной настройке схемы. Обозначение переменных конденсаторов показано на рисунке ниже.

Обозначение переменных конденсаторов

Подробнее можно посмотреть в справочном разделе. Итак, сегодня я рассказал об основных типах конденсаторов, думаю моя статья была полезной, с вами был Дмитрий Цывцын, желаю удачи!

Конденсаторы и их свойства. Какие бывают конденсаторы? Типы конденсаторов, их характеристики (8 фото). Поиск новых решений

Конденсатор

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик

Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические.

Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Свойства конденсатора

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора.

где — мнимая единица , — частота протекающего синусоидального тока, — ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 10 6 пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах. При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, т.е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикоФарад). Для , 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 мк x 10 В». Для указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 – 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24 , т.е. на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость . 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 = C U ). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад . Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью каждая, расположенных на расстоянии друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами (эта формула справедлива, лишь когда много 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.

Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна

или

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

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.

Номинальное напряжение

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. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается.

Полярность

Конденсаторы, разрушившиеся без взрыва из-за температуры и напряжения, не соответствующих рабочим.

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.

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). Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе (часто можно заметить её в форме буквы X, K или Т на торце). При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа, и давление спадает без взрыва и осколков.

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью . С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

Э лектрические конденсаторы служат для накопления электроэнергии. Простейший конденсатор состоит из двух металлических пластин — обкладок и диэлектрика находящегося между ними. Если к конденсатору подключить источник питания, то на обкладках возникнут разноименные заряды и появится электрическое поле притягивающее их на встречу, друг к другу. Эти заряды остаются после отключения источника питания, энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.

Параметр конденсатора Тип конденсатора
Керамический Электролитический На основе металлизированной пленки
От 2,2 пФ до 10 нФ От 100 нФ до 68000 мкФ 1 мкФ до 16 мкФ
± 10 и ±20 ±10 и ±50 ±20
50 — 250 6,3 — 400 250 — 600
Стабильность конденсатора Достаточная Плохая Достаточная
От -85 до +85 От -40 до +85 От -25 до +85

В керамических конденсаторах диэлектриком является высококачественная керамика: ультрафарфор,тиконд,ультрастеатит и др. Обкладкой служит слой серебра, нанесенный на поверхность. Керамические конденсаторы применяются в разделительных цепях усилителей высокой частоты.

В электролитических полярных конденсаторах диэлектриком служит слой оксида, нанесенный на металлическую фольгу. Другая обкладка образуется из пропитанной электролитом бумажной ленты.

В твердотельных оксидных конденсаторах жидкий диэлектрик заменен специальным токопроводящим полимером. Это позволяет увеличить срок службы(и надежность). Недостатками твердотельных оксидных конденсаторов являются более высокая цена и ограничения по напряжению(до 35 в).

Оксидные электролитические и твердотельные конденсаторы отличаются большой емкостью, при относительно малых размерах. Эта их особенность определяется тем, что толщина оксида — диэлектрика очень мала.

При включении оксидных конденсаторов в цепь, необходимо соблюдать полярность. В случае нарушения полярности, электролитические конденсаторы взрываются, твердотельные — просто выходят из строя. Что бы полностью избежать возможности взрыва(у электролитических конденсаторов), некоторые модели снабжаются предохранительными клапанами(отсутствуют у твердотельных). Область применения оксидных (электролитических и твердотельных) конденсаторов — разделительные цепи усилителей звуковой частоты, сглаживающие фильтры источников питания постоянного тока.

Конденсаторы на основе металлизированной пленки применяются в высоковольтных источниках электропитания.

Таблица 2.


Характеристики слюдяных конденсаторов и конденсаторов на основе полиэстера и полипропилена.
Параметр конденсатора Тип конденсатора
Слюдяной На основе полиэстера На основе полипропилена
Диапазон изменения емкости конденсаторов От 2,2 пФ до 10 нФ От 10 нФ до 2,2 мкФ От 1 нФ до 470 нФ
Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), % ± 1 ± 20 ± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В 350 250 1000
Стабильность конденсатора Отличная Хорошая Хорошая
Диапазон изменения температуры окружающей среды, о С От -40 до +85 От -40 до +100 От -55 до +100

Слюдяные конденсаторы изготавливаются путем прокладывания между обкладками из фольги слюдяных пластин, или наоборот — металлизацией слюдяных пластин. Слюдяные конденсаторы находят применение в звуковоспроизводящих устройствах, фильтрах высокочастотных помех и генераторах. Конденсаторы на основе полиэстера — это конденсаторы общего назначения, а конденсаторы на основе полипропилена применяются в высоковольтных цепях постоянного тока.

Таблица 3.


Характеристики слюдяных конденсаторов на основе поликарбоната, полистирена и тантала.

Параметр конденсатора

Тип конденсатора

На основе поликарбоната

На основе полистирена

На основе тантала

Диапазон изменения емкости конденсаторов От 10 нФ до 10 мкФ От 10 пФ до 10 нФ
От 100 нФ до 100 мкФ
Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), % ± 20 ± 2,5 ± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В 63 — 630 160 6,3 — 35
Стабильность конденсатора Отличная Хорошая Достаточная
Диапазон изменения температуры окружающей среды, о С От -55 до +100 От -40 до +70 От -55 до +85

Конденсаторы на основе поликарбоната используются в фильтрах, генераторах и времязадающих цепях. Конденсаторы на основе полистирена и тантала используются тоже, во времязадающих и разделительных цепях. Они считаются конденсаторами общего назначения.

В металлобумажных конденсаторах общего назначения, обкладки изготавливаются путем напыления металла на бумагу пропитанную специальным составом и покрытые тонким слоем лака.

Код Емкость(пФ) Емкость(нФ) Емкость(мкФ)
109 1,0(пФ) 0,001(нФ) 0,000001(мкФ)
159 1,5(пФ) 0,0015(нФ) 0,0000015(мкФ)
229 2,2(пФ) 0,0022(нФ) 0,0000022(мкФ)
339 3,3(пФ) 0,0033(нФ) 0,0000033(мкФ)
479 4,7(пФ) 0,0047(нФ) 0,0000047(мкФ)
689 6,8(пФ) 0,0068(нФ) 0,0000068(мкФ)
100 10(пФ) 0,01(нФ) 0,00001(мкФ)
150 15(пФ) 0,015(нФ) 0,000015(мкФ)
220 22(пФ) 0,022(нФ) 0,000022(мкФ)
330 33(пФ) 0,033(нФ) 0,000033(мкФ)
470 47(пФ) 0,047(нФ) 0,000047(мкФ)
680 68(пФ) 0,068(нФ) 0,000068(мкФ)
101 100(пФ) 0,1(нФ) 0,0001(мкФ)
151 150(пФ) 0,15(нФ) 0,00015(мкФ)
221 220(пФ) 0,22(нФ) 0,00022(мкФ)
331 330(пФ) 0,33(нФ) 0,00033(мкФ)
471 470(пФ) 0,47(нФ) 0,00047(мкФ)
681 680(пФ) 0,68(нФ) 0,00068(мкФ)
102 1000(пФ) 1(нФ) 0,001(мкФ)
152 1500(пФ) 1,5(нФ) 0,0015(мкФ)
222 2200(пФ) 2,2(нФ) 0,0022(мкФ)
332 3300(пФ) 3,3(нФ) 0,0033(мкФ)
472 4700(пФ) 4,7(нФ) 0,0047(мкФ)
682 6800(пФ) 6,8(нФ) 0,0068(мкФ)
103 10000(пФ) 10(нФ) 0,01(мкФ)
153 15000(пФ) 15(нФ) 0,015(мкФ)
223 22000(пФ) 22(нФ) 0,022(мкФ)
333 33000(пФ) 33(нФ) 0,033(мкФ)
473 47000(пФ) 47(нФ) 0,047(мкФ)
683 68000(пФ) 68(нФ) 0,068(мкФ)
104 100000(пФ) 100(нФ) 0,1(мкФ)
154 150000(пФ) 150(нФ) 0,15(мкФ)
224 220000(пФ) 220(нФ) 0,22(мкФ)
334 330000(пФ) 330(нФ) 0,33(мкФ)
474 470000(пФ) 470(нФ) 0,47(мкФ)
684 680000(пФ) 680(нФ) 0,68(мкФ)
105 1000000(пФ) 1000(нФ) 1,0(мкФ)


2. Второй вариант — маркировка производится не в пико, а в микрофарадах, причем вместо десятичной точки ставиться буква µ.


3.Третий вариант.

У советских конденсаторов вместо латинской «р» ставилось «п».

Допустимое отклонение номинальной емкости маркируется буквенно, часто буква следует за кодом определяющим емкость(той же строкой).

Конденсаторы с линейной зависимостью от температуры.

ТКЕ(ppm/²C) Буквенный код
100(+130….-49) A
33 N
0(+30….-47) C
-33(+30….-80) H
-75(+30….-80) L
-150(+30….-105) P
-220(+30….-120) R
-330(+60….-180) S
-470(+60….-210) T
-750(+120….-330) U
-500(-250….-670) V
-2200 K

Далее следует напряжение в вольтах, чаще всего — в виде обычного числа.
Например, конденсатор на этой картинке промаркирован двумя строчками. Первая(104J) — означает, что его емкость составляет 0,1мкФ(104), допустимое отклонение емкости не превышает ± 5%(J). Вторая(100V) — напряжение в вольтах.

Напряжение (В) Буквеный код
1 I
1,6 R
3,2 A
4 C
6,3 B
10 D
16 E
20 F
25 G
32 H
40 C
50 J
63 K
80 L
100 N
125 P
160 Q
200 Z
250 W
315 X
400 Y
450 U
500 V

Маркировка СМД (SMD) конденсаторов.

Размеры СМД конденсаторов невелики, поэтому маркировка их производится весьма лаконично. Рабочее напряжение нередко кодируется буквой(2-й и 3-й варианты на рисунке ниже) в соответствии с (вариант 2 на рисунке), либо с использованием двухзначного буквенно-цифровой кода(вариант 1 на рисунке). При использовании последнего, на корпусе можно обнаружить таки две(а не одну букву) с одной цифрой(вариант 3 на рисунке).


Первая буква может является как кодом изготовителя(что не всегда интересно), так и указываеть на номинальное рабочее напряжение(более полезная информация), вторая — закодированным значением в пикоФарадах(мантиссой). Цифра — показатель степени(указывает сколько нулей необходимо добавить к мантиссе).
Например EA3 может означать, что номинальное напряжение конденсатора 16в(E) а емкость — 1,0 *1000 = 1 нанофарада, BF5 соответсвенно, напряжение 6,3в(В), емкость — 1,6* 100000 = 0,1 микрофарад и.т.д.

Буква Мантисса.
A 1,0
B 1,1
C 1,2
D 1,3
E 1,5
F 1,6
G 1,8
H 2,0
J 2,2
K 2,4
L 2,7
M 3,0
N 3,3
P 3,6
Q 3,9
R 4,3
S 4,7
T 5,1
U 5,6
V 6,2
W 6,8
X 7,5
Y 8,2
Z 9,1
a 2,5
b 3,5
d 4,0
e 4,5
f 5,0
m 6,0
n 7,0
t 8,0

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора —
r

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

Эквивалентное последовательное сопротивление —
R

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR ) обусловлено главным образом электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор.

В большинстве случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение может быть жизненно важным для надёжности устройства (см., напр., Capacitor plague(англ.) ).

Эквивалентная последовательная индуктивность —
L

Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. На низких частотах (до единиц килогерц) обычно не учитывается в силу своей незначительности.

Тангенс угла потерь

Тангенс угла потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ — относительное изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина). Таким образом значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:

,

где ΔT — увеличение температуры в °C или °К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов. Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость емкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами емкости от воздействия температуры окружающей среды в обозначении имеют указание на относительное изменение емкости в рабочем диапазоне температур.

Диэлектрическое поглощение

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 медленно повышается. Это явление получило название диэлектрическое поглощение или адсорбция электрического заряда . 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 и на большинстве электролитических конденсаторов, но в них он является следствием

Конденсатор это элемент электрической цепи, способный, при небольшом размере, накапливать электрические заряды достаточно большой величины . Самой простой моделью конденсатора является два электрода, между которыми находится любой диэлектрик. Роль диэлектрика в нем выполняют бумага, воздух, слюда и другие изолирующие материалы, задача которых не допустить соприкосновения обкладок.

Свойства

Емкость . Это основное свойство конденсатора. Измеряется в Фарадах и вычисляется по следующей формуле (для плоского конденсатора):

где С, q, U — это соответственно емкость, заряд, напряжение между обкладками, S –площадь обкладок, d – расстояние между ними, — диэлектрическая проницаемость, — диэлектрическая постоянная, равная 8,854*10^-12 Ф/м..

Полярность конденсатора ;

Номинальное напряжение ;

Удельная емкость и другие .

Величина емкости конденсатора зависит от

Площадь пластин . Это понятно из формулы: емкость прямо пропорциональна заряду. Естественно, увеличив площадь обкладок, получаем большее количество заряда.

Расстояния между обкладками . Чем они ближе расположены, тем больше напряженность получаемого электрического поля.

Устройство конденсатора


Наиболее распространенные конденсаторы — это плоские и цилиндрические. Плоские состоят из пластин, удаленных друг от
друга на небольшое расстояние. Цилиндрические, собираются при помощи цилиндров равной длины и разного диаметра. Все конденсаторы, в принципе, устроены одинаково. Разница, в основном, в том, какой материал используется в качестве диэлектрика. По типу диэлектрической среды и классифицируют конденсаторы, которые бывают жидкими, вакуумными, твердыми, воздушными.

Как заряжается и разряжается конденсатор?

При подключении к источнику постоянного тока, обкладки конденсатора заряжаются, одна приобретает положительный потенциал, а другая отрицательный. Между обкладками противоположные по знаку, но равные по значению, электрические заряды создают электрическое поле. Когда напряжения станут одинаковыми и на обкладках, и на источнике подаваемого тока, движение электронов прекратится и зарядка конденсатора закончится. Определенный промежуток времени конденсатор сохраняет заряды и выполняет функции автономного источника электроэнергии. В таком состоянии он может находиться достаточно долгое время. Если вместо источника, включить в цепь резистор, то конденсатор разрядится на него.

Процессы, происходящие в конденсаторе

При подключении прибора к переменному или постоянному току в нем будут происходить разные процессы. Постоянный ток не пойдет по цепи с конденсатором. Так как между его обкладками находится диэлектрик, цепь фактически разомкнута.

Переменный ток , за счет того что периодически меняет направление, может проходить через конденсатор. При этом происходит периодический разряд и заряд конденсатора. На протяжении первой четверти периода заряд идет до максимума, в нем запасается электроэнергия, в следующую четверть конденсатор разряжается и электрическая энергия возвращается обратно в сеть. В цепи переменного тока, конденсатор обладает кроме активного сопротивления, еще и реактивной составляющей. Кроме того, в конденсаторе, ток опережает напряжение на 90 градусов, это важно учитывать, при построении векторных диаграмм .

Применение

Конденсаторы используются в радиотехнике, электронике, автоматике. Конденсатор –незаменимый элемент, который применяется во многих отраслях электротехники, на предприятиях, в научных разработках. Как пример, при необходимости, выступает в качестве разделителя токов: переменного и постоянного, применяется в конденсаторных установках, если необходимо

Конденсатор , кондер , кондюк — так его называют бывалые” специалисты один из самых распространенных элементов применяемое в различных электрических цепях. Конденсатор способен накапливать в себе заряд электрического тока и передавать его другим элементам в электроцепи.
Простейший конденсатор состоят из двух пластинчатых электродов, разделенных диэлектриком, на этих электродах накапливается электрический заряд разной полярности, на одной пластин будет положительный заряд на другой отрицательный.

