En elektrisk kondensator er et af elementerne i det elektriske kredsløb af enhver elektronisk enhed, hvis hovedfunktion er at lagre energi og derefter returnere den tilbage til kredsløbet. Industrien tilbyder en bred vifte af kondensatorer, forskellige i typer, kapaciteter, størrelser, applikationer.
Funktionsprincippet og kondensatorernes egenskaber
Enheden af kondensatoren består af to metalplader-plader adskilt af et tyndt lag af dielektrikum. Forholdet mellem størrelserne og arrangementet af pladerne og karakteristikken af det dielektriske materiale bestemmer kapacitansindekset.
Designudviklingen af enhver type kondensator er rettet mod at opnå den maksimale kapacitans baseret på minimumsdimensionerne for at spare plads på enhedens printkort. En af de mest populære former i udseende er i form af en tønde, indeni hvilken metalplader er snoet med et dielektrisk mellem dem.Den første kondensator, der blev opfundet i byen Leiden (Holland) i 1745, blev kaldt "Leiden-krukken".
Funktionsprincippet for komponenten er evnen til at oplade og aflade. Opladning er mulig på grund af tilstedeværelsen af pladerne i en lille afstand fra hinanden. Nærliggende ladninger, adskilt af et dielektrikum, tiltrækkes af hinanden og dvæler på pladerne, og kondensatoren selv lagrer dermed energi. Efter afbrydelse af strømkilden er komponenten klar til at returnere energi i kredsløbet, udledningen.
Parametre og egenskaber, der bestemmer arbejdets ydeevne, kvalitet og holdbarhed:
- elektrisk kapacitet;
- specifik kapacitet;
- tilladt afvigelse;
- elektrisk styrke;
- egen induktans;
- dielektrisk absorption;
- tab;
- stabilitet;
- pålidelighed.
Evnen til at lagre ladning bestemmer kapacitansen af en kondensator. Når du beregner kapacitet, skal du vide:
- dækningsområde;
- afstand mellem plader;
- dielektrisk konstant for det dielektriske materiale.
For at øge kapacitansen er det nødvendigt at øge pladernes areal, reducere afstanden mellem dem og bruge et dielektrikum, hvis materiale har en høj dielektrisk konstant.
Farad (F) bruges til at betegne kapacitans - en måleenhed, der har fået sit navn til ære for den engelske fysiker Michael Faraday. Dog er 1 Farad for stor. For eksempel er vores planets kapacitet mindre end 1 farad. I radioelektronik bruges mindre værdier: mikrofarad (µF, en milliontedel af en farad) og picofarad (pF, en milliontedel af en mikrofarad).
Den specifikke kapacitans beregnes ud fra forholdet mellem kapacitansen og massen (volumen) af dielektrikumet.Denne indikator er påvirket af geometriske dimensioner, og en stigning i specifik kapacitans opnås ved at reducere volumen af dielektrikumet, men dette øger risikoen for nedbrud.
Den tilladte afvigelse af pasværdien af kapaciteten fra den faktiske bestemmer nøjagtighedsklassen. Ifølge GOST er der 5 nøjagtighedsklasser, der bestemmer fremtidig brug. Komponenter af den højeste nøjagtighedsklasse bruges i højansvarlige kredsløb.
Dielektrisk styrke bestemmer evnen til at holde en ladning og opretholde arbejdsegenskaber. Ladningerne, der er tilbage på pladerne, tenderer mod hinanden og virker på dielektrikumet. Elektrisk styrke er en vigtig egenskab ved en kondensator, som bestemmer varigheden af dens brug. I tilfælde af ukorrekt drift vil der opstå et nedbrud af dielektrikumet, og komponenten vil svigte.
Der tages højde for selvinduktans i AC-kredsløb med induktorer. For DC-kredsløb tages der ikke højde for det.
Dielektrisk absorption - udseendet af spænding på pladerne under hurtig afladning. Absorptionsfænomenet tages i betragtning for sikker drift af elektriske højspændingsapparater, da i tilfælde af kortslutning er der livsfare.
Tab skyldes den lave strømtransmission af dielektrikumet. Ved drift af komponenter af elektroniske enheder under forskellige temperaturforhold og forskellig luftfugtighed har kvalitetsfaktoren af tab indflydelse. Det er også påvirket af driftsfrekvensen. Ved lave frekvenser påvirker tab i dielektrikumet, ved høje frekvenser - i metallet.
Stabilitet er en kondensatorparameter, der også påvirkes af den omgivende temperatur.Dens virkninger er opdelt i reversibel, karakteriseret ved en temperaturkoefficient, og irreversibel, karakteriseret ved en koefficient for temperaturustabilitet.
Kondensatorens pålidelighed afhænger primært af driftsbetingelserne. Analyse af nedbrud tyder på, at nedbrud i 80 % af tilfældene er årsagen til fejlen.
Afhængigt af formål, type og anvendelsesområde er størrelserne på kondensatorerne også forskellige. De mindste og mindste, der varierer i størrelse fra få millimeter til flere centimeter, bruges i elektronik, mens de største bruges i industrien.
Formål
Egenskaben til at lagre og frigive energi har bestemt den udbredte brug af kondensatorer i moderne elektronik. Sammen med modstande og transistorer er de grundlaget for elektroteknik. Der er ikke en eneste moderne enhed, hvor de ikke ville blive brugt i en eller anden kapacitet.
Deres evne til at oplade og aflade, sammen med en induktans med samme egenskaber, bruges aktivt i radio- og tv-teknologi. Et oscillerende kredsløb af en kondensator og induktans er grundlaget for at sende og modtage signaler. Ændring af kondensatorens kapacitans giver dig mulighed for at ændre frekvensen af det oscillerende kredsløb. For eksempel kan radiostationer sende på deres egne frekvenser, og radioer kan forbinde til disse frekvenser.
En vigtig funktion er udjævning af AC-bølger. Enhver elektronisk enhed, der drives af vekselstrøm, har brug for filtrerende elektriske kondensatorer for at producere jævnstrøm af god kvalitet.
Mekanismen for opladning og afladning bruges aktivt i fotografisk udstyr.Alle moderne kameraer bruger en blitz til at optage, hvilket er realiseret på grund af den hurtige afladningsegenskab. I dette område er det urentabelt at bruge batterier, der godt kan lagre energi, men som langsomt frigiver den. Og kondensatorer, tværtimod, frigiver øjeblikkeligt al den lagrede energi, hvilket er nok til en lys flash.
Evnen til at generere højeffektimpulser af kondensatorer bruges i radar og skabelse af lasere.
Kondensatorer udfører rollen som gnistslukkende kontakter inden for telegrafi og telefoni, samt telemekanik og automatisering, hvor omskiftning af højt belastede relæer er nødvendig.
Spændingsregulering af lange elledninger udføres ved brug af kompensationstanke.
Moderne kondensatorer, på grund af deres evner, bruges ikke kun inden for radioelektronik. De bruges i metalbearbejdning, minedrift, kulindustri.
Vigtigste sorter
På grund af de mange forskellige anvendelser og driftsbetingelser for elektroniske enheder er der en lang række komponenter, der adskiller sig i typer og egenskaber. Hovedinddelingen er efter klasse og efter den anvendte type dielektrikum.
Typer af kondensatorer, opdelt efter klasse:
- med konstant kapacitet;
- med variabel kapacitet;
- tuning.
Komponenter med konstant kapacitans bruges i enhver elektronisk enhed.
For at ændre kapacitansen og parametrene for kredsløbet, for eksempel frekvensen i oscillerende kredsløb, bruges kondensatorer med variabel kapacitans.I deres enhed har de flere sektioner af bevægelige metalplader, som sikrer holdbarheden af deres arbejde.
Trimmerkondensatorer bruges til engangsjustering af udstyr. De fås i forskellige kapacitansklassificeringer (fra nogle få picofarads til flere hundrede picofarads) og er normeret til spændinger op til 60 volt. Uden deres brug er det umuligt at finjustere udstyret.
Typer af kondensatorer, divideret med typen af dielektrikum:
- med keramisk dielektrikum;
- med film dielektriske;
- elektrolytisk;
- ionistorer.
Keramiske er lavet i form af en lille plade af keramisk materiale, hvorpå der sprøjtes metalledninger. Sådanne kondensatorer har forskellige egenskaber og bruges til både højspændings- og lavspændingskredsløb.
Til lavspændingskredsløb anvendes oftest flerlags komponenter i små størrelser i epoxyharpiks eller plastikhylstre med en kapacitet fra snesevis af picofarads til enheder af mikrofarader. De bruges i højfrekvente kredsløb af radio-elektronisk udstyr og kan fungere under svære klimatiske forhold.
Til højspændingskredsløb fremstilles større keramiske kondensatorer med kapaciteter fra snesevis af picofarads til tusindvis af picofarads. De bruges i impulskredsløb og spændingskonverteringsudstyr.
Filmdielektrikum er af forskellige typer. Den mest almindelige af dem er lavsan, som har høj styrke. Mindre almindeligt er polypropylen dielektrisk, som har lavere tab og bruges i højspændingskredsløb, såsom lydforstærkningskredsløb og mellemfrekvente kredsløb.
En separat type filmkondensatorer starter, som bruges på tidspunktet for start af motorerne og på grund af deres høje kapacitans og specielle dielektriske materiale reducerer belastningen på den elektriske motor. De er kendetegnet ved høj driftsspænding og elektrisk reaktiv effekt.
Elektrolytiske kondensatorer er lavet i et klassisk design. Kroppen er lavet af aluminium, indeni er rullede metalplader. Metaloxid aflejres kemisk på den ene plade, og en flydende eller fast elektrolyt aflejres på den anden og danner et dielektrikum. Takket være en sådan enhed har elektrolytiske kondensatorer en stor kapacitet, men det særlige ved deres brug over tid er dens ændring.
I modsætning til keramik- og filmkondensatorer har elektrolytiske kondensatorer polaritet. De er til gengæld opdelt i ikke-polære, blottet for denne ulempe, radiale, miniature, aksiale. Omfanget af deres anvendelse er traditionel computer og moderne mikrocomputerteknologi.
En særlig type, der er dukket op relativt for nylig, er ionistorer. I deres design ligner de elektrolytiske kondensatorer, men de er kendetegnet ved en stor kapacitet (op til enheder af Farad). Deres brug er dog begrænset til en lille maksimal spænding på nogle få volt. Superkondensatorer bruges til at gemme hukommelse: Hvis batteriet i en mobiltelefon eller miniaturecomputer løber tør, vil den lagrede information ikke gå uigenkaldeligt tabt.
Udover komponenterne i output-versionen, som dukkede op for længe siden, og som traditionelt blev brugt, produceres moderne komponenter i SMD-versionen, eller, som det også kaldes, til overflademontering. For eksempel kan keramik fremstilles i forskellige størrelser af etuier, fra de mindste (1 mm gange 0,5 mm) til de største (5,7 mm gange 5 mm), og med tilsvarende spændinger fra snesevis af volt til hundredvis.
Elektrolytiske kondensatorer kan også fremstilles i overflademonterede pakker. Det kan være standard elektrolytiske kondensatorer af aluminium, eller det kan være tantalkondensatorer, som ligner lidt keramiske kondensatorer, men adskiller sig fra dem i højere kapacitans og lave tab. De kan både være fastgjorte og ikke-stiftede SMD.
Et træk ved tantalkondensatorer er en lang levetid og minimale tab med en lidt lavere kapacitansgrænse, men samtidig udmærker de sig ved en høj pris. De bruges i kredsløb med højt ansvar, hvor der kræves høj kapacitans.
Lignende artikler:
