Чем отличаются конденсаторы: Эта страница ещё не существует

Содержание

Чем полимерный конденсатор отличается от обычного электролитического | Электронные схемы

в чем отличие полимерных конденсаторов от обычных

в чем отличие полимерных конденсаторов от обычных

В одной своей прошлой статье я выпаял из материнской платы компьютера радиодетали,среди прочих деталей были электролитические конденсаторы. Но среди электролитов,в таком-же корпусе и размеров есть похожие конденсаторы,но они без насечек на корпусе,которые нужны для безопасного взрыва конденсатора.Такие конденсаторы называются твердотельными или полимерными конденсаторами.Так в чем-же их различие от обычных?

проверка esr твердотельного и электролитического конденсатора

проверка esr твердотельного и электролитического конденсатора

Для начала проверил разные конденсаторы на тестере,простой электролит и полимер емкостью по 470мкФ каждый. Никаких особых различий нет.Далее разобрал оба разных кондера и на глаз отличий вроде тоже нет.

чем отличается электролитический конденсатор от твердотельного

чем отличается электролитический конденсатор от твердотельного

Электролитический конденсатор надавил плоскогубцами и на поверхности виден жидкий электролит,так оно и должно быть если такой конденсатор исправен.

электролит в электролитическом конденсаторе

электролит в электролитическом конденсаторе

Твердотельный конденсатор надавил плоскогубцами и нет на поверхности жидкого электролита.Это уже интересней.

Твердотельный или полимерный конденсатор не содержит жидкий электролит

Твердотельный или полимерный конденсатор не содержит жидкий электролит

Разобрал твердотельный конденсатор.Такие-же две обкладки возможно из алюминия,но электролита жидкого нет,а есть какая-то сухая труха,которая отлетает от обкладок.Так вот эта труха есть ничто иное как специальный токопроводящий органический полимер или органический полимер-полупроводник.Благодаря использованию сухого полимера вместо жидкого электролита,у этих конденсаторов больше срок службы,меньше esr чем у обычных конденсаторов,шире диапазон рабочих температур.Такие конденсаторы не взрываются из-за вскипания электролита,поэтому на корпусе нет насечек.

что внутри полимерного конденсатора

что внутри полимерного конденсатора

Узнаем как ие бывают конденсаторы? Типы конденсаторов, их характеристики

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

Классификации конденсаторов

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

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

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

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

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

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

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

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

Электролитические конденсаторы из алюминия

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

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

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

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

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

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

Конденсаторы КМ

Существуют и глиняные конденсаторы типа КМ. Они используются:

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

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

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

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

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

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

Конденсаторы на основе керамики

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

К плюсам данного типа можно отнести:

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

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

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

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

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

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

Танталовые устройства

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

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

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

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

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

Разновидности корпусов

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

  1. SMD-корпус. Для изготовления корпусных устройств, которые используются при поверхностном монтаже, катод соединяется с терминалом посредством эпоксидной смолы с содержанием серебряного наполнителя. Анод приваривается к электроду, а стрингер отрезается. После формирования устройства на него наносится печатная маркировка. Она содержит показатель номинальной емкости напряжения.
  2. При формировании этого типа корпусного устройства анодный проводник должен быть приварен к самому выводу анода, а затем отрезается от стрингера. В этом случае терминал катода припаивается к основе конденсатора. Далее конденсатор заполняется эпоксидом и высушивается. Как и в первом случае, на него наносится маркировка

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

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

Поиск новых решений

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

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

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

Конденсаторы из полиэстера

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

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

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

Конденсаторы с переменной емкостью

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

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

Конденсаторы бывают с двумя типами диэлектриков: воздушным и твердым.

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

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

Построечный вид

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

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

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.

Что такое полярность конденсатора и как ее определить?


Для чего нужен конденсатор?

У этого прибора есть множество применений. Мы не будем перечислять их все, отметим лишь некоторые.

1) Фильтрация пульсаций в цепях питания. Конденсаторы часто ставят на входе и выходе преобразователей напряжения, на входе питания микросхем. В этом случае конденсаторы служат своего рода амортизаторами, которые могут сгладить неровности напряжения, подобно амортизаторам автомобиля, сглаживающим неровности дороги.

2) Времязадающие электрические цепи. Конденсаторы разной ёмкости заряжаются и разряжаются за разное время. Эту особенность используют в устройствах, где необходимо отсчитывать определенные промежутки времени. Например, с помощью резистора и конденсатора задается период и скважность импульса в микросхеме таймера 555 (урок про таймер 555).

3) Датчики прикосновения. В роли одной из обкладок конденсатора может выступить человек. Эту особенность нашего тела используют в своей работе сенсорные кнопки, тачскрины и тачпады некоторых видов.

4) Хранение данных. Конденсаторы применяются для хранения данных в оперативной памяти — ОЗУ (SRAM). Каждый модуль такой памяти содержит миллиарды отдельных конденсаторов, которые могут быть заряжены или разряжены, что интерпретируется как единица или ноль.

И это далеко не все варианты применения этого незаменимого прибора. Попробуем разобраться, как устройство конденсатора позволяет ему выполнять столько полезных функций!



Как определить полярность электролитического конденсатора?

Существует ряд способов, как проверить расположение плюса и минуса на корпусе устройства. Полярность конденсатора определяется следующим образом:

  • по маркировке, т.е. по нанесенным на его корпус надписям и рисункам;
  • по внешнему виду;
  • с помощью универсального измерительного прибора – мультиметра.

Важно правильно определить положительные и отрицательные контакты, чтобы после монтажа при подаче напряжения схема не вышла из строя.

Способы определения полярности конденсатора

По маркировке

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

Примеры обозначения плюса конденсатора

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

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

Обозначение минуса

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

По геометрии

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

С помощью мультиметра

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

или источник постоянного тока + милливольтметр + нагрузка

Что сделать

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

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

Сравнение рабочего и пускового конденсатора

Сравнительная таблица применения конденсаторов для асинхронных двигателей, включенных на напряжение 220 В.

РАБОЧИЙПУСКОВОЙ
Где применяетсяВ цепи рабочих обмоток асинхронного двигателяВ пусковой цепи
Выполняемые функцииСоздание вращающегося электромагнитного поля для работы электромотораСдвиг фаз между пусковой и рабочей обмоткой, запуск двигателя под нагрузкой
Время работыОт включения до окончания работыВо время запуска до выхода на нужный режим.
Тип конденсатораМБГО, МБГЧ и подобные нужного номинала и напряжения 1,15 выше питающегоМБГО, МБГЧ и подобные нужного номинала и на рабочее напряжение в 2-3 раза превышающее напряжение питания

В связи с тем, что указанные типы конденсаторов имеют относительно большие габариты и стоимость, в качестве рабочего и пускового конденсатора можно использовать полярные (оксидные) конденсаторы.

Они обладают следующим достоинством: при малых габаритах они имеют намного большую емкость, чем бумажные.

Наряду с этим существует весомый недостаток: включать в сеть переменного тока напрямую их нельзя. Для использования совместно с двигателем, нужно применить полупроводниковые диоды. Схема включения несложная, но в ней есть недостаток: диоды должны быть подобраны в соответствии с токами нагрузки. При больших токах диоды необходимо устанавливать на радиаторы. Если расчет будет неверным, или теплоотвод меньшей площади, чем требуется, диод может выйти из строя и пропустит в цепь переменное напряжение. Полярные конденсаторы рассчитаны на постоянное напряжение и при попадании на них напряжения переменного они перегреваются, электролит внутри них закипает и они выходят из строя, что может принести вред не только электромотору, но и человеку, обслуживающему данное устройство.

Напряжение 220 В – является напряжением опасным для жизни. В целях соблюдения правил безопасной эксплуатации электроустановок потребителей, сохранения жизни и здоровья лиц, эксплуатирующих данные устройства, применение данных схем включения должен проводить специалист.

Полярные и неполярные конденсаторы – в чем отличие

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

Будет интересно➡ Чем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов

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

Интересный материал для ознакомления: что такое вариасторы.

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


Полярные и неполярные конденсаторы.

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

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

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

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


Полярность конденсатора.

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

Будет интересно➡ Формула расчёта сопротивления конденсатора

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


Полярный и неполярный конденсатор

Что такое полярность в химии

Полярность

– свойство, показывающее изменение распределения электронной плотности около ядер, если сравнивать с изначальным ее распределением в образующих данную связь нейтральных частицах.

Поляризуемость

— способность поляризоваться под воздействием электрического поля.

Мерой полярности

называется электрический момент диполя. В нейтральных соединениях он равен нулю. Его значение зависит от разности электроотрицательностей элементов.

Длина диполя

— расстояние между его полюсами. Данная характеристика также влияет на степень полярности.

Любое соединение состоит из ядра (положительные частицы) и электронов (отрицательные частицы). И положительные, и отрицательные частицы имеют свой электрический центр тяжести.

Если центры тяжести частиц совпадают, то соединение считается неполярным. Если же полюса не накладываются друг на друга, то в этом случае речь идет о дипольной связи.

Для чего используют конденсатор?

Промышленная отрасль производит самые разнообразные конденсаторы, которые затем используются во многих областях. Они требуются в следующих отраслях:

  • автомобилестроении;
  • радиотехнике;
  • электронике;
  • электробытовой технике;
  • приборостроении.

Конденсаторы можно назвать «сосудами» для хранения энергии. Они отдают энергию при коротких сбоях в питании. Кроме вышеперечисленного, специальный вид данных компонентов отделяет нужные сигналы, определяет частоту устройств, которые формируют сигналы. Конденсатор имеет быстрый период зарядки-разрядки.

Справка! Данный электрический элемент (конденсатор) располагает в своём составе парой проводников — это токопроводящие обкладки. При пропускании постоянного тока цепью его запрещено включать, так как это будет равносильно разрыву цепи.

В электроцепи переменного тока обкладки конденсатора попеременно заряжаются с частотой проходящего тока. Это можно объяснить следующим: зажимы данного источника тока время от времени подвергаются смене напряжения. Далее в цепи появляется ток переменного характера.

Подобно катушке, а также резистору, конденсатор оказывает переменному току сопротивление. Следует учесть, для токов различных частот оно будет разным. Например, проявляя хорошую пропускную способность для токов высокочастотных, он будет оказывать изолирующие свойства для токов низкочастотных.

Сопротивление электрического компонента взаимосвязанно с частотой, а также ёмкостью тока.

Устройство простейшего конденсатора

Конденсатор состоит их двух металлических пластин — электродов, называемых также обкладками, между которыми находится тонкий слой диэлектрика.

Собственно, все конденсаторы устроены именно таким (или почти таким) образом, разве что меняется материал обкладок и диэлектрика.

Чтобы увеличить ёмкость конденсатора, не увеличивая его размеры, применяют разные хитрости. Например, если мы возьмем две обкладки в виде длинных полосок фольги, проложим между ними хотя бы тот же полиэтилен и свернем все это как рулет, то получится очень компактный прибор с большой ёмкостью. Именно так устроены плёночные конденсаторы.

Если вместо полиэтилена взять бумагу и пропитать её электролитом, то на поверхности фольги образуется тонкий слой оксида, который не проводит ток. Такой конденсатор будет называться электролитическим.

Существует много разных видов конденсаторов: бумажные, плёночные, оксидные алюминиевые и танталовые, вакуумные и т.п. В нашем уроке мы будем использовать оксидные электролитические конденсаторы из-за их большой ёмкости и доступности.

Виды

Классификация конденсаторов может происходить по различным критериям.

По постоянству ёмкости:

  • Постоянные.
  • Переменные. Их ёмкость может изменяться либо вручную оператором (пользователем) устройства, либо под воздействием напряжения (как в варикапах и варикондах).

Советуем изучить Как устроить освещение участка

По полярности прикладываемого напряжения:

  • Неполярные – могут работать в цепях переменного тока.
  • Полярные – при подключении напряжения неправильной полярности выходят из строя.

В зависимости от того, где используются эти компоненты, различают разные варианты по материалу:

  • Бумажные и металлобумажные – это привычные многим, распространённые в советское время конденсаторы в виде прямоугольных кирпичиков с маркировкой наподобие «МБГЧ». Внешний вид этого вида конденсаторов вы видите ниже. Они неполярные.
  • Керамические – ими часто фильтруют высокочастотные помехи, а относительная диэлектрическая проницаемость позволяет делать многослойные компоненты с ёмкостью сопоставимой электролитам (дорого), не чувствительны к полярности.
  • Плёночные – распространены в виде коричневых подушечек, недорогие, используются повсеместно. Характерны малым током утечки, небольшой ёмкостью, высоким рабочим напряжением и нечувствительностью к полярности приложенного напряжения.
  • С воздушным диэлектриком. Лучший пример такого элемента – подстроечный конденсатор резонансного контура из радиоприёмника, ёмкость таких элементов невелика, но удобно реализовать её изменение.
  • Электролитические – это элементы в виде бочонков, их устанавливают чаще всего в качестве фильтра сетевых пульсаций в БП. Конструкция и принцип действия позволяют получить большую ёмкость при небольших размерах, но со временем могут высыхать, терять ёмкость или вздуваться. Как выглядят в исправном состоянии эти изделия вы видите ниже. В качестве диэлектрика используют тонкий слой оксида металла. Если в БП используют конденсаторы с диэлектриком из AL2O3 – т.н. «алюминиевые электролиты», то для работы в высокочастотных цепях – используют танталовые (Ta25 — они также относятся к электролитам) конденсаторы, потому что у них меньший ток утечки, большая устойчивость к внешним воздействиям в отличие от предыдущих, алюминиевых.
  • Полимерные – способны выдерживать большие импульсные токи, работать при низких температурах

Где используются конденсаторы

Конденсаторы применяются практически во всех современных устройствах: сабвуферах, электродвигателях, автомобилях, насосах, электроинструменте, кондиционерах, холодильниках, мобильных телефонах и т.п.

В зависимости от выполняемых функций их разделяют на общего назначения и узкоспециальные.

К конденсаторам общего назначения относятся низковольтные накопители, которые используются в большинстве видов электроаппаратуры.

К узкоспециализированным относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические ипусковые конденсаторы.

Техническое исполнение конденсаторов

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

Бумажные конденсаторы

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

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

Диэлектрик в виде органических пленок

Пленки могут быть выполнены из органических полимеров, таких как:

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

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

Советуем изучить Элегазовые выключатели

Твердый неорганический диэлектрик

Это может быть слюда, стекло и керамика.

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

Оксидный диэлектрик

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

Вакуум

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

Двойной электрический слой

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

Неполярные электролитические конденсаторы

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

Регистрация Вход.

С помощью мультиметра

Перед проведением экспериментов важно собрать схему так, чтобы испытательное напряжение источника постоянного тока (ИП) не превышало 70-75% от номинала, указанного на корпусе накопителя или в справочнике. Например, если электролит рассчитан на 16 В, то ИП должен выдавать не более 12 В. Если номинал электролита неизвестен, начинать эксперимент следует с малых значений в диапазоне 5-6 В, и затем постепенно повышать напряжение на выходе ИП.

Конденсатор должен быть полностью разряжен – для этого нужно соединить его ножки или выводы накоротко на несколько секунд металлической отверткой или пинцетом. Можно подключить к ним лампу накаливания от карманного фонарика, пока она не потухнет или резистор. Затем следует внимательно осмотреть изделие – на нем не должно быть повреждений и вздутий корпуса, особенно защитного клапана.

Потребуются следующие устройства и компоненты:

  • ИП – батарея, аккумулятор, блок питания компьютера или специализированное устройство с регулируемым выходным напряжением;
  • мультиметр;
  • резистор;
  • монтажные принадлежности: паяльник с припоем и канифолью, бокорезы, пинцет, отвертка;
  • маркер для нанесения знаков полярности на корпус проверяемого электролита.

Затем следует собрать электрическую схему:

  • параллельно резистору с помощью “крокодилов” (т.е. щупов с зажимами) присоединить мультиметр, настроенный на измерение постоянного тока;
  • плюсовую клемму ИП соединить с выводом резистора;
  • другой вывод резистора соединить с контактом емкости, а ее 2 контакт присоединить к минусовой клемме ИП.

Если полярность подключения электролита правильная, мультиметр ток не зафиксирует. Т.о., контакт, соединенный с резистором, будет плюсовым. В противном случае мультиметр покажет наличие тока. В этом случае с минусовой клеммой ИП был соединен плюсовой контакт электролита.

Другой способ проверки отличается тем, что мультиметр, параллельно подключенный к сопротивлению, переводится в режим измерения постоянного напряжения. В этом случае при правильном подключении емкости прибор покажет напряжение, величина которого затем будет стремиться к нулю. При неправильном подключении напряжение сначала будет падать, но потом зафиксируется на ненулевой величине.

Согласно 3 способу прибор, измеряющий постоянное напряжение, присоединяется параллельно не сопротивлению, а проверяемой емкости. При правильном подключении полюсов емкости напряжение на ней достигнет величины, выставленной на ИП. Если же минус ИП будет соединен с плюсом емкости, т.е. неправильно, напряжение на конденсаторе поднимется до значения, равного половине величины, выдаваемой ИП. Например, если на клеммах ИП 12 В, то на емкости будет 6 В.

С помощью чего измеряют полярность у конденсатора

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

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

Вам это будет интересно Особенности полупроводников

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

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

Что будет если перепутать полярность

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

Будет интересно➡ Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего?

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

Присутствует разъем для измерения емкости

Дальнейшая методика проверки зависит от функциональности самого мультиметра: обладает ли он специальными разъемами и функцией измерения емкости (обозначается Cx) или нет. Если да, то все предельно просто:

  • выпаяйте деталь из платы;
  • зачистите ножки от окислов и остатков припоя;
  • установите на приборе режим измерения емкости с пределом измерения, близким или равным к номиналу конденсатора, который на нем указан;
  • установите элемент в специальное парное гнездо на мультиметре, либо коснитесь ножками металлических пластин, его заменяющих.

Чтобы проверить электролитический конденсатор, необходимо соблюдать полярность — плюс к плюсу, минус к минусу. Если на гнездах прибора обозначены плюс и минус, то устанавливать его нужно только так. Если не обозначены — не имеет значения.

Электролитический конденсатор — это мини-аккумулятор, в нем содержится электролит, и подключается он только с соблюдением полярности.

Плюс на нем не отмечается, но минус промаркирован галочкой на золотистом фоне, кроме того, «минусовая» ножка иногда бывает длиннее. Неправильное подключение полярного элемента приведет к однозначному выходу его из строя.

После установки детали в гнезда мультиметр начнет заряжать его постоянным током. На дисплее появится число, которое будет постепенно увеличиваться.

Когда показания перестанут меняться — элемент максимально заряжен. Если показатель заряда аналогичен или хотя бы близок номиналу — элемент работоспособен.

А как проверить керамический конденсатор? Точно так же. Керамические элементы этого вида всегда неполярны, поэтому можно не опасаться неправильного подключения.

Работа электродвигателя без конденсатора

Термоваккумная обработка увеличивает срок службы конденсатора, исключая возможность внутренней коррозии элементов. Чистая комната, с контролем влажности и температуры воздуха, высокопроизводительное швейцарское оборудование. Мы готовы к выпуску до 20 шт. Там, где на других завода работают люди, у нас автоматизированные станки. Быстрее, качественнее, надежней. Наличие собственных тестовых лабораторий на все типы выпускаемой продукции позволяют дать дополнительную гарантию клиентам в качестве продукции.

Наиболее распространённые в России модели

Чаще всего можно встретить в продаже следующие марки:

  • Конденсаторы марки СВВ-60 с исполнением в металлизированном полипропиленовом варианте. Они отличаются сравнительно высокой ценой.
  • Плёночные марки HTC обладают достаточно высоким уровнем качества, но стоят немного меньше, чем СВВ-60.
  • Э92 представляют собой бюджетный вариант пусковых конденсаторов. Они имеют относительно невысокую цену, но в качестве и надёжности уступают предыдущим двум вариантам.

Существует также ряд других моделей, но они распространены в меньшей степени.

Процедура подключения конденсаторов Источник uk-parkovaya.ru

Электрический конденсатор — это… Что такое Электрический конденсатор?

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические. На полярных SMD конденсаторах + обозначен полоской. SMD — конденсатор на плате, макрофотография Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

История

В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук случайно создали 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 ещё раньше.[1]

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 течёт, 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.

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 — ёмкость 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 ёмкостью C, собственной индуктивностью LC и сопротивлением потерь Rn.

Резонансная частота конденсатора равна

При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f < fp, на которых его сопротивление носит ёмкостный 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.

Обозначение конденсаторов на схемах

В России условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74[2] либо международному стандарту IEEE 315—1975:

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

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

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

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

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

или

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

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

или

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

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

Удельная ёмкость

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

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 ёмкостью 12 000 мкФ, максимально допустимым напряжением 450 В и массой 1,9 кг плотность энергии при максимальном напряжении составляет 639 Дж/кг или 845 Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гаусса.

Номинальное напряжение

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 тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.

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

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

Опасность разрушения (взрыва)

Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов — 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 ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе (часто можно заметить её в форме буквы X, K или Т на торце, иногда на больших конденсаторах она прикрыта пластиком). При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа и иногда даже жидкости, и давление спадает без взрыва и осколков.

Старые электролитические конденсаторы выпускались в герметичном корпусе и не имели никаких защит от взрыва. Взрывная сила частей корпуса может быть достаточно большой и 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 ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью. С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

  • C — собственная ёмкость конденсатора;
  • r — сопротивление изоляции конденсатора;
  • R — эквивалентное последовательное сопротивление;
  • L — эквивалентная последовательная индуктивность.
Электрическое сопротивление изоляции конденсатора — r

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

Эквивалентное последовательное сопротивление — R

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 потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор, вследствие поверхностного эффекта.

В большинстве случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение может быть жизненно важным для надёжности устройства. В электролитических конденсаторах, где одним из электродов является электролит, этот параметр прогрессивно увеличивается по мере эксплуатации вследствие испарения и гидролиза электролита, довольно быстро в некачественных образцах (см. Capacitor plague (англ.)).

Некоторые схемы (например, стабилизаторы напряжения) могут требовать определенного диапазона ESR конденсаторов в своих цепях. Это связано с учетом этого параметра в фазочастотной характеристике (ФЧХ) цепи обратной связи стабилизатора, влияющей на устойчивость и качество переходных процессов.

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

Эквивалентная последовательная индуктивность — L

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

Саморазряд

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

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 к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная tg δ, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

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

,

где — увеличение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов.

Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость ёмкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в обозначении имеют указание на относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур.

Диэлектрическая абсорбция

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

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

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

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

Пьезоэффект

Многие керамические материалы обладают пьезоэффектом — способностью генерировать разность потенциалов при механических деформациях. Диэлектрики некоторых керамических конденсаторов также могут обладать таким свойством. Обычно это проявляется в возникновении помех в электрических цепях вследствие шума или вибрации.

Самовосстановление

В некоторых типах конденсаторов в месте пробоя изоляции прогорают обкладки — и конденсатор продолжает работать с незначительно уменьшенной ёмкостью.

Классификация конденсаторов

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

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

По виду диэлектрика различают:

  • Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).
  • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  • Конденсаторы с жидким диэлектриком.
  • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
  • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
  • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка.
  • 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 ёмкости:

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

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

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

Сравнение конденсаторов постоянной ёмкости

Тип конденсатора Используемый диэлектрик Особенности/применения Недостатки
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 плёночные конденсаторы. Большой размер. Большая гигроскопичность, из-за чего они поглощают влагу из воздуха даже при наличии пластикового корпуса и пропитки. Поглощённая 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 плёночные конденсаторы.
Полиэтилентерефталатные конденсаторы Полиэтилентерефталатная плёнка Меньше чем бумажные или полипропиленовые конденсаторы со схожими характеристиками. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку 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 плёночные конденсаторы Полиамид Рабочая температура до 200 °C. Высокое сопротивление изоляции, хорошая стабильность, малый тангенс угла потерь. Большие размеры и высокая цена.
Каптоновые конденсаторы Полиимидная плёнка 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.
Полистирольные конденсаторы Полистирол Отличные плёночные 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.
Поликарбонатные плёночные 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 всём температурном диапазоне (от −55 °C до 125 °C) Максимальная рабочая температура ограничена на уровне 125 °C.
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 плёнку или их комбинации. Плёнка совместима с технологией самолечения, повышающей надёжность. 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 ёмкостях 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.
Полисульфоновые плёночные 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.
Тефлоновые конденсаторы Тефлон 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 плёночные конденсаторы ПЭТ или Поликарбонат Надёжные и значительно меньшие по размеру. Тонкая металлизация может использоваться для придания им свойства самовосстановления. Тонкая металлизация ограничивает максимальный ток.
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 надёжные, очень стабильные, стойкие к радиации. Высокая цена.
Температурно-компенсированные керамические конденсаторы Смесь сложных соединений титанатов Дешёвые, миниатюрные, обладают превосходными высокочастотными характеристиками и хорошей надёжностью. Предсказуемое линейное изменение ёмкости относительно температуры. Имеются изделия, выдерживающие до 15000 вольт Изменение ёмкости 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, ёмкость значительно изменяется при различном приложенном напряжении.
Алюминиевые электролитические конденсаторы Оксид алюминия Огромное отношение ёмкости к объёму, недорогие, полярные. В основном применяются как сглаживающие и питающие конденсаторы в источниках питания. Работа на отказ не нормируется, при расчёте составляет до 500000 часов с температурой 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 ёмкости к объёму, малый размер, хорошая стабильность, большой диапазон рабочих температур. Широко используются в миниатюрном оборудовании и компьютерах. Доступны как в полярном, так и неполярном исполнении. Твёрдотельные 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, оксид тантала 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.
Литий-ионные конденсаторы Ион лития Литий-ионные конденсаторы обладают большей энергоёмкостью, 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 с двойным электрическим слоем (ионисторы) Тонкий слой электролита и активированный уголь Огромная ёмкость относительно объёма, маленький размер, низкое эквивалентное 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.
Масляные конденсаторы переменного тока Промасленная бумага В основном разрабатывались для обеспечения очень больших ёмкостей 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 её 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.
Энергонакопительные конденсаторы Конденсаторная крафт-бумага, пропитанная касторовым 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 энергоёмкость значительно меньше чем у конденсаторов использующих полимерные диэлектрики. . Не способны к самолечению. Отказ подобного конденсатора может быть катастрофичным из-за большого объёма накопленной энергии.
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 ёмкость.
12 пФ, 20 кВ вакуумный конденсатор постоянной ёмкости. Два 8 мкФ, 525 В бумажных электролитических конденсатора в радио 1930х годов.[3]

Применение конденсаторов

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

  • Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.
  • Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
  • ИП влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению ёмкости).
  • 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 ёмкость конденсатора меняется в зависимости от уровня
  • Фазосдвигающего конденсатора. Такой конденсатор необходим для пуска, а в некоторых случаях и работы однофазных асинхронных двигателей. Так же он может применяться для пуска и работы трехфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.
  • Аккумуляторов электрической энергии. 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. Так же существуют некоторые модели трамваев в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

См. также

Примечания

  1. «Курс Физики» профессора физико-математических наук А.Гано, перевод Ф.Павленко В.Черкасова, 1882 год.
  2. ГОСТ 2.728-74 (2002). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 25 сентября 2009.
  3. Аббревиатура «MF» использовалась в то время для обозначения микрофарад; «MMF» употреблялась для микро-микрофрад = 10−12 Ф или пикофарад.

Литература

Ссылки

Краткая разница между конденсатором и конденсатором 2022

Конденсаторы и конденсаторы — два наиболее полезных оборудования, которые можно увидеть в широком спектре устройств и продуктов. Хотя у них есть сходство, у них также есть отличительные черты, которые делят их на отдельные группы. Конденсаторы — это пассивные электронные элементы, способные накапливать электрические заряды. Конденсатор относится к устройству, которое может преобразовать вещество из его парообразного состояния в жидкое состояние.

Даже если вы не работаете в промышленном бизнесе, наверняка у вас дома есть эти устройства.Поэтому изучение их может иметь огромные преимущества, если вы работаете в отрасли. Чтобы узнать разницу между ними, нам придется копнуть глубже, изучить каждое устройство и сравнить их. Поэтому мы рекомендуем не упускать ни слова и внимательно прочитать эту статью, поскольку мы раскрываем разницу между конденсатором и конденсатором и помогаем вам задать дополнительные вопросы от Linquip.

Основное различие между конденсатором и конденсатором

Разницу между конденсатором и конденсатором можно изучать в различных областях.Несмотря на то, что у них есть сходство, они могут быть совершенно разными, когда дело доходит до их применения и значения.

Конденсатор и конденсатор Значение

Электрическая система состоит из трех «пассивных» элементов, включая катушку, резистор и конденсатор. В общем случае конденсаторы представляют собой системы, состоящие из двух проводящих тел, пространство между которыми может быть заполнено диэлектриком или воздухом. В целом между терминами конденсатор и конденсатор не видно большой разницы.Конденсатор можно рассматривать как заброшенное слово, относящееся к тому же аппарату. Но если конденсатор вводится как отдельное понятие, то его применение специфично и уникально.

Использование и применение

Конденсаторы и конденсаторы могут иметь множество различных применений. От промышленных предприятий до наших домов их можно увидеть повсюду. Конденсаторы используются для фильтрации, выпрямления, накопления энергии, обработки сигналов при запуске двигателей и т. д. Конденсаторы используются в холодильниках, кондиционерах и оптике.

Что такое конденсатор?

Чтобы понять разницу между конденсатором и конденсатором, сначала мы должны познакомиться с конденсатором. Конденсатор представляет собой систему, состоящую из двух или более проводящих частей, таких как фольга, металлизированная фольга и пластины. Эти части разделены диэлектриком, способным накапливать электричество. Типовой электростатический накопитель имеет две параллельные металлические пластины, разделенные диэлектриком, который представляет собой электрический изолятор.Диэлектрик определяет емкость конденсатора. Размер необходимого конденсатора и требуемая емкость определяют емкость. Емкость конденсатора — это единица, описывающая конденсатор. Эта единица определяет, насколько рассматриваемый конденсатор имеет заряд Q при заданном напряжении U на его металлических пластинах.

Рабочее напряжение каждого конденсатора определяется его емкостью и другими его характеристиками. Емкость конденсатора становится выше, так как диэлектрическая проницаемость между пластинами становится больше, расстояние уменьшается, а активная поверхность пластин становится больше.Конденсаторы соединяются в пакет, чтобы иметь более высокую емкость при более высоком активном напряжении. Соединение между конденсаторами может быть последовательным, параллельным или комбинированным. Если подключено несколько конденсаторов, они называются батареями конденсаторов.

В целом конденсаторы делятся на следующие группы в зависимости от их использования и способа производства:

  • Электростатические
  • Электролитические
  • Электрохимические

Что такое конденсатор?

Раньше конденсаторы назывались конденсаторами.Со временем этот термин вымер, и с 1926 года конденсатор стал использоваться чаще. Может показаться, что это ограничивает разницу между конденсатором и конденсатором, однако они все же могут быть совершенно разными! Если рассматривать их через электрическую линзу, конденсаторы и конденсаторы — это одно и то же. В любом другом аспекте конденсаторы могут представлять собой много разных вещей. С механической точки зрения, преобразование пара в воду относится к конденсатору. Конденсор может также иметь оптическую систему, которая принимает лучи от источника света и концентрирует их в узкий пучок.

Конденсаторы работают как тепловые конденсаторы, поэтому они накапливают энергию в электростатическом поле. Наоборот, конденсаторы запасают энергию в электрическом поле. Чаще конденсатор относится к устройству, которое переводит газообразное вещество в его жидкое состояние. Каждый конденсатор выполняет процесс отвода тепла от газа с помощью системы охлаждения. Конденсаторы можно увидеть в различных системах, таких как системы кондиционирования воздуха, тепловые электростанции, спиртзаводы и так далее.

Разница между конденсатором и конденсатором. Резюме

Итак, давайте вспомним разницу между конденсатором и конденсатором, чтобы убедиться, что вы ничего не забыли:

  • Хотя термин «конденсатор» является старым, термин «конденсатор» появился намного новее. Конденсатор веками использовался как термин вместо конденсатора.
  • В 1926 году научный термин «конденсатор» был заменен термином «конденсатор». С тех пор термин конденсатор можно услышать редко.
  • Энергия, хранящаяся в конденсаторе, преобразуется в электростатическое поле, которое течет между полюсами конденсатора.С другой стороны, энергия, хранящаяся в конденсаторе, превращается в электрическое поле, которое перемещается между пластинами конденсатора.
  • В любой области исследования определение, система и механизм процесса конденсатора остаются едиными, тогда как структура и механизм процесса конденсатора могут различаться в разных предметах исследования, вплоть до того, что иногда конденсатор может быть полностью разные аппараты.
  • Конденсаторы используются для передачи сигналов, развязки, компьютерной памяти, фильтрации, запуска двигателей и многих других устройств.Примеры конденсаторов могут варьироваться от устройства, которое концентрирует более узкие лучи света, до устройства, которое отводит тепло от пара и переводит его в жидкое состояние.

 

В этой статье вы изучили конденсатор, конденсатор и их отличия. Но ваше стремление овладеть промышленными знаниями на этом не заканчивается. Если вы хотите расти и процветать в своем бизнесе и карьере, мы предлагаем учиться как можно большему. Так что не забудьте прочитать и другие наши статьи. У вас есть другие вопросы о разнице между конденсатором и конденсатором? Просто зарегистрируйтесь на Linquip и получите ответы на все свои вопросы и сомнения.

Понимание различий между конденсаторами и катушками индуктивности

Двумя наиболее широко используемыми электронными компонентами являются конденсаторы и катушки индуктивности. Оба предназначены для хранения энергии и функционируют как временные источники энергии, но что отличает их? Вот сравнение между конденсаторами и катушками индуктивности.

Конденсаторы и емкость

Конденсаторы и катушки индуктивности часто используются в силовых сетях, фильтрах и цепях, где напряжение требует регулирования.Основная цель конденсатора — обеспечить определенную емкость, которая существует, когда проводящий материал изолирован. Значение этого состояния измеряется в фарадах или кулонах на вольт. Разделение между проводящим материалом и изоляцией позволяет накапливать энергию в электрическом поле.

Правильное соответствие значения емкости необходимо при принятии решения о покупке нового конденсатора. Обратите внимание, что емкость является важным фактором при проектировании схем, поскольку она влияет на изменение тока в процессах зарядки и разрядки.Чем больше емкость позволяет устройство, тем больше заряда оно может хранить на единицу напряжения.

Читайте также — Различные типы конденсаторов: обзор

Термин «зарядка» относится к накоплению энергии конденсатором, а «разрядка» — к действию, при котором конденсатор вырабатывает энергию. Конденсатор заряжается, когда в него поступают электроны из батареи. Как только конденсатор заряжается до определенного уровня, он может действовать как источник напряжения, если подключен к резистору. Энергия, запасенная в электрическом поле, может преобразовывать накопленный заряд в электрический ток.

Читайте также: ток утечки конденсатора и способы его уменьшения

Катушки индуктивности и индуктивность

Основное различие между конденсатором и катушкой индуктивности заключается в том, что конденсатор накапливает энергию в электрическом поле, а катушка индуктивности накапливает энергию в магнитном поле. Другая функция, которая отличает катушку индуктивности, заключается в том, что когда она подключена к источнику напряжения, ее ток неуклонно увеличивается, в то время как напряжение рассеивается с той же скоростью.С другой стороны, конденсатор в процессе зарядки имеет возрастающий ток, в то время как напряжение падает.

Читайте также: Как купить конденсаторы: важные моменты, которые следует учитывать

Индуктивность, измеренная в генри, отражает величину напряжения, подаваемого катушкой индуктивности из-за скорости прохождения заряда через устройство. В катушке индуктивности на скорость зарядки влияет постоянная времени RL, которая является результатом умножения индуктивности на сопротивление последовательно с катушкой индуктивности.Между тем, на зарядку конденсатора влияет постоянная времени RC. В конечном счете, напряжения и токи меняются в зависимости от времени в емкостной или индуктивной цепи.

Allied Components International

Allied Components International специализируется на разработке и производстве широкого спектра магнитных компонентов и модулей, соответствующих отраслевым стандартам, таких как микросхемы индуктивности, нестандартные магнитные катушки индуктивности и нестандартные трансформаторы.Мы стремимся предоставлять нашим клиентам высококачественную продукцию, обеспечивать своевременные поставки и предлагать конкурентоспособные цены.

Мы являемся растущим предприятием в магнитной промышленности с более чем 20-летним опытом.

Разница между керамическим и электролитическим конденсатором

Основное отличие — керамический и электролитический конденсатор

Керамические и электролитические конденсаторы — это два типа конденсаторов, используемых в электронных схемах.Основное различие между керамическим и электролитическим конденсатором заключается в том, что в керамических конденсаторах две проводящие пластины разделены керамическим материалом , тогда как в электролитических конденсаторах две проводящие пластины разделены электролитом и слоем оксида металла. .

Структура конденсатора

Конденсатор — это устройство, способное накапливать электрическую энергию. Хотя существуют разные типы конденсаторов, большинство из них основаны на одной и той же базовой схеме.Проще говоря, конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым « диэлектрик ». Основная структура показана ниже:

Основная конструкция конденсатора

  Емкость конденсатора описывает, сколько заряда сохраняет конденсатор, когда на нем присутствует заданная разность потенциалов. Если каждая из проводящих пластин имеет площадь и они разделены расстоянием , то емкость  определяется как:

где диэлектрическая проницаемость , которая является свойством диэлектрического вещества.

Что такое керамический конденсатор

Керамический конденсатор представляет собой тип конденсатора, диэлектрик которого представляет собой керамический материал . В простейшей их конструкции слой керамического материала находится между двумя проводящими пластинами. Однако наиболее часто используемым типом керамических конденсаторов являются так называемые многослойные конденсаторы (MLCC) . В MLCC есть несколько проводящих пластин, и между каждой парой пластин зажат керамический материал.По сути, они работают так, как будто это множество небольших конденсаторов, включенных параллельно, что дает большую общую емкость.

Керамические конденсаторы: однослойные (слева) и многослойные (справа)

Существует два основных типа керамических конденсаторов: класс 1 и класс 2. Конденсаторы класса 1 более точны и стабильны в более широком диапазоне температур, в то время как конденсаторы класса 2 обладают большей объемной эффективностью (большей емкостью на единицу объема).

Что такое электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор — это тип конденсатора, в котором используется электролит для увеличения его емкости .Обычно в качестве проводящего материала выступает алюминий, тантал или ниобий. Диэлектриком в этих конденсаторах является оксидный слой, образующийся на этих металлах. Поскольку эти оксидные слои очень тонкие, емкость в приведенном выше уравнении очень мала, что делает емкость конденсатора очень высокой. В пространстве между проводниками находятся бумажки, пропитанные электролитом. Сам электролит действует как анод, а одна из металлических пластин действует как катод.

Некоторые электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы  поляризованы .Это означает, что когда они подключены к цепям, каждой клемме необходимо задать правильную полярность. Если они подключены с неправильной полярностью, они могут сильно нагреться и даже взорваться. Для электролитических конденсаторов важным понятием является эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) , равное . Если ESR слишком велико, то ток, протекающий через цепь, будет слишком мал. На рисунке ниже показано, как ESR (импеданс) конденсатора изменяется в зависимости от сопротивления. Каждая кривая показывает разные значения емкости:

Полное сопротивление как функция частоты для конденсаторов различной емкости

Обратите внимание, что для каждого типа конденсатора существует частота, при которой импеданс минимален.Эта частота является резонансной частотой конденсатора . Обратите внимание, что чем больше емкость, тем меньше резонансная частота.

Разница между керамическим и электролитическим конденсатором

Структура:

В керамических конденсаторах керамика разделяет проводящие поверхности.

В электролитических конденсаторах слои оксида металла и электролит разделяют проводящие поверхности.

Диэлектрик:

В керамических конденсаторах керамическое вещество составляет диэлектрик.

В электролитических конденсаторах диэлектрик состоит из очень тонкого оксидного слоя.

Поляризация:

Керамические конденсаторы не поляризованы.

Электролитические конденсаторы поляризованы.

СОЭ:

Керамические конденсаторы обычно имеют низкие ESR.

ESR у электролитических конденсаторов обычно выше и сильнее зависит от частоты.

Микрофон:

Керамические конденсаторы проявляют микрофонный эффект : эффект, при котором механические вибрации приводят к возникновению электрических помех в цепях.

Электролитические конденсаторы не обладают микрофонным эффектом.

 

Изображение предоставлено:

«Схема простого конденсатора с плоскими пластинами» с помощью индуктивной нагрузки (собственный рисунок, сделанный в Inkscape 0.44) [общественное достояние], через Wikimedia Commons

«Керамик-Шейбенконденсатор» Элькапа, Йенса Бота (собственная работа) [GFDLv1.2], через Викисклад (с изменениями)

«Mlcc-Bauformen» Элькапа, Йенса Бота (собственная работа) [GFDLv1.2], через Викисклад (с изменениями)

«Некоторые типы алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов» от Elcap (собственная работа) [CC0 1.0], через Wikimedia Commons

«Impedanzkurven verschiedener Kapazitätswerte aus unterschiedlichen Kondensatorfamilien» Элькапа, Йенса Бота (собственная работа) [GFDLv1.2], через Wikimedia Commons

Разница между электролитическим конденсатором и керамическим конденсатором

Керамический конденсатор представляет собой конденсатор, изготовленный из керамического материала в качестве среды, слоя металлической пленки, нанесенного на поверхность керамики, а затем спеченного при высокой температуре в качестве электрода. Керамические конденсаторы в основном используются в качестве петлевых конденсаторов и пусковых конденсаторов для высокостабильных колебательных контуров, которые функционируют как фильтры, развязки и соединения сигналов.Керамические конденсаторы имеют малую емкость, высокое сопротивление давлению, хорошую стабильность и используются в цепях высокого напряжения и высокой частоты. Керамический конденсатор не имеет полярности, и эквивалентная последовательная индуктивность мала.

Керамические конденсаторы обладают высокочастотными характеристиками и используются в высокочастотных цепях. Керамический конденсатор может отфильтровывать высокочастотные пульсации, поэтому его можно использовать в качестве фильтра верхних частот. Керамические конденсаторы можно использовать в цепях чистого переменного тока.

Конденсатор электролитический представляет собой конденсатор, изготовленный из металлической фольги (алюминий/сурьма) в качестве положительного электрода, изолирующего оксидного слоя (оксид алюминия/оксид ниобия) из металлической фольги в качестве диэлектрика и проводящего материала, электролита, и другие материалы, составляющие катод.Электролитические конденсаторы используются для фильтрации, развязки, соединения сигналов, установки постоянной времени и блокировки по постоянному току в цепях средней и низкой частоты. Электролитические конденсаторы имеют большую емкость, но они не устойчивы к высокому напряжению, имеют нестабильную емкость и имеют короткий срок службы. Они используются в низковольтных и низкочастотных цепях. Электролитические конденсаторы градуированы, и их эквивалентная последовательная индуктивность велика.

Электролитические конденсаторы обладают хорошими низкочастотными характеристиками и в основном используются в низкочастотных цепях.Они могут отфильтровывать низкочастотные пульсации и могут использоваться в качестве фильтров нижних частот; они не могут использоваться в чисто силовых цепях переменного тока.

Керамический конденсатор имеет небольшую емкость, устойчивость к высокому давлению, хорошую стабильность, высокое напряжение, высокочастотную цепь, неполярность керамического конденсатора, низкую эквивалентную последовательную индуктивность, большую емкость электролитического конденсатора, но не высокое напряжение, нестабильную емкость, срок службы короче; для низкого напряжения; низкочастотный контур. Электролитический конденсатор градуирован и имеет большую эквивалентную последовательную индуктивность.

В чем разница между танталовым и электролитическим конденсатором

Опубликовано Madhu

Ключевое различие между танталовым и электролитическим конденсатором заключается в том, что в танталовых конденсаторах используется спеченная таблетка порошка тантала высокой чистоты вместе с пятиокисью тантала в качестве диэлектрического компонента, тогда как электролитические конденсаторы представляют собой конденсаторы, имеющие анод или положительная пластина из металла, способного образовывать оксидный слой при анодировании.

Танталовые конденсаторы

представляют собой тип электролитических конденсаторов, которые действуют как пассивный компонент в электронных схемах. Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы, имеющие анод или положительную пластину из металла, способного образовывать оксидный слой при анодировании.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое танталовый конденсатор  
3. Что такое электролитический конденсатор
4. Тантал против электролитического конденсатора в табличной форме
5. Резюме – Тантал против электролитического конденсатора

Что такое танталовый конденсатор?

Танталовые конденсаторы

представляют собой тип электролитических конденсаторов, которые действуют как пассивный компонент электронных схем.Этот конденсатор содержит гранулы пористого металлического тантала в качестве анода конденсатора. Этот анод покрыт изолирующим оксидным слоем, который может образовывать диэлектрик. Этот компонент окружен жидким или твердым электролитом, который действует как катод. Танталовый конденсатор очень тонкий и имеет диэлектрический слой с относительно высокой диэлектрической проницаемостью. Мы можем отличить его от других типов обычных и электролитических конденсаторов, так как емкость на единицу объема очень высока, а вес меньше.

Тантал — это химический элемент, имеющий химический символ Та и атомный номер 73. Это редкий, твердый, сине-серый и блестящий переходный металл. Обладает высокой устойчивостью к коррозии. Этот металл широко используется в качестве второстепенного компонента в сплавах из-за того, что он входит в группу тугоплавких металлов.

Рисунок 01: Различные типы танталовых конденсаторов

Мы можем заметить, что тантал является конфликтным минералом. Они дороже, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, их конкуренты на рынке.Более того, эти танталовые конденсаторы являются сильно поляризованными компонентами, и обратное напряжение может разрушить конденсатор.

В основе танталового конденсатора лежит оксидный слой, образующийся в качестве барьера вокруг танталового анода после приложения положительного напряжения. Толщина образующегося оксидного слоя пропорциональна приложенному напряжению. Образующийся при этом оксидный слой может действовать как диэлектрик в электролитическом конденсаторе.

Применение танталовых конденсаторов включает их использование в схемах выборки и хранения для достижения длительного времени удержания, в качестве альтернативы алюминиевым электролитическим конденсаторам в растворах, в фильтрации питания на материнских платах компьютеров и периферийных устройствах и т. д.

Что такое электролитический конденсатор?

Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы, имеющие анод или положительную пластину из металла, способного образовывать оксидный слой при анодировании. Образующийся при этом оксидный слой может действовать как диэлектрик конденсатора. Обычно этот оксидный слой покрывается твердым, жидким или гелевым электролитом. Эти конденсаторы содержат очень тонкий оксидный слой и увеличенную поверхность анода. Следовательно, эти конденсаторы имеют гораздо более высокое произведение емкости на напряжение на единицу объема по сравнению с керамическими конденсаторами и пленочными конденсаторами.Существует три основных типа электролитических конденсаторов: алюминиевые электролитические конденсаторы, танталовые электролитические конденсаторы и ниобиевые электролитические конденсаторы.

Рисунок 02: Некоторые электролитические конденсаторы

Конденсаторы такого типа несимметричны, и их необходимо эксплуатировать при высоком напряжении на аноде. Это напряжение должно быть все время выше, чем у катода. Поэтому полярность обычно маркируется на корпусе устройства.

В чем разница между танталовым и электролитическим конденсатором?

Танталовые конденсаторы

представляют собой тип электролитических конденсаторов, которые действуют как пассивный компонент электронных схем.Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы, имеющие анод или положительную пластину из металла, способного образовывать оксидный слой при анодировании. Ключевое различие между танталовым и электролитическим конденсатором заключается в том, что в танталовых конденсаторах в качестве диэлектрического компонента используется спеченная таблетка порошка тантала высокой чистоты вместе с пятиокисью тантала, тогда как электролитические конденсаторы представляют собой конденсаторы, имеющие анод или положительную пластину из металла, который может образовывать оксидный слой посредством анодирования.

Ниже приведена сводка различий между танталовыми и электролитическими конденсаторами в табличной форме для параллельного сравнения.

Резюме

— Тантал против электролитического конденсатора

Электролитические конденсаторы бывают трех типов: алюминиевые электролитические конденсаторы, танталовые конденсаторы и ниобиевые электролитические конденсаторы. Ключевое различие между танталовым и электролитическим конденсатором заключается в том, что в танталовых конденсаторах в качестве диэлектрического компонента используется спеченная таблетка порошка тантала высокой чистоты вместе с пятиокисью тантала, тогда как электролитические конденсаторы представляют собой конденсаторы, имеющие анод или положительную пластину из металла, который может образовывать оксидный слой посредством анодирования.

Артикул:

1. «Типы конденсаторов и их конструкция». Учебники по основам электроники , 10 июля 2018 г.

Изображение предоставлено:

1. «Tantal-P1100196c» от Elcap (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
2. «Электролитический конденсатор-1» Суяша Двиведи — собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia

В чем разница между электролитическими, танталовыми и керамическими конденсаторами?

В чем разница между электролитическими, танталовыми и керамическими конденсаторами?



Просмотры сообщений: 466

Конденсаторы представляют собой электронные компоненты, характеризующиеся способностью накапливать электрические заряды.Как правило, конденсаторы являются пассивными электрическими компонентами, что означает, что их работа не зависит от дополнительного электричества. Они запасают энергию в электрическом поле между парой проводников. Электрическая энергия высвобождается из конденсатора за счет химического воздействия. Конденсаторы контролируют поток заряда в цепи.

Существуют разные конденсаторы для разных применений. В этой статье объясняются основные различия между электролитическими, танталовыми и керамическими конденсаторами.

Как работает конденсатор

Конденсаторы имеют две проводящие пластины с изолирующим слоем между ними — электрический ток заряжает конденсатор и в процессе создает напряжение.Конденсатор держит напряжение за счет изолирующего слоя между двумя пластинами. Заряд конденсатора рассеивается, как только вы удаляете источник тока. Величина напряжения, которую может удерживать конденсатор, определяет время зарядки и разрядки.

Токопроводящие пластины некоторых конденсаторов поляризованы, что означает, что одна из пластин является отрицательной, а другая положительной. Полярность делает возможным подключение цепей. Неправильное соединение пластин может привести к неисправности конденсатора и даже к взрыву.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы содержат две проводящие пластины, изолирующий слой и электролит, которым может быть борная кислота или другие обычные электролиты. Химический состав вызывает поляризацию пластин, делая одну пластину положительной или анодной, а другую отрицательной или катодной.

Типичным электролитическим конденсатором является оксид алюминия. Электролитические конденсаторы очень эффективны, а их размер обеспечивает очень высокую емкость.Металлические пластины создают оксидный слой, покрытый твердым, жидким или гелевым электролитом. Электролитические конденсаторы имеют оксидный слой с большой поверхностью анода, что объясняет более высокое значение емкостного напряжения на единицу объема по сравнению с керамическими конденсаторами.

Танталовые конденсаторы

Танталовый конденсатор или конденсатор из оксида тантала представляет собой разновидность электролитического конденсатора. Танталовые конденсаторы бывают небольших размеров и имеют поляризованные узлы, как конденсаторы из оксида алюминия.Несмотря на свои размеры, конденсатор из оксида тантала имеет гораздо большую емкость. Они дороже конденсаторов из оксида алюминия, но более надежны, стабильны и лучше работают на определенных частотах. Вы можете использовать танталовые конденсаторы в качестве «обходного» конденсатора для уменьшения шума в цифровых схемах.

В чем разница между танталовым и электролитическим конденсатором?

Танталовые конденсаторы

также относятся к типу электролитических конденсаторов и являются пассивным компонентом электронных компонентов, однако есть определенные отличия.В танталовом конденсаторе в качестве диэлектрического компонента используется порошок тантала высокой чистоты и пятиокись тантала. Электролитические конденсаторы, напротив, имеют анод или положительную пластину из металла, образующего при анодировании окислительный слой.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы — это обычные электрические конденсаторы, используемые в большинстве электрических приборов, поскольку они очень надежны и дешевы в производстве. Керамические конденсаторы состоят из керамических или фарфоровых дисков и, как говорят, существуют в неполяризованной форме и используются в различных отраслях промышленности.

Керамические материалы обладают превосходной диэлектрической проницаемостью из-за плохой проводимости и хорошей устойчивости к электростатическим полям. Керамические материалы представляют собой неорганические и неметаллические, часто кристаллические оксиды, нитриды или карбиды. Примеры включают углерод и кремний.

Разница между танталовыми конденсаторами и керамическими конденсаторами

Хотя танталовые и керамические конденсаторы схожи по своим функциям, они имеют некоторые различия в технологии, материалах и характеристиках.Керамические и танталовые конденсаторы имеют определенные отличия:

  • Старение: Керамические конденсаторы стареют быстрее, чем танталовые. Танталовые конденсаторы не имеют известного механизма износа.
  • Поляризация : танталовые конденсаторы поляризованы, что означает, что они могут быть подключены только к источнику постоянного тока и поддерживать правильную полярность клемм. Напротив, керамические конденсаторы неполяризованы, и вы можете легко подключить их к источнику переменного тока.
  • Реакция на температуру: Танталовые конденсаторы демонстрируют линейное изменение емкости при изменении температуры, в то время как керамические конденсаторы обычно демонстрируют нелинейную реакцию.
  • Реакция напряжения : танталовые конденсаторы демонстрируют постоянную стабильность при изменении приложенного напряжения, в то время как керамические конденсаторы этого не делают.

Разница между керамическим конденсатором и электролитическим конденсатором

Основное различие между керамическим конденсатором и электролитическим конденсатором заключается в том, что керамический материал разделяет две проводящие пластины в керамическом конденсаторе. Напротив, электролит и оксид металла разделяют две проводящие пластины в электролитическом конденсаторе.

Кроме того, диэлектрик представляет собой керамическое вещество в керамическом конденсаторе, тогда как в электролитических конденсаторах диэлектрик представляет собой тонкий оксидный слой. Керамические конденсаторы не поляризованы, а электролитические — поляризованы.

Компания Advanced Refractory Metals предлагает высококачественные танталовые металлы, которые можно использовать для производства высококачественных танталовых электролитов. У нас также есть высококачественные тугоплавкие металлы, отвечающие различным промышленным требованиям. Свяжитесь с нами сегодня, если вам нужна помощь в выборе подходящих конденсаторов для ваших приложений.

Разница между конденсатором и суперконденсатором / ультраконденсатором

Разница между конденсатором и суперконденсатором/ультраконденсатором

И суперконденсатор, и обычные конденсаторы хранят заряд в виде электростатического поля. Они являются пассивными компонентами, в то время как сверхемкостный тип полярных конденсаторов. Хотя функция обычного конденсатора и ультраконденсатора одинакова для хранения заряда, между ними есть некоторые различия, которые мы обсудим ниже.

Конденсатор

Конденсатор представляет собой пассивный электронный компонент с двумя выводами, который накапливает заряд в виде электрического поля между своими металлическими пластинами. он состоит из двух металлических пластин (электроды в качестве анода и катода), разделенных изолятором, известным как диэлектрик .

Когда напряжение источника подается на два вывода конденсатора, ток хочет течь через изоляционный материал, но препятствует потоку электронов.Когда напряжение на выводе конденсатора равно приложенному напряжению, изоляционная среда все еще сопротивляется потоку электронов. Это явление сопротивления вносит изменения, которые создают эффект накопления энергии в виде электростатического поля.

Суперконденсатор Суперконденсатор

также известен как Super Cap , двухслойный конденсатор или ультраконденсатор . Электроды суперконденсатора покрыты активированным углем в качестве электродного материала.В суперконденсаторе между анодом и катодом используется сепаратор, тогда как в обычном конденсаторе используются диэлектрические материалы.

Суперконденсаторы накапливают заряд либо с помощью двухслойной электростатической емкости ( EDLC ), либо электрохимической псевдоемкости , либо обоих, известных как гибридной емкости .

Суперконденсаторы изготовлены из металлической фольги (электроды), каждый из которых покрыт активированным углем . Между этими фольгами находится сепаратор.Сепаратор представляет собой ионопроницаемую мембрану, такую ​​как графен  (используется в современных суперконденсаторах), которая обеспечивает изоляцию и обмен ионами электролита между электродами.

Хорошо знать:

Суперконденсаторы считаются промежуточными между конденсаторами и батареями . Основная причина заключается в том, что суперконденсатор заряжается очень быстро, как конденсатор, и его емкость высока, а скорость разряда медленна, как у батареи.

Основные различия между конденсаторами и суперконденсаторами

Существуют ключевые различия между конденсатором и ультраконденсатором, которые показаны в таблице ниже в качестве сравнения.

Оксид алюминия
Характеристики Конденсатор Суперконденсатор
Строительство Конденсатор представляет собой устройство с двумя металлическими выводами (электродами) с диэлектрической средой между ними. Электрическая энергия запасается в электростатическом поле в нем. Суперконденсатор представляет собой тип полярного конденсатора, в котором вместо диэлектрика используется электролитический раствор. Активированный уголь используется на электродах для увеличения площади.
Определение Конденсатор накапливает потенциальную энергию в виде электрического поля (электростатически) и отдает в цепь в виде электрической энергии. Суперконденсатор находится между конденсатором и батареей. Также известен как суперконденсатор, двухслойный конденсатор или ультраконденсатор. Суперконденсатор имеет очень высокую емкость и низкое номинальное напряжение по сравнению с обычным конденсатором.
Рабочий Конденсатор хранит энергию в виде электрического поля. Суперконденсатор накапливает энергию между ионами электролита и электрода в двойном слое заряда.
Типы
  • Электролитический
  • Конденсаторы,
  • Пленочные конденсаторы,
  • Тантал,
  • Встроенный конденсатор
  • Электростатические двухслойные конденсаторы (EDLC)
  • Электрохимические псевдоконденсаторы
  • Гибридные суперконденсаторы.
Диэлектрический материал

 

, полимерные пленки или керамика используются в конденсаторах в качестве диэлектрической среды между электродами.

 

В суперконденсаторе в качестве среды используется активированный уголь. При подаче напряжения создается двойное электрическое поле, которое действует как диэлектрическая среда.

 

 

Время заряда/разряда Зарядка и разрядка обычного конденсатора нормальна по сравнению с суперконденсатором, т.е. 10-3-10-6 секунд. Суперконденсаторы могут доставлять заряд намного быстрее, чем батарея, и хранить больше заряда, чем электролитический конденсатор на единицу объема. Именно поэтому он считается между аккумулятором и электролитическим конденсатором.
Эффективность зарядки/разрядки > 0,95 0,85 – 0,98
Рабочая температура от -20 до 65 °C (от -4 до 149 °F) от -40 до 65 °C (от -40 до 149 °F)
Энергия <0,1 Втч/кг 1-10 Втч/кг
Плотность энергии Низкий Очень высокий
Удельная мощность До 100 000 Втч/кг До 10 000 Втч/кг
Стоимость Низкий Высокий
Преимущества
  • Предотвращает чрезмерное потребление энергии
  • Меньше разряда батареи из-за конденсатора
  • Высокая плотность интеграции
  • Управление активной и реактивной мощностью
  • Длительный срок службы
  • Аккумулятор высокой энергии
  • Время быстрой зарядки и разрядки
  • Высокие токи нагрузки
Приложения
  • Аккумуляторная электрическая отвертка, которую можно зарядить за несколько минут.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2022 © Все права защищены.