Применение конденсаторов, принцип работы конденсатора, электрическая ёмкость конденсатора

Применение конденсаторов весьма обширно: совместно с резисторами в таймерах, потому, что резисторы позволяет им медленно заряжаться и/или разряжаться; в колебательных контурах приёмопередающих устройств совместно с катушками индуктивности; в блоках питания для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямления; в различных фильтрах потому, что конденсаторы легко пропускают переменный ток и не пропускают постоянный; просто в схемах, где необходимо замедлить процесс увеличения или падения напряжения и др.

Принцип работы конденсатора

Принципом работы конденсатора считается способность конденсатора сохранять электрический заряд, т.е. заряжаться и в нужный момент разряжаться. Например в колебательном контуре радиоприёмника или передатчика, когда он соединён (как правило параллельно, но может и последовательно) с катушкой индуктивности. При таком соединении получается, что на пластинах конденсатора периодически происходит смена полярности. Сначала одна пластина заряжается положительным зарядом, а вторая отрицательным. После того, как он зарядится полностью, он начинает разряжаться. После полного разряда он начинает заряжаться в обратном направлении. Та пластина, что была с положительным зарядом, заряжается отрицательным, а другая — положительным. Так до полного заряда и снова разряд. На этом принципе работы конденсатора основана работа всех генераторов аналоговых приёмопередающих устройств.

Электрическая ёмкость конденсатора

Электрическая ёмкость конденсатора характеризует способность конденсатора сохранять электрический заряд. Чем больше ёмкость, тем больший заряд может быть сохранен. Электрическая ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах, обозначается F. Однако 1F — очень большая емкость, поэтому для обозначения ёмкости как правило используются префиксы, обозначающие меньшие значения емкости.

Используются три префикса: µ (микро), n (нано) и p (пико):

• µ (микро) означает 10^-6 (одна миллионная часть), т.е. 1000000µF = 1F
• n (нано) означает 10^-9 (одна миллиардная часть), т.е. 1000nF = 1µF
• p (пико) означает 10^-12 (одна триллионная часть), т.е. 1000pF = 1nF

Ёмкость конденсатора не всегда просто определить, т.к. существует множество типов конденсаторов с различными системами маркировки.

 

Все существующие типы конденсаторов разделяются на две основные группы: электролитические конденсаторы (так же называемые полярными) и неполярные. Неполярные в свою очередь подразделяются на конденсаторы постоянной ёмкости и конденсаторы переменной ёмкости, разновидностью которых являются подстроечные конденсаторы. Каждая группа имеет собственное схематическое обозначение.

Конденсаторы и их применение — Публицистика — Библиотека

Электрические конденсаторы

Для того, чтобы понять, что такое электрический конденсатор, надо понять, а что есть электричество? Электричество — совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц (из БСЭ). Чаще всего, электрически заряженная частица, это электрон.

Электрический же конденсатор — это элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора — это электрическая емкость между электронами конденсатора, определяемая отношением накапливаемого в нем электрического заряда к приложенному напряжению (ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ, характеристика проводника, количественная мера его способности удерживать электрич. заряд. В электростатич. поле все точки проводника имеют один и тот же потенциал ф. Потенциал ф (отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности) пропорционален заряду q проводника (т. е. отношение q к ф не зависит от q). Это позволяет ввести понятие Э. ё. уединённого проводника, к-рая равна отношению заряда проводника к потенциалу. То есть, чем больше Э. ё., тем больший заряд может накопить проводник при данном ф — из БСЭ). Конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (ДИЭЛЕКТРИКИ, вещества, плохо проводящие электрич. ток. Термин «Д.» (от греч. dia — через и англ. electric -электрический) введён М. Фарадеем для обозначения веществ, через к-рые проникают электрич. поля — из БСЭ), и обладает способностью накапливать электрическую энергию.

Емкость конденсатора зависит от материала диэлектрика, формы и взаимного расположения электродов и высчитывается по формуле С=q/U, где С-емкость, измеряемая в Фарадах (по имени английского ученого Майкла Фарадея [ФАРАДЕЙ (Faraday) Майкл (22.9.1791, Лондон,-25.8.1867, там же), английский физик, химик и физико-химик, основоположник учения об электромагнитном поле, чл. Лондонского королевского общества (1824)]), q-заряд, измеряемый в Кулонах (по имени французского ученого Шарля Кулона [КУЛОН (Coulomb) Шарль Огюстен (14.6.1736, Ангулем,-23.8.1806, Париж), французский физик, чл. Парижской АН (1781)]) и U-разность потенциалов на обкладках конденсатора, измеряемая в Вольтах. За единицу емкости в системе СИ принимают емкость такого конденсатора, у которого потенциал возрастает на 1 вольт при сообщении ему заряда 1 кулон. Сию единицу называют Фарадой (Ф). Для практики её не используют, так как она слишком велика, а используют более мелкие единицы: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ), пикофараду (пФ). 1 Ф=106 мкФ=109 нФ=1012 пФ.

Классификация конденсаторов

В основу классификации конденсаторов положено деление их на группы по виду применяемого диэлектрика и по конструктивным особенностям, определяющим использование их в конкретных цепях аппаратуры. Согласно ГОСТ 11 074.008-78, классификация конденсаторов такова:

Вид диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность емкости, величину потерь и др. Конструктивные особенности определяют характерные области применения: помехоподавляющие, подстроечные, дозиметрические, импульсные и др.

Дальнейшее деление групп конденсаторов по виду диэлектрика связано с использованием их в конкретных цепях аппаратуры назначением и выполняемой функцией, например, низковольтные и высоковольтные, низкочастотные и высокочастотные, импульсные и др.

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

По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.

Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их применяют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях автоматики и т.д.

Емкость подстроечных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение емкости.

В зависимости от способа монтажа конденсаторы могут выполняться для печатного и для навесного монтажа, а также для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные, из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в виде проходных шпилек, опорных винтов. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ-конденсаторов, в качестве выводов могут использоваться части их поверхности (безвыводные конденсаторы). У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов, одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выводом.

По характеру защиты от внешних воздействий конденсаторы выполняются: защищенными, незащищенными, неизолированными, изолированными, уплотненными и герметизированными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружающей среды с его внутренним пространством. Герметизация осуществляется с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика также можно разделить конденсаторы с органическим, неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком, который является также неорганическим, но в силу особой специфики характеристик выделен в отдельную группу.

Основные электрические параметры и характеристики конденсаторов.

Удельная емкость конденсатора — отношение емкости к массе (или объему) конденсатора.

Номинальная емкость конденсатора — емкость, которую должен иметь конденсатор в соответствии с нормативной документацией (ГОСТ или ТУ). Фактическая емкость каждого экземпляра отличается от номинальной, но не более, чем на допустимое отклонение.

Допустимое отклонение емкости от номинальной (допуск) характеризует точность значения емкости. Значения этих отклонений установлены ГОСТ 9661-73 в процентах для конденсаторов емкостью 10 пФ и более и в пикофарадах для конденсаторов с меньшей емкостью:

Номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе (или указанное в документации), при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры (как правило, более 70-85 0С) допускаемое напряжение снижается. Значения номинальных напряжений конденсаторов постоянной емкости установлены ГОСТ 9665-77.

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора — электрическое сопротивление конденсатора постоянному току (ГОСТ 21415-75), определяемое соотношением Rиз=U/Iут, где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки или проводимости. Сопротивление изоляции характеризует качество диэлектрика и качество изготовления конденсаторов, и зависит от типа диэлектрика. Сопротивление изоляции для конденсаторов большой емкости обратно пропорционально площади обкладок, т.е. емкости конденсаторов. Поэтому для конденсаторов емкостью более 0,33 мкФ принято, вместо сопротивления изоляции, приводить значение постоянной времени, выражаемое в секундах (МОм мкФ), равное произведению сопротивления изоляции на значение номинальной емкости. Сопротивление изоляции конденсатора измеряют между его выводами. Для конденсаторов, допускающих касание своим корпусом шасси или токоведущих шин, вводится понятие сопротивления изоляции между корпусом и соединенными вместе выводами.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) — параметр, применяемый для характеристики конденсаторов линейной зависимостью емкости от температуры. Практически ТКЕ определяют как относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 10 С. Слюдяные, керамические и некоторые пленочные конденсаторы, в зависимости от температурной стабильности, разделяют на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ:

Если зависимость емкости от температуры нелинейна, температурную стабильность емкости конденсатора характеризуют относительным изменением емкости при переходе от нормальной температуры (20+-50 С) к предельным значениям рабочей температуры. Допустимые изменения емкости сегнетокерамических конденсаторов с нелинейной зависимостью ТКЕ таковы:

Слюдяные и полистирольные конденсаторы имеют ТКЕ в пределах (50…200)*10-61/0С, поликарбонатные — 50*10-61/0 С. Для конденсаторов с другими видами диэлектрика ТКЕ не нормируется.

Необратимые изменения емкости конденсаторов при воздействии тепла характеризуются остаточным относительным изменением емкости (после возвращения к исходной температуре), которое называют коэффициентом температурной нестабильности емкости (КТНЕ).

Стабильность параметров конденсаторов. Электрические свойства и срок службы конденсатора зависят от условий эксплуатации (воздействие тепла, влажности, радиации, вибраций, ударов и др.).

Температура и влажность окружающей среды являются важнейшими факторами, влияющими на надежность, долговечность и сохраняемость конденсаторов. Предельно допустимая температура для конденсаторов ограничивается заданием максимально положительной температуры окружающей среды и величиной электрической нагрузки. Применение конденсаторов в условиях, превышающих эти ограничения, может вызвать резкое ухудшение параметров (снижение сопротивления изоляции, уменьшение емкости, увеличение тока и тангенса угла потерь), нарушение герметичности спаев. На конденсаторы в составе аппаратуры может ещё воздействовать теплота, выделяемая другими сильно нагревающимися при работе аппаратуры изделиями.
Для многих типов конденсаторов в условиях низких температур характерно снижение емкости, особенно у оксидных и керамических конденсаторов. Все типы оксидных конденсаторов с жидким или пастообразным электролитом при температурах ниже 600 С практически неработоспособны.

С ростом температуры окружающей среды напряжение на конденсаторе должно снижаться.

Воздействие влаги сказывается на снижении значения сопротивления изоляции (повышение вероятности пробоя), увеличении тангенса угла потерь. Влага, кроме того, вызывает коррозию металлических деталей конденсаторов.

При эксплуатации аппаратуры конденсаторы подвергаются воздействию различного вида механических нагрузок: вибрации, ударам, ускорению и т.д. Как следствие, могут возникнуть обрывы выводов, трещины и снижение электрической прочности.

Процессы, протекающие в конденсаторах в условиях воздействия ионизирующих излучений (сиречь радиации), приводят к обратимым и остаточным изменениям электрических параметров.

Обратимые изменения связаны с процессами ионизации диэлектрических материалов и воздуха, и сопровождаются резким снижением сопротивления изоляции и увеличением тока утечки. Увеличивается также тангенс угла потерь, особенно на низких частотах. После прекращения облучения сопротивление изоляции (ток утечки оксидных конденсаторов), в большинстве случаев, восстанавливается. Остаточные изменения параметров связаны, в основном, с устойчивыми нарушениями структуры рабочего диэлектрика и защитных материалов. Особенно подвержено изменениям структура полимерных материалов, применяемых в пленочных и комбинированных конденсаторах.
Конденсаторы с органическим диэлектриком вообще более чувствительны к воздействию излучения по сравнению с неорганическим диэлектриком. Наиболее устойчивы к воздействию ионизирующих излучений керамические конденсаторы.

Наибольшие необратимые изменения параметров вызываются длительным воздействием электрической нагрузки.

Превышение допустимых значений постоянного и переменного напряжения резко снижает надежность конденсаторов. Наиболее устойчивы к воздействию электрических нагрузок и стабильны защищенные керамические конденсаторы. Среди оксидных конденсаторов наиболее стабильны оксидно-полупроводниковые герметизированные конденсаторы. Низкая стабильность параметров проявляется у электролитических оксидных конденсаторов.
При длительном хранении всех конденсаторов изменяется их емкость.

Применение конденсаторов.

Конденсаторы имеют весьма широкое применение в различных областях техники. Они являются основой радиотехники, составным элементом всех электрических устройств. Применяются конденсаторы и в военной аппаратуре, в средствах связи, наблюдения и целеуказания, в системах РЭБ.

Источники информации:

1. «Большая Советская Энциклопедия», 3-е издание, Москва, издательство «Советская Энциклопедия», 1969-1978.
2. Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. «Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник», Минск, издательство «Беларусь», 1994.
3. «Большой Энциклопедический Словарь», Москва, издательство «Советская Энциклопедия», Санкт-Петербург, фонд «Ленинградская Галерея», 1993 год.

Емкость, Электрический конденсатор. Виды Характеристики, применение

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про электрический конденсатор, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое электрический конденсатор,конденсатор,конденсаторы,переменный конденсатор,подстроечный конденсатор,суперконденсатор,ионистр,применение конденсаторов , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база.

электрический конденсатор

Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определенным или переменным значением емкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоев диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свернутые в цилиндр или параллелепипед со скругленными четырьмя ребрами (из-за намотки).

Конденсатор является пассивным однопортовым элементом

• Сопротивление: конститутивное отношение определяется как .
• Емкость: конститутивное отношение определяется как .
• Индуктивность : конститутивное отношение определяется как .
• Memristance(не включен): конститутивное отношение определяется как .

где произвольная функция от двух переменных.

Онлайн демонстрация и симуляция работы электрический конденсатор:

Открыть на весь экран

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

Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объемного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические. На танталовых конденсаторах (слева) полоской обозначен «+», на алюминиевых (справа) маркируют «-».

SMD-конденсатор на плате, макрофотография

Различные конденсаторы для объемного монтажа

Содержание

• 1 История
• 2 Свойства конденсатора
• 3 Обозначение конденсаторов на схемах
• 4 Характеристики конденсаторов
  • 4.1 Основные параметры
    • 4.1.1 Ёмкость
    • 4.1.2 Удельная емкость
    • 4.1.3 Плотность энергии
    • 4.1.4 Номинальное напряжение
    • 4.1.5 Полярность
    • 4.1.6 Опасность разрушения (взрыва)
  • 4.2 Паразитные параметры
    • 4.2.1 Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки Rd и саморазряд
    • 4.2.2 Эквивалентное последовательное сопротивление — Rs
    • 4.2.3 Эквивалентная последовательная индуктивность — Li
    • 4.2.4 Тангенс угла диэлектрических потерь
    • 4.2.5 Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)
    • 4.2.6 Диэлектрическая абсорбция
    • 4.2.7 Паразитный пьезоэффект
    • 4.2.8 Самовосстановление
• 5 Классификация конденсаторов
• 6 Сравнение конденсаторов постоянной емкости
• 7 применение конденсаторов и их работа
• 8 Маркировка конденсаторов
  • 8.1 Маркировка советских и российских конденсаторов
    • 8.1.1 Старая система обозначений
    • 8.1.2 Новая система обозначений

История

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

Свойства конденсатора

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

В методе гидравлических аналогийконденсатор — это гибкая мембрана, вставленная в трубу. Анимация демонстрирует мембрану, которая растягивается и сокращается под действием потока воды, что аналогично заряду и разряду конденсатора под действием электрического тока.

С точки зрения метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом

,

,где j — мнимая единица, ω — циклическая частота (рад/с) протекающего синусоидального тока, f — частота в Гц, C — емкость конденсатора (фарад). Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый емкостью C, собственной индуктивностью LCи сопротивлением потерь Rn.

Резонансная частота конденсатора равна

При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведет себя как катушка индуктивности . Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f < fp, на которых его сопротивление носит емкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной.

Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора:

где U — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор, а q — электрический заряд.

Обозначение конденсаторов на схемах

В России условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74

либо международному стандарту IEEE 315—1975:

Обозначение по ГОСТ 2.728-74	Описание
	Конденсатор постоянной емкости
	Поляризованный (полярный) конденсатор
	подстроечный конденсатор переменной емкости
	Варикап

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

Так как ионистр ( суперконденсатор ) фактически является конденсатором, то на схемах он отображается точно также как конденсатор

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

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

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположена на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где — диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая пространство между пластинами (в вакууме равна единице), —электрическая постоянная, численно равная 8,854187817·10−12 Ф/м. Эта формула справедлива, лишь когда d намного меньше линейных размеров пластин.

Для получения больших емкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая емкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

или

Онлайн демонстрация и симуляция работы электрический конденсатор:

Открыть на весь экран

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

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счет разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая емкость батареи последовательносоединенных конденсаторов равна

или

Онлайн демонстрация и симуляция работы электрический конденсатор:

Открыть на весь экран

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

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

Удельная емкость

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

Плотность энергии

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

Номинальное напряжение

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

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловойскорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.

Полярность

Современные конденсаторы, разрушившиеся без взрыва благодаря специальной разрывающейся конструкции верхней крышки . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Разрушение возможно из-за нарушения режима эксплуатации (температуры, напряжения, полярности) или старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вздувшаяся, но еще не разорвана, то, скорее всего, скоро он выйдет из строя или сильно изменятся параметры, что сделает его использование невозможным. В одно время был период времени который назывался конденсаторной чумой, т к чень ьрльшое количесво конденсаторов и часто выходило из строя изза исползования некачественного электролита.

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

Опасность разрушения (взрыва)

Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространенное явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов — также очень частая причина выхода их из строя, когда они стоят рядом с источниками повышенного тепловыделения (радиаторы охлаждения).

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

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

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

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

Паразитные параметры

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

Эквивалентная схема реального конденсатора и некоторые формулы.
C0 — собственная емкость конденсатора;
Rd — сопротивление изоляции конденсатора;
Rs — эквивалентное последовательное сопротивление;
Li — эквивалентная последовательная индуктивность.

Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки Rd и саморазряд

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

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

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

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

Эквивалентное последовательное сопротивление — Rs

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

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

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

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

Эквивалентная последовательная индуктивность — Li

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

Тангенс угла диэлектрических потерь

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

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол где δ — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь δ = 0. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности Pа креактивной Pр при синусоидальном напряжении определенной частоты. Величина, обратная tg δ, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)

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

.

где — изменение емкости, вызванное изменением температуры на .
Таким образом, изменение емкости от температуры (при не слишком больших изменениях температуры) выражается линейной функцией:

,

где — изменение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение емкости, — емкость при нормальных условиях. TKE применяется для характеристики конденсаторов с практически линейной зависимостью емкости от температуры. Однако ТКЕ указывается в спецификациях не для всех типов конденсаторов.

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

Диэлектрическая абсорбция

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

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

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

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

Паразитный пьезоэффект

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

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

Самовосстановление

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

Классификация конденсаторов

Существует три типа конденсаторов, основным среди них является электростатический конденсатор с сухим сепаратором. Эта классическая модель конденсатора имеет очень маленькую емкость и в основном используется в радиоэлектронике. Емкость конденсатора измеряется в фарадах и для электростатического колеблется в диапазоне пикофарад (пФ).

Следующий тип конденсатора — электролитический, он обеспечивает более высокую емкость в сравнении электростатическим и оценивается в микрофарадах (мкФ), что в миллион раз больше пикофарада. Сепаратор в таких конденсаторах влажного типа. Как и в электрических батареях, конденсаторы имеют разные полюса, которые необходимо соблюдать при использовании.

Третий тип – это суперконденсатор, его емкость оценивается в фарадах и в тысячи раз больше емкости электролитического. Суперконденсатор используется для хранения энергии, подвергающейся частым циклам заряда/разряда при высоких значениях силы тока и короткой длительности.

Суперконденсатор(ионистр), также известный как ультраконденсатор или двухслойный конденсатор, отличается от обычного конденсатора тем, что имеет очень большую емкость. Конденсатор хранит энергию с помощью статического заряда, в противовес электрохимическим реакциям батареи. Применение дифференциального напряжения на положительную и отрицательную пластины заряжает конденсат

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

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

По виду диэлектрика различают:

• Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).
• Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
• Конденсаторы с жидким диэлектриком.
• Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклопленочные),слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических пленок.
• Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, пленочные, комбинированные — бумажнопленочные, тонкослойные из органических синтетических пленок.
• Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной емкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесенный непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка. Время наработки на отказ типичнного электролитического конденсатора 3000-5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105°С . Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. При работе конденсаторов в импульсных сильноточных цепях (например, в импульсных источниках питания) такая упрощенная оценка надежности конденсаторов некорректна и расчет надежности более сложен.
• Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник . Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.

Керамический подстроечный конденсатор

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей емкости:

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

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

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

Сравнение конденсаторов постоянной емкости

Тип конденсатора	Используемый диэлектрик	Особенности/применения	Недостатки
Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком
бумажные конденсаторы
Масляные конденсаторы переменного тока	Промасленная бумага	В основном разрабатывались для обеспечения очень больших емкостей для промышленного применения в цепях переменного тока, выдерживая при этом большие токи и высокие пиковые напряжения частотой силовой питающей сети. В их задачи входит пуск и работа электрических моторов переменного тока, разделение фаз, коррекция коэффициента мощности, стабилизация напряжения, работа с контрольным оборудованием и т. д.	Ограничены низкой рабочей частотой, поскольку на высоких частотах имеют высокие диэлектрические потери.
Масляные конденсаторы постоянного тока	Бумага или ее комбинация с ПЭТ	Разработаны для работы при постоянном токе для фильтрации, удвоения напряжения, предотвращения образования дуги, как проходные и разделительные конденсаторы	При наличии пульсаций требуют уменьшения рабочего напряжения согласно предоставленным производителем графикам. Обладают бо́льшими размерами в сравнении с аналогами с полимерными диэлектриками.
Бумажные конденсаторы	Бумага/пропитанная бумага	Пропитанная бумага широко использовалась в старых конденсаторах. В качестве пропитки использовался воск, масло или эпоксидная смола. Некоторые подобные конденсаторы до сих пор применяются для работы при высоком напряжении, но в большинстве случаев теперь вместо них используют пленочные конденсаторы.	Большой размер. Большаягигроскопичность, из-за чего они поглощают влагу из воздуха даже при наличии пластикового корпуса и пропитки. Поглощенная влага ухудшает их характеристики, повышая диэлектрические потери и понижая сопротивление изоляции.
Металлизированные бумажные конденсаторы	Бумага	Меньший размер, чем у бумажно-фольговых конденсаторов	Подходят только для слаботочных применений. Вместо них стали широко применяться металлизированные пленочные конденсаторы.
Энергонакопительные конденсаторы	Конденсаторная крафт-бумага, пропитаннаякасторовым маслом или схожей жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, и пластинки из фольги	Разработаны для работы в импульсном режиме с высоким током разряда. Лучше переносят изменение полярности напряжения чем многие полимерные диэлектрики. Обычно применяются в импульсных лазерах,генераторах Маркса, для импульсной сварки, при электромагнитной формовке и иных задачах, требующих использования импульсов большой мощности.	Имеют большой размер и вес. Их энергоемкость значительно меньше чем у конденсаторов использующих полимерные диэлектрики. . Не способны к самолечению. Отказ подобного конденсатора может быть катастрофичным из-за большого объема накопленной энергии.
пленочные конденсаторы
Полиэтилентерефталатныеконденсаторы	Полиэтилентерефталатная пленка	Меньше чем бумажные или полипропиленовые конденсаторы со схожими характеристиками. Могут использовать полоски фольги, металлизированную пленку или их комбинации. ПЭТ конденсаторы почти полностью заменили бумажные для задач, где требуется работа с прямым (постоянным) током. Имеют рабочие напряжения вплоть до 60000 вольт при постоянном токе, а рабочую температуру до 125 °C. Обладают невысокой гигроскопичностью.	Температурная стабильность ниже чем у бумажных. Могут применяться при низкочастотном переменном токе, но непригодны при высокочастотном из-за чрезмерного нагрева диэлектрика.
Полиамидные конденсаторы	Полиамид	Рабочая температура до 200 °C. Высокое сопротивление изоляции, хорошая стабильность, малый тангенс угла потерь.	Большие размеры и высокая цена.
Каптоновые конденсаторы	Полиимидная пленка марки Каптон	Аналогичны ПЭТ, но обладают значительно более высокой рабочей температурой (вплоть до 250 °C).	Дороже ПЭТ. Температурная стабильность ниже чем у бумажных конденсаторов. Также могут применяться только при низкочастотном переменном токе, так как при высоких частотах происходит сильный нагрев диэлектрика.
Поликарбонатные конденсаторы	Поликарбонат	Имеют лучшее сопротивление изоляции, тангенс угла потерь и диэлектрическую адсорбцию в сравнении с полистирольными конденсаторами. Обладают лучшей влагостойкостью. Температурный коэффициент примерно ±80 ppm. Выдерживают полное рабочее напряжение на всем температурном диапазоне (от −55 °C до 125 °C)	Максимальная рабочая температура ограничена на уровне 125 °C.
Полисульфоновые конденсаторы	Полисульфон	Аналогичны поликарбонатным. Могут выдерживать полное номинальное напряжение на сравнительно высоких температурах. Поглощение влаги около 0,2 %, что ограничивает их стабильность.	Малая доступность и высокая стоимость.
Полипропиленовые конденсаторы	Полипропилен	Чрезвычайно низкий тангенс угла потерь, более высокая диэлектрическая прочность, чем у поликарбонатных и ПЭТ конденсаторов. Низкая гигроскопичность и высокое сопротивление изоляции. Могут использовать полоски фольги, металлизированную пленку или их комбинации. Пленка совместима с технологией самолечения, повышающей надежность. Могут работать на высоких частотах, в том числе при большой мощности, например, для индукционного нагрева (часто вместе с водяным охлаждением), благодаря очень низким диэлектрическим потерям. При более высоких емкостях и рабочем напряжении, например от 1 до 100 мкФ и напряжением до 440 вольт переменного тока, могут применяться как пусковые для работы с некоторыми типами однофазных электрических моторов.	Более чувствительны к повреждениям от кратковременных перенапряжений или переполюсовке чем пропитанные маслом бумажные конденсаторы.
Полистирольные конденсаторы	Полистирол	Отличные пленочные высокочастотные конденсаторы общего применения. Имеют отличную стабильность, высокую влагостойкость и малый отрицательный температурный коэффициент, позволяющий использовать их для компенсации положительного температурного коэффициента других компонентов. Идеальны для маломощных высокочастотных и прецизионных аналоговых задач.	Максимальная рабочая температура ограничена +85 °C. Сравнительно большие по размеру.
Фторопластовые конденсаторы	Политетрафторэтилен	Отличные пленочные высокочастотные конденсаторы общего применения. Очень низкие диэлектрические потери. Рабочая температура до 250 °C, огромное сопротивление изоляции, хорошая стабильность. Используются в критичных задачах.	Большой размер из-за низкой диэлектрической постоянной, более высокая цена в сравнении с другими конденсаторами.
Металлизированные полиэтилентерефталатные и поликарбонатные конденсаторы	ПЭТ или Поликарбонат	Надежные и значительно меньшие по размеру. Тонкая металлизация может использоваться для придания им свойства самовосстановления.	Тонкая металлизация ограничивает максимальный ток.
Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком
Многоуровневые пластинчатые слюдяные конденсаторы	Слюда	Преимущества данных конденсаторов основаны на том, что их диэлектрик инертен. Он не изменяется со временем ни физически, ни химически, а также имеет хорошую температурную стабильность. Обладают очень высокой стойкостью к коронным разрядам.	Без правильной герметизации подвержены влиянию влажности, что ухудшает их параметры. Высокая цена из-за редкости и высокого качества диэлектрика, а также ручной сборки.
Металлизированные или серебряные слюдяные конденсаторы	Слюда	Те же преимущества, в дополнение обладают большей устойчивостью к влаге.	Более высокая цена.
Стеклянные конденсаторы	Стекло	Аналогичны слюдяным. Стабильность и частотные характеристики лучше, чем у слюдяных. Очень надежные, очень стабильные, стойкие к радиации.	Высокая цена.
Температурно-компенсированные керамические конденсаторы	Смесь сложных соединений титанатов	Дешевые, миниатюрные, обладают превосходными высокочастотными характеристиками и хорошей надежностью. Предсказуемое линейное изменение емкости относительно температуры. Имеются изделия, выдерживающие до 15000 вольт	Изменение емкости при различном приложенном напряжении, частоте, подвержены старению.
Керамические конденсаторы с высокой диэлектрической постоянной	Диэлектрики, основанные на титанате бария	Миниатюрнее температурно-компенсированных конденсаторов из-за большей диэлектрической постоянной. Доступны для напряжений вплоть до 50000 вольт.	Обладают меньшей температурной стабильностью, емкость значительно изменяется при различном приложенном напряжении.
Конденсаторы с оксидным диэлектриком
Алюминиевые электролитические конденсаторы	Оксид алюминия	Огромное отношение емкости к объему, недорогие, полярные. В основном применяются как сглаживающие и питающие конденсаторы в источниках питания. Наработка на отказ конденсатора с максимально допустимой рабочей температурой 105 °C при расчете составляет до 50000 часов при температуре 75 °C	Высокие токи утечки, большое внутреннее сопротивление и индуктивность ограничивают возможность использования их на высоких частотах. Имеют низкую температурную стабильность и плохие отклонения параметров. Могут взорваться при превышении допустимых параметров и/или перегреве, при приложении обратного напряжения. Максимальное напряжение около 500 вольт.
Танталовые конденсаторы	Оксид тантала	Большое отношение емкости к объему, малый размер, хорошая стабильность, большой диапазон рабочих температур. Широко используются в миниатюрном оборудовании и компьютерах. Доступны как в полярном, так и неполярном исполнении. Твердотельные танталовые конденсаторы имеют намного лучшие характеристики по сравнению с имеющими жидкий электролит.	Дороже алюминиевых электролитических конденсаторов. Максимальное напряжение ограничено планкой около 50 вольт. Взрываются при превышении допустимого тока, напряжения или скорости нарастания напряжения, а также при подаче напряжения неправильной полярности.
Твердотельные конденсаторы	Оксид алюминия, оксидтантала	Вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.	Дороже обычных. При 105°С срок службы как у обычных электролитических. Рабочие напряжения до 35 В.
Конденсаторы с двойным электрическим слоем
Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы)	Тонкий слой электролита иактивированный уголь	Огромная емкость относительно объема, маленький размер, низкоеэквивалентное последовательное сопротивление. Доступны номиналы в сотни и даже тысячи фарад. Это сравнительно новая технология. Обычно используются для временного питания оборудования при замене батарей. Могут заряжаться и разряжаться бо́льшими токами, чем батареи, что делает их ценными для гибридных автомобилей. Полярные, имеют низкое номинальное напряжение (вольт на конденсаторную ячейку). Группы ячеек соединяются последовательно для повышения общего рабочего напряжения.	Относительно высокая стоимость.
Литий-ионные конденсаторы	Ион лития	Литий-ионные конденсаторы обладают большей энергоемкостью, сравнимой с батареями, безопаснее в сравнении с литий-ионными батареями, в которых начинается бурная химическая реакция при высокой температуре. По сравнению с ионисторами они имеют большее выходное напряжение. Удельная мощность у них сравнимa, но плотность энергии у Li-ion конденсаторов гораздо выше.	Новая технология.
Конденсаторы вакуумные
Вакуумные конденсаторы	Вакуумные конденсаторы используют стеклянные или керамические колбы с концентрическими цилиндрическими электродами.	Чрезвычайно малые потери. Используются для мощных высоковольтных радиочастотных задач, таких как индукционный нагрев, где даже малые потери приводят к чрезмерному нагреву самого конденсатора. При ограниченном токе искры могут обладать самовосстановлением.	Очень высокая цена, хрупкость, большой размер, низкая емкость.

12 пФ, 20 кВ вакуумный конденсатор постоянной емкости.

Два 8 мкФ, 525 В бумажных электролитических конденсатора в радио 1930х годов.

Применение конденсаторов и их работа

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

• Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.

• Во вторичных источниках электропитания конденсаторы применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

• При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках,электромагнитных ускорителях, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п.

• Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти (см.DRAM, Устройство выборки и хранения).

• Конденсатор может использоваться как двухполюсник, обладающий реактивным сопротивлением, для ограничения силы переменного тока в электрической цепи (см. Балласт).

• Процесс заряда и разряда конденсатора через резистор (см. RC-цепь) или генератор тока занимает определенное время, что позволяет использовать конденсатор в времязадающих цепях, к которым не предъявляются высокие требования временной и температурной стабильности (в схемах генераторов одиночных и повторяющихся импульсов, реле времени и т. п.).

• В электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.

• Конденсаторы способны накапливать большой заряд и создавать большую напряженность на обкладках, которая используется для различных целей, например, для ускорения заряженных частиц или для создания кратковременных мощных электрических разрядов (см. генератор Ван де Граафа).

• Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на емкости конденсатора.
• ИП влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости).

• В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.

• Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обкладками конденсатора, и емкость конденсатора меняется в зависимости от уровня.

• Фазосдвигающего конденсатора. Такой конденсатор необходим для пуска, а в некоторых случаях и работы однофазных асинхронных двигателей. Также он может применяться для пуска и работы трехфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.

• Аккумуляторов электрической энергии (см. Ионистор). В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Также существуют некоторые модели трамваев, в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

Маркировка конденсаторов

Маркировка советских и российских конденсаторов

Существуют две системы обозначения советских/российских конденсаторов: буквенная (старая) и цифровая (новая).

Старая система обозначений

Буквенная система распространяется на конденсаторы, разработанные до 1960 года. В этой системе первая буква К означает конденсатор, вторая — тип диэлектрика (Б — бумажный, С — слюдяной, К — керамический, Э — электролитический и так далее…), третья — конструктивные особенности (герметичность исполнения или условия эксплуатации). Для упрощения системы обозначений часто первую букву К пропускают, оставляя вторую и последующие .

Новая система обозначений

В соответствии с новой (цифровой) системой маркировки конденсаторы делятся на группы по виду диэлектрика, назначению и варианту исполнения . Согласно этой системе, первая буква «К» означает «конденсатор», дальше следует цифра, обозначающая вид диэлектрика, и буква, указывающая, в каких цепях может использоваться конденсатор; после нее стоит номер разработки или буква, указывающая вариант конструкции .

См. также

• резистор , переменный резистор , подстроечный резистор , варистор ,
• мемристор , пизастор , четвёртый пассивный элемент электротехники ,
• катушка индуктивности , индуктивность , виды индуктивностей , характеристики индуктивности ,
• резистивно емкостная цепь , разделительный конденсатор , развязывающий конденсатор , сглаживающий конденсатор ,
• Электрический импеданс
• Вариконд
• Твердотельный конденсатор
• Ионистор
• Переходный процесс
• Схемы на переключаемых конденсаторах
• Метод Печини

Статью про электрический конденсатор я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое электрический конденсатор,конденсатор,конденсаторы,переменный конденсатор,подстроечный конденсатор,суперконденсатор,ионистр,применение конденсаторов и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Практические аспекты применения конденсаторов

Добавлено 11 декабря 2019 в 00:19

Сохранить или поделиться

Конденсаторы, как и все электрические компоненты, имеют ограничения, которые необходимо учитывать для надежности и правильной работы схемы.

