Kas ir kondensators un kam tas paredzēts?

Definīcija

Vārds kondensators nāk no latīņu valodas "condensatio", kas tulko kā "uzkrāšanās". Fizikā šis termins tiek izmantots, lai aprakstītu visu elektrisko izstrādājumu nišu, kuras mērķis ir darboties kā enerģijas uzkrāšanas ierīce. Uzglabātās enerģijas daudzums ir atkarīgs no jaudas un sprieguma kvadrāta uz tā plāksnēm, dalīts ar 2. Turklāt strāva caur to plūst tikai uzlādes laikā. Bet vispirms viss.

E = (CU²)/2

Vienkārši izsakoties, kondensators ir ierīce, kas var uzglabāt enerģiju elektriskais lauks. Vienkāršākajā versijā tas sastāv no diviem vadītājiem (plāksnēm), kas atdalīti ar dielektriku. Zemāk redzamajā attēlā redzat vienkāršotu ārējā plakanā kondensatora ierīces shēmu. Simbols diagrammā attēlo 2 elementus ar 8 mm augstumu 1,5 mm attālumā viens no otra.

Darba princips

Tagad, kad mēs zinām, kā šis elements ir norādīts diagrammās, mums jāapsver kondensatora darbības princips. Kad kondensatora plāksnes ir savienotas ar strāvas avotu, elektriskie lādiņi no IP pozitīvajiem un negatīvajiem spailēm steidzas uz plāksnēm, uzkrājoties uz tām.

Pēc kondensatora uzlādēšanas līdz nominālajai jaudai elektriskā strāva tiek pārtraukta, jo starp plāksnēm ir dielektrisks slānis, tas nevar nepārtraukti plūst. Kad strāvas avots tiek izslēgts, uz kondensatora paliks uzlādes, kas nozīmē, ka spriegums tā spailēs saglabāsies.

Katrā no plāksnēm uzkrātie lādiņi ir pretēji. Attiecīgi vāks, kas bija savienots ar enerģijas avota pozitīvo spaili, ir pozitīvi uzlādēts, un tas, kas ir savienots ar negatīvo spaili, ir negatīvs. Šī produkta darbības princips ir balstīts uz pretēju lādiņu piesaisti elektriskajā ķēdē.

Vienkāršiem vārdiem sakot, kondensators ietaupīs enerģiju, kas tika nodota no enerģijas avota - tāds ir tās mērķis. Tomēr praksē pastāv dažādi zaudējumi un noplūdes.

Interesanti! Leiden Bank ir mūsdienu kondensatoru prototips, kas dzimis 1745. gadā. Šī ierīce spēja uzkrāt enerģiju un izdalīt dzirksteles, kad tās plāksnes bija aizvērtas. Izskats un dizains, ko redzat zemāk.

Zemāk redzamajā attēlā redzat vienkāršāko plakano kondensatoru - divas plāksnes, kas atdalītas ar dielektriķi:

Tā kā ietilpība ir tieši proporcionāla plākšņu laukumam un apgriezti proporcionāla attālumam starp tām, lai palielinātu ietilpību, inženieri izstrādāja vairākus citus kondensatoru veidus.Piemēram, plāksnes, kas iesaiņotas spirālē - tātad to laukums kļuva daudzkārt lielāks, pie vienādiem izmēriem, kā arī cilindriskiem un sfēriskiem risinājumiem.

Viens no komutācijas likumiem nosaka, ka spriegums pāri kondensatora plāksnēm nevar pēkšņi mainīties, kā parādīts šajā miniatūrā.

Sugas

Kondensatorus var klasificēt pēc dažādiem kritērijiem.

Pēc ietilpības noturības:

• Pastāvīgs.
• Mainīgie To ietilpību var mainīt vai nu manuāli, ierīces operators (lietotājs), vai arī sprieguma ietekmē (kā varicaps un varicondas).

Pēc pielietotā sprieguma polaritātes:

• Nepolāri - var darboties maiņstrāvas ķēdēs.
• Polāri - kad ir pievienots nepareizas polaritātes spriegums, tie neizdodas.

Atkarībā no tā, kur šie komponenti tiek izmantoti, pēc materiāla izšķir dažādas iespējas:

• Papīrs un papīrs ir kopīgs daudziem padomju laikā izplatītajiem kondensatoriem taisnstūrveida ķieģeļu veidā ar marķējumu, piemēram, "MBGCH". Šāda veida kondensatoru izskats, kuru redzat zemāk. Tie ir nepolāri.
• Keramika - tie bieži filtrē augstfrekvences troksni, un relatīvā caurlaidība ļauj jums izgatavot daudzslāņu komponentus ar ietilpību, kas salīdzināma ar elektrolītiem (dārgi), kas nav jutīgi pret polaritāti.
• Plēve - izplatīta brūnu spilventiņu veidā, lēta - tiek izmantota visur. Raksturīga ar mazu noplūdes strāvu, mazu jaudu, lielu darba spriegumu un nejutīgumu pret pielietotā sprieguma polaritāti.
• Ar gaisa dielektriku. Labākais šāda elementa piemērs ir rezonanses ķēdes noregulēšanas kondensators no radio uztvērēja, šādu elementu jauda ir maza, taču ir ērti realizēt tā maiņu.
• Elektrolītiski - tie ir elementi mucu formā, tos visbiežāk uzstāda kā tīkla pulsācijas filtru barošanas avotā. Konstrukcija un darbības princips ļauj iegūt lielu ietilpību ar nelielu izmēru, bet laika gaitā tie var izžūt, zaudēt ietilpību vai uzbriest. Kā šie produkti izskatās labā stāvoklī, jūs redzat zemāk. Kā dielektriķis tiek izmantots plāns metāla oksīda slānis. Ja barošanas avots izmanto kondensatorus ar dielektriku no AL₂O₃ - ts "Alumīnija elektrolītus", tad darbam augstfrekvences ķēdēs izmantojiet tantalu (Ta₂0₅ - tie attiecas arī uz elektrolītu kondensatoriem, jo ​​atšķirībā no iepriekšējiem alumīnija tiem ir mazāka noplūdes strāva, lielāka izturība pret ārējām ietekmēm.
• Polimērs - spēj izturēt lielas impulsa strāvas, darbojas zemā temperatūrā