Принцип работы конденсатора и его назначение — постараюсь кратко и предельно понятно ответить на эти вопросы. В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, конденсатор получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь.

При подключении конденсатора к электрической сети на электродах конденсатора начинает накапливаться электрический заряд. В начале зарядки конденсатор потребляет наибольшую величину электрического тока, по мере зарядки конденсатора электроток уменьшается и когда емкость конденсатора будет наполнена ток пропадет совсем.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам, сам, как бы становится источником питания.

Основная техническая характеристика конденсатора, это емкость. Емкостью называется способность конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда он может накопить и соответственно отдать обратно в электрическую цепь. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсаторы различаются по конструкции, материалов из которых они изготовлены и области применения. Самый распространенный конденсатор это — конденсатор постоянной емкости, обозначается он так —

Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются из самых различных материалов и могут быть — металлобумажными, слюдяными, керамическими. Такие конденсаторы как электрокомпонент используются во всех электронных устройствах.

Электролитический конденсатор

Следующий распространенный тип конденсаторов это — полярные электролитические конденсаторы , его изображение на электрической схеме выглядит так —

Электролитический конденсатор так же можно назвать постоянным конденсатором, потому, что их емкость не меняется.

Но электролитические конденсаторы имеют очень важно отличие, знак (+) возле одного из электродов конденсатора говорит о том, что это полярный конденсатор и при подключении его в цепь нужно соблюдать полярность. Плюсовой электрод необходимо подключить к плюсу источника питания, а минусовой (который без плюсика) соответственно к отрицательному — (на корпусе современных конденсаторов наносят обозначение минусового электрода, а вот плюсовой не обозначают никак).


Не соблюдение этого правила может привести к выходу конденсатора из строя и даже взрыву, сопровождающемуся разлетом бумаги фольги и нехорошим запахом (от конденсатора конечно…). Электролитические конденсаторы могут иметь очень большую емкость и соответственно накапливать, довольно большой потенциал. Поэтому электролитические конденсаторы даже после отключения питания таят в себе опасность, и при неосторожном обращении ты можешь получить сильный удар электрического тока. Поэтому после снятия напряжения для безопасной работы с электрическим устройством (ремонте электроники , настройке, и т.д.) электролитический конденсатор необходимо разрядить, замкнув накоротко его электроды, (делать это нужно специальным разрядником) особенно это касается конденсаторов большой емкости которые установлены на блоках питания, где есть высокое напряжение.

Конденсаторы переменной емкости.


Как ты понял из названия переменные конденсаторы могут изменять свою емкость — например при настройке радиоприемников. Еще совсем недавно для настройки радиоприемников на нужную станцию использовались только конденсаторы переменной емкости, вращая ручку настройки приемника тем самым изменяли емкость конденсатора. Переменные конденсаторы используются и посей день в простых недорогих моделях приемников и передатчиков. Конструкция переменного конденсатора очень простая. Конструктивно он состоит из статорных и роторных пластин, роторные пластины подвижные и входят в статорные е касаясь последних. Диэлектриком в таком конденсаторе является воздух. При входе статорных пластин в роторные емкость конденсатора увеличивается, при выходе роторных пластин емкость уменьшается. Обозначение переменного конденсатора выгляди так —

ПРИМЕНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ

Конденсаторы нашли широкое применение во всех областях электротехники, они используются в различных электрических цепях.
В электроцепи переменного тока они могут служить в качестве ёмкостного сопротивления. Возьмем такой пример, при последовательном подключении конденсатора и лампочки к батарейке (постоянный ток), лампочка светиться не будет.


Если же подключить такую цепь к источнику переменного тока, лампочка будет светиться, причем интенсивность света будет напрямую зависеть от величины ёмкости используемого конденсатора.

Благодаря этим качествам, конденсаторы применяются в качестве фильтров, в цепях подавляющих высокочастотные и низкочастотные помехи.

Конденсаторы также используются в различных импульсных схемах, где требуется быстрое накопление и отдача большого электрического заряда, в ускорителях, фотовспышках, импульсных лазерах, благодаря способности накапливать большой электрический заряд и быстро передавать его другим элементам сети с низким сопротивлением, создавая мощный импульс. Конденсаторы применяют для сглаживания пульсаций при выпрямлении напряжения. Способность конденсатора сохранять заряд длительное время дает возможность использовать их для хранения информации. И это только очень краткий перечень всего где может применяться конденсатор.

Продолжая занятия электротехникой, ты откроешь для себя еще много интересного в том числе и о работе и применению конденсаторов. Но, и этой информации, тебе будет достаточно для общего понимания и продвижения дальше.

Как проверить конденсатор

Для проверки конденсаторов необходим прибор, тестер или иначе мультиметр . Существуют специальные приборы измеряющие емкость (С), но эти приборы стоят денег, и зачастую нет смысла их приобретать для домашней мастерской, тем более на рынке есть недорогие китайские мультиметры с функцией измерения емкости. Если на твоем тестере нет такой функции, ты можешь воспользоваться обычной функцией прозвонки — к ак прозванивать мультиметром , как и при проверке резисторов — что такое резистор . Конденсатор можно проверить на “пробой” в этом случае сопротивление конденсатора очень большое, почти бесконечное (зависит от материала из которого изготовлен кондер). Электролитические конденсаторы проверяют следующим образом — Необходимо включить тестер в режим прозвонки, подключить щупы прибора к электродам (ножкам) конденсатора и следить за показанием на индикаторе мультиметра, показание мультиметра будет изменяться в меньшую сторону, пока не остановится совсем. После чего нужно щупы поменять местами, показания начнут уменьшаться почти до нуля. Если все произошло так как я описал, “кондер” исправен. Если нет изменений в показаниях или показания сразу становятся большими или прибор вовсе показывает ноль, конденсатор неисправен. Лично я предпочитаю проверять “кондюки” стрелочным прибором плавность движения стрелки легче отслеживать, чем мелькание цифр в окошке индикатора.


Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, 1 фарад — это огромная величина. Такую ёмкость будет иметь металлический шар размеры которого будут превышать размеры нашего солнца в 13 раз. Шар размером в планету Земля будет иметь иметь емкость всего 710 микрофарад. Обычно, емкость конденсаторов которые мы применяем в электротехнических устройствах обзначается в микрофарадах (mF), пикофарадах (nF), нанофарадах (nF). Следует знать что, 1 микрофарад равен 1000 нанофарад. Соответственно, 0.1 uF равен 100 nF. Кроме главного параметра, на корпусе элементов отмечается допустимое отклонение реальной ёмкости от указанной и напряжение, на которое рассчитано устройство. При его превышении прибор может выйти из строя.

Этих знаний тебе будет вполне достаточно для начала и для того чтобы самостоятельно продолжить изучение конденсаторов и их физических свойств в специальной технической литературе. Желаю успеха и настойчивости!

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 ε r использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.

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

Узнаем как ие бывают конденсаторы? Типы конденсаторов, их характеристики

Многие интересуются, имеют ли конденсаторы типы? Конденсаторов в электронике существует множество. Такие показатели, как емкость, рабочее напряжение и допуск, являются основными. Не менее важен тип диэлектрика, из которого они состоят. В этой статье будет рассмотрено подробнее, какие типы конденсаторов бывают по виду диэлектрика.

Классификации конденсаторов

Конденсаторы являются распространенными компонентами в радиоэлектронике. Они классифицируются по множеству показателей. Важно знать, какими моделями, в зависимости от характера изменения величины, представлены разные конденсаторы. Типы конденсаторов:

  1. Устройства с постоянной емкостью.
  2. Приборы с переменным видом емкости.
  3. Построечные модели.

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

  • бумага;
  • металлическая бумага;
  • слюда;
  • тефлон;
  • поликарбонат;
  • электролит.

По способу установки данные приборы предназначены для печатного и навесного монтажа. При этом типы корпусов конденсаторов SMD-модификации бывают:

  • керамическими;
  • пластиковыми;
  • металлическими (алюминиевыми).

Следует знать, что приборы из керамики, пленки и неполярные виды не обладают маркировкой. Показатель их емкости колеблется от 1 пф до 10 мкф. А электролитные типы имеют форму бочонков в корпусе из алюминия и маркируются.

Танталовый же тип производится в корпусах прямоугольной формы. Такие устройства бывают разного размера и расцветки: черные, желтые и оранжевые. На них также присутствует кодовая маркировка.

Электролитические конденсаторы из алюминия

Основой электролитических конденсаторов из алюминия являются две тонкие скрученные алюминиевые полоски. Между ними расположена бумага, содержащая электролит. Показатель емкости этого прибора равен 0,1-100 000 uF. Кстати, в этом и заключается его основное преимущество перед другими видами. Максимальное напряжение равно 500 V.

К минусам относятся повышенная утечка тока и уменьшение емкости с возрастанием частоты. Поэтому в платах часто вместе с электролитическим конденсатором используется и керамический.

Также следует отметить, что данный тип отличается полярностью. Это означает, что вывод устройства с минусовым показателем находится под отрицательным напряжением, в отличие от противоположного вывода. Если не придерживаться этого правила, то скорее всего, приспособление выйдет из строя. Поэтому рекомендуется применять его в цепях с наличием постоянного или пульсирующего тока, но ни в коем случае не переменного.

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

  • полимерными;
  • полимерными радиальными;
  • с низким уровнем утечки тока;
  • стандартной конфигурации;
  • с широким диапазоном температур;
  • миниатюрными;
  • неполярными;
  • с наличием жесткого вывода;
  • низкоимпедансными.

Где применяются электролитические конденсаторы? Типы конденсаторов из алюминия используются в разных радиотехнических устройствах, деталях компьютера, периферийных приборах типа принтеров, графических устройствах и сканерах. Также они применяются в строительном оборудовании, промышленных приборах для измерения, в сфере вооружения и космоса.

Конденсаторы КМ

Существуют и глиняные конденсаторы типа КМ. Они используются:

  • в промышленном оборудовании;
  • при создании приборов для измерения, отличающихся высокоточными показателями;
  • в радиоэлектронике;
  • в сфере военной индустрии.

Устройства подобного типа отличаются высоким уровнем стабильности. Основу их функциональности составляют импульсные режимы в цепях с переменным и неизменным током. Их характеризует высокий уровень сцепления обкладок из керамики и долгая служба. Это обеспечивается низким значением коэффициента емкостного непостоянства температур.

Конденсаторы КМ при маленьких размерах имеют высокий показатель емкости, достигающий 2,2 мкФ. Изменение ее значения в интервале рабочей температуры у данного вида составляет от 10 до 90%.

Типы керамических конденсаторов группы Н, как правило, применяются как переходники или же блокирующие устройства и т. п. Современные приборы из глины изготавливаются при помощи прессовки под давлением в целостный блок тончайших металлизированных керамических пластинок.

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 высоковольных 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.

Поиск новых решений

На сегодняшний день танталовые конденсаторы являются самыми востребованными. Современные производители находятся в поисках новых методов повышения уровня прочности изделия, оптимизации его технических характеристик, а также существенного понижения цены и унификации производственного процесса.

С этой целью пытаются снизить стоимость на основе составляющих компонентов. Последующая роботизация всего процесса производства также способствует падению цены на изделие.

Важным вопросом считается и уменьшение корпуса устройства при сохранении высоких технических параметров. Уже проводятся эксперименты на новых типах корпусов в уменьшенном исполнении.

Конденсаторы из полиэстера

Показатель емкости этого типа устройства может колебаться от 1 nF до 15 uF. Спектром рабочего напряжения является показатель от 50 до 1500 V.

Существуют устройства с разной степенью допуска (допустимое отклонение емкости составляет 5%, 10% и 20%).

Это вид обладает стабильностью температуры, высоким уровнем емкости и низкой стоимостью, что и объясняет их широкое применение.

Конденсаторы с переменной емкостью

Типы переменных конденсаторов обладают определенным принципом работы, который заключается в накоплении заряда на пластинах-электродах, изолированных посредством диэлектрика. Пластины эти отличаются подвижностью. Они могут перемещаться.

Подвижная пластина называется ротором, а неподвижная — статором. При изменении их положения изменятся и площадь пересечения, и, как следствие, показатель емкости конденсатора.

Конденсаторы бывают с двумя типами диэлектриков: воздушным и твердым.

В первом случае в роли диэлектрика выступает обыкновенный воздух. Во втором случае применяют керамику, слюду и др. материалы. Для увеличения показателя емкости устройства статорные и роторные пластины собираются в блоки, закрепленные на единой оси.

Конденсаторы с воздушным типом диэлектрика применяются в системах с постоянной регулировкой емкости (например, в узлах настройки радиоприемников). Такой тип устройства обладает более высоким уровнем стойкости, чем керамический.

Построечный вид

Самым распространенным видом являются построечные конденсаторы. Они относятся к переменному типу, но обладают меньшей износостойкостью, так как регулируются реже.

Типы конденсаторов этой категории в основе содержат металлизированную керамику. Металл функционирует в качестве электрода, а керамика выступает в роли изолятора.

Какие бывают конденсаторы,как рассчитать конденсатор

    Холодильный контур в традиционных холодильных машинах состоит из нескольких элементов, одним из основных является конденсатор хладагента.
    В названии этого узла, входящего в холодильное оборудование, прямо «зашифрована» физическая функция, которую выполняет конденсатор холодильной машины – конденсация, то есть смена агрегатного состояния хладагента из газообразного на жидкое.

