Описание конденсаторов: Характеристики конденсаторов и каких типов они бывают

Содержание

Характеристики конденсаторов и каких типов они бывают

В прошлой статье было рассмотрено то, как работают конденсаторы и для чего они нужны. Сейчас Мы рассмотрим очень важные вопросы по подбору конденсаторов- их характеристики и типы. Помните, что очень важно подбирать подходящего типа конденсатор для определенных условий, от этого зависят их эффективность работы, долговечность и целесообразность их применения в каждой конкретной ситуации.

Характеристики конденсаторов

Основные характеристики конденсаторов наносятся на его корпусе, кроме того там указывается тип конденсатора, название фирмы изготовителя и дата выпуска.

  • Номинальная емкость конденсатора- самый важный параметр. Согласно ГОСТ 2.702 номинальная емкость в пределах  от 0 до 9 999 пФ указывается на схемах без указания единицы измерения в пикофарадах , а в пределах от 10 000 пФ до 9 999 мкФ — в микрофарадах с указанием единицы измерения буквами мк, а на самом конденсаторе- мкФ или uF.
  • После величины емкости указывается допускаемые отклонения от номинального значения.
  • Второй важный параметр- это величина номинального напряжения (5, 12, 50, 110, 220, 380, 660, 1 000 Вольт и т. п.). Рекомендую брать для работы в схеме всегда конденсатор с запасом по напряжению. И не в коем случае не берите с меньшим номинальным напряжением, а то произойдет пробой диэлектрика и выход из строя конденсатора.
  • Дополнительные характеристики не всегда наносятся. Это может быть рабочие температуры, рабочий ток переменный или постоянный и т. п.
  • Другие параметры. Конденсаторы могут быть однофазные и трехфазные, для внутренней  или наружной установки.

Основные характеристики Вы всегда найдете на корпусе конденсаторов.  На картинке сверху круглый конденсатор на 16мкф и 450 Вольт (АС означает переменное напряжение), а справа на 400 В и 10 uF =10 микрофарад.

Типы конденсаторов

Основная классификация конденсаторов проводится по типу используемого в нем диэлектрика, что определяет главные электротехнические характеристики конденсаторов: величину максимального напряжения, сопротивление изоляции, величину потерь, стабильность ёмкости и т. п.

Основные разновидности по виду диэлектрика:

  1. С жидким диэлектриком.
  2. Вакуумные, у которых обкладки  находятся в вакууме без диэлектрика.
  3. С газообразным диэлектриком.
  4. Электролитические и оксид-полупроводниковые конденсаторы. В качестве диэлектрика выступает оксидный слой металлического анода, а с другой электрод (катод)- это электролит, но в оксид-полупроводниковых- это полупроводниковый слой , нанесённый на оксидный слой с другой стороны. Данный тип конденсаторов обладает самой огромной удельной ёмкостью по сравнению с другими.
  5. Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком— пленочные, бумажные, метало-бумажные, а так же комбинированные — бумажно-плёночные и т. п.
  6. Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком— керамические,  стеклянные, слюдяные, из неорганических плёнок,  а так же комбинированные- стекло-керамические, стекло-эмалевые,  стекло-плёночные и др.

Различаются конденсаторы и по возможности изменения своей ёмкости:

  • Самые распространенные постоянные конденсаторы, обладающие постоянной емкостью на протяжении всего срока службы.
  • Переменные конденсаторы  применяются в радиоприемниках и не только. Они при работе аппаратуры обладают возможностью изменения ёмкости с использованием механического метода (реостат), либо изменения электрического напряжения (варикапы, вариконды) или температуры (термоконденсаторы).
  • Подстроечные конденсаторы используются для периодической или разовой подстройки или регулировки  ёмкостей  в  цепях схем, в которых необходимо незначительное изменение ёмкости для нормального функционирования устройств.

По назначению использования конденсаторы делятся на:

  • Низковольтные общего назначения, самый распространенный вид широко используемый в различных схемах.
  • Высоковольтные, используемые в цепях с высоким напряжением.
  • Пусковые, применяемые для запуска электродвигателей.
  • Импульсные, создающие импульс необходимый для работы фотовспышки, лазеров и т. п..
  • Помехоподавляющие и т. п.

Обозначение конденсаторов в схеме

  1. Обыкновенный самый распространенный  конденсатор обозначается на схеме как показано на рисунке под номером один.
  2. Электролитический обозначается как показано под № 2.
  3. Переменный изображен под номером 3.
  4. Подстроечный конденсатор- 4.

Как правильно подключить параллельно или последовательно конденсаторы Вы сможете прочитать в нашей следующей статье.

Типы конденсаторов

Конденсатор — один из самых распространенных электронных компонентов. Существует множество разных типов конденсаторов, которые классифицируют по различным свойствам.

В основном типы конденсаторов разделяют:

  • По характеру изменения емкости — постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.
  • По материалу диэлектрика — воздух, металлизированная бумага, слюда, тефлон, поликарбонат, оксидный диэлектрик (электролит).
  • По способу монтажа — для печатного или навесного монтажа.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы или керамические дисковые конденсаторы сделаны из маленького керамического диска, покрытого с двух сторон проводником (обычно серебром).

Карамические конденсаторы

Благодаря довольно высокой относительной диэлектрической проницаемости (от 6 до 12) керамические конденсаторы могут вместить достаточно большую емкость при относительно малом физическом размере. Диапазон емкости этого типа конденсаторов — от нескольких пикоФарад (пФ или pF) до нескольких микроФарад (мФ или uF).

Однако их номинальное напряжение, как правило, невысокое.

Маркировка керамических конденсаторов обычно представляет собой трехзначный числовой код, обозначающий значение емкости в пикофарадах. Первые две цифры указывают значение емкости. Третья цифра указывает количество нулей, которые нужно добавить.

Например, маркировка 103 на керамическом конденсаторе означает 10 000 пикоФарад или 10 наноФарад. Соответственно, маркировка 104 будет означать 100 000 пикоФарад или 100 наноФарад и.т.д. Иногда к этому коду добавляют буквы, обозначающие допуск. Например, J = 5%, K = 10%, M = 20%.

Пленочные конденсаторы

Емкость конденсатора зависит от площади обкладок. Для того чтобы компактно вместить большую площадь, используют пленочные конденсаторы. Здесь применяют принцип «многослойности». Т.е. создают много слоев диэлектрика, чередующегося слоями обкладок. Однако с точки зрения электричества, это такие же два проводника разделенные диэлектриком, как и у плоского керамического конденсатора.

В качестве диэлектрика пленочных конденсаторов обычно используют тефлон, металлизированную бумагу, майлар, поликарбонат, полипропилен, полиэстер. Диапазон емкости этого типа конденсаторов составляет примерно от 5pF (пикофарад) до 100uF (микрофарад). Диапазон номинального напряжения пленочных конденсаторов достаточно широк . Некоторые высоковольтные конденсаторы этого типа достигают более 2000 вольт.

Различают два вида пленочных конденсаторов по способу размещения слоев диэлектрика и обкладок – радиальные и аксиальные.

Радиальный и аксиальный тип пленочных конденсаторов

Маркировка емкости пленочных конденсаторов

происходит по тому же принципу что и керамических. Это трехзначный числовой код, обозначающий значение емкости в пикофарадах. Первые две цифры указывают значение емкости. Третья цифра указывает количество нулей, которые нужно добавить. Иногда к этому коду добавляют буквы, обозначающие допуск. Например, J = 5%, K = 10%, M = 20%. Например 103J означает 10 000 пикоФарад +/- 5% или 10 наноФарад +/-5%.

Однако довольно часто разные производители кроме значения емкости и точности добавляют символы номинального напряжения, температуры, серии, класса, корпуса, и других особых характеристик. Данные символы могут отличатся и быть размещены в разном порядке, в зависимости от производителя.

Поэтому для разшифровки маркировки пленочных конденсаторов желательно пользоваться документацией (Datasheets).

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы обычно используются когда требуется большая емкость. Конструкция этого типа конденсаторов похожа на конструкцию пленочных, только здесь вместо диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная электролитом. Обкладки конденсатора создаются из алюминия или тантала.

Обратим внимание, что электролит хорошо проводит электрический ток! Это полностью противоречит принципу устройства конденсатора, где два проводника должны быть разделены диэлектриком.

Дело в том, что слой диэлектрика создается уже после изготовления конструкции компонента. Через конденсатор пропускают ток, и в результате электролитического окисления на одной из обкладок появляется тонкий слой оксида алюминия или оксида тантала (в зависимости из какого металла состоит обкладка). Этот слой представляет собой очень тонкий и эффективный диэлектрик, позволяющий электролитическим конденсаторам превосходить по емкости в сотни раз «обычные» пленочные конденсаторы.

Электролитические конденсаторы

Недостатком вышеописанного процесса окисления является полярность конденсатора. Оксидный слой обладает свойствами односторонней проводимости. При неправильном подключении напряжения оксидный слой разрушается, и через конденсатор может пойти большой ток. Это приведет к быстрому нагреву и разширению электролита, в результате чего может произойти взрыв конденсатора! Поэтому необходимо всегда соблюдать полярность при подключении электролитического конденсатора. В связи с этим на корпусе компонента производители указывают куда подключать минус.

По причине своей полярности электролитические конденсаторы не могут быть использованы в цепях с переменным током. Но иногда можно встретить компоненты состоящие из двух конденсаторов, соединенными минус-к-минусу и формирующие «не полярные» конденсаторы. Их можно использовать в цепях с переменным током малого напряжения.

Емкость алюминиевых электролитических конденсаторов в колеблется основном от 1 мкФ до 47000 мкФ. Номинальное напряжение — от 5В до 500В. Допуск обычно довольно большой — 20%.

Танталовые конденсаторы физически меньше алюминиевых аналогов. Вдобавок электролитические свойства оксида тантала лучше чем оксида алюминия — у танталовых конденсаторов значительно менше утечка тока и выше стабильность емкости. Диапазон типичных емкостей от 47нФ до 1500мкФ.

Танталовые электролитические конденсаторы также являются полярными, однако лучше переносят неправильное подключение полярности чем их алюминиевые аналоги. Вместе с тем, диапазон типичных напряжений танталовых компонентов значительно ниже – от 1В до 125В.

Переменные конденсаторы

Переменные конденсаторы широко используются в устройствах, где часто требуется настройка во время работы — приемниках, передатчиках, измерительных приборах, генераторах сигналов, аудио и видео аппаратуре. Изменение емкости конденсатора позволяет влиять на характеристики проходящего через него сигнала (форму, частоту, амплитуду и т. д.).

Емкость может менятся механическим способом, электрическим напряжением (вариконды), и с помощью температуры (термоконденсаторы). В последнее время во многих областях вариконды вытесняются варикапами (диодами с переменной емкостью).

Под названием «переменные конденсаторы» обычно имеют ввиду компоненты с механическим изменением емкости. Управление емкостю здесь достигается путем изменения площади обкладок. Обкладки в переменных конденсаторах состоят из множества пластин с воздушным пространством между ними в качестве диэлектрика.

Часть пластин фиксированная, часть подвижная. Положение подвижных пластин по отношению к фиксированным определяет общую емкость конденсатора. Чем больше общая площадь пластин тем больше емкость.