Рабочее напряжение конденсатора

Рабочее напряжение: поскольку конденсаторы представляют собой не более чем два проводника, разделенных изолятором (диэлектриком), вы должны обратить внимание на максимально допустимое на нем напряжение. Если приложено слишком высокое напряжение, номинальное значение «пробоя» диэлектрического материала может быть превышено, что приведет к внутреннему короткому замыканию конденсатора.

Полярность конденсатора

Полярность: некоторые конденсаторы изготавливаются таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только одной полярности, но не другой. Это связано с их конструкцией: диэлектрик представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесенный во время изготовления на одну из пластин с помощью постоянного напряжения. Они называются электролитическими конденсаторами, и их полярность четко обозначена.

Рисунок 1 – Полярность конденсатора

Изменение полярности напряжения на электролитическом конденсаторе может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведет к разрушению устройства. Однако толщина этого диэлектрика позволяет получать чрезвычайно высокие значения емкости при относительно небольшом размере корпуса. По той же причине электролитические конденсаторы имеют тенденцию иметь низкое номинальное напряжение по сравнению с другими типами конструкций конденсаторов.

Эквивалентная схема конденсатора

Эквивалентная схема: поскольку пластины в конденсаторе имеют некоторое сопротивление, и поскольку ни один диэлектрик не является идеальным изолятором, не существует такой вещи, как «идеальный» конденсатор. В реальной жизни конденсатор имеет как последовательное сопротивление, так и параллельное сопротивление (сопротивление утечки), взаимодействующие с его чисто емкостными характеристиками:

Рисунок 2 – Эквивалентная схема конденсатора

К счастью, относительно легко изготовить конденсаторы с очень маленьким последовательным сопротивлением и очень высоким сопротивлением утечки!

Физические размеры конденсатора

Для большинства применений в электронике минимальный размер является целью для разработки компонентов. Чем меньшие по размеру компоненты можно изготовить, тем большая схема может быть встроена в меньший корпус, при этом, как правило, также уменьшается вес. В случае конденсаторов существуют два основных ограничивающих фактора для минимального размера устройства: рабочее напряжение и емкость. И эти два фактора, как правило, противоречат друг другу. Для любого конкретного выбранного диэлектрического материала единственный способ увеличить номинальное напряжение конденсатора – это увеличить толщину диэлектрика. Однако, как мы видели, это приводит к уменьшению емкости. Емкость можно восстановить, увеличив площадь пластины, но это делает компонент больше. Вот почему вы не можете судить о емкости конденсатора в фарадах просто по размеру. Конденсатор любого заданного размера может быть относительно высоким по емкости и с низким рабочим напряжением, или наоборот, или иметь некоторый компромисс между двумя этими крайностями. Посмотрим для примера следующие две фотографии:

Рисунок 3 – Масляный конденсатор высокого напряжения

Это довольно большой конденсатор по физическим размерам, но он имеет довольно низкое значение емкости: всего 2 мкФ. Тем не менее, его рабочее напряжение довольно высокое: 2000 вольт! Если бы этот конденсатор был перепроектирован так, чтобы между его пластинами был более тонкий слой диэлектрика, то могло бы быть достигнуто, по крайней мере, стократное увеличение емкости, но за счет значительного снижения его рабочего напряжения. Сравните приведенную выше фотографию с приведенной ниже. Конденсатор, показанный на нижнем рисунке, представляет собой электролитический компонент, по размерам подобный приведенному выше, но с очень отличающимися значениями емкости и рабочего напряжения:

Рисунок 4 – Электролитический конденсатор

Более тонкий слой диэлектрика дает ему гораздо большую емкость (20000 мкФ) и резко снижает рабочее напряжение (постоянное напряжение 35 В, напряжение 45 В в пике).

Вот некоторые образцы конденсаторов разных типов, все по размеру меньше, чем показанные ранее:

Рисунок 5 – Керамические конденсаторыРисунок 6 – Пленочные конденсаторыРисунок 7 – Электролитические конденсаторыРисунок 8 – Танталовые конденсаторы

Электролитические и танталовые конденсаторы являются полярными (чувствительны к полярности) и всегда помечаются как таковые. У электролитических конденсаторов отрицательные (-) выводы отмечаются стрелками на корпусе. У некоторых полярных конденсаторов полярность обозначена на положительном выводе. У большого электролитического конденсатора на 20 000 мкФ, показанного выше, положительный (+) вывод помечен знаком «плюс». Керамические, майларовые, пленочные и воздушные конденсаторы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы являются неполярными (они не чувствительны к полярности).

Конденсаторы являются очень распространенными компонентами в электронных схемах. Внимательно посмотрите на следующую фотографию – каждый компонент, обозначенный на печатной плате буквой «С», является конденсатором:

Рисунок 9 – Конденсаторы на сетевой карте

Некоторые конденсаторы на плате – это стандартные электролитические конденсаторы: C₃₀ (верхняя часть платы, в центре) и C₃₆ (левая сторона, 1/3 от вершины). Некоторые другие представляют собой особый вид электролитических конденсаторов, называемый танталовым, потому что именно этот тип металла используется для изготовления пластин. Танталовые конденсаторы имеют относительно высокую емкость для своих физических размеров. На плате, показанной выше, танталовые конденсаторы: C₁₄ (чуть ниже слева от C₃₀), C₁₉ (непосредственно под R₁₀, который ниже C₃₀), C₂₄ (нижний левый угол платы) и C₂₂ (внизу справа).

Примеры еще меньших по размеру конденсаторов можно увидеть на этой фотографии:

Рисунок 10 – Конденсаторы на жестком диске

Конденсаторы на этой печатной плате из соображений экономии места являются «устройствами поверхностного монтажа», как и все резисторы. В соответствии с соглашением о маркировке компонентов конденсаторы могут быть идентифицированы по меткам, начинающимся с буквы «C».

Оригинал статьи:

Теги

Алюминиевый электролитический конденсаторКерамический конденсаторКонденсаторТипы конденсаторовЭлектролитический конденсаторЭлектронные компоненты

Сохранить или поделиться

Типы конденсаторов и их применение. Конденсатор: применение и виды

Конденсатор встречается в наборах Мастер Кит (да и вообще в электронных устройствах) почти так же часто, как и резистор. Поэтому важно хотя бы в общих чертах представлять его основные характеристики и принцип работы.

Принцип работы конденсатора

В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Чем больше отношение площади пластин к толщине диэлектрика – тем выше ёмкость конденсатора. Чтобы избежать физического увеличения размеров конденсатора до огромных размеров, конденсаторы изготавливают многослойными: например, сворачивают ленты пластин и диэлектриков в рулон.
Так как любой конденсатор имеет диэлектрик, то он не способен проводить постоянный ток, но он может сохранять электрический заряд, приложенный к его обкладкам, и в нужный момент отдавать его. Это важное свойство

Давайте договоримся: радиодеталь мы называем конденсатором, а его физическую величину – ёмкостью. То есть правильно сказать так: «конденсатор имеет ёмкость 1 мкФ», но некорректно сказать: «замени на плате вон ту ёмкость». Вас, конечно, поймут, но лучше соблюдать «правила хорошего тона».

Электрическая ёмкость конденсатора – это главный его параметр
Чем больше ёмкость конденсатора, тем больший заряд он может сохранить. Электрическая ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах, обозначается F.
1 Фарад — очень большая ёмкость (земной шар имеет ёмкость менее 1Ф), поэтому для обозначения ёмкости в радиолюбительской практике используются следующие основные размерные величины — префиксы: µ (микро), n (нано) и p (пико):
1 микроФарад — 10-6 (одна миллионная часть), т.е. 1000000µF = 1F
1 наноФарад — 10-9 (одна миллиардная часть), т.е. 1000nF = 1µF
p (пико) — 10-12 (одна триллионная часть), т.е. 1000pF = 1nF

Как и Ом, Фарад – это фамилия физика. Поэтому, как культурные люди, пишем прописную букву «Ф»: 10 пФ, 33 нФ, 470 мкФ.

Номинальное напряжение конденсатора
Расстояние между пластинами конденсатора (особенно конденсатора большой ёмкости) очень мало, и достигает единиц микрометра. Если приложить к обкладкам конденсатора слишком высокое напряжение, слой диэлектрика может быть нарушен. Поэтому каждый конденсатор имеет такой параметр, как номинальное напряжение. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Но лучше, когда номинальное напряжение конденсатора несколько выше напряжения в схеме. То есть, например, в схеме с напряжением 16В могут работать конденсаторы с номинальным напряжением 16В (в крайнем случае), 25В, 50В и выше. Но нельзя ставить в эту схему конденсатор с номинальным напряжением 10В. Конденсатор может выйти из строя, причём часто это происходит с неприятным хлопком и выбросом едкого дыма.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях для начинающих не используется напряжение питания выше 12В, а современные конденсаторы чаще всего имеют номинальное напряжение 16В и выше. Но помнить о номинальном напряжении конденсатора очень важно.

Типы конденсаторов
О разнообразных конденсаторах можно написать много томов. Впрочем, это уже сделали некоторые другие авторы, поэтому я расскажу только самое необходимое: конденсаторы бывают неполярные и полярные (электролитические).

Неполярные конденсаторы
Неполярные конденсаторы (в зависимости от типа диэлектрика подразделяются на бумажные, керамические, слюдяные…) могут устанавливаться в схему как угодно – в этом они похожи на резисторы.
Как правило, неполярные конденсаторы имеют относительно небольшую ёмкость: до 1 мкФ.

Маркировка неполярных конденсаторов
На корпус конденсатора нанесён код из трёх цифр. Первые две цифры определяют значение ёмкости в пикофарадах (пФ), а третья – количество нулей. Так, на изображённом ниже рисунке на конденсатор нанесён код 103. Определим его ёмкость:
10 пФ + (3 нуля) = 10000 пФ = 10 нФ = 0,01 мкФ.

Конденсаторы ёмкостью до 10 пФ маркируются по-особенному: символ «R» в их кодировке обозначает запятую. Теперь Вы можете определить ёмкость любого конденсатора. Приведённая ниже табличка поможет Вам проверить себя.

Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Например, вместо конденсатора 15 нФ набор может комплектоваться конденсатором 10 нФ или 22 нФ, и это не отразится на работе готовой конструкции.
Керамические конденсаторы не имеют полярности и могут устанавливаться в любом положении выводов.
Некоторые мультиметры (кроме самых бюджетных) имеют функцию измерения ёмкости конденсаторов, и Вы можете воспользоваться этим способом.

Полярные (электролитические) конденсаторы
Есть два способа увеличения ёмкости конденсатора: либо увеличивать размер его пластин, либо уменьшать толщину диэлектрика.
Чтобы минимизировать толщину диэлектрика, в конденсаторах большой ёмкости (выше нескольких микрофарад) применяется специальный диэлектрик в виде оксидной плёнки. Этот диэлектрик нормально работает только при условии правильно приложенного напряжения на обкладках конденсатора. Если перепутать полярность напряжения, электролитический конденсатор может выйти из строя. Метка полярности всегда маркируется на корпусе конденсатора. Это может быть либо значок «+», но чаще всего в современных конденсаторах полосой на корпусе маркируется вывод «минус». Другой, вспомогательный способ определения полярности: плюсовой вывод конденсатора длиннее, но ориентироваться на этот признак можно только до того, как выводы радиодетали обрезаны.
На печатной плате также присутствует метка полярности (как правило, значок «+»). Поэтому при установке электролитического конденсатора обязательно совмещайте метки полярности и на детали, и на печатной плате.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Также допустима замена конденсатора на аналогичный с бОльшим значением допустимого рабочего напряжения. Например, вместо конденсатора 330 мкФ 25В набор можно применить конденсатор 470 мкФ 50В, и это не отразится на работе готовой конструкции.

Внешний вид электролитического конденсатора (правильно установленный на плату конденсатор)

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

Классификации конденсаторов.

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

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

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

Бумага;
— металлическая бумага;
— слюда; тефлон;
— поликарбонат;
— электролит.

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

Керамическими;
— пластиковыми;
— металлическими (алюминиевыми).

Следует знать, что приборы из керамики, пленки и неполярные виды не обладают маркировкой. Показатель их емкости колеблется от 1 пф до 10 мкф. А электролитные типы имеют форму бочонков в корпусе из алюминия и маркируются. Танталовый же тип производится в корпусах прямоугольной формы. Такие устройства бывают разного размера и расцветки: черные, желтые и оранжевые. На них также присутствует кодовая маркировка.

Электролитические конденсаторы из алюминия.

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

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

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

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение.

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

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

Источник:

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

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

Танталовые устройства.

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

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

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

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

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

Разновидности корпусов.

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

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

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

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

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

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.

Конденсатор — это элемент электрической цепи, способный, при небольшом размере, накапливать электрические заряды достаточно большой величины . Самой простой моделью конденсатора является два электрода, между которыми находится любой диэлектрик.-12 Ф/м..

Полярность конденсатора ;

Номинальное напряжение ;

Удельная емкость и другие .

Величина емкости конденсатора зависит от

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

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

Устройство конденсатора

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

Как заряжается и разряжается конденсатор?

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

Процессы, происходящие в конденсаторе

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

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

Применение

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

Электрический конденсатор — один из самых распространених радио элементов, служит он для накопления электроэнергии (заряда). Самый простой конденсатор можно представить в виде двух металлических пластин (обкладок) и диэлектрика который находится между ними.

Когда к конденсатору подключают источник напряжения, то на его обкладках (пластинах) появляются противоположные заряды и возникнет электрическое поле притягивающие их друг к другу, и даже после отключения источника питания, такой заряд остается некоторое время и энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.

В электронных схемах роль конденсатора также может состоять не только в накоплении заряда но и в разделения постоянной и переменной составляющей тока, фильтрации пульсирующего тока и разных других задачах.
В зависимости от задач и факторов работы, конденсаторы используются очень разных типов и конструкций. Здесь мы рассмотрим наиболее популярные типы конденсаторов.

Конденсаторы алюминиевые электролитические

Это может быть, например, конденсатор К50-35 или К50-2 или же другие более новые типы.
Они состоят из двух тонких полосок алюминия свернутых в рулон, между которыми в том же рулоне находится пропитанная электролитом бумага в роли диэлектрика.
Рулон находится в герметичном алюминиевом цилиндре, чтобы предотвратить высыхание электролита.
На одном из торцов конденсатора (радиальный тип корпуса) или на двух торцах которого (аксиальный тип корпуса) располагаются контактные выводы. Выводы могут быть под пайку либо под винт.

В электролитических конденсаторах емкость исчисляется в микрофарадах и может быть от 0.1 мкф до 100 000 мкф. Как правило большая емкость и характеризует этот тип конденсаторов.
Еще одним из важных параметров есть максимальное рабочее напряжение, которое всегда указывается на корпусе и в конденсаторах этого типа может быть до 500 вольт!

Среди недостатков данного типа можно рассмотреть 3 причины:
1. Полярность. Полярные конденсаторы недопустимы с работой в переменном токе. На корпусе обозначаются соответствующими значками выводы конденсатора, как правило конденсаторы с одним выводом минусовой контакт имеют на корпусе, а плюсовой на выводе.
2. Большой ток утечки. Естественно такие конденсаторы не годятся для длительного хранения энергии заряда, но они хорошо себя зарекомендовали в качестве промежуточных элементов, в фильтрах активных схем и пусковых установках двигателей.
3.Снижение емкости с увеличением частоты. Такой недостаток легко устраняется с помощью параллельно подключенного керамического конденсатора с очень маленькой ёмкостью.

Керамические однослойные конденсаторы

Такие типы, например как К10-7В, К10-19, КД-2. Максимальное напряжения такого типа конденсаторов лежит в пределах 15 — 50 вольт, а ёмкость от 1 пФ до 0.47 мкф при сравнительно небольших размерах довольно не плохой результат технологии.
У данного типа характерны малые токи утечки и низкая индуктивность что позволяет им легко работать на высоких частотах, при постоянном, переменном и пульсирующих токах.
Тангенс угла потерь tgδ не превышает обычно 0,05, а максимальный ток утечки – не более 3 мкА.
Конденсаторы данного типа спокойно переносят внешние факторы, такие как вибрация с частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.

Маркировка на корпусе конденсатора обозначает его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножать на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости данного конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф. Для удобства составлены таблицы наиболее «ходовых» ёмкостей конденсаторов и их маркировочные коды.
Наиболее часто применяются в фильтрах блоков питания и как фильтр поглощающий высокочастотные импульсы и помехи.

Керамические многослойные конденсаторы

Например К10-17А или К10-17Б.
В отличии от вышеописанных, состоят уже из нескольких слоев металлических пластин и диэлектрика в виде керамики, что позволяет иметь им большую ёмкость чем у однослойных и может быть порядка нескольких микрофарад, но максимальное напряжение у данного типа все также ограничено 50 вольтами.
Применяются в основном как фильтрующие элементы и могут исправно работать как с постоянным так и с переменным и пульсирующим током.

Керамические высоковольтные конденсаторы

Например К15У, КВИ и К15-4
Максимальное рабочее напряжение данного типа может достигать 15 000 вольт! Но ёмкость у них небольшая, порядка 68 — 100 нФ.

Работают они как с переменным так и с постоянным током. Керамика в качестве диэлектрика создает нужное диэлектрическое свойство выдерживать большое напряжение, а особая форма защищает конструкцию от пробоя пластин.

Применение у них самое разнообразное, например в схемах вторичных источников питания в качестве фильтра для поглощения высокочастотных помех и шумов, или в конструирование катушек Тесла, мощной и ламповой радиоаппаратуре.

Танталовые конденсаторы

Например К52-1 или smd А. Основным веществом служит — пентоксид тантала, а в качестве электролита — диоксид марганца.

Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
По рабочим свойствам танталовые конденсаторы схожи с электролитическими, но рабочее максимальное напряжение ограничено 100 вольтами, а ёмкость как правило не превышает 1000 мкФ.
Но в отличии от электролитических, у данного типа собственная индуктивность намного меньше что дает возможность их использования на высоких частотах, до несколько сотен килогерц.

Основной причиной выхода из строя бывает превышение максимального напряжения.
Применение у них в большинстве наблюдается в современных платах электронных устройств, что возможно из за конструктивной особенности smd-монтажа.

Полиэстеровые конденсаторы

Например K73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки…
Весьма популярные из за небольшой стоимости конденсаторы встречающиеся в почти всех электронных устройствах, например в балластах энергосберегающих ламп. Их корпус состоит из эпоксидного компаунда что придает конденсатору устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, химическим растворам и перегревам.

Ёмкость таких конденсаторов идет порядка 1 нф — 15мкф и максимальное рабочее напряжение у них от 50 до 1500 вольт.
Большой диапазон максимального напряжения и ёмкости дает возможность использования полиэстеровых конденсаторов в цепях постоянного, переменного и импульсных токов.

Полипропиленовые конденсаторы

Например К78-2 и CBB-60.
В данного типа конденсаторов в качестве диэлектрика выступает полипропиленовая пленка. Корпус изготовлен из негорючих материалов, а сам конденсатор призначен для работы в тяжелых условиях.
Ёмкость, как правило в пределах 100пф — 10мкф, но в последнее время выпускают и больше, а по поводу напряжение то большой запас может достигать и 3000 вольт!

Преимущество этих конденсаторов заключается не только в высоком напряжении, но и в чрезвычайно низком тангенсе угла потерь, поскольку tg? может не превышать 0,001, что позволяет использовать конденсаторы на больших частотах в несколько сотен килогерц и применять их в индукционных обогревателях и пусковых установках асинхронных электродвигателей.

Пусковые конденсаторы (CBB-60) могут иметь ёмкость и до 1000мкф что стает возможным из за особенностей конструкции такого типа конденсаторов. На пластиковый сердечник наматывается металлизированная полипропиленовая пленка, а сверху весь этот рулон покрывается компаундом.

На сегодняшний день существует множество типов конденсаторов и каждый из них обладает своими преимуществам и недостатками.
Одни могут работать при высоких напряжениях, другие обладают большой ёмкостью, третьи малой утечкой, четвёртые малой индуктивностью — эти факторы определяют область применения конденсаторов конкретного типа.
В этой статье будут рассмотрены основные, но далеко не все типы конденсаторов.

Алюминиевые электролитические конденсаторы .

Алюминиевые электролитические конденсаторы, состоят из двух скрученных тонких алюминиевых полосок, между которыми помещается бумага, пропитанная электролитом. Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 0.1uF до 100 000uF, что является их главным преимуществом перед другими типами, а максимальное рабочее напряжение может доходить до 500V. Максимальное рабочее напряжение и ёмкость обычно указываются на конденсаторе, максимальное рабочее напряжение конденсатора, изображенного на картинке, составляет 35 вольт , а ёмкость или заряд приходящийся на 1 вольт, составляет 680uF . Недостатком этого типа конденсаторов является относительно высокий ток утечки и то, что ёмкость их уменьшается с ростом частоты, именно поэтому на платах часто можно встретить алюминиевый электролитический конденсатор, параллельно которому ставят керамический или как горят “шунтируют керамикой”. Также надо сказать, что этот тип конденсаторов имеет полярность, это значит, что вывод конденсатора, обозначенный минусом на корпусе, должен всегда находиться под более отрицательным напряжением, чем другой вывод конденсатора. При несоблюдении этого правила конденсатор скорее всего взорвётся и именно поэтому применять их можно только в цепях с постоянным и пульсирующим током, но не переменным.

Танталовые конденсаторы .

Танталовые конденсаторы изготавливаются из пентаоксида тантала и схожи по свойствам с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, но обладают некоторыми особенностями. Они меньшего размера, максимальное рабочее напряжение до 100V, ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 47nF до 1000uF, обладают меньшей индуктивностью и могут применяться в более высокочастотных схемах, работающих на частотах в сотни Khz.5 или 100 000pF. К достоинствам можно отнести, незначительные токи утечки, небольшие габаритные размеры, низкую индуктивность и способность работать на высоких частотах, а также высокую температурную стабильность ёмкости. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Керамические многослойные конденсаторы

Керамические многослойные конденсаторы представляет собой структуру с чередующимися тонкими слоями керамики и металла.
Этот тип конденсаторов схож по свойствам с однослойными дисковыми, но обладает в несколько раз большей ёмкостью, достигающей нескольких uF. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих конденсаторов не указывается и так же как для однослойных дисковых, не должно превышать 50V. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Керамические высоковольтные конденсаторы

Преимущество этого типа конденсаторов понятно из названия, их отличительной особенностью является способность работать под высоким напряжением. Диапазон рабочих напряжений от 50 до 15000V, а ёмкость может 68pF до 150nF. Максимальное напряжение конденсатора, изображенного на картинке конденсатора равно 1000V, а ёмкость 100nF, выше описывалось как её узнать. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Полиэстеровые конденсаторы .

Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 1nF до 15uF, диапазон рабочих напряжений от 50 до 1500V. Они изготавливаются с разными допуском(допустимое отклонение номинальной ёмкости), 5%, 10% и 20%, обладают высокой температурной стабильностью, достаточно большой ёмкостью при их размерах, низкой ценой и как следствие находят широкое применение. Ёмкость конденсатора, изображенного на картинке равна 150 000pF или 150nF, буква К после числа 154 означает допуск, то есть на сколько реальное значение ёмкости может отличаться от указанной на конденсаторе. В данном случае допуск составляет 10%, подробнее об этом будет написано ниже. Нас больше интересует, что в маркировке этого конденсатора означает 2J и чему равно его максимальное рабочее напряжение. Для того чтобы ответить на два эти вопроса можно воспользоваться таблицей, буквенной маркировки напряжения.

Из таблицы становится понятно, что максимальное рабочее напряжение конденсатора равно 630V

Полипропиленовые конденсаторы .

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика применяется полипропиленовая плёнка, а их ёмкость может быть от 100pF до 10uF. Одним из главных преимуществ этого типа конденсаторов является высокое рабочее напряжение, которое может достигать 3000V, также преимуществом является возможность изготовления этого типа конденсаторов с допуском в 1%. На картинке изображён конденсатор ёмкость которого 5600pF, а максимальное рабочее напряжение равно 630V. Буква J после числа 562 обозначает допуск и в данном случае он равен 5%. Допуск можно определить, пользуясь таблицей, изображенной ниже.

То есть реальное значение ёмкости может отличаться на 5% той, что указана на конденсаторе. Могут работать на частотах до 100KHz.

Конденсатор это

Конденсатор — это устройство с постоянным или переменным значением емкости и малой проводимостью, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля (от латинского condensare, что значит уплотнять или сгущать; condensatio — накопление). Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Его емкость измеряется в фарадах.

Рассмотрим принцип работы конденсатора, узнаем какие процессы внутри него происходят и зачем нужен данный компонент.

Как работает конденсатор — устройство и принцип взаимодействия

Вначале разберемся, что такое конденсатор. Для этого рассмотрим, как данная радиодеталь изображается на схемах:

Обозначение конденсаторов

Как видно по маркировке конденсатора — это две металлические пластины, расположенные рядом с небольшим зазором. Как правило, между ними прокладывается слой диэлектрика. Также бывают конденсаторы просто с воздушным зазором.

У незнающего человека может возникнуть вопрос, какую роль играют рядом расположенные металлические пластины? Разберемся в данном вопросе:

Дело в том, что если подать на эти пластины напряжение, то они накопят электрический заряд и будут некоторое время его держать.

Как конденсаторы накапливают и держат заряд:

Например мы возьмем элемент питания, между контактами которого есть напряжение. Электрическое напряжение можно представить как стремление заряженных частиц перескочить от одного контакта к другому для устранения разности потенциалов. Подключая к источнику питания конденсатор, заряженные частицы устремляются друг к другу через него. Расстояние между платинами конденсатора невелико, но все же они разделены диэлектриком, что не позволяет частицам перескочить друг к другу. Но между ними возникает электрическое поле, которое подобно магнитному удерживает в притянутом друг к другу состоянии отрицательно заряженные частицы на одной пластине, а положительно заряженные — на другой. Соответственно происходит накопление в конденсаторе заряда.

Логично предположить, что чем больше пластин и чем они ближе друг к другу, тем больше заряженных частиц можно удержать на их плоскостях.

Как уже упоминалось, заряженные частицы устремляются друг к другу и заполняют всю площадь пластин. Движение заряжает их — это и есть электрический ток. Получается, что в момент зарядки конденсатора элемент питания отдает свой заряд. Но в отличие от аккумуляторов сила тока накопления и отдачи заряда конденсаторов ограничивается сопротивлением проводников и некоторыми нюансами, зависящими от типов компонентов.

Емкость конденсаторов

Свойство конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной — электроемкостью.

Электроемкость обозначается буквой C и определяется по формуле: C=q ⁄ U, где q — заряд конденсатора, U — напряжение между обкладками конденсатора. Электроемкость конденсатора зависит от площади перекрытия пластин и расстояния между ними, а также от свойств используемого диэлектрика: C ∼ S ⁄ d, где S — площадь каждой обкладки, d — расстояние между обкладками.

За единицу электроемкости в СИ принимается Фарад (Ф). 1 Фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд 1 Кулон создает между его обкладками напряжение 1 Вольт: 1 Фарад = 1 Кулон ⁄ 1 Вольт.

1 Ф — это большая емкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроемкость, равную дольным единицам Ф: микрофарад (мкФ) — это 10 в минус 6 степени Ф, пикофарад (пФ) — это 10 в минус 12 степени Ф.

Для получения требуемой емкости конденсаторы соединяют в батареи:

	Если конденсаторы соединены параллельно, то общая емкость равна сумме емкостей: Cоб = C1 + C2 + C3.
	Если конденсаторы соединены последовательно, то общая емкость будет равна: 1 ⁄ Cоб = 1 ⁄ C1 + 1 ⁄ C2 + 1 ⁄ C3.

Виды конденсаторов в зависимости от конструкции

Прежде чем переходить к классификации, нужно отметить, что пластины конденсаторов правильнее называть обкладками. Это обусловлено тем, что не всегда используются именно пластины.

Электролитические конденсаторы (оксидные)

Электролитические конденсаторы (оксидные) — это разновидность конденсаторов, в которых диэлектриком между обкладками является пленка оксида металла, где анод выполнен из металла, а катод представляет собой твердый, жидкий или гелевый электролит.

В алюминиевых электролитических конденсаторах используется алюминиевая фольга, свернутая для экономии пространства в рулон, а в качестве второй обкладки используется жидкий электролит. Такие конденсаторы имеют достаточно большую емкость, так как электролит ввиду своего агрегатного состояния очень плотно прилегает к первой обкладке. А разделяет эти слои тончайший диэлектрик в виде оксидной пленки на алюминиевой фольге.

Электролитические (оксидные) конденсаторы имеют полярность («+», «-»), и ее нужно соблюдать при подключении. При смене полярности из-за химических процессов слой оксидной пленки разрушается, но электролит подобран таким образом, что при повторном подключении уже с правильной полярностью разрушенные участки оксидной пленки восстанавливаются.

Восстановительный процесс называется анодированием. При этом выделяется газ, и конденсатор может вздуться. На электролитических конденсаторах сверху делаются насечки, чтобы при сильном вздутии он не взорвался, а просто раскрылся в этом ослабленном месте.

Из недостатков электролитических (оксидных) конденсаторов можно также выделить, что из-за свернутой в рулон обкладки она имеет паразитную индуктивность. Из-за такой индуктивности на высокой частоте конденсатор может вести себя как дроссель. Такие конденсаторы ввиду неидеальности электролита как проводника также имеют паразитное сопротивление. Данное сопротивление со временем увеличивается из-за высыхания электролита.

К электролитическим конденсаторам относятся и следующие типы:

• В танталовых конденсаторах в роли анода (обкладки, к которой подключается плюсовой контакт) используется танталовая губка, которая находится в среде электролита (катода). Обкладки разделяет оксидная пленка на металле. Танталовые конденсаторы не подвержены паразитной индуктивности и используются в высокочастотных цепях.
• В ниобиевых электролитических конденсаторах пассивированный металлический ниобий или монооксид ниобия рассматривается в качестве анода, а на анод добавляется изолирующий слой пятиокиси ниобия, так что он действует как диэлектрик. Твердый электролит укладывается на поверхность оксидного слоя, который действует как катод. Основным преимуществом ниобиевых конденсаторов является способность выдерживать высокие температуры во время пайки и довольно большая удельная емкость. Данные компоненты легко встраиваются в печатную плату и требуют соблюдения идеальной полярности. Любое обратное напряжение или ток пульсации, превышающий указанный разрушит диэлектрик и сам конденсатор.

Керамические конденсаторы

Керамический конденсатор — это накапливающий электронный компонент, у которого диэлектриком служит керамика на основе титанатов циркония (ZrTiO3), кальция (CaTiO3), никеля (NiTiO3) и бария (BaTiO3) (в особых случаях применяют конденсаторную керамику на базе Al2O3, SiO2, MgO).

Керамические конденсаторы дополнительно можно разделить на два подвида: 

• Дисковые керамические конденсаторы состоят из двух обкладок, которые разделены между собой керамическим диэлектриком.
• В многослойных элементах обкладки представлены в виде пачек из металлических пластин, которые входят друг в друга, и которые все так же разделены керамическим диэлектриком.

В отличие от электролитических конденсаторов, керамические имеют меньшую емкость. При этом они более надежны и не имеют паразитной индуктивности, так как обкладки не свернуты в рулон. А благодаря современным технологическим процессам в какой-то степени нивелируется недостаток с малой емкостью (конденсаторы могут иметь емкость десятки микрофарад).

Основной недостаток данного типа конденсаторов кроется в самой керамике. Такой диэлектрик очень сильно подвержен термическому воздействию. От перепадов температуры меняется емкость конденсатора. Также в зависимости от приложенного напряжения емкость может колеблется.

Существуют более качественные керамические диэлектрики — керамика первого класса. С такими изоляторами описанные выше проблемы исчезают. Но ухудшается показатель емкости к объему, и увеличивается цена компонента.

Пленочные конденсаторы

Для того, чтобы избежать недостатков керамических конденсаторов, применяют другой тип — пленочные, которые используют в качестве диэлектрика между обкладок пленку из разных материалов (полистирол, полипропилен, тефлон).

Пленочные конденсаторы можно считать почти идеальными. Они очень стабильно держат емкость, не имеют индуктивности, умеют самостоятельно восстанавливаться после пробоя. Но, к сожалению, их соотношение емкости к объему одно из самых худших. Их используют в ответственных и важных местах схем, где нужно пожертвовать пространством на плате в угоду надежности и стабильности.

Применение конденсаторов в электротехнике

В данном пункте разберемся с типами конденсаторов, но уже не по конструкции, а по применению.

Начнем изучение с пусковых конденсаторов. Как известно у электродвигателей пусковой ток гораздо выше, чем номинальный рабочий ток. И так как конденсатор может отдать ток очень большой величины, то параллельно лини питания подключается элемент большей емкости. Если таким же образом установить конденсатор после трансформатора и диодного моста, то его уже можно будет называть сглаживающим. Дело в том, что скорость зарядки конденсатора велика, и он будет заряжаться пиками, полученными от выпрямленного переменного напряжения.

Пусковой и сглаживающий конденсатор

Может возникнуть вопрос, почему после выпрямления переменного тока напряжение поднимается? Переменное напряжение обычно считается как среднеквадратичное, но в вершине своей амплитуды оно имеет гораздо выше значение, и конденсатор заряжается этими пиками и стремится держать это максимальное напряжение.

В импульсных блоках питания для сглаживания применяются одновременно разные типы конденсаторов (обычно оксидные и керамические), подключенных параллельно. Электролитические элементы ввиду своей большой емкости хорошо сглаживают низкочастотные пульсации большой амплитуды. А керамические конденсаторы хороши тем, что имеют минимальное внутреннее сопротивление и хорошо сглаживают высокочастотные пульсации.

Чтобы перейти к следующим сценариям применения, нужно принять тот факт, что конденсатор проводит переменный ток. Разберемся подробнее. В тот момент, пока конденсатор заряжается, по цепи передвигаются заряженные частицы (что и является течением тока). При постоянном токе движение частиц в цепи происходит только в то время, пока конденсатор заряжается. При переменном же токе полярность постоянно меняется и конденсатор будет постоянно заряжаться, и из-за этого будет поддерживаться течение тока. Уменьшая емкость конденсатора можно ограничивать мощность, подаваемую к нагрузке. При одинаковой емкости, но увеличивая частоту переменного тока и соответственно процесса зарядки, можно пропустить через конденсатор ток большей величины. Использующие такой принцип работы конденсаторы называются гасящими или балластными.

Разделительные конденсаторы (межкаскадные) как правило используют на звуковом усилении. Для того, чтобы транзистор усиливал сигнал, нужно переменный звуковой сигнал сместить полностью в постоянную сторону (перемещение переменного синуса в одну из полярностей). По сути получается постоянный, но пульсирующий ток. Транзистор полученный результат усиливает, и остается подать сигнал на динамик. Но это невозможно, так как ток имеет постоянную составляющую. Если после усиливающего каскада поставить конденсатор, то он вычтет из сигнала всю постоянную составляющую. В итоге получится чистый синусоидальный сигнал. Если уменьшить емкость используемого конденсатора, то можно обрезать низкие частоты. Данные частоты имеют большую ширину волны и не впишутся в меньшую емкость компонента.

В заключение стоит отметить, что конденсаторы применяются в паре с другими радиокомпонентами. Такие связки используются для создания всевозможных колебательных контуров, частотных фильтров и цепей обратной связи.

применение и виды. Электрические параметры конденсаторов

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

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

Начнём с простого

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

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

Алюминиевые электролитические

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

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

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

Танталовые электролитические

Танталовый конденсатор поверхностного размещения

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

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

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

Полимерные плёнки

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

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

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

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

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

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

Керамика

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

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

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

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

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

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

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

Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через

В радиоэлектронике используются огромное количество всевозможных конденсаторов. Все они различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск.

Но это лишь основные параметры. Ещё одним немаловажным параметрам может служить то, из какого диэлектрика состоит конденсатор . Рассмотрим более подробно, какие бывают конденсаторы по типу диэлектрика.

В радиоэлектронике применяются полярные и неполярные конденсаторы. Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные включаются в электронную схему в строгом соответствии с указанной полярностью. К полярным конденсаторам относятся так называемые электролитические конденсаторы. Наиболее распространены радиальные алюминиевые электролитические конденсаторы. В отечественной маркировке они имеют обозначение К50-35.

У аксиальных конденсаторов проволочные выводы размещены по бокам цилиндрического корпуса, в отличие от радиальных конденсаторов, выводы которых размещаются с одной стороны цилиндрического корпуса. Аксиальными электролитами являются конденсаторы с маркировкой К50-29 К50-12, К50-15 и К50-24.

Аксиальные электролитические конденсаторы серии К50-29 и импортный фирмы PHILIPS

В обиходе радиолюбители называют электролитические конденсаторы “электролитами”.

Обнаружить их можно в блоках питания радиоэлектронной аппаратуры. В основном они служат для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения. Также электролитические конденсаторы активно применяются в усилителях звуковой частоты (усилках) для разделения постоянной и переменной составляющей тока.

Электролитические конденсаторы обладают довольно значительной ёмкостью. В основном, значения номинальной ёмкости простираются от 0,1 микрофарады (0,1 мкФ) до 100.000 микрофарад (100000 мкФ).

Номинальное рабочее напряжение электролитических конденсаторов может быть в диапазоне от 10 вольт до нескольких сотен вольт (100 – 500 вольт). Конечно, не исключено, что есть и другие образцы, с другой ёмкостью и рабочим напряжением, но на практике встречаются они довольно редко.

Стоит отметить, что номинальная ёмкость электролитических конденсаторов уменьшается по мере роста срока их эксплуатации.

Поэтому, для сборки самодельных электронных устройств, стоит применять либо новые купленные, либо те конденсаторы, которые эксплуатировались в электроаппаратуре небольшой срок. В противном случае, можно столкнуться с ситуацией неработоспособности самодельного устройства по причине неисправности электролитического конденсатора. Наиболее распространённый дефект “старых” электролитов – потеря ёмкости и повышенная утечка.

Перед повторным применением стоит тщательно проверить конденсатор , ранее бывший в употреблении.

Опытные радиомеханики могут многое рассказать про качество электролитических конденсаторов. В пору широкого распространения советских цветных телевизоров в ходу была очень распространённая неисправность телевизоров по причине некачественных электролитов. Порой доходило до того, что телемастер заменял практически все электролитические конденсаторы в схеме телевизора, после чего аппарат исправно работал долгие годы.

В последнее время всё большее распространение получают компактные электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа. Их габариты значительно меньше, чем классических выводных.

Конденсаторы электролитические алюминиевые для SMD монтажа на плате CD — привода

Также существуют миниатюрные танталовые конденсаторы . Они имеют довольно малые размеры и предназначены для SMD монтажа. Обнаружить их легко на печатных платах миниатюрных МР3 плееров, мобильных телефонов, материнских платах ноутбуков и компьютеров.

Танталовые электролитические конденсаторы на печатной плате MP-3 плеера

Несмотря на свои маленькие размеры, танталовые конденсаторы имеют значительную ёмкость. Они аналогичны алюминиевым электролитическим конденсаторам для поверхностного монтажа, но имеют значительно меньшие размеры.

Танталовый SMD конденсатор ёмкостью 47 мкФ и рабочее напряжение 6 вольт.
Печатная плата компьютерного CD-привода

В основном в компактной аппаратуре встречаются танталовые конденсаторы на 6,3 мкФ, 10 мкФ, 22 мкФ, 47 мкФ, 100 мкФ, 470 мкФ и на рабочее напряжение 10 -16 вольт. Столь небольшое рабочее напряжение связано с тем, что напряжение источника питания в малогабаритной электронике редко превышает порог в 5 – 10 вольт. Конечно, есть и более высоковольтные экземпляры.

Кроме танталовых конденсаторов в миниатюрной электронике используются и полимерные для поверхностного монтажа. Такие конденсаторы изготавливаются с применением твёрдого полимера. Он выполняет роль отрицательной обкладки – катода . Плюсовым выводом – анодом — в полимерном конденсаторе служит алюминиевая фольга. Такие конденсаторы хорошо подавляют электрические шумы и пульсации, обладают высокой температурной стабильностью.

На танталовых конденсаторах указывается полярность, которую необходимо учитывать при их использовании в самодельных конструкциях.

Кроме танталовых конденсаторов в SMD корпусах есть и выводные с танталовым диэлектриком. Их форма напоминает каплю. Отрицательный вывод маркируется полосой на корпусе.

Такие конденсаторы также обладают всеми преимуществами, что и танталовые для поверхностного монтажа, а именно низким током утечки, высокой температурной и частотной стабильностью, более высоким сроком эксплуатации по сравнению с обычными конденсаторами. Активно применяются в телекоммуникационном оборудовании и компьютерной технике.

Выводной танталовый конденсатор ёмкостью 10 микрофарад и рабочее напряжение 16 вольт

Среди электролитических конденсаторов есть и неполярные . Выглядят они, так же как и обычные электролитические конденсаторы, но для них не важна полярность приложенного напряжения. Они применяются в схемах с переменным или пульсирующим током, где использование полярных конденсаторов невозможно. К неполярным относятся конденсаторы с маркировкой К50-6. Отличить полярный конденсатор от неполярного можно, например, по отсутствию маркировки полярности на его корпусе.

Во всех радиотехнических и электронных устройствах кроме транзисторов и микросхем применяются конденсаторы. В одних схемах их больше, в других меньше, но совсем без конденсаторов не бывает практически ни одной электронной схемы.

При этом конденсаторы могут выполнять в устройствах самые разные задачи. Прежде всего, это емкости в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов. С помощью конденсаторов передается сигнал между усилительными каскадами, строятся фильтры низких и высоких частот, задаются временные интервалы в выдержках времени и подбирается частота колебаний в различных генераторах.

Свою родословную конденсаторы ведут от , которую в середине XVIII века в своих опытах использовал голландский ученый Питер ван Мушенбрук. Жил он в городе Лейдене, так что нетрудно догадаться, почему так называлась эта банка.

Собственно это и была обыкновенная стеклянная банка, выложенная внутри и снаружи оловянной фольгой — станиолем. Использовалась она в тех же целях, как и современная алюминиевая, но тогда алюминий открыт еще не был.

Единственным источником электричества в те времена была электрофорная машина, способная развивать напряжение до нескольких сотен киловольт. Вот от нее и заряжали лейденскую банку. В учебниках физики описан случай, когда Мушенбрук разрядил свою банку через цепь из десяти гвардейцев взявшихся за руки.

В то время никто не знал, что последствия могут быть трагическими. Удар получился достаточно чувствительным, но не смертельным. До этого не дошло, ведь емкость лейденской банки была незначительной, импульс получился очень кратковременным, поэтому мощность разряда была невелика.

Как устроен конденсатор

Устройство конденсатора практически ничем не отличается от лейденской банки: все те же две обкладки, разделенные диэлектриком. Именно так на современных электрических схемах изображаются конденсаторы. На рисунке 1 показано схематичное устройство плоского конденсатора и формула для его расчета.

Рисунок 1. Устройство плоского конденсатора

Здесь S — площадь пластин в квадратных метрах, d — расстояние между пластинами в метрах, C — емкость в фарадах, ε — диэлектрическая проницаемость среды. Все величины, входящие в формулу, указаны в системе СИ. Эта формула справедлива для простейшего плоского конденсатора: можно просто расположить рядом две металлические пластины, от которых сделаны выводы. Диэлектриком может служить воздух.

Из этой формулы можно понять, что емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними. Для конденсаторов с другой геометрией формула может быть иной, например, для емкости одиночного проводника или . Но зависимость емкости от площади пластин и расстояния между ними та же, что и у плоского конденсатора: чем больше площадь и чем меньше расстояние, тем больше емкость.

На самом деле пластины не всегда делаются плоскими. У многих конденсаторов, например металлобумажных, обкладки представляют собой алюминиевую фольгу свернутую вместе с бумажным диэлектриком в плотный клубок, по форме металлического корпуса.

Для увеличения электрической прочности тонкая конденсаторная бумага пропитывается изолирующими составами, чаще всего трансформаторным маслом. Такая конструкция позволяет делать конденсаторы с емкостью до нескольких сотен микрофарад. Примерно так же устроены конденсаторы и с другими диэлектриками.

Формула не содержит никаких ограничений на площадь пластин S и расстояние между пластинами d. Если предположить, что пластины можно развести очень далеко, и при этом площадь пластин сделать совсем незначительной, то какая-то емкость, пусть небольшая, все равно останется. Подобное рассуждение говорит о том, что даже просто два проводника, расположенные по соседству, обладают электрической емкостью.

Этим обстоятельством широко пользуются в высокочастотной технике: в некоторых случаях конденсаторы делаются просто в виде дорожек печатного монтажа, а то и просто двух скрученных вместе проводков в полиэтиленовой изоляции. Обычный провод-лапша или кабель также обладают емкостью, причем с увеличением длины она увеличивается.

Кроме емкости C, любой кабель обладает еще и сопротивлением R. Оба этих физических свойства распределены по длине кабеля, и при передаче импульсных сигналов работают как интегрирующая RC — цепочка, показанная на рисунке 2.

Рисунок 2.

На рисунке все просто: вот схема, вот входной сигнал, а вот он же на выходе. Импульс искажается до неузнаваемости, но это сделано специально, для чего и собрана схема. Пока же речь идет о влиянии емкости кабеля на импульсный сигнал. Вместо импульса на другом конце кабеля появится вот такой «колокол», а если импульс короткий, то он может и вовсе не дойти до другого конца кабеля, вовсе пропасть.

Исторический факт

Здесь вполне уместно вспомнить историю о том, как прокладывали трансатлантический кабель. Первая попытка в 1857 году потерпела неудачу: телеграфные точки — тире (прямоугольные импульсы) искажались так, что на другом конце линии длиной 4000 км разобрать ничего не удалось.

Вторая попытка была предпринята в 1865 году. К этому времени английский физик У. Томпсон разработал теорию передачи данных по длинным линиям. В свете этой теории прокладка кабеля оказалась более удачной, сигналы принять удалось.

За этот научный подвиг королева Виктория пожаловала ученого рыцарством и титулом лорда Кельвина. Именно так назывался небольшой город на побережье Ирландии, где начиналась прокладка кабеля. Но это просто к слову, а теперь вернемся к последней букве в формуле, а именно, к диэлектрической проницаемости среды ε.

Немножко о диэлектриках

Эта ε стоит в знаменателе формулы, следовательно, ее увеличение повлечет за собой возрастание емкости. Для большинства используемых диэлектриков, таких как воздух, лавсан, полиэтилен, фторопласт эта константа практически такая же, как у вакуума. Но вместе с тем существует много веществ, диэлектрическая проницаемость которых намного выше. Если воздушный конденсатор залить ацетоном или спиртом, то его емкость возрастет раз в 15…20.

Но подобные вещества обладают кроме высокой ε еще и достаточно высокой проводимостью, поэтому такой конденсатор заряд держать будет плохо, он быстро разрядится сам через себя. Это вредное явление называется током утечки. Поэтому для диэлектриков разрабатываются специальные материалы, которые позволяют при высокой удельной емкости конденсаторов обеспечивать приемлемые токи утечки. Именно этим и объясняется такое разнообразие видов и типов конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретных условий.

Наибольшей удельной емкостью (соотношение емкость / объем) обладают . Емкость «электролитов» достигает до 100 000 мкФ, рабочее напряжение до 600В. Такие конденсаторы работают хорошо только на низких частотах, чаще всего в фильтрах источников питания. Электролитические конденсаторы включаются с соблюдением полярности.

Электродами в таких конденсаторах является тонкая пленка из оксида металлов, поэтому часто эти конденсаторы называют оксидными. Тонкий слой воздуха между такими электродами не очень надежный изолятор, поэтому между оксидными обкладками вводится слой электролита. Чаще всего это концентрированные растворы кислот или щелочей.

На рисунке 3 показан один из таких конденсаторов.

Рисунок 3. Электролитический конденсатор

Чтобы оценить размеры конденсатора рядом с ним сфотографировался простой спичечный коробок. Кроме достаточно большой емкости на рисунке можно разглядеть еще и допуск в процентах: ни много ни мало 70% от номинальной.

В те времена, когда компьютеры были большими и назывались ЭВМ, такие конденсаторы стояли в дисководах (по-современному HDD). Информационная емкость таких накопителей теперь может вызвать лишь улыбку: на двух дисках диаметром 350 мм хранилось 5 мегабайт информации, а само устройство весило 54 кг.

Основным назначением показанных на рисунке суперконденсаторов был вывод магнитных головок из рабочей зоны диска при внезапном отключении электроэнергии. Такие конденсаторы могли хранить заряд несколько лет, что было проверено на практике.

Чуть ниже с электролитическими конденсаторами будет предложено проделать несколько простых опытов, чтобы понять, что может делать конденсатор.

Для работы в цепях переменного тока выпускаются неполярные электролитические конденсаторы, вот только достать их почему-то очень непросто. Чтобы как-то эту проблему обойти, обычные полярные «электролиты» включают встречно-последовательно: плюс-минус-минус-плюс.

Если полярный электролитический конденсатор включить в цепь переменного тока, то сначала он будет греться, а потом раздастся взрыв. Отечественные старые конденсаторы разлетались во все стороны, импортные же имеют специальное приспособление, позволяющее избежать громких выстрелов. Это, как правило, либо крестовая насечка на донышке конденсатора, либо отверстие с резиновой пробкой, расположенное там же.

Очень не любят электролитические конденсаторы повышенного напряжения, даже если полярность соблюдена. Поэтому никогда не надо ставить «электролиты» в цепь, где предвидится напряжение близкое к максимальному для данного конденсатора.

Иногда в некоторых, даже солидных форумах, начинающие задают вопрос: «На схеме означен конденсатор 470µF * 16V, а у меня есть 470µF * 50V, можно ли его поставить?». Да, конечно можно, вот обратная замена недопустима.

Конденсатор может накапливать энергию

Разобраться с этим утверждением поможет простая схема, показанная на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема с конденсатором

Главным действующим лицом этой схемы является электролитический конденсатор C достаточно большой емкости, чтобы процессы заряда — разряда протекали медленно, и даже очень наглядно. Это дает возможность наблюдать работу схемы визуально с помощью обычной лампочки от карманного фонаря. Фонари эти давно уступили место современным светодиодным, но лампочки для них продаются до сих пор. Поэтому, собрать схему и провести простые опыты очень даже просто.

Может быть, кто-то скажет: «А зачем? Ведь и так все очевидно, да если еще и описание почитать…». Возразить тут, вроде, нечего, но любая, даже самая простая вещь остается в голове надолго, если ее понимание пришло через руки.

Итак, схема собрана. Как она работает?

В положении переключателя SA, показанном на схеме, конденсатор C заряжается от источника питания GB через резистор R по цепи: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Зарядный ток на схеме показан стрелкой с индексом iз. Процесс заряда конденсатора показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Процесс заряда конденсатора

На рисунке видно, что напряжение на конденсаторе возрастает по кривой линии, в математике называемой экспонентой. Ток заряда прямо-таки зеркально отражает напряжение заряда. По мере того, как напряжение на конденсаторе растет, ток заряда становится все меньше. И только в начальный момент соответствует формуле, показанной на рисунке.

Через некоторое время конденсатор зарядится от 0В до напряжения источника питания, в нашей схеме до 4,5В. Весь вопрос в том, как это время определить, сколько ждать, когда же конденсатор зарядится?

Постоянная времени «тау» τ = R*C

В этой формуле просто перемножаются сопротивление и емкость последовательно соединенных резистора и конденсатора. Если, не пренебрегая системой СИ, подставить сопротивление в Омах, емкость в Фарадах, то результат получится в секундах. Именно это время необходимо для того, чтобы конденсатор зарядился до 36,8% напряжения источника питания. Соответственно для заряда практически до 100% потребуется время 5* τ.

Часто, пренебрегая системой СИ, подставляют в формулу сопротивление в Омах, а емкость в микрофарадах, тогда время получится в микросекундах. В нашем случае результат удобнее получить в секундах, для чего придется микросекунды просто умножить на миллион, а проще говоря, переместить запятую на шесть знаков влево.

Для схемы, показанной на рисунке 4, при емкости конденсатора 2000мкФ и сопротивлении резистора 500Ω постоянная времени получится τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 микросекунд или ровно одна секунда. Таким образом, придется подождать приблизительно 5 секунд, пока конденсатор зарядится полностью.

Если по истечении указанного времени переключатель SA перевести в правое положение, то конденсатор C разрядится через лампочку EL. В этот момент получится короткая вспышка, конденсатор разрядится и лампочка погаснет. Направление разряда конденсатора показано стрелкой с индексом iр. Время разряда также определяется постоянной времени τ. График разряда показан на рисунке 6.

Рисунок 6. График разряда конденсатора

Конденсатор не пропускает постоянный ток

Убедиться в этом утверждении поможет еще более простая схема, показанная на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема с конденсатором в цепи постоянного тока

Если замкнуть переключатель SA, то последует кратковременная вспышка лампочки, что свидетельствует о том, что конденсатор C зарядился через лампочку. Здесь же показан и график заряда: в момент замыкания переключателя ток максимальный, по мере заряда конденсатора уменьшается, а через некоторое время прекращается совсем.

Если конденсатор хорошего качества, т.е. с малым током утечки (саморазряда) повторное замыкание выключателя к вспышке не приведет. Для получения еще одной вспышки конденсатор придется разрядить.

Конденсатор в фильтрах питания

Конденсатор ставится, как правило, после выпрямителя. Чаще всего выпрямители делаются двухполупериодными. Наиболее распространенные схемы выпрямителей показаны на рисунке 8.

Рисунок 8. Схемы выпрямителей

Однополупериодные выпрямители также применяются достаточно часто, как правило, в тех случаях, когда мощность нагрузки незначительна. Самым ценным качеством таких выпрямителей является простота: всего один диод и обмотка трансформатора.

Для двухполупериодного выпрямителя емкость конденсатора фильтра можно рассчитать по формуле

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, где C емкость конденсатора мкФ, Po мощность нагрузки Вт, U напряжение на выходе выпрямителя В, f частота переменного напряжения Гц, dU амплитуда пульсаций В.

Большое число в числителе 1000000 переводит емкость конденсатора из системных Фарад в микрофарады. Двойка в знаменателе представляет собой число полупериодов выпрямителя: для однополупериодного на ее месте появится единица

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

а для трехфазного выпрямителя формула примет вид C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Суперконденсатор — ионистор

В последнее время появился новый класс электролитических конденсаторов, так называемый . По своим свойствам он похож на аккумулятор, правда, с несколькими ограничениями.

Заряд ионистора до номинального напряжения происходит в течение короткого времени, буквально за несколько минут, поэтому его целесообразно использовать в качестве резервного источника питания. По сути ионистор прибор неполярный, единственное, чем определяется его полярность это зарядкой на заводе — изготовителе. Чтобы в дальнейшем эту полярность не перепутать она указывается знаком +.

Большую роль играют условия эксплуатации ионисторов. При температуре 70˚C при напряжении 0,8 от номинального гарантированная долговечность не более 500 часов. Если же прибор будет работать при напряжении 0,6 от номинального, а температура не превысит 40 градусов, то исправная работа возможна в течение 40 000 часов и более.

Наиболее распространенное применение ионистора это источники резервного питания. В основном это микросхемы памяти или электронные часы. В этом случае основным параметром ионистора является малый ток утечки, его саморазряд.

Достаточно перспективным является использование ионисторов совместно с солнечными батареями. Здесь также сказывается некритичность к условию заряда и практически неограниченное число циклов заряд-разряд. Еще одно ценное свойство в том, что ионистор не нуждается в обслуживании.

Пока получилось рассказать, как и где работают электролитические конденсаторы, причем, в основном в цепях постоянного тока. О работе конденсаторов в цепях переменного тока будет рассказано в другой статье — .-12 Ф/м..

Полярность конденсатора ;

Номинальное напряжение ;

Удельная емкость и другие .

Величина емкости конденсатора зависит от

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

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

Устройство конденсатора

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

Как заряжается и разряжается конденсатор?

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

Процессы, происходящие в конденсаторе

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

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

Применение

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

Конденсатор представляет собой две пластины, разделенные слоем диэлектрика. Если к обкладкам положить постоянное напряжение, то одна пластина зарядится положительно, другая отрицательно. После отключения конденсатора заряды на обкладках сохранятся, что позволяет использовать этот прибор в качестве накопителя электрической энергии. Количество накопленной энергии (емкость) зависит от площади обкладок, их материала, свойств и типа диэлектрика, проложенного между обкладками. Основная единица измерения емкости – фарад (Ф). Это достаточно большая величина, на практике обычно используются доли фарада — микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пикофарад (пФ).

1Ф = 1000000мкФ;
1мкФ = 1000нФ;
1нФ = 1000 пФ.

Второй параметр любого конденсатора, который очень важен – номинальное (рабочее) напряжение конденсатора. Это напряжение, подводимое к обкладкам, превышать которое нельзя, иначе конденсатор выйдет из строя. Напряжение в вольтах и емкость нередко обозначаются на корпусе самого конденсатора.

Следующий параметр присущ не всем типам конденсаторов – полярность. Если конденсатор полярный, то к его выводам можно прикладывать только постоянное напряжение, причем «+» источника на положительную обкладку, «-» – на отрицательную. Полярность тоже обозначается на корпусе, чаще маркировкой одного вывода (либо «+» либо «-«).

Вот так полярность обозначается на smd-конденсаторах

Полоска «минусов» расположена напротив вывода «-«

А на отечественных конденсаторах «плюсик» может стоять прямо на корпусе (сбоку или на торце)

У этого типа «минус» всегда на корпусе

Если конденсатор неполярный, то он может работать в цепях переменного и постоянного тока, причем во втором случае за полярностью напряжения следить не нужно.

На электрических схемах конденсаторы обозначаются следующим образом:

Здесь слева неполярный конденсатор, а второе и третье обозначение соответствует полярному конденсатору, причем на третьем рисунке знак «+» может отсутствовать.

И в качестве примера:

Конденсаторы на схемах обозначаются символом С, таким образом конденсатор С1 — неполярный емкостью 100 нанофарад, С2 — полярный, емкостью 30 микрофарад на номинальное напряжение 15 В.

Важно! Заменить конденсатор можно любым подходящей емкости и соответствующего типа, но на напряжение НЕ НИЖЕ указанного на схеме. Выше — пожалуйста.

5 Основные области применения конденсаторов в современном техническом оборудовании

В современном техническом оборудовании используются несколько основных областей применения конденсаторов. Конденсаторы — один из основных компонентов современной электроники. Конденсаторы с их разнообразным применением могут использоваться в различных отраслях промышленности на различных потребительских рынках.
У каждого типа конденсатора есть определенные атрибуты, которые позволяют ему хорошо работать в определенных приложениях. Понимание основных функций конденсатора необходимо для разработки схемы, ремонта домашнего электрического оборудования или просто улучшения ваших технических способностей.
Прочтите, чтобы узнать об основных применениях конденсаторов в современном техническом оборудовании.

Накопитель энергии

Одно из самых популярных применений конденсаторов — накопление энергии. В конденсаторах энергия хранится в электрическом поле. Когда аккумулятор подключен к пластинам конденсатора, он может эффективно заряжаться. Работа, необходимая для зарядки конденсатора, может быть сохранена в конденсаторе в виде потенциальной электрической энергии. При правильной интеграции эти приложения обеспечивают плавные колебания тока между сигналами или схемами управления.Конденсаторы для накопления энергии предоставляют изобретателям возможность разумно управлять электроэнергией во всем своем оборудовании. Надежные конденсаторы встроены в десятки современных технических устройств, чтобы обеспечить адекватное хранение энергии.

Регулировка мощности

Регулировка мощности — основное применение надежного конденсаторного оборудования. Эти компоненты кондиционирования необходимы для улучшения качества энергии, подаваемой на чувствительное электрическое оборудование. Благодаря полезным функциям накопления энергии в конденсаторах, эти приложения обеспечивают постоянное напряжение на должном, стабильном уровне.При эффективной доставке к чувствительному техническому оборудованию приложения для регулирования мощности позволяют нагрузочному оборудованию работать должным образом. Как правило, из-за их сложных приложений функции стабилизации мощности обычно зарезервированы для керамических или танталовых конденсаторов. Такое оборудование, как танталовые конденсаторы, обеспечивает более высокую емкость, повышенную стабильность во времени и превосходные частотные характеристики. Конденсаторы являются важными компонентами оборудования, чтобы гарантировать адекватные приложения для регулирования мощности в современном техническом оборудовании.

развязка сигналов

Многие конденсаторы используются в современном техническом оборудовании для обеспечения надежной развязки сигналов. При правильной настройке технология разделительных конденсаторов изменила нашу жизнь. Разделение предотвращает нежелательную группировку в подсистемах. Обычно это делается путем подключения локализованных конденсаторов рядом с выводами питания на интегральных электрических схемах. Эта непосредственная близость подавляет связь через различные соединения в вашем источнике питания.Чтобы обеспечить надлежащее функционирование, специальные разделительные конденсаторы могут быть подключены параллельно сигнальному тракту вашего оборудования. При правильной настройке и контроле это гарантирует, что нежелательные компоненты переменного тока могут быть эффективно отфильтрованы. Чтобы гарантировать стабильную работу оборудования, конденсаторы являются важными аппаратными компонентами, обеспечивающими функции развязки сигналов.

Электронная фильтрация шума

В некоторых современных технических устройствах используются конденсаторы для обеспечения функций электронной фильтрации шума в источниках питания.Фильтры обычно используются для удаления определенных нежелательных частей сигнала. Конденсаторы обычно используются для блокировки определенных излучаемых частот и уменьшения общих частотных помех. Эти устройства используются для подавления входящего электронного шума, исходящего от линии электропитания. При правильной настройке конденсаторы могут значительно снизить влияние источников шума на определенные устройства. Во многих случаях это приводит к значительному повышению производительности устройства в сочетании с надежностью источника питания.Учтите важность оборудования электронной фильтрации шума для доставки приложений электронной фильтрации шума к вашему источнику питания.

Дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование — это основное применение конденсаторов в современном техническом оборудовании. Эта практика обычно называется емкостным зондированием из-за требуемых аппаратных компонентов. В ряде современных приложений используется технология емкостного зондирования для обнаружения, анализа и измерения близости. Одно из наиболее распространенных технических приложений — это сенсоры.Множество датчиков, определяющих ускорение, влажность и силу. Точно так же датчики могут измерять давление, положение и смещение.
Подавляющее большинство датчиков полагаются на конденсаторы для выполнения этих функций. В ряде устройств интерфейса пользователя используются конденсаторы для управления сенсорными экранами и съемными трекпадами. Конечно, эти интерфейсы обычно встречаются в мобильных телефонах, планшетах, ноутбуках и цифровых аудиоплеерах. Конденсаторы необходимы для обеспечения эффективных технических операций, чтобы гарантировать приложения дистанционного зондирования.
Как мы видели, в современных технических устройствах используются десятки уникальных конденсаторов. Одно из самых популярных устройств — это конденсаторное накопление энергии. Эти компоненты могут быть дополнительно использованы для регулирования мощности в современных технических устройствах. В то же время во многих устройствах используются конденсаторы для функций связи и развязки сигналов.
Во многих современных технических компонентах дополнительно используются конденсаторы для электронной фильтрации шума.Кроме того, многие современные датчики используют конденсаторы для функций дистанционного зондирования. Примите во внимание упомянутые выше моменты, чтобы узнать о важнейших применениях конденсаторов в современном техническом оборудовании.

Любые факты, цифры или ссылки, указанные здесь, сделаны автором и не всегда отражают одобрение iU, если иное не составлено официальным персоналом iU. Эта статья была впервые опубликована здесь 6 июня 2020 года.

Каковы применения конденсаторов?

Конденсаторы можно найти почти в каждом электронном устройстве и служат нескольким важным приложениям в схемотехнике.Конденсаторы предоставляют конструкторам гибкие возможности фильтрации, шумоподавления, накопления энергии и чувствительности, среди прочего.

В этом руководстве мы рассмотрим различные варианты использования конденсаторов в электронных продуктах и ​​оборудовании.

gethinlane / Getty Images

Для чего используются конденсаторы?

В сочетании с резисторами конденсаторы часто используются в качестве основного элемента частотно-селективных фильтров. Доступны многочисленные конструкции и топологии фильтров.Их можно адаптировать к частоте и производительности, выбрав правильные значения и качество компонентов. Типы конструкций фильтров включают:

• Фильтр высоких частот
• Фильтр низких частот
• Полосовой фильтр
• Полосовой стопорный фильтр
• Режекторный фильтр
• Полнопроходной фильтр
• Фильтр выравнивания

Конденсаторы развязки и байпаса

Конденсаторы играют решающую роль в работе цифровой электроники, защищая чувствительные микрочипы от шума в сигнале питания.Этот шум может вызвать ненормальное поведение. Конденсаторы, используемые в этом приложении, называются разделительными конденсаторами. Эти конденсаторы следует размещать рядом с каждым микрочипом, чтобы они были эффективными, потому что дорожки цепи действуют как антенны и улавливают шум из окружающей среды. Конденсаторы развязки и байпаса также используются в любой части схемы, чтобы уменьшить общее влияние электрических шумов.

Конденсаторы связи или блокировки постоянного тока

Конденсаторы могут пропускать сигналы переменного тока, блокируя постоянный ток, и могут использоваться для разделения компонентов переменного и постоянного тока в сигнале.Значение конденсатора не обязательно должно быть точным для связи. Однако оно должно быть высоким, поскольку реактивное сопротивление конденсатора влияет на производительность в приложениях связи.

Демпферные конденсаторы

В схемах, в которых приводится в действие нагрузка с высокой индуктивностью, например, в двигателе или трансформаторе, могут возникать большие скачки мощности в переходных процессах, поскольку энергия, накопленная в индуктивной нагрузке, внезапно разряжается. Этот разряд может повредить компоненты и контакты.

Применение конденсатора может ограничить или подавить скачок напряжения в цепи, делая работу более безопасной, а схему более надежной.Использование демпфирующей техники в цепях с низким энергопотреблением предотвращает появление нежелательных радиочастотных помех от всплесков. Эти помехи вызывают аномальное поведение в цепях и затрудняют получение сертификата и утверждения продукта.

Конденсаторы импульсные мощности

Конденсаторы — это небольшие батареи, которые предлагают уникальные возможности хранения энергии по сравнению с батареями с химической реакцией. Когда требуется большая мощность за короткий период времени, большие конденсаторы и конденсаторные батареи являются превосходным вариантом для многих приложений.Конденсаторные батареи хранят энергию для таких приложений, как импульсные лазеры, радары, ускорители частиц и рельсовые пушки. Обычное применение конденсатора импульсной мощности — вспышка на одноразовых камерах, которая заряжается, а затем быстро разряжается через вспышку, обеспечивая большой импульс тока.

Применение резонансных или настроенных схем

Хотя резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности образуют фильтры, определенные комбинации могут привести к резонансному усилению входного сигнала.Эти схемы усиливают сигналы на резонансной частоте, создают высокое напряжение с низковольтных входов и используются в качестве генераторов и настроенных фильтров. В резонансных цепях необходимо выбирать компоненты, которые могут выдержать напряжения, которые каждый компонент видит на них, иначе они быстро выйдут из строя.

Приложение емкостного измерения

Емкостное зондирование в последнее время стало обычным явлением в передовых устройствах бытовой электроники. Однако емкостные датчики десятилетиями использовались в различных приложениях для определения положения, влажности, уровня жидкости, контроля качества производства и ускорения.Емкостное зондирование работает, обнаруживая изменение емкости окружающей среды через изменение диэлектрика — изменение расстояния между пластинами конденсатора или изменение площади конденсатора.

Конденсатор безопасности

Конденсаторы, как элементы аккумулирования энергии, могут накапливать опасное количество энергии. Этот высокий уровень энергии может вызвать смертельный удар электрическим током и повредить оборудование, даже если конденсатор отключен от источника питания на значительное время.По этой причине всегда рекомендуется разрядить конденсаторы перед работой с электрооборудованием.

Электролитические конденсаторы склонны к сильному выходу из строя при определенных условиях, особенно если напряжение на поляризованном электролитическом конденсаторе меняется на противоположное. Конденсаторы, используемые в мощных и высоковольтных устройствах, также могут сильно выйти из строя, поскольку диэлектрические материалы разрушаются и испаряются.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

Список применений конденсаторов

Конденсаторы используются практически во всех электронных продуктах по-разному.На простейшем уровне они заряжаются током, а затем сразу же выпускают этот ток. Это может показаться не особо впечатляющим, но именно эта зарядка и разрядка приводит в действие вспышку на вашей камере и ручку настройки на вашем радио, и это останавливает ваши громкоговорители от взрыва.

Время

Конденсаторы могут использоваться в цепи, зависящей от времени, потому что их зарядка и разрядка происходят через равные промежутки времени. Он может быть подключен к любому светоизлучающему диоду или системе громкоговорителя, и вполне вероятно, что любой мигающий свет или регулярный звуковой сигнал использует конденсатор синхронизации.

Сглаживание

Электричество от источника переменного тока колеблется через равные промежутки времени, что означает, что заряд в цепи постоянно меняется с положительного на отрицательный. На веб-сайте play-hookey.com объясняется, как при использовании трансформаторов выходная мощность источника переменного тока будет намного больше, чем мощность источника постоянного тока. Тем не менее, многие бытовые приборы используют электричество постоянного тока за счет использования конденсатора. Конденсатор может преобразовывать переменный ток в постоянный, «сглаживая» ток.Представьте себе переменный ток в виде единой линии, постоянно извивающейся вверх и вниз. Конденсатор будет заряжаться, когда эта линия поднимается, и на пике разрядится. После полной разрядки он снова начинает заряжаться, так что выходной ток никогда не успевает полностью упасть и работает так, как если бы он был постоянным током.

Coupling

Конденсаторы могут пропускать переменный ток, но блокировать постоянный ток в процессе, который Клуб электроники называет «Capacitor Coupling». Это используется в случае громкоговорителя.Громкоговорители преобразуют переменный ток в звук, но они могут быть повреждены любым протекающим до них постоянным током. Конденсатор предотвращает это.

Настройка

Переменные конденсаторы используются в схемах настройки в радиосистемах путем подключения их к генератору LC, как описано на сайте Electronixandmore.com. Конденсатор заряжается, а затем разряжается в катушку из проволоки, создавая магнитное поле. Как только конденсатор полностью разряжен, магнитное поле начинает разрушаться, перезаряжая конденсатор.Этот ток заряда и разряда имеет регулярные интервалы, но его можно изменить, заменив конденсатор. Если частота этих интервалов совпадает с частотой ближайшей радиостанции, то усилитель в магнитоле усилит этот сигнал, и вы услышите трансляцию.

Накопление энергии

В некоторых случаях, например в схеме вспышки камеры, требуется накопление энергии, а затем ее внезапное высвобождение. Именно это и делает конденсатор. В схеме камеры вы нажимаете кнопку, чтобы сделать снимок, и на конденсаторе высвобождается заряд.Как только он достигнет пикового уровня, конденсатор разряжается, вызывая вспышку.

Приложения | Направляющая конденсатора

Конденсаторы

— это общий компонент, который можно найти во многих приложениях.

То, как конденсаторы используются в этих приложениях, зависит от того, как они используются в цепи. Их можно использовать последовательно или параллельно, а также в качестве накопителей энергии или в усилителях. Вот введение в эти концепции.

Конденсаторы серии

При последовательном подключении конденсаторов общая емкость меньше значения наименьшей отдельной емкости.Таким образом, формула для расчета полной последовательной емкости представлена ​​как:

Конденсаторы серии

также имеют одинаковые заряды в соединении, где:

Параллельные конденсаторы

При параллельном подключении конденсаторов общая емкость представляет собой сумму емкостей, в результате чего общая емкость превышает емкость любого отдельного конденсатора. Формула для расчета общей емкости имеет следующий вид:

Параллельные конденсаторы также имеют одинаковое напряжение на них, а это означает, что:

И его общий заряд равен сумме расходов его членов, выраженной как:

Конденсатор связи и развязки с

Разделительные конденсаторы используются для предотвращения быстрых изменений напряжения в цепи.Если входное напряжение внезапно падает или резко возрастает, конденсатор обеспечивает или поглощает энергию для стабилизации цепи.

Конденсаторы

развязки также называются шунтирующими конденсаторами, потому что они используются для фильтрации скачков напряжения и пропускания только через составляющую постоянного тока сигнала, минуя источник питания, когда это необходимо.

В то время как развязывающие конденсаторы подключаются параллельно тракту сигнала для фильтрации составляющей переменного тока, конденсаторы связи, с другой стороны, подключаются последовательно к тракту сигнала и используются для фильтрации составляющей постоянного тока в сигнале.Оба используются в аналоговых и цифровых приложениях.

В аналоговых схемах конденсаторы связи широко используются в усилителях. Он блокирует входящий сигнал переменного тока от помех напряжению смещения, приложенному к базе транзистора. В цифровых схемах, особенно в системах связи, конденсаторы связи используются для блокировки сигналов постоянного тока в линиях передачи. Наличие сигнала постоянного тока в линии передачи означает, что энергия теряется и рассеивается в виде тепла.

Накопитель энергии

Конденсаторы — это устройства, которые могут накапливать электрическую энергию в виде электрического заряда, накопленного на своих пластинах.Подключение конденсатора к источнику питания заставляет его накапливать энергию, которая может высвобождаться при отключении источника питания, подобно батарее. Единственная разница в том, что батарея использует электрохимический процесс для хранения энергии, а конденсатор просто накапливает заряд.

Эта функция конденсатора применяется во многих устройствах, таких как аудиооборудование, ИБП, вспышка камеры и т. Д. В электронных вспышках камеры в основном используются ксеноновые лампы-вспышки. Перед съемкой внутренний конденсатор заряжается, чтобы вспышка была готова к работе.При нажатии кнопки спуска затвора на фотоаппарате конденсатор мгновенно разряжается через трубку. Энергия преобразуется в вспышку света, процесс, который длится всего около 1 миллисекунды. После использования вспышки требуется некоторое время, чтобы конденсатор перезарядился, прежде чем можно будет сделать следующий снимок.

применений конденсаторов в повседневной жизни

Конденсатор — это уникальное устройство, способное накапливать электрическую энергию в электрическом поле. Он также может быть или может быть компонентом, который обладает способностью или «способностью» экономить энергию в виде электрического заряда.Он создает разность потенциалов (статическое напряжение) на пластинах, как небольшая перезаряжаемая батарея. Повседневное использование конденсаторов в повседневной жизни продолжает добавлять в список.

Он имеет два вывода или два закрытых проводника (обычно пластины), разделенных диэлектрическим материалом. При подключении к источнику питания посуда накапливает электрические заряды. Одна пластина накапливает положительный заряд, а другая пластина — отрицательный. Эффект конденсатора — это емкость, количество электрического заряда, которое находится в конденсаторе.Конденсатор отключает ток в цепях постоянного (DC) и короткое замыкание в цепях переменного (AC) тока.

В последнее время мы стали свидетелями появления множества различных типов конденсаторов, от крошечных конденсаторных бусинок до конденсаторов с большим коэффициентом мощности. Однако все они делают то же самое, что и накапливают заряд. Хотя конденсаторы работают одинаково, независимо от их применения или использования, конденсаторы в схемах можно использовать по-разному. При выборе правильного типа конденсатора необходимо иметь представление о конкретном применении конденсатора.Так что его свойства могут совпадать с данным пользователем, которому он будет назначен. У каждой формы конденсатора есть свои атрибуты, и это означает, что он будет хорошо работать при использовании конденсатора с твердыми частицами. Выбор подходящего конденсатора для конкретной цели — это часть процесса проектирования схемы. Использование неправильного конденсатора может легко означать, что петля не будет работать.

Конденсаторы являются необходимыми компонентами в электронных продуктах и ​​имеют другое основное приложение. Они заряжаются током на простейшем уровне, а затем сразу же выпускают этот ток.Возможно, это звучит не особо впечатляюще, но именно эта зарядка и разрядка приводит в действие вспышку вашей камеры. Кроме того, шкала настройки вашего радио предотвращает взрыв громкоговорителей.

Из-за того, что конденсаторы используются по-разному, они подходят для самых разных отраслей промышленности и стали жизненно важной частью повседневной жизни. Некоторые из применений включают;

Наилучшее применение конденсаторов в повседневной жизни

1. Накопитель энергии

С 18 века конденсаторы накапливают электрическую энергию.Как правило, они не содержат большого количества энергии. Однако они обеспечивают достаточную мощность для электронных устройств, когда им требуется дополнительная мощность или во время временных отключений электроэнергии. Например, в автомобильные аудиосистемы включены конденсаторы большой емкости, чтобы при необходимости усилить усилитель.

2. Коррекция коэффициента мощности

Используется в распределении электроэнергии. Такие конденсаторы бывают трехфазными, подключенными к трехфазной электрической нагрузке. Его цель — противодействовать индукционной нагрузке от таких устройств, как асинхронные двигатели, электродвигатели и линии передачи, чтобы давление было в основном резистивным.

3. Используется в датчиках

Конденсаторы

в качестве датчиков измеряют различные параметры, включая уровень топлива, механическое напряжение и влажность воздуха. Его структура определяет емкость устройства. Изменения в ткани измеряются как увеличение или уменьшение емкости. Аспекты конденсатора, которые используются в измерительных приложениях, — это материал между ними и расстояние между параллельными пластинами. Первый используется для выявления механических изменений, таких как давление и ускорение.Каждой минуты смены материала между пластинами хватает на емкость устройства.

4. Регулировка мощности

Важнейшим применением конденсаторов является кондиционирование источников питания. Кроме того, конденсаторы пропускают сигналы переменного тока, но блокируют сигналы постоянного тока, когда они заряжены. Они могут эффективно разделить эти два типа сигналов, уменьшая количество энергии.

5. Муфта

Конденсаторы

могут пропускать переменный ток, но блокировать постоянный ток в процессе, называемом соединением конденсаторов . Используется в корпусе громкоговорителя. Громкоговорители преобразуют переменный ток в звук, но они могут быть повреждены любым протекающим до них постоянным током. Конденсатор предотвращает повреждение динамиков постоянным током.

6. Тюнинг

Переменные конденсаторы используются при настройке схем в радиосистемах путем подключения их к генератору LC. Конденсатор заряжается и разряжается в проволочную катушку, в результате чего создается магнитное поле.Как только конденсатор полностью разряжен, магнитное поле падает, заряжая конденсатор. Зарядка и сброс тока происходят через равные промежутки времени, но его можно изменить, заменив конденсатор. Если частота этих интервалов равна частоте ближайшей радиостанции, усилитель в магнитоле усиливает этот сигнал, и вы будете слышать трансляцию.

7. Используется в импульсном питании и оружии

Конденсаторы

используются для подачи мощных импульсов тока во многих импульсных источниках питания.К ним относятся электромагнитное формирование, импульсные лазеры, генераторы Маркса, сети формирования импульсов, ускорители частиц и исследования термоядерного синтеза. Большие конденсаторные батареи являются источниками энергии для детонаторов с разрывным мостом или ударных детонаторов в специальном оружии. Экспериментальные работы ведутся с использованием батарей конденсаторов в качестве источников питания для электромагнитных амортизаторов и электромагнитных рельсовых пушек или катушечных пушек.

8. Развязка

Конденсатор развязки отделяет одну часть цепи от другой.Шум, вызываемый другими элементами схемы, устраняется через конденсатор, уменьшая их влияние на остальную часть трассы. Он применяется между землей и источником питания. Альтернативное название — шунтирующий конденсатор, поскольку он шунтирует источник питания или другие высокоомные компоненты схемы

.

9. Используется как элемент времени

Конденсаторы

можно использовать в зависимости от времени, потому что их зарядка и разрядка происходят через регулярные промежутки времени.Его можно подключить к любому светодиоду или акустической системе. Кроме того, любой мигающий свет или непрерывный звуковой сигнал, вероятно, использует временный конденсатор.

10. Обработка сигналов

Конденсаторы

нашли широкое применение в ИТ. В устройствах динамической памяти с произвольным доступом используются конденсаторы для отображения двоичной информации в виде единиц и нулей. Устройство может считывать одно значение, когда конденсатор заряжен, и другое — при разрядке. В устройствах с зарядовой связью (ПЗС) используются конденсаторы в аналоговой форме.Конденсаторы также используются вместе с индукторами для настройки цепей на определенные частоты — эффект, используемый радиоприемниками, динамиками и аналоговыми эквалайзерами.

11. Сглаживание

Многие бытовые приборы используют электричество постоянного тока за счет использования конденсатора. Конденсатор может преобразовывать переменный ток в постоянный, «сглаживая» ток. Рассмотрим AC как одну линию, постоянно движущуюся в скручивающем движении. Конденсатор будет заряжаться, когда эта линия приблизится к пику. После полной разрядки он снова начнет заряжаться, так что выходной ток никогда не успеет полностью упасть и будет работать так, как если бы он был постоянным током.

Конденсаторы

используются практически во всех электронных схемах, которые строятся сегодня. Это объясняет, почему сегодня конденсаторы широко используются в повседневной жизни. Скорее всего, если вы используете смартфон, сенсорный экран будет емкостным, то есть в нем используются несколько конденсаторов, которые вы активируете пальцами. Все системы памяти, включая эти телефоны и все компьютеры, используют конденсаторы для систем двоичной памяти. Сегодня вы делаете их фундаментальными для людей, потому что они во многом зависят от электроприборов и оборудования в своей повседневной деятельности.

Типы конденсаторов и их применение

Большинство современных электронных схем и устройств состоят из различных конденсаторов типов . Новички в области электроники, опытные инженеры находят эти компоненты весьма интересными благодаря своему применению.

В радиотехнике конденсаторы можно разделить на конденсаторы постоянной емкости и переменные конденсаторы . Конденсаторы постоянной емкости можно снова разделить на поляризованные или электролитические конденсаторы и неполяризованные конденсаторы.

Неполяризованные конденсаторы имеют малую емкость и малый ток утечки. Примеры включают керамические, слюдяные, пленочные конденсаторы и т. Д., Некоторые типы неполяризованных конденсаторов. Поляризованный конденсатор имеет большой ток утечки. Электролитические и суперконденсаторы являются примерами поляризованных конденсаторов.

Типы конденсаторов

Существуют разные конденсаторы в зависимости от материала диэлектрика, который бывает разной формы и размера. Наиболее широко используются керамические, электролитические, танталовые и суперконденсаторы.Давайте посмотрим на категории и типы конденсаторов.

Конденсаторы переменной емкости

Переменные конденсаторы не что иное, как работает как потенциометр. Это тип конденсатора, емкость которого можно изменять механически или электронно. Его также называют подстроечным конденсатором.

Емкость конденсатора зависит от трех факторов.

1. Площадь плит, обращенных друг к другу. Изменяя площадь, мы можем изменять емкость.
2. Расстояние между пластинами. Чем больше расстояние, тем меньше емкость, и наоборот.
3. Вид диэлектрика.

На практике при конструировании конденсаторов переменной емкости обычно используется первая возможность, т. Е. Изменение площади пластин, обращенных друг к другу. Переменные конденсаторы далее подразделяются на конденсаторы для непрерывного изменения ( подстроечные конденсаторы ) и конденсаторы, которые необходимо регулировать только время от времени (подстроечные резисторы ).

Этот конденсатор дает значение от 10 пФ до 500 пФ. Типы переменных конденсаторов — это настроечные и подстроечные конденсаторы. Используется для настройки в радиосхемах, передатчиках. Важная способность настроечного конденсатора выдерживать механические удары и вибрации.

Вторая группа конденсаторов состоит из полужестких или подстроечных. Здесь емкость переменная, но не предназначена для частого использования. Триммеры используются только для настройки различных настроенных схем. После того, как эти конденсаторы были отрегулированы, они в основном покрываются лаком, так что во всех смыслах они являются фиксированными конденсаторами.Триммеры снова делятся на триммеры для воздуха, керамические триммеры и триммеры для проволоки, триммеры для слюды и т. Д.

1. Триммер воздуха:

Триммер Air состоит из цилиндрического статора, в котором такой же цилиндрический ротор может вращаться на небольшом резьбовом стержне.

Минимальная емкость — около 3 пФ, максимальная — 30 или 60 пФ. Поскольку в качестве диэлектрика используется воздух, потери в этих триммерах очень низкие. Регулировка производится с помощью подрезного ключа из изоляционного материала (в виде накидного ключа).

2. Керамический триммер:

Этот триммер состоит из небольшой керамической трубки, которая служит диэлектриком. Электроды (пластины) образованы гильзой из луженой меди и стержнем из луженой меди, который может ввинчиваться в керамическую втулку.

Потери в конденсаторах этого типа также очень низкие.

3. Триммер для проволоки:

Устройство для обрезки проволоки состоит из небольшой керамической трубки, посеребренной внутри, и нескольких витков проволоки, намотанных близко друг к другу снаружи.

Слой серебра и внешний слой проволоки образуют емкость, которую можно уменьшить путем поворота проволоки. Преимущество этого типа подстроечного конденсатора заключается в том, что он легкий и небольшой по размеру, поэтому его можно монтировать непосредственно в проводке установки. Кроме того, емкость довольно велика из-за керамического диэлектрика и составляет несколько сотен Пф. Недостатком является то, что емкость можно только уменьшить, а не увеличивать, поэтому они обычно используются только для некоторых целей настройки.

Конденсаторы постоянной емкости

Как видно из названия, эти конденсаторы имеют фиксированную емкость, которую нельзя изменить. Различные типы конденсаторов фиксированной емкости различаются по диэлектрической проницаемости, как описано здесь.

1. Пленочные конденсаторы:

В пленочных конденсаторах в качестве диэлектрика используется пластиковая пленка. Существует множество пластиковых пленок, в том числе полиэстер, полистирол, полипропилен, поликарбонат, металлизированная бумага и тефлон, используемые в качестве диэлектрика.В зависимости от типа пленки они классифицируются как бумажные и металлопленочные.

Доступны в диапазоне от 5 пФ до 100 мкФ. Конденсаторы этого типа имеют меньшие допуски и работают при высоких температурах. Их можно использовать в цепях выборки и хранения, в демпфирующих цепях, используемых для подавления скачков напряжения (всплесков).

2. Конденсаторы бумажные:

Ранее эти конденсаторы использовались в радиоприемниках и усилителях. Они бывают двух видов: плоской формы, называемой блочными конденсаторами, и круглой формы, называемой трубчатыми конденсаторами.

Конструкция одинакова для обоих. Они состоят из двух алюминиевых фольг (это очень тонкие слои), между которыми заменены несколько слоев пропитанной бумаги.

Алюминиевая фольга — электроды конденсатора, а бумага — диэлектрик. Из-за утечки и большого допуска их заменяют на полиэфирные конденсаторы.

3. Конденсаторы полиэфирные:

Эти конденсаторы отличаются небольшими размерами, низкими диэлектрическими потерями и высоким сопротивлением изоляции.Это очень подходящие радиочастотные схемы и радиоприемники.

Их конструкция аналогична бумажным конденсаторам, но здесь чередуются алюминиевая и полиэфирная фольга, намотанные слоями. Они доступны для номиналов 160 В и 400 В с допусками 10% и 20% в диапазоне от 1 кПФ до 1 мкФ

4. Конденсаторы керамические:

Одним из широко используемых конденсаторов являются керамические конденсаторы. Это неполяризованный конденсатор. Также называется дисковыми конденсаторами.При этом керамический материал используется в качестве диэлектрика. Он имеет небольшой ток и небольшой ток утечки. Они доступны в диапазоне от пико фарада до 1 микрофарада. Используется для высокочастотных приложений в аудиосхемах. Это недорогие конденсаторы, обладающие высокочастотными характеристиками.

Классифицируются как усилители класса 1, класса 2. Приложения включают фильтрацию, настройку генератора, подавление электромагнитных помех, схемы сглаживания и сопряжения.

5. Слюдяные конденсаторы:

Диэлектрик слюдяных конденсаторов изготовлен из тонких слюдяных пластин высокого качества, одна сторона которых частично покрыта слоем серебра.

Величина емкости определяется количеством пластин, соединенных параллельно. После сборки конденсатор погружается в специальный воск, чтобы защитить его от воздействия влаги и перепадов температуры. Поскольку потери в этом конденсаторе низкие, они особенно подходят для цепей на высоких частотах (цепи генератора , I.F трансформаторы и т. Д.) Или там, где важны низкие потери утечки. Они доступны в диапазоне от 50 пФ до 500 пФ и имеют рабочее напряжение до 500 В.Общие приложения используются в цепях связи, фильтрах пульсаций, резонансных цепях. В связи с недавней тенденцией к миниатюризации их заменяют керамические, полистирольные или стиропластовые конденсаторы.

6. Воздушные конденсаторы:

Воздух используется в качестве диэлектрика в воздушных конденсаторах. Проводящие металлы разделены воздушным зазором. Доступны воздушные конденсаторы постоянной емкости и воздушные конденсаторы переменной емкости. Его можно использовать при настройке радиосхем, а также в схемах, где требуются низкие потери.

7. Стеклянные конденсаторы:

Стекло используется в качестве диэлектрического материала в этих конденсаторах, и эти типы конденсаторов стоят дорого. Наряду со стеклянным диэлектриком в конденсаторах этих типов присутствуют алюминиевые электроды. В конце делается пластиковая инкапсуляция. Этот тип имеет относительно низкое значение емкости и может колебаться от долей пикофарад до двух тысяч пикофарад.

Его можно использовать в схемах приложений большой мощности, где для схемы требуются высокотемпературные зоны, схемы, требующие высоких допусков.

Электролитические конденсаторы:

Конденсаторы электролитические поляризованные. Они также широко используются во многих приложениях и имеют высокие значения емкости. Металлическая пластина (анод), образующая изолирующий оксидный слой путем анодирования, называется диэлектриком. Твердый или полутвердый электролит действует как катод. Они имеют более высокую емкость из-за большей поверхности анода и тонкого диэлектрического оксидного слоя. Они используются, когда есть потребность в высоком заряде.

В алюминиевых электролитических конденсаторах алюминиевая фольга действует как анод, изолируя оксидный слой, который является диэлектриком и покрыт электролитом в качестве катода.Это можно увидеть в схемах питания для развязки и импульсного источника питания. Это дешевле.

В конденсаторах танталового типа тантал используется в качестве анода, а электролит — в качестве катода, покрывающего оксидный слой. Это немного выше, чем у конденсаторов алюминиевого типа.

Суперконденсаторы:

Заключение

Хорошо. Я надеюсь, что это руководство дало краткий обзор различных типов конденсаторов типа и их применения.Их также можно использовать в аудиосхемах для блокировки постоянного тока в звуковых волнах. Следовательно, они используются в качестве сглаживающих фильтров для удаления нежелательной ряби, которая может повредить электронные схемы.

Определение, типы, применение, работа с [изображениями]

В этом посте вы узнаете о конденсаторах , их типах, спецификациях , приложениях, цветовом кодировании емкости и методе буквенного кода.

Конденсаторы и типы

Конденсаторы электрический или электронный компонент, накапливающий электрические заряды.По сути, конденсатор состоит из 2 параллельных пластин, сделанных из проводящих материалов, и диэлектрического материала (воздуха, слюды, бумаги, пластика и т. Д.), Помещенного между ними, как показано на рисунке.

Конденсатор

Технические характеристики конденсаторов

Технические характеристики конденсаторов:

1. Значение емкости
2. Номинальное напряжение
3. Температурный коэффициент
4. Диапазон частот
5. Диэлектрическая постоянная
6. Диэлектрическая прочность
7. Коэффициент мощности

1.Значение емкости

Значение емкости конденсатора измеряется в единицах его емкости и выражается в фарадах, микрофарадах и нанофарадах.

2. Номинальное напряжение

Номинальное напряжение — это рабочее напряжение конденсатора, которое измеряется в вольтах.

3. Температурный коэффициент

Температурный коэффициент представляет собой стабильность значения емкости при изменении температуры. Выражается в ppm / ° c.

4. Диапазон частот

Диапазон частот — это максимальная частота, до которой конденсатор может безопасно работать.

5. Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость — это свойство диэлектрика, которое влияет на значение емкости. Его можно определить как отношение емкостей.

6. Диэлектрическая прочность

Диэлектрическая прочность — это способность конденсатора выдерживать напряжение на единицу толщины диэлектрического материала без пробоя. Он измеряется в кв / мм или кв / см. Это зависит от толщины диэлектрика, температуры и частоты питания.

7.Коэффициент мощности

Коэффициент мощности указывает минимальные потери в конденсаторе. Он указывает долю входной мощности, рассеиваемую как тепловые потери в конденсаторе. Чем ниже коэффициент мощности, тем лучше будет качество конденсатора.

Коэффициент мощности, обратный коэффициенту мощности (Q) конденсатора. Если коэффициент мощности равен 0,001, то коэффициент качества (Q) равен 1000. Таким образом, чем выше, тем лучше качество конденсатора.

Читайте также: Типы резисторов и их условные обозначения.

Типы конденсаторов

Ниже приведены три различных типа конденсаторов:

1. Фиксированные конденсаторы
   1. Слюдяные конденсаторы
   2. Керамические конденсаторы
   3. Бумажные конденсаторы
   4. Пластиковые конденсаторы
   5. Электролитические конденсаторы
      1. Электролитический конденсатор мокрого типа
      2. Тип электролитический конденсатор
2. Регулируемые конденсаторы
3. Переменные конденсаторы

1.Конденсаторы постоянной емкости

Конденсаторы с фиксированным значением емкости известны как конденсаторы постоянной емкости.

Конденсаторы постоянной емкости Символ

Ex: Слюдяной конденсатор, бумажный конденсатор, пластиковый конденсатор и т. Д.

Конденсатор постоянной емкости Пример1

Различные конденсаторы постоянной емкости показаны на рисунке.

Пример 2 фиксированного конденсатора

В зависимости от используемого диэлектрического материала конденсаторы постоянной емкости подразделяются на:

1. Слюдяные конденсаторы
2. Керамические конденсаторы
3. Бумажные конденсаторы
4. Пластиковые конденсаторы
5. Электролитические конденсаторы

1.Конденсаторы слюдяные

• Конденсаторы этого типа используются в качестве диэлектрического материала.
• Листы слюды и металлическая фольга хранятся как альтернатива. Количество листов слюды и металлической фольги определяет значение емкости.

Слюдяные конденсаторы

• Конструктивные детали показаны на рисунке, из которого видно, что альтернативные металлические детали (1,3,5) и (2,4,6) соединены вместе, образуя 2 отдельных набора и вывод К этим двум наборам подключается провод для внешнего подключения.
• Весь блок помещен в металлический корпус или залит смолой.

Применения слюдяных конденсаторов:

Они используются,

1. в схемах настройки и соединения радиосистем и телевизионных систем.
2. В измерителе в качестве стандартных конденсаторов.

2. Керамические конденсаторы

• В этих конденсаторах керамика используется в качестве диэлектрического материала.
• Керамический материал получают в виде тонкого диска или трубки путем смешивания титаната бария, талька и силиката магния в различных соотношениях.

Керамический конденсатор

• На поверхность керамического корпуса нанесена металлическая пленка из меди, к которой прикреплены проволочные выводы из металлической пленки. Вся сборка покрыта пластиком для внешней защиты.

Применения керамических конденсаторов:

Используются:

1. Цепи в баке и согласующие цепи.
2. В качестве соединительного и байпасного компонента.
3. Схема фильтров с резистором.
4. В цепи транзистора.
5. В передатчиках и приемниках ТВ.

3. Бумажные конденсаторы

• На рисунке представлены детали конструкции бумажного конденсатора, в котором бумага действует как диэлектрический материал.

Бумажные конденсаторы

• Здесь бумага помещается между двумя металлическими алюминиевыми фольгами и свертывается в цилиндрическую форму.
• Два подводящих провода соединены с металлической фольгой для внешнего подключения.
• Вся установка окунается в воск и помещается в металлический корпус.

Применения бумажных конденсаторов:

Они используются:

1. В качестве статора в однофазных двигателях в настольных вентиляторах, мельницах, охладителях воды и т. Д.
2. В цепях фильтров и системах электропитания.

4. Пластиковые конденсаторы

• На рисунке показаны детали конструкции пластикового конденсатора, который состоит из пластика в качестве диэлектрического материала.

Пластиковый конденсатор

• Две алюминиевые фольги и пластиковая (полиэфирная) пленка хранятся попеременно и скручиваются в цилиндрическую форму.
• Медные выводы спаяны с двумя металлическими фольгами, и весь блок покрыт литьем из смолы.

Применения пластиковых конденсаторов:

Они используются:

1. Для схем синхронизации
2. В схемах настройки и
3. В интегральных схемах

5. Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы являются поляризованными конденсаторами, поэтому эти используются там, где необходима энергия с необходимой полярностью. Здесь оксидная пленка, полученная в результате химической реакции, действует как диэлектрический материал.

Электролитические конденсаторы далее подразделяются на:

1. Электролитический конденсатор мокрого типа
2. Электролитический конденсатор сухого типа

1. Электролитический конденсатор мокрого типа

• Детали конструкции показаны на рисунке, который состоит из размещенных алюминиевых стержней. в базовом электролите, помещенном в алюминиевый контейнер.

Электролитический конденсатор мокрого типа

• Теперь постоянный ток пропускается через c с помощью D.C. источник подключен между стержнем и контейнером.
• Тонкая пленка оксида нанесена на стержень, который подключен к положительной клемме источника. Таким образом, стержень действует как положительный вывод конденсатора. Источник отключается, когда стержень полностью покрывается оксидной пленкой.
• Таким образом, стержень действует как (+) ve вывод, контейнер как (-) ve вывод с оксидной пленкой в ​​качестве диэлектрического материала.

2. Электролитический конденсатор сухого типа

• Конструктивные детали электролитических конденсаторов сухого типа показаны на рисунке, который содержит два алюминиевых листа, разделенных слоем сеточного сепаратора, насыщенного жидким химическим веществом борной кислоты.

Электролитический конденсатор сухого типа (A)

• Медные подводящие провода припаяны к алюминиевой фольге для внешнего подключения.

Электролитический конденсатор сухого типа (B)

• Напряжение постоянного тока подается на медные выводы, которые осаждают пленку оксида алюминия на фольге, подключенной к положительному выводу источника питания. так что фольга действует как (+) ve терминал, а другая фольга действует как (-) ve терминал.
• Теперь фольга свернута в цилиндрическую форму и заключена в алюминиевую или пластиковую трубку.

Применение электролитических конденсаторов:

Электролитические конденсаторы используются:

1. В качестве фильтров в схемах выпрямителя.
2. В ТВ и радиоприемниках для настройки.
3. В качестве байпасного конденсатора в схемах усилителя.

Иногда вместо алюминиевой фольги используют танталовую (Ta) фольгу с пятиокиси тантала в качестве диэлектрика, и название конденсатора становится танталовым электролитическим конденсатором. Конструктивные детали танталового конденсатора такие же, как у алюминиевого электролитического конденсатора.

Характеристики танталовых конденсаторов:

1. Их небольшой размер
2. Их значение емкости высокое
3. Более длительный срок службы
4. Меньший ток утечки

2. Регулируемые конденсаторы

Конденсаторы, значение которых можно регулировать известны как регулируемые конденсаторы. Они всегда подключаются последовательно или параллельно с конденсаторами постоянной емкости. Эти типы конденсаторов используются там, где требуется небольшое изменение емкости.

Регулируемые конденсаторы Symbol

Ex: Триммер и прокладки.

Регулируемый конденсатор Рис. 1

Подстроечные резисторы показаны на рисунке.

Регулируемый конденсатор Рис. 2

Регулируемые конденсаторы — это очень маленькие конденсаторы, которые используются в качестве вторичных конденсаторов. Они подключаются последовательно или параллельно с конденсаторами постоянной емкости.

Регулируемый конденсатор

Если регулируемый конденсатор соединен последовательно с конденсатором постоянной емкости, он называется подстроечным резистором. Если он подключен параллельно конденсатору постоянной емкости, он называется прокладкой.

Регулируемый конденсатор чашечного типа:

• На рисунке представлен триммер / подушечка чашечного типа, в котором значение емкости можно изменять, изменяя расстояние между чашками.
• Он содержит фиксированную нижнюю чашку, над которой верхняя чаша крепится с помощью винта, который может вращаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
• Путем вращения винта, к которому подсоединена верхняя чашка, можно отрегулировать расстояние между верхней и нижней чашками до получения требуемого значения емкости.
• Эти чашки сделаны из алюминия, а воздух действует как диэлектрический материал.

Применения регулируемых конденсаторов:

Они используются,

1. В цепи связи в радиоприемниках.
2. В схемах настройки для точной настройки.

3. Конденсаторы переменной емкости

Конденсаторы, емкость которых можно плавно изменять, называются конденсаторами переменной емкости.

Переменный конденсатор Рис. 1

Переменный конденсатор показан на рисунке.

Переменный конденсатор Рис. 2 Переменные конденсаторы

• На рисунке представлены детали конструкции переменного конденсатора, который состоит из 2 наборов полукруглых пластин, из которых один набор фиксирован, называемый статором, а другой набор подвижно называется ротором.

Групповой конденсатор

• В конденсаторах этих типов ротор закреплен на валу, который вращает пластины ротора в неподвижных пластинах или из них. Это вращение ротора увеличивает или уменьшает площадь контакта между ротором и статором, что изменяет значение емкости.Когда 2 или 3 комплекта размещаются на одном валу, они называются конденсаторами группы или фигурой группы конденсаторов (B).

Применения переменных конденсаторов:

Они используются:

1. В схемах включения радиостанций для выбора радиостанций.
2. В осцилляторе для регулировки резонансной частоты.

Различия между триммерами и прокладками

Цветовая маркировка емкости

Конденсаторы малых размеров идентифицируются по цветным полосам на их поверхности.Для определения значения емкости используются следующие шаги:

• Удерживайте конденсатор так, чтобы цветные полосы начинались с левой стороны.
• Считайте цветные полосы слева направо.
• Первая полоса указывает первую цифру, вторая полоса указывает вторую цифру, третья полоса указывает множитель или количество нулей, которые должны быть добавлены после второй цифры, четвертая полоса указывает допуск в процентах, пятая указывает на соответствие температуры эффективная, а шестая полоса указывает рабочее напряжение.
• Значение емкости выражено в пикофарадах (P.F.).

Цветовая кодировка конденсатора

Метод буквенного кода емкости

Конденсаторы малой емкости, такие как пленочные или дисковые, идентифицируются системой буквенных кодов. Код состоит из 2 или 3 цифр и дополнительного буквенного кода допуска. В двухзначном коде эти два числа представляют собой значение емкости конденсатора в пикофарадах (т.е. 47 = 47 пФ). Трехбуквенный код состоит из двух цифр значения и множителя (например, 471 = 47 × 10 = 470 пФ).Трехзначные коды обычно характеризуются дополнительным буквенным кодом допуска, как указано ниже:

Пример: Рассмотрим конденсатор, на корпусе которого напечатан код 473j, значение которого равно

. в таблице ниже:

Коды

Применения конденсаторов

Используются конденсаторы:

1. Конденсаторы, используемые для хранения электроэнергии.
2. Чтобы противостоять изменению приложенного напряжения.
3. Для блокировки постоянного тока и разрешить a.c; через это.
4. Улучшает п.. схемы.
5. Для запуска однофазного переменного тока мотор.
6. Для передачи высокочастотных сигналов и блокировки низкочастотных сигналов.

---

Вот и все, спасибо за прочтение.