    Для осуществления процесса конденсации газообразных веществ необходимо выполнение хотя бы одного из следующих условий:
1) при неизменном давлении газа понизить его температуру, отобрать кинетическую энергию у молекул, образующих газ, «обездвижить» их и вынудить собраться в «капельки росы» при помощи межмолекулярных связей…
2) при неизменной температуре газа повысить его давление, увеличить плотность молекул газа в единице объёма… «обездвижить» их теснотой и вынудить собраться…
    При реальных процессах конденсации газов в холодильном оборудовании используют оба эти условия.
    Физический процесс повышения давления или сжатия хладагента (газа) приводит к его разогреву.
    Физический процесс конденсации хладагента (газа) так же сопровождается выделением теплоты.
    Поэтому «главная задача», которую выполняет конденсатор холодильной установки: отобрать тепло у поступающего на вход газообразного хладагента и передать его в окружающую среду (воздух или иные теплоносители, теплопотребители…), чтобы к выходу из конденсатора хладагент был охлажден до необходимой температуры и стал жидкостью.
    Если рассматривать конденсатор холодильника, то наиболее распространёнными в существующем многообразии холодильной и кондиционерной техники являются так называемые «воздушные холодильные конденсаторы». В них избыточное тепло из хладагента отбирается при помощи потока воздуха, обтекающего теплообменные поверхности конденсатора.
    В настоящее время основным «преимуществом», которым обладает воздушный конденсатор хладагента заключается в том, что использование воздуха для их охлаждения обходится пока гораздо дешевле, чем любых иных «вторичных теплоносителей».
    Воздушный конденсатор для компрессора тем эффективнее выполняет свои функции, чем больше площадь поверхности теплообмена конденсатора, с которой можно «снять» тепло потоком воздуха, или чем выше скорость этого самого воздушного потока вдоль данной обдуваемой поверхности.
    Именно с этими факторами и возникают основные неисправности конденсаторов хладагента, причиной которых является потеря эффективности теплообмена, и не всегда виной при этом качество конденсаторов.
    Во-первых: дело в том, что конденсаторы хладагента не находятся в «стерильной среде» и поток воздуха всегда содержит пылевые и прочие включения, имеющие свойство оседать на теплообменной поверхности.
    Это со временем ухудшает процесс теплообмена и конденсатор частично либо полностью прекращает выполнять свои функции, а нарушение процесса конденсации хладагента – прямой путь к тому, что холодильная установка или кондиционерная прекращают работать, возникают неисправности прочих узлов и деталей холодильного контура.
    Из «чисто экономических» и технологических соображений, для удешевления производства, уменьшения габаритов конденсаторов хладагента, при сохранении относительной прочности готового узла, конструктивно конденсаторы имеют ячеистую структуру, а наличие «ячеек» на пути прохождения воздушного потока лишь усугубляет условия для накопления грязевых отложениях на теплоотводящих поверхностях, со всеми вытекающими из этого негативными последствиями.
    Во-вторых: для увеличения скорости потока охлаждающего воздуха через конденсатор хладагента используется вентилятор конденсатора, и неисправность этих вентиляторов становится неисправностью испарителя, который не в состоянии обеспечить требуемую теплоотдачу хладагенту без принудительного обдува.
    Вентиляторы конденсаторов, кроме явной неисправности, когда просто отсутствует вращение лопастей, создающих поток воздуха, могут просто частично утратить свою производительность из-за утраты смазки в подшипниках, дефектов в многополюсных обмотках электродвигателях вентиляторов (межвитковый пробой) и даже от изменения «угла атаки» лопастей вентиляторов или их частичного разрушения.
    В-третьих: в связи с тем, что хладагент находится внутри конденсаторов хладагента при повышенных температурах и под давлением, значительно превышающим давление воздуха окружающей среды, то существует вероятность возникновения утечки хладагента через теплообменные поверхности или трубопроводы, соединяющие конденсатор с остальными элементами и узлами холодильного контура.
    Утечка хладагента вызывает снижение давления, а значит и ухудшает условия для возникновения конденсации хладагента в жидкость.
    К сожалению, приходится констатировать, что данный вид неисправности набирает «всё большую популярность», в связи с тем, что «современные и разрешённые» хладагенты требуют для своей работы более высоких давлений, по сравнению с хладагентами предыдущих поколений, ограниченными к применению в настоящее время или запрещёнными по «экологическим соображениям».
    В-четвёртых: «залив» нижних калачей конденсатора накопившимся маслом, которое перемещается в холодильном контуре совместно с хладагентом. Эта неисправность приводит к нарушению условий конденсации хладагента и служит дополнительным препятствием на пути хладагента, что, как ни парадоксально, приводит к тому, что масло, заливаемое в компрессоры, все больше накапливается в возникшем «узком месте» холодильного контура и существенно уменьшает холодопроизводительность холодильной установки, вплоть до возникновения аварийных ситуаций.
    Причиной для накопления масла в калачах испарителя может служить деформация (изменение наклонов) трубопроводов, отсутствие или некорректная установка маслоподъёмных петель при расположении конденсатора ниже, чем расположен холодильный агрегат по уровню.
    В-пятых: наиболее редко встречающаяся неисправность конденсаторов – грязевые отложения на внутренних поверхностях теплообменника конденсатора. Такие отложения создают внутреннюю «термозащитную» плёнку, которая препятствует нормальному теплообмену между хладагентом и внешней средой.

    «Грязевая плёнка» возникает, когда холодильная установка или кондиционерная долго работают – наличие внутри холодильного контура трущихся (перемещающихся) во время работы относительно друг друга узлов и механизмов, которые содержит холодильный компрессор, приводит к их износу, появлению металлической пыли. Эти микрочастицы не могут быть полностью собраны установленными в холодильном контуре фильтрами только из-за того, что сами фильтры имеют конечные возможности по сбору загрязнений хладагента.
    Следует отметить, что до такого типа неисправности конденсатора хладагента современное холодильное и кондиционерное оборудование просто недорабатывает из-за очень ограниченного временного ресурса работоспособности, закладываемого производителями при изготовлении агрегатных узлов и механизмов.

 

Обращайтесь в нашу компанию, мы Вам поможем:

  • подобрать аналог конденсатора
  • узнать, какой конденсатор нужен для конкретной холодильной установки
  • заказать конденсатор
  • купить конденсаторы для компрессора
  • произвести монтаж конденсаторов

тел.: (017) 322-00-00

Виды конденсаторов, их классификация. Маркировка конденсаторов

В магазинах электротехники конденсаторы чаще всего можно увидеть в виде цилиндра, внутри которого располагается множество лент из пластин и диэлектриков.

Конденсатор – что такое?

Конденсатор – это часть электрической цепи, состоящей из 2 электродов, которые способны накапливать, сосредотачивать или передавать ток другим устройствам. Конструктивно электроды представляют собой обкладки конденсатора, у которых заряды противоположны. Для того чтобы устройство работало, между пластинами размещен диэлектрик – элемент, не позволяющий двум пластинам соприкоснуться друг с другом.

Определение конденсатора произошло от латинского слова «condenso», что обозначает уплотнение, сосредоточение.

Элементы для пайки емкостей служат для транспортировки, измерения, перенаправления и передачи электроэнергии и сигналов.

Где применяются конденсаторы

Каждый начинающий радиолюбитель часто задается вопросом: для чего нужен конденсатор? Новички не понимают, зачем он нужен, и ошибочно считают, что он может полноценно заменить батарейку или блок питания.

В комплектацию всех радиоустройств входят конденсаторы, транзисторы и резисторы. Данные элементы составляют кастет платы или целый модуль в схемах со статичными значениями, что делает его базой для любого электроприбора, начиная от небольшого утюга и заканчивая промышленными приборами.

Применение конденсаторов чаще всего наблюдается в качестве:

  1. Фильтрующего элемента для ВЧ и НЧ помех;
  2. Нивелира резких скачков переменного тока, а так для статики и напряжения на конденсаторе;
  3. Выравнивателя пульсаций напряжения.

Назначение конденсатора и его функции определяются целями использования:

  1. Общего назначения. Это конденсатор, в конструкции которого присутствуют только низковольтные элементы, расположенные на небольших платах, например, таких приборах, как телевизионный пульт, радио, чайник и т.д.;
  2. Высоковольтные. Конденсатор в цепи постоянного тока поддерживает производственные и технические системы, находящиеся под высоким напряжением;
  3. Импульсные. Емкостный формирует резкий скачок напряжения и подает его на принимающую панель устройства;
  4. Пусковые. Используются для пайки в тех устройствах, которые предназначены для запуска, включения/выключения приборов, например, пульт или блок управления;
  5. Помехоподавляющие. Конденсатор в цепи переменного тока используется в спутниковом, телевизионном и военном оборудовании.

Типы конденсаторов

Устройство конденсатора определятся видом диэлектрика. Он бывает следующих типов:

  1. Жидкий. Диэлектрик в жидком виде встречается нечасто, в основном, такой вид используется в промышленности или для радиоустройств;
  2. Вакуумный. Диэлектрик в конденсаторе отсутствует, а вместо него расположены пластины в герметичном корпусе;
  3. Газообразный. Основан на взаимодействии химических реакций и применяется для производства холодильного оборудования, производственных линий и установок;
  4. Электролитический конденсатор. Принцип основан на взаимодействии металлического анода и электрода (катода). Оксидный слой анода является полупроводниковой частью, вследствие чего такой вид элемента схемы считается наиболее производительным;
  5. Органический. Диэлектрик может быть бумажным, пленочным и т.д. Он не способен накапливать, а только лишь слегка нивелировать скачки напряжения;
  6. Комбинированный. Сюда относятся металло-бумажные, бумажно-пленочные и т.д. Коэффициент полезного действия увеличивается, если в состав диэлектрика входит металлическая составляющая;
  7. Неорганический. Выделяют наиболее распространенные: стеклянный и керамический. Их использование обуславливается долговечностью и прочностью;
  8. Комбинированный неорганический. Стекло-пленочный, а также стекло-эмалевый, которые выделяются отличными нивелирующими свойствами.

Виды конденсаторов

Элементы радиоплаты различаются по типу изменения емкости:

  1. Постоянные. Элементы поддерживают постоянную емкость напряжения до конца всего срока годности. Данный вид наиболее распространенный и универсальный, так как он подходит для того, чтобы сделать любой тип устройств;
  2. Переменные. Обладают способностью к перемене объема емкости при использовании реостата, варикапы или при изменении температурного режима. Механический метод с помощью реостата предполагает впайку дополнительного элемента на плату, в то время как при использовании вариконды изменяется лишь объем поступающего напряжения;
  3. Подстроечные. Являются наиболее гибким видом конденсатора, с помощью которого можно максимально быстро и эффективно увеличить пропускную способность системы при минимальных реконструкциях.

Принцип работы конденсатора

Рассмотрим, как работает конденсатор при подключении к источнику питания:

  1. Накопление заряда. При подключении к сети ток направляется на электролиты;
  2. Заряженные частицы распределяются на пластину, согласно своему заряду: отрицательные – на электроны, а положительные – на ионы;
  3. Диэлектрик служит преградой между двумя пластинами и не дает частицам смешиваться.

Определение емкости конденсатора проводится путем расчета отношения заряда одного проводника к его потенциальной мощности.

Важно! Диэлектрик также способен снимать образовавшееся напряжение на конденсаторе в процессе работы устройства.

Характеристики конденсатора

Характеристики условно делятся на пункты:

  1. Величина отклонения. В обязательном порядке каждый конденсатор перед тем, как попасть в магазин, проходит ряд тестов на производственной линии. После проведения испытаний каждой модели производитель указывает диапазон допустимых отклонений от исходного значения;
  2. Величина напряжения. В основном используются элементы напряжением 12 или 220 Вольт, но также существуют и на 5, 50, 110, 380, 660, 1000 и более Вольт. Для того чтобы избежать перегорания конденсатора, пробоя диэлектрика, лучше всего приобретать элемент с запасом напряжения;
  3. Допустимая температура. Данный параметр очень важен для мелких устройств, работающих от сети 220 Вольт. Как правило, чем больше напряжение, тем выше уровень допустимой температуры для работы. Температурные параметры измеряются с помощью электронного термометра;
  4. Наличие постоянного или переменного тока. Пожалуй, один из важнейших параметров, так как от него полностью зависит производительность проектируемого оборудования;
  5. Количество фаз. В зависимости от сложности устройства, можно использовать однофазные или трехфазные конденсаторы. Для подключения элемента напрямую достаточно однофазного, а если плата представляет собой «город», то рекомендуется использовать трехфазный, так как он более плавно распределяет нагрузку.

От чего зависит емкость

Емкость конденсатора зависит от типа диэлектрика и указывается на корпусе, измеряется в мкФ или uF. Варьируется в диапазоне от 0 до 9 999 пФ в пикофарадах, тогда как в микрофарадах – от 10 000 пФ до 9 999 мкФ. Эти характеристики прописаны в государственном стандарте ГОСТ 2.702.

Обратите внимание! Чем больше емкость электролитов, тем больше время зарядки, и тем больше заряда устройство сможет передать.

Чем больше величина нагрузки или мощность прибора, тем короче время разряда. При этом сопротивление играет немаловажную роль, так как от него зависит количество исходящего электропотока.

Главной частью конденсатора является диэлектрик. Он обладает следующим рядом характеристик, влияющих на мощность оборудования:

  1. Сопротивление изоляции. Сюда относится как внутренняя, так и внешняя изоляция, сделанная из полимеров;
  2. Максимальное напряжение. Диэлектрик определяет, какое напряжение конденсатор способен накапливать или передавать;
  3. Величина потерь энергии. Зависит от конфигурации диэлектрика и его характеристик. Как правило, энергия рассеивается постепенно или резкими импульсами;
  4. Уровень емкости. Для того чтобы конденсатор мог сохранять небольшое количество энергии непродолжительное время, необходимо, чтобы он поддерживал постоянный объем емкости. Чаще всего, он выходит из строя именно по причине невозможности пропускать заданный объем напряжения;

Полезно знать! Аббревиатура «АС», расположенная на корпусе элемента, обозначает переменное напряжение. Накопленное напряжение на конденсаторе невозможно использовать или передавать – его необходимо гасить.

Свойства конденсатора

Конденсатор выступает в роли:

  1. Индуктивной катушки. Рассмотрим на примере обычной лампочки: она загорится, только если подключить ее напрямую к источнику переменного тока. Отсюда вытекает правило, что чем больше емкость, тем мощнее будет световой поток лампочки;
  2. Накопителя заряда. Свойства позволяют ему быстро заряжаться и разряжаться, тем самым создавая сильнейший импульс с малым сопротивлением. Применяется для производства различных видов ускорителей, лазерных установок, электровспышек и т.д.;
  3. Аккумулятора полученного заряда. Мощный элемент способен продолжительное время сохранять полученную порцию тока, при этом он может служить адаптером для других устройств. По сравнению с аккумуляторной батареей, конденсатор теряет часть заряда по истечению времени, а также не способен вместить большой объем электричества, например, для промышленных масштабов;
  4. Зарядки электродвигателя. Подключение осуществляется через третий вывод (рабочее напряжение конденсатора на 380 или 220 Вольт). Благодаря новой технологии, стало возможным использование трехфазного двигателя (с поворотом фазы на 90 градусов), при использовании стандартной сети;
  5. Устройства-компенсатора. Используется в промышленности для стабилизации реактивной энергии: часть поступающей мощности растворяется и на выходе из конденсатора корректируется под определенный объем.

Видео

Конденсатором называется элемент электрической цепи, служащий в качестве накопителя заряда.

Областей применения этого устройства сейчас много, чем и обусловлен их большой ассортимент. Они различаются по материалам, из которых изготовлены, назначению, диапазону основного параметра. Но главной характеристикой конденсатора является его емкость.

Принцип работы конденсатора

Конструкция

На схемах конденсатор обозначается в виде двух параллельных линий, не связанных между собой:

Это соответствует его простейшей конструкции — двум пластинам (обкладкам), разделенным диэлектриком.−12 Ф/м, электрическая постоянная, а ε — диэлектрическая проницаемость среды (табличная величина для каждого вещества).

В реальной жизни нам чаще приходится иметь дело не с одним проводником, а с системами таковых. Так, в обычном плоском конденсаторе емкость будет прямо пропорциональна площади пластин и обратно — расстоянию между ними:

C=εε0S/d

ε здесь — диэлектрическая проницаемость прокладки между пластинами.

Емкость параллельных и последовательных систем

Параллельное соединение емкостей представляет собой один большой конденсатор с тем же слоем диэлектрика и суммарной площадью пластин, поэтому общая емкость системы представляет собой сумму таковых у каждого из элементов. Напряжение при параллельном соединении будет одним и тем же, а заряд распределится между элементами схемы.​

C=C1+C2+C3

Последовательное соединение конденсаторов характеризуется общим зарядом и распределенным напряжением между элементами. Поэтому суммируется не емкость, а обратная ей величина:

1/C=1/С1+1/С2+1/С3

Из формулы емкости одиночного конденсатора можно вывести, что при одинаковых элементах, соединенных последовательно, их можно представить в виде одного большого с той же площадью обкладки, но с суммарной толщиной диэлектрика.2)/2C

где U — напряжение между обкладками, а q — накопленный заряд.

Конденсатор в колебательном контуре

В замкнутом контуре, содержащем катушку и конденсатор, может быть сгенерирован переменный ток.

После зарядки конденсатора он начнет саморазряжаться, давая возрастающий по силе ток. Энергия разряженного конденсатора станет равной нулю, зато магнитная энергия катушки — максимальной. Изменение величины тока вызывает ЭДС самоиндукции катушки, и она по инерции пропустит ток в сторону второй обкладки, пока та полностью не зарядится. В идеальном случае такие колебания бесконечны, а в реальности они быстро затухают. Частота колебаний зависит от параметров как катушки, так и конденсатора:

где L — индуктивность катушки.