Переменные конденсаторы

Подстроечные конденсаторы

Подстроечные конденсаторы используются при разовом или периодическом регулировании емкости, в отличии от «стандартных» переменных конденсаторов, где емкость меняется в «режиме реального времени». Такая настройка предназначена для самих производителей аппаратуры, а не для ее пользователей, и выполняется специальной настроечной отверткой. Обычная стальная отвертка не подходит, так как может повлиять на емкость конденсатора. Емкость подстроечных конденсаторов как правило невелика – до 500 пикоФарад.

Способ монтажа конденсаторов

Конденсаторы разделяют по способу монтажа на компоненты для навесного монтажа и для печатного монтажа (SMD или чип-конденсаторы). У компонентов для навесного монтажа есть выводы в виде «ножек». У конденсаторов для печатного монтажа выводами служит часть их поверхности.

Конденсатор (электронный элемент) — это… Что такое Конденсатор (электронный элемент)?

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

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

Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Конденса́тор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления 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 создали первый конденсатор — «лейденскую банку».

Свойства конденсатора

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

В терминах метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом

,

где — мнимая единица, — частота[1] протекающего синусоидального тока, — ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

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 , собственной индуктивностью и сопротивлением потерь .

Резонансная частота конденсатора равна

При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах , 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 — 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:

Обозначение
по ГОСТ 2.728-74
Описание
Конденсатор постоянной ёмкости
Поляризованный конденсатор
Подстроечный конденсатор переменной ёмкости

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, т. е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикоФарад). 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 мк 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, т.е. на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

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

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

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

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. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна

или

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

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

Удельная ёмкость

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

Номинальное напряжение

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

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается.

Полярность

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

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

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

Паразитные параметры

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

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

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

Эквивалентная последовательная индуктивность —
L

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

Тангенс угла потерь

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

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

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

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

,

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

Диэлектрическое поглощение

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медленно повышается. Это явление получило название диэлектрическое поглощение или адсорбция электрического заряда. Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора. Подобный эффект можно наблюдать и на большинстве электролитических конденсаторов, но в них он является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.

Классификация конденсаторов

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 своей огромной 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 спеченного порошка.

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 радиоприемниках 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, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

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 (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости)
  • ИП влажности древесины
  • 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.

Внешние ссылки

Смотри также

Ссылки

  1. Частота в радианах в секунду.
  2. ГОСТ 2.728-74 (2002)

Пленочные чип конденсаторы vs керамические конденсаторы

Пленочные чип конденсаторы необоснованно получили свое забвение уступив место бюджетным керамическим (MLCC) конденсаторам сери X7R, X5R, Y5R и др.

Попробуем восстановить статус-кво пленочных конденсаторов, описав их преимущества в сравнении с керамическими конденсаторами и побудить инженеров-электронщиков к более активному применению пленочных чип конденсаторов Panasonic.

Пленочные конденсаторы в чип корпусах, как и керамические (MLCC) конденсаторы, имеют многослойную структуру. Несмотря на схожую структуру пленочных конденсаторов с керамическими, пленочные конденсаторы обладают рядом преимуществ в сравнении с последними.

Рисунок 1. Структура пленочного чип конденсатора

Пленочные чип конденсаторы Panasonic изготавливаются на основе диэлектриков Полифениленсульфид (Polyphenylene sulfide (PPS)), Полиэтиленнафталат (Polyethylene naphthalate (PEN)) или Акрилового пластика (Acrylic resin).

Компания Panasonic предлагает 6 серий пленочных чип конденсаторов. В серии ECHU(X), ECHU(C) применен PPS материал, в сериях ECWU(X), ECWU(C), ECWU(V16) – PEN, и в серии ECPU(A) используется акриловый пластик.

Керамические конденсаторы в сравнении с пленочными конденсаторами имеют бОльшую удельную емкость, но в силу свойств бюджетной керамики, и наличия паразитных эффектов, таких как эффект DC-Bias (зависимость емкости от приложенного напряжения), зависимость емкости от температуры, которые нивелируют это преимущество. Принимая это во внимание, пленочные конденсаторы, обладающие меньшей удельной емкостью, но стабильной во всем диапазоне температур и рабочих напряжений, в ряде случаев могут конкурировать с MLCC.

Рисунок 2. Эффект DC-Bias (зависимость емкости от приложенного напряжения) керамического конденсатора

Рисунок 3. Зависимость емкости от температуры MLCC и пленочного конденсатора

Есть и еще один фактор, ограничивающий более широкое применение пленочных чип конденсаторов Panasonic, их рабочие напряжения не превышают 630 вольт прямого тока (VDC), в то время как керамические чип конденсаторы, представленные на рынке, имеют рабочие напряжения в единицы киловольт. Однако эффект DC-Bias и высокий коэффициент абсорбции керамических конденсаторов, в ряде случаев вызывают ограничения по их применению, особенно в высоковольтных цепях.

Рисунок 4. Диэлектрическая абсорбция пленочных и керамического конденсатора

Поэтому, применение пленочных чип конденсаторов в высоковольтных цепях полностью себя оправдывает, а их способность самовосстановления позволяет обеспечить максимальные уровни защиты высоковольтных цепей.

Рисунок 5. Тангенс угла потерь керамического и пленочного конденсатора

Отменные частотные характеристики пленочных конденсаторов обеспечиваются применением материалов, обладающих малым фактором рассеяния (Dissipation Factor) и малым тангенсом угла потерь, позволяющие сохранять основные характеристики в диапазоне частот до 10 МГц.

Рисунок 6. Зависимость импеданса пленочных конденсаторов от частоты

Стабильные частотные характеристики пленочных конденсаторов обеспечивают меньшие уровни искажения третьих гармоник, уменьшают уровни шума в широкой полосе частот и соответственно обеспечивают более высокую стабильность работы схемы.

Рисунок 7. Уровень искажения третьих гармоник керамического и пленочного конденсатора

Пленочные чип конденсаторы практически не заменимы в цепях ФАПЧ, так как имеют преимущества перед керамическими конденсаторами, в силу отсутствия пьезоэлектрического эффекта, не создают шум, они не поляризованы и как результат приводят к более быстрому времени блокировки сигнала (lockup time).

Рисунок 8. Время закрытия конденсаторов

Проблема пьезоэффекта, чувствительность к вибрациям, и механическая прочность керамических конденсаторов, может стать сильной «головной болью» разработчиков электроники. Обнаружить пьезоэффект и устранить проблему бывает не очень легко, а определить внутренне механическое повреждение керамического конденсатора, без применения специального оборудования невозможно. Причем механические повреждения керамических конденсаторов могут возникнуть как в ходе производства, транспортировки, так и в ходе пайки печатной платы и подготовки устройств к серийному выпуску.

Рисунок 9. Рентгеновский снимок дефекта керамического конденсатора

По данным исследовательского центра Eptac 30% выходящих из строя в процессе эксплуатации компонентов являются конденсаторы. При этом около 34% брака керамических конденсаторов отсеивается уже на производстве, около 25% керамических конденсаторов выходят из строя при механическом воздействии на конденсатор, 23% конденсаторов теряют свои функции в процессе пайки.

Мероприятия по дополнительному входному контролю конденсаторов и выходному контролю готовых плат или серийно выпускаемых устройств, а также сервисное обслуживание готовых устройств несут дополнительные временные и финансовые затраты, которые зачастую не учитываются при расчете стоимости комплектующих и могут составлять в разы более высокие фактические затраты.

Рисунок 10. Пьезоэффект керамических конденсаторов

Многие керамические материалы, используемые в качестве диэлектрика в бюджетных конденсаторах, включают титанат бария (BaTiOз), обладающий высокой диэлектрической проницаемостью и могут генерировать напряжение (проявлять пьезоэффект) при механических деформациях или акустических шумах. Многослойная структура пленочных чип конденсаторов Panasonic включают в себя слои алюминиевой фольги с прослойками диэлектрика из Полифениленсульфида, Полиэтиленнафталата или Акрилового пластика, исключающих пьезоэффект.

Рисунок 11. Ударные шумы (пьезоэффект) керамического конденсатора

Так, например, применение пленочных конденсаторов в аудиотрактах, является абсолютно оправданным. Пленочные конденсаторы обладают низкими гармоническими искажениями (Total Harmonic Distortion (THD)) и низкими уровнями шумов звукового диапазона, в сравнении с керамическими конденсаторами, что позволяет достигнуть высочайшего уровня звука аудиоустройств и применять пленочные конденсаторы в высококачественных устройствах класса D.

Рисунок 12. Шум керамического конденсатора в цепях переменного тока.

Рисунок 13. Уровень общих гармонических искажений конденсаторов (THD)

Уровень последовательно сопротивления (ESR) пленочных чип конденсаторов сопоставим с ESR керамических конденсаторов, что в свою очередь определяет допустимые значения тока пульсации и ограничения, связанные с тепловыделением конденсаторов. Взаимосвязанные с этим сроки жизни конденсаторов, позволяют смело утверждать о высокой надежности и длительном сроке жизни пленочных конденсаторов.

Срок жизни пленочных конденсаторов рассчитывается по формуле:

В качестве примера сделаем расчет времени жизни пленочного конденсатор используя следующие параметры:

  • Vs = 60% номинального напряжения, при температуре 65°C
  • Vo = 1.4Vs, при 85°C, время тестирования 1000 часов

В результате полученных расчетов срок жизни пленочного конденсатора при температуре 65°C, составляет более 150 000 часов. Полученные расчеты показывают, что пленочные конденсаторы Panasonic при достаточно жестких условиях эксплуатации, способны обеспечить надежную работу устройства в течение 17 лет.

Конечно, пленочные конденсаторы не могут в полной мере заменить керамические конденсаторы, в том числе и в силу разницы удельной емкости. Но во многих случаях, таких как, фильтрация пульсаций в DC/DC преобразователях, цепи сопряжения аудио трактов, ФАПЧ схемы высокочастотных трактов, схемs фильтрации и др. , применение пленочных конденсаторов полностью обосновано.

Обладая высокой точностью, низкими токами утечки, высоким сопротивлением изоляции, низкой величиной абсорбции, высокой температурной стабильностью, пленочные конденсаторы могут применяются во времязадающих цепях, устройствах выборки и хранения или в системах с низким энергопотреблением.

Пленочные конденсаторы превосходят керамические конденсаторы по надежности, стабильности характеристик в широком частотном, температурном диапазоне и сохраняют свои свойства на протяжении всего срока жизни, что позволяет создавать высоконадежные устройства с гарантированно большим сроком эксплуатации, что особенно важно в ряде промышленных применений.

