Mikä on kondensaattori ja mihin se on tarkoitettu?

Määritelmä

Sana lauhdutin tulee latinalaisesta "kondensaatio", joka kääntää "kertyminen". Fysiikassa tätä termiä käytetään kuvaamaan kokonaista sähkötuotteiden kapeutta, joiden tarkoituksena on toimia energian varastointilaitteena. Varastoidun energian määrä riippuu levyjen kapasiteetista ja jännitteen neliöstä, jaettuna luvulla 2. Lisäksi virta virtaa sen läpi vain latauksen aikana. Mutta ensin ensin.

E = (CU²)/2

Yksinkertaisesti sanottuna kondensaattori on laite, joka voi varastoida energiaa sähkökenttä. Yksinkertaisimmassa versiossa se koostuu kahdesta johtimesta (levystä), jotka on erotettu dielektrisellä erotuksella. Alla olevassa kuvassa on yksinkertaistettu kaavio litteän kondensaattorin ulkoisesta laitteesta. Kaavion symboli edustaa kahta 8 mm korkeaa etäisyyttä 1,5 mm etäisyydellä toisistaan.

Toimintaperiaate

Nyt kun tiedämme kuinka tämä elementti on merkitty kaavioihin, meidän on pohdittava kondensaattorin toimintaperiaatetta. Kun kondensaattorilevyt on kytketty virtalähteeseen, IP-positiivisista ja negatiivisista navoista tulevat sähkövaraukset kiirehtivät levyihin, kertyen niihin.

Sähkövirta keskeytyy sen jälkeen kun kondensaattori on ladattu nimelliskapasiteettiin, koska levyjen välillä on dielektrinen kerros, se ei voi virtata jatkuvasti. Kun virtalähde katkaistaan, varaukset jäävät kondensaattoriin, mikä tarkoittaa, että jännite sen napoissa pysyy.

Jokaiselle levylle kertyneet varaukset ovat vastakkaisia. Siksi kansi, joka oli kytketty virtalähteen positiiviseen napaan, on positiivisesti varautunut, ja se, joka on kytketty negatiiviseen napaan, on negatiivinen. Tämän tuotteen toimintaperiaate perustuu vastakkaisten varausten vetämiseen sähköpiiriin.

Yksinkertaisesti sanottuna kondensaattori säästää virtalähteestä siirrettyä energiaa - tämä on sen tarkoitus. Käytännössä on kuitenkin olemassa erilaisia ​​häviöitä ja vuotoja.

Mielenkiintoista! Leiden Bank on prototyyppi nykyaikaisista kondensaattoreista, jotka syntyivät vuonna 1745. Tämä laite pystyi keräämään energiaa ja poistamaan kipinöitä, kun sen levyt suljettiin. Ulkonäkö ja muotoilu näet alla.

Ja alla olevassa kuvassa näet yksinkertaisimman tasaisen kondensaattorin rakenteen - kaksi levyä, jotka on erotettu dielektrisellä:

Koska kapasiteetti on suoraan verrannollinen levyjen pinta-alaan ja kääntäen verrannollinen niiden väliseen etäisyyteen kapasiteetin lisäämiseksi, insinöörit kehittivät joukon muita kondensaattoreiden muotoja.Esimerkiksi kääritty spiraalilevy - joten niiden pinta-ala kasvoi useita kertoja samoilla kokonaismitoilla, samoin kuin lieriömäisillä ja pallomaisilla ratkaisuilla.

Yhdessä kytkentälaissa todetaan, että kondensaattorilevyjen jännite ei voi muuttua äkillisesti, kuten seuraava miniatyyri kuvaa.

tyypit

Kondensaattorit voidaan luokitella useiden kriteerien perusteella.

Kapasiteetin vakiona:

• Pysyvä.
• muuttujat Niiden kapasiteettia voidaan muuttaa joko manuaalisesti laitteen käyttäjän (käyttäjän) toimesta tai jännitteen vaikutuksesta (kuten varicapsissa ja varicondissa).

Käytetyn jännitteen napaisuudella:

• Ei-polaarinen - voi toimia vaihtovirtapiireissä.
• Polaarinen - kun väärän napaisuuden jännite on kytketty, ne rikkoutuvat.

Eri vaihtoehdot erotellaan materiaalin mukaan riippuen siitä, missä näitä komponentteja käytetään:

• Paperi ja paperi ovat yhteisiä monille tavallisille neuvostoliiton kondensaattoreille suorakaiteen muotoisina tiileinä, joissa on merkinnät kuten "MBHCH". Tämän tyyppisten kondensaattorien ulkonäkö näet alla. Ne ovat ei-polaarisia.
• Keraamiset - ne suodattavat usein korkeataajuista kohinaa, ja suhteellisen sallimisen avulla voit tehdä monikerroksisia komponentteja, joiden kapasiteetti on verrattavissa elektrolyytteihin (kalliita), jotka eivät ole herkkiä napaisuudelle.
• Kalvoa - jakelua ruskeina tyynyinä, edullisia, käytetään kaikkialla. Karakterisoitua pienestä vuotovirrasta, pienestä kapasiteetista, suuresta käyttöjännitteestä ja herkkyydestä käytetyn jännitteen napaisuudelle.
• Ilmaeristeellä. Paras esimerkki sellaisesta elementistä on radiovastaanottimesta tulevan resonanssipiirin virityskondensaattori, tällaisten elementtien kapasitanssi on pieni, mutta sen muutoksen toteuttaminen on kätevää.
• Elektrolyyttiset osat ovat tynnyreitä, ja ne asennetaan useimmiten verkkosyöttöyksikön verkon pulsaation suodattimeksi. Suunnittelu ja toimintaperiaate mahdollistavat suuren kapasiteetin saavuttamisen pienellä koossa, mutta ajan myötä ne voivat kuivua, menettää kapasiteettinsa tai turvota. Kuinka nämä tuotteet näyttävät hyvältä kunnolta, näet alla. Dielektrisinä käytetään ohutta metallioksidikerrosta. Jos virtalähde käyttää kondensaattoreita, joiden dielektrisyys on peräisin AL: sta₂O₃ - niin sanottu "Alumiinielektrolyytit", sitten korkean taajuuden piireissä työskentelemiseen - käytä tantaalia (Ta₂0₅ - ne koskevat myös elektrolyyttikondensaattoreita, koska niillä on vähemmän vuotovirta, suurempi vastus ulkoisille vaikutuksille, toisin kuin aiemmissa alumiinikondensaattoreissa.
• Polymeeri - kestää suuria pulssivirtoja, toimii alhaisissa lämpötiloissa

Avaintiedot

Jos korjaat tai kehittelet elektronista laitetta, joudut valitsemaan sopivan kondensaattorin korvaamaan viallisen. Ja tätä varten sinun on perehdyttävä kondensaattorin tärkeimpiin teknisiin ominaisuuksiin, joista sen toiminta sähköpiirissä riippuu.

Nimelliskapasiteetti. Se kuvaa komponentin päätarkoitusta - millaista varausta se voi varastoida. Pääominaisuus mitataan faradeissa [f]. Tällainen mittayksikkö on kuitenkin liian suuri, joten osakkeita käytetään:

• Milifaraadid, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Mikrofaradit, mikrofaradit - 0, 000 001 F (10^-6);
• Nanofaraadid, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• Pikofaraadid, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

Nimellisjännite on jännite, jolle kondensaattorin voidaan taata toimivan normaalitilassa. Jos tämä arvo ylitetään, dielektrisyyden jakautuminen on erittäin todennäköistä. Se voi olla voltin yksiköistä (elektrolyyteille) ja jopa tuhansille voltteille (kalvo ja keramiikka). Korjauksen aikana tämän arvon ei pitäisi olla pienempi kuin epäonnistuneen arvo, korkeampi - se on mahdollista!

