Hva er en kondensator, og hva er den for?

definisjon

Ordet kondensator kommer fra det latinske "condensatio", som oversettes som "akkumulering". I fysikk brukes dette begrepet for å beskrive en hel nisje av elektriske produkter hvis formål er å fungere som en energilagringsenhet. Mengden lagret energi avhenger av kapasiteten og kvadratet på spenningen på platene, delt på 2. Dessuten strømmer strømmen gjennom den bare under ladningen. Men først ting først.

E = (CU²)/2

Enkelt sagt er en kondensator en enhet som kan lagre energi i elektrisk felt. I den enkleste versjonen består den av to ledere (plater), atskilt med et dielektrikum. I figuren under ser du et forenklet diagram av den eksterne enheten til en flat kondensator. Symbolet på diagrammet representerer 2 funksjoner 8 mm høye, i en avstand på 1,5 mm fra hverandre.

Arbeidsprinsipp

Nå som vi vet hvordan dette elementet er indikert på diagrammene, må vi ta i betraktning prinsippet om kondensatoren. Når kondensatorplatene er koblet til en strømkilde, strømmer de elektriske ladningene fra de positive og negative terminalene til IP-en til platene, og akkumuleres på dem.

Den elektriske strømmen blir avbrutt etter at kondensatoren er ladet til den nominelle kapasiteten, siden det er et dielektrisk lag mellom platene, kan den ikke strømme kontinuerlig. Når strømkilden er slått av, vil det forbli ladninger på kondensatoren, noe som betyr at spenningen på terminalene vil forbli.

Ladningene akkumulert på hver av platene er motsatte. Følgelig blir dekselet som var koblet til den positive terminalen til strømforsyningen ladet positivt, og det som er koblet til den negative terminalen er negativt. Prinsippet for bruk av dette produktet er basert på tiltrekningen av motsatte ladninger i en elektrisk krets.

Med enkle ord vil kondensatoren spare energien som ble overført fra strømkilden - dette er dens formål. Imidlertid er det i praksis en rekke tap og lekkasjer.

Interessant! Leiden Bank er en prototype av moderne kondensatorer født i 1745. Denne enheten klarte å samle energi og trekke ut gnister når platene ble lukket. Utseende og design ser du nedenfor.

Og på figuren under ser du konstruksjonen av den enkleste flate kondensatoren - to plater atskilt med et dielektrikum:

Siden kapasitansen er direkte proporsjonal med platenes område og omvendt proporsjonal med avstanden mellom dem, for å øke kapasiteten, utviklet ingeniører en rekke andre former for kondensatorer.For eksempel innpakket spiralplater - så området deres ble mange ganger større med de samme overordnede dimensjonene, samt sylindriske og sfæriske løsninger.

En av lovene om å bytte sier at spenningen på kondensatorplatene ikke kan endres brått, som følgende miniatyr illustrerer.

Visninger

Kondensatorer kan klassifiseres etter forskjellige kriterier.

Etter kapasitetens konstantitet:

• Fast.
• variabler Deres kapasitet kan endres enten manuelt av operatøren (brukeren) av enheten, eller under påvirkning av spenning (som i varicaps og varicondas).

Ved polaritet av den påførte spenningen:

• Ikke-polar - kan fungere i vekselstrømskretser.
• Polar - når spenning med feil polaritet er tilkoblet, svikter de.

Avhengig av hvor disse komponentene brukes, skilles forskjellige alternativer ut fra materiale:

• Papir og papir er vanlig for mange vanlige i sovjetiske tider kondensatorer i form av rektangulære murstein med markeringer som "MBHCH". Utseendet til denne typen kondensatorer du ser nedenfor. De er ikke-polare.
• Keramisk - de filtrerer ofte høyfrekvente støy, og den relative permittiviteten lar deg lage flerlagskomponenter med en kapasitet som kan sammenlignes med elektrolytter (dyre), ikke følsomme for polaritet.
• Film - distribuert i form av brune puder, billig, brukes overalt. Kjennetegnes av lav lekkasjestrøm, liten kapasitet, høy driftsspenning og ufølsomhet for polariteten til den påførte spenningen.
• Med et luft dielektrikum. Det beste eksemplet på et slikt element er avstemningskondensatoren til resonanskretsen fra radiomottakeren, kapasiteten til slike elementer er liten, men det er praktisk å realisere endringen.
• Elektrolytisk er elementer i form av fat; de er ofte installert som et filter av nettverkspulsasjoner i en strømforsyning. Utformingen og driftsprinsippet gjør det mulig å oppnå en stor kapasitet med liten størrelse, men over tid kan de tørke ut, miste kapasiteten eller svelle. Hvordan disse produktene ser ut i god stand, ser du nedenfor. Som dielektrikum brukes et tynt lag metalloksyd. Hvis strømforsyningen bruker kondensatorer med et dielektrikum fra AL₂O₃ - såkalt "Aluminium elektrolytter", deretter for arbeid i høyfrekvente kretsløp - bruk tantal (Ta₂0₅ - de gjelder også elektrolytter) kondensatorer, fordi de har mindre lekkasjestrøm, større motstand mot ytre påvirkninger, i motsetning til tidligere aluminium.
• Polymer - tåler store pulserede strømmer, arbeid ved lave temperaturer

