Per a què serveix un condensador i per a què serveix?

Definició

La paraula condensador prové del llatí "condensatio", que es tradueix com a "acumulació". En física, aquest terme s'utilitza per descriure tot un nínxol de productes elèctrics que tenen com a finalitat treballar com a dispositiu d'emmagatzematge d'energia. La quantitat d’energia emmagatzemada depèn de la capacitat i el quadrat de la tensió de les seves plaques, dividit per 2. A més, el corrent hi circula només durant la càrrega. Però primer les coses primer.

E = (CU²)/2

En termes simples, un condensador és un dispositiu que pot emmagatzemar energia camp elèctric. En la versió més senzilla, consta de dos conductors (plaques), separats per un dielèctric. A la figura següent es pot veure un esquema simplificat del dispositiu extern d’un condensador pla. El símbol del diagrama representa 2 trets de 8 mm d'alçada, a una distància de 1,5 mm entre si.

Principi de funcionament

Ara que sabem com s’indica aquest element als esquemes, hem de considerar el principi de funcionament del condensador. Quan les plaques del condensador estan connectades a una font d’energia, les càrregues elèctriques des dels terminals positius i negatius de la precipitació IP a les plaques s’acumulen sobre aquestes.

El corrent elèctric s’interromp després de carregar el condensador a la capacitat nominal, ja que hi ha una capa dielèctrica entre les plaques, no pot fluir contínuament. Quan s’apagui la font d’energia, es mantindran càrregues al condensador, cosa que significa que la tensió a les seves terminals es mantindrà.

Les càrregues acumulades a cadascuna de les plaques són oposades. D’acord, la coberta que es va connectar al terminal positiu de la font d’energia es carrega positivament i la que està connectada al terminal negatiu és negativa. El principi de funcionament d’aquest producte es basa en l’atracció de càrregues oposades en un circuit elèctric.

En paraules simples, el condensador estalviarà l'energia que es transferia de la font d'energia, aquest és el seu propòsit. Tanmateix, a la pràctica hi ha diverses pèrdues i fuites.

Interessant! Leiden Bank és un prototip de condensadors moderns nascut el 1745. Aquest dispositiu va poder acumular energia i extreure espurnes quan es tancaven les plaques. Aspecte i disseny que veieu a continuació.

A la figura següent es pot veure la construcció del condensador pla més simple: dues plaques separades per un dielèctric:

Com que la capacitat és directament proporcional a l’àrea de les plaques i inversament proporcional a la distància entre elles, per tal d’augmentar la capacitat, els enginyers van desenvolupar altres formes de condensadors.Per exemple, les plaques en espiral embolicades, de manera que la seva àrea es va multiplicar moltes vegades amb les mateixes dimensions generals, així com solucions cilíndriques i esfèriques.

Una de les lleis de commutació estableix que la tensió a les plaques del condensador no pot canviar bruscament, com il·lustra la miniatura següent.

Espècie

Els condensadors es poden classificar segons diversos criteris.

Per constància de capacitat:

• Permanent.
• Variables L’operador (usuari) del dispositiu pot canviar la seva capacitat o bé sota la influència de la tensió (com en varicaps i varicondes).

Per polaritat del voltatge aplicat:

• No polar: pot funcionar en circuits de corrent altern.
• Polar: quan es connecta la tensió de polaritat equivocada, no.

Depenent d’on s’utilitzin aquests components, es distingeixen diferents opcions per material:

• El paper i el paper són comuns a molts condensadors habituals en època soviètica en forma de maons rectangulars amb marques com "MBHCH". L’aparició d’aquest tipus de condensadors que veieu a continuació. Són no polars.
• Ceràmica: sovint filtren el soroll d’alta freqüència i la relativa permissivitat permet fabricar components multicapa amb una capacitat comparable a l’electròlits (car), poc sensible a la polaritat.
• La pel·lícula: distribuïda en forma de pastilles marrons, barates, s'utilitza a tot arreu. Es caracteritza per una corrent de fuita baixa, poca capacitat, alta tensió de funcionament i insensibilitat a la polaritat del voltatge aplicat.
• Amb un dielèctric aeri. El millor exemple d’aquest element és un condensador d’ajust d’un circuit ressonant d’un receptor de ràdio, la capacitat d’aquests elements és petita, però és convenient realitzar el seu canvi.
• Els electrolítics són elements en forma de barrils; sovint s’instal·len com a filtre de pulsacions de xarxa en una font d’energia. El disseny i el principi de funcionament permeten obtenir una gran capacitat amb una mida petita, però amb el pas del temps poden assecar-se, perdre capacitat o engreixar-se. Com es veuen a continuació com es veuen aquests productes en bon estat Com a dielèctric, s’utilitza una fina capa d’òxid de metall. Si l'alimentació s'utilitza condensadors amb un dielèctric de AL₂O₃ - anomenat "Electròlits d'alumini", després per treballar en circuits d'alta freqüència, utilitzeu tàntal (Ta₂0₅ - també s’apliquen als condensadors d’electròlits), perquè tenen menys corrent de fuita, una major resistència a influències externes, a diferència de les d’alumini anteriors.
• Polímer: capaç de suportar grans corrents polsats, funciona a temperatures baixes

Especificacions clau

Si esteu reparant o desenvolupant un dispositiu electrònic, haureu de seleccionar el condensador adequat per substituir el que ha fallat. Per això cal conèixer les principals característiques tècniques del condensador, de les quals depèn el seu funcionament en el circuit elèctric.

Capacitat nominal. Caracteritza el propòsit principal del component: quin tipus de càrrega pot emmagatzemar. La característica principal es mesura en els farads [f]. No obstant això, aquesta unitat de mesura és massa gran, per tant, s'utilitzen fraccions:

• Milifarads, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Microfarads, microfarads - 0, 000 001 F (10^-6);
• Nanofarads, nF - 0, 000 000 001 F (10)^-9);
• Picofarads, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

El voltatge nominal és el voltatge al qual es pot garantir que el condensador funcioni en mode normal. Si se supera aquest valor, és molt probable un desglossament del dielèctric. Pot ser des d’unitats de volts (per electròlits) i fins a milers de volts (pel·lícula i ceràmica). En reparar, aquest valor no hauria de ser inferior al d'un que no, quan sigui més gran, és possible.

Tolerància a la desviació: quant pot diferir la capacitat real de la capacitat nominal declarada. Pot arribar al 20-30%, però també hi ha models d’alta precisió amb una tolerància de fins a un 1% - per utilitzar-los en circuits on cal una precisió especial.

Coeficient de temperatura de la capacitança: aquest paràmetre és important per als electròlits. En condensadors d’alumini, quan la temperatura disminueix, la capacitança disminueix i la resistivitat elèctrica augmenta (en ESR)

L'ESR - resistència a la sèrie equivalent, també és important per als electròlits. En termes simples: com més gran és, pitjor. En còndors inflamats, la ESR augmenta.

A la taula següent es mostren els valors ESR admissibles per a capacitats i tensions nominals diferents.

On i per a què s'apliquen

Tot i així, respondrem a la pregunta "per a què està dissenyat el condensador?" des d’un punt de vista pràctic. Per fer-ho, considereu diversos esquemes.

Els condensadors electrolítics són més utilitzats com el filtre ja esmentat de les ondulacions de xarxa en fonts d'alimentació El diagrama següent mostra on s’ha instal·lat l’electròlit. Com més gran sigui la càrrega, més gran és la capacitat d’electròlits per alleujar l’ondulació.

El següent lloc on s’utilitzen condensadors són els filtres de pas alt i baix. El diagrama següent mostra inclusions típiques. Així, en els altaveus, les freqüències baixes, mitjanes i altes s'eleven al llarg dels altaveus sense l'ús de components actius.

Les fonts d’alimentació de llast s’utilitzen sovint per carregar bateries petites i dispositius de baix consum, com ara bombetes LED, ràdios i altres. Un condensador de pel·lícula s’instal·la en sèrie amb el dispositiu d’alimentació, limitant el corrent a causa de la seva reactància, aquest és el principi de funcionament d’un circuit tan senzill.

Els snabbers són dispositius dissenyats per protegir els interruptors de semiconductors i els contactes de relés de càrregues de commutació. En els moderns PSU d’alta freqüència amb pols, s’utilitzen pintures d’un resistor i condensador, millorant així els paràmetres principals en el circuit i reduint la càrrega a les tecles, així com la pèrdua d’energia del seu escalfament. El principi de funcionament de la fixació és frenar els fronts de creixement i decaiguda de la tensió a la clau a causa de l'ús del temps de càrrega constant de la capacitat.

Conclusió

Hem examinat què és un condensador, com està dissenyat i quina funció realitza. Per a un estudi més profund, heu de conèixer de prop què són els tipus de condensadors i les seves característiques pràctiques en diversos circuits i aplicacions. Així, per exemple, en els casos en què es requereix una precisió especial en el funcionament i la fiabilitat, s’utilitzen electròlits de baixa ESR o electròlits de tàntal, mentre que no hi ha cap diferència especial en el filtre del rectificador.

Al final, recomanem veure vídeos útils sobre el tema de l’article:

També llegiu:

• Què són els conductors, els semiconductors i els dielectrics
• Què és la capacitat elèctrica
• Mètodes per determinar la capacitança d’un condensador