Kas yra kondensatorius ir kam jis skirtas?

Apibrėžimas

Žodis kondensatorius kilęs iš lotyniško „kondensacija“, kuris verčiamas kaip „kaupimasis“. Fizikoje šis terminas naudojamas apibūdinti visą elektros gaminių nišą, kurios paskirtis yra veikti kaip energijos kaupimo įtaisas. Išsaugotos energijos kiekis priklauso nuo talpos ir jo plokštėse esančios įtampos kvadrato, padalyto iš 2. Be to, srovė teka per jį tik įkrovimo metu. Bet visų pirma pirmiausia.

E = (CU²)/2

Paprastai tariant, kondensatorius yra prietaisas, galintis kaupti energiją elektrinis laukas. Paprasčiausią versiją sudaro du laidininkai (plokštės), atskirti dielektriku. Žemiau esančiame paveikslėlyje matote supaprastintą plokščio kondensatoriaus išorinio įrenginio schemą. Simbolis diagramoje reiškia 2 bruožus, kurių aukštis yra 8 mm, vienas nuo kito 1,5 mm atstumu.

Veikimo principas

Dabar, kai mes žinome, kaip šis elementas yra nurodytas diagramose, turime apsvarstyti kondensatoriaus veikimo principą. Kai kondensatoriaus plokštės yra prijungtos prie maitinimo šaltinio, elektros krūviai iš teigiamų ir neigiamų IP gnybtų išteka į plokštes, kaupdamiesi ant jų.

Įkrovus kondensatorių iki vardinės talpos, elektros srovė nutrūksta, nes tarp plokščių yra dielektrinis sluoksnis, ji negali nuolat tekėti. Išjungus maitinimo šaltinį, kondensatoriuje liks krūviai, tai reiškia, kad įtampa jo gnybtuose išliks.

Kiekvienoje plokštelėje sukaupti krūviai priešingi. Atitinkamai, dangtis, kuris buvo prijungtas prie teigiamo maitinimo šaltinio, yra įkraunamas teigiamai, o tas, kuris yra prijungtas prie neigiamo gnybto, yra neigiamas. Šio produkto veikimo principas grindžiamas priešingų krūvių pritraukimu elektros grandinėje.

Paprastais žodžiais tariant, kondensatorius sutaupys energiją, kuri buvo perduota iš maitinimo šaltinio - tokia yra jo paskirtis. Tačiau praktikoje yra įvairių nuostolių ir nutekėjimų.

Įdomus! „Leiden Bank“ yra modernių kondensatorių prototipas, gimęs 1745 m. Šis prietaisas galėjo kaupti energiją ir ištraukti kibirkštis, kai jo plokštės buvo uždarytos. Išvaizda ir dizainas, kurį matote žemiau.

Žemiau esančiame paveikslėlyje matote paprasčiausio plokščio kondensatoriaus konstrukciją - dvi plokštes, atskirtas dielektriku:

Kadangi talpa yra tiesiogiai proporcinga plokščių plotui ir atvirkščiai proporcinga atstumui tarp jų, norėdami padidinti talpą, inžinieriai sukūrė daugybę kitų formų kondensatorių.Pavyzdžiui, plokštės, apvyniotos spirale - taigi jų plotas tapo daug kartų didesnis tais pačiais bendrais matmenimis, taip pat cilindriniai ir sferiniai sprendimai.

Viename iš perjungimo įstatymų teigiama, kad įtampa tarp kondensatoriaus plokštelių negali staigiai pasikeisti, kaip parodyta toliau pateiktoje miniatiūroje.

Peržiūrų

Kondensatoriai gali būti klasifikuojami pagal įvairius kriterijus.

Pagal talpos pastovumą:

• Nuolatinis.
• Kintamieji Jų talpą gali pakeisti rankiniu būdu prietaiso operatorius (vartotojas) arba veikdamas įtampą (kaip varikapsose ir varikonduose).

Pagal naudojamos įtampos poliškumą:

• Neapoliarinis - gali veikti kintamos srovės grandinėse.
• Poliarinis - kai prijungta netinkamo poliškumo įtampa, jie sugenda.

Atsižvelgiant į tai, kur šie komponentai naudojami, pagal medžiagą išskiriami skirtingi variantai:

• Popierius ir popierius yra įprasti daugeliui įprastų sovietmečiu kondensatorių, stačiakampių plytų pavidalo, su tokiu žymėjimu kaip „MBGCH“. Šio tipo kondensatorių išvaizdą matote žemiau. Jie yra nepoliniai.
• Keraminiai - jie dažnai filtruoja aukšto dažnio triukšmą, o santykinis pralaidumas leidžia jums pagaminti daugiasluoksnius komponentus, kurių talpa panaši į elektrolitus (brangi), nėra jautrūs poliškumui.
• Plėvelė, paskirstyta rudų pagalvėlių pavidalu, nebrangi, naudojama visur. Pasižymi maža nuotėkio srove, maža talpa, aukšta darbine įtampa ir nejautrumu taikomosios įtampos poliškumui.
• Su oro dielektriku. Geriausias tokio elemento pavyzdys yra rezonansinės grandinės derinimo kondensatorius iš radijo imtuvo, tokių elementų talpa yra maža, tačiau patogu realizuoti jo pasikeitimą.
• Elektrolitiniai - tai yra statinių pavidalo elementai, jie dažniausiai įrengiami kaip tinklo impulsų maitinimo šaltinyje filtras. Konstrukcija ir veikimo principas leidžia gauti didelę talpą su mažu dydžiu, tačiau laikui bėgant jie gali išdžiūti, prarasti talpą ar išsipūsti. Kaip šie produktai atrodo geros būklės, galite pamatyti žemiau. Kaip dielektrikas naudojamas plonas metalo oksido sluoksnis. Jei maitinimo šaltinyje naudojami kondensatoriai su dielektriku iš AL₂O₃ - vadinamasis "Aliuminio elektrolitai", tada darbui aukšto dažnio grandinėse naudokite tantalą (Ta₂0₅ - Jie taip pat taikomi elektrolitų) kondensatoriams, nes jie turi mažesnę nuotėkio srovę, didesnį atsparumą išoriniam poveikiui, skirtingai nei ankstesni aliuminio.
• Polimeras - atlaiko dideles impulsines sroves, veikia žemoje temperatūroje

Pagrindinės specifikacijos

Jei taisote ar kuriate elektroninį įrenginį, turėsite pasirinkti tinkamą kondensatorių, kuris pakeis nepavykusį. Ir tam jūs turite susipažinti su pagrindinėmis kondensatoriaus techninėmis charakteristikomis, nuo kurių priklauso jo veikimas elektros grandinėje.

Nominali talpa. Tai apibūdina pagrindinį komponento tikslą - kokį krūvį jis gali laikyti. Pagrindinė charakteristika išmatuota faradais [f]. Tačiau toks matavimo vienetas yra per didelis, todėl naudojamos akcijos:

• Milifaradai, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Mikropadarai, mikrofarai - 0, 000 001 F (10^-6);
• Nanofaradai, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• „Picofarads“, pF - 0, 000, 000, 001 F (10^-12).

Nominali įtampa yra įtampa, iki kurios gali būti garantuojama, kad kondensatorius veiks normaliu režimu. Jei ši vertė viršijama, dielektriko suskirstymas yra labai tikėtinas. Tai gali būti nuo voltų vienetų (elektrolitams) ir iki tūkstančių voltų (plėvelės ir keramikos). Remontuojant ši vertė neturėtų būti mažesnė už sugedusią, didesnė - įmanoma!

Nuokrypio tolerancija - kiek tikrasis talpa gali skirtis nuo deklaruojamos vardinės talpos. Jis gali siekti 20–30%, tačiau yra ir didelio tikslumo modelių, kurių paklaida yra iki 1% - skirti naudoti tose schemose, kur reikalingas ypatingas tikslumas.

Talpos temperatūros koeficientas - šis parametras svarbus elektrolitams. Aliuminio kondensatoriuose, kai mažėja temperatūra, talpa mažėja ir didėja elektrinė varža (ESR)

ESR - lygiavertis serijos atsparumas, taip pat svarbus elektrolitams. Kalbant paprasčiau - kuo jis didesnis, tuo blogiau. Patinusiuose kondiloriuose ESR pakyla.

Žemiau esančioje lentelėje pateiktos skirtingų vardinių talpų ir įtampų leistinos ESR vertės.

Kur ir kam taikomi

Vis dėlto mes atsakysime į klausimą „kam skirtas kondensatorius?“ praktiniu požiūriu. Norėdami tai padaryti, apsvarstykite keletą schemų.

Elektrolitiniai kondensatoriai plačiausiai naudojami kaip jau minėtas tinklo virpėjimo filtras maitinimo šaltiniuose. Žemiau pateiktoje diagramoje parodyta, kur yra elektrolitas. Kuo didesnė apkrova, tuo didesnė elektrolito talpa reikalinga norint išlyginti virpėjimą.

Kita vieta, kur naudojami kondensatoriai, yra aukšto ir žemo dažnio filtrai. Žemiau pateiktoje schemoje parodyti tipiški intarpai. Taigi garsiakalbiuose basa, vidutinis ir aukštas dažniai vedami išilgai garsiakalbių, nenaudojant aktyvių komponentų.

Balasto maitinimo šaltiniai dažnai naudojami mažoms baterijoms ir mažos galios įrenginiams, pvz., Pigioms LED lemputėms, radijo imtuvams ir kitiems, įkrauti. Plėvelinis kondensatorius montuojamas nuosekliai su tiekimo įtaisu, ribojantį srovę dėl jo reaktyvumo - toks yra tokios paprastos grandinės veikimo principas.

Snabberiai yra įtaisai, skirti apsaugoti puslaidininkių jungiklius ir relių kontaktus nuo perjungimo apkrovų. Šiuolaikiškuose impulsiniuose aukšto dažnio PSU yra naudojamas rezistoriaus ir kondensatoriaus išstūmimas, taip pagerinant pagrindinius parametrus grandinėje ir sumažinant klavišų apkrovą, taip pat energijos nuostolius jį kaitinant. Skambiklio veikimo principas yra sulėtinti rakto augimo ir įtampos mažėjimo frontus, naudojant nuolatinį talpos įkrovos laiką.

Išvada

Mes ištyrėme, kas yra kondensatorius, kaip jis suprojektuotas ir kokią funkciją jis atlieka. Norėdami atlikti gilesnį tyrimą, turite iš arti susipažinti su kondensatorių tipais ir jų praktinėmis ypatybėmis įvairiose grandinėse ir pritaikymuose. Taigi, pavyzdžiui, tais atvejais, kai reikalingas ypatingas veikimo tikslumas ir patikimumas, naudojami žemo ESR arba tantalo elektrolitai, tuo tarpu lygintuvo filtre nėra jokio skirtumo, ką dėti.

Pabaigoje mes rekomenduojame žiūrėti naudingus vaizdo įrašus straipsnio tema:

Taip pat skaitykite:

• Kas yra laidininkai, puslaidininkiai ir dielektrikai
• Kas yra elektrinė talpa
• Kondensatoriaus talpos nustatymo metodai