Hogyan működik a kondenzátor a bábuknál? A kondenzátorok célja és alkalmazása. Kondenzátorok soros csatlakoztatása

Minden típusú kondenzátornak azonos az alapszerkezete, két vezetőképes lemezből (lemezből) áll, amelyekre az ellentétes pólusú elektromos töltések koncentrálódnak, és a köztük lévő szigetelőanyag rétegből.

A felhasznált anyagok és a dielektromos réteg különböző paramétereivel rendelkező lemezek mérete befolyásolja a kondenzátor tulajdonságait.

Osztályozás

A kondenzátorok típusokra oszthatók a következő tényezők szerint.

Cél

• Általános rendeltetésű . Ez az elektronikában használt kondenzátorok népszerű típusa. Nincsenek különleges követelmények velük szemben.
• Különleges . Az ilyen kondenzátorok megnövelték a megbízhatóságot adott feszültségen és egyéb paramétereken az elektromos motorok és speciális berendezések indításakor.

Kapacitás változás

• Állandó kapacitás . Nincs lehetőségük a kapacitás megváltoztatására.
• Változó kapacitás . Megváltoztathatják a kapacitás értékét, ha ki vannak téve a hőmérsékletnek, feszültségnek vagy a lemezek helyzetének beállításához. A változó kondenzátorok a következők:
  Trimmer kondenzátorok nem a kapacitás gyors beállításával járó folyamatos működésre szolgálnak. Csak a berendezések egyszeri beállítására és a kapacitás időszakos beállítására szolgálnak.
  Nemlineáris kondenzátorok nemlineáris grafikon szerint változtatják kapacitásukat a hőmérséklet és a feszültség hatására. Azokat a kondenzátorokat nevezzük, amelyek kapacitása a feszültségtől függ varicondas , hőmérséklettől - hőkondenzátorok .

A védekezés módja

• Védtelen bedolgozni normál körülmények között, nincs védelem.
• Védett A kondenzátorok védett házban készülnek, így magas páratartalom mellett is működhetnek.
• Nem szigetelt nyitott testűek, és nincsenek szigetelve a különféle áramköri elemekkel való érintkezéstől.
• Elszigetelt A kondenzátorok zárt házban készülnek.
• Tömörített speciális anyagokkal töltött testük legyen.
• Zárt zárt házzal rendelkeznek, teljesen elszigetelve a külső környezettől.

A telepítés típusa

• Felszerelt több típusra oszthatók;
  — szalagos kimenetek;
  - tartócsavar;
  — kerek elektródák;
  — radiális vagy axiális vezetékek.
• Kondenzátorok csavaros csatlakozókkal menetekkel ellátva az áramkörhöz való csatlakozáshoz, tápáramkörökben használatos. Könnyebb az ilyen következtetések rögzítése a hűtőradiátorokon a hőterhelés csökkentése érdekében.
• Kondenzátorok Vel beépíthető terminálok új fejlesztés, a táblára szerelve a helyükre pattannak. Ez nagyon kényelmes, mivel nincs szükség forrasztásra.
• Kondenzátorok tervezve felületi beépítéshez, tervezési jellemzőkkel rendelkeznek: a ház egyes részei vezetékek.
• Kapacitások nyomtatási telepítéshez kerek csapokkal készült a deszkára helyezéshez.

Dielektromos anyag szerint

A lemezek közötti szigetelési ellenállás a szigetelőanyag paramétereitől függ. Ettől függnek a megengedett veszteségek és egyéb paraméterek is. Tekintsük a különböző dielektromos anyagokkal rendelkező kondenzátorok típusait.

• Kondenzátorok szervetlen szigetelővel üvegkerámiából, üvegzománcból, csillámból. A dielektromos anyagot fémbevonattal vagy fóliával vonják be.
• Alacsony frekvencia A kondenzátorok szigetelőanyagot tartalmaznak gyengén poláris szerves filmek formájában, amelyek dielektromos veszteségei az áram frekvenciájától függenek.
• Nagyfrekvenciás modellek fluoroplasztikus és polisztirol fóliákat tartalmaznak.
• Nagyfeszültségű impulzusos modellek kombinált anyagokból készült szigetelővel rendelkezzen.
• Kondenzátorokban DC feszültségén dielektrikumként politetrafluor-etilént, papírt vagy kombinált anyagot használnak.
• Alacsony feszültség A modellek 1,6 kV feszültségig működnek.
• Magas feszültség modellek 1,6 kV feletti feszültségen működnek.
• Dozimetriai A kondenzátorok alacsony áramerősséggel működnek, alacsony önkisüléssel és nagy szigetelési ellenállással rendelkeznek.
• Zajcsillapító a kapacitások csökkentik a keletkező zavarokat elektromágneses mező, alacsony induktivitása van.
• Kapacitások szerves szigetelővel kondenzátorpapír és különféle filmek felhasználásával készült.
• Vákuumos, levegős, gázzal töltött A kondenzátorok dielektromos veszteségei alacsonyak, ezért nagy frekvenciájú berendezésekben használják őket.

Tányér alakú

• Gömbölyű.
• Lakás.
• Hengeres.

Polaritások

• Elektrolitikus a kondenzátorokat oxidkondenzátoroknak nevezzük. Bekötésükkor kötelező figyelni a kivezetések polaritását. Az elektrolitkondenzátorok tantál vagy alumínium anódon elektrokémiai úton kialakított oxidrétegből álló dielektrikumot tartalmaznak. A katód folyékony vagy gél formájú elektrolit.
• Nem poláris kondenzátorok beépíthetők az áramkörbe a polaritás betartása nélkül.

Tervezési jellemzők

A fent tárgyalt kondenzátortípusok nem mindegyike nagyon népszerű. Ezért nézzük meg közelebbről tervezési jellemzők a leggyakrabban használt kondenzátortípusok.

Kondenzátorok levegő típusai

A levegőt dielektrikumként használják. Az ilyen típusú kondenzátorok beváltak, amikor nagy frekvencián működnek, mint változó kapacitású hangkondenzátorok. A kondenzátor mozgó lemeze a forgórész, az állólemezt pedig állórésznek nevezzük. Ha a lemezeket egymáshoz képest eltoljuk, a teljes terület ezeknek a lemezeknek a metszéspontja és a kondenzátor kapacitása. Korábban az ilyen kondenzátorok nagyon népszerűek voltak a rádióállomások hangolására szolgáló rádióvevőkben.

Kerámiai

Az ilyen kondenzátorok egy vagy több lemezből készülnek speciális kerámia. A fémlemezek úgy készülnek, hogy egy fémréteget porlasztanak egy kerámialapra, majd csatlakoztatják a vezetékekhez. A kerámia anyag különböző tulajdonságokkal használható.

Sokféleségüket a dielektromos állandók széles skálája határozza meg. Méterenként több tízezer farádot is elérhet, és csak az ilyen típusú konténerekhez érhető el. A kerámia kondenzátorok ezen tulajdonsága lehetővé teszi nagy kapacitásértékek létrehozását, amelyek összehasonlíthatók az elektrolit kondenzátorokkal, de a csatlakozás polaritása nem fontos számukra.

A kerámiák tulajdonságainak nemlineáris, összetett függősége van a feszültségtől, frekvenciától és hőmérséklettől. A ház kis mérete miatt az ilyen típusú kondenzátorokat kompakt eszközökben használják.

Film

Az ilyen modellekben a műanyag fólia dielektrikumként működik: polikarbonát, polipropilén vagy poliészter.

A kondenzátorlemezeket szórják vagy fólia formájában készítik. Az új anyag a polifenilén-szulfid.

A filmkondenzátorok paraméterei

• Rezonáns áramkörökhöz használják.
• A legkisebb szivárgási áram.
• Kis kapacitású.
• Nagy szilárdság.
• Ellenáll a nagy áramerősségnek.
• Ellenáll az elektromos meghibásodásnak (tűri a nagyfeszültséget).
• A legmagasabb üzemi hőmérséklet akár 125 fok is lehet.

Polimer

Ezek a modellek jelenlétükben különböznek az elektrolittartályoktól polimer anyag, oxidfilm helyett a lemezek között. Nincsenek kitéve töltésszivárgásnak és duzzadásnak.

A polimer paraméterei jelentősek impulzusáram, állandó hőmérsékleti együttható, alacsony ellenállás. A polimer modellek helyettesíthetik az elektrolitikus modelleket a szűrőkben impulzusforrásokés egyéb eszközök.

Elektrolitikus

Az elektrolitkondenzátorok a papírmodellektől a dielektromos anyagban különböznek, ami a pozitív lemezen elektrokémiai eljárással előállított fém-oxid.

A második lemez száraz vagy folyékony elektrolitból készül. Az elektródák általában tantálból vagy alumíniumból készülnek. Minden elektrolittartály polarizáltnak minősül, és csak a következő helyen képes normálisan működni állandó feszültség egy bizonyos polaritáson.

A polaritás figyelmen kívül hagyása visszafordíthatatlan károsodást okozhat. kémiai folyamat a tartály belsejében, ami annak meghibásodásához, vagy akár robbanáshoz vezethet, mivel gáz szabadul fel.

Az elektrolitikusok közé tartoznak a szuperkondenzátorok, amelyeket ionisztoroknak neveznek. Nagyon nagy kapacitással rendelkeznek, több ezer Farádot elérnek.

Tantál elektrolitikus

A tantál elektrolitok kialakításának sajátossága van a tantál elektródában. A dielektrikum tantál-pentoxidból áll.

Opciók

• Jelentéktelen szivárgási áram, ellentétben az alumínium típusokkal.
• Kis méretek.
• A külső hatásokkal szembeni immunitás.
• Alacsony aktív ellenállás.
• Nagy érzékenység rossz póluscsatlakozás esetén.

Alumínium elektrolitikus

A pozitív pólus egy alumínium elektróda. Dielektrikumként alumínium-trioxidot használtak. Impulzusblokkban használják, és kimeneti szűrőként szolgálnak.

Opciók

• Nagy kapacitású.
• Csak helyes munka alacsony frekvenciák.
• Megnövelt kapacitás/méret arány: Más típusú kondenzátorok nagyobb méretűek lennének egyetlen kapacitáshoz.
• Nagy áramszivárgás.
• Alacsony induktivitás.

Papír

A fólialemezek közötti dielektrikum egy speciális kondenzátorpapír. IN elektronikus eszközök papírtípusok A kondenzátorok általában magas és alacsony frekvenciájú áramkörökben működnek.

Fém papír kondenzátorok tömítettséggel, nagy fajlagos kapacitással, jó minőségű elektromos szigeteléssel rendelkeznek. Kialakításuk fólia helyett vákuumos fémleválasztást alkalmaz egy papírdielektrikumra.

A papírkondenzátorok nem rendelkeznek nagy mechanikai szilárdsággal. Ebben a tekintetben a belseje egy fém tokban van elhelyezve, amely védi a készülékét.

Minden rádiótechnikai és elektronikai eszközben a tranzisztorok és mikroáramkörök mellett kondenzátorokat is használnak. Egyes áramkörökben több van, másokban kevesebb, de gyakorlatilag nincs elektronikus áramkör kondenzátorok nélkül.

Ugyanakkor a kondenzátorok különféle feladatokat hajthatnak végre az eszközökben. Először is, ezek az egyenirányítók és stabilizátorok szűrőiben lévő kapacitások. Kondenzátorok segítségével jelet továbbítanak az erősítő fokozatai között, alu- és felüláteresztő szűrőket építenek, az időintervallumokat időkésleltetésben állítják be, és kiválasztják a különböző generátorokban az oszcillációs frekvenciát.

A kondenzátorok eredetüket visszavezetik 18. század közepe században Pieter van Musschenbroek holland tudós használta kísérletei során. Leiden városában élt, így nem nehéz kitalálni, miért hívták így ezt a korsót.

Valójában közönséges volt üvegedény, kívül-belül ónfóliával bélelt - staniol. Ugyanarra a célra használták, mint a modern alumíniumot, de az alumíniumot még nem fedezték fel.

Akkoriban az egyetlen áramforrás egy elektroforos gép volt, amely akár több száz kilovolt feszültséget is képes volt kifejleszteni. Itt töltötték fel a Leyden tégelyt. A fizika tankönyvek egy olyan esetet írnak le, amikor Muschenbroek kiengedte a kannáját egy tíz kézen fogó gárdistából álló láncon keresztül.

Akkor még senki sem tudta, hogy a következmények tragikusak lehetnek. Az ütés meglehetősen érzékeny volt, de nem halálos. Ez nem jött be, mert a Leyden tégely űrtartalma jelentéktelen volt, az impulzus nagyon rövid volt, így a kisütési teljesítmény alacsony volt.

Hogyan működik a kondenzátor?

A kondenzátor kialakítása gyakorlatilag nem különbözik a Leyden-edénytől: ugyanaz a két lemez, amelyet dielektrikum választ el. Pontosan így ábrázolják a kondenzátorokat a modern elektromos diagramokon. Az 1. ábra egy síkkondenzátor vázlatos felépítését és számítási képletét mutatja.

1. ábra Párhuzamos lemezes kondenzátor kialakítása

Itt S a benne lévő lemezek területe négyzetméter, d a lemezek közötti távolság méterben, C a kapacitás faradban, ε a közeg dielektromos állandója. A képletben szereplő összes mennyiség az SI rendszerben van feltüntetve. Ez a képlet a legegyszerűbb lapos kondenzátorra érvényes: egyszerűen elhelyezhet kettőt fémlemezek, amelyből következtetéseket vonnak le. A levegő dielektrikumként szolgálhat.

Ebből a képletből érthető, hogy minél nagyobb a lemezek területe és minél kisebb a köztük lévő távolság, annál nagyobb a kondenzátor kapacitása. Az eltérő geometriájú kondenzátoroknál a képlet eltérő lehet, például egyetlen vezető kapacitására ill. De a kapacitás függése a lemezek területétől és a köztük lévő távolságtól megegyezik a lapos kondenzátoréval: minél nagyobb a terület és minél kisebb a távolság, annál nagyobb a kapacitás.