Конденсатор может обладать собственной индуктивностью, что можно наблюдать при повышении частоты тока в цепи. В идеальном случае эта величина незначительна, и ей можно пренебречь, но в реальности, когда обкладки представляют собой свернутые пластинки, не считаться с этим параметром нельзя, особенно если речь идет о высоких частотах. В таких случаях конденсатор совмещает в себе две функции, и представляет собой своеобразный колебательный контур с собственной резонансной частотой.

Эксплуатационные характеристики

Помимо указанных выше емкости, собственной индуктивности и энергоемкости, реальные конденсаторы (а не идеальные) обладают еще рядом свойств, которые нужно учитывать при выборе этого элемента для цепи. К ним относятся:

Чтобы понять, откуда берутся потери, необходимо разъяснить, что представляют собой графики синусоидальных тока и напряжения в этом элементе. Когда конденсатор заряжен максимально, ток в его обкладках равен нулю. Соответственно, когда ток максимален, напряжение отсутствует. То есть напряжение и ток сдвинуты по фазе на угол 90 градусов. В идеале конденсатор обладает только реактивной мощностью:

Q=UIsin 90

В реальности же обкладки конденсатора обладают собственным сопротивлением, а часть энергии расходуется на нагрев диэлектрика, что обуславливает ее потери. Чаще всего они незначительны, но иногда ими пренебрегать нельзя. Основной характеристикой этого явления служит тангенс угла диэлектрических потерь, представляющий собой отношение активной мощности (даваемой малыми потерями в диэлектрике) и реактивной. Измерить эту величину можно теоретически, представив реальную емкость в виде эквивалентной схемы замещения — параллельной или последовательной.

Определение тангенса угла диэлектрических потерь

При параллельном соединении величина потерь определяется отношением токов:

tgδ = Ir/Ic = 1/(ωCR)

В случае последовательного соединения угол вычисляется соотношением напряжений:

tgδ = Ur/Uc = ωCR

В реальности для замеров tgδ пользуются прибором, собранным по мостовой схеме. Его применяют для диагностики потерь в изоляции у высоковольтного оборудования. С помощью измерительных мостов можно измерять и другие параметры сетей.

Номинальное напряжение

Этот параметр указывается на маркировке. Он показывает предельную величину напряжения, которое может быть подано на обкладки. Превышение номинала может привести к пробою конденсатора и выходу его из строя. Зависит этот параметр от свойств диэлектрика и его толщины.

Полярность

Некоторые конденсаторы имеют полярность, то есть в схему его необходимо подключать строго определенным образом. Связано это с тем, что в качестве одной из обкладок используется какой-либо электролит, а диэлектриком служит оксидная пленка на другом электроде. При изменении полярности электролит просто разрушает пленку и конденсатор перестает работать.

Температурный коэффициент емкости

Он выражается отношением ΔC/CΔT где ΔT — изменение температуры окружающей среды. Чаще всего эта зависимость линейна и незначительна, но для конденсаторов, работающих в агрессивных условиях, ТКЕ указывается в виде графика.

Выход конденсатора из строя обусловлен двумя основными причинами — пробоем и перегревом. И если в случае пробоя некоторые их виды способны к самовосстановлению, то перегрев со временем приводит к разрушению.

Перегрев обусловлен как внешними причинами (нагреванием соседних элементов схемы), так и внутренними, в частности, последовательным эквивалентным сопротивлением обкладок. В электролитических конденсаторах он приводит к испарению электролита, а в оксиднополупроводниковых — к пробою и химической реакции между танталом и оксидом марганца.

Опасность разрушения в том, что часто оно происходит с вероятностью взрыва корпуса.

Техническое исполнение конденсаторов

Классифицировать конденсаторы можно по нескольким группам. Так, в зависимости от возможности регулировать емкость их разделяют на постоянные, переменные и подстроечные. По своей форме они могут быть цилиндрическими, сферическими и плоскими. Можно делить их по назначению. Но самой распространенной классификацией является таковая по типу диэлектрика.

Бумажные конденсаторы

В качестве диэлектрика используется бумага, очень часто — промасленная. Как правило, такие конденсаторы отличает большой размер, но были варианты и в небольшом исполнении, без промасливания. Используются в качестве стабилизирующих и накопительных устройств, а из бытовой электроники постепенно вытесняются более современными пленочными моделями.

При отсутствии промасливания имеют существенный недостаток — реагируют на влажность воздуха даже при герметичной упаковке. Промокшая бумага увеличивает энергопотери.

Диэлектрик в виде органических пленок

Пленки могут быть выполнены из органических полимеров, таких как:

  • полиэтилентерифталат;
  • полиамид;
  • поликарбонат;
  • полисульфон;
  • полипропилен;
  • полистирол;
  • фторопласт (политетрафторэтилен).

По сравнению с предыдущими, такие конденсаторы имеют более компактные размеры, не увеличивают диэлектрические потери при увеличении влажности, но многие из них подвергаются риску выхода из строя при перегреве, а те, что этого недостатка лишены, отличаются более высокой стоимостью.

Твердый неорганический диэлектрик

Это может быть слюда, стекло и керамика.

Преимуществом этих конденсаторов считается их стабильность и линейность зависимости емкости от температуры, приложенного напряжения, а у некоторых — даже от радиации. Но иногда сама такая зависимость становится проблемой, и чем она менее выражена, тем дороже изделие.

Оксидный диэлектрик

С ним выпускаются алюминиевые, твердотельные и танталовые конденсаторы. Они имеют полярность, поэтому выходят из строя при неправильном подключении и превышении номинала напряжения. Но при этом они обладают хорошей емкостью, компактны и стабильны в работе. При правильной эксплуатации могут работать около 50 тыс. часов.

Вакуум

Такие устройства представляют собой стеклянную или керамическую колбу с двумя электродами, откуда выкачан воздух. В них практически отсутствуют потери, но малая емкость и хрупкость ограничивают сферу их применения радиостанциями, где величина емкости не так важна, а вот устойчивость к нагреву имеет принципиальное значение.

Двойной электрический слой

Если посмотреть, для чего нужен конденсатор, то можно понять, что этот тип — не совсем он. Скорее, это дополнительный или резервный источник питания, в качестве чего они и используются. Одни категория таких устройств — ионисторы — содержат в себе активированный уголь и слой электролита, другие работают на ионах лития. Емкость этих приборов может составлять до сотен фарад. К их недостаткам можно отнести высокую стоимость и активное сопротивление с токами утечки.

Каким бы ни был конденсатор, есть два обязательным параметра, которые должны быть отражены в маркировке — это его емкость и номинальное напряжение.

Помимо этого, на большинстве из них существует цифро-буквенное обозначение его характеристик. В соответствии с российскими стандартами конденсаторы маркируются четырьмя знаками.

Первая буква К означает «конденсатор», следующая цифра — вид диэлектрика, далее следует указатель назначения в виде буквы; последний значок может означать как тип конструкции, так и номер разработки, это уже зависит от завода-изготовителя. Третий пункт часто пропускается. Используется такая маркировка на достаточно крупных изделиях, где ее можно разместить. По ГОСТ расшифровка будет выглядеть так:

Первые буквы:

  1. К — конденсатор постоянной емкости.
  2. КТ — подстроечник.
  3. КП — конденсатор переменной емкости.

Вторая группа — тип диэлектрика:

На маленьких конденсаторах всего этого не разместить, поэтому там применяется сокращенная маркировка, которая с непривычки может даже потребовать калькулятора, а иногда — лупу. В этой маркировке зашифрованы емкость, номинал напряжения и отклонения от основного параметра. Остальные параметры наносить нет смысла: это, как правило, керамические конденсаторы.

Маркировка керамических конденсаторов

Иногда с ними все просто — емкость отмечена числом и единицами: pF — пикофарад, nF — нанофарад, μF — микрофарад, mF — миллифарад. То есть, надпись 100nF можно читать прямо. Номинал, соответственно, числом и буквой V. Но иногда не умещается и это, потому применяют сокращения. Так, часто емкость умещается в трех цифрах (103, 109 и т. д.), где последняя означает число нулей, а первые две — емкость в пикофарадах.-12 Ф.

На устройствах SMD емкость в пикофарадах обозначает буква, а цифра после нее — степень 10, на которую надо умножить это значение.

буква C буква C буква C буква C
A 1 J 2,2 S 4,7 a 2,5
B 1,1 K 2,4 T 5,1 b 3,5
C 1,2 L 2,7 U 5,6 d 4
D 1,3 M 3 V 6,2 e 4,5
E 1,5 N 3,3 W 6,8 f 5
F 1,6 P 3,6 X 7,5 m 6
G 1,8 Q 3,9 Y 8,2 n 7
Y 2 R 4,3 Z 9,1 t 8

Номинальное рабочее напряжение таким же образом может маркироваться буквой, если полностью его написать проблематично. В России принят следующий стандарт буквенного обозначения номинала:

буква V буква V
I 1 K 63
R 1,6 L 80
M 2,5 N 100
A 3,2 P 125
C 4 Q 160
B 6,3 Z 200
D 10 W 250
E 16 X 315
F 20 T 350
G 25 Y 400
H 32 U 450
S 40 V 500
J 50

Несмотря на списки и таблицы, лучше все-таки изучить кодировку конкретного производителя — в разных странах они могут отличаться.

К некоторым конденсаторам прилагается более развернутое описание их характеристик.






Накопление и преобразование электрической энергии можно отнести к базовым задачам, которые решают вспомогательные элементы радиоаппаратуры. Конденсатор относится к пассивным компонентам и выступает своего рода емкостью для поступающего заряда. Конструкция стандартных устройств предусматривает наличие пластинчатых электродов, которые разделяются тонкими диэлектриками. Более сложные типы конденсаторов могут содержать несколько электродных слоев, формирующих цилиндрическую намотку. Есть и другие отличительные признаки, обуславливающие возможности применения элементов для той или иной аппаратуры.

Назначение конденсаторов

На сегодняшний день едва ли найдется область радиотехники, в которой бы не использовались данные устройства. Наиболее распространены комбинации конденсаторов с резисторами и катушками индуктивности, участвующие в построении электрических цепей. Такие узлы поддерживают функции частотных фильтров, колебательных контуров и линий с обратной связью. Еще одна их распространенная задача — сглаживание пульсаций напряжения, требуемое во вторичных источниках энергоснабжения. В лазерных установках, системах вспышки и магнитных ускорителях электрический конденсатор используется для выдачи разового заряда с большим показателем мощности. И напротив, электротехнические приборы оснащаются данными элементами с целью компенсации реактивной мощностной энергии. Хотя такие элементы нельзя рассматривать в качестве полноценных емкостных накопителей энергии, в некоторых системах они выступают и как носители информации.

Маркировка устройств

Для визуального определения принадлежности конденсатора к той или иной категории используются специальные обозначения. В первую очередь указывается емкостный потенциал, выражаемый микрофарадами (мкФ). Могут применяться и другие единицы измерения, о чем также будет свидетельствовать соответствующая маркировка. Не всегда отмечается тип используемого в конструкции материала — как правило, без маркировки выпускаются керамические и пленочные неполярные модели. В свою очередь, обозначение танталовых конденсаторов соответствует резисторам — за исключением наличия знака µ и цифр 104 или 107. Такие устройства могут иметь оранжевый, желтый или черный цвет. В знаковой маркировке также указываются размерные параметры и емкость. Высоковольтные и электролитические модели помечаются величиной максимального напряжения, а для переменных конденсаторов указывается диапазон емкости.

Основные характеристики

Главным рабочим параметром является емкость, от которой зависит способность конкретной модели накапливать заряд. Следует разделять номинальную и фактическую емкость, так как на практике использования вторая величина может быть меньше. Диапазон значений по объему может варьироваться от 1 до 50 мкФ, а в некоторых случаях максимум достигает и 10 000 мкФ. Важен и показатель энергетической плотности, во многом определяемый конструкцией изделия. Наибольшей плотностью характеризуются крупноформатные типы конденсаторов, у которых масса обкладки с электролитом существенно превышает вес корпуса. К примеру, при емкости в 10 000 мкФ с напряжением в 0,45 кВт и массой порядка 2 кг плотность может достигать 600-800 Дж/кг. Как раз такие модели выгодно использовать для длительного хранения энергии. Помимо этого, рабочие свойства конденсаторов определяются допуском. Речь идет как раз о погрешности в соотношении показателей реальной и номинальной емкости. Данная величина выражается в процентах и в среднем составляет 20-30 %. В некоторых направлениях радиотехники применяются изделия с 1 % допуска.

Керамические конденсаторы

Это устройства, базирующиеся на дисковых керамических элементах с диэлектриками из титаната бария. Такой конденсатор можно использовать в системах с напряжением до 50 000 В, но важно учитывать, что он имеет минимальную температурную стабильность и широкий спектр изменения емкости. Среди достоинств можно отметить небольшие утечки тока, скромные размеры (при большой емкости заряда) и способность работать на высокой частоте. Что касается назначения, то керамические конденсаторы применяются в цепях с пульсирующим, переменным и постоянным током. Чаще всего используют модели емкостью до 0,5 мкФ. В процессе работы конденсатор этого типа хорошо справляется с внешними нагрузками, среди которых механические удары. Нельзя сказать, что керамический корпус отличается большим эксплуатационным сроком и долговечностью, однако в заявленный период технические свойства поддерживает стабильно.

Полиэстеровые модели

На схемах устройства данного типа обозначаются маркировкой K73-17 или CL21. Их оболочку формирует металлизированная пленка, а для корпуса используется эпоксидный компаунд. Как раз наличие этого наполнителя в конструкции делает полиэстеровые конденсаторы устойчивыми к температурным, физическим и химическим воздействиям. Этот набор эксплуатационных качеств обусловил и широкое распространение конденсаторов типа K73-17 в производстве светотехнических приборов. Средняя емкость устройства составляет 15 мкФ при максимальном напряжении порядка 1500 В. Характеристики скромные, но это не мешает применять конденсатор в тех же цепях с импульсным и переменным током. К тому же и низкая стоимость устройства способствует его популярности на радиорынке.

Конденсатор на основе полипропилена

Тоже вариант относительно недорогого накопителя электрического заряда, который при этом отличается низким коэффициентом потерь и высокой диэлектрической прочностью. К плюсам можно отнести и оптимальную гигроскопичность. То есть один из главных врагов радиоэлементов в виде влажности полипропиленовым конденсаторам не страшен. В качестве изоляторов применяется металлизированная пленка или полоски фольги. В новейших версиях используют и технологию самовосстанавливающейся оболочки, что повышает надежность и долговечность конденсатора.

Устройство может работать на повышенных частотах с сохранением достаточной мощности. Это качество позволяет использовать конденсаторы в системах индукционного обогрева, дополненных водяным охлаждением. Распространено и применение таких элементов в оснастке электромоторов на 220 В. В данном случае они выступают как пусковые компоненты. Эту функцию лучше всего реализуют модели с рабочей емкостью в диапазоне 1-100 мкФ и напряжением в 440 В. Но и это не единственные накопители на синтетической основе. Какие бывают конденсаторы из термопластиков? Внимания заслуживают полисульфоновые и поликарбонатные элементы. Первые отличаются низким влагопоглощением и способностью поддерживать высокое напряжение при температурных перепадах, а вторые в процессе работы демонстрируют оптимальную электротехническую стабильность.

