Kapasitör nedir ve ne işe yarar?

tanım

Kondenser kelimesi, "birikim" olarak tercüme edilen Latince "kondensatio" dan gelmektedir. Fizikte bu terim, amacı bir enerji depolama cihazı olarak çalışmak olan bir dizi elektrikli ürünün tanımlanması için kullanılır. Depolanan enerji miktarı, plakaları üzerindeki voltajın kapasitesine ve karesine 2'ye bölünür. Ayrıca, akım sadece şarj sırasında akar. Ama önce ilk şeyler.

E = (CU²)/2

Basit bir ifadeyle, bir kondansatör, enerjiyi depolayabilen bir cihazdır. elektrik alanı. En basit versiyonda, bir dielektrik ile ayrılmış iki iletkenden (plakalar) oluşur. Aşağıdaki şekilde düz bir kapasitörün harici cihazının basitleştirilmiş bir şemasını görüyorsunuz. Diyagramdaki sembol, birbirinden 1,5 mm mesafede, 8 mm yüksekliğinde 2 özelliği temsil eder.

Çalışma prensibi

Şimdi bu elementin diyagramlarda nasıl gösterildiğini bildiğimize göre, kapasitörün çalışma prensibini dikkate almamız gerekiyor. Kapasitör plakaları bir güç kaynağına bağlandığında, IP'nin pozitif ve negatif terminallerinden gelen elektrik yükleri, üzerinde birikerek plakalara koşar.

Kapasitörler nominal kapasiteye şarj edildikten sonra elektrik akımı kesilir, çünkü plakalar arasında bir dielektrik tabaka olduğundan, sürekli akamaz. Güç kaynağı kapatıldığında, kapasitörde yükler kalır, bu da terminallerindeki voltajın kalacağı anlamına gelir.

Plakaların her birinde biriken yükler zıttır. Buna göre, güç kaynağının pozitif terminaline bağlanan kapak pozitif olarak yüklenir ve negatif terminale bağlanan kapak negatiftir. Bu ürünün çalışma prensibi, bir elektrik devresindeki zıt yüklerin çekilmesine dayanmaktadır.

Basit bir deyişle, kapasitör güç kaynağından aktarılan enerjiyi koruyacaktır - amacı budur. Bununla birlikte, uygulamada çeşitli kayıplar ve sızıntılar vardır.

İlginç! Leiden Bank, 1745 doğumlu modern kapasitörlerin bir prototipidir. Bu cihaz, plakaları kapatıldığında enerji biriktirebildi ve kıvılcım çıkardı. Aşağıda gördüğünüz görünüm ve tasarım.

Ve aşağıdaki şekilde, en basit düz kapasitörün yapısını görüyorsunuz - bir dielektrik ile ayrılmış iki plaka:

Kapasite, plakaların alanı ile doğru orantılı ve aralarındaki mesafeyle ters orantılı olduğundan, kapasiteyi arttırmak için mühendisler başka kapasitörler geliştirmiştir.Örneğin, bir spiral içine sarılmış plakalar - böylece alanları aynı boyutlarda ve silindirik ve küresel çözümlerde birçok kez daha büyük hale geldi.

Anahtarlama yasalarından biri, aşağıdaki minyatürün gösterdiği gibi, kapasitör plakaları arasındaki voltajın aniden değişemeyeceğini belirtir.

türleri

Kondansatörler çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir.

Kapasite sabitliği ile:

• Kalıcı.
• Değişkenler. Kapasiteleri, cihazın operatörü (kullanıcı) tarafından manuel olarak veya voltaj etkisi altında (varicap ve varikonlarda olduğu gibi) değiştirilebilir.

Uygulanan voltajın polaritesine göre:

• Polar olmayan - alternatif akım devrelerinde çalışabilir.
• Polar - yanlış polaritenin voltajı bağlandığında başarısız olurlar.

Bu bileşenlerin kullanıldığı yere bağlı olarak, farklı seçenekler malzeme ile ayırt edilir:

• Kağıt ve kağıt, Sovyet zamanlarında kondansatörlerde "MBGCH" gibi bir işarete sahip dikdörtgen tuğlalar şeklinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aşağıda gördüğünüz bu tip kapasitörlerin görünümü. Polar değildirler.
• Seramik - genellikle yüksek frekanslı gürültüyü filtreler ve göreceli geçirgenlik, polariteye duyarlı olmayan elektrolitlerle (pahalı) karşılaştırılabilir kapasiteye sahip çok katmanlı bileşenleri yapmanızı sağlar.
• Film - kahverengi pedler şeklinde dağıtılmış, ucuz, her yerde kullanılır. Düşük kaçak akım, küçük kapasite, yüksek çalışma voltajı ve uygulanan voltajın polaritesine duyarsızlık ile karakterizedir.
• Hava dielektrik ile. Böyle bir elemanın en iyi örneği, radyo alıcısından rezonans devresinin ayarlama kapasitörüdür, bu elemanların kapasitesi küçüktür, ancak değişimini gerçekleştirmek uygundur.
• Elektrolitik - bunlar varil şeklindeki elementlerdir, çoğunlukla güç kaynağındaki ağ titreşimlerinin bir filtresi olarak kurulurlar. Tasarım ve çalışma prensibi, küçük boyutlu büyük bir kapasite elde etmeyi mümkün kılar, ancak zamanla kuruyabilir, kapasiteyi kaybedebilir veya şişebilir. Bu ürünlerin nasıl iyi durumda olduğunu aşağıda görebilirsiniz. Bir dielektrik olarak ince bir metal oksit tabakası kullanılır. Güç kaynağı, AL'den dielektrikli kapasitörler kullanıyorsa₂Ey₃ - sözde "Alüminyum elektrolitler", daha sonra yüksek frekanslı devrelerde çalışmak için - tantal kullanın (Ta₂0₅ - aynı zamanda elektrolitlere de uygulanır) kapasitörler, çünkü önceki alüminyum olanların aksine daha az kaçak akıma, dış etkilere karşı daha fazla dirence sahiptirler.
• Polimer - büyük darbeli akımlara dayanabilir, düşük sıcaklıklarda çalışabilir

Temel Özellikler

Bir elektronik cihazı onarıyorsanız veya geliştiriyorsanız, arızalı olanı değiştirmek için uygun bir kapasitör seçmeniz gerekecektir. Ve bunun için elektrik devresindeki çalışmasının bağlı olduğu kondansatörün ana teknik özelliklerini tanımanız gerekir.

Nominal kapasite. Bileşenin ana amacını karakterize eder - ne tür bir yükü depolayabilir. Ana karakteristik farads olarak ölçülür [f]. Bununla birlikte, böyle bir ölçüm birimi çok büyük, bu nedenle paylaşımlar kullanılıyor:

• Milifarads, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Mikrofaradlar, mikrofaradlar - 0, 000001 F (10^-6);
• Nanofaradlar, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• Picofarads, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

Nominal voltaj, kapasitörün normal modda çalışacağının garanti edilebildiği voltajdır. Bu değer aşılırsa, dielektrikin bozulması muhtemeldir. Volt birimlerinden (elektrolitler için) ve binlerce volta kadar (film ve seramik) olabilir. Onarırken, bu değer başarısız olandan daha düşük olmamalıdır, daha yüksek - yapabilirsiniz!

Sapma toleransı - gerçek kapasitenin beyan edilen nominal kapasiteden ne kadar farklı olabileceği. % 20-30'a ulaşabilir, ancak özel doğruluğun gerekli olduğu devrelerde kullanım için% 1'e kadar toleranslı yüksek hassasiyetli modeller de vardır.

Kapasitans sıcaklık katsayısı - bu parametre elektrolitler için önemlidir. Alüminyum kapasitörlerde, sıcaklık azaldığında, kapasitans azalır ve elektriksel direnç artar (ESR'de)

ESR - eşdeğer seri direnç, elektrolitler için de önemlidir. Basit bir ifadeyle - ne kadar büyükse, o kadar kötüdür. Şişmiş kondorlarda ESR yükselir.

Aşağıdaki tabloda, farklı nominal kapasiteler ve voltajlar için izin verilen ESR değerlerini görebilirsiniz.

Nerede ve ne için uygulanır?

Yine de, “kapasitör ne için tasarlanmıştır?” Sorusuna cevap vereceğiz. pratik açıdan. Bunu yapmak için birkaç şemayı düşünün.

Elektrolitik kapasitörler, güç kaynaklarında daha önce belirtilen ağ dalgalanma filtresi olarak en yaygın olarak kullanılır. Aşağıdaki şema elektrolitin nereye kurulduğunu göstermektedir. Yük arttıkça, dalgalanmayı düzeltmek için elektrolit kapasitesi de artar.

Kondansatörlerin kullanıldığı bir sonraki yer yüksek ve alçak geçiren filtrelerdir. Aşağıdaki şema tipik kapanımları göstermektedir. Böylece, hoparlörlerde bas, orta ve yüksek frekanslar aktif bileşenler kullanılmadan hoparlörler boyunca büyütülür.

Balast güç kaynakları genellikle küçük pilleri ve ucuz LED ampuller, radyolar ve diğerleri gibi düşük güçlü cihazları şarj etmek için kullanılır. Besleme cihazıyla seri olarak bir film kondansatörü monte edilir, reaktansından dolayı akımı sınırlar - bu kadar basit bir devrenin çalışma prensibi budur.

Snabbers, yarı iletken anahtarları ve röle kontaklarını anahtarlama yüklerinden korumak için tasarlanmış cihazlardır. Modern darbeli yüksek frekanslı PSU'larda, bir direnç ve kapasitörden gelen snubbers kullanılır, böylece devredeki ana parametreleri iyileştirir ve tuşlardaki yükü ve ısıtmasındaki güç kaybını azaltır. Sönümleyicinin çalışma prensibi, kapasitenin sabit şarj süresinin kullanılması nedeniyle anahtar üzerindeki voltajın büyümesini ve azalmasını önler.

Sonuç

Bir kapasitörün ne olduğunu, nasıl tasarlandığını ve hangi işlevi yerine getirdiğini inceledik. Daha derinlemesine bir çalışma için, çeşitli kapasitörlerin ne tür kapasitörler olduğunu ve çeşitli devreler ve uygulamalardaki pratik özelliklerini yakından tanımanız gerekir. Bu nedenle, örneğin, çalışma ve güvenilirlikte özel doğruluk gerektiren durumlarda, düşük ESR elektrolitleri veya tantal elektrolitler kullanılırken, doğrultucudaki filtrede ne koyacağı konusunda özel bir fark yoktur.

Sonunda, makalenin konusuyla ilgili faydalı videolar izlemenizi öneririz:

Ayrıca okuyun:

• İletkenler, yarı iletkenler ve dielektrikler nelerdir
• Elektrik kapasitesi nedir
• Bir kapasitörün kapasitansını belirleme yöntemleri