Краткие технические характеристики пленочных чип конденсаторов Panasonic

Серия

Емкость, uF

Напряжение, VDC

Точность, %

Тип диэлектрика

Рабочий диапазон температур, °C

Корпус

Размер, мм

ECWU(V16)

0. 001…0.12

250

5

PEN

-55…+85

4833 (1913)

6041 (2416)

6050 (2420)

4.8×3.3

6.0×4.1

6.0×5.0

ECHU(X)

0.0001…0.22

16/50

2/5

PPS

-55…+125

1608 (0603)

2012 (0805)

3216 (1206)

3225 (1210)

4833 (1913)

6041 (2416)

1.6×0.8

2.0×1.2

3.2×1.6

3.2×2.5

4.8×3.3

6.0×4.1

ECHU(C)

0.01…0.22

100

2/5

PPS

-55…+105

4833 (1913)

6041 (2416)

7150 (2820)

7163 (2825)

4. 8×3.3

6.0×4.1

7.1×5.0

7.1×6.3

ECWU(X)

0.001…0.01

100

5

PEN

-55…+105

3216 (1206)

3225 (1210)

3.2×1.6

3.2×2.5

ECWU(C)

0.001…1.0

100/250/630

5/10

PEN

-40…+85

4833 (1913)

6041 (2416)

6050 (2420)

7150 (2820)

7163 (2825)

7755 (3022)

9863 (3925)

4.8×3.3

6.0×4.1

6.0×5.0

7.1×5.0

7.1×6.3

7.7×5.5

9.8×6.3

ECPU(A)

0. 1…1.0

16/50

20

Acrylic resin

-40…+105

2012 (0805)

3216 (1206)

3225 (1210)

2.0×1.2

3.2×1.6

3.2×2.5

Доступность:

Пленочные чип конденсаторы Panasonic серий ECHU(X), ECHU(C), ECWU(X), ECWU(C), ECWU(V16), ECPU(A) находятся в массовом производстве и доступны для заказа с короткими сроками поставок.

Ресурсы:

 

ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ :: Конденсаторы электротермические

ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Комплектует своë оборудование и предлагает к поставке конденсаторы отечественного или импортного производства.

1. Назначение

Конденсатор предназначен для повышения коэффициента мощности индукционных установок.

2. Краткое описание

Конденсаторы должны быть герметичными и иметь надежное защитное покрытие. Конденсаторы могут изготавливаться с датчиком давления для защиты от внутреннего давления, создаваемого газами, возникающими в результате пробоя или короткого замыкания единичных секций конденсатора.

Для исключения перегрева выводов к общим шинам должен подключаться каждый вывод. При подключении конденсаторов к общим шинам и соединении выводов конденсаторов ошиновку выполнять гибкими компенсаторами токоподводами для устранения механических нагрузок на выводы и предотвращения нарушения герметичности.

С целью уменьшения нагрева конденсаторов общие шины должны иметь систему водоохлаждения.

Для охлаждения самих конденсаторов к месту их установки должен быть организован подвод воды.

Конденсаторы электротермические повышенной мощности КЭЭПВ-1/318,5/1-4У3 и
конденсатор ЭЭВП-0,8-2,4У3.

     

                   Техническое описание 

 

3. Условия эксплуатации

1 Закрытое помещение.
2 Высота над уровнем моря не более 1000 м.
3 Температура окружающей среды от +5°С до +35°С (для исполнения УХЛ4).
4 Относительная влажность окружающего воздуха до 80% при температуре + 25°С (для исполнения УХЛ4).
5 Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и примесей, разрушающих изоляцию и металлы.
6 Температура охлаждающей воды от +5°С до +25°С.
7 Температура охлаждающей воды не должна быть ниже температуры окружающего воздуха в помещении более, чем на 15°С (во избежания появления росы).
8 Отсутствие в охлаждающей воде примесей, образующих осадок.

 

4. Требования к качеству охлаждающей воды

Конденсаторы электротермические рекомендуется охлаждать дистиллированной водой. При отсутствии дистиллированной воды требования к технической воде приведены ниже.

Требование Содержание веществ
Жëсткость воды, не более 4 мг-экв/л
Удельное электрическое сопротивление, не менее 4000 Ом/см
Водородный показатель pH 5 — 7,5
Взвешенных веществ, не более 10 мг/л
Свободная углекислота, не более 4 мг/л
Железо общее, не более 0,2 мг/л
Хлориды, не более 10 мг/л
Аммиак, не более 4 мг/л
Нитраты, не более 3 мг/л
Примеси вызывающие корозию металлов и порчу изоляции не допускается
Содержание масел, нефтепродуктов и смолообразующих веществ не допускается
Остальные требования по: ГОСТ Р 51232-98

 

ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ :: Для плавильных установок

 

ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Проектирует, изготавливает, занимается восстановлением, ремонтом и модернизацией блоков конденсаторов для установок индукционных плавильных в полном соответствии с техническим заданием Заказчика. При необходимости к Заказчику выезжает технический специалист.

1. Назначение

Блок конденсаторов предназначен для компенсации реактивной мощности индукционных плавильных тигельных печей и установок индукционного нагрева.

2. Краткое описание

Блоки конденсаторов открытого типа наиболее распространенный вариант исполнения данной технологической единицы установки индукционной плавильной. Как правило, их располагают в генераторном помещении в непосредственной близости от источника питания установки. Расположение блока конденсаторов в отдельном помещении совместно с другим оборудованием установки (Тиристорным преобразователем частоты, станцией охлаждения — СО) позволяют защитить оборудование от грязи и пыли, обеспечить безопасность обслуживающего персонала в соответствии с нормативными требованиями и правилами эксплуатации электроустановок.

Основные требования к эксплуатации блока конденсаторов определяются применением того или иного типа электротермических конденсаторов и соответственно правилами и требованиями по их эксплуатации.

3. Состав стандартного блока конденсаторов

  1. Конденсаторная рама с приборами контроля водяного охлаждения;
  2. Электротермическиесреднечастотные конденсаторы с гибкими или жесткими компенсаторами-токоподводами;
  3. Система охлаждаемых или неохлаждаемых токоведущих шин и контактных присоединений;
  4. Блок управления и индикации с датчиками протока и температуры охлаждающей жидкости.

 

При небольшой мощности плавильной установки, а также ëмкости печи электротермические конденсаторы могут быть установлены непосредственно в шкафу или в дополнительном закрытом отсеке источника питания установки, а также внутри каркаса, на котором расположена печь небольшой ëмкости.

В этом случае для обеспечения безопасности обслуживающего персонала от поражения электрическим током и изоляции элементов блока от грязи и пыли устанавливаются съëмные стенки (крышки) или двери.

 

 

4. Комплект поставки

Наименование Количество, шт
1 Блок конденсаторов 1
2 Паспорт 1
3 Руководство по эксплуатации 1
4 Упаковка п/э +
5 Гарантийное обслуживание 12 месяцев +

  

5. Габаритные размеры и расход воды на охлаждение блока конденсаторов

Тип установки ИСТ

Габариты блока конденсаторов (Длина х Ширина х Высота), мм

Расход воды на охлаждение блока конденсаторов, м3
1 ИСТ~0,06/0,1 1450х700х1100 1,8
2 ИСТ~0,09/0,1 1450х700х1100 1,8
3 ИСТ~0,16/0,16 1450х700х1100 2,0
4 ИСТ~0,16/0,25 1450х700х1100 2,3
5 ИСТ~0,25/0,25 1260х690х1180 2,3
6 ИСТ~0,25/0,32 1260х690х1180 2,5
7 ИСТ~0,4/0,32 1260х690х1180 2,5
8 ИСТ~0,4/0,4 1260х690х1180 2,5
9 ИСТ~0,6/0,4 1260х690х1180 2,5
10 ИСТ~0,8/0,5 2000х700х1180 3,1
11 ИСТ~1,0/0,5 2000х700х1180 3,1
12 ИСТ~1,0/0,63 2000х700х1180 3,1
13 ИСТ~1,0/0,8 2000х700х1180 3,8
14 ИСТ~2,0/1,0 2500х1000х1300 3,8
15 ИСТ~3,0/1,6 3000х1200х1300 7,4

 

6. Условия эксплуатации

Блок конденсаторов предназначен для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом, в закрытых производственных помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

1 Закрытое помещение.
2 Высота над уровнем моря не более 1000 м.
3 Температура окружающей среды от +5°С до +35°С (для исполнения УХЛ4).
4 Относительная влажность окружающего воздуха до 80% при температуре + 25°С (для исполнения УХЛ4).
5 Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и примесей, разрушающих изоляцию и металлы.
6 Температура охлаждающей воды от +5°С до +25°С.
7 Температура охлаждающей воды не должна быть ниже температуры окружающего воздуха в помещении более, чем на 15°С (во избежание появления росы).
8 Отсутствие в охлаждающей воде примесей, образующих осадок.

 

7. Требования к качеству охлаждающей воды

Требование Содержание веществ
Жëсткость воды, не более 4 мг-экв/л
Удельное электрическое сопротивление, не менее 4000 Ом/см
Водородный показатель pH 5 — 7,5
Взвешенных веществ, не более 10 мг/л
Свободная углекислота, не более 4 мг/л
Железо общее, не более 0,2 мг/л
Хлориды, не более 10 мг/л
Аммиак, не более 4 мг/л
Нитраты, не более 3 мг/л
Примеси вызывающие корозию металлов и порчу изоляции не допускается
Содержание масел, нефтепродуктов и смолообразующих веществ не допускается
Остальные требования по: ГОСТ Р 51232-98

 

Основные типы конденсаторов | Электрик



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

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

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

Конденсаторы алюминиевые электролитические


Это может быть, например, конденсатор К50-35 или К50-2 или же другие более новые типы.
Они состоят из двух тонких полосок алюминия свернутых в рулон, между которыми в том же рулоне находится пропитанная электролитом бумага в роли диэлектрика.
Рулон находится в герметичном алюминиевом цилиндре, чтобы предотвратить высыхание электролита.
На одном из торцов конденсатора (радиальный тип корпуса) или на двух торцах которого (аксиальный тип корпуса) располагаются контактные выводы. Выводы могут быть под пайку либо под винт.
В электролитических конденсаторах емкость исчисляется в микрофарадах и может быть от 0.1 мкф до 100 000 мкф. Как правило большая емкость и характеризует этот тип конденсаторов.
Еще одним из важных параметров есть максимальное рабочее напряжение, которое всегда указывается на корпусе и в конденсаторах этого типа может быть до 500 вольт!
 Среди недостатков данного типа можно рассмотреть 3 причины:
1. Полярность. Полярные конденсаторы недопустимы с работой в переменном токе. На корпусе обозначаются соответствующими значками выводы конденсатора, как правило конденсаторы с одним выводом минусовой контакт имеют на корпусе, а плюсовой на выводе.
2. Большой ток утечки. Естественно такие конденсаторы не годятся для длительного хранения энергии заряда, но они хорошо себя зарекомендовали в качестве промежуточных элементов, в фильтрах активных схем и пусковых установках двигателей.
3.Снижение емкости с увеличением частоты. Такой недостаток легко устраняется с помощью параллельно подключенного керамического конденсатора с очень маленькой ёмкостью.

Керамические однослойные конденсаторы


Такие типы, например как К10-7В, К10-19, КД-2. Максимальное напряжения такого типа конденсаторов лежит в пределах 15 — 50 вольт, а ёмкость от 1 пФ до 0.47 мкф при сравнительно небольших размерах довольно не плохой результат технологии.
У данного типа характерны малые токи утечки и низкая индуктивность что позволяет им легко работать на высоких частотах, при постоянном, переменном и пульсирующих токах.
Тангенс угла потерь tgδ не превышает обычно 0,05, а максимальный ток утечки – не более 3 мкА.
Конденсаторы данного типа спокойно переносят внешние факторы, такие как вибрация с частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.
Маркировка на корпусе конденсатора обозначает его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножать на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости данного конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф. Для удобства составлены таблицы наиболее «ходовых» ёмкостей конденсаторов и их маркировочные коды.
Наиболее часто применяются в фильтрах блоков питания и как фильтр поглощающий высокочастотные импульсы и помехи.