Танталовые конденсаторы

Основу устройства формирует пентоксид тантала с оксидным электролитическим наполнением. Конденсатор отличается высоким отношением емкости к объему, широким спектром поддерживаемых температур и компактностью. Используют такие компоненты в мелком приборостроении, компьютерах и другой вычислительной технике. В этом семействе можно выделить следующие типы конденсаторов: полярные и неполярные, твердотельные, жидкостные. Наиболее привлекательные по эксплуатационным качествам именно твердотельные устройства, так как они характеризуются способностью поддерживать большое напряжение. Однако в условиях критического превышения допустимой величины тока они могут выходить из строя. Емкость танталовых моделей составляет 1000 мкФ, но по сравнению с электролитическими аналогами их собственная индуктивность гораздо ниже, что допускает возможность применения элемента на высоких частотах.

Особенности высоковольтных моделей

Элементы такого типа могут применяться в системах с высокими показателями напряжения, достигающими 15 000 В. При этом емкость у высоковольтных конденсаторов небольшая — порядка 50-100 нФ. В качестве диэлектрического материала чаще используется керамика. Благодаря этой основе выдерживаются большие нагрузки напряжения, а корпус защищает начинку от пробоев пластин.

Распространены и стеклянные вакуумные изделия, также поддерживающие напряжение более 10 000 В. Они представляют собой колбы с концентрическими электродами, в процессе работы обеспечивающими небольшие частотные потери. Применяют высоковольтные конденсаторы такого типа для решения ответственных радиочастотных задач с индуктивным нагревом. Но стоят такие компоненты дороже, отличаются хрупкостью и большими размерами.

Многослойные и однослойные конструкции

Обычно данную классификацию применяют в отношении конденсаторов, выполненных из керамики. Так, однослойные конденсаторы (дисковые) имеют простое устройство, но это не сказывается на уменьшении размеров. В большинстве случаев они массивнее, чем многослойные аналоги. В итоге увеличивается емкость устройства, но крупные размеры все же ограничивают их распространение в отдельных областях.

Что касается многослойных элементов, то они по эксплуатационным качествам в целом схожи с дисковыми, но потенциал накопителей еще выше. Также существенное преимущество заключается в надежности и долговечности. Форм-фактор, в котором выполняются многослойные конденсаторы, делает их менее чувствительными к агрессивным средам, что расширяет область применения. Такие компоненты преимущественно используют в дорогой профессиональной аппаратуре.

Масляные конденсаторы с пропитками

Это отдельная группа радиотехнических элементов, в основе которых находятся бумажные наполнители. Они обрабатываются специальными растворами наподобие воска и эпоксидных смол. Какие бывают конденсаторы масляного типа? Принципиально отличаются модели для постоянного и переменного тока. Первые используются в целях частотной фильтрации, повышения напряжения и устранения электрической дуги. Конденсаторы на масляной пропитке для систем с переменным током применяют в промышленности. Такое устройство располагает большой емкостью и может справляться с большими пиковыми нагрузками. Как правило, его используют в качестве пускового компонента для электромоторов. К дополнительным функциям можно отнести разделение фаз, коррекцию мощности и выравнивание напряжения.

Негативные факторы применения конденсаторов

Одной из главных проблем использования конденсаторов является высокая вероятность взрыва при перегревах, которые происходят из-за больших утечек. Также повысить риск поломки элемента могут близко расположенные радиаторы с высоким тепловым излучением. Какие типы конденсаторов наиболее подвержены взрывам? Чаще всего это происходит с электролитическими устройствами, обеспеченными ненадежными корпусами. Оптимизация конструкции с целью уменьшения размеров изделия заставляет производителей использовать тонкие оболочки, поэтому может иметь место разлет частей конденсатора и разбрызгивание электролита при сильном перегреве или в условиях повышенного внутреннего давления.

Заключение

И простейшие однослойные, и многослойные высоковольтные модели конденсаторов выполняют важные для радиоаппаратуры задачи. Как минимум они корректируют параметры тока, что при схожих размерах не может обеспечить ни один другой технический компонент. В то же время электрический конденсатор вовсе не является идеальным решением, что обуславливает постоянные поиски новых форматов его исполнения. Производители сложной аппаратуры экспериментируют с конструкциями, наполнителями и физическими свойствами, стараясь предлагать оптимальные потребительские качества данного устройства. Среди наиболее важных целевых параметров в этом плане можно назвать устойчивость конденсатора к нагрузкам, широкие рабочие диапазоны, минимальное радиационное воздействие и высокий срок службы.

Много написано про конденсаторы, стоит ли добавлять еще пару тысяч слов к тем миллионам, что уже есть? Таки добавлю! Верю, что моё изложение принесёт пользу. Ведь оно будет сделано с учётом .

Что такое электрический конденсатор

Если говорить по-русски, то конденсатор можно обозвать «накопитель». Так даже понятнее. Тем более именно так переводится на наш язык это название. Стакан тоже можно обозвать конденсатором. Только он накапливает в себе жидкость. Или мешок. Да, мешок. Оказывается тоже накопитель. Накапливает в себе всё, что мы туда засунем. Причем тут электрический кондесатор? Он такой же как стакан или мешок, но только накапливает электрический заряд.

Представь себе картину: по цепи проходит электрический ток, на его пути встречаются резисторы, проводники и, бац, возник конденсатор (стакан). Что случится? Как ты знаешь, ток — это поток электронов, а каждый электрон имеет электрический заряд. Таким образом, когда кто-то говорит, что по цепи проходит ток, ты предствляешь себе как по цепи бегут миллионы электронов. Именно вот эти самые электрончики, когда на их пути возникает конденсатор, и накапливаются. Чем больше запихнем в конденсатор электронов, тем больше будет его заряд.

Возникает вопрос, а сколько можно таким образом накопить электронов, сколько влезет в конденсатор и когда он «наестся»? Давай выяснять. Очень часто для упрощенного объяснения простых электрических процессов используют сравнение с водой и трубами. Воспользуемся таким подходом тоже.

Представь, трубу, по которой течет вода. На одном конце трубы насос, который с силой закачивает воду в эту трубу. Затем поперек трубы мысленно поставь резиновую мембрану. Что произойдёт? Мембрана станет растягиваться и напрягаться под действием силы давления воды в трубе (давление создаётся насосом). Она будет растягиваться, растягиваться, растягиваться и в итоге сила упругости мембраны либо уравновесит силу насоса и поток воды остановится, либо мембрана порвётся (Если так непонятно, то представь себе воздушный шарик, который лопнет, если его накачать слишком сильно) ! Тоже самое происходит и в электрических конденсаторах. Только там вместо мембраны используется электрическое поле, которое растёт по мере зарядки конденсатора и постепенно уравновешивает напряжение источника питания.

Таким образом, у конденсатора есть некоторый предельный заряд, который он может накопить и после превышения которого произойдёт пробой диэлектрика в конденсаторе он сломается и перестанет быть конденсатором. Самое время, видимо, рассказать как устроен конденсатор.

Как устроен электрический конденсатор

В школе тебе рассказывали, что конденсатор — это такая штуковина, которая состоит из двух пластин и пустоты между ними. Пластины эти называли обкладками конденсатора и к ним подключали проводки, чтобы подать напряжение на конденсатор. Так вот современные конденсаторы не сильно отличаются. Они все также имеют обкладки и между обкладками находится диэлектрик. Благодаря наличию диэлектрика улучшаются харктеристики конденсатора. Например, его ёмкость.

В современных конденсаторах используются разные виды диэлектриков (об этом ниже) , которые запихиваются между обкладок конденсаторов самыми изощренными способами для достижения опредлённых характеристик.

Принцип работы

Общий принцип работы достаточно прост: подали напряжение — заряд накопился. Физические процессы, которые при этом происходят сейчас тебя не сильно должны интересовать, но если захочешь, то можешь об этом прочитать в любой книге по физике в разделе электростатики.

Конденсатор в цепи постоянного тока

Если поместить наш конденсатор в электрическую цепь (рис. ниже), включить последовательно с ним амперметр и подать в цепь постоянный ток, то стрелка амперметра кратковременно дёрнется, а затем замрет и будет показывать 0А — отсутствие тока в цепи. Что случилось?

Будем считать, что до того, как был подан ток в цепь, конденсатор был пуст (разряжен), а когда подали ток, то он очень быстро стал заряжаться, а когда зарядился (эл. поле между обкладками конденсатора уравновесило источник питания), то ток прекратился (здесь график заряда конденсатора).

Именно поэтому говорят, что конденсатор не пропускает постоянный ток. На самом деле пропускает, но очень короткое время, которое можно посчитать по формуле t = 3*R*C (Время зарядки конденсатора до объёма 95% от номинального. R- сопротивление цепи, C — ёмкость конденсатора) Так конденсатор ведёт себя в цепи постоянного тока. Совсем иначе он себя ведёт в цепи переменного!

Конденсатор в цепи переменного тока

Что такое переменный ток? Это когда электроны «бегут» сначала туда, потом назад. Т.е. направление их движения все время меняется. Тогда, если по цепи с конденсатором побежит переменный ток, то на каждой его обкладке будет скапливаться то «+» заряд, то «-«. Т.е. фактически будет протекать переменный ток. А это значит, что переменный ток «беспрепятственно» проходит через конденсатор.

Весь этот процесс можно смоделировать с помощью метода гидравлических аналогий. На картинке ниже аналог цепи переменного тока. Поршень толкает жидкость то вперёд, то назад. Это заставляет крутится крыльчатку вперёд-назад. Получается как бы переменный поток жидкости (читаем переменный ток).

Давай теперь поместим между источником силы (поршнем) и крыльчаткой меодель конденсатора в виде мембраны и проанализируем, что изменится.

Похоже, что ничего не изменится. Как жидкость совершала колебательные движения, так она их и совершает, как из-за этого колебалась крыльчатка, так и будет колебаться. А значит наша мембрана не является препятствием для переменного потока. Также будет и для электронного конденсатора.

Дело в том, что хоть электроны, которые бегут поцепи и не пересекают диэлектрик (мембрану) между обкладками конденсатора, но за пределами конденсатора их движение колебательное (туда-сюда), т.е. протекает переменный ток. Эх!

Таким образом конденсатор пропускает переменный ток и задерживает постоянный. Это очень удобно, когда требуется убрать постоянную составляющую в сигнале, например, на выходе/входе аудиоусилителя или, когда требуется посмотреть только переменную часть сигнала (пульсации на выходе источника постоянного напряжения).

Реактивное сопротивление конденсатора

Конденсатор обладает сопротивлением! В принципе, это можно было предположить уже из того, что через него не проходит постоянный ток, как если бы это был резистор с оооочень большим сопротивлением.

Другое дело ток переменный — он проходит, но испытывает со стороны конденсатора сопротивление:

f — частота, С — ёмкость конденсатора. Если внимательно посмотреть на формулу, то станет видно, что если ток постоянный, то f = 0 и тогда (да простят меня воинствующие математики!) X c = бесконечность. И постоянного тока через конденсатор нет.

А вот сопротивление переменному току будет менять в зависимости от его частоты и ёмкости конденсатора. Чем больше частота тока и емкость конденсатора, тем меньше сопротивляется он этому току и наоборот. Чем быстрее меняется напряже-
напряжение, тем больше ток через конденсатор, этим и объясняется уменьшение Хс с ростом частоты.

Кстати, ещё одной особенность конденсатора заключается в том, что на нём не выделяется мощность, он не нагревается! Поэтому его иногда используют для гашения напряжения там, где резистор бы задымился. Например для понижения напряжения сети с 220В до 127В. И ещё:

Ток в конденсаторе пропорционален скорости приложенного к его выводам напряжения

Где используются конденсаторы

Да везде где требуются их свойства (не пропускать постоянный ток, умение накапливать электрическую энергию и менять свое сопротивление в зависимости от частоты), в фильтрах, в колебательных контурах, в умножителях напряжения и т.д.

Какие бывают конденсаторы

Промышленность выпускает множество разных видов конденсаторов. Каждый из них обладает опредлёнными преимуществами и недостатками. У одних малый ток утечки, у других большая ёмкость, у третьих что-нибудь ещё. В зависимости от этих показателей и выбирают конденсаторы.

Радиолюбители, особенно как мы — начинающие — особо не заморачиваются и ставят, что найдут. Тем не менее следует знать какие основные виды конденсаторов существуют в природе.

На картинке показано весьма условное разделение конденсаторов. Я его составил на свой вкус и нравится оно мне тем, что сразу понятно существуют ли переменные конденсаторы, какие бывают постоянные конденсаторы и какие диэлектрики используются в распространённых конденсаторах. В общем-то всё, что нужно радиолюбителю.


Обладают малым током утечки, малыми габаритами, малой индуктивность, способны работать на высоких частотах и в цепях постоянного, пульсирующего и переменного тока.

Выпускаются в широком диапазоне рабоичх напряжений и ёмкостей: от 2 до 20 000 пФ и в зависимости от исполнения выдерживают напряжение до 30кВ. Но чаще всего ты встретишь керамические конденсаторы с рабочим напряжением до 50В.


Честно скажу не знаю выпускают ли их сейчас. Но раньше в таких конденсаторах в качестве диэлектрика использовалась слюда. А сам конденсатор состоял из пачки слюдяных, на каждой из которых с обеих сторон наносились обкладки, а потом такие платсинки собирались в «пакет» и запаковывались в корпус.

Обычно они имели ёмкость от нескольких тысяч до десятков тысяч пикофорад и работали в диапазоне напряжений от 200 В до 1500 В.

Бумажные конденсаторы

Такие конденсаторы в качестве диэлектрика имеют конденсаторную бумагу, а в качестве обкладок — алюминиевые полоски. Длинные ленты алюминиевой фольги с проложенной между ними лентой бумаги сворачиваются в рулон и пакуются в корпус. Вот и весь фокус.

Такие конденсаторы бывают ёмкостью от тысяч пикофорад до 30 микрофорад, и могут выдерживать напряжение от 160 до 1500 В.

Поговаривают, что сейчас они ценятся аудиофиалами. Не удивлен — у них и провода односторонней проводимости бывают…

В принципе обычные кондесаторы с полиэстером в качестве диэлектрика. Разброс ёмкостей от 1 нФ до 15 мФ при рабочем напряжении от 50 В до 1500 В.


У конденсаторов этого типа есть два неоспоримых преимущества. Первое — можно их делать с очень маленьким допуском всего в 1%. Так что, если на таком написано 100 пФ, то значит его ёмкость 100 пФ +/- 1%. И второе — это то, что их рабочее напряжение может достигать до 3 кВ (а ёмкость от 100 пФ, до 10 мФ)

Электролитические кондесаторы


Эти конденсаторы отличаются от всех других тем, что их можно включать только цепь постоянного или пульсирующего тока. Они полярные. Имеют плюс и минус. Связано это с их конструкцией. И если такой конденсатор включить наоборот, то он скорее всего вздуется. А раньше они еще и весело, но небезопасно взрывались. Бывают электролитические конденсаторы алюминиевые и танталовые.

Алюминиевые электролитические конденсаторы устроены почти как бумажные с той лишь разницей, что обкладками такого конденсатора являются бумажная и алюминиевые полосы. Бумага пропитана электролитом, а на алюминиевыую полосу нанесен тонкий слой окисла, который и выступает в роли диэлектрика. Если подать на такой конденсатор переменный ток или включить обратно полярностям вывода, то электролит закипает и конденсатор выходит из строя.

Электролитические конденсаторы обладают достаточно большой ёмкостью, благодаря чему их, к примеру, часто используют в выпрямительных цепях.

На этом наверно всё. За кадром остались конденсаторы с диэлектриком из полкарбоната, полистирола и наверно ещё многие другие виды. Но думаю, что это уже будет лишним.