Viktige spesifikasjoner

Hvis du reparerer eller utvikler en elektronisk enhet, må du velge riktig kondensator for å erstatte den mislykkede enheten. Og for dette må du bli kjent med de viktigste tekniske egenskapene til kondensatoren, som dens drift i den elektriske kretsen er avhengig av.

Nominell kapasitet. Den kjennetegner hovedformålet med komponenten - hva slags ladning den kan lagre. Hovedkarakteristikken er målt i farader [f]. En slik måleenhet er imidlertid for stor, derfor brukes aksjer:

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

Nominell spenning er spenningen kondensatoren kan garanteres å fungere i normal modus. Hvis denne verdien overskrides, er det sannsynlig at det er en fordeling av dielektrikumet. Det kan være fra enheter av volt (for elektrolytter) og opp til tusenvis av volt (film og keramikk). Ved reparasjon skal ikke denne verdien være lavere enn for en mislykket, høyere - det er mulig!

Avvikstoleranse - hvor mye den faktiske kapasiteten kan avvike fra den deklarerte nominelle kapasiteten. Den kan nå 20-30%, men det finnes også modeller med høy presisjon med en toleranse på opptil 1% - for bruk i kretsløp der spesiell nøyaktighet er nødvendig.

Temperaturkoeffisientskoeffisient - denne parameteren er viktig for elektrolytter. I aluminiumskondensatorer, når temperaturen synker, reduseres kapasitansen og den elektriske resistiviteten øker (i ESR)

ESR - ekvivalent seriemotstand, er også viktig for elektrolytter. Enkelt sagt - jo større den er, desto dårligere. I hovne kondorer stiger ESR.

I tabellen nedenfor ser du de tillatte ESR-verdiene for forskjellige nominelle kapasitanser og spenninger.

Hvor og for hva som blir brukt

Likevel vil vi svare på spørsmålet "hva er kondensatoren designet for?" fra et praktisk synspunkt. For å gjøre dette, bør du vurdere flere ordninger.

Elektrolytiske kondensatorer er mest brukt som det allerede nevnte filteret for nettverkskvalitet i strømforsyninger. Diagrammet nedenfor viser hvor elektrolytten er installert. Jo større belastning, desto større elektrolyttkapasitet er nødvendig for å jevne ut krusningen.

Neste sted hvor kondensatorer brukes er høye og lavpassfilter. Diagrammet nedenfor viser typiske inneslutninger. I høyttalere avles således bass-, midt- og høyfrekvenser langs høyttalerne uten bruk av aktive komponenter.

Ballast-strømforsyninger brukes ofte til å lade små batterier og strømforsyninger med lite strøm, for eksempel billige LED-pærer, radioer og andre. En filmkondensator er installert i serie med forsyningsanordningen, som begrenser strømmen på grunn av dens reaktans - dette er driftsprinsippet til en så enkel krets.

Snabbers er enheter designet for å beskytte halvlederbrytere og relékontakter mot å bytte belastning. I moderne pulserende høyfrekvente PSUer brukes snubber fra en motstand og kondensator, og forbedrer dermed hovedparametrene i kretsen og reduserer belastningen på tastene, så vel som strømtapet på oppvarmingen. Prinsippet for driften av snubberen er å bremse frontene for vekst og forråtnelse av spenningen på nøkkelen på grunn av bruk av konstant ladetid for kapasitansen.

konklusjon

Vi undersøkte hva en kondensator er, hvordan den er designet og hvilken funksjon den utfører. For en dypere undersøkelse må du bli kjent med hvilke typer kondensatorer som er og deres praktiske funksjoner i forskjellige kretsløp og applikasjoner. Så, for eksempel i tilfeller der spesiell nøyaktighet er nødvendig i drift og pålitelighet, brukes elektrolytter med lav ESR eller tantalelektrolytter, mens det ikke er noen spesiell forskjell i filteret på likeretteren hva du skal sette.

Til slutt anbefaler vi å se nyttige videoer om emnet i artikkelen:

Les også:

• Hva er ledere, halvledere og dielektrikk
• Hva er elektrisk kapasitet
• Metoder for å bestemme kapasitansen til en kondensator