Керамические многослойные конденсаторы

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

Керамические высоковольтные конденсаторы


Например К15У, КВИ и К15-4
Максимальное рабочее напряжение данного типа может достигать 15 000 вольт! Но ёмкость у них небольшая, порядка 68 — 100 нФ.
Работают они как с переменным так и с постоянным током. Керамика в качестве диэлектрика создает нужное диэлектрическое свойство выдерживать большое напряжение, а особая форма защищает конструкцию от пробоя пластин.
Применение у них самое разнообразное, например в схемах вторичных источников питания в качестве фильтра для поглощения высокочастотных помех и шумов, или в конструирование катушек Тесла, мощной и ламповой радиоаппаратуре.

Танталовые конденсаторы


Например К52-1 или smd А. Основным веществом служит — пентоксид тантала, а в качестве электролита — диоксид марганца. Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
По рабочим свойствам танталовые конденсаторы схожи с электролитическими, но рабочее максимальное напряжение ограничено 100 вольтами, а ёмкость как правило не превышает 1000 мкФ.
Но в отличии от электролитических, у данного типа собственная индуктивность намного меньше что дает возможность их использования на высоких частотах, до несколько сотен килогерц.
Основной причиной выхода из строя бывает превышение максимального напряжения.
Применение у них в большинстве наблюдается в современных платах электронных устройств, что возможно из за конструктивной особенности smd-монтажа.

Полиэстеровые конденсаторы


Например K73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки…
Весьма популярные из за небольшой стоимости конденсаторы встречающиеся в почти всех электронных устройствах, например в балластах энергосберегающих ламп. Их корпус состоит из эпоксидного компаунда что придает конденсатору устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, химическим растворам и перегревам.
Ёмкость таких конденсаторов идет порядка 1 нф — 15мкф и максимальное рабочее напряжение у них от 50 до 1500 вольт.
Большой диапазон максимального напряжения и ёмкости дает возможность использования полиэстеровых конденсаторов в цепях постоянного, переменного и импульсных токов.

Полипропиленовые конденсаторы


Например К78-2 и CBB-60.
В данного типа конденсаторов в качестве диэлектрика выступает полипропиленовая пленка. Корпус изготовлен из негорючих материалов, а сам конденсатор призначен для работы в тяжелых условиях.
Ёмкость, как правило в пределах 100пф — 10мкф, но в последнее время выпускают и больше, а по поводу напряжение то большой запас может достигать и 3000 вольт! Преимущество этих конденсаторов заключается не только в высоком напряжении, но и в чрезвычайно низком тангенсе угла потерь, поскольку tg? может не превышать 0,001, что позволяет использовать конденсаторы на больших частотах в несколько сотен килогерц и применять их в индукционных обогревателях и пусковых установках асинхронных электродвигателей.

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


Максимальное напряжение у них сравнительно не большое, до 300 — 600 вольт что вполне достаточно для пуска и работы электродвигателей.
Выводы конденсатора могут быть как в виде проводов, так и под клеммы или под болт.

Цифровая маркировка конденсаторов

Цифро-буквенная маркировка конденсаторов

Что такое емкость? — Определение, уравнения и примеры — Видео и стенограмма урока

Измерение емкости (истинное или ложное)

Проверьте свои знания урока об определении и примерах емкости, определив, верны ли следующие утверждения.

Проезд

Распечатайте следующие вопросы на чистом листе бумаги и подчеркните или округлите ответ.

1. Емкость обратно пропорциональна напряжению и выражается в кулонах.

Верно | Ложь

2. Конденсатор емкостью 10 Фарад, подключенный к 12-вольтовой батарее, может хранить заряд 100 кулонов.

Верно | Ложь

3. В организме человека клеточная мембрана служит диэлектриком.

Верно | Ложь

4. Протоны текут к положительной клемме батареи и от отрицательной клеммы.

Верно | Ложь

5. Каучук — хороший пример диэлектрического материала.

Верно | Ложь

6.Нервная клетка может накапливать электрическую энергию и выделять ее в виде импульса.

Верно | Ложь

7. Проводящий материал, зажатый между двумя пластинами конденсатора, известен как диэлектрик.

Верно | Ложь

8. Две металлические пластины конденсатора будут заряжаться положительно при подключении через батарею.

Верно | Ложь

9. Источник напряжения, например аккумулятор, может создавать электрическое поле в конденсаторе.

Верно | Ложь

10.Конденсатор, который хранит 12 кулонов заряда, подключенный к 3-вольтовой батарее, может производить емкость в 4 фарада.

Верно | Ложь

Ключ ответа

1. Неверно, поскольку правильное утверждение гласит: «Емкость прямо пропорциональна напряжению и выражается в фарадах».

2. Неверно, поскольку правильное утверждение звучит так: «Конденсатор емкостью 10 Фарад, подключенный к 12-вольтовой батарее, может хранить заряд 120 кулонов».

3. Верно

4.Неверно, потому что правильное утверждение звучит так: «Электроны текут к положительной клемме батареи и от отрицательной клеммы».

5. Верно

6. Верно

7. Неверно, потому что правильное утверждение звучит так: «Изолирующий материал, зажатый между двумя проводящими пластинами конденсатора, называется диэлектриком».

8. Неверно, потому что правильное утверждение звучит так: «Одна пластина конденсатора заряжена положительно, а другая — отрицательно при подключении к батарее».

9. верно

10. Верно

Конденсатор

и емкость — определение, типы и использование

Конденсатор — это электрический компонент, который имеет способность накапливать энергию в виде электрических зарядов, которые создают разность потенциалов, которая представляет собой статическое напряжение, как в небольшой перезаряжаемой батарее. .

Самая основная конструкция конденсатора состоит из двух параллельных проводников (металлическая пластина), разделенных диэлектрическим материалом. Когда к конденсатору подключается источник напряжения, пластина конденсатора заряжается.Металлическая пластина, прикрепленная к положительной клемме, будет заряжена положительно, а пластина, прикрепленная к отрицательной клемме, будет заряжена отрицательно.

Изображение будет загружено в ближайшее время

Символы конденсаторов

Типы конденсаторов

  1. Пленочные конденсаторы: Пленочные конденсаторы — это те, в которых в качестве диэлектрической среды используется пластиковая пленка. Они доступны практически любого номинала и напряжения до 1500 вольт. Они колеблются от 10% до 0,01% при любом допуске.Кроме того, пленочные конденсаторы бывают разных форм и стилей. Есть два типа пленочных конденсаторов: свинцовый радиальный и осевой.

  2. Керамические конденсаторы: керамические конденсаторы — это те, в которых в качестве диэлектрического материала используется керамика. Он используется в высокочастотных цепях, таких как аудио в RF. В керамических конденсаторах можно получить как высокую, так и низкую емкость, изменяя толщину керамического диска.

  3. Электролитические конденсаторы: Электролитические конденсаторы — это конденсаторы, в которых оксидный слой используется в качестве диэлектрического материала.Обладает большой переносимостью. В основном есть два типа электролитических конденсаторов: танталовые и алюминиевые. Они доступны с рабочим напряжением примерно до 500 В, но максимальные значения емкости недоступны при высоком напряжении, а устройства с более высокой температурой доступны, но встречаются редко.

  4. Конденсатор переменной емкости: в конденсаторах переменной емкости в качестве диэлектрической среды обычно используется воздух. Переменный конденсатор — это конденсатор, емкость которого можно механически регулировать несколько раз. Например, эта форма конденсатора используется для установки резонансной частоты в LC-цепях, чтобы изменить радио в соответствии с импедансом в устройствах антенного тюнера.

Определение емкости конденсатора

Накопление зарядов в проводниках вызывает разность потенциалов на конденсаторе. Количество накопленного заряда называется удерживающей способностью конденсатора. Эта способность удержания заряда называется емкостью. Накопленный заряд в конденсаторе прямо пропорционален напряжению, развиваемому на конденсаторе:

Q ∝V

Q = C / V

C = Q / V

C — константа пропорциональности, также называемая емкостью конденсатор.Единица измерения емкости — Фарад (Ф) — 1 кулон на вольт.

Изображение будет скоро загружено

Значение емкости зависит от физических характеристик, площади пластин конденсатора «A», расстояния между пластинами «d», диэлектрической проницаемости диэлектрической среды «ε».

C = ε x \ [\ frac {A} {d} \]

Энергия конденсатора

Энергия сохраняется в джоулях и равна половине емкости, умноженной на квадрат напряжения конденсатора.

E = C × V2 / 2

Конденсатор в серии

Общая емкость конденсаторов, соединенных последовательно C1, C2, C3, ..:

Изображение будет скоро загружено

\ [\ frac {1} {C_ {Total}} \] = \ [\ frac {1} {C_ {1}} \] + \ [\ frac {1} {C_ {2}} \] + \ [\ frac {1} {C_ {3}} \] + …

Конденсатор, подключенный параллельно

Общая емкость конденсаторов, подключенных параллельно C1, C2, C3, ..:

Изображение будет скоро загружено

CTotal = C1 + C2 + С3 +…

Факторы, влияющие на емкость

  • Площадь поверхности: Площадь поверхности двух пластин влияет на значение емкости. Чем выше значение площади поверхности, тем выше емкость.

  • Расстояние: Расстояние между пластинами влияет на значение емкости. Чем меньше значение расстояния, тем выше емкость.

  • Диэлектрическая среда: Тип материала, разделяющего две пластины, называемый «диэлектриком».«Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем выше значение емкости.

Использование конденсатора

Конденсаторы имеют как электрические, так и электронные приложения. Они используются для нескольких вещей, таких как фильтры, системы накопления энергии, стартеры двигателя, сигнализация устройства обработки и т. д.

  • Конденсаторы используются для хранения энергии, которая может использоваться устройством для временных отключений электроэнергии, когда им требуется дополнительная мощность.

  • Конденсаторы используются для блокировки постоянного тока после полной зарядки, но еще позволить переменному току проходить через определенную цепь.

  • Конденсаторы используются в качестве датчиков для нескольких вещей, таких как измерение влажности, уровня топлива, механической деформации и т. Д.

  • Конденсаторы могут использоваться в цепи, зависящей от времени. Его можно подключить к любому светодиоду или акустической системе, и вполне вероятно, что любой мигающий свет / регулярный звуковой сигнал использует конденсатор синхронизации.

Интересные факты

  • Конденсаторы с высокой емкостью изготовлены из материала с высокой диэлектрической проницаемостью.

  • Конденсатор может принимать и временно накапливать энергию от цепи. Затем конденсатор вернет энергию в схему позже.

Блестящая вики по математике и науке

Слева: символ принципиальной схемы конденсатора. Справа: конденсатор, включенный последовательно с батареей.

Если напряжение приложено к конденсатору, где проводники больше не изолированы, а скорее соединены (например, проводом), заряды будут перемещаться через разность потенциалов для зарядки каждого отдельного проводника.Например, рассмотрим батарею, каждая клемма которой подключена к противоположным сторонам конденсатора с параллельными пластинами. Напряжение батареи вызывает ток, который создает отрицательный заряд на одной стороне конденсатора. Возникающее электрическое поле заставляет отрицательные заряды двигаться от противоположной стороны конденсатора, оставляя на нем чистый положительный заряд. Это перераспределение заряда создает напряжение в противоположном направлении, которое изменяет ток, протекающий в цепи, и, следовательно, изменяет скорость, с которой заряжается конденсатор.Ниже этот эвристический анализ выполнен количественно.

Рассмотрим схему, показанную на схеме выше, конденсатора емкости CCC, включенного последовательно с батареей напряжения VVV. Провод, соединяющий батарею с конденсатором, действует как резистор с сопротивлением RRR. Найдите ток, протекающий в функции, как функцию времени, предполагая, что конденсатор находится в незаряженном состоянии.


Напряжение на конденсаторе зависит от количества заряда, накопившегося на пластинах конденсатора.Этот заряд переносится на пластины конденсатора током, то есть:

I (t) = dQdt.I (t) = \ frac {dQ} {dt} .I (t) = dtdQ.

По закону Ома падение напряжения на резистивном проводе как функция времени равно V (t) = RI (t) V (t) = RI (t) V (t) = RI (t). Кроме того, напряжение на конденсаторе равно V (t) = Q (t) / CV (t) = Q (t) / CV (t) = Q (t) / C из определения емкости. Согласно закону напряжения Кирхгофа (замкнутые контуры), сумма напряжений в цепи, следовательно, равна

.

В-ИК-Q / C = 0.V — IR — Q / C = 0, V — IR — Q / C = 0.

Обратите внимание на знаки в приведенном выше уравнении: на резисторе наблюдается падение напряжения, а напряжение на конденсаторе противоположно приложенному напряжению. Подставляя ток, получаем дифференциальное уравнение для заряда Q (t): Q (t): Q (t): RdQdt + 1CQ (t) = V.R \ frac {dQ} {dt} + \ frac {1} {C} Q (t) = V.RdtdQ + C1 Q (t) = V.

Неоднородное уравнение решается как Q = CV (t) Q = CV (t) Q = CV (t). Решение однородного уравнения есть Q (t) = e − tRC.{\ frac {t} {RC}}. I (t) = RV eRCt.

Конденсатор изначально заряжается быстро, но со временем замедляется. Это соответствует ожиданиям: обратите внимание, что Q (t → ∞) → CVQ (t \ to \ infty) \ to CVQ (t → ∞) → CV. То есть в установившемся состоянии конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе полностью не будет противодействовать напряжению батареи, которая управляет током, поэтому ток больше не течет в установившемся состоянии: полностью заряженный конденсатор действует как разомкнутая цепь. □ _ \ квадрат □

Лампы-вспышки, используемые в фотографии, работают путем зарядки конденсатора от батареи, а затем быстрой разрядки этого конденсатора через лампу-вспышку.2. U = 21 CV2.

Подключив 10 Дж10 \ text {J} 10 Дж для накопленной энергии и 15 В15 \ text {V} 15 В для равновесного напряжения на конденсаторе, получаем емкость:

C = 0,089 F. □ C = 0,089 \ text {F}. \ _ \ SquareC = 0,089 F. □

Это массивный конденсатор — небольшие конденсаторы, используемые в схемах, имеют масштаб от микрофарад до миллифарад.

Наиболее важные области применения конденсаторов не в цепях постоянного тока (DC), а в цепях переменного тока (AC).{i \ omega t} V (t) = eiωt. В этом контексте закон Ома преобразовывается в сложное уравнение:

V ~ = I ~ Z ~, \ tilde {V} = \ tilde {I} \ tilde {Z}, V ~ = I ~ Z ~,

, где тильды указывают комплексные величины. Физические величины извлекаются путем принятия действительной части уравнения. Величина Z ~ \ tilde {Z} Z ~ выше — это импеданс элемента схемы. Конденсаторы имеют импеданс

Z ~ C = 1iωC. \ Tilde {Z} _C = \ frac {1} {i \ omega C} .Z ~ C = iωC1.

На высоких частотах ω \ omegaω сопротивление конденсатора стремится к нулю.Таким образом, конденсаторы практически прозрачны для высокочастотного переменного тока. Это связано с тем, что высокочастотный переменный ток быстро меняет то, какая пластина конденсатора заряжается, поэтому конденсатор никогда не заряжается полностью, а напряжение на конденсаторе все время остается незначительным. Это свойство конденсаторов позволяет им фильтровать частоты и настраивать цепи переменного тока на определенные частоты.

Конденсаторы серии и параллельные:

Основная статья: последовательные и параллельные конденсаторы

Если несколько конденсаторов расположены параллельно или последовательно в цепи, их соответствующие емкости не , а складываются так же, как сопротивления, а наоборот.Общая емкость CCC для двух конденсаторов C1C_1C1 и C2C_2C2, включенных последовательно или параллельно, составляет

ряд: 1C = 1C1 + 1C2 параллельный: C = C1 + C2. \ begin {array} {rccc} \ textbf {series:} & \ frac {1} {C} & = & \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} \\ \ textbf {parallel:} & C & = & C_1 + C_2. \ end {массив} ряд: параллельный: C1 C == C1 1 + C2 1 C1 + C2.

Существует простой геометрический эвристический вывод этих фактов. Сначала рассмотрим два конденсатора с параллельными пластинами в параллельной цепи:

Объединение конденсаторов параллельно в один конденсатор большего размера с удвоенной площадью пластины.

Параллельно независимость электрического потенциала от пути означает, что потенциал на обоих конденсаторах одинаков. Следовательно, как указано выше, конденсаторы можно размещать рядом друг с другом, не влияя ни на ток, ни на напряжение. Фактически, это создает один конденсатор с параллельными пластинами большего размера с большей площадью пластин. Поскольку емкость конденсатора с параллельными пластинами составляет

C = Aϵ0d, C = \ frac {A \ epsilon_0} {d}, C = dAϵ0,

и фактически новый конденсатор имеет площадь A1 + A2A_1 + A_2A1 + A2, новая емкость равна C1 + C2C_1 + C_2C1 + C2, что соответствует правилу сумм для параллельного подключения.

В серии вывод аналогичен. Подумайте об исключении провода, соединяющего нижнюю и верхнюю пластины каждого конденсатора:

Объединение конденсаторов последовательно в один конденсатор большего размера с удвоенным расстоянием между пластинами.

Поскольку внутренние пластины нейтрализуют друг друга, это по существу создает один конденсатор большего размера с большим расстоянием между пластинами. Из формулы для емкости конденсатора с параллельными пластинами, если новый конденсатор имеет расстояние между пластинами d1 + d2d_1 + d_2d1 + d2, новая емкость CCC удовлетворяет условию

1C = d1 + d2Aϵ0 = d1Aϵ0 + d2Aϵ0 = 1C1 + 1C2.\ frac {1} {C} = \ frac {d_1 + d_2} {A \ epsilon_0} = \ frac {d_1} {A \ epsilon_0} + \ frac {d_2} {A \ epsilon_0} = \ frac {1} { C_1} + \ frac {1} {C_2}. C1 = Aϵ0 d1 + d2 = Aϵ0 d1 + Aϵ0 d2 = C1 1 + C2 1.

C2 \ frac {C} {2} 2C 2C2C2C 2C3 \ frac {2C} {3} 32C 3C3C3C

Конденсаторы последовательно и параллельно

Каждый конденсатор на приведенной выше схеме имеет емкость CCC.{- \ frac {t} {RC}} — 1) Q0 (e − RCt −1)

Конденсатор емкости CCC заряжается до тех пор, пока на его пластинах не появится заряд ± Q0 \ pm Q_0 ± Q0. Затем он подключается в цепь к резистору с сопротивлением RRR и позволяет разрядиться, начиная с момента времени t = 0t = 0t = 0. Найдите заряд конденсатора как функцию времени Q (t) Q (t) Q (t).

типов конденсаторов | Типы конденсаторов по функциям и применению

Существует множество типов конденсаторов с различными функциями и применениями. Конденсаторы варьируются от маленьких до больших, и каждый из них имеет характеристики, которые делают их уникальными. Например, некоторые конденсаторы маленькие и хрупкие, такие как те, что используются в радиосхемах. С другой стороны, конденсаторы могут быть довольно большими, например, в сглаживающих схемах.

При сравнении конденсаторов различных типов обычно принимается во внимание диэлектрик, используемый между пластинами.

Конденсаторы в ассортименте многочисленны. Возьмем, например, конденсаторы переменного типа, которые дают пользователю возможность изменять значение их емкости для использования в схемах типа «подстройка частоты». Некоторые конденсаторы выглядят трубчатыми из-за пластин из металлической фольги, которые свернуты в цилиндр. Диэлектрический материал обычно находится между пластинами из металлической фольги и цилиндром.

Также существуют конденсаторы, используемые в коммерческих целях, которые сделаны из металлической фольги, переплетенной с тонкими листами майлара или пропитанной парафином бумаги.

Малогабаритные конденсаторы обычно изготавливаются из керамических материалов, а затем заделываются эпоксидной смолой. Независимо от того, какой тип конденсатора используется, все они играют важную роль в электронных схемах. Давайте более подробно рассмотрим многие из наиболее распространенных типов конденсаторов, доступных в настоящее время.

Тип пленочного конденсатора

A Mallory 150 100 нФ 630 В постоянного тока полиэфирный пленочный конденсатор

Это наиболее распространенный тип конденсатора (с точки зрения доступности), который принадлежит к относительно большому семейству конденсаторов.Основное различие между пленочными конденсаторами и другими формами конденсаторов — их диэлектрические свойства. К ним относятся поликарбонат, полипропилен, полиэстер (майлар), полистирол, тефлон и металлизированная бумага. Что касается диапазона емкости, конденсаторы пленочного типа доступны в диапазоне от 5 пФ до 100 мкФ.

Пленочные конденсаторы бывают разных стилей и форм, включая:

  • Эпоксидный корпус (прямоугольный и круглый) — конденсатор заключен в формованный пластиковый корпус, который затем заполняется эпоксидной смолой.
  • Wrap and Fill (Oval and Round) — пластиковая лента используется для плотной обмотки конденсатора, а концы заделаны эпоксидной смолой.
  • Металлический герметичный (прямоугольный и круглый) — конденсатор заключен в металлический корпус или трубку и залит эпоксидной смолой.

Пленочные конденсаторы с диэлектриками, состоящими из тефлона, полистирола и поликарбоната, иногда называют «пластиковыми конденсаторами». Конденсаторы с пластиковой пленкой имеют такую ​​же конструкцию, что и конденсаторы с бумажной пленкой.Основное различие между ними заключается в том, что в одном используется бумага, а в другом — пластик.

Конденсаторы с пластиковой пленкой имеют преимущество перед типами с пропитанной бумагой в том, что они имеют меньшие допуски, высокую надежность, длительный срок службы и могут продолжать работать в достаточной степени даже при высоких температурах.

Диэлектрические конденсаторы

Конденсатор с диэлектриком

Диэлектрические конденсаторы, относящиеся к «переменному типу» конденсаторов, в которых для настройки транзисторных радиоприемников, передатчиков и приемников требуется непрерывное изменение емкости.Конденсаторы с переменной диэлектрической проницаемостью уникальны тем, что представляют собой многопластинчатые конденсаторы с воздушным разнесением, которые имеют лопатки статора (неподвижные пластины) и лопатки ротора (подвижные пластины), которые перемещаются между неподвижными пластинами.

Значение емкости в конечном итоге определяется положением подвижных пластин по отношению к неподвижным пластинам. Обычно, когда два набора пластин полностью соединяются вместе, значение емкости будет максимальным. Конденсаторы с высоким напряжением имеют относительно большие воздушные зазоры или промежутки между пластинами.

Помимо конденсаторов переменного типа, существуют также переменные конденсаторы предварительно настроенного типа, называемые подстроечными резисторами. Триммеры, как правило, небольшие, и их можно предварительно настроить или отрегулировать на определенное значение емкости с помощью отвертки. Большинство триммеров имеют небольшую емкость 500 пФ (или меньше) и не имеют поляризации.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы обычно называют «дисковыми конденсаторами». Для их изготовления нужно взять небольшой керамический или фарфоровый диск и покрыть его серебром с обеих сторон перед тем, как сложить их вместе, чтобы получился работающий конденсатор.

Одиночные керамические диски размером примерно 3–6 мм используются, когда требуются низкие значения емкости. Керамические конденсаторы имеют высокую диэлектрическую проницаемость (High-K) и обычно доступны, поэтому высокая емкость может быть достигнута с помощью объекта меньшего размера.

Керамические конденсаторы имеют тенденцию к существенным нелинейным изменениям емкости в зависимости от температуры. В результате керамические конденсаторы часто используются как шунтирующие или развязывающие конденсаторы. Что касается значений, керамические конденсаторы варьируются от пары пикофарад до нескольких микрофарад (мкФ).Однако обычно керамические конденсаторы имеют низкое напряжение.

Трехзначный код обычно печатается на корпусе конденсаторов керамического типа для определения их емкости в пикофарадах. Вычисление относительно простое после того, как оно было рассчитано — первые две цифры представляют собой номинал конденсаторов, а третья цифра представляет количество нулей, которые необходимо добавить.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы обычно резервируются для ситуаций, когда требуются более высокие значения емкости.Электролитические конденсаторы отличаются тем, что вместо использования тонкопленочного (металлического) слоя в качестве одного из электродов вместо этого в качестве второго электрода используется раствор электролита в виде полужидкого желе или пасты.

Большинство электролитических типов конденсаторов поляризованы, что означает, что для напряжения постоянного тока, подаваемого на конденсатор, необходимо использовать правильную полярность. Другими словами, положительная полярность должна соединяться с положительной клеммой, а отрицательная полярность — с отрицательной клеммой.В случае неправильной поляризации оксидный слой, действующий как изоляция, может выйти из строя и в результате может быть необратимо поврежден.

Из-за большой емкости и небольшого размера электролитические конденсаторы используются в цепях питания постоянного тока. Это сделано для приложений связи и развязки, а также для уменьшения пульсаций напряжения. Электролитические конденсаторы имеют относительно низкое напряжение (один из основных недостатков). Поскольку электролитические конденсаторы поляризованы, они не могут (и не должны) использоваться с источниками переменного тока.

Есть две формы электролитических веществ, о которых вам следует знать — танталовые электролитические конденсаторы и алюминиевые электролитические конденсаторы.

1) Танталовые электролитические конденсаторы

Танталовые электролитические конденсаторы и танталовые шарики бывают двух видов — с сухим (твердым) и мокрым (фольга) электролитическим типом. Сухие танталовые конденсаторы физически меньше алюминиевых, и в качестве второго вывода используется диоксид марганца.

2) Алюминиевые электролитические конденсаторы

Алюминиевые электролитические конденсаторы бывают двух типов — фольговые и вытравленные.Из-за высокого напряжения пробоя и пленки оксида алюминия алюминиевые электролитические конденсаторы имеют высокие значения емкости по сравнению с их размером.

Конденсатор имеет пластины из фольги, анодированные постоянным током. Во время этого процесса устанавливается полярность материала пластины, и создаются положительные и отрицательные стороны.

Протравленные типы фольги отличаются от обычных типов фольги одним главным образом — оксид алюминия на катоде и аноде подвергается химическому травлению для увеличения диэлектрической проницаемости и площади поверхности.

Когда дело доходит до электролитов с протравленной фольгой, их лучше всего использовать для блокировки постоянного тока, байпасных цепей и связи. С другой стороны, простые типы фольги больше предназначены для сглаживания конденсаторов в источниках питания. Имейте в виду, что алюмоэлектролитики считаются поляризованными устройствами. Таким образом, могут возникнуть катастрофические последствия, когда приложенное напряжение на выводах изменится на противоположное, поскольку изолирующий слой, расположенный внутри конденсатора (а также сам конденсатор), будет разрушен.К счастью, если повреждение минимально, электролит, который используется внутри конденсатора, может помочь устранить повреждение.

Электролиты могут не только самостоятельно лечить поврежденные пластины. Они также могут повторно анодировать пластину из фольги. Поскольку процесс анодирования можно обратить вспять, электролит может удалить оксидное покрытие с фольги (что также произошло бы, если бы конденсатор был подключен с обратной полярностью). Помните, что, поскольку электролит может проводить электричество, могут возникнуть катастрофические проблемы, если слой оксида алюминия будет удален из уравнения или полностью разрушен.

Что касается диэлектрических свойств, оксид тантала считается лучше оксида алюминия, поскольку он обеспечивает лучшую стабильность емкости и снижает токи утечки, что в конечном итоге делает их идеальными для фильтрации, обхода, применения, блокировки и развязки.

Имейте в виду, что танталовые конденсаторы гораздо лучше переносят обратное напряжение, чем алюминиевые (потому что они поляризованы), но на самом деле они рассчитаны на более низкие рабочие напряжения. Обычно сухие танталовые конденсаторы используются в цепях, где напряжение постоянного тока больше по сравнению с напряжением переменного тока.

Существуют «неполяризованные» конденсаторы, в которых в некоторых танталовых типах используются два конденсатора в одном. В такой ситуации соединение является отрицательным (создает неполяризованный конденсатор), что часто используется в цепях переменного тока с низким напряжением в качестве неполяризованного устройства.

Изображение предоставлено: Clker-Free-Vector-Images / Pixabay

Конденсатор

— Строительство и работа

Что такое конденсатор?

Конденсаторы

являются наиболее широко используемыми электронные компоненты после резисторов.Мы находим конденсаторы в телевизорах, компьютерах и во всех электронных устройствах. схемы. Конденсатор — это электронное устройство, которое хранит электрический заряд или электричество при подаче напряжения и при необходимости высвобождает накопленный электрический заряд.

Конденсатор действует как небольшая батарея, которая быстро заряжается и разряжается. Любой объект, на котором можно хранить электрический заряд, представляет собой конденсатор.Конденсатор тоже иногда называется конденсатор.

Что такое электрический заряд?

Электрический заряд — основное свойство частицы, такие как электроны и протоны. Этот электрический заряд заставляет их испытывать притягательную или отталкивающую силу, когда помещен в электромагнитное поле.

Электрические заряды бывают двух типов: положительные. и отрицательный.Электроны имеют отрицательный заряд, а протоны имеют отрицательный заряд. положительный заряд.

Как гравитационная энергия, присутствующая вокруг планет, таких как Земля, электрическая энергия присутствует вокруг заряженные частицы, такие как электроны и протоны. Однако заряженные частицы проявляют силу только на небольшом расстоянии вокруг их и сверх того они не могут применить силу. Область до сила, действующая на заряженные частицы, называется электрической поле.Если мы поместим любую заряженную частицу внутрь этого регион, он испытает силу. Эта сила может быть отталкивающей или притягательной.

Электроэнергия или электрический заряд присутствующий вокруг заряженной частицы представлен электрическим силовые линии. Направление этих электрических линий сила различна для положительного и отрицательного заряда. Для положительный заряд, электрические силовые линии начинаются от центр заряженной частицы и улетает от него.Для отрицательный заряд, электрические силовые линии начинаются вдали от заряженная частица и движется к ее центру. В В электронике дырка считается положительным зарядом.

Когда отрицательно заряженная частица (электрон) находится в электрическом поле положительно заряженного частица (протон), она притягивается. С другой стороны, когда положительно заряженная частица (протон) помещается в электрическое поле другого протона, он отталкивается.В простом словами, противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу и одинаковы электрические заряды отталкивают друг друга.

Строительство конденсатора

Базовая конструкция всех конденсаторов похожий. Конструкция конденсатора очень проста. А Конденсатор состоит из двух электропроводящих пластин, размещенных близко друг к другу, но не касаются друг друга.Эти проводящие пластины обычно изготавливаются из таких материалов, как алюминий, латунь или медь.

Проводящие пластины конденсатора разделены небольшим расстоянием. Пустое пространство между этими пластины заполнены непроводящим материалом или электрическим изолятор или диэлектрическая область. Непроводящий материал или область между двумя пластинами может быть воздухом, вакуумом, стеклом, жидкий или твердый.Этот непроводящий материал называется диэлектрик.

Две токопроводящие пластины конденсатора хорошие проводники электричества. Поэтому они легко могут пропускают через них электрический ток. Электропроводящие пластины конденсатор также удерживает электрический заряд. В конденсаторах, эти пластины в основном используются для удержания или хранения электрических плата.

Плохой диэлектрический материал или среда проводник электричества. Они не могут пропускать электрический ток через них. В конденсаторах диэлектрическая среда или материал блокировать поток носителей заряда (особенно электронов) между проводящие пластины. В результате электрические заряды, которые попытаться перейти с одной пластины на другую пластина будет в ловушке внутри пластины из-за сильного сопротивления со стороны диэлектрик.

Если поместить проводящую среду между эти пластины, электрические заряды легко перетекают от одной пластины к другая тарелка. Однако между пластинами течет электрический ток. не желательно. Это указывает на выход из строя конденсатора.

Мы знаем, что электрический ток — это поток носителями заряда, тогда как электрическая сила или электрическое поле являются свойство электрических зарядов.Диэлектрический материал не позволяет поток носителей заряда, но они допускают электрическую силу, электрический заряд или электрическое поле, создаваемое заряженным частицы (электроны). В результате при накоплении заряда на две пластины, сильное электрическое поле создается между две тарелки.

Как конденсатор работает?

Конденсатор без источника напряжения

Когда на конденсатор не подается напряжение, общее количество электронов и протонов в левой пластине конденсатор равны.Мы знаем, что любой объект, имеющий равное количество электронов и протонов считается электрически нейтральный. Следовательно, полный заряд левой пластины компенсирует и становится электрически нейтральным. Следовательно, левая пластина конденсатор называется электрической нейтралью.

С другой стороны, правая пластина также имеет равное количество электронов и протонов.Таким образом, общая заряд правой пластины отменяется и становится электрически нейтральный.

Отсутствие электрического заряда означает отсутствие электрического поля. Следовательно, конденсатор не накапливает заряд при отсутствии напряжения. применяется.

Зарядка конденсатор

Заряд будет построен на объекте, имеющем избыточное количество электронов или протонов.Чтобы произвести избыточное количество электронов или протонов, нам нужно подать напряжение на конденсатор.

Когда напряжение подается на конденсатор таким образом, чтобы положительный полюс аккумуляторной батареи подключен к левой стороне пластина конденсатора и отрицательный вывод аккумуляторной батареи подключен к правой боковой пластине конденсатора, происходит зарядка конденсатора.

Из-за этого напряжения питания большой количество электронов начинают двигаться от отрицательного вывода аккумулятор через токопроводящий провод. Когда эти электроны достигают правой боковой пластины конденсатора, они испытывают сильное сопротивление диэлектрического материала. Диэлектрик материал или среда, присутствующие между пластинами, будут сильно противодействовать движению электронов с правой боковой пластины.Как в результате большое количество электронов захватывается или накапливается на правая боковая пластина конденсатора.

Из-за накопления избыточных электронов извне количество электронов (отрицательных носителей заряда) на правой боковой пластине станет больше, чем количество протоны (носители положительного заряда). В итоге правая сторона пластина конденсатора заряжается отрицательно.

С другой стороны, электроны слева боковая пластина испытывает сильную притягивающую силу от положительный полюс аккумуляторной батареи. В результате электроны оставьте левую боковую пластину и притяните или переместите в сторону положительный полюс аккумуляторной батареи.

Отрицательный заряд на правой стороне пластина создает сильное отрицательное электрическое поле.Этот сильный отрицательное электрическое поле также толкает подобные заряды или электроны на левой пластине.

Из-за потери большого количества электронов с левой боковой пластины, количество протонов (носителей положительного заряда) станет больше, чем количество электроны (носители отрицательного заряда). В результате левая сторона пластина конденсатора заряжается положительно.Таким образом, оба проводящие пластины конденсатора заряжены.

Положительный и отрицательный заряды на обоих пластины оказывают друг на друга силу. Однако они не трогают друг с другом.

Из-за избыточного количества электронов на одна пластина и нехватка электронов на другой пластине, разность потенциалов или напряжение устанавливается между тарелки.Как конденсатор продолжает заряжаться, напряжение между пластинами увеличивается.

Напряжение между пластинами противостоит источнику напряжения. В результате, когда конденсатор полностью заряжен (напряжение между пластинами равно источнику напряжение) конденсатор перестает заряжаться. Потому что на данный момент энергия напряжения источника и напряжение конденсатора равны равный.В результате электроны или электрическое поле справа боковая пластина отталкивает электроны, идущие от источника напряжения.

Поэтому для дальнейшей зарядки конденсатора нам нужно увеличить напряжение на более высокий уровень. Когда напряжение подается на конденсатор повышен до более высокого уровня. Зарядка снова начинается наращивая проводящие пластины конденсатора, пока он выходит на новый уровень напряжения.Когда напряжение между пластины достигают нового уровня напряжения источника, он снова останавливается зарядка. Конденсаторы

спроектированы и изготовлены для работают при определенном максимальном напряжении. Если напряжение приложено к конденсатор превышает максимальное напряжение, электроны начинают перемещение между пластинами. Это приведет к необратимому повреждению конденсатора.

Разрядка конденсатор

Если внешний источник напряжения подключен к конденсатор удаляется, конденсатор остается заряженным.Однако, когда конденсатор подключен к любому электрическому устройству например, электрическая лампочка через проводящий провод, он запускается разрядка.

Когда конденсатор подключен к электрическая лампочка через проводящий провод, электроны захвачены на правой боковой пластине начинает протекать контур. Мы знать, что электрический ток — это поток носителей заряда (бесплатно электроны).Следовательно, когда свободные электроны или электрические ток достигает лампочки, она светится с большой силой.

Электроны, которые начали вытекать из правая боковая пластина через проводящий провод, наконец, достигла левую боковую пластину и заполните отверстия левой боковой пластины. Как В результате заряд на левой боковой пластине и правой боковой пластине начинает уменьшаться.Это снижает интенсивность электрического лампочку, потому что электрический ток, протекающий через электрическую лампочка уменьшается.

Наконец, заряд хранится на левой пластине и правая пластина полностью освобождается. В результате лампочка выключится, потому что электрический ток не течет через лампочка. Таким образом, заряд хранится на левой пластине, а на правой. пластина конденсатора разряжена.

Конденсатор условное обозначение

Обозначение схемы основного конденсатора: показано на рисунке ниже. Обозначение конденсатора представлено проведя две параллельные линии близко друг к другу, но не трогательно. Он состоит из двух терминалов. Эти терминалы используются подключить в схему.

Емкость

Способность конденсатора накапливать электрическую заряд называется емкостью.Конденсаторы с большой емкостью будет хранить большое количество электрического заряда, тогда как конденсаторы с низкой емкостью сохранят небольшое количество электрический заряд.

Емкость конденсатора может быть по сравнению с размером резервуара для воды: чем больше объем воды резервуар, тем больше воды он может вместить. Аналогичным образом чем больше емкость, тем больше электрического заряда или электричества он может хранить.

Емкость конденсатора в основном зависит от размера плит, обращенных друг к другу, расстояние между двумя проводящими пластинами, а диэлектрическая проницаемость материал между пластинами.

Емкость конденсатора напрямую пропорционально размеру токопроводящих пластин и обратно пропорционально расстоянию между двумя пластинами.

Иными словами, конденсатор с большой проводящие пластины хранят большое количество электрического заряда, тогда как конденсатор с небольшими токопроводящими пластинами накапливает небольшое количество электрического заряда. С другой стороны, конденсатор с большой расстояние между пластинами имеет низкую емкость (малая накопитель заряда), тогда как конденсатор с малым разделением расстояние между пластинами имеет высокую емкость (высокий заряд место хранения).

Емкость конденсатора измеряется в фарад. Он представлен символом Ф. Фарад назван в честь Английский физик Майкл Фарадей. Заряженный конденсатор емкостью 1 фарад с 1 кулоном электрического заряда имеет разность потенциалов или напряжение между его пластинами 1 вольт.

Один фарад — очень большая сумма емкость. Следовательно, в большинстве случаев мы используем очень маленькую единицу емкость.Наиболее распространенные единицы емкости, которые мы используем сегодня микрофарады (мкФ), нано фарад (нФ), пикофарад (пФ) и фемофарад (фФ).

1 микрофарад = 10 -6 фарад

1 нанофарад = 10 -9 фарад

1 пикофарад = 10 -12 фарад

1 фемофарад = 10 -15 фарад

Заряд на конденсаторе

Электрический заряд, накопленный конденсатором. зависит от напряжения, приложенного к конденсатору.

Если на конденсатор подается высокое напряжение, большой заряд передается пластинам конденсатора. В результате конденсатор накапливает большой заряд.

С другой стороны, если применяется низкое напряжение на конденсатор передается только небольшой заряд к обкладкам конденсатора. В результате конденсатор хранит только небольшая сумма заряда.Однако емкость конденсатор остается постоянным. Мы не можем увеличить емкость конденсатора.

Взаимосвязь заряда, напряжения и емкость можно математически записать в трех формах:



Конденсатор: определение, схема, характеристика, типы, рабочие

В электрической электронике компонент, используемый для хранения электрической энергии в электрическом поле, известен как «конденсатор».Это пассивное устройство, которое может накапливать электрический заряд на своих пластинах при подключении к источнику напряжения. Конденсаторы состоят из двух выводов, и их действие известно как емкость. Их можно найти во всех электроприборах, что делает их применение таким широким.

Сегодня вы познакомитесь с определением, характеристиками, схемой, типами и работой конденсатора. Вы также узнаете следующее:

  • Диэлектрик конденсатора
  • Емкость и заряд
  • Емкости стандартные
  • Конденсатор параллельно и последовательно
  • Энергия в конденсаторе, &
  • Цветовой код конденсатора.

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это компонент, который обладает способностью или способностью накапливать энергию в виде электрического заряда, создающего разность потенциалов (статическое напряжение) на своих пластинах. Электрический компонент очень похож на небольшую перезаряжаемую батарею. Проще говоря, конденсатор — это устройство, которое накапливает электрическую энергию в электрическом поле.

Результат конденсатора называется емкостью, которая может существовать между любыми двумя электрическими проводниками в непосредственной близости от цепи.Устройство предназначено для добавления емкости в цепь. Конденсаторы изначально назывались конденсаторными . В настоящее время доступны различные типы конденсаторов, от очень маленьких конденсаторных бусинок, используемых в резонансных цепях, до конденсаторов коррекции большого коэффициента мощности. Однако все они выполняют одну и ту же задачу — накапливать заряд.

Кроме того, конденсатор состоит из двух или более параллельных проводящих (металлических) пластин, которые не соединены или не контактируют друг с другом. Однако они электрически разделены воздухом или каким-либо хорошим изолирующим материалом, например керамикой, вощеной бумагой, слюдой, пластиком или жидким гелем в какой-либо форме.Изолирующий слой между пластинами конденсатора известен как диэлектрик .

Характеристики конденсатора

Характеристики конденсатора можно определить по его температуре, номинальному напряжению, диапазону емкости и его использованию в конкретном приложении. Конденсаторы бывают разных типов и имеют свой уникальный набор характеристик и систем идентификации. Хотя некоторые из них легко распознать, некоторые все же могут вводить в заблуждение буквами, цветами или символами.

Лучший способ узнать характеристики конденсатора — это выяснить, к какому семейству принадлежит конденсатор: керамический, пленочный, пластиковый или электролитический. Большинство конденсаторов имеют одинаковое значение емкости, они могут иметь разное номинальное напряжение. Таким образом, если конденсатор с меньшим номинальным напряжением заменяется конденсатором с более высоким номинальным напряжением, повышенное напряжение может повредить меньший конденсатор.

Конденсатор

может быть спроектирован с любым другим электронным компонентом с его рядом характеристик.Эти характеристики можно найти в технических паспортах, которые предоставляет производитель конденсаторов. Ниже приведены важные из них.

Подробнее: Заряд конденсатора

Номинальная емкость, (в)

Номинальное значение емкости измеряется в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ) или микрофарадах (мкФ). Он нанесен на корпус конденсатора цифрами, буквами или цветными полосами. Емкость конденсатора может изменяться в зависимости от частоты цепи (Гц) y в зависимости от температуры окружающей среды.Керамические конденсаторы меньшего размера могут иметь номинальное значение всего один пикофарад (1 пФ), в то время как более крупные электролитические конденсаторы могут иметь номинальное значение емкости до одного фарада (1 Ф).

Рабочее напряжение, (WV)

Рабочее напряжение — еще одна важная характеристика конденсатора. Он определяет максимальное непрерывное напряжение постоянного или переменного тока, которое может без сбоев подаваться на конденсатор в течение его срока службы. Обычно рабочее напряжение печатается на корпусе конденсатора с указанием его рабочего напряжения постоянного тока (WVDC).

Допуск, (±%)

Как и резисторы, конденсаторы также имеют допуски, выраженные как положительное или отрицательное значение в пикофарадах (± пФ) для конденсаторов малой емкости. Как правило, оно меньше 100 пФ или в процентах (±%) для конденсаторов более высокого номинала, как правило, выше 100 пФ. Значение допуска — это степень, в которой фактическая емкость может отклоняться от номинального значения и может находиться в диапазоне от -20% до + 80%. Таким образом, конденсатор 100 мкФ с допуском ± 20% будет законно изменяться от 80 мкФ до 120 мкФ и оставаться в пределах допуска.

Ток утечки

Диэлектрик, содержащийся в конденсаторе для разделения проводящих пластин, не является идеальным изолятором. Это приводит к очень слабому току, протекающему или «протекающему» через диэлектрик из-за влияния мощных электрических полей, создаваемых зарядом на пластинах при приложении постоянного напряжения питания. Небольшой поток постоянного тока в области наноампер (нА) известен как конденсаторы, ток утечки. Этот ток утечки возникает из-за того, что электроны физически проходят через диэлектрическую среду, вокруг ее краев или через ее выводы и со временем полностью разряжают конденсатор.

Рабочая температура, (Т)

Изменения рабочей температуры вокруг конденсатора могут повлиять на значение емкости из-за изменений диэлектрических свойств. Слишком горячий или слишком холодный воздух или окружающая температура повлияют на значение емкости конденсатора, что может изменить правильную работу схемы. Нормальный рабочий диапазон для большинства конденсаторов составляет от 30 o C до +125 o 90 500 C с номинальным напряжением. Рабочая температура не должна превышать +70 o C, особенно для пластиковых конденсаторов.

Температурный коэффициент, (TC)

Это максимальное изменение емкости конденсатора в заданном диапазоне температур. Температурный коэффициент конденсатора обычно может быть выражен линейно в частях на миллион на градус Цельсия (PPM / C) или в процентах изменения в определенном диапазоне температур. Хотя некоторые конденсаторы являются нелинейными (конденсаторы класса 2), их значение увеличивается с повышением температуры, что дает им температурный коэффициент, который выражается как положительное «P».Некоторые конденсаторы уменьшают свое значение при повышении температуры, чтобы получить температурный коэффициент, который выражается как отрицательный «N».

Поляризация

Поляризация конденсатора обычно относится к электролитическому типу, но в основном к алюминиевому электролитическому, что касается их электрического соединения. Большинство электролитических конденсаторов являются поляризованными, то есть напряжение, подключенное к клеммам конденсатора, должно иметь правильную полярность, т. Е. Положительную полярность и отрицательную отрицательную.Неправильная поляризация может привести к разрушению оксидного слоя внутри конденсатора, что приведет к протеканию через устройство очень больших токов. Таким образом, в результате разрушения.

Эквивалентное последовательное сопротивление, (ESR)

Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора — это импеданс конденсатора по переменному току, когда он используется на высоких частотах, и включает в себя сопротивление диэлектрического материала. Кроме того, сопротивление постоянному току выводных выводов, сопротивление постоянному току соединений с диэлектриком и сопротивление пластины конденсатора измеряются при определенной частоте и температуре.

В некотором смысле ESR является противоположностью сопротивления изоляции, которое представлено как чистое сопротивление (без емкостного или индуктивного реактивного сопротивления) параллельно конденсатору. Идеальный конденсатор должен иметь только емкость, но ESR представлено как чистое сопротивление (менее 0,1 Ом), последовательно включенное с конденсатором (отсюда и название — эквивалентное последовательное сопротивление), которое зависит от частоты, что делает его ДИНАМИЧНОЙ величиной.

Схема конденсатора:

Типы конденсаторов

Существуют различные типы конденсаторов, от очень маленьких с деликатной подстройкой, используемых в генераторах или радиосхемах, до конденсаторов с металлическими банками большой мощности, используемых в схемах коррекции и сглаживания высокого напряжения.Ниже приведены различные типы конденсаторов, используемых в различных приложениях.

Конденсатор диэлектрический

Эти типы конденсаторов обычно являются переменными, где для настройки передатчиков, приемников и транзисторных радиоприемников требуется непрерывное изменение емкости. Конденсаторы с переменной диэлектрической проницаемостью представляют собой многопластинчатые конденсаторы с воздушным разнесением, имеющие набор неподвижных пластин (лопатки статора) и набор подвижных пластин (лопатки ротора). Эти лопатки перемещаются между неподвижными пластинами.

Положение подвижных пластин относительно неподвижных пластин определяет общее значение емкости.Емкость обычно максимальна, когда два набора пластин полностью сцеплены вместе.

Обозначение переменного конденсатора

Кроме бесступенчатых конденсаторов, регулируемые конденсаторы предварительно заданного типа также называют подстроечными. Как правило, это небольшие устройства, которые можно отрегулировать или «предварительно установить» на конкретное значение емкости с помощью небольшой отвертки, они доступны с очень малой емкостью 500 пФ или меньше и не имеют поляризации.

Пленочный конденсатор типа

Пленочные конденсаторы являются наиболее распространенными типами.Они состоят из относительно большого семейства конденсаторов с различиями в диэлектрических свойствах, таких как полиэстер (майлар), полистирол, полипропилен, поликарбонат, металлизированная бумага, тефлон и т. Д. Эти типы конденсаторов доступны в диапазоне емкости от 5 пФ. до 100 мкФ в зависимости от типа конденсатора и его номинального напряжения. Они также представлены в ассортименте форм и стилей корпусов, включая обертку и заливку (овальные и круглые), эпоксидные (прямоугольные и круглые), металлические герметичные (прямоугольные и круглые).

Пленочные конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется полистирол, поликарбонат или тефлон, иногда называют «пластиковыми конденсаторами».

Конденсаторы керамические

Керамические конденсаторы обычно называют конденсаторами DISC. Они сделаны путем покрытия двух сторон небольшого фарфорового или керамического диска серебром и сложены вместе, образуя конденсатор. Когда требуется очень низкое значение емкости, следует использовать один керамический диск размером около 3-6 мм. Керамические конденсаторы имеют высокую диэлектрическую проницаемость (High-K) и доступны, так что относительно высокая емкость может быть получена при небольшом физическом размере.

Эти типы конденсаторов могут демонстрировать большие нелинейные изменения емкости в зависимости от температуры и в результате используются в качестве развязывающих или обходных конденсаторов, поскольку они также являются неполяризованными устройствами.

Конденсаторы электролитические

Электролитические конденсаторы обычно используются, когда требуются очень большие значения емкости. Вместо очень тонкого слоя металлической пленки для одного из электродов используется полужидкий раствор электролита в виде желе или пасты.Полужидкий раствор электролита служит вторым электродом (обычно катодом).

Диэлектрик представляет собой очень тонкий слой оксида, который выращивается электрохимическим способом при производстве, при этом толщина пленки составляет менее десяти микрон. Изолирующий слой настолько тонкий, что можно изготавливать конденсаторы с большим значением емкости при небольшом физическом размере, поскольку расстояние между пластинами d очень мало.

Большинство электролитических конденсаторов поляризованы, то есть напряжение постоянного тока, подаваемое на клеммы конденсатора, должно иметь правильную полярность, т.е.е., положительный к положительной клемме и отрицательный к отрицательной клемме.

Принцип работы конденсатора

Работа конденсатора менее сложна и понятна. Физическая форма и конструкция практических конденсаторов сильно различаются, и существует множество доступных типов. Большинство конденсаторов имеют по крайней мере два электрических проводника, часто в виде металлических пластин или поверхностей, разделенных диэлектрической средой. Проводник может быть фольгой, тонкой пленкой, металлическим валиком или электролитом.Непроводящий диэлектрик увеличивает зарядную емкость конденсатора.

Конденсаторы

широко используются в составе электрических цепей многих распространенных электрических устройств. Идеальный конденсатор не рассеивает энергию, как резистор. Хотя в реальных условиях конденсаторы рассеивают небольшое количество, когда на клеммы конденсатора подается разность электрических потенциалов (напряжение). Например, когда конденсатор подключен к батарее, на диэлектрике возникает электрическое поле, в результате чего чистый положительный заряд собирается на одной пластине, а чистый отрицательный заряд — на другой пластине.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о работе конденсатора:

Диэлектрик конденсатора

Помимо общего размера проводящих пластин и их расстояния или разнесения друг от друга, тип диэлектрического материала, используемого в конденсаторе, является еще одним фактором, который может повлиять на общую емкость. Это также известно как диэлектрическая проницаемость (ε) диэлектрика. Электропроводящие пластины конденсатора обычно изготавливаются из металлической фольги или металлической пленки, обеспечивающей поток электронов и заряд, но в качестве диэлектрика всегда используется изолирующий материал.В качестве диэлектрика в конденсаторе могут использоваться различные типы изоляционных материалов. Они различаются своей способностью блокировать или пропускать электрический заряд.

Как упоминалось ранее, диэлектрический материал может быть изготовлен из нескольких изоляционных материалов или комбинации этих материалов. Чаще всего используются воздух, бумага, полиэстер, полипропилен, майлар, керамика, стекло, масло или множество других материалов.

Процесс, при котором диэлектрический материал или изолятор увеличивает емкость конденсатора по сравнению с воздухом, известен как диэлектрическая постоянная K.Диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью — лучший изолятор, чем диэлектрический материал с более низкой диэлектрической проницаемостью. Диэлектрическая проницаемость является безразмерной величиной, поскольку она относится к свободному пространству.

Заключение

Вот и все для этой статьи, где обсуждались определение, характеристики, схема, типы и работа конденсатора. Я надеюсь, что вы многому научитесь, если так, поделитесь с другими студентами. Спасибо за чтение, до встречи!

Различные типы конденсаторов на рынке с описанием

В предыдущем посте мы узнали о различных типах конденсаторов, доступных на рынке, таких как керамические, электролитические, танталовые, конденсаторы типа серебряной слюды.На этом список не заканчивается. Вот еще несколько типов конденсаторов, о которых вам следует знать.

Типы конденсаторов, представленные на рынке с описанием

В дополнение к конденсаторам, перечисленным в предыдущем посте, в печатных платах также широко используются следующие конденсаторы: —

1. Типы полиэфирных пленочных конденсаторов

Конденсаторы этого типа также содержат диэлектрическую пленку, зажатую между слоями. с пластиной пленки. Они доступны по очень низкой цене и обеспечивают допуск от 5% до 10%.

2.Типы металлизированных полиэфирных пленочных конденсаторов

Они также являются типом ранее описанных полиэфирных пленочных конденсаторов. Однако они несут в себе заметную разницу. В конденсаторах этого типа полиэфирная пленка полностью металлизирована. Преимущество этого заключается в том, что мы можем получить высокое значение емкости в конденсаторе небольшого размера.

3. Типы поликарбонатных конденсаторов

Эти типы конденсаторов очень надежны и используются там, где производительность имеет первостепенное значение.Они имеют высокий уровень допуска и сохраняют свое значение емкости в течение более длительного периода времени.

Они также имеют большой температурный допуск от -55 ° C до + 125 ° C. Производство конденсаторов этого типа в настоящее время остановлено, и они доступны в очень небольшом количестве.

4. Типы полипропиленовых конденсаторов

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрического материала используется полипропиленовая пленка. Они имеют диапазон емкости выше конденсатора из поликарбоната.

Они обычно доступны в свинцовой форме.

5. Типы стеклянных конденсаторов

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрической среды используется стекло. Они в основном используются в функциях RF.

Они очень дороги, но являются лучшим выбором, когда производительность важнее всего. У них незначительные потери и почти нет шума.

6. Типы суперконденсаторов

Они широко известны как суперконденсаторы, или электрохимические конденсаторы с двойным слоем (EDLC), или ультраконденсаторы.Эти типы конденсаторов имеют очень высокое значение емкости, измеряемое тысячами фарад.

Это исключительные устройства для аккумулирования электроэнергии, которые обладают большей способностью аккумулировать энергию, чем обычные конденсаторы, и очень высокой удельной мощностью по сравнению с батареями.

7. Типы переменных конденсаторов

Как следует из названия, емкость таких конденсаторов можно изменять вручную.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.