Продолжение следует…

Во второй части я планирую показать примеры типичного использования конденсаторов..

В электрической цепи каждого прибора есть такой элемент, как конденсатор. Это он служит для наполнения энергией, которая нужна для правильной и бесперебойной работы оборудования.

Что такое конденсатор

Каждый конденсатор — это устройство, обладающее набором технических параметров, которые стоит рассмотреть детально.

Конденсаторы можно встретить во многих отраслях электротехники. Их непосредственная область применения:

  • Создание цепей, колебательных контуров.
  • Получение импульса с большим количеством мощности.
  • В промышленной электротехнике.
  • В изготовлении датчиков.
  • Усовершенствование работы защитных устройств.

Емкость конденсатора

Для каждого конденсатора главный параметр — это его емкость. У каждого устройства она своя и измеряется она в Фарадах. В основе электроники и радиотехники используют конденсаторы с миллионной долей Фарад. Чтобы узнать номинальную емкость устройства, достаточно просмотреть его корпус, на котором имеется вся информация. Показания емкости могут изменяться из-за следующих параметров:

  • Общая площадь всех обкладок.
  • Расстояние между ними.
  • Материал, из которого сделан диэлектрик.
  • Температура окружающей среды.

Наряду с номинальной емкостью существует еще и реальная. Ее значение намного ниже предыдущей. По реальной емкости можно определить основные электрические параметры. Емкость определяют от заряда обкладки и ее напряжения. Максимальная емкость может достигать нескольких десятков Фарад. Конденсатор может также быть охарактеризован удельной емкостью. Это отношение емкости и объема диэлектрика. Маленькая толщина диэлектрика обеспечивает большое значение удельной емкости. Каждый конденсатор может изменять свою емкость, и делятся они на следующие типы:

  • Постоянные конденсаторы — они практически не меняют свою емкость.
  • Переменные конденсаторы — значение емкости изменяется в ходе работы оборудования.
  • Подстроечные конденсаторы — изменяют свою емкость от регулировки аппаратуры.

Напряжение конденсатора

Напряжение считается еще одним из важных параметров. Чтобы конденсатор выполнял свои функции в полном объеме, нужно знать точное показание напряжения. Оно указывается на корпусе устройства. Номинальное напряжение напрямую зависит от сложности конструкции конденсатора и основных свойств материалов, используемых при его изготовлении. Напряжение, подаваемое на конденсатор, должно полностью совпадать с номинальным. Многие устройства при работе нагреваются, в таком случае напряжение понижается. Часто из-за большой разницы в напряжениях конденсатор может перегореть или взорваться. Также это происходит из-за утечки или повышения сопротивления. Для безопасной работы конденсатора его оснащают защитным клапаном и насечкой на корпусе. Как только происходит увеличение давления, клапан автоматически открывается, и по намеченной насечке корпус ломается. Из конденсатора в таком случае электролит выходит в виде газа и не происходит никакого взрыва.

Допуски конденсаторов

Самый простой конденсатор — это два электрода, сделанные в форме пластин, которые разделяются тонкими изоляторами. Каждое устройство имеет отклонение, которое допустимо при его работе. Эту величину также можно узнать по маркировке устройства. Его допуск измеряется и указывается в процентном соотношении и может лежать в пределах от 20 до 30%. Для электротехники, которая должна работать с высокой точностью, можно использовать конденсаторы с маленьким значением допуска, не больше 1%.
Приведенные параметры являются основными для работы конденсатора. Зная их значения, можно использовать конденсаторы для самостоятельной сборки аппаратов или машин.

Виды конденсаторов

Существует несколько основных видов конденсаторов, которые используют в различной технике. Итак, стоит рассмотреть каждый вид, его описания и свойства:


У каждого конденсатора свое предназначение, поэтому их дополнительно классифицируют на общие и специальные. Общие конденсаторы применяют в любых видах и классах аппаратуры. В основном это низковольтные устройства. Специальные конденсаторы — это все остальные виды устройств, которые являются высоковольтными, импульсными, пусковыми и другими различными видами.

Особенности плоского конденсатора

Так как конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления напряжения и его дальнейшего распределения, поэтому нужно выбирать его с хорошей электроемкостью и «пробивным» напряжением. Одним из таких является плоский конденсатор. Выпускается он в виде двух тонких пластин определенной площади, которые расположены на близком расстоянии друг от друга. Плоский конденсатор обладает двумя зарядами: положительным и отрицательным.

Пластины плоского конденсатора между собой имеют однородное электрическое поле. Этот тип устройства не вступает во взаимодействие с другими приборами. Пластина конденсатора способна усиливать электрическое поле.

Правильный заряд конденсатора

Он является хранилищем для электрических зарядов, которые должны постоянно заряжаться. Заряд конденсатора происходит за счет подключения его к сети. Чтобы зарядить устройство, нужно правильно подсоединить его. Для этого берут цепь, которая состоит из разряженного конденсатора с емкостью, резистором, и подключают к питанию с постоянным напряжением.

Разряжается конденсатор по следующему типу: замыкают ключ, и пластины его соединяются между собой. В это время конденсатор разряжается, и между его пластинами исчезает электрическое поле. Если конденсатор разряжается через провода, то на это уйдет много времени, так как в них накапливается много энергии.

Зачем нужен контур конденсатора

В контурах находятся конденсаторы, которые изготавливаются из пары пластин. Для их изготовления берут алюминий или латунь. Хорошая работа радиотехники зависит от правильной настройки контуров. Самая обычная цепь контура состоит из одной катушки и конденсатора, которые между собой замкнуты в электрическую цепь. Есть условия, которые влияют на появление колебаний, поэтому чаще всего контур конденсатора называют колебательным.

Заключение

Конденсатор — это пассивное устройство в электрической цепи, которое используется в качестве емкости для хранения электричества. Чтобы средство для накопления энергии в электрических цепях, именуемое конденсатором, проработало долго, нужно следовать указанным условиям, которые прописаны на корпусе устройства. Область применения широкая. Используют конденсаторы в радиоэлектронике и различной аппаратуре. Подразделяются устройства на много разных видов и выпускаются многообразной конструкцией. Конденсаторы могут соединяться двумя видами: параллельным и последовательным. Также на корпусе устройства есть информация о емкости, напряжении, допуске и его типе. Стоит запомнить, что при подключении конденсатора стоит соблюдать полярность. В противном случае устройство быстро выйдет из строя.

Номиналы конденсаторов, ряды конденсаторов


Номиналы конденсаторов очень похожи на номиналы резисторов. Наиболее часто используемые ряды при производстве конденсаторов — ряд Е3 и рад Е6, т.к. многие типы конденсаторов сложно изготовить с большой точностью.

Ряды конденсаторов

Чтобы производить реальный диапазон конденсаторов, необходимо увеличивать шаг между номиналами ёмкостей по мере их увеличения. Стандартные ряды конденсаторов основаны на этой идее и их значения похожи в каждом интервале, кратном десяти.

Ряд Е3 (3 значения в каждом интервале, кратном десяти)
10, 22, 47, … затем это продолжается так: 100, 220, 470, 1000, 2200, 4700 и т.д.
Обратите внимание, как значение шага увеличивается по мере увеличения ёмкости (емкость каждый раз примерно удваивается).

Ряд Е6 (6 значений в каждом интервале, кратном десяти)
10, 15, 22, 33, 47, 68, … затем: 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000 и т.д.
Видите, это тот же ряд Е3, но с дополнительными промежуточными значениями.

Кодовая маркировка конденсаторов описана здесь.

Таблица номиналов конденсаторов по рядам Е3 и Е6

Кодовое обозначениепкФ (pF)нФ (nF) мкФ (µF)
Ряд Е3 Ряд Е6
109 109 1.0 0.001
159 1.5 0.0015
229 229 2.2 0.0022
339 3.3 0.0033
479 479 4.7 0.0047
689 6.8 0.0068
100 100 10 0.01
150 15 0.015
220 220 22 0.022
330 33 0.033
470 470 47 0.047
680 68 0.068
101 101 100 0.1 0.0001
151 150 0.15 0.00015
221 221 220 0.22 0.00022
331 330 0.33 0.00033
471 471 470 0.47 0.00047
681 680 0.68 0.00068
102 102 1000 1.0 0.001
152 1500 1.5 0.0015
222 222 2200 2.2 0.0022
332 3300 3.3 0.0033
472 472 4700 4.7 0.0047
682 6800 6.8 0.0068
103 103 10000 10 0.01
153 15000 15 0.015
223 223 22000 22 0.022
333 33000 33 0.033
473 473 47000 47 0.047
683 68000 68 0.068
104 104 100 0.1
154 150 0.15
224 224 220 0.22
334 330 0.33
474 474 470 0.47
684 680 0.68
105 105 1000 1.0

Редко используемые единицы номиналов в таблице пропущены

Виды конденсаторов, их устройство и применение

Виды конденсаторов

Содержание статьи:

Пожалуй, невозможно найти таких устройств, в конструкции которых не было бы конденсаторов. Несмотря на простое и незамысловатое устройство, конденсаторы играют важную роль в электрической схеме.

Конденсатор состоит из обкладок в виде пластин, которые накапливают электрический заряд. Друг от друга обкладки изолирует диэлектрик, материалы и состав которого во многом влияют на свойства и характеристики конденсаторов.

Конденсаторы классифицируются по многим параметрам, среди которых можно выделить два основных, это емкость и полярность. В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, что такое конденсатор, какие виды конденсаторов бывают, про устройство и применение конденсаторов в радиоэлектронике.

Классификация конденсаторов

Конденсаторы бывают различных видов, с переменной и постоянной емкостью, изолированные и неизолированные, навесного типа и с защелкивающимися выводами. Основная характеристика всех конденсаторов — это емкость и способы её изменения.

По типу емкости конденсаторы бывают:

  • Постоянными и переменными. В постоянных конденсаторах нет возможности изменять емкость, в переменных есть. Для этого в конструкции конденсаторов предусмотрена регулировка положения обкладок, посредством которых и изменяется конденсаторная емкость.
  • Нелинейные и подстроечные конденсаторы. Нелинейные конденсаторы могут менять свою емкость в зависимости от воздействия температуры. Ярким примером таких конденсаторов являются вариконды и термоконденсаторы.

Также конденсаторы классифицируются и по способу монтажа. Бывают конденсаторы навесного типа, для установки на печатные платы, с винтовыми выводами и другие.

Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах

Как уже упоминалось выше, между обкладками конденсатора располагается диэлектрик, материалы изготовления которого во многом влияют на свойства конденсатора. Так, например, основным изолятором в низкочастотных конденсаторах служит органическая плёнка.

В конденсаторах постоянного тока в качестве диэлектрика используется бумага и политетрафторэтилен, а также другие, комбинированные материалы.

Что нужно знать про полярность конденсаторов

Есть неполярные конденсаторы, которые могут быть включены в схему без соблюдения полярности, а есть наоборот, такие конденсаторы, где нужно строго соблюдать полярность. В первую очередь это электролитические конденсаторы или как их еще часто называют, оксидные конденсаторы.

При подключении электролитических конденсаторов очень важно придерживаться полярности. При несоблюдении этого правила конденсатор может вздуться, а его корпус разорвёт на части.

Конструктивные особенности конденсаторов

Воздушные конденсаторы — широко применяются в радиоприёмниках и радиостанциях. В качестве изолятора в них используется воздух. Такие конденсаторы хорошо работают на высоких частотах.

Керамические конденсаторы — имеют широкий интервал диэлектрической проницаемости. В свою очередь это позволило заключить в небольшой керамический корпус большие значения конденсаторных емкостей.

Пленочные конденсаторы — способны выдерживать большие токи, но имеют сравнительно небольшую емкость. Пленочные конденсаторы одни из самых стойких конденсаторов к электрическому пробою.

Полимерные конденсаторы — малое сопротивление и высокий импульсный ток, а также постоянный температурный коэффициент, позволили широко использовать полимерные конденсаторы в импульсных источниках и многих других устройствах.

Электролитические конденсаторы — один из самых распространённых видов конденсаторов. Все электролитические конденсаторы являются поляризованными, то есть, при их подключении важно соблюдать правильную полярность.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

конденсаторов последовательно и параллельно

конденсаторов последовательно и параллельно
Далее: Энергия в конденсаторах Up: Емкость Предыдущая: Диэлектрики Конденсаторы — один из стандартных компонентов электронных схем. Кроме того, часто встречаются сложные комбинации конденсаторов. в практических схемах. Это, поэтому полезно иметь набор правил для определения эквивалентной емкости некоторого общего расположения конденсаторов.Оказывается, всегда можно найти эквивалентная емкость при повторном применение двух простых правил . Эти правила относятся к подключенным конденсаторам. последовательно и параллельно.
Рисунок 15: Два конденсатора подключены параллельно.
Рассмотрим два конденсатора, подключенных параллельно : , т. Е. , с положительно заряженные пластины подключены к общему « входному » проводу, а отрицательно заряженные пластины присоединены к общему « выходному » проводу — см. рис.15. Какая эквивалентная емкость? между входным и выходным проводами? В этом случае потенциал разница между двумя конденсаторами одинакова и равна разность потенциалов между входным и выходным проводами. Общий заряд однако, хранящиеся в двух конденсаторах делятся между конденсаторы, так как он должен распределяться так, чтобы напряжение на два то же самое. Поскольку конденсаторы могут иметь разную емкость, и, и сборы тоже могут быть разными.Эквивалентная емкость пары конденсаторов — это просто соотношение, где — общий накопленный заряд. Следует, что
(113)

давая
(114)

Здесь мы воспользовались тем фактом, что напряжение является общим для всех трех конденсаторы. Таким образом, правило таково:
Эквивалентная емкость двух конденсаторов, соединенных параллельно представляет собой сумму отдельных емкостей.
Для конденсаторов, соединенных параллельно, уравнение. (114) обобщает на .
Рисунок 16: Два конденсатора, соединенных последовательно.
Рассмотрим два конденсатора, подключенных в серию : , т. Е. , в линию так, что положительная пластина одного прикреплена к отрицательной пластине другого — см. Рис.16. Фактически, предположим, что положительная обкладка конденсатора 1 подключена к проводу « вход » отрицательная обкладка конденсатора 1 подключается к положительная пластина конденсатора 2 и отрицательная пластина конденсатора 2 подключается к проводу « выход ».Какая эквивалентная емкость между входными и выходными проводами? В этом случае важно понимать, что заряд, хранящийся в два конденсатора одинаковые. Это легче всего увидеть, если рассмотреть « внутренние » пластины: , т.е. , отрицательная пластина конденсатора 1 и положительная пластина конденсатора 2. Эти пластины физически отключены. от остальной части схемы, поэтому общий заряд на них должен Остаются неизменными. Если предположить, что кажется разумным, что эти пластины несут нулевой заряд когда к двум конденсаторам приложена нулевая разность потенциалов, следует что при наличии ненулевой разности потенциалов заряд на положительном пластина конденсатора 2 должна быть уравновешена равным и противоположным зарядом на отрицательной пластине конденсатора 1.Поскольку отрицательная пластина Конденсатор 1 несет заряд, положительная пластина должна нести заряд. Аналогичным образом, поскольку положительная пластина конденсатора 2 несет заряд, отрицательная пластина должна нести заряд. В итоге оба конденсатора обладают таким же накопленным зарядом. Потенциал падает, и два конденсатора, как правило, разные. Однако сумма этих падение равняется общему падению потенциала, приложенному на входе и выходе провода: т.е. ,. Эквивалентная емкость пары конденсаторы снова .Таким образом,
(115)

давая
(116)

Здесь мы воспользовались тем фактом, что заряд является общим для всех трех конденсаторы. Следовательно, правило таково:
Величина, обратная эквивалентной емкости двух конденсаторов, подключенных в серия — это сумма обратных величин отдельных емкостей.
Для конденсаторов, соединенных последовательно, уравнение.(116) обобщает на

Далее: Энергия в конденсаторах Up: Емкость Предыдущая: Диэлектрики
Ричард Фицпатрик 2007-07-14
Конденсатор

Basic: как работают конденсаторы?

Конденсаторы накапливают электрическую энергию, накапливая заряды на электродах, и обычно используются вместе с индукторами для формирования контура LC-генератора. Принцип работы конденсатора заключается в том, что электрический заряд перемещается под действием силы электрического поля.Когда между проводниками находится среда, электрический заряд будет предотвращен, и электрический заряд будет накапливаться на проводнике, что приведет к накоплению электрического заряда.

Каталог

Ⅰ Введение

Принцип работы конденсатора заключается в накоплении электрической энергии путем накопления заряда на электроде, и он обычно используется вместе с индуктором для формирования колебательного контура LC. Принцип работы конденсатора заключается в том, что заряд будет двигаться под действием электрического поля.Когда между проводниками находится среда, это будет препятствовать движению заряда и заставит заряд накапливаться на проводнике, что приведет к накоплению заряда. Конденсаторы являются одним из электронных компонентов, используемых в большом количестве электронного оборудования, поэтому они широко используются для блокировки постоянного тока, связи, байпаса, фильтрации, контура настройки, преобразования энергии, схемы управления и т. Д.

В некотором смысле конденсаторы являются немного похоже на батарейки. Хотя они работают по-разному, они оба могут накапливать электрическую энергию.Если вы узнали принцип работы аккумулятора, то должны знать, что аккумулятор имеет два электрода. Внутри батареи химическая реакция заставляет один электрод генерировать электроны, а другой электрод поглощает электроны. Конденсатор намного проще, и он не может производить электроны — он просто накапливает их.

Конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности также называют тремя основными пассивными компонентами, и их годовой объем производства достиг примерно 2 триллионов единиц по всему миру. Чаще всего используются керамические конденсаторы.В то же время различные типы конденсаторов, такие как пленочные конденсаторы с превосходной изоляцией и стабильностью, электролитические конденсаторы, известные своей большой емкостью и т. Д., Также используются людьми с их соответствующими преимуществами и характеристиками.

Ⅱ Как работают конденсаторы?

Как и батарея, конденсатор также имеет два электрода. Внутри конденсатора эти два электрода соединены с двумя металлическими пластинами, разделенными диэлектриком. Диэлектрик может быть воздухом, бумагой, пластиком или любым другим материалом, который не проводит электричество и предотвращает контакт двух металлических полюсов друг с другом.Используя два куска алюминиевой фольги и лист бумаги, вы легко можете сделать конденсатор. Хотя изготовленный вами конденсатор не идеален с точки зрения емкости, он работает.

Основная структура конденсатора

Основная структура конденсатора — это два электрода (металлические пластины), обращенные друг к другу. При приложении постоянного напряжения (В) к двум электродам электроны мгновенно собираются на одном из электродов, электрод заряжается отрицательно, а другой электрод находится в состоянии недостаточного количества электронов, который заряжен положительно.Это состояние все еще существует после снятия напряжения постоянного тока. То есть между двумя электродами накапливается электрический заряд (Q). Между электродами вставлен диэлектрик (керамика, полиэтиленовая пленка и т. Д.). Поляризация диэлектрика увеличивает накопленный заряд. Индекс, показывающий, сколько заряда хранится в конденсаторе, называется емкостью (C).

Конденсатор в электронной схеме показан на рисунке:

Давайте посмотрим, что произойдет, когда мы соединим конденсатор и батарею вместе:

Металлическая пластина на конденсаторе, подключенная к отрицательному электроду аккумулятор поглотит электроны, генерируемые аккумулятором; Металлическая пластина на конденсаторе, подключенном к положительному электроду батареи, будет выпускать электроны в батарею.

В цепи движение заряда образует ток. Из-за отталкивающего эффекта изоэлектрического заряда ток наибольший в начале движения заряда, а затем постепенно уменьшается; и заряд конденсатора наименьший в начале движения заряда, который равен нулю. Емкость заряда постепенно увеличивается, а напряжение между двумя металлическими пластинами постепенно увеличивается. Когда оно увеличивается до уровня напряжения источника питания, зарядка завершается, и ток уменьшается до нуля.

После зарядки конденсатор и аккумулятор имеют одинаковое напряжение (если напряжение аккумулятора 1,5 вольт, напряжение конденсатора также будет 1,5 вольта). Маленькие конденсаторы имеют меньшую емкость, но большие конденсаторы могут удерживать много зарядов. Например, конденсатор размером с банку из-под газировки может удерживать достаточно заряда, чтобы зажечь лампочку фонарика в течение нескольких минут. Когда вы видите молнию в небе, вы видите огромный конденсатор, один из которых — темное облако в небе, а другой — земля. Молния — это явление высвобождения заряда между двумя «полюсами» темного облака и землей.Очевидно, такой огромный конденсатор может удерживать много зарядов!

Далее предположим, что вы подключаете конденсатор к цепи следующим образом:

У вас есть батарея, лампочка и конденсатор. Если конденсатор очень большой, то вы увидите, что после подключения аккумулятора ток течет от аккумулятора к конденсатору для его зарядки, и лампочка загорится. Лампа будет постепенно тускнеть, и, наконец, как только конденсатор достигнет своей емкости, лампочка немедленно погаснет.Затем вы можете извлечь аккумулятор и заменить его куском провода. Ток будет течь от одного полюса конденсатора к другому. В этот момент лампочка снова загорится ярко, но вскоре лампочка постепенно потускнеет. Наконец, конденсатор разряжается (количество электронов на двух полюсах конденсатора одинаково), и лампочка снова гаснет.

В цепи движение заряда образует ток. Из-за притяжения противоположного заряда ток наибольший в начале процесса разряда, а затем постепенно уменьшается; зарядная емкость конденсатора является наибольшей в начале процесса разряда и затем постепенно уменьшается.Когда мощность снижается до нуля, разряд завершается, и ток снижается до нуля.

После того, как конденсатор заряжен, в цепи не течет ток, поэтому конденсатор может играть роль в блокировке постоянного тока. В цепи постоянного тока его можно рассматривать как обрыв.

Процесс зарядки конденсатора — это процесс накопления заряда. Когда конденсатор подключен к источнику питания постоянного тока, заряд на металлической пластине, подключенной к положительному электроду источника питания, будет двигаться к металлической пластине, подключенной к отрицательному электроду источника питания, под действием силы электрического поля.Так что металлическая пластина, подключенная к положительному полюсу блока питания, теряет заряд и заряжается положительно. Металлическая пластина, подключенная к отрицательному полюсу источника питания, заряжается отрицательно (заряды двух металлических пластин равны, а знаки противоположны), и конденсатор начинает заряжаться.

Процесс разрядки — это процесс высвобождения накопленного заряда конденсатором. Когда заряженный конденсатор находится на замкнутом пути без питания, заряд на отрицательно заряженной металлической пластине будет направлен на положительно заряженный металл под действием силы электрического поля.Пластина убегает, так что положительный и отрицательный заряды нейтрализуются, и конденсатор начинает разряжаться.

Заряд, накопленный в конденсаторе

Роль конденсатора можно визуально описать с помощью водонапорной башни, подключенной к водопроводу. Водонапорная башня может использоваться для «хранения» давления воды — когда вода, подаваемая водяным насосом системы водоснабжения, превышает количество воды, необходимое городу, избыток воды будет храниться в водонапорной башне.18, или 62,5 миллиарда) электронов. 1 ампер представляет собой скорость потока электронов, проходящих через 1 кулон электронов в секунду. Следовательно, конденсатор емкостью 1Ф может хранить 1 ампер-секунду электронов при напряжении 1 вольт.

Конденсатор емкостью 1Ф обычно довольно большой. В зависимости от допуска напряжения конденсатора он может быть размером с банку тунца или 1-литровую бутылку содовой. Поэтому конденсаторы, которые вы видите, обычно измеряются в микрофарадах (частях на миллион).

Чтобы понять, насколько велик метод 1, его можно рассчитать следующим образом:

В типичной щелочной батарее AA вмещается примерно 2 элемента.Электричество 8 ампер-часов. Это означает, что батарея AA может производить ток 2,8 ампера в течение 1 часа при 1,5 вольтах (около 4,2 ватт-часов, то есть батарея AA может поддерживать непрерывное горение 4-ваттной лампочки в течение чуть более часа).

Для удобства расчетов мы просто посчитали напряжение батареи АА как 1 вольт. Для хранения энергии одной батареи AA в конденсаторе необходим конденсатор емкостью 3600 * 2,8 = 10080F, потому что 1 ампер-час эквивалентен 3600 ампер-секундам.

Если емкость 1 метода должна быть сохранена с помощью конденсатора размером с тунца, то размер батареи AA ничто по сравнению с размером конденсатора метода 10080! Очевидно, что если конденсатор не имеет высокого выдерживаемого напряжения, использовать конденсатор для хранения большого количества энергии непрактично.

Ⅳ Основное применение конденсаторов

1. Фильтрация

Конденсатор, подключенный между положительным и отрицательным полюсами выхода постоянного тока модуля питания, может отфильтровывать ненужные компоненты переменного тока в модуле постоянного тока, что может мощность постоянного тока более плавная.

2. Развязка

Конденсатор, подключенный между положительным и отрицательным полюсами источника питания схемы усилителя, может предотвратить паразитные колебания, вызванные положительной обратной связью, образованной внутренним сопротивлением источника питания.

3. Шунтирование

В цепи сигналов переменного и постоянного тока подключите конденсатор параллельно двум концам резистора или выполните переход на общий потенциал из определенной точки цепи.Вы можете установить путь для сигнала переменного тока или импульсного сигнала, чтобы избежать компонентов сигнала переменного тока. Ослабление падения напряжения из-за сопротивления.

4. Соединение

В схеме обработки сигнала переменного тока он используется для соединения источника сигнала и схемы обработки сигнала или в качестве межкаскадного соединения двух усилителей. Он используется для отключения постоянного тока, поэтому сигнал переменного тока или импульсный сигнал будет проходить. И рабочие точки постоянного тока передней и задней цепей усилителя не влияют друг на друга.

5. Настройка

Конденсатор подключен к обоим концам колебательной катушки резонансного контура, который играет роль выбора частоты колебаний.

6. Компенсация

Вспомогательные конденсаторы подключены параллельно основному конденсатору резонансного контура. Регулировка этого конденсатора позволяет расширить частотный диапазон колебательного сигнала.

7. Нейтрализация

Конденсаторы, подключенные параллельно между базой и эмиттером триодного усилителя, образуют цепь отрицательной обратной связи для подавления автоколебаний, вызванных емкостью между триодами.

8. Стабилизация частоты

Конденсатор играет роль в стабилизации частоты колебаний в колебательном контуре.

9. Синхронизация

Конденсатор, включенный последовательно с резистором R в цепи постоянной времени RC, может определять время заряда и разряда.

10. Ускорение

Подключение к цепи обратной связи генератора для ускорения процесса положительной обратной связи и увеличения амплитуды колебательного сигнала.

11. Запуск

Соединены последовательно со вспомогательной обмоткой однофазного двигателя для обеспечения пускового сдвинутого по фазе переменного напряжения для двигателя и отключаются от вспомогательной обмотки после того, как двигатель работает нормально .

12. Эксплуатация

Соединены последовательно со вторичной обмоткой однофазного двигателя для обеспечения фазосдвинутого переменного тока для вторичной обмотки двигателя.Когда двигатель работает нормально, он включен последовательно со вспомогательной обмоткой.

Рекомендуемый артикул:

Что такое разделительный конденсатор?

Основные сведения о пленочных конденсаторах

Использование конденсаторов | Techwalla

Конденсаторы обычно используются для хранения энергии в широком спектре электрических устройств.

Конденсаторы — это устройства, накапливающие электрический заряд. Они являются основным компонентом электроники и имеют множество различных применений.Чаще всего конденсаторы используют для накопления энергии. Дополнительные области применения включают согласование мощности, объединение или развязку сигналов, электронную фильтрацию шума и дистанционное зондирование. Из-за разнообразия применения конденсаторы используются в самых разных отраслях промышленности и стали жизненно важной частью повседневной жизни.

Конденсаторы для хранения энергии

Конденсаторы использовались для хранения электроэнергии с конца 18 века. Бенджамин Франклин был первым, кто использовал фразу «батарея» для обозначения серии конденсаторов в приложении для накопления энергии.Отдельные конденсаторы, как правило, не содержат большого количества энергии, обеспечивая только мощность, достаточную для использования электронными устройствами во время временных перебоев в подаче электроэнергии или когда им требуется дополнительная мощность. Например, в автомобильные аудиосистемы включены конденсаторы большой емкости, чтобы при необходимости обеспечивать дополнительную мощность усилителям.

Конденсаторы для стабилизации мощности

Одним из важных применений конденсаторов является кондиционирование источников питания. Конденсаторы пропускают сигналы переменного тока, но блокируют сигналы постоянного тока, когда они заряжены.Они могут эффективно разделять эти два типа сигналов, очищая подачу питания. Этот эффект использовался для разделения или разъединения различных частей электрических цепей для уменьшения шума, который мог бы привести к снижению эффективности. Конденсаторы также используются на подстанциях для противодействия индуктивной нагрузке, создаваемой линиями электропередачи.

Конденсаторы как датчики

Конденсаторы используются в качестве датчиков для измерения различных параметров, в том числе влажности воздуха, уровня топлива и механических напряжений.Емкость устройства зависит от его конструкции. Изменения в структуре можно измерить как потерю или увеличение емкости. В датчиках используются два аспекта конденсатора: расстояние между параллельными пластинами и материал между ними. Первый используется для обнаружения механических изменений, таких как ускорение и давление. Даже незначительных изменений материала между пластинами может быть достаточно, чтобы изменить емкость устройства — эффект, используемый при измерении влажности воздуха.

Конденсаторы для обработки сигналов

Конденсаторы находят все более передовое применение в информационных технологиях. В устройствах динамической оперативной памяти (DRAM) используются конденсаторы для представления двоичной информации в виде битов. Устройство считывает одно значение, когда конденсатор заряжен, а другое — при разрядке. В устройствах с зарядовой связью (CCD) используются конденсаторы в аналоговой форме. Конденсаторы также используются вместе с индукторами для настройки цепей на определенные частоты — эффект, используемый радиоприемниками, динамиками и аналоговыми эквалайзерами.

Назад к основам: что такое Y-конденсаторы?

Когда электронное оборудование подключено к сети переменного тока, оно может создавать синфазные электрические помехи. Если ему позволить течь обратно в линию электропитания, это может нарушить работу другого оборудования, также подключенного к той же линии.

Какое решение?

Производители проектируют конденсаторные фильтры для линий электропередачи в свои системы, чтобы разъединить любой такой синфазный шум, производимый источником питания оборудования, не позволяя им достичь другого оборудования через линию электропитания.Надежность этих конденсаторов имеет решающее значение для безопасности пользователей оборудования.

Когда надежность конденсаторов становится критичной для безопасности?

Конденсаторы сетевого фильтра классифицируются как X-конденсаторы или Y-конденсаторы. Х-конденсаторы подключены между линией и нейтралью для защиты от помех в дифференциальном режиме. Их выход из строя не создает условий для опасного поражения электрическим током, но может создать опасность пожара. Однако Y-конденсаторы предназначены для фильтрации синфазного шума и подключаются между линией и шасси; при коротком замыкании они создают для пользователя опасность поражения электрическим током.

Как проектируются и используются Y-конденсаторы для обеспечения безопасности?

Y-конденсаторы

разработаны в соответствии с повышенными стандартами электрической и механической надежности. Значения емкости также ограничены, чтобы уменьшить ток, проходящий через конденсатор при приложении переменного напряжения, и уменьшить запасенную энергию до безопасного предела при приложении постоянного напряжения. Конденсаторы должны быть испытаны на соответствие применимым стандартам, чтобы квалифицировать их для использования в качестве Y-конденсаторов.

Какие европейские стандарты применимы?

Стандарт EN 132400 был выпущен 26 июня 1995 года и заменил все европейские национальные стандарты, действовавшие на тот момент.Он был идентичен международному стандарту IEC 60384-14, 2-е издание 1993 года. С тех пор, чтобы сделать стандарты CENELEC и IEC идентичными по названию и спецификациям, европейский стандарт EN 132400 был заменен стандартом EN 60384-14, который идентичен стандарту Международный стандарт IEC 60384-14. Любой европейский национальный орган может выдавать разрешения, срок действия которых признается органами всех других стран-членов CENELEC, без необходимости повторения испытаний.

Как насчет действующих стандартов в других регионах?

США: UL 1414 для линейных приложений и UL 1283 для фильтров электромагнитных помех Канада: CAN / CSA C22.2N ° 1 и CAN / CSA 384-14 Китай: GB / T14472

Существуют ли какие-либо подклассы для конденсаторов X и Y?

EN 60384-14 определяет подклассы для обоих типов. Конденсаторы X1 используются для приложений с высокими импульсами, в то время как типы X2 и X3 используются для приложений общего назначения с различными пиковыми импульсными рабочими напряжениями и пиковыми значениями импульсных напряжений. Y-конденсаторы, которые используются для перекрытия рабочей изоляции, классифицируются как Y1, Y2, Y3 или Y4 в зависимости от типа мостовой изоляции, а также номинальных значений переменного и пикового напряжения.Конденсаторы класса Y1 рассчитаны на напряжение до 500 В AC с пиковым испытательным напряжением 8 кВ. Конденсаторы Y2 имеют номиналы от 150 до 300 В AC и пиковое испытательное напряжение 5 кВ. Конденсаторы Y3 рассчитаны на 250 В AC без указания пикового испытательного напряжения. Конденсаторы Y4 рассчитаны на 150 В AC с пиковым испытательным напряжением 2,5 кВ.

Какие важные испытания относятся к IEC / EN 60384-14?

Сюда входят испытания импульсным напряжением, выносливостью и активной воспламеняемостью.Применение и параметры этих испытаний зависят от классификации и подкласса конденсаторов.

Какие типы конденсаторов используются в сетевых фильтрах?

Два распространенных типа — металлизированная бумага / пленка и керамика. Что касается Y-конденсаторов, керамические типы менее дороги, чем металлизированные пленки, но нестабильны во времени и температуре и менее механически стабильны. Режим разрушения керамики также имеет тенденцию к короткому замыканию, тогда как типы металлизированной бумаги и пленки имеют тенденцию к разрыву цепи.

Как Y-конденсаторы используются с продуктами Vicor?

Продукты

Vicor, включая FARM, ARM и AC Front End, имеют фильтры с Y-конденсаторами. Обратитесь к Руководству по проектированию и применению FARM для примера интегрального входного фильтра, состоящего из синфазного дросселя, Y-конденсаторов и X-конденсаторов.

Каковы две основные функции конденсаторов? — MVOrganizing

Каковы две основные функции конденсаторов?

Зарядка и разрядка — основные функции конденсаторов.Зарядка Процесс зарядки конденсаторов электричеством (накопление заряда и электричества) называется зарядом.

Как выбрать конденсатор?

Общее правило — всегда использовать конденсатор с более высоким рабочим напряжением, чем в цепи, в которой он используется. Это особенно важно в цепях питания с электролитическими конденсаторами высокой емкости. Рабочее напряжение всегда должно превышать пиковое рабочее напряжение цепи минимум на 20%.

Имеет ли значение тип конденсатора?

Да, тип конденсатора может иметь значение.Конденсаторы разных типов обладают разными свойствами. Некоторые свойства, которые различаются в зависимости от типа конденсатора: поляризованный или неполяризованный.

Какие конденсаторы самые долговечные?

Первоначальный ответ: Какой конденсатор дает долгий срок службы; Керамические конденсаторы или электролитические конденсаторы из алюминия и тантала? Срок службы электролитов ограничен — 10 000 часов при высоких температурах. Тантал — действительно хорошие конденсаторы, пока они не закорочатся, когда захотят. Керамика, как правило, живет дольше всех.

Как использовать конденсаторы?

Конденсаторы чаще всего используются для накопления энергии. Дополнительные области применения включают согласование мощности, объединение или развязку сигналов, электронную фильтрацию шума и дистанционное зондирование. Из-за разнообразия применения конденсаторы используются в самых разных отраслях промышленности и стали жизненно важной частью повседневной жизни.

В чем преимущества конденсаторов?

Преимущества. Поскольку конденсатор может разрядиться за доли секунды, это имеет очень большое преимущество.Конденсаторы используются в приборах, требующих высокой скорости, например, во вспышках фотоаппаратов и в лазерных технологиях. Конденсаторы используются для удаления пульсаций путем удаления пиков и заполнения впадин.

Когда следует использовать конденсатор?

4 ответа

  1. Блок питания сглаживания. Это самый простой и очень широко используемый вариант конденсатора.
  2. Сроки. Если вы подаете питание на конденсатор через резистор, для зарядки потребуется время.
  3. Фильтрация.Если вы пропустите постоянный ток через конденсатор, он будет заряжаться, а затем блокировать протекание дальнейшего тока.

В каком устройстве используются воздушные конденсаторы?

Переменные воздушные конденсаторы используются в случаях, когда необходимо изменять емкость. Иногда они используются в резонансных цепях, таких как радиотюнеры, смесители частот или приложения для согласования импеданса антенн.

Объяснение конденсаторов

в громкоговорителях — блог Teufel Audio

Также известные как «конденсаторы», конденсаторы представляют собой пассивные электрические компоненты, способные накапливать электрический заряд в двух отдельных электродах или «пластинах», разделенных непроводящим материалом, называемым диэлектриком .Диэлектриком может быть что угодно, через которое не проходит электричество, от керамики и стекла до специально разработанного геля. В отличие от батарей, транзисторы не используют химическую реакцию для зарядки электродов, а требуют входящего тока. Конденсаторы разряжаются, если их электроды подключены к проводящему материалу. Молния — это пример двух электродов — двух заряженных слоев облаков или заряженного слоя облаков и земли — которые разделены диэлектрическим воздухом. Все мы знаем, как это выглядит, когда этот конкретный конденсатор разряжается.Из этого примера очевидны две вещи: конденсаторы мощные и могут очень быстро разряжать накопленный электрический заряд.

Среди множества применений конденсатора:

  • Частоты фильтрации
  • Выравнивание блока питания
  • Сигнальная развязка и развязка
  • Обработка сигналов

Обеспечение равномерного напряжения

Многие из вышеупомянутых применений могут быть применены в области аудиотехнологий. Например, конденсаторы способны справляться с быстрыми изменениями напряжения — очень удобная особенность в области Hi-Fi.Они также помогают обеспечивать стабильный сигнал громкоговорителей. Например, если уровень низких частот в определенной песне увеличивается очень быстро, может не хватить напряжения для питания динамика до уровней, обозначенных звуковым сигналом. В таких случаях в краткосрочной перспективе могут помочь конденсаторы, передавая свою заряженную энергию.

Это известно как «выравнивание» напряжения. Конденсаторы часто встраивают в усилители, чтобы обеспечить равномерный поток напряжения. Неиспользование конденсаторов приведет к неопределенному источнику питания, который не может быть обработан.Изображенное графически, напряжение будет состоять только из большой синусоидальной волны, которая падает до нуля вольт после каждого пика. Для более стабильного результата эти промежутки напряжения должны быть заполнены сэкономленной энергией конденсатора. Конденсатор никогда не разряжается, потому что он просто заряжается во время пиков волны и разряжается во время промежутков.

Для каскадов усиления

Дополнительное использование конденсатора — соединение двух каскадов усиления, например предусилителя с усилителем.В идеале от предусилителя к усилителю должно передаваться только переменное напряжение, а не постоянное. С конденсатором это достаточно легко устроить: когда конденсатор присоединен к батарее и полностью заряжен, через него не может протекать постоянный ток. Однако переменный ток будет продолжать течь. Конденсатор, который служит для блокировки постоянного напряжения от переменного напряжения, известен как разделительный конденсатор.

Микрофоны

также используют конденсаторы связи для блокировки сигналов постоянного тока из записываемого сигнала.В то время как сигнал постоянного тока необходим для питания микрофона, в готовой аудиозаписи требуется только сигнал переменного тока.

Перейти к кроссоверу

В блоге Teufel Audio недавно обсуждался еще один важный аудиокомпонент, а именно кроссовер. Также в кроссоверах используется много разных конденсаторов разного размера. Без конденсаторов кроссоверы не могли нормально работать. Работа конденсаторов — пропускать только высокие частоты. Индуктор (также известный как катушка или дроссель) выполняет противоположную задачу, пропуская только низкие частоты.Он делает это, сохраняя энергию в магнитной, а не в электрической форме. Индукторы — это фильтры нижних частот, а конденсаторы — фильтры верхних частот. Катушки индуктивности и конденсаторы будут различаться по размеру в зависимости от типа громкоговорителя, для которого построен кроссовер, который их содержит.

Значения конденсаторов

Чем больше конденсатор, тем больший заряд он может выдерживать. Точный заряд, который может испустить конденсатор, обычно указывается на устройстве.Если это не так, теоретически можно рассчитать его самостоятельно по формуле.

Значения конденсаторов указаны в фарадах (Ф), обычно в микрофарадах (мкФ) и вольтах (В). Значение в фарадах указывает на то, что известно как номинальная емкость конденсатора, или просто емкость , которая сообщает нам, сколько энергии содержит конденсатор при заданном напряжении. Конденсатор емкостью 1 фарад может заряжаться 1 вольт. Кроме того, нагрузка будет указана на конденсаторе как номинальное напряжение.Это указывает на величину напряжения, которому может подвергнуться конденсатор, прежде чем он станет поврежденным. Большинство производителей будут использовать конденсаторы, рассчитанные на большее напряжение, чем обычно выдает система. Это сделано для того, чтобы дать системе запас прочности. Например, если на конденсатор подается напряжение +50 В, можно ожидать, что его конденсатор будет иметь значение 63 В и 5000 мкФ. Обратите внимание, что в отличие от батареи, это значение указывает не количество заряда, а, скорее, максимум, до которого он может быть заряжен .Производитель обычно гарантирует, что конденсатор будет правильно работать в этих условиях при температуре от 70 до 80 градусов по Цельсию.

Что делать, если конденсатор перестал работать?

Конденсатор может выйти из строя из-за воздействия тепла более 80 градусов. Белый дым, поднимающийся из корпуса усилителя, свидетельствует о неисправности конденсатора. Кто бы ни владел несколькими старыми Hi-Fi устройствами, вероятно, когда-нибудь приходилось менять конденсатор.

Следующее видео дает несколько полезных советов для тех, кто хотел бы попробовать заменить неисправный конденсатор самостоятельно, хотя всегда следует помнить, что конденсатор с высоким напряжением может быть чрезвычайно опасным — даже смертельно опасным — в обращении.Это одна из причин, по которой мы рекомендуем в случае сомнений обратиться к специалисту.

Помимо сильного нагрева, конденсаторы могут быть повреждены многими другими способами. Очень часто страдает диэлектрик или изолирующий материал, используемый между двумя электродами. Диэлектрик во многих конденсаторах состоит из гелантанизированной водной смеси, которая через некоторое время может высохнуть. Когда это происходит, конденсатор либо перестает работать, либо замыкается. Результатом стал уже упомянутый в этой статье громкий хлопок и появление дыма.

Трудно предположить, сколько может прослужить конденсатор. Некоторые перестают работать всего через 5 лет, а другие могут прослужить 20 лет. Известно, что некоторые конденсаторы добросовестно выполняют свою работу уже более века.

Заглавное изображение: Собственность Teufel Audio

Какова роль конденсаторов в системе ИБП?

Конденсаторы в источнике бесперебойного питания помогают сглаживать, фильтровать и накапливать энергию. ИБП включает в себя десятки различных конденсаторов как в силовой части, так и на уровне печатной платы (PCB).

Конденсаторы содержат пару проводящих поверхностей, обычно электродов или металлических пластин, заключенных в алюминиевые или хромированные цилиндры размером от миниатюрной банки для напитков до тюбика Pringles. Третий элемент — диэлектрическая среда — разделяет проводящие поверхности.

Заряд, который может накапливать конденсатор, измеряется в фарадах по имени известного физика Майкла Фарадея, который определяется толщиной диэлектрического слоя и площадью поверхности алюминия.

Какие бывают типы конденсаторов ИБП?

В основной силовой части системы ИБП конденсаторы делятся на следующие категории:

  • Входные конденсаторы переменного тока: являются частью входного фильтра ИБП и / или ступени коррекции коэффициента мощности. Эти конденсаторы сглаживают входные переходные процессы и уменьшают гармонические искажения
  • Выходные конденсаторы переменного тока: являются частью выходного фильтра ИБП.Они подключаются к выходу критической нагрузки, контролируя форму выходного напряжения ИБП
  • Конденсаторы постоянного тока: образуют часть системы выпрямления и накопителя энергии, сглаживая любые колебания напряжения (также известные как фильтрация напряжения питания).

Как и батареи, конденсаторы являются наиболее подверженными выходу из строя компонентами ИБП. Они стареют со временем, а электролит, бумага и алюминиевая фольга внутри со временем разрушаются.Такие факторы, как чрезмерное нагревание или ток, могут ускорить ухудшение состояния.

В зависимости от рейтинга производителя конденсаторы могут обеспечивать срок службы до 10 лет при наиболее благоприятных условиях эксплуатации. Однако общепринятая передовая практика в отрасли рекомендует заблаговременно заменять конденсаторы в течение 4-8 лет службы, чтобы снизить риск серьезного отказа.

Профилактическая замена конденсаторов и вентиляторов часто называется капитальным ремонтом ИБП.

Как отказ конденсатора влияет на ИБП?

Одиночный отказ может не иметь слишком большого влияния, так как остальная часть сможет компенсировать провисание, хотя это подвергает их повышенной нагрузке.

В конечном итоге отказ конденсатора отрицательно сказывается на производительности ИБП. Пострадает фильтрующая способность, и возникнет больше проблем с гармониками и электрическими шумами. Кроме того, уменьшится объем накопителя энергии, и это может даже повредить аккумуляторные батареи.

В худшем случае серьезного отказа конденсатора ИБП перейдет в режим байпаса, в результате чего критическая нагрузка останется незащищенной.

Могу ли я снизить риск выхода из строя конденсатора?

Самый эффективный способ минимизировать угрозу — это упреждающая замена до истечения срока их службы в рамках капитального ремонта ИБП.

Кроме того, убедитесь, что ИБП поддерживает рекомендуемые рабочие температуры и уровни влажности окружающей среды, а также держите воздушные фильтры в чистоте, чтобы охлаждающий воздух мог свободно течь.

Дополнительная литература:

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *