Site Loader

Содержание

Конденсатор в цепи переменного и постоянного тока: что это такое, виды

Конденсатор — это электрический (электронный) компонент, состоящий из двух проводников (обкладок), разделенных между собой слоем диэлектрика. Существует много видов конденсаторов. В основном они делятся по материалу из которого изготовлены обкладки и по типу используемого диэлектрика между ними.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Что такое конденсатор?

Прибор, который накапливает электроэнергию в виде электрических зарядов, называется конденсатором.

Количество электричества или электрический заряд в физике измеряют в кулонах (Кл). Электрическую ёмкость считают в фарадах (Ф).

Уединенный проводник электроёмкостью в 1 фараду — металлический шар с радиусом, равным 13 радиусам Солнца. Поэтому конденсатор включает в себя минимум 2 проводника, которые разделяет диэлектрик. В простых конструкциях прибора — бумага.

Работа конденсатора в цепи постоянного тока осуществляется при включении и выключении питания.Только в переходные моменты меняется потенциал на обкладках.

Конденсатор в цепи переменного тока перезаряжается с частотой, равной частоте напряжения источника питания. В результате непрерывных зарядов и разрядов ток проходит через элемент. Выше частота — быстрее перезаряжается прибор.

Сопротивление цепи с конденсатором зависит от частоты тока. При нулевой частоте постоянного тока величина сопротивления стремится к бесконечности. С увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается.


Сравнение мейнфрейма и суперкомпьютера.

Суперкомпьютеры — это машины, которые находятся сегодня на пике доступных вычислительных мощностей, особенно в области операций с числами. Суперкомпьютеры используются для научных и инженерных задач (высокопроизводительные вычисления, например, в области метеорологии или моделирования ядерных процессов), где ограничивающими факторами являются мощность процессора и объем оперативной памяти, тогда как мэйнфреймы используются для целочисленных операций, которые являются требовательными к скорости обмена данными, надежности и способности одновременной обработки множества процессов (инвентаризация товаров, резервирование авиабилетов, банковские операции).

В контексте общей вычислительной мощности мэйнфреймы проигрывают суперкомпьютерам.

Где применяются конденсаторы?

Работа электронных, радиотехнических и электрических устройств невозможна без конденсаторов.

В электротехнике прибор используется для сдвига фаз при запуске асинхронных двигателей. Без сдвига фаз трехфазный асинхронный двигатель в переменной однофазной сети не функционирует.

Конденсаторы с ёмкостью в несколько фарад — ионисторы, используются в электромобилях, как источники питания двигателя.

Для понимания, зачем нужен конденсатор, нужно знать, что 10-12% измерительных устройств работают по принципу изменения электрической ёмкости при изменении параметров внешней среды. Реакция ёмкости специальных приборов используется для:

  • регистрации слабых перемещений через увеличение или уменьшение расстояния между обкладками;
  • определения влажности с помощью фиксирования изменений сопротивления диэлектрика;
  • измерения уровня жидкости, которая меняет ёмкость элемента при заполнении.

Трудно представить, как конструируют автоматику и релейную защиту без конденсаторов. Некоторые логики защит учитывают кратность перезаряда прибора.

Ёмкостные элементы используются в схемах устройств мобильной связи, радио и телевизионной техники. Конденсаторы применяют в:

  • усилителях высоких и низких частот;
  • блоках питания;
  • частотных фильтрах;
  • усилителях звука;
  • процессорах и других микросхемах.

Легко найти ответ на вопрос, для чего нужен конденсатор, если посмотреть на электрические схемы электронных устройств.

Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости

По данному параметру детали этой категории делят на:

  • постоянные;
  • переменные;
  • подстроечные.

Специфические названия определяют главные конструктивные особенности, целевое назначение. Типовой постоянный конденсатор создают из проводящих обкладок, свернутых в рулон для уменьшения габаритов. Между ними устанавливают диэлектрик. Сборку помещают в металлический корпус или заливают полимером для обеспечения необходимых параметров защищенности.


Радиальный конденсатор с электролитическим наполнителем

В переменных и подстроечных моделях применяют наборы из пластин с механическим приводом. Изменением положения рабочих элементов устанавливают необходимое значение емкости. Каждое изделие рассчитано на определенный диапазон рабочих параметров. Такие конденсаторы применяют для точной настройки колебательного контура. Их устанавливают в радиоэлектронных блоках, чтобы регулировать отдельные рабочие параметры в процессе эксплуатации.

Характеристики и свойства

К параметрам конденсатора, которые используют для создания и ремонта электронных устройств, относят:

  1. Ёмкость — С. Определяет количество заряда, которое удерживает прибор. На корпусе указывается значение номинальной ёмкости. Для создания требуемых значений элементы включают в цепь параллельно или последовательно. Эксплуатационные величины не совпадают с расчетными.
  2. Резонансная частота — fр. Если частота тока больше резонансной, то проявляются индуктивные свойства элемента. Это затрудняет работу. Чтобы обеспечить расчетную мощность в цепи, конденсатор разумно использовать на частотах меньше резонансных значений.
  3. Номинальное напряжение — Uн. Для предупреждения пробоя элемента рабочее напряжение устанавливают меньше номинального. Параметр указывается на корпусе конденсатора.
  4. Полярность. При неверном подключении произойдет пробой и выход из строя.
  5. Электрическое сопротивление изоляции — Rd. Определяет ток утечки прибора. В устройствах детали располагаются близко друг к другу. При высоком токе утечки возможны паразитные связи в цепях. Это приводит к неисправностям. Ток утечки ухудшает емкостные свойства элемента.
  6. Температурный коэффициент — TKE. Значение определяет, как ёмкость прибора меняется при колебаниях температуры среды. Параметр используют, когда разрабатывают устройства для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
  7. Паразитный пьезоэффект. Некоторые типы конденсаторов при деформации создают шумы в устройствах.

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.

Виды конденсаторов

Емкостные элементы классифицируют по типу диэлектрика, применяемого в конструкции.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

Элементы используются в цепях с постоянным или слабо пульсирующим напряжением. Простота конструкции оборачивается пониженной на 10-25% стабильностью характеристик и возросшей величиной потерь.

В бумажных конденсаторах обкладки из алюминиевой фольги разделяет бумага. Сборки скручивают и помещают в корпус в форме цилиндра или прямоугольного параллелепипеда.

Приборы работают при температурах -60…+125°C, с номинальным напряжением у низковольтных приборов до 1600 В, высоковольтных — выше 1600 В и ёмкостью до десятков мкФ.

В металлобумажных приборах вместо фольги на диэлектрическую бумагу наносят тонкий слой металла. Это помогает изготовить элементы меньших размеров. При незначительных пробоях возможно самовосстановление диэлектрика. Металлобумажные элементы уступают бумажным по сопротивлению изоляции.

Электролитические конденсаторы

Конструкция изделий напоминает бумажные. Но при изготовлении электролитических элементов бумагу пропитывают оксидами металлов.

В изделиях с электролитом без бумаги оксид наносится на металлический электрод. У оксидов металлов односторонняя проводимость, что делает прибор полярным.

В некоторых моделях электролитических элементов обкладки изготавливают с канавками, которые увеличивают площадь поверхности электрода. Зазоры в пространстве между пластинами устраняют с помощью заливания электролитом. Это улучшает емкостные свойства изделия.

Большая ёмкость электролитических приборов — сотни мкФ, используется в фильтрах, чтобы сглаживать пульсации напряжения.

Алюминиевые электролитические

В приборах этого типа анодная обкладка делается из алюминиевой фольги. Поверхность покрывают оксидом металла — диэлектриком. Катодная обкладка — твердый или жидкий электролит, который подбирается так, чтобы при работе восстанавливался слой оксида на фольге. Самовосстановление диэлектрика продлевает время работы элемента.

Конденсаторы такой конструкции требуют соблюдения полярности. При обратном включении разорвет корпус.

Приборы, внутри которых располагаются встречно-последовательные полярные сборки, используют в 2 направлениях. Ёмкость алюминиевых электролитических элементов достигает нескольких тысяч мкФ.

Танталовые электролитические

Анодный электрод таких приборов изготовляют из пористой структуры, получаемой при нагреве до +2000°C порошка тантала. Материал внешне напоминает губку. Пористость увеличивает площадь поверхности.

С помощью электрохимического окисления на анод наносят слой пентаоксида тантала толщиной до 100 нанометров. Твердый диэлектрик делают из диоксида марганца. Готовую конструкцию прессуют в компаунд — специальную смолу.

Танталовые изделия используют на частотах тока свыше 100 кГц. Ёмкость создается до сотен мкФ, при рабочем напряжении до 75 В.

Паразитные параметры

Отдельные виды параметров являются паразитными, которые стараются снизить при конструировании и изготовлении. Их описание приведено ниже.


Эквивалентная схема

Данный параметр зависит от свойств диэлектрика и материала корпуса. Он показывает, насколько уменьшается заряд с течением времени у элемента, не включенного во внешнюю цепь. Утечка происходит в результате неидеальности диэлектрика и по его поверхности.

Для некоторых конденсаторов в характеристиках указывается постоянная времени Т, которая показывает время, в течении которого напряжение на обкладках уменьшится в е (2.71) раз. Численно постоянная времени равняется произведению сопротивления утечки на емкость.

Эквивалентное последовательное сопротивление (Rs)

Эквивалентное последовательное сопротивление ЭПС (в англоязычной литературе ERS) слагается из сопротивления материала обкладок и выводов. К нему также может добавляться поверхностная утечка диэлектрика.

По своей сути, ЭПС представляет собой сопротивление, соединенное последовательно с идеальным конденсатором. Такая цепь в некоторых случаях может влиять на фазочастотные характеристики. ЭПС обязательно должно учитываться при проектировании импульсных источников питания и контуров авторегулирования.

Электролитические конденсаторы имеют особенность, когда из-за наличия внутри паров электролита, воздействующих на выводы, величина ЭПС со временем увеличивается.

Эквивалентная последовательная индуктивность (Li)

Поскольку выводы обкладок и сами обкладки металлические, то они имеют некоторую индуктивность. Таким образом, конденсатор представляет собой резонансный контур, что может оказать влияние на работу схемы в определенном диапазоне частот. Наименьшую индуктивность имеют СМД компоненты ввиду отсутствия у них проволочных выводов.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Отношение активной мощности, передаваемой через конденсатор, к реактивной, называется тангенсом угла диэлектрических потерь. Данная величина зависит от потерь в диэлектрике и вызывает сдвиг фазы между напряжением на обкладке и током. Тангенс угла потерь важен при работе на высоких частотах.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ означает изменение емкости при колебаниях температуры. ТКЕ может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от того, как ведет себя емкость при изменениях температуры.

Для фильтрующих и резонансных цепей для компенсации температурного дрейфа в одной цепи используют элементы с разным ТКЕ, поэтому многие производители группируют выпускаемые элементы по величине и знаку коэффициента.

Советуем изучить Емкость конденсатора: единица измерения

Диэлектрическая абсорбция

Данный эффект еще называют эффектом памяти. Проявляется он в том, что при разряде конденсатора через низкоомную нагрузку через некоторое время на обкладках возникает небольшое напряжение.

Величина диэлектрической абсорбции зависит от материалов, из которых изготовлен элемент. Она минимальна для тефлона и полистирола и максимальна для танталовых конденсаторов

Важно учитывать эффект при работе с прецизионными устройствами, особенно интегрирующими и дифференцирующими цепями

Паразитный пьезоэффект

Так называемый «микрофонный эффект» выражается в том, что при воздействии механических нагрузок, в том числе акустических колебаний, керамический диэлектрик в некоторых типах устройств проявляет свойства пьезоэлектрика и начинает генерировать помехи.

Самовосстановление

Свойством самовосстановления после электрического пробоя обладают электролитические бумажные и пленочные конденсаторы. Такие типы конденсаторов и их разновидности нашли применение в цепях, обеспечивающих запуск электродвигателей, в особенности, если трехфазный асинхронный электродвигатель включается в однофазную сеть. Свойство восстановления широко используется в силовой технике.

В чем отличие полярного и неполярного?

Неполярные допускают включение конденсаторов в цепь без учета направления тока. Элементы применяются в фильтрах переменных источников питания, усилителях высокой частоты.

Полярные изделия подсоединяют в соответствии с маркировкой. При включении в обратном направлении прибор выйдет из строя или не будет нормально работать.

Полярные и неполярные конденсаторы большой и малой ёмкости отличаются конструкцией диэлектрика. В электролитических конденсаторах, если оксид наносится на 1 электрод или 1 сторону бумаги, пленки, то элемент будет полярным.

Модели неполярных электролитических конденсаторов, в конструкциях которых оксид металла нанесли симметрично на обе поверхности диэлектрика, включают в цепи с переменным током.

У полярных на корпусе присутствует маркировка положительного или отрицательного электрода.

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.

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.

Практические измерения

Значение ёмкости конденсатора обозначается на корпусе в дробных фарадах или с помощью цветового кода. Но со временем компоненты способны потерять свои качества, поэтому для некоторых критических случаев последствия могут быть неприемлемыми. Существуют и другие обстоятельства, требующие измерений. Например, необходимость знать общую ёмкость цепи или части электрооборудования. Приборов, осуществляющих непосредственное считывание ёмкости, не существует, но значение может быть вычислено вручную или интегрированными в измерительные устройства процессорами.

Для обнаружения фактической ёмкости нередко используют осциллограф как средство измерения постоянной времени (т). Эта величина обозначает время в секундах, за которое конденсатор заряжается на 63%, и равна произведению сопротивления цепи в омах на ёмкость цепи в фарадах: т=RC. Осциллограф позволяет легко определить постоянную времени и даёт возможность с помощью расчётов найти искомую ёмкость.

Существует также немало моделей любительского и профессионального электронного измерительного оборудования, оснащённого функциями для тестирования конденсаторов. Многие цифровые мультиметры обладают возможностью определять ёмкость. Эти устройства способны контролируемо заряжать и разряжать конденсатор известным током и, анализируя нарастание результирующего напряжения, выдавать довольно точный результат. Единственный недостаток большинства таких приборов — сравнительно узкий диапазон измеряемых величин.

Более сложные и специализированные инструменты — мостовые измерители, испытывающие конденсаторы в мостовой схеме. Этот метод косвенного измерения обеспечивает высокую точность. Современные устройства такого типа оснащены цифровыми дисплеями и возможностью автоматизированного использования в производственной среде, они могут быть сопряжены с компьютерами и экспортировать показания для внешнего контроля.

Конденсатор: применение и виды

Содержание

  • Конденсаторы для установок промышленной частоты
  • Смешанная маркировка
  • Виды конденсаторов
  • Конденсаторы на основе керамики
  • Свойства конденсатора
  • Меры предосторожности при использовании ЭК
  • Фильтровые и импульсные конденсаторы
  • Область применения
  • Маркировка
  • Разновидности корпусов
  • Техническое исполнение конденсаторов
  • Механизм и строение

Конденсаторы для установок промышленной частоты

К данному виду относят устройства для увеличения коэффициента мощности в установках переменного тока с определенной, постоянной частотой 50 Гц. Такие приборы выполняют как для внутреннего, так и для применения вне помещения при температуре не более 50 °С. Они выполняются как в однофазном, так и трехфазном исполнении. При трехфазном исполнении силовой косинусный конденсатор соединяется в виде треугольника. Иногда применяют предохранитель для защиты от пробоя.

Автоматическое прерывание питания конденсаторов при перегрузке силовой сети по току за счет повышенного напряжения обеспечивает специальное электротоковое реле. Защиты от токов короткого замыкания добиваются за счет установки плавких предохранителей. В схемах управления для включения и отключения применяют магнитные пускатели большой величины, установки оснащаются возможностью регулировки и индикаторами рабочего состояния.

Смешанная маркировка

К параметрам обозначения конденсаторов относятся буквенно-цифровая и цифровая кодировки. Первый вариант называют смешанным обозначением. Вид маркировки конденсаторов представляет ряд букв и цифр. Ёмкость для радиодеталей бытового и гражданского назначения указывают в микрофарадах (mf).

Число перед буквами – величина ёмкостной характеристики. Например, 50mf означает пятьдесят микрофарад. Как правило, после этого выражения указывают допуск отклонения от номинального значения ёмкости в процентном отношении.

Если на корпусе ЭК сделана надпись «100mf ±5%», то значит, что показатель ёмкости радиокомпонента находится в пределах 95-105 мкф.

Далее следует число с буквенным кодом: V, VDC, WV или VDCW. Выражение 15 VDC означает рабочее напряжение 15 вольт.

Маркировка

На корпусе обязательно ставят знаки полярности «+» и «-». На корпусе конденсаторе маленького размера со стороны отрицательного вывода делают круговую канавку или цветовую радиальную полосу.

Обозначение полярности выводов

Виды конденсаторов

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

У бумажного конденсатора диэлектриком, разделяющим фольгированные обкладки, является специальная конденсаторная бумага. В электронике бумажные конденсаторы могут применяться как в цепях низкой частоты, так и в высокочастотных цепях.

Хорошим качеством электрической изоляции и повышенной удельной емкостью обладают герметичные металлобумажные конденсаторы, у которых вместо фольги (как в бумажных конденсаторах) используется вакуумное напыление металла на бумажный диэлектрик.

Бумажный конденсатор не имеет большую механическую прочность, поэтому его начинку помещают в металлический корпус, служащий механической основой его конструкции.


Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах, в отличии от бумажных, диэлектриком является тонкий слой оксида металла, образованный электрохимическим способом на положительной обложке из того же металла.

Вторую обложку представляет собой жидкий или сухой электролит. Материалом, создающим металлический электрод в электролитическом конденсаторе, может быть, в частности, алюминий и тантал. Традиционно, на техническом жаргоне «электролитом» называют алюминиевые конденсаторы с жидким электролитом.

Но, на самом деле, к электролитическим также относятся и танталовые конденсаторы с твердым электролитом (реже встречаются с жидким электролитом). Почти все электролитические конденсаторы поляризованы, и поэтому они могут работать только в цепях с постоянным напряжением с соблюдением полярности.

В случае инверсии полярности, может произойти необратимая химическая реакция внутри конденсатора, ведущая к разрушению конденсатора, вплоть до его взрыва по причине выделяемого внутри него газа.

К электролитическим конденсаторам так же относится, так называемые, суперконденсаторы (ионисторы) обладающие электроемкостью, доходящей порой до нескольких тысяч Фарад.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

В качестве положительного электрода используется алюминий. Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида алюминия (Al2O3),

Свойства:

  • работают корректно только на малых частотах;
  • имеют большую емкость.

Характеризуются высоким соотношением емкости к размеру: электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры, но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением пробоя были бы гораздо больше по размеру.

Характеризуются высокими токами утечки, имеют умеренно низкое сопротивление и индуктивность.

Танталовые электролитические конденсаторы

Это вид электролитического конденсатора, в котором металлический электрод выполнен из тантала, а диэлектрический слой образован из пентаоксида тантала (Ta2O5).

Свойства:

  • высокая устойчивость к внешнему воздействию;
  • компактный размер: для небольших (от нескольких сотен микрофарад), размер сопоставим или меньше, чем у алюминиевых конденсаторов с таким же максимальным напряжением пробоя;
  • меньший ток утечки по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Полимерные конденсаторы

В отличие от обычных электролитических конденсаторов, современные твердотельные конденсаторы вместо оксидной пленки, используемой в качестве разделителя обкладок, имеют диэлектрик из полимера. Такой вид конденсатора не подвержен раздуванию и утечке заряда.

Физические свойства полимера способствуют тому, что такие конденсаторы отличаются большим импульсным током, низким эквивалентным сопротивлением и стабильным температурным коэффициентом даже при низких температурах.

Полимерные конденсаторы могут заменять электролитические или танталовые конденсаторы во многих схемах, например, в фильтрах для импульсных блоков питания, или в преобразователях DC-DC.

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.

Свойства конденсатора

Реактивное сопротивление

Конденсатор не может проводить постоянный ток, что видно из его конструкции. В такой цепи он может только заряжаться. Зато в цепях переменного тока он прекрасно работает, постоянно перезаряжаясь. Если не ограничения, исходящие из свойств диэлектрика (его можно пробить при превышении предела напряжения), этот элемент заряжался бы бесконечно (т. н. идеальный конденсатор, что-то вроде абсолютно черного тела и идеального газа) в цепи постоянного тока, а ток через него проходить не будет. 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.

Паразитная индуктивность

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.

Чтобы добиться корректной работы схемы, рекомендуется применять конденсаторы, у которых резонансная f больше собственной частоты в цепи.

Меры предосторожности при использовании ЭК

При работе с конденсаторами нельзя дотрагиваться до горячих корпусов. При вздутии корпуса элемента необходимо обесточить цепь, дождаться, пока он остынет, и демонтировать. Перед демонтажем двухполюсники большой ёмкости необходимо разрядить.

Электролитические конденсаторы любых типов требуют внимательного подхода. Соблюдение правил установки и эксплуатации продляет срок их службы и сохраняет величину основного параметра – ёмкость. При отсутствии необходимых номиналов параллельное и последовательное включение элементов позволяет добиваться необходимых рабочих характеристик. Параллельное соединение увеличивает ёмкость, последовательное – допустимое напряжение.

Фильтровые и импульсные конденсаторы

Фильтровые устройства предназначены для работы в контурах фильтров высокой частоты специализированных тяговых подстанций как внутри помещения, так и снаружи. Они работают при одновременном наложении напряжения постоянного и переменного тока частотой от 100 до 1600 Гц, при этом значение напряжения переменного тока не должно превышать соответственно 1 кВ. Данный вид также применяется для работы в преобразователях постоянного тока, содержащих импульсные тиристоры.

Фильтровые конденсаторы используют для сглаживания скачков переменной составляющей в устройствах выпрямления высокого напряжения в сети, а также в схемах с удвоенным напряжением в среде диэлектрического трансформаторного масла и в контурах фильтров высокой частоты тяговых подстанций.

В электроустановках, используемых для высоковольтных импульсных подстанций, а также установках, используемых для магнитной штамповки, сейсмической разведки и дроблении пород, используют импульсные силовые конденсаторы. Их применяют в электрофизических установках для создания и исследования высокотемпературной плазмы, а также для сверхсильных импульсных токов. Для создания мощных источников света импульсного характера, а также для исследования при помощи лазерных установок применяют, именно, импульсные силовые конденсаторы.

Особенность работы данных устройств — это медленно текущий заряжающий момент, и, наоборот, разряд происходит быстро, импульсно. Кроме таких конденсаторов применяют еще генераторы импульсных напряжений сети.

Генератор импульсных напряжений сети применяют в основном для электрогидравлических установок, использующих электрический разряд в технологических целях, обусловленными специальными условиями производства или технологического процесса. Такие генераторы имеют исполнение на напряжение сети 380, 400, 415, 440 В. Номинальное напряжение выхода составляет 50 кВ, полная выходная мощность 18 кВт, коэффициент реактивной мощности 0,73.

Генераторы напряжения импульсного характера выполняют из двух блоков заряжающего и высоковольтного отделения. Заряжающий блок включает в себя понизительный трансформатор и шкаф с преобразователем, содержащим емкостно-индуктивную составляющую. Высоковольтное отделение представлено шкафом с силовыми конденсаторами, защитным устройством и разрядником, а также обязательно присутствует разделительное заземление.

Область применения

Наряду с резисторами конденсаторы являются самыми распространенными компонентами. Ни одно электронное изделие не может без него обойтись. Вот краткий перечень направлений использования конденсаторов.

  • Блоки питания: в качестве сглаживающих фильтров при преобразовании пульсирующего тока в постоянный.
  • Звуковоспроизводящая техника: создание при помощи RC-цепочек элементов схем, пропускающих звуковые сигналы одних частот и задерживая остальные. За счет этого удается регулировать тембр и формировать амплитудно-частотные характеристики устройств.
  • Радио- и телевизионная техника: совместно с катушками индуктивности конденсаторы используются в составе устройств настройки на передающую станцию, выделения полезного сигнала, фильтрации помех.
  • Электротехника. Для создания фазовых сдвигов в обмотках однофазных электродвигателей или в схемах подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть. Используются в установках, компенсирующих реактивную мощность.

При помощи конденсаторов можно накопить заряд, превышающий по мощности источник питания. Это используется для работы фотовспышек, а также в установках для отыскания повреждений в кабельных линиях, выдающих мощный высоковольтный импульс в место повреждения.

Применение конденсаторов.

Маркировка

Маркировка современных накопителей производится следующими способами:

  • Тремя цифрами – при такой маркировке две первые цифры являются мантиссой, а третья – степенью основания 10;
  • Четырьмя цифрами – в такой маркировке мантиссой являются первые три цифры, четвертая – степень основания 10;
  • Буквенно-цифровая – в таком обозначении цифры обозначают значение емкости, а буква – десятичную запятую (п или p – пикофарады; н – нанофарады; µ или м – микрофарады).

В накопителях, имеющих большой корпус, рабочее напряжение и емкость указываются на нем в виде двух чисел. Так, например, если на корпусе имеется маркировка «1 µF 50V», это означает, что накопитель обладает емкостью 1 микрофарад и рабочим напряжением 50 вольт.

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.

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.

Механизм и строение

Состав керамического BaTiO3 является совокупностью, составленной из микрокристаллов от 1 до 20 миллиметрового в диаметре. Этот микрокристалл называют частицей, и состоит из кристаллической структуры, которая показана на рис. 1 и 2. Частица разделена на много доменов при температуре ниже Точки Кюри. Кристаллические оси выровнены в одном направлении в пределах домена, таким образом, как и спонтанная поляризация. При нагревании до Точки Кюри и выше кристаллическая структура BaTiO3 изменяется от четырехугольной до кубической. Тогда, спонтанные поляризационные и доменные стены исчезают (пропадают).

Строение керамического конденсатора.

Когда BaTiO3 находится в охлажденном состоянии (ниже Точки Кюри), ее кристаллическая структура поворачивается от кубической до четырехугольной, отрезки примерно до 1 % вдоль оси C и вдоль других осей – сокращаются. Тогда появляются спонтанные поляризационные и доменные стены. В то же время от воздействия «из вне» частицы искажаются. В этой стадии генерируются много мелких доменных стен, и направление спонтанной поляризации в каждом домене легко полностью изменить, даже малыми (низкими) электрическими полями. Так как диэлектрическая постоянная – пропорциональна сумме инверсии спонтанной поляризации к единице объема, наблюдается большая емкость.

Когда конденсаторы хранятся (применяются) без нагрузки при температурах ниже Точки Кюри размер беспорядочно ориентированных доменов становится большим, и они (домены) постепенно сдвигаются к устойчивому энергетическому состоянию (Рис. 3, 90   доменов). Это также облегчает сбор остаточного напряжения при кристаллическом искажении.

Кроме того, перемещение пространственных зарядов (ионы с низкой подвижностью, свободные точки кристаллической решетки и т.д.) в пределах доменной стены приводит к поляризации пространственного заряда. Эта поляризация пространственного заряда неблагоприятно воздействует на спонтанную поляризацию, преграждая ее инверсию.

Другими словами, временный переход от генерации спонтанной поляризации (спонтанная поляризация постепенно перестраивается к более устойчивому состоянию) к инверсии  затруднена появлением поляризации пространственного заряда. В этом состоянии более высокое электрическое поле необходимо, чтобы полностью изменить спонтанную поляризацию в доменах, которые в свою очередь могут быть полностью изменены низким уменьшением электрического поля и снижениями емкости. Это, как полагают и есть механизм старения.

Однако, микротекстура кристаллической решетки возвращается в исходное состояние при нагревании до температуры выше Точки Кюри, в которой старение решетки начинается снова и снова. Вообще емкость многослойного керамического конденсатора с высокой диэлектрической постоянной уменьшается приблизительно линейно в логарифмическом масштабе времени – в течение 24 часов после термической обработки выше 125 C. Пожалуйста, обратитесь к прикрепленным типовым данным старения нашей продукции и номинальной емкости конденсаторов. Емкость, которая уменьшилась в результате естественного старения, имеет свойство восстанавливаться при нагревании конденсаторов до Точки Кюри и выше.

Ожидаемая емкость многослойного керамического конденсатора будет в его номинале, когда эти условия установлены на оборудовании. Мы выбираем свою амплитуду емкости, основанную на предшествующем предположении. Кстати, температура, компенсирующая значения типовых конденсаторов, не проявляют явление старения.

Керамические конденсаторы стандартных параметров.

Керамические и стеклокерамические конденсаторы с твердым неорганическим диэлектрическим слоем выпускаются в высоковольтном и низковольтном исполнении. Отличаются компактными размерами и надежностью. Широко востребованы в вычислительной, бытовой, медицинской, военной техники, транспорте. По номинальному напряжению их разделяют на высоко- и низковольтные.

По типу конструкции выпускают следующие керамические конденсаторы:

  • КТК – трубчатые;
  • КДК – дисковые;
  • SMD – поверхностные и другие.

Для изготовления керамических конденсаторов используют не обожженную глину, а материалы, сходные с ней по структуре, – ультрафарфор, тиконд, ультрастеатит. Обкладка – серебряный слой. Керамические и стеклокерамические устройства используются в схемах, в которых важных частотные характеристики, невысокие потери при утечке, компактные габариты, невысокая стоимость.

No tags for this post.

классификация по характеристикам и функциональному назначению

Содержание

  1. Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости
  2. Виды конденсаторов
  3. Электролитические конденсаторы: типы и предназначение
  4. Электролитические конденсаторы из алюминия
  5. Где и как используются конденсаторы?
  6. Виды конденсаторов
  7. Конденсаторы КМ
  8. Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов
  9. Обозначение плюса конденсатора
  10. Общие параметры
  11. Негативные факторы применения конденсаторов
  12. Особенности высоковольтных моделей
  13. Особенности применения конденсатора
  14. Сравнение мейнфрейма и суперкомпьютера.
  15. Паразитные параметры
  16. Эквивалентное последовательное сопротивление (Rs)
  17. Эквивалентная последовательная индуктивность (Li)
  18. Тангенс угла диэлектрических потерь
  19. Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)
  20. Диэлектрическая абсорбция
  21. Паразитный пьезоэффект
  22. Самовосстановление
  23. Виды конденсаторов
  24. Бумажные и металлобумажные конденсаторы
  25. Электролитические конденсаторы
  26. Алюминиевые электролитические конденсаторы
  27. Танталовые электролитические конденсаторы
  28. Полимерные конденсаторы
  29. Пленочные конденсаторы
  30. Конденсаторы с воздушным диэлектриком
  31. Полиэстеровые модели
  32. Основные параметры
  33. Ёмкость
  34. Удельная ёмкость
  35. Плотность энергии
  36. Номинальное напряжение
  37. Полярность
  38. Опасность разрушения (взрыва)
  39. Основные характеристики

Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости

 По данному параметру детали этой категории делят на:

  • постоянные;
  • переменные;
  • подстроечные.

Специфические названия определяют главные конструктивные особенности, целевое назначение. Типовой постоянный конденсатор создают из проводящих обкладок, свернутых в рулон для уменьшения габаритов. Между ними устанавливают диэлектрик. Сборку помещают в металлический корпус или заливают полимером для обеспечения необходимых параметров защищенности.

Радиальный конденсатор с электролитическим наполнителем

В переменных и подстроечных моделях применяют наборы из пластин с механическим приводом. Изменением положения рабочих элементов устанавливают необходимое значение емкости. Каждое изделие рассчитано на определенный диапазон рабочих параметров. Такие конденсаторы применяют для точной настройки колебательного контура. Их устанавливают в радиоэлектронных блоках, чтобы регулировать отдельные рабочие параметры в процессе эксплуатации.

Виды конденсаторов

Конденсаторы – очень обширное понятие. Они различаются между собой по целому ряду параметров: по типу диэлектрика: вакуумный, газообразный, жидкий, электролитический, твердый неорганический или органический; по емкости: переменные, постоянные, подстроечные; по форме: цилиндрические, сферические, плоские.

Также конденсаторы могут различаться по типу применения. Одни из них являются общими, это говорит о том, что их можно применять в любых устройствах. Стоит отметить, что это низковольтные конденсаторы. А есть специальные. К ним относятся импульсные, дозиметрические, подавляющие помехи, высоковольтные.

При том этот список можно долго продолжать, так как регулярно появляются новые виды конденсаторов. Сейчас популярны танталы в цепях постоянного тока. Они присутствуют на платах ПК нашего времени, в телефонах, планшетах и т.д. Кроме того, переносные радиопередатчики также не обходятся без них.

Не так давно появился новый вид – ионистор. Их отличительная черта – длительное хранение заряда. Эти конденсаторы хороши своим длительным сроком эксплуатации и износостойкостью, способной выдержать множество циклов зарядки. Сейчас этот вид широко применяется для резервного питания схем памяти.

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.

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.

Где и как используются конденсаторы?

Перед тем как начать рассказывать об области применения конденсаторов, вспомним, что конденсатор это — две пластины, разделенные диэлектриком. Поэтому ток через конденсатор (в первом приближении) идти не может. Однако в цепи с конденсатором могут происходить процессы заряд и разряда. И во время этих процессов в цепи будут протекать токи заряда или разряда.

Таким образом, если переменное напряжение будет приложено  к цепи с конденсатором, в ней будет протекать переменный ток. Поэтому конденсатор можно охарактеризовать такой величиной как емкостное сопротивление (обозначается в технической литературе как Хс).

Емкостное сопротивление зависит от ёмкости конденсатора и частоты приложенного напряжения. Чем ёмкость и частота больше, тем меньше емкостное сопротивление. На этих эффектах основано применение конденсаторов в схемах фильтрации источников питания.

В компьютерных блоках питания для получения постоянных напряжений +3,3, +5, и +12 В используется двухполупериодная схема выпрямление с двумя диодами и фильтрующим конденсатором. Без конденсатора на нагрузке будет пульсирующее напряжение одной полярности.

Источник постоянного напряжения можно представить в виде эквивалентной схемы из генератора и двух сопротивлений, где R1 — это внутреннее сопротивление выпрямителя, а R2 — емкостное сопротивление конденсатора.

Генератор – это сумма постоянного и переменного напряжений (пульсирующее напряжение содержит в себе постоянную и переменную составляющую).

Таким образом, сигнал с генератора подается на частотно-зависимый делитель напряжения. Выходной сигнал снимается с нижнего плеча (конденсатора). Для постоянного напряжения сопротивление конденсатора очень велико, гораздо больше сопротивления выпрямителя. Поэтому уменьшения постоянного напряжения не происходит.

Для переменного напряжения сопротивления конденсатора очень мало, гораздо меньше сопротивления выпрямителя, поэтому происходит сильное ослабление переменной составляющей.

Вообще, такая комбинация активного сопротивления и конденсатора называется фильтром нижних частот, который пропускает постоянную составляющую и какой-то диапазон низких частот.

Чем выше частота входного переменного напряжения, тем сильнее оно ослабляется.

Так как необходимо сильное подавление пульсаций переменного напряжения, то используется электролитические конденсаторы большой емкости.

Назначение керамических SMD конденсаторов на материнской плате — подавлять высокочастотные помехи, возникающие при переключении транзисторов в микросхемах. Таким образом, электролитические конденсаторы фильтруют относительно низкочастотные помехи и пульсации, а керамические  — более высокочастотные.

Приведем еще один пример разделения переменной и постоянной составляющей. Пусть в схеме на рисунке сигнал в точке А будет иметь постоянную составляющую 5 В и переменную амплитудой 2 В.

После конденсатора,  в точке В будет уже только переменная составляющая той же амплитудой 2 В (если емкостное сопротивление конденсатора мало для такой частоты). Интересно, не правда ли?

По существу, это тоже частотно-зависимый делитель напряжения, где в виде нижнего плеча выступает сопротивление нагрузки. Такую комбинацию называют фильтром верхних частот, который не пропускает постоянную составляющие и низкие частоты, так как в емкостное сопротивление будет для них большим.

Заканчивая, отметим маленькую деталь: так как максимальное напряжение на конденсаторе будет равно сумме постоянной и переменной составляющей, его рабочее напряжение должно быть не менее этой величины.

Купить конденсаторы можно

Продолжение следует.

Виды конденсаторов

Конденсатор — это две металлические пластины, разделённые диэлектриком. Различают их по типу диэлектрика, материалу корпуса и способу производства пластин. Есть такие типы конденсаторов:

  • Бумажные. Пластины в нём — металлическая фольга, а диэлектрик — специальная бумага. Запаиваются они обычно в металлический корпус, так как прочностью не отличаются. Нормально себя ведут как в низкочастотных цепях, так и в высокочастотных.
  • Металлобумажные. Отличаются тем, что на бумагу нанесено металлическое напыление. Они более надёжны, при одинаковых  размерах с бумажными имеют большую ёмкость.

  • Электролитические. На металлическую фольгу (тантал или алюминий) наносится оксид, который и выполняет роль диэлектрика. Второй слой диэлектрика — электролит. Он может быть сухим или жидким. Обычно электролитическими называют с жидким электролитом. Электролитические конденсаторы практически всегда поляризованы. И при их подключении, обязательно соблюдать полярность. В противном случае они просто выйдут из строя. Бывают такие подвиды:
  • Твердотельные или полимерные. В них диэлектрик — полимер. Это относительно новый тип конденсаторов. Они более устойчивы к температуре (как высокой, так и к низкой), имеют маленький ток утечки, низкое эквивалентное сопротивление и большой импульсный ток. Ими можно заменять электролитические аналоги, так как они более стабильны.

  • Плёночные. Ещё один из новых видов конденсаторов. Между металлическими пластинами проложена плёнка пластика. Это может быть поликарбонат, полиэстер, полипропилен и другие полимеры с диэлектрическими свойствами. Они более прочные механически, выдерживают высокие токи имея при этом очень малые токи утечки, стойки к пробою. Свойства отличные, но они имеют небольшую ёмкость. По совокупности характеристик обычно стоят в резонансных цепях (с возможным скачкообразным увеличением параметров).
  • Керамические. На керамическую основу наносится металлизированное напыление. Могут быть однослойными (малой ёмкости) и многослойными. Наиболее компактные конденсаторы, стойкие к механическим воздействиям. Но свойства керамических материалов сильно зависят от температуры, напряжения и частоты. Потому свойства керамических конденсаторов разные и зависят от вида использованной керамики. Для них также введена особая маркировка. Во-первых, потому что имеют малые размеры, а во-вторых, потому что делают из различной керамики и имеют большие отличия в характеристиках.

  • Высокочастотные с воздушным диэлектриком. Это специальные конденсаторы, которые радиолюбителям не встречаются.

Это все виды конденсаторов, которые можно встретить сейчас в продаже и на платах. Как видите, их немало и выглядят они совсем по-разному. Так как часть проблем с техникой связана с выходом их из строя, то неплохо было бы разбираться в их маркировке. Так уйдёт меньше времени на поиск замены.

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.

Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов

Диод Шоттки делают из кремния (Si), арсенида галлия (GaAs) и редко — на основе германия (Ge). Металл в соединении с полупроводником определяет многие параметры диода. Этим металлом, может быть, золото (Au), ралладий (Pd), платина (Pt), вольфрам (W) которые наносятся на полупроводники.

А также как и обычный диод соединение полупроводник-металл обладает односторонней проводимостью с рядом положительных, а также отрицательных качеств.

Вольт-амперная характеристика диода шоттки

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки отличается от обычного полупроводникового большей нелинейностью.

Что дает использование соединения металл-полупроводник? Два положительных момента:

    1. Очень небольшое падение напряжения на прямом переходе — 0,2-0,4 В. Для кремниевого диода «среднее» значение этого параметра — 0,7 В.  Правда, малое падение напряжения имеют только приборы с небольшим напряжением пробоя — до 100 В. Для более мощных это падение только чуть ниже, чем у кремниевых.
    2. Высокое быстродействие. То есть, он быстро меняет своё состояние. Переход из открытого состояния в закрытое и обратно происходит за очень короткий промежуток времени и определяется только барьерной ёмкостью. Их применяют в системах коммутации, где важна скорость реакции.

Что такое диод Шоттки и как он обозначается на схеме

Есть у них и минусы. При повышении температуры у них значительно возрастает обратный ток.

Второй недостаток — при превышении максимально допустимого обратного напряжения происходит необратимый пробой. То есть, прибор выходит из строя. Есть и ещё один минус — малое падение прямого напряжения только у диодов Шоттки с малым напряжением пробоя (до сотни вольт). У вариантов с более высоким напряжением потери сравнимы с кремниевыми.

Обозначение плюса конденсатора

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

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

Маркировка конденсаторов типа SMD (Surface Mounted Device), предназначенных для поверхностного монтажа (SMT – Surface Mount Technology), отличается от обыкновенной. Плоские модели имеют черный или коричневый корпус в виде маленькой прямоугольной пластины, часть которой у положительного вывода закрашена серебристой полосой с нанесенным на нее знаком “плюс”.

Общие параметры

При самостоятельной покупке конденсатора особое внимание уделяется его техническим характеристикам. Основным параметром считается емкость

Если значение показателя не превышает 9999 пФ, на схеме нет единиц измерения. Если емкость превышает указанные цифры, но не более 9999 мкФ, на схеме указывается единица измерения.

Дополнительно обозначается номинальное напряжение: 5−1000 В и больше. Специалисты советуют покупать конденсатор с запасом по номинальному напряжению. В противном случае могут возникнуть пробои диэлектрика. Сам прибор выйдет из строя. К дополнительным параметрам относят рабочую температуру, ток. На современном рынке можно приобрести конденсаторы с одной и тремя фазами. Они предназначены для внутренней и внешней установки.

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.

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.

Особенности применения конденсатора

У новичков часто возникает недопонимание, как правильно использовать конденсатор. Иногда появляется ложное мнение, что его вполне можно применить в качестве замены вместо блока питания или батареи.

Подобные элементы входят в состав модулей в схемах со статичными значениями, а также в сочетании с резисторами и транзисторами представляют собой вид платы в различных приборах.

Приоритетными остаются такие моменты:

  1. Выравнивание больших перепадов напряжения в устройствах переменного тока.
  2. Фильтрация возникающих НЧ и ВЧ помех.
  3. Оптимальное выравнивание пульсаций рабочего напряжения.

В зависимости от задач, которые необходимо выполнить, классифицируются функции и назначение конденсатора:

  • конструкции общего назначения, в которых имеются исключительно низковольтные составляющие. Они размещены на компактных платах – бытовые чайники, радио- и телевизионная техника;
  • способные формировать и подавать на панели приемки приборов импульсные модели;
  • высоковольтные образцы для цепей с постоянным током, поддерживающие системы технического и производственного назначения;
  • применяемые для установки в блоках управления и пультах пусковые модификации;
  • в оборудовании для военно-промышленного комплекса, телевизионной и спутниковой отрасли применяются помехоподавляющие элементы.

Входящие в состав платы детали различаются по такому параметру, как характеристика изменения емкости.

Способные оптимизировать на протяжении всего обозначенного эксплуатационного периода стабильные показатели емкости постоянные конденсаторы. Подходят для всех разновидностей устройств.

Применяемы для выполнения задач по изменению температурного режима, а также дополняющие работу варикапа и реостата переменные образцы.

Гибкие по своим возможностям переменные модели, используемые для увеличения пропускной способности систем.

Сравнение мейнфрейма и суперкомпьютера.

Суперкомпьютеры — это машины, которые находятся сегодня на пике доступных вычислительных мощностей, особенно в области операций с числами. Суперкомпьютеры используются для научных и инженерных задач (высокопроизводительные вычисления, например, в области метеорологии или моделирования ядерных процессов), где ограничивающими факторами являются мощность процессора и объем оперативной памяти, тогда как мэйнфреймы используются для целочисленных операций, которые являются требовательными к скорости обмена данными, надежности и способности одновременной обработки множества процессов (инвентаризация товаров, резервирование авиабилетов, банковские операции).

В контексте общей вычислительной мощности мэйнфреймы проигрывают суперкомпьютерам.

Паразитные параметры

Отдельные виды параметров являются паразитными, которые стараются снизить при конструировании и изготовлении. Их описание приведено ниже.

Эквивалентная схема

Данный параметр зависит от свойств диэлектрика и материала корпуса. Он показывает, насколько уменьшается заряд с течением времени у элемента, не включенного во внешнюю цепь. Утечка происходит в результате неидеальности диэлектрика и по его поверхности.

Для некоторых конденсаторов в характеристиках указывается постоянная времени Т, которая показывает время, в течении которого напряжение на обкладках уменьшится в е (2.71) раз. Численно постоянная времени равняется произведению сопротивления утечки на емкость.

Эквивалентное последовательное сопротивление (Rs)

Эквивалентное последовательное сопротивление ЭПС (в англоязычной литературе ERS) слагается из сопротивления материала обкладок и выводов. К нему также может добавляться поверхностная утечка диэлектрика.

По своей сути, ЭПС представляет собой сопротивление, соединенное последовательно с идеальным конденсатором. Такая цепь в некоторых случаях может влиять на фазочастотные характеристики. ЭПС обязательно должно учитываться при проектировании импульсных источников питания и контуров авторегулирования.

Электролитические конденсаторы имеют особенность, когда из-за наличия внутри паров электролита, воздействующих на выводы, величина ЭПС со временем увеличивается.

Эквивалентная последовательная индуктивность (Li)

Поскольку выводы обкладок и сами обкладки металлические, то они имеют некоторую индуктивность. Таким образом, конденсатор представляет собой резонансный контур, что может оказать влияние на работу схемы в определенном диапазоне частот. Наименьшую индуктивность имеют СМД компоненты ввиду отсутствия у них проволочных выводов.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Отношение активной мощности, передаваемой через конденсатор, к реактивной, называется тангенсом угла диэлектрических потерь. Данная величина зависит от потерь в диэлектрике и вызывает сдвиг фазы между напряжением на обкладке и током. Тангенс угла потерь важен при работе на высоких частотах.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ означает изменение емкости при колебаниях температуры. ТКЕ может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от того, как ведет себя емкость при изменениях температуры.

Для фильтрующих и резонансных цепей для компенсации температурного дрейфа в одной цепи используют элементы с разным ТКЕ, поэтому многие производители группируют выпускаемые элементы по величине и знаку коэффициента.

Диэлектрическая абсорбция

Данный эффект еще называют эффектом памяти. Проявляется он в том, что при разряде конденсатора через низкоомную нагрузку через некоторое время на обкладках возникает небольшое напряжение.

Величина диэлектрической абсорбции зависит от материалов, из которых изготовлен элемент. Она минимальна для тефлона и полистирола и максимальна для танталовых конденсаторов

Важно учитывать эффект при работе с прецизионными устройствами, особенно интегрирующими и дифференцирующими цепями

Паразитный пьезоэффект

Так называемый «микрофонный эффект» выражается в том, что при воздействии механических нагрузок, в том числе акустических колебаний, керамический диэлектрик в некоторых типах устройств проявляет свойства пьезоэлектрика и начинает генерировать помехи.

Самовосстановление

Свойством самовосстановления после электрического пробоя обладают электролитические бумажные и пленочные конденсаторы. Такие типы конденсаторов и их разновидности нашли применение в цепях, обеспечивающих запуск электродвигателей, в особенности, если трехфазный асинхронный электродвигатель включается в однофазную сеть. Свойство восстановления широко используется в силовой технике.

Виды конденсаторов

Классификация конденсаторов производится по технологии изготовления и материалу диэлектрика и обкладок. Чтобы полностью классифицировать, какие бывают конденсаторы, требуется большой объем информации. Наибольшее распространение получили такие устройства.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

Бумажные состоят из двух алюминиевых лент, разделенных полосой из конденсаторной бумаги. В металлопленочных вместо алюминиевых лент используется способ напыления металла непосредственно на бумагу. Такие конденсаторы могут восстанавливать характеристики после электрического пробоя.

Распространенная бумажная конструкция

Электролитические конденсаторы

Состоят из металлического анода, у которого оксидный слой на поверхности выполняет роль диэлектрика. Вторая обкладка представлена жидким электролитом. Ввиду того, что слой окиси очень тонкий, емкость таких конструкций может достигать больших величин. Ценой этому следует низкое рабочее напряжение и требование соблюдения полярности.

Электролитические конденсаторы

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Это основной тип электролитических конденсаторов. Отличаются большой погрешностью емкости и низкой стойкостью к повышению температуры.

Танталовые электролитические конденсаторы

Разновидность электролитического, где в качестве анода используется спеченный танталовый порошок. Благодаря развитой поверхности анода, эквивалентная площадь обкладки получается очень большой. Используются в импульсных цепях.

Полимерные конденсаторы

Специальный проводящий органический полимер в таких устройствах используется в качестве замены электролита. Твердотельные электролитические конденсаторы имеют большой срок службы и не взрывоопасны.

Пленочные конденсаторы

В пленочных конструкциях диэлектриком выступают тонкие пленки полистирола, стироплекса, лавсана или фторопласта. Отличаются высокой стабильностью, низкими потерями, поэтому широко используются в высокочастотных устройствах.

В данном случае диэлектриком служит керамика или стекло с напыленным слоем металла.

Керамические конденсаторы

Конденсаторы с воздушным диэлектриком

Конструкции низкой емкости, в основном с изменяемой емкостью (переменные) для плавной регулировки частотных характеристик схемы.

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.

Основные параметры

Главные параметры конденсаторов, которые используются при проектировании и ремонте устройств радиоэлектроники, – это емкость и номинальное напряжение. Кроме этого, существует еще несколько дополнительных параметров, которые могут влиять на элементы схемы. Конденсаторы имеют следующие основные характеристики.

Ёмкость

Это самый основной параметр, который характеризует накопление электрического заряда. Расчет значения производится по различным формулам, в зависимости от конструкционных особенностей: плоский, цилиндрический или круглый конденсатор. На практике большая их часть выпускается как разновидности плоского. Емкость современных устройств варьируется от единиц пикофарад до десятков тысяч микрофарад и даже единиц фарад.

Удельная ёмкость

Этот относительный параметр привязывает габариты к величине емкости. Таким образом, чем выше удельная емкость, тем меньше габариты конструкции, однако при этом может упасть электрическая прочность (рабочее напряжение).

Плотность энергии

Данный параметр важен при использовании конденсаторов в качестве накопителей энергии, определяет величину энергии на единицу массы или объема элемента.

Номинальное напряжение

Значение напряжения, при котором сохраняются рабочие параметры в течение срока службы, называется номинальным. Рабочее напряжение должно быть меньше номинального.

Важно! Превышение номинального напряжения чревато выходом элемента из строя. Электролитический конденсатор при этом может разрушиться со взрывом

Вопреки распространенному мнению, элемент, включенный в цепь с напряжением, в несколько раз меньше номинального, сохраняет все остальные параметры.

Полярность

Такие виды конденсаторов, как электролитические, зачастую требуют включения в цепь с соблюдением полярности. Поскольку такие элементы используются, в основном, как накопители или фильтры, это не составляет затруднений. Несоблюдение полярности приводит к:

  • несоответствию емкости;
  • повреждению.

Маркировка обязательно содержит информацию о полярности подключения.

Опасность разрушения (взрыва)

Разрушение со взрывом характерно для электролитических конденсаторов. Причиной взрыва является нагрев, который возникает из-за:

  • несоблюдения полярности;
  • расположения рядом с источниками тепла;
  • старения (увеличения утечки и повышения эквивалентного сопротивления).

Для уменьшения последствий разрушения на корпусе в торце ставят предохранительный клапан или формируют насечки на крышке. Такая конструкция гарантирует, что при резком увеличении давления внутри корпуса скопившиеся газы и электролит выделяются через клапан или разрушенную по насечкам крышку. Таким образом, предотвращается взрыв, при котором обкладки и электролит разбрасываются по большой площади и вызывают замыкание элементов плат. Охлаждение устройства снижает вероятность разрушения.

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.

Виды конденсаторов и их применение

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.

Обозначение SMD конденсаторов

Чтобы установить номинал SMD конденсатора, потребуется тщательно изучить его маркировку. На больших по размеру элементах, как правило, наносится основная информация не только о его номинале, но и указывается логотип производителя.

Вам это будет интересно Особенности сопротивления проводников

При выяснении параметров маленьких кирпичиков придется потратить определенное количество времени, ведь даже при наличии на их корпусе необходимых сведений увидеть символы на их поверхности невооруженным глазом вряд ли получится.

Важно! В зависимости от типа конденсатора обозначения его параметров также могут существенно отличаться, что необходимо учитывать в работе

Маркировка керамических SMD конденсаторов

Небольшие керамические конденсаторы SMD маркируются буквенно-цифровым кодом, состоящим из 3 символов. Первый указывает на минимальное значение рабочей температуры, например:

  • Z — от 10 °С;
  • Y — от −30 °С;
  • X — от 55 °С.

Маркировка SMD конденсаторов Второй символ указывает на верхний предел нагрева радиодетали:

  • 2 — до 45 °С;
  • 4 — до 65 °С;
  • 5 — до 85 °С;
  • 6 — до 105 °С;
  • 7 — до 125 °С;
  • 8 — до 150 °С;
  • 9 — до 200 °С.

Третий символ указывает на точность электронного компонента:

  • A — до ± 1,0 %;
  • B — до ± 1,5 %;
  • C — до ± 2,2 %;
  • D — до ± 3,3 %;
  • E — до ± 4,7 %;
  • F — до ± 7,5 %;
  • P — до ± 10 %;
  • R — до ± 15 %;
  • S — до ± 22 %;
  • T — до ± 33 %;
  • U — до ± 56 %;
  • V — до ± 82 %.

Ёмкость небольших керамических SMD конденсаторов указывается в пикофарадах. Чтобы сэкономить площадь небольшого радиоэлемента, основное число мантисса закодировано в букве латинского алфавита. В таблице, указанной ниже, приведен полный список подобных обозначений. 3 Pf.

Обратите внимание! Перед кодом, обозначающим емкость керамического SMD конденсатора, может стоять латинская буква, которая указывает на бренд производителя электронного компонента. Если площадь керамического конденсатора этого типа достаточно велика, то на ней может быть отображен тип диэлектрика

С этой целью применяются:

Если площадь керамического конденсатора этого типа достаточно велика, то на ней может быть отображен тип диэлектрика. С этой целью применяются:

  • NP0. Диэлектрическая проницаемость такого элемента находится на крайне низком уровне. Основное достоинство компонентов этого типа заключается в хорошей устойчивости к резким температурным перепадам. Недостаток элементов, в которых используется диэлектрик этого типа — высокая цена;
  • X7R. Среднего качества диэлектрик. Изделия, в которых используется изолятор этого типа, не обладают отличными характеристиками по устойчивости к пробою, но в среднем температурном диапазоне они способны проработать значительно дольше многих, более дорогих элементов;
  • Z5U. Диэлектрик с высокими значениями электрической проницаемости, но обратной стороной этого показателя является слишком большая емкостная погрешность;
  • Y5V. Изолирующий материал обладает примерно такими же характеристиками, как и Z5U. По стоимости этот диэлектрик является самым дешевым, поэтому электрические компоненты, изготовленные на его основе, реализуется по самым низким ценам.

Вам это будет интересно Чему равен 1 ампер в киловаттах

Сгоревший SMD конденсатор

Учитывая все выше изложенное, можно быть уверенным в том, что если SMD конденсатор не подгорел или не изменил цвет поверхности по другим причинам, то всегда можно определить его номинал по нанесенной на его корпусе маркировке.

Маркировка электролитических SMD конденсаторов

Электролитические конденсаторы этого типа, как правило, имеют относительно большие размеры, поэтому многие параметры таких элементов указываются без шифрования. То есть максимальное значение напряжения будет указано цифрой и буквой «V», а емкость — mF.

Маркировка электролитических SMD конденсаторов

В некоторых случаях номинал SMD конденсатора электролитического типа также может быть закодирован. Как правило, для этой цели используется 4 символа (одна буква и 3 цифры). Первый символ — это напряжение в вольтах:

  • e 2,5;
  • G 4;
  • J 6,3;
  • A 10;
  • C 16;
  • D 20;
  • E 25;
  • V 35;
  • H 50.

Обратите внимание! В трех следующих цифрах закодирована информация о емкости конденсатора (2 цифры + множитель). Таким образом даже на очень небольших по размеру электролитических SMD конденсаторах может быть нанесена маркировка с информацией об основных параметрах изделия

Таким образом даже на очень небольших по размеру электролитических SMD конденсаторах может быть нанесена маркировка с информацией об основных параметрах изделия.

Активное и реактивное сопротивления

Хотя активное и реактивное сопротивления очень похожи. Даже значения обоих параметров измеряются в Омах, но они не совсем одинаковы. В результате этого невозможно сложить их вместе непосредственно. Вместо этого их нужно суммировать «векторно». Другими словами, необходимо округлить каждое значение, а затем сложить их вместе и выделить квадратный корень из этого числа:

Xtot2 = Xc2 + R2

В данной статье были подробно описаны основные компоненты, устройство и принцип работы конденсаторов, а также приведены базовые формулы, предназначенные для того, чтобы посчитать полезный объём прибора. Для более глубокого ознакомления необходимо внимательно рассмотреть типы данных деталей и их практические особенности в различных схемах и устройствах.

Маркировка конденсаторов

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:

  • 1, 61 вакуум,
  • 2, 60 воздух,
  • 3 газ,
  • 4 твердый,
  • 10, 15 керамика,
  • 20 кварц,
  • 21 стекло,
  • 22 стеклокерамика,
  • 23 стеклоэмаль,
  • 31, 32 слюда,
  • 40, 41, 42 бумага,
  • 50 алюминиевый электролитический,
  • 51 танталовый,
  • 52 объемно-пористый,
  • 53, 54 оксидные,
  • 71 полистирол,
  • 72 фторопласт,
  • 73 ПЭТ,
  • 75 комбинированный,
  • 76 лак и пленка,
  • 77 поликарбонат.

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. Если в конце стоит цифра 9, значит, нулей нет, а между первыми двумя ставят запятую. При цифре 8 на конце запятую переносят еще на один знак назад.

Например, обозначение 109 расшифровывается как 1 пикофарад, а 100–10 пикофарад, 681–680 пикофарад, или 0,68 нанофарад, а 104- 100 тыс. пФ или 100нФ

Часто можно встретить первую букву единицы измерения в качестве запятой: p50–0,5 пФ, 1n5–1,5 нФ, 15μ – 15 мкФ, 15m – 15 мФ. -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.

Емкость конденсатора

Заряд конденсатора. Напряжение

В самом начале переходного периода зарядки, напряжение между обкладками конденсатора равняется нулю. Как только на обкладках начинают появляться заряженные частицы, между разноименными зарядами возникает напряжение. Причиной этому является диэлектрик между пластинами, который «мешает» стремящимся друг к другу зарядам с противоположным знаком перейти на другую сторону конденсатора.

На начальном этапе зарядки, напряжение быстро растет, потому что большой ток очень быстро увеличивает количество заряженных частиц на обкладках. Чем больше заряжается конденсатор, тем меньше ток, и тeм медленнее растет напряжение. В конце переходного периода, напряжение на конденсаторе полностью прекратит рост, и будет равняться напряжению на источнике питания.

Как видно на графике, сила тока конденсатора напрямую зависит от изменения напряжения.

Формула для нахождения тока конденсатора во время переходного периода:

Ic — ток конденсатора

C — Емкость конденсатора

ΔVc/Δt – Изменение напряжения на конденсаторе за отрезок времени

Конденсаторы по способу монтажа

По способу монтажа конденсаторы разделяют на конденсаторы для навесного монтажа и печатного монтажа (SDM-конденсаторы). У первых есть выводы различных форм (ленточные, винтовые, радиальные и т.д.) для соединения с другими электрическими компонентами или печатной платой. У вторых выводами служит часть их собственной поверхности.

Конденсаторы с выводами под винт (то есть имеющие резьбу на выводах) применяются главным образом в блоках питания, в условиях тока большой величины, где требуется надёжно подключить выводы к силовым проводам.

Современные конденсаторы с защёлкивающимися выводами позволяют прочно защелкнуть их на плате, чтобы качественно и без сложностей осуществить пайку.

Пленочный конденсатор

Пленочные конденсаторы являются наиболее часто используемым типом конденсаторов среди всех других типов, которые имеют разницу в своих диэлектрических свойствах. Пленочные конденсаторы — это конденсаторы с изолирующей пластиковой пленкой в ​​качестве диэлектрика, и это неполяризованные конденсаторы.

Диэлектрические материалы для этих конденсаторов сделаны в виде тонкого слоя, снабженного металлическими электродами и намотанного на цилиндрическую обмотку. Оба электрода пленочных конденсаторов могут быть из цинка или металлизированного алюминия.

Основным преимуществом пленочного конденсатора является прямое соединение его внутренней конструкции с электродами на обоих концах обмотки. Этот прямой контакт с электродами приводит к сокращению длины всех путей прохождения тока. Такая конструкция ведет себя как большое количество отдельных конденсаторов, соединенных параллельно. Кроме того, конструкция конденсаторов такого типа обеспечивает низкие омические потери и низкие паразитные индуктивности. Эти пленочные конденсаторы используются в устройствах питания переменного тока, а также в высокочастотных устройствах.

Некоторыми примерами пленок, которые используются в качестве диэлектрика для пленочных конденсаторов, являются полипропилен, полиэтиленнафталат, полиэфир, полифениленсульфид и политетрафторэтилен. В продаже представлены конденсаторы пленочного типа с диапазоном значений емкости от 5 пФ до 100 мкФ. Пленочные конденсаторы также доступны в различных формах, включая:

  • Тип Wrap & Fill (овальный и круглый): в этом типе, концы конденсатора запаяны эпоксидной смолой, а конденсатор обернут плотной пластиковой лентой.
  • Эпоксидный корпус (прямоугольный и круглый): конденсаторы этого типа заключены в формованный пластиковый корпус, заполненный эпоксидной смолой.
  • Металлический корпус (прямоугольные и круглые): конденсаторы этих типов заключены в металлическую трубку или металлическую банку и запечатаны эпоксидной смолой.

В настоящее время конденсаторы с вышеуказанным корпусом доступны как с радиальными, так и с осевыми выводами. Основное преимущество пленочных конденсаторов заключается в том, что они хорошо работают при высоких температурах по сравнению с бумажными.

Эти конденсаторы обладают малым допуском, высокой надежностью, а также очень длительным сроком службы. Примерами конденсаторов пленочного типа являются: цилиндрический пленочный конденсатор с осевым выводом, прямоугольный пленочный конденсатор и пленочные фольгированные конденсаторы. Они приведены ниже:

Тип осевого вывода:

Тип радиального вывода:

Эти пленочные конденсаторы требуют гораздо более толстого диэлектрического материала, чтобы избежать пробоя и разрывов диэлектрической пленки. Следовательно, они подходят для схем, требующих малых значений емкости.

Диэлектрики в конденсаторах

Конденсаторы постоянной емкости — более распространенные типы конденсаторов. Электронную схему без конденсатора найти сложно. Большинство конденсаторов названы в честь диэлектрика, используемого в конструкции. Вот распространенные диэлектрики, использующиеся в конструкции конденсаторов:

  • Керамические
  • Бумажные
  • Пленочные
  • Слюдяные
  • Стеклянные
  • Алюмооксидные
  • Танталовые
  • Ниобиевые

Последние три используются в электролитических конденсаторах. Несмотря на использование различных видов диэлектриков в конструкции конденсаторов, функциональные возможности конденсатора не меняются: хранение энергии в виде электрического заряда между параллельными пластинами.

Расстояние между пластинами

Емкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Для того чтобы объяснить природу влияния этого фактора, необходимо вспомнить механику взаимодействия зарядов в пространстве (электростатику).

Если конденсатор не находится в электрической цепи, то на заряженные частицы, расположенные на его пластинах влияют две силы. Первая — это сила отталкивания между одноименными зарядами соседних частиц на одной пластине. Вторая – это сила притяжения разноименных зарядов между частицами, находящимися на противоположных пластинах. Получается, что чем ближе друг к другу находятся пластины, тем больше суммарная сила притяжения зарядов с противоположным знаком, и тем больше заряда может разместится на одной пластине.

Свойства конденсатора

Измеритель емкости конденсаторов

Поскольку в конструкции конденсатора содержится диэлектрик, то при включении его в цепь постоянного напряжения ток идет только в первый момент времени, при зарядке обкладок.

В цепи переменного напряжения происходит циклическая перезарядка, поэтому наблюдается прохождение тока. Его величина определяется реактивным сопротивлением конденсатора, которое равно:

XC=1/(2πfC), где f – частота колебаний.

Таким образом, становится понятным, почему при постоянном напряжении ток отсутствует (частота равняется нулю, а сопротивление стремится к бесконечности).

Последовательно соединение конденсаторов

Последовательное соединение конденсаторов используют, если необходимо получить емкость меньшую емкости элемента. Такие элементы выдерживают более высокие напряжения. При последовательном соединении конденсаторов, обратная величина общей емкости равняется сумме обратных величин отдельных элементов. Для получения требуемой величины нужны определенные конденсаторы, последовательное соединение которых даст необходимую величину.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО, ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И СМЕШАННОГО СОЕДИНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

Цель работы:Научиться составлять батареи конденсаторов и определять их емкость.

Теоретическая часть

Соединение конденсаторов параллельно

При параллельной схеме подключения все обкладки конденсаторов соединяются в две группы, причем один вывод с каждого конденсатора соединяется в одну группу с другими, а второй — в другую. Наглядный пример параллельного соединения и схема

на картинке

Все параллельно соединенные конденсаторы подключаются к одному источнику напряжения, поэтому существует на них две точки разности потенциалов или напряжения. На всех выводах конденсаторов будет абсолютно одинаковое напряжение.

При подключении параллельно все конденсаторы вместе, образуют принципиально одну емкость, величина которой будет равняться сумме всех емкостей подключенных в цепи конденсаторов. При параллельном подключении через каждый из конденсаторов потечет разный ток, который будет зависеть от величины емкости каждого из них. Чем выше емкость, тем больший ток потечет через неё.

Параллельное соединение очень часто встречается в жизни. С его помощью можно из группы конденсаторов собрать любую необходимую емкость. Например, для запуска 3 фазного электродвигателя в однофазной сети 220 Вольт в результате расчетов Вы получили что необходима рабочая емкость 125 мкФ. Такой емкости конденсаторов Вы не найдете в продаже. Для того, что бы получить необходимую емкость придется купить и соединить параллельно 3 конденсатора один на 100 мкФ, второй- на 20, и третий на 5 мкФ.

Соединение конденсаторов последовательно

При последовательном соединении конденсаторов каждая из обкладок соединяется только в одной точке с одной обкладкой другого кон­денсатора. Получается цепочка конденсаторов. Крайние два вывода подключаются к источнику тока, в результате чего происходит перераспределение между ними электрических зарядов. Заряды на всех промежуточных обкладках одинаковые величине с чередованием по знаку.

Через все соединенные конденсаторы последовательно протекает одинаковой величины ток, потому что у него нет другого пути прохождения.Общая же емкость будет ограничиваться площадью обкладок самого маленького по величине, потому что как только зарядится полностью конденсатор с самой маленькой емкостью- вся цепочка перестанет пропускать ток и заряд остальных прервется. Высчитывается же ем

кость по этой формуле:

Но при последовательном соединении увеличивается расстояние (или изоляция) между обкладками до величины равной сумме расстояний между обкладками всех последовательно подключенных конденсаторов. Например, если взять два конденсатора с рабочим напряжением 200 Вольт и соединить последовательно, то изоляция между их обкладками сможет выдержать 1000 Вольт при подключении в схему.

Из выше сказанного можно сделать вывод, что последовательно соединять необходимо:

1. Для получения эквивалентного меньшего по емкости конденсатора.

2. Если необходима емкость, работающая на более высоких напряжениях.

3. Для создания емкостного делителя напряжения, который позволяет получить меньшей величины напряжение из более высокого.

Практически, для получения первого и второго достаточно просто купить один конденсатор с необходимой величиной емкости или рабочим напряжением. Поэтому данный метод соединения в жизни не встречается.

Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов

Диод Шоттки делают из кремния (Si), арсенида галлия (GaAs) и редко — на основе германия (Ge). Металл в соединении с полупроводником определяет многие параметры диода. Этим металлом, может быть, золото (Au), ралладий (Pd), платина (Pt), вольфрам (W) которые наносятся на полупроводники.

А также как и обычный диод соединение полупроводник-металл обладает односторонней проводимостью с рядом положительных, а также отрицательных качеств.

Вольт-амперная характеристика диода шоттки

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки отличается от обычного полупроводникового большей нелинейностью.

Что дает использование соединения металл-полупроводник? Два положительных момента:

    1. Очень небольшое падение напряжения на прямом переходе — 0,2-0,4 В. Для кремниевого диода «среднее» значение этого параметра — 0,7 В.  Правда, малое падение напряжения имеют только приборы с небольшим напряжением пробоя — до 100 В. Для более мощных это падение только чуть ниже, чем у кремниевых.
    2. Высокое быстродействие. То есть, он быстро меняет своё состояние. Переход из открытого состояния в закрытое и обратно происходит за очень короткий промежуток времени и определяется только барьерной ёмкостью. Их применяют в системах коммутации, где важна скорость реакции.

Что такое диод Шоттки и как он обозначается на схеме

Есть у них и минусы. При повышении температуры у них значительно возрастает обратный ток.

Второй недостаток — при превышении максимально допустимого обратного напряжения происходит необратимый пробой. То есть, прибор выходит из строя. Есть и ещё один минус — малое падение прямого напряжения только у диодов Шоттки с малым напряжением пробоя (до сотни вольт). У вариантов с более высоким напряжением потери сравнимы с кремниевыми.

Относительная диэлектрическая проницаемость

Не менее значимым фактором, влияющим на емкость конденсатора, является такое свойство материала между обкладками как относительная диэлектрическая проницаемость. Это безразмерная физическая величина, которая показывает во сколько раз сила взаимодействия двух свободных зарядов в диэлектрике меньше, чем в вакууме.

Материалы с более высокой диэлектрической проницаемостью позволяют обеспечить большую емкость. Объясняется это эффектом поляризации – смещением электронов атомов диэлектрика в сторону положительно заряженной пластины конденсатора.

Поляризация создает внутренне электрическое поле диэлектрика, которое ослабляет общую разность потенциала (напряжения) конденсатора. Напряжение U препятствует притоку заряда Q на конденсатор. Следовательно, понижение напряжения способствует размещению на конденсаторе большего количества электрического заряда.

Ниже приведены примеры значений диэлектрической проницаемости для некоторых изоляционных материалов, используемых в конденсаторах.

Воздух – 1.0005

Бумага – от 2.5 до 3.5

Стекло – от 3 до 10

Слюда – от 5 до 7

Порошки оксидов металлов – от 6 до 20

Какие 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. Подстроечные 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.

Типы конденсаторов, их характеристики и назначение :: SYL.ru

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.

Основное введение в типы конденсаторов

Alan

28 февраля 2020 г.

3006

В производстве электронных устройств используются самые разные конденсаторы, и они играют разные роли в схеме. Существует много типов конденсаторов, таких как постоянные конденсаторы, переменные конденсаторы и подстроечные конденсаторы, а постоянные конденсаторы можно разделить на керамические, слюдяные, бумажные, пленочные и электролитические конденсаторы в зависимости от диэлектрика.

Что такое конденсаторы?

Catalog

 
















I Конденсаторы Введение

Различные типы конденсаторов имеют разную емкость для хранения заряда. Количество заряда, хранящегося при приложении к конденсатору постоянного напряжения 1 вольт, называется емкостью конденсатора. Основной единицей измерения емкости является фарад (Ф). Но на самом деле фарад — очень редкая единица, потому что емкость конденсатора часто намного меньше 1 фарад. Обычно используемые конденсаторные единицы составляют микрофарады (мкФ), нанофарады (нФ) и пикофарад (пФ). Соотношение таково: 1 фарад (Ф) = 1000000 микрофарад (мкФ) 1 микрофарад (мкФ) = 1000 нанофарад (нФ) = 1000000 пикофарад (пФ).

В электронных схемах конденсаторы используются для блокировки постоянного тока. Они также используются для хранения и высвобождения электрических зарядов, которые действуют как фильтры для сглаживания пульсирующих сигналов. Конденсаторы малой емкости обычно используются в высокочастотных цепях, таких как радиоприемники, передатчики и генераторы. Конденсаторы большой емкости часто используются для фильтрации и накопления зарядов. Как правило, конденсаторы емкостью более 1 мкФ являются электролитическими, а конденсаторы емкостью менее 1 мкФ — в основном керамическими. Электролитический конденсатор имеет алюминиевый корпус, который заполнен электролитом, а два электрода вытянуты как положительный (+) и отрицательный (-) электроды. В отличие от других конденсаторов, их полярность в цепи не должна быть неправильной, в то время как другие конденсаторы не имеют полярности.

При подключении двух электродов конденсатора к положительному и отрицательному полюсам источника питания на некоторое время, даже если источник питания отключен, между двумя контактами все еще будет остаточное напряжение. Можно сказать, что конденсатор хранит заряд. Напряжение нарастает между обкладками конденсатора и накапливает электрическую энергию. Этот процесс называется зарядкой конденсатора. На заряженном конденсаторе есть определенное напряжение. Процесс разряда накопленного заряда конденсатора в цепь называется разрядом конденсатора.

В качестве примера из реальной жизни мы видим, что блок питания выпрямителя будет продолжать гореть некоторое время после отключения вилки, а затем постепенно гаснет. Это связано с тем, что конденсатор внутри заранее накапливает мощность, а затем отдает ее. Конечно, изначально этот конденсатор использовался для фильтрации. Что касается фильтрации конденсаторов, мне интересно, есть ли у вас опыт использования Walkman с выпрямленным питанием. Из-за экономии средств производителей, как правило, в некачественных блоках питания используются фильтрующие конденсаторы меньшей емкости, вызывающие гул в наушниках. В это время электролитический конденсатор большой емкости (1000 мкФ) можно подключить параллельно на обоих концах источника питания, и проблема гудения в целом может быть решена. Чтобы сделать звук HiFi, нужно использовать для фильтрации конденсатор емкостью не менее 10 000 мкФ. Чем больше фильтрующий конденсатор, тем ближе форма волны выходного напряжения к постоянному току. И из-за эффекта накопления энергии большого конденсатора, когда приходит внезапный большой сигнал, в цепи достаточно энергии.

В электронных схемах конденсаторы могут проходить только по переменному, а не по постоянному току. В схеме конденсатор часто используется для связи, обхода, фильтрации и т. Д., Все из которых используют принцип «пропустить переменный ток, заблокировать постоянный ток». Так почему переменный ток может проходить через конденсаторы? Давайте сначала посмотрим на характеристики переменного тока. Переменный ток не только меняет свое направление, но и его величина также изменяется в соответствии с закономерностью. Конденсатор подключен к источнику переменного тока, и конденсатор непрерывно заряжается и разряжается. И в цепи будет протекать зарядный ток, соответствующий изменению переменного тока.

II Типы конденсаторов

1. Конденсатор постоянной емкости

Конденсаторы постоянной емкости называются конденсаторами постоянной емкости. По различному диэлектрику его можно разделить на керамический, слюдяной, бумажный, пленочный, электролитический.

1.1 Керамический конденсатор

 

 

Рисунок 1. Керамический конденсатор

Керамические конденсаторы изготовлены из керамики с высокой диэлектрической проницаемостью (титанат бария-оксид титана). В качестве диэлектрика керамического конденсатора керамика с высокой диэлектрической проницаемостью экструдируется в виде круглых трубок, пластин или дисков. А затем методом инфильтрации на керамику наносится серебро в качестве электрода. Он делится на высокочастотный фарфор и низкочастотный фарфор.

Высокочастотные керамические конденсаторы подходят для высокочастотных цепей радио- и электронной аппаратуры. Конденсаторы с малым положительным температурным коэффициентом емкости применяют в высокостабильных колебательных контурах в качестве цепных конденсаторов и пусковых конденсаторов. Низкочастотные керамические диэлектрические конденсаторы ограничены шунтированием или блокировкой по постоянному току в цепях с более низкими рабочими частотами или там, где требования к стабильности и потерям не высоки (включая высокие частоты). Такие конденсаторы не подходят для использования в импульсных цепях, поскольку они склонны к пробою импульсными напряжениями. Обычные керамические диэлектрические конденсаторы представляют собой керамические диэлектрические конденсаторы со сквозным сердечником или столбчатой ​​структурой. Один из его электродов представляет собой крепежный винт. Индуктивность свинца чрезвычайно мала, особенно подходит для высокочастотного обхода.

Монолитные конденсаторы, т. е. многослойные керамические конденсаторы, покрывают электродным материалом на нескольких керамических тонкопленочных заготовках, укладывают друг на друга и сматывают в единое целое, а затем герметизируют снаружи смолой. Это новый тип конденсатора с небольшим объемом, большой емкостью, высокой надежностью и устойчивостью к высоким температурам. Монолитные конденсаторы с низкой диэлектрической проницаемостью и высокой диэлектрической проницаемостью также имеют стабильную работу и малый корпус.

1,2 Слюдяной конденсатор

 

 

Рисунок 2 Слюдяные конденсаторы

Слюдяные конденсаторы можно разделить на фольговые и серебряные. Электрод серебряного типа формируется путем непосредственного нанесения слоя серебра на лист слюды методом вакуумного испарения или методом пропитки огнём. Поскольку воздушный зазор устранен, температурный коэффициент значительно снижается, а стабильность емкости также выше, чем у фольги. Слюдяные конденсаторы широко используются в высокочастотных устройствах и могут использоваться в качестве стандартных конденсаторов.

Диэлектрик конденсатора из стеклянной глазури формируется путем распыления специальной смеси с подходящей для распыления концентрацией в виде тонкой пленки. Затем диэлектрик спекают с серебряным электродом, чтобы сформировать «монолитную» структуру. Характеристики стеклянных конденсаторов сравнимы со слюдяными конденсаторами. Он может выдерживать различные климатические условия и, как правило, может работать при температуре 200 ° C или выше. Номинальное рабочее напряжение может достигать 500 В, а потери tanδ = 0,0005 ~ 0,008. Ж

1.3 Бумажный конденсатор

 

 

Рисунок 3 Бумажный конденсатор

Бумажные конденсаторы широко используются в радио- и электронном оборудовании. Как правило, в качестве электродов используются две алюминиевые фольги, а конденсаторная бумага толщиной от 0,008 до 0,012 мм наматывается посередине внахлест. Процесс изготовления прост, а цена невысока. Можно получить большую емкость, обычно ниже 0,25 мкФ, но погрешность емкости велика и ее трудно контролировать. Качество лучше ±10%, потери большие (tanδ ≤ 0,015), стабильность температурных и частотных характеристик плохая. Бумажные конденсаторы, обычно использовавшиеся в прошлом, негерметичны, пропитаны только земляным воском, парафином и т. д. и легко стареют. Его стабильность плохая и легко подвергается влиянию влажности. Сопротивление изоляции бумажного конденсатора уменьшается после намокания. Бумажные конденсаторы с сердечниками конденсаторов, помещенными в металлические или керамические трубки и запаянными, хорошего качества, с минимальным воздействием внешних климатических условий и могут нормально эксплуатироваться в местах с относительной влажностью 9от 5 до 98%.

Электрод металлизированного бумажного диэлектрического конденсатора непосредственно прикреплен к конденсаторной бумаге путем вакуумного испарения, и его объем составляет лишь около 1/4 объема обычных бумажных конденсаторов. Его главная особенность в том, что он обладает эффектом «самовосстановления», то есть может «залечиваться» после пробоя, и представляет собой усовершенствованный тип бумажного конденсатора. Бумажные конденсаторы представляют собой диэлектрические частотные конденсаторы, которые обычно используются в низкочастотных цепях и обычно не могут использоваться на частотах выше 3–4 МГц. Масляные конденсаторы имеют более высокое выдерживаемое напряжение, чем обычные бумажные конденсаторы, а также обладают хорошей стабильностью.

1.4 Пленочный конденсатор

 

Рисунок 4. Пленочный конденсатор

Структура пленочного конденсатора аналогична структуре бумажного конденсатора, но в качестве диэлектрика используются пластиковые материалы с низкими потерями, такие как полиэстер и полистирол. Полистирольные конденсаторы имеют отличные характеристики и могут использоваться в качестве отличных конденсаторов связи в низкочастотных цепях. Он также особенно подходит для RC-цепей с постоянной времени, поскольку его диэлектрическое поглощение очень мало, а разрядка происходит быстро. Пленочные конденсаторы, устойчивые к высоким температурам, включают конденсаторы из полиэстера, конденсаторы из политетрафторэтилена и конденсаторы из поликарбоната. Полиэфирный конденсатор также называют полиэфирным конденсатором. Он имеет лучшие электрические характеристики, чем конденсаторы с металлизированным бумажным диэлектриком. Он в основном используется в качестве байпаса и блокировки постоянного тока в цепях для замены бумажных диэлектрических конденсаторов. Конденсаторы из поликарбоната обладают лучшими электрическими характеристиками, чем конденсаторы из полиэстера, и могут длительное время работать при +120~130 ℃.

Электрические свойства полипропиленовых конденсаторов (CBB) аналогичны свойствам полистирольных конденсаторов, но емкость на единицу объема большая, способны выдерживать высокие температуры выше +100 ℃, а температурная стабильность несколько хуже.

1,5 Электролитический конденсатор

Электролитические конденсаторы представляют собой конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется тонкая оксидная пленка. Поскольку оксидная пленка обладает однонаправленными проводящими свойствами, электролитический конденсатор имеет полярность.

1.6 Алюминиевый электролитический конденсатор

 

Рисунок 5 Алюминиевый электролитический конденсатор

Он намотан, прослаивая две алюминиевые фольги водопоглощающей бумагой, пропитанной пастообразным электролитом. Обычные алюминиевые электролитические конденсаторы не подходят для высокочастотных и низкотемпературных приложений и не должны использоваться на частотах выше 25 кГц. Их обычно используют для обхода\связывания НЧ и фильтрации мощности.

1.7 Твердотельный танталовый электролитический конденсатор

 

Рисунок 6 Твердый танталовый электролитический конденсатор

В качестве положительного электрода использовался спеченный танталовый блок, а в качестве электролита использовался твердый диоксид марганца. Они имеют ряд преимуществ, например, температурные характеристики и частотные характеристики превосходят обычные электролитические конденсаторы, особенно с чрезвычайно низким током утечки, хорошим хранением, долгим сроком службы и небольшими размерами. Они могут получить наибольшее произведение емкости на напряжение на единицу объема, подходящее для использования в сверхмалых и высоконадежных деталях.

2. Подстроечный конденсатор

 

 

Рисунок 7 Подстроечный конденсатор

Подстроечный конденсатор также называется полупеременным конденсатором. Его емкость можно регулировать в небольшом диапазоне и после регулировки можно зафиксировать на определенном значении емкости.

Конденсаторы с фарфоровой отделкой очень высокого качества и небольшого размера. Обычно их делят на два типа: круглые трубчатые и бесфланцевые. Слюдяные и полистирольные диэлектрические подстроечные конденсаторы обычно имеют конструкцию пружинного типа. Этот подстроечный конденсатор имеет простую структуру, но плохую стабильность.

Проволочные конденсаторы с фарфоровой отделкой изготавливаются путем удаления медных проводов (внешних электродов) для изменения емкости. Следовательно, емкость можно только уменьшить, что не подходит для случаев, когда требуется повторная отладка.

3. Переменный конденсатор

 

Рис. 8 Переменный конденсатор

Переменный конденсатор означает, что значение емкости может изменяться в относительно большом диапазоне и может быть определено как определенное значение. Переменные конденсаторы делятся на два вида: пленочный диэлектрик и воздушный диэлектрик. Обычно используется в цепях связи и настройки, обычных двойных конденсаторах, керамических конденсаторах и т. д.

III Заключение

Различные типы конденсаторов играют разные, но важные роли в таких схемах, как настройка, обход, связь и фильтрация. Он используется в схеме настройки транзисторного радиоприемника, а также в цепи связи и цепи обхода цветного телевизора.

С быстрым развитием электронных информационных технологий модернизация цифровых электронных продуктов становится все быстрее и быстрее. Производство и продажи бытовой электроники, включая телевизоры с плоским экраном (ЖК- и плазменные), ноутбуки и цифровые камеры, продолжают расти, стимулируя рост отрасли конденсаторов.

 

Рекомендуемая статья:

Что такое переменный конденсатор?

Знакомство с танталовыми конденсаторами

Поделиться этой публикацией

Часто задаваемые вопросы

  • Сколько типов конденсаторов существует?

     Эти конденсаторы подразделяются на два типа, а именно электролитические и суперконденсаторы. 
    Пленочные конденсаторы.
    Керамические конденсаторы.
    Электролитические конденсаторы.
    Конденсаторы специального назначения. 
  • Какие бывают типы конденсаторов, объясните их характеристики?

     Основное различие между пленочными конденсаторами и конденсаторами других форм заключается в их диэлектрических свойствах. К ним относятся поликарбонат, полипропилен, полиэстер (майлар), полистирол, тефлон и металлизированная бумага. Что касается диапазона емкости, конденсаторы пленочного типа доступны в диапазонах от 5 пФ до 100 мкФ. 
  • Что находится в конденсаторе?

     Конденсатор (первоначально известный как конденсатор) представляет собой пассивный электрический компонент с двумя выводами, используемый для электростатического накопления энергии в электрическом поле. Формы практических конденсаторов сильно различаются, но все они содержат по крайней мере два электрических проводника (пластины), разделенных диэлектриком (то есть изолятором). 
  • Конденсаторы переменного или постоянного тока?

     Когда мы подключаем заряженный конденсатор к небольшой нагрузке, он начинает подавать напряжение (накопленная энергия) на эту нагрузку до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится.  Конденсаторы бывают разных форм, и их номинал измеряется в фарадах (Ф). Конденсаторы используются как в системах переменного, так и постоянного тока (мы обсудим это ниже). 
  • Какой тип конденсатора следует использовать?

     Общее правило: всегда используйте конденсатор с более высоким рабочим напряжением, чем цепь, 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 %. 

Посмотреть больше

Краткий обзор типов конденсаторов | Блог о расширенном проектировании печатных плат

Ключевые выводы

  • Основная конструкция конденсатора состоит из двух металлических пластин, разделенных слоем диэлектрика.

  • Конденсаторы могут быть постоянными или переменными.

  • Электролитические конденсаторы, иначе называемые поляризованными конденсаторами, являются наиболее часто используемым типом конденсаторов.

Конденсаторы являются наиболее часто используемыми электронными компонентами после резисторов. Конденсатор — это пассивный компонент, который используется для хранения электрической энергии в течение короткого периода времени. Способность конденсатора удерживать электрический заряд называется емкостью и измеряется в фарадах. Как и резисторы, конденсаторы могут быть соединены последовательно или параллельно, что позволяет изменять эффективную емкость. Существует несколько типов конденсаторов, разработанных для использования в электронных схемах. Рассмотрим эти типы и их функции.

Конденсаторы

Конденсаторы широко используются во всех отраслях электротехники и электроники. Базовая конструкция конденсатора состоит из двух металлических пластин, разделенных слоем диэлектрика. Выводы конденсатора вынесены из металлических пластин для внешних подключений. Емкость конструкции может быть определена следующим уравнением:

Факторы, влияющие на емкость

 Емкость конденсатора можно изменять, изменяя следующие параметры:

  1. Площадь пластины: Емкость увеличивается за счет увеличения площади пластины.
  2. Перекрытие пластин: По мере увеличения площади перекрытия параллельных пластин значение емкости увеличивается.
  3. Расстояние между пластинами: Чем ближе расположены параллельные пластины, тем больше значение емкости.
  4. Характер диэлектрика: Выбор диэлектрического материала с высокой диэлектрической проницаемостью увеличивает значение емкости.

Обычно в качестве диэлектрика между пластинами из тонкой металлической фольги используются тонкие пластиковые пленки, что сближает пластины и увеличивает емкость. Вся конструкция заключена в пластик, чтобы сделать конструкцию жесткой.

Типы конденсаторов 

Существует несколько типов конденсаторов; конденсаторы могут быть постоянными или переменными конденсаторами. В переменных конденсаторах значение емкости можно намеренно изменить с помощью электронных или механических средств. Переменные конденсаторы часто используются для настройки радио. По сравнению с переменными конденсаторами конденсаторы, емкость которых не может быть изменена никаким образом, называются постоянными конденсаторами. Конденсаторы постоянной емкости можно разделить на следующие типы.

Типы постоянных конденсаторов

  1. Бумажный конденсатор: В бумажных конденсаторах слои металлической фольги перемежаются бумагой, пропитанной маслом или воском. Эти типы конденсаторов широко используются в силовых цепях, особенно в бытовой технике.
  2. Слюдяной конденсатор: Диэлектрические потери, связанные со слюдяными конденсаторами, очень малы, поэтому эти конденсаторы используются в высокочастотных цепях. Стоимость слюдяных конденсаторов высока по сравнению с другими типами конденсаторов. Для слюдяных конденсаторов доступны две компоновки:
    1. Слюдяная и металлическая фольга укладываются чередующимися слоями и плотно прижимаются друг к другу.
    2. На торцы листа слюды напылены тонкие пленки серебра.
  3. Полиэфирный конденсатор: Две тонкие полиэфирные пленки, металлизированные с одного конца, скручены вместе, образуя структуру, аналогичную бумажному конденсатору. Клемма, подключенная к внешнему электроду из металлической фольги, отмечена черной полосой и должна быть подключена к более низкому рабочему потенциалу. Конденсатор из полиэстера имеет цветовую маркировку, аналогичную резисторам. Эти конденсаторы подходят для высоковольтных приложений.
  4. Керамический конденсатор: Керамический конденсатор изготавливается путем нанесения металлического покрытия на оба конца тонкого керамического диэлектрического материала. Несколько таких керамических слоев укладываются вместе и отделяются от каждого слоя дополнительным количеством керамики. Слои соединены металлическими электродами и выведены в качестве выводов. Емкость керамического конденсатора варьируется от 1 пФ до примерно 1 мкФ с номинальным рабочим напряжением до нескольких тысяч вольт. Эти конденсаторы подходят для высокотемпературных применений. Керамические конденсаторы делятся на:
    1. Керамический конденсатор класса 1: в этом типе керамического конденсатора используются керамические материалы, нечувствительные к изменениям температуры. Как правило, значение емкости меньше при высокой стабильности и низких потерях независимо от температуры. Эти типы керамических конденсаторов обычно используются в высокочастотных цепях в телевизионных и радиотюнерах, генераторах и фильтрах.
    2. Керамический конденсатор класса 2: Керамические материалы, полученные из титаната бария (с диэлектрической проницаемостью, равной 6000+), которые чувствительны к температуре, используются в керамических конденсаторах класса 2. Эти конденсаторы обладают большей емкостью в небольших корпусах для поверхностного монтажа. Они подходят для сопряжения, байпаса и буфера.
    3. Конденсатор класса 3: керамические конденсаторы обеспечивают более высокий объемный КПД, чем керамические конденсаторы класса 2. Однако керамические конденсаторы класса 3 обладают плохой температурной стабильностью, точностью и старением со временем по сравнению с их аналогами.
  5. Конденсатор из поликарбоната: Конденсатор из поликарбоната с очень стабильным диэлектрическим материалом обеспечивает широкий допуск. Он может работать при температуре от -55°C до +125°C и обладает хорошим сопротивлением изоляции и коэффициентом рассеяния. Этот конденсатор является частью термопластичных полимерных конденсаторов.
  6. Электролитический конденсатор: Электролитические конденсаторы, также называемые поляризованными конденсаторами, являются наиболее часто используемым типом конденсаторов в электротехнике и электронике. Электролитические конденсаторы чувствительны к полярности. Они состоят из анода с изолирующим оксидным слоем, образующим диэлектрик конденсатора. Толщина образования оксидного слоя настолько мала, что значение «d» в приведенном выше уравнении становится малым, что делает значение емкости высоким. Электролитические конденсаторы доступны с высоким номинальным напряжением и обычно используются для приложений связи и развязки. В зависимости от материала диэлектрика электролитические конденсаторы можно разделить на:
    1. Танталовые электролитические конденсаторы с пятиокисью тантала в качестве диэлектрика.
    2. Алюминиевые электролитические конденсаторы с оксидом алюминия в качестве диэлектрика.
    3. Конденсаторы электролитические ниобиевые с пятиокисью ниобия в качестве диэлектрика.

Список типов конденсаторов еще длиннее с другими вариантами, такими как пленочные конденсаторы из полистирола, пленочные конденсаторы из ПТФЭ, кремниевые конденсаторы и суперконденсаторы. При выборе любого из этих типов конденсаторов для данного приложения необходимо учитывать такие факторы, как стабильность, стоимость, точность, утечка, температура и размер.

Набор инструментов для проектирования и анализа Cadence помогает разработчикам создавать печатные платы с различными типами конденсаторов, резисторов, катушек индуктивности и других активных компонентов. Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, поговорите с нашей командой экспертов.

Свяжитесь с нами

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на LinkedIn Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions