Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
V elektrotechnike a elektronike existuje okrem rezistora aj množstvo ďalších pasívnych komponentov. Jedným z nich je kondenzátor. Používa sa vo filtroch, ako zásobník energie v zdrojoch energie, ako kompenzátor jalového výkonu, ako aj v iných oblastiach. V tomto článku sa pozrieme na to, ako funguje kondenzátor a čo je vo všeobecnosti.definícia
Slovo kondenzátor pochádza z latinského "condensatio", čo sa nazýva "akumulácia". Vo fyzike sa tento termín používa na opis celého výklenku elektrických výrobkov, ktorého účelom je pracovať ako sklad energie. Množstvo akumulovanej energie závisí od kapacity a štvorca napätia na jeho doskách vydeleného 2. Súčasne prúd prúdi len počas nabíjania. Ale prvé veci ako prvé.
E = (CU2) / 2
Jednoducho povedané, kondenzátor je zariadenie schopné uchovávať energiu v elektrickom poli. V najjednoduchšej verzii sa skladá z dvoch vodičov (dosiek), oddelených dielektrikom. Na obrázku nižšie vidíte zjednodušený diagram externého zariadenia plochého kondenzátora. Symbol na diagrame predstavuje 2 znaky s výškou 8 mm vo vzdialenosti 1, 5 mm od seba.
Princíp činnosti
Teraz, keď vieme, ako je tento prvok určený v diagramoch, musíme zvážiť princíp činnosti kondenzátora. Keď sú dosky kondenzátora pripojené k zdroju energie, na nich sa akumulujú elektrické náboje z kladných a záporných svoriek impulzného impulzu na platne.
Elektrický prúd je prerušený po nabití kondenzátora na menovitý výkon, pretože medzi doskami je dielektrická vrstva a nemôže nepretržite prúdiť. Keď sa odpojí napájanie, na kondenzátore zostanú náboje a napätie tak zostane na svorkách.
Náboje nahromadené na každej z platní sú opačné. Teda platňa, ktorá bola pripojená k kladnému výstupu zdroja energie, je kladne nabitá a tá, ktorá je záporná k zápornej. Princíp činnosti tohto výrobku je založený na priťahovaní opačných nábojov v elektrickom obvode.
Jednoducho povedané, kondenzátor ušetrí energiu, ktorá bola prenesená zo zdroja energie - to je jeho účel. V praxi však dochádza k rôznym stratám a únikom.
Zaujímavé! Leyden Bank - prototyp moderných kondenzátorov, narodený na svetle v roku 1745. Toto zariadenie bolo schopné skladovať energiu a extrahovať iskry, keď bolo zatvorené. Vzhľad a dizajn, ktorý vidíte nižšie.
Na obrázku nižšie vidíte konštrukciu najjednoduchšieho plochého kondenzátora - dve dosky oddelené dielektrikom:
Pretože kapacita je priamo úmerná ploche dosiek a nepriamo úmerná vzdialenosti medzi nimi - potom, aby sa zvýšila kapacita, inžinieri vyvinuli niekoľko ďalších foriem kondenzátorov. Napríklad, zoradené v špirále - takže ich plocha bola mnohokrát väčšia s rovnakými rozmermi, ako aj valcové a sférické riešenia.
Jeden zo zákonov spínania uvádza, že napätie na doskách kondenzátora sa nemôže náhle meniť, ako je znázornené na nasledujúcej miniatúre.
typy
Klasifikácia kondenzátorov môže nastať podľa rôznych kritérií.
Podľa konštantnosti kapacity:
- Trvalá.
- Premenné. Ich kapacita môže byť zmenená buď manuálne operátorom (užívateľom) zariadenia, alebo pod vplyvom napätia (ako varicaps a variconds).
Polaritou použitého napätia:
- Nepolárny - môže pracovať v AC obvodoch.
- Polar - pri pripájaní napätia s nesprávnou polaritou zlyhá.
V závislosti od toho, kde sa tieto komponenty používajú, existujú rôzne možnosti pre materiál:
- Papier a kov a papier - sú známe mnohým, bežné v sovietskych časoch, kondenzátory vo forme obdĺžnikových tehál označených ako "MBHCH". Vzhľad tohto typu kondenzátora vidíte nižšie. Sú nepolárne.
- Keramické - často filtrujú vysokofrekvenčný šum a relatívna dielektrická konštanta vám umožňuje vyrábať viacvrstvové komponenty s kapacitou porovnateľnou s elektrolyty (drahé), nie sú citlivé na polaritu.
- Film - obyčajný vo forme hnedých vankúšikov, lacný, sa používa všade. Charakterizované nízkym zvodovým prúdom, malou kapacitou, vysokým prevádzkovým napätím a necitlivosťou na polaritu použitého napätia.
- So vzduchovým dielektrikom. Najlepším príkladom takéhoto prvku je trimrový kondenzátor rezonančného obvodu z rádiového prijímača, kapacita takýchto prvkov je malá, ale je vhodné realizovať jeho zmenu.
- Elektrolytické - to sú prvky vo forme sudov, najčastejšie sa inštalujú ako filter pre sieťové pulzácie v napájacej jednotke. Dizajn a princíp činnosti vám umožňujú získať väčšiu kapacitu s malými rozmermi, ale časom môžu vyschnúť, stratiť kapacitu alebo napučať. Ako vyzerať v dobrom stave, tieto výrobky vidíte nižšie. Ako dielektrikum sa používa tenká vrstva oxidu kovu. Ak sa v napájacej jednotke použijú dielektrické kondenzátory s dielektrikom AL2O3, takzvaný „Hliníkové elektrolyty“, potom pre prevádzku vo vysokofrekvenčných obvodoch - používajú tantal (Ta 2 0 5 - patria tiež k elektrolytom) kondenzátory, pretože majú menší zvodový prúd, väčšiu odolnosť voči vonkajším vplyvom, na rozdiel od predchádzajúcich, hliník.
- Polymer - schopný odolávať vysokým impulzným prúdom, pracovať pri nízkych teplotách
Hlavné technické vlastnosti
Ak opravujete alebo vyvíjate elektronické zariadenie, budete musieť vybrať vhodný kondenzátor, ktorý nahradí zlyhaný. A preto sa musíte zoznámiť so základnými technickými vlastnosťami kondenzátora, na ktorom závisí jeho prevádzka v elektrickom obvode.
Menovitá kapacita. Charakterizuje hlavný účel komponentu - aký druh poplatku môže uložiť. Hlavná charakteristika sa meria vo faradách [F]. Takáto merná jednotka je však príliš veľká, takže používajú akcie:
- Milifarády, mF-0, 001 F ( 10-3 );
- Mikrofarady, microfarad - 0 000 001 F (10 -6 );
- Nanofarády, nF - 0 000 000 001 F (10 - 9 );
- Picofarady, pF - 0, 000 000 000 001 F (10 - 12 ).
Menovité napätie - to je napätie, na ktoré môže byť kondenzátor garantovaný v normálnom režime. Ak sa táto hodnota prekročí, pravdepodobne nastane porucha dielektrika. Môže byť od jednotiek voltov (pre elektrolyty) až po tisíce voltov (film a keramika). Pri opravách by táto hodnota nemala byť nižšia ako hodnota zlyhania, vyššia - môžete!
Tolerancia odchýlky - koľko sa skutočná kapacita môže líšiť od uvedenej nominálnej hodnoty. Môže dosiahnuť 20-30%, ale existujú aj modely s vysokou presnosťou s toleranciou do 1% - pre použitie v obvodoch, kde sa vyžaduje špeciálna presnosť.
Teplotný koeficient kapacity - tento parameter je dôležitý pre elektrolyty. V hliníkových kondenzátoroch, ako klesá teplota, kapacita klesá a zvyšuje sa elektrický odpor (v anglickom ESR)
ESR - ekvivalentný sériový odpor, je tiež dôležitý pre elektrolyty. Jednoduchý jazyk - čím viac je, tým horšie. Zdurené Conder ESR stúpa.
V nižšie uvedenej tabuľke môžete vidieť povolené hodnoty ESR pre rôzne menovité kapacity a napätia.
Kde a za čo platí
Z praktického hľadiska však odpovieme na otázku „na čo je kondenzátor určený?“. Za to považujeme niekoľko schém.
Najpoužívanejšie elektrolytické kondenzátory sa nachádzajú v kvalite vyššie uvedeného filtra sieťových pulzácií v napájacích zdrojoch. Nižšie uvedený diagram ukazuje, kde je elektrolyt nainštalovaný. Čím väčšie je zaťaženie - tým väčšia je kapacita elektrolytu na vyhladenie pulzácií.
Ďalšie miesto, kde sa používajú kondenzátory, sú filtre s vysokým a nízkym prietokom. Nižšie uvedený diagram znázorňuje typické inklúzie. Takže v akustických systémoch sú basy, stredné a vysoké frekvencie rozložené na reproduktory bez použitia aktívnych komponentov.
Predradené napájacie zdroje sa často používajú na nabíjanie malých batérií a napájanie nízkonapäťových zariadení, ako sú lacné LED svetlá, rádiá a ďalšie. Filmový kondenzátor je inštalovaný v sérii s napájacím zariadením, čo obmedzuje prúd kvôli jeho reaktancii - to je princíp činnosti takéhoto jednoduchého obvodu.
Snabbers sú zariadenia určené na ochranu polovodičových spínačov a reléových kontaktov pred zaťažením vznikajúcim pri prepínaní. V moderných pulzných vysokofrekvenčných napájacích zdrojoch sa používajú tlmivky z rezistora a kondenzátora, čím sa zlepšujú hlavné parametre v obvode a znižuje sa zaťaženie kľúčov, ako aj strata výkonu pri jeho vykurovaní. Princíp činnosti tlmiča je spomaliť fronty rastu a poklesu napätia na kľúči pomocou časovej konštanty nabíjania kapacity.
záver
Uvažovali sme o tom, čo je kondenzátor, ako je usporiadaný a akú funkciu vykonáva. Pre podrobnejšiu štúdiu sa musíte oboznámiť s typmi kondenzátorov a ich praktickými funkciami v rôznych obvodoch a aplikáciách. Tak napríklad v prípadoch, keď sa vyžaduje špeciálna presnosť pri prevádzke a spoľahlivosti, sa používajú elektrolyty s nízkym ESR alebo tantal, zatiaľ čo vo filtri na usmerňovači nie je žiadny zvláštny rozdiel, čo sa má dať.
Nakoniec odporúčame prezerať si užitočné videá na tému článku:
Prečítajte si aj:
- Čo sú vodiče, polovodiče a dielektrika?
- Čo je elektrický výkon
- Spôsoby stanovenia kapacity kondenzátora