Galvenās specifikācijas

Ja remontējat vai izstrādājat elektronisku ierīci, jums būs jāizvēlas piemērots kondensators, lai aizstātu neizdevušos. Un tam jums jāiepazīstas ar kondensatora galvenajiem tehniskajiem parametriem, no kuriem ir atkarīga tā darbība elektriskajā ķēdē.

Nominālā jauda. Tas raksturo komponenta galveno mērķi - kāda veida lādiņu tas var uzglabāt. Galveno raksturlielumu mēra fāzēs [f]. Tomēr šāda mērvienība ir pārāk liela, tāpēc tiek izmantotas akcijas:

• Milifaradas, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Mikrofarādes, mikrofarādes - 0, 000 001 F (10^-6);
• Nanofarādes, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• Pikofaradi, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

Nominālais spriegums ir spriegums, kuram var garantēt, ka kondensators darbojas normālā režīmā. Ja šī vērtība tiek pārsniegta, dielektriskā sadalījums ir ļoti iespējams. Tas var būt no voltu vienībām (elektrolītiem) un līdz tūkstošiem voltu (plēve un keramika). Veicot remontu, šī vērtība nedrīkst būt zemāka par neveiksmīgo, augstāka - jūs varat!

Novirzes pielaide - cik daudz faktiskā ietilpība var atšķirties no deklarētās nominālās jaudas. Tas var sasniegt 20-30%, bet ir arī ļoti augstas precizitātes modeļi ar pielaidi līdz 1% - izmantošanai shēmās, kur nepieciešama īpaša precizitāte.

Temperatūras kapacitātes koeficients - šis parametrs ir svarīgs elektrolītiem. Alumīnija kondensatoros, pazeminoties temperatūrai, samazinās kapacitāte un palielinās elektriskā pretestība (ESR)

ESR - ekvivalenta sērijas pretestība, ir svarīga arī elektrolītiem. Vienkārši izsakoties - jo lielāks tas ir, jo sliktāk. Pietūkušos kondoros ESR paaugstinās.

Zemāk esošajā tabulā ir redzamas pieļaujamās ESR vērtības dažādām nominālajām kapacitātēm un spriegumiem.

Kur un kam tiek piemēroti

Tomēr mēs atbildēsim uz jautājumu “kam paredzēts kondensators?” no praktiskā viedokļa. Lai to izdarītu, apsveriet vairākas shēmas.

Elektrolītiskos kondensatorus visplašāk izmanto kā jau pieminēto tīkla pulsācijas filtru barošanas avotos. Zemāk redzamā diagramma parāda elektrolīta uzstādīšanas vietu. Jo lielāka slodze, jo lielāka elektrolīta ietilpība ir nepieciešama, lai izlīdzinātu pulsāciju.

Nākamā vieta, kur tiek izmantoti kondensatori, ir augstās un zemās caurlaides filtri. Zemāk redzamajā diagrammā parādīti tipiski ieslēgumi. Tādējādi skaļruņos bass, vidējās un augstās frekvences tiek audzētas gar skaļruņiem, neizmantojot aktīvos komponentus.

Balasta barošanas avotus bieži izmanto mazu akumulatoru un mazjaudas ierīču, piemēram, lētu LED spuldžu, radioaparātu un citu, uzlādēšanai. Filmas kondensators tiek uzstādīts virknē ar barošanas ierīci, ierobežojot strāvu tās reaģētspējas dēļ - tas ir šādas vienkāršas shēmas darbības princips.

Snabbers ir ierīces, kas paredzētas pusvadītāju slēdžu un releju kontaktu aizsardzībai no slodžu pārslēgšanas. Mūsdienu impulsa augstfrekvences PSU tiek izmantoti rezistora un kondensatora noņēmēji, tādējādi uzlabojot galvenos parametrus ķēdē un samazinot taustiņu slodzi, kā arī enerģijas zudumus tā sildīšanai. Slāpētāja darbības princips ir palēnināt atslēgas augšanas un sprieguma samazināšanos, ņemot vērā jaudas pastāvīgu uzlādes laiku.

Secinājums

Mēs pārbaudījām, kas ir kondensators, kā tas ir izveidots un kādu funkciju tas veic. Lai veiktu dziļāku izpēti, jums rūpīgi jāiepazīstas ar kondensatoru veidiem un to praktiskajām īpašībām dažādās shēmās un lietojumos. Tā, piemēram, gadījumos, kad darbībai un uzticamībai ir nepieciešama īpaša precizitāte, tiek izmantoti elektrolīti ar zemu ESR vai tantāla elektrolīti, kamēr taisngrieža filtrā nav īpašu atšķirību, ko likt.

Noslēgumā mēs iesakām noskatīties noderīgus videoklipus par raksta tēmu:

Lasīt arī:

• Kas ir vadītāji, pusvadītāji un dielektriķi?
• Kas ir elektriskā jauda
• Kondensatora kapacitātes noteikšanas metodes