Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

W elektrotechnice i elektronice oprócz rezystora istnieje szereg innych elementów pasywnych. Jednym z nich jest kondensator. Jest stosowany w filtrach, jako urządzenie magazynujące energię w źródłach zasilania, jako kompensator mocy biernej, a także w innych obszarach. W tym artykule przyjrzymy się, jak działa kondensator i co to jest ogólnie.

Definicja

Słowo kondensator pochodzi z łacińskiego „condensatio”, co oznacza „akumulację”. W fizyce termin ten jest używany do opisania całej niszy produktów elektrycznych, której celem jest praca jako magazyn energii. Ilość nagromadzonej energii zależy od pojemności i kwadratu napięcia na jego płytkach, podzielonego przez 2. Jednocześnie prąd przez niego przepływa tylko podczas procesu ładowania. Ale najpierw najważniejsze.

E = (CU 2 ) / 2

Mówiąc prościej, kondensator jest urządzeniem zdolnym do przechowywania energii w polu elektrycznym. W najprostszej wersji składa się z dwóch przewodników (płyt), oddzielonych dielektrykiem. Na poniższym rysunku przedstawiono uproszczony schemat urządzenia zewnętrznego płaskiego kondensatora. Symbol na schemacie przedstawia 2 cechy o wysokości 8 mm, w odległości 1, 5 mm od siebie.

Zasada działania

Teraz, gdy wiemy, jak ten element jest wyznaczony na diagramach, musimy wziąć pod uwagę zasadę działania kondensatora. Gdy płytki kondensatora są podłączone do źródła zasilania, ładunki elektryczne z dodatnich i ujemnych zacisków impulsu pędzą do płyt, gromadząc się na nich.

Prąd elektryczny jest przerywany po naładowaniu kondensatora do pojemności nominalnej, ponieważ pomiędzy płytami znajduje się warstwa dielektryczna i nie może ona płynąć w sposób ciągły. Po odłączeniu zasilania ładunki pozostaną na kondensatorze, a więc napięcie pozostanie na jego zaciskach.

Ładunki zgromadzone na każdej z płytek są przeciwne. W związku z tym płyta, która była podłączona do dodatniego wyjścia źródła zasilania, jest naładowana dodatnio, a ta, która jest ujemna do ujemnej. Zasada działania tego produktu opiera się na przyciąganiu przeciwnych ładunków w obwodzie elektrycznym.

Mówiąc prościej, kondensator pozwoli zaoszczędzić energię, która została przeniesiona ze źródła zasilania - taki jest jego cel. Jednak w praktyce występują różne straty i wycieki.

Ciekawe Leyden Bank - prototyp nowoczesnych kondensatorów, narodzony na świetle w 1745 roku. Urządzenie to było w stanie przechowywać energię i wydobywać iskry, gdy było zamknięte. Wygląd i wygląd, które widzisz poniżej.

A na poniższym rysunku widać konstrukcję najprostszego płaskiego kondensatora - dwie płyty oddzielone dielektrykiem:

Ponieważ pojemność jest wprost proporcjonalna do powierzchni płyt i odwrotnie proporcjonalna do odległości między nimi - w celu zwiększenia pojemności inżynierowie opracowali szereg innych form kondensatorów. Na przykład w kolejce po spirali - ich obszar stał się wielokrotnie większy o tych samych wymiarach, a także rozwiązaniach cylindrycznych i sferycznych.

Jedno z praw przełączania stwierdza, że napięcie na płytkach kondensatora nie może się gwałtownie zmienić, jak pokazano na poniższej miniaturze.

Gatunki

Klasyfikacja kondensatorów może występować według różnych kryteriów.

Zgodnie ze stałością pojemności:

  • Stały.
  • Zmienne. Ich pojemność może być zmieniana ręcznie przez operatora (użytkownika) urządzenia lub pod wpływem napięcia (jak w varicaps i variconds).

Przez biegunowość przyłożonego napięcia:

  • Niepolarny - może pracować w obwodach prądu przemiennego.
  • Polar - w przypadku podłączenia napięcia o niewłaściwej polaryzacji zawiedzie.

W zależności od tego, gdzie te komponenty są używane, istnieją różne opcje materiału:

  • Papier i metal oraz papier - są znane wielu, powszechne w czasach radzieckich, kondensatory w postaci prostokątnych cegieł oznaczonych jako „MBHCH”. Wygląd tego typu kondensatora widzisz poniżej. Są niepolarne.
  • Ceramiczne - często filtrują szumy o wysokiej częstotliwości, a względna stała dielektryczna pozwala na wykonanie wielowarstwowych elementów o pojemności porównywalnej z elektrolitami (drogie), które nie są wrażliwe na polaryzację.
  • Film - powszechny w postaci brązowych poduszek, niedrogi, jest używany wszędzie. Charakteryzuje się niskim prądem upływu, małą pojemnością, wysokim napięciem roboczym i niewrażliwością na polaryzację przyłożonego napięcia.
  • Z dielektrykiem powietrznym. Najlepszym przykładem takiego elementu jest kondensator trymera obwodu rezonansowego z odbiornika radiowego, pojemność takich elementów jest niewielka, ale wygodnie jest zrealizować jego zmianę.
  • Elektrolityczne - są to elementy w postaci beczek, najczęściej instalowane są jako filtr pulsacji sieciowych w zasilaczu. Konstrukcja i zasada działania pozwalają uzyskać większą pojemność przy małych rozmiarach, ale z czasem mogą wyschnąć, stracić pojemność lub puchnąć. Jak wyglądać w dobrym stanie, te produkty, które widzisz poniżej. Jako dielektryk stosuje się cienką warstwę tlenku metalu. Jeśli kondensator dielektryczny z dielektrykiem z AL 2 O 3 jest używany w zasilaczu - tzw. „Elektrolity aluminiowe”, a następnie do pracy w obwodach wysokiej częstotliwości - używaj tantalu (Ta 2 0 5 - należą również do elektrolitów), ponieważ mają mniejszy prąd upływu, większą odporność na wpływy zewnętrzne, w przeciwieństwie do poprzednich, aluminium.
  • Polimeryczny - odporny na wysokie prądy impulsowe, działa w niskich temperaturach