Poikkeamatoleranssi - kuinka paljon todellinen kapasiteetti voi poiketa ilmoitetusta nimelliskapasiteetista. Se voi saavuttaa 20-30%, mutta on myös erittäin tarkkoja malleja, joiden toleranssi on jopa 1% - käytettäväksi piireissä, joissa vaaditaan erityistä tarkkuutta.

Kapasitanssin lämpötilakerroin - tämä parametri on tärkeä elektrolyytteille. Alumiinikondensaattoreiden lämpötilan laskiessa kapasitanssi pienenee ja sähkövastus kasvaa (ESR: ssä)

ESR - vastaava sarjavastus, on tärkeä myös elektrolyyteille. Yksinkertaisesti sanottuna - mitä suurempi se on, sitä huonompi. Turvonneissa kondorissa ESR nousee.

Alla olevassa taulukossa näet eri nimelliskapasitanssien ja -jännitteiden sallitut ESR-arvot.

Missä ja mihin sovelletaan

Vastaamme silti kysymykseen "mihin kondensaattori on suunniteltu?" käytännön näkökulmasta. Tätä varten harkitse useita järjestelmiä.

Elektrolyyttisiä kondensaattoreita käytetään laajimmin verkkolaitteiden suodattimena virtalähteissä, joka on jo mainittu useammin kuin kerran. Seuraava kaavio näyttää mihin elektrolyytti on asennettu. Mitä suurempi kuorma, sitä suurempaa elektrolyytin kapasiteettia tarvitaan aaltoutumisen tasoittamiseksi.

Seuraava paikka, jossa kondensaattoreita käytetään, ovat korkea- ja alipäästösuodimet. Seuraava kaavio näyttää tyypilliset sulkeumat. Siten kaiuttimissa basso-, keskitaajuudet ja korkeat taajuudet kasvatetaan kaiuttimia pitkin ilman aktiivisten komponenttien käyttöä.

Liitäntälaitteiden virtalähteitä käytetään usein pienten akkujen ja virransäästölaitteiden, kuten halpojen LED-lamppujen, radioiden ja muiden lataamiseen. Kalvokondensaattori asennetaan sarjaan syöttölaitteen kanssa rajoittaen virtaa sen reaktanssista johtuen - tämä on tällaisen yksinkertaisen piirin toimintaperiaate.

Snabberit ovat laitteita, jotka on suunniteltu suojaamaan puolijohdekytkimiä ja relekoskettimia kytkentäkuormituksilta. Nykyaikaisissa pulssi-korkeataajuisissa PSU-yksiköissä käytetään vastuksen ja kondensaattorin vaimentimia, mikä parantaa virtapiirin pääparametreja ja vähentää näppäinten kuormitusta sekä sen lämmityksen tehonhäviötä. Valaisimen toimintaperiaatteena on hidastaa avaimen jännitteen kasvua ja jännitteen rappeutumista käyttämällä kapasitanssin vakiolatausaikaa.

johtopäätös

Tutkimme mitä kondensaattori on, miten se on suunniteltu ja mitä toimintoa se suorittaa. Syvempää tutkimusta varten sinun on perehdyttävä tarkkaan kondensaattorityypeihin ja niiden käytännön ominaisuuksiin eri piireissä ja sovelluksissa. Joten esimerkiksi tapauksissa, joissa toiminnan ja luotettavuuden vaaditaan erityistä tarkkuutta, käytetään alhaisen ESR: n elektrolyyttejä tai tantaalielektrolyyttejä, kun taas tasasuuntaajan suodattimessa ei ole erityistä eroa mitä laittaa.

Lopulta suosittelemme katsomaan hyödyllisiä videoita artikkelin aiheesta:

Lue myös:

• Mitä ovat johtimet, puolijohteet ja dielektrikot
• Mikä on sähkökapasiteetti?
• Menetelmät kondensaattorin kapasitanssin määrittämiseksi