Шта је кондензатор и чему служи?

Дефиниција

Реч кондензатор долази од латинског „цонденсатио“, што у преводу значи „акумулација“. У физици се овај термин користи за описивање читаве нише електричних производа чија је сврха да ради као уређај за складиштење енергије. Количина ускладиштене енергије зависи од капацитета и квадрата напона на његовим плочама, подељеног са 2. Штавише, струја кроз њу тече само током пуњења. Али прво ствари.

Е = (ЦУ²)/2

Једноставно речено, кондензатор је уређај који може да складишти енергију у електрично поље. У најједноставнијој верзији, састоји се од два проводника (плоча), одијељених диелектриком. На слици испод видите поједностављени дијаграм спољног уређаја равног кондензатора. Симбол на дијаграму представља две карактеристике висине 8 мм, на удаљености од 1,5 мм једна од друге.

Принцип рада

Сада када знамо како је овај елемент приказан на дијаграмима, морамо размотрити принцип рада кондензатора. Кад се плоче кондензатора повежу са извором напајања, електрични набоји из позитивних и негативних терминала ИП-а хрле на плоче, накупљајући се на њима.

Електрична струја се прекида након пуњења кондензатора на називни капацитет, пошто постоји диелектрични слој између плоча, он не може непрекидно тећи. Када се извор напајања искључи, на кондензатору ће остати набоји, што значи да ће напон на његовим терминалима остати.

Набоји сакупљени на свакој од плоча су супротни. Сходно томе, поклопац који је био повезан са позитивним терминалом извора напајања је позитивно набијен, а онај који је спојен на негативни терминал негативан. Принцип рада овог производа заснован је на привлачењу супротних набоја у електричном кругу.

Једноставним речима, кондензатор ће уштедети енергију која је пренета из извора напајања - то је његова сврха. Међутим, у пракси постоје различити губици и цурења.

Занимљиво! Леиден банка је прототип савремених кондензатора рођених 1745. године. Овај уређај је могао да акумулира енергију и извуче искре када су се његове плоче затвориле. Изглед и дизајн који видите доле.

И на слици испод видите конструкцију најједноставнијег кондензатора - две плоче одвојене диелектриком:

Пошто је капацитет директно пропорционалан површини плоча и обрнуто пропорционалан размаку између њих, у циљу повећања капацитета, инжењери су развили низ других облика кондензатора.На пример, плоче умотане у спиралу - тако да је њихова површина постала многоструко већа код истих укупних димензија, као и цилиндричних и сферних решења.

Један од закона пребацивања каже да се напон на кондензаторским плочама не може нагло променити, као што следи следећа минијатура.

Врсте

Кондензатори се могу класификовати према различитим критеријумима.

По сталности капацитета:

• Стални.
• Променљиве Њихов капацитет се може ручно променити од стране оператера (корисника) уређаја, или под утицајем напона (као код варицапса и вариконде).

Поларитетом примењеног напона:

• Неполарни - може радити у круговима наизменичних струја.
• Поларно - када се прикључи напон погрешне поларности, они неће успети.

Зависно од тога где се ове компоненте користе, различите могућности разликују се по материјалу:

• Папир и метал - то су многи, уобичајени у совјетским временима кондензатори у облику правоугаоне опеке са ознакама попут "МБХЦХ". Изглед ове врсте кондензатора видите доле. Они нису неполарни.
• Керамичке - често филтрирају високофреквентну буку, а релативна пропусност омогућава вам да направите вишеслојне компоненте с капацитетом упоредивим са електролитима (скупо), који нису осетљиви на поларитет.
• Филм - дистрибуиран у облику смеђих јастучића, јефтин, користи се свуда. Карактерише га мала струја цурења, мали капацитет, високи радни напон и неосјетљивост на поларитет примењеног напона.
• Са ваздушним диелектриком. Најбољи пример таквог елемента је кондензатор за угађање резонантног кола из радио-пријемника, капацитет таквих елемената је мали, али је згодно реализовати његову промену.
• Електролитички - то су елементи у облику бачви, уграђују се најчешће као филтер мрежних пулсација у напајању. Дизајн и принцип рада омогућавају добијање великог капацитета са малом величином, али током времена могу се осушити, изгубити капацитет или натећи. Како ови производи изгледају у добром стању погледајте у наставку. Као диелектрик користи се танки слој металног оксида. Ако се за напајање користе кондензатори са диелектриком од АЛ₂О₃ - тзв "Алуминијумски електролити", а затим за рад у високофреквентним круговима - користите тантал (Та₂0₅ - примењују се и на електролитне кондензаторе, јер имају мању струју цурења, већу отпорност на спољашње утицаје за разлику од претходних алуминијумских.
• Полимер - који може да издржи велике пулсне струје, ради на ниским температурама

Кључне спецификације

Ако поправљате или развијате електронски уређај, мораћете да одаберете одговарајући кондензатор који ће заменити неуспели. А за то морате упознати главне техничке карактеристике кондензатора, од којих зависи његов рад у електричном кругу.

Називни капацитет. Карактерише главну сврху компоненте - какву врсту напуњености може да складишти. Главна карактеристика се мери у фарадама [ф]. Међутим, таква мерна јединица је превелика, па се користе акције:

• Милифарадс, мФ - 0, 001 Ф (10^-3);
• Мицрофарадс, мицрофарадс - 0, 000 001 Ф (10^-6);
• Нанофарадс, нФ - 0, 000 000 001 Ф (10^-9);
• Пицофарадс, пФ - 0, 000, 000, 001 Ф (10^-12).

Називни напон је напон за који се може гарантовати да кондензатор ради у нормалном режиму. Ако се та вредност премаши, вероватна је провала диелектрика. Може бити од јединица волти (за електролите) и до хиљаде волти (филма и керамике). Током поправке, ова вредност не сме да буде нижа од вредности неуспеле, већа - могућа је!

Толеранција одступања - колико се стварни капацитет може разликовати од декларисаног номиналног капацитета. Може достићи 20-30%, али постоје и прецизни модели са толеранцијом до 1% - за употребу у колама где је потребна посебна тачност.

Температурни коефицијент капацитивности - овај параметар је важан за електролите. У алуминијумским кондензаторима, када се температура смањује, капацитет се смањује и повећава се електрични отпор (у ЕСР)

ЕСР - еквивалентна серијска отпорност, такође је важна за електролите. Једноставно речено - што је већи, то је још горе. У натеченим кондорима ЕСР расте.

У доњој табели можете видјети дозвољене вриједности ЕСР за различите називне капацитете и напоне.

Где и за шта се примењују

Ипак ћемо одговорити на питање „за шта је дизајниран кондензатор?“ са практичног становишта. Да бисте то учинили, размотрите неколико шема.

Електролитички кондензатори се најчешће користе као већ споменути филтер мрежне пукотине у изворима напајања. Дијаграм доле показује где је електролит уграђен. Што је веће оптерећење, већи је капацитет електролита да би се изгладила пукотина.

Следеће место где се користе кондензатори су филтери високог и ниског пролаза. Дијаграм испод приказује типичне инклузије. Тако се у звучницима постављају бас, средње и високе фреквенције дуж звучника без употребе активних компоненти.

Баластна напајања често се користе за пуњење малих батерија и напајања уређаја мале снаге, попут јефтиних ЛЕД сијалица, радио станица и других. Кондензатор филма инсталиран је серијски са напајачким уређајем, ограничавајући струју због његове реактанције - то је принцип рада тако једноставног круга.

Снаббери су уређаји дизајнирани да заштите полуводичке склопке и релејне контакте од пребацивања оптерећења. У савременим пулсирајућим високофреквентним напајањима користе се бројеви отпорника и кондензатора, чиме се побољшавају главни параметри у кругу и смањује оптерећење тастера, као и губитак енергије при његовом загревању. Принцип рада снубрера је успоравање фронтова раста и пропадања напона на кључу коришћењем константног времена наелектрисања капацитета.

Закључак

Испитали смо шта је кондензатор, како је пројектован и коју функцију обавља. За дубљу студију, морате се поближе упознати са врстама кондензатора и њиховим практичним карактеристикама у разним склоповима и применама. Тако, на пример, у случајевима када је потребна посебна тачност у раду и поузданости, користе се електролити са ниским степеном ЕСР-а или тантал-електролити, док у филтеру на исправљачу нема посебне разлике шта треба ставити.

На крају, препоручујемо вам гледање корисних видео записа на тему чланка:

Такође прочитајте:

• Шта су проводници, полуводичи и диелектричари
• Шта је електрични капацитет
• Методе за одређивање капацитивности кондензатора