Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

V elektrotechnice a elektronice existuje vedle rezistoru řada dalších pasivních komponent. Jedním z nich je kondenzátor. Používá se ve filtrech, jako zařízení pro skladování energie ve zdrojích energie, jako kompenzátor jalového výkonu, stejně jako v jiných oblastech. V tomto článku se podíváme na to, jak funguje kondenzátor a co je obecně.

Definice

Slovo kondenzátor pochází z latiny "condensatio", což znamená "akumulace". Ve fyzice se tento termín používá k popisu celého výklenku elektrických výrobků, jehož účelem je pracovat jako sklad energie. Množství akumulované energie závisí na kapacitě a čtverci napětí na jeho deskách, děleno 2. Současně proud protéká pouze během nabíjení. Ale nejdřív první.

E = (CU2) / 2

Zjednodušeně řečeno, kondenzátor je zařízení schopné uchovávat energii v elektrickém poli. V nejjednodušším provedení se skládá ze dvou vodičů (desek), oddělených dielektrikem. Na obrázku níže je znázorněno zjednodušené schéma externího zařízení plochého kondenzátoru. Symbol na diagramu představuje 2 prvky s výškou 8 mm, ve vzdálenosti 1, 5 mm od sebe.

Princip činnosti

Teď, když víme, jak je tento prvek označen v diagramech, musíme zvážit princip fungování kondenzátoru. Když jsou desky kondenzátoru připojeny ke zdroji energie, elektrické náboje z kladných a záporných svorek impulsního impulsu na desky se na nich hromadí.

Elektrický proud je přerušen po nabití kondenzátoru na jmenovitou kapacitu, protože mezi deskami je dielektrická vrstva a nemůže plynule proudit. Když je napájení odpojeno, nabití zůstane na kondenzátoru, a proto napětí zůstane na svorkách.

Náboje nahromaděné na každé z desek jsou opačné. Proto je deska, která byla připojena k kladnému výstupu zdroje energie, kladně nabitá a ta, která je záporná k zápornému. Princip činnosti tohoto výrobku je založen na přitahování opačných nábojů v elektrickém obvodu.

Zjednodušeně řečeno, kondenzátor ušetří energii, která byla přenesena ze zdroje energie - to je její účel. V praxi však dochází k různým ztrátám a únikům.

Zajímavé Leyden Bank - prototyp moderních kondenzátorů, narozený v roce 1745. Toto zařízení bylo schopno ukládat energii a extrahovat jiskry, když bylo uzavřeno. Vzhled a design viz níže.

Na obrázku níže vidíte konstrukci nejjednoduššího plochého kondenzátoru - dvou desek oddělených dielektrikem:

Vzhledem k tomu, že kapacita je přímo úměrná ploše desek a je nepřímo úměrná vzdálenosti mezi nimi - pak za účelem zvýšení kapacity vyvinuli inženýři řadu dalších forem kondenzátorů. Například, seřazené ve spirále - takže jejich plocha byla mnohonásobně větší se stejnými rozměry, stejně jako válcová a sférická řešení.

Jeden ze zákonů spínání uvádí, že napětí na deskách kondenzátoru se nemůže náhle měnit, jak je znázorněno na následující miniatuře.

Druhy

Klasifikace kondenzátorů může probíhat podle různých kritérií.

Podle stálosti kapacity:

  • Trvalý.
  • Proměnné. Jejich kapacita může být změněna buď manuálně operátorem (uživatelem) zařízení, nebo pod vlivem napětí (jako varicaps a variconds).

Polaritou použitého napětí:

  • Nepolární - může pracovat v AC obvodech.
  • Polar - při připojení napětí s nesprávnou polaritou selže.

V závislosti na tom, kde se tyto komponenty používají, existují různé možnosti pro materiál:

  • Papír a kov a papír - jsou známé mnoha, obyčejný v sovětských časech, kondenzátory v podobě obdélníkových cihel označených jako "MBHCH". Vzhled tohoto typu kondenzátoru vidíte níže. Jsou nepolární.
  • Keramické - často filtrují vysokofrekvenční šum a relativní dielektrická konstanta umožňuje vyrábět vícevrstvé komponenty s kapacitou srovnatelnou s elektrolyty (drahé), nejsou citlivé na polaritu.
  • Film - obyčejný ve formě hnědých polštářků, levný, být používán všude. Charakterizován nízkým svodovým proudem, malou kapacitou, vysokým provozním napětím a necitlivostí na polaritu použitého napětí.
  • Se vzduchovým dielektrikem. Nejlepší příklad takového prvku je trimrový kondenzátor rezonančního obvodu z rádiového přijímače, kapacita takových prvků je malá, ale je vhodné realizovat jeho změnu.
  • Elektrolytické - jedná se o prvky ve formě sudů, které jsou nejčastěji instalovány jako filtr pro síťové pulsace v napájecí jednotce. Konstrukce a princip provozu vám umožní získat větší kapacitu s malými rozměry, ale časem mohou vysychat, ztrácet kapacitu nebo bobtnat. Jak vypadat v dobrém stavu, tyto výrobky vidíte níže. Jako dielektrikum se používá tenká vrstva oxidu kovu. Pokud se v napájecí jednotce použijí dielektrické kondenzátory s dielektrikem AL 2 O 3, takzvaný „Hliníkové elektrolyty“, pak pro provoz ve vysokofrekvenčních obvodech - používají tantal (Ta 2 0 5 - také patří do elektrolytů) kondenzátory, protože mají menší svodový proud, větší odolnost vůči vnějším vlivům, na rozdíl od předchozích, hliník.
  • Polymerní - schopný odolat vysokým impulsním proudům, pracovat při nízkých teplotách

Hlavní technické vlastnosti

Pokud opravujete nebo vyvíjíte elektronické zařízení, budete muset vybrat vhodný kondenzátor, který nahradí poruchu. K tomu je třeba se seznámit se základními technickými vlastnostmi kondenzátoru, na kterém závisí jeho provoz v elektrickém obvodu.

Jmenovitá kapacita. Charakterizuje hlavní účel komponenty - jaký druh poplatku může uložit. Hlavní charakteristika je měřena ve farad [F]. Taková měrná jednotka je však příliš velká, takže používají 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 );
  • Picofarads, pF - 0 000 000 000 001 F (10 - 12 ).

Jmenovité napětí - to je napětí, na které lze zaručit, že kondenzátor pracuje v normálním režimu. Je-li tato hodnota překročena, je pravděpodobné, že nastane porucha dielektrika. To může být od jednotek voltů (pro elektrolyty) k tisícům voltů (film a keramika). Při opravě by tato hodnota neměla být nižší než u neúspěšných, vyšších - můžete!

Tolerance odchylky - kolik se skutečná kapacita může lišit od uvedené nominální hodnoty. To může dosáhnout 20-30%, ale tam jsou také vysoce přesné modely s tolerancí až 1% - pro použití v okruzích, kde je vyžadována speciální přesnost.

Teplotní koeficient kapacity - tento parametr je důležitý pro elektrolyty. V hliníkových kondenzátorech, jak klesá teplota, kapacita klesá a zvyšuje se elektrický odpor (v anglickém ESR)

ESR - ekvivalentní sériový odpor, je také důležitý pro elektrolyty. Jednoduchý jazyk - čím více je, tím horší. Zvedne Conder ESR.

V níže uvedené tabulce můžete vidět přípustné hodnoty ESR pro různé jmenovité kapacity a napětí.

Kde a pro co platí

Z praktického hlediska však odpovíme na otázku „co je kondenzátor určen?“. Za to považujeme několik schémat.

Nejpoužívanější elektrolytické kondenzátory byly nalezeny v kvalitě zmíněného filtru síťových pulzací v napájecích zdrojích. Níže uvedený diagram ukazuje, kde je elektrolyt instalován. Čím větší je zátěž - tím větší je kapacita elektrolytu pro vyhlazení pulzací.

Dalším místem, kde se používají kondenzátory, jsou filtry s vysokým a nízkým průchodem. Níže uvedený diagram ukazuje typické inkluze. Tak v akustických systémech jsou basy, střední a vysoké frekvence rozloženy po reproduktorech bez použití aktivních komponent.

Napájecí zdroje jsou často používány k nabíjení malých baterií a zařízení s nízkou spotřebou energie, jako jsou levné LED světla, rádia a další. Filmový kondenzátor je instalován v sérii s napájecím zařízením, což omezuje proud díky jeho reaktanci - to je princip fungování takového jednoduchého obvodu.

Snabbers jsou zařízení určená k ochraně polovodičových spínačů a reléových kontaktů před zátěží vyplývajícími ze spínání. V moderních pulzních vysokofrekvenčních napájecích zdrojích se používají tlumiče rezistoru a kondenzátoru, čímž se zlepšují hlavní parametry v obvodu a snižuje se zátěž klíčů, jakož i ztráta výkonu při jeho vytápění. Principem činnosti odlehčování je zpomalení fronty růstu a poklesu napětí na klíči pomocí konstantní doby nabíjení kapacitance.

Závěr

Zvažovali jsme, co je kondenzátor, jak je uspořádán a jakou funkci vykonává. Pro podrobnější studium je třeba se seznámit s typy kondenzátorů a jejich praktickými funkcemi v různých obvodech a aplikacích. Tak například v případech, kdy je vyžadována speciální přesnost při provozu a spolehlivosti, jsou používány elektrolyty s nízkým ESR nebo tantalem, zatímco ve filtru na usměrňovači není žádný zvláštní rozdíl.

Nakonec doporučujeme zobrazit užitečná videa k tématu článku:

Přečtěte si také:

  • Co jsou vodiče, polovodiče a dielektrika?
  • Co je to elektrický výkon
  • Způsoby stanovení kapacitance kondenzátoru

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Znalostní báze