Główne cechy techniczne

Jeśli naprawiasz lub rozwijasz urządzenie elektroniczne, musisz wybrać odpowiedni kondensator, aby zastąpić uszkodzony. A do tego trzeba zapoznać się z podstawowymi właściwościami technicznymi kondensatora, od którego zależy jego działanie w obwodzie elektrycznym.

Pojemność nominalna. Charakteryzuje główny cel komponentu - jaki rodzaj ładunku może przechowywać. Główna cecha jest mierzona w faradach [F]. Jednak taka jednostka miary jest zbyt duża, więc używają akcji:

  • Milifarades, mF - 0, 001 F ( 10-3 );
  • Mikrofarady, microfarad - 0 000 001 F ( 10-6 );
  • Nanofarady, nF - 0, 000 000 001 F ( 10-9 );
  • Picofarads, pF - 0, 000 000 000 001 F ( 10-12 ).

Napięcie znamionowe - jest to napięcie, do którego kondensator może działać w trybie normalnym. Jeśli ta wartość zostanie przekroczona, prawdopodobnie wystąpi przebicie dielektryczne. Może być od jednostek woltów (dla elektrolitów) do tysięcy woltów (film i ceramika). Kiedy naprawiasz tę wartość, nie powinna ona być niższa niż wartość nieudanej, wyższej - możesz!

Tolerancja odchylenia - ile rzeczywista pojemność może się różnić od podanej nominalnej. Może osiągnąć 20-30%, ale są też modele o wysokiej precyzji z tolerancją do 1% - do stosowania w obwodach, w których wymagana jest specjalna dokładność.

Współczynnik temperaturowy pojemności - parametr ten jest ważny dla elektrolitów. W aluminiowych kondensatorach, gdy temperatura spada, pojemność maleje, a oporność elektryczna wzrasta (w angielskim ESR)

ESR - równoważny opór szeregowy, jest również ważny dla elektrolitów. Prosty język - im więcej, tym gorzej. Wzrasta nabrzmiały Conder ESR.

W poniższej tabeli można zobaczyć dopuszczalne wartości ESR dla różnych nominalnych pojemności i napięć.

Gdzie i po co stosować

Niemniej jednak odpowiemy na pytanie „do czego przeznaczony jest kondensator?” Z praktycznego punktu widzenia. W tym celu rozważamy kilka programów.

Najczęściej stosowane kondensatory elektrolityczne stwierdzono w jakości wspomnianego wyżej wspomnianego filtra pulsacji sieci w zasilaczach. Poniższy schemat pokazuje dokładnie, gdzie jest zainstalowany elektrolit. Im większe obciążenie - tym większa pojemność elektrolitu jest potrzebna do wygładzenia pulsacji.

Kolejnym miejscem, w którym używane są kondensatory, są filtry górnoprzepustowe i dolnoprzepustowe. Poniższy diagram pokazuje typowe wtrącenia. Tak więc w systemach akustycznych niskie, średnie i wysokie częstotliwości są rozłożone na głośniki bez użycia aktywnych komponentów.

Zasilacze balastowe są często używane do ładowania małych baterii i urządzeń o niskim poborze mocy, takich jak tanie światła LED, radia i inne. Kondensator foliowy jest instalowany szeregowo z urządzeniem zasilającym, ograniczając prąd ze względu na jego reaktancję - taka jest zasada działania tak prostego obwodu.

Pułapki to urządzenia przeznaczone do ochrony przełączników półprzewodnikowych i styków przekaźnikowych przed obciążeniami wynikającymi z przełączania. W nowoczesnych impulsowych jednostkach zasilających o wysokiej częstotliwości stosowane są tłumiki z rezystora i kondensatora, co poprawia główne parametry w obwodzie i zmniejsza obciążenie kluczy, a także straty mocy podczas ogrzewania. Zasada działania tłumienia polega na spowolnieniu frontów wzrostu i spadku napięcia na kluczu przy użyciu stałej czasu ładowania pojemności.

Wniosek

Zastanawialiśmy się, jaki jest kondensator, jak jest zorganizowany i jaką funkcję pełni. Aby przeprowadzić bardziej dogłębne badanie, należy zapoznać się z typami kondensatorów i ich praktycznymi cechami pracy w różnych obwodach i aplikacjach. Na przykład, w przypadkach, gdy wymagana jest specjalna dokładność działania i niezawodności, stosowane są elektrolity o niskiej ESR lub tantalu, podczas gdy nie ma szczególnej różnicy w filtrze na prostowniku, co umieścić.

Na koniec zalecamy wyświetlanie przydatnych filmów na temat artykułu:

Przeczytaj także:

  • Czym są przewodniki, półprzewodniki i dielektryki?
  • Czym jest pojemność elektryczna
  • Metody określania pojemności kondensatora

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Baza wiedzy