Valójában a lemezek nem mindig laposak. Sok kondenzátornál, például fém-papír kondenzátoroknál, a lemezek alumíniumfóliával vannak összetekerve egy papírdielektrikummal egy fémház alakú, szoros golyóvá.

Az elektromos szilárdság növelése érdekében a vékony kondenzátorpapírt szigetelő vegyületekkel, leggyakrabban transzformátorolajjal impregnálják. Ez a kialakítás lehetővé teszi akár több száz mikrofarad kapacitású kondenzátorok készítését. A kondenzátorok hasonlóképpen működnek más dielektrikumokkal.

A képlet nem tartalmaz korlátozást az S lemezek területére és a d lemezek közötti távolságra vonatkozóan. Ha feltételezzük, hogy a lemezeket nagyon távol lehet elhelyezni egymástól, és ugyanakkor a lemezek területe nagyon kicsire tehető, akkor valamilyen kapacitás, bár kicsi, mégis megmarad. Ez az érvelés azt sugallja, hogy még csak két, egymás mellett elhelyezkedő vezetőnek is van elektromos kapacitása.

Ezt a körülményt széles körben alkalmazzák a nagyfrekvenciás technológiában: bizonyos esetekben a kondenzátorokat egyszerűen nyomtatott áramköri sávok formájában, vagy akár csak két, polietilén szigetelésben összecsavart vezeték formájában készítik. Egy közönséges tésztahuzalnak vagy kábelnek is van kapacitása, és a hossz növekedésével növekszik.

A C kapacitáson kívül minden kábelnek van R ellenállása is. Mindkettő fizikai tulajdonságait a a kábel hosszában vannak elosztva, és impulzusjelek továbbításakor integráló RC láncként működnek, a 2. ábrán látható.

2. ábra.

Az ábrán minden egyszerű: itt az áramkör, itt a bemeneti jel, és itt a kimeneti jel. Az impulzus a felismerhetetlenségig eltorzul, de ez szándékosan történik, ezért szerelték össze az áramkört. Közben a kábelkapacitás impulzusjelre gyakorolt ​​hatásáról beszélünk. A kábel másik végén impulzus helyett egy ilyen „csengő” jelenik meg, és ha rövid az impulzus, akkor lehet, hogy egyáltalán nem éri el a kábel másik végét, teljesen eltűnhet.

Történelmi tény

Itt teljesen helyénvaló felidézni a transzatlanti kábel lefektetésének történetét. Az első próbálkozás 1857-ben kudarcot vallott: a távírópontokat és kötőjeleket (téglalap alakú impulzusokat) úgy torzították el, hogy a 4000 km hosszú vonal másik végén semmit sem lehetett kivenni.

A második kísérletre 1865-ben került sor. Ekkorra az angol fizikus, W. Thompson kidolgozta a hosszú vonalakon keresztüli adatátvitel elméletét. Ennek az elméletnek a fényében a kábelfektetés sikeresebbnek bizonyult.

Viktória királynő ezért a tudományos bravúrért lovagi címet és Lord Kelvin címet adományozott a tudósnak. Így hívtak egy kis várost Írország partjainál, ahol a kábelfektetés megkezdődött. De ez csak egy szó, és most térjünk vissza a képlet utolsó betűjéhez, nevezetesen az ε közeg dielektromos állandójához.

Egy kicsit a dielektrikumokról

Ez az ε a képlet nevezőjében van, ezért növelése kapacitásnövekedést von maga után. A legtöbb használt dielektrikum esetében, mint például a levegő, a lavsan, a polietilén, a fluoroplast, ez az állandó majdnem megegyezik a vákuum állandójával. De ugyanakkor sok olyan anyag van, amelynek dielektromos állandója sokkal magasabb. Ha egy légkondenzátort acetonnal vagy alkohollal töltenek meg, akkor a kapacitása 15...20-szorosára nő.

De az ilyen anyagok a nagy ε mellett meglehetősen magas vezetőképességgel is rendelkeznek, így egy ilyen kondenzátor nem tartja jól a töltést, gyorsan kisül. Ezt a káros jelenséget szivárgási áramnak nevezik. Ezért speciális anyagokat fejlesztenek ki a dielektrikumokhoz, amelyek lehetővé teszik elfogadható szivárgási áramok biztosítását a kondenzátorok nagy fajlagos kapacitásával. Pontosan ez magyarázza a kondenzátorok ilyen sokféle típusát és típusát, amelyek mindegyike meghatározott feltételekhez készült.

Ezek rendelkeznek a legnagyobb fajlagos kapacitással (kapacitás/térfogat arány). Az „elektrolitok” kapacitása eléri a 100 000 uF-ot, az üzemi feszültség pedig a 600 V-ot. Az ilyen kondenzátorok csak alacsony frekvencián működnek jól, leggyakrabban tápszűrőkben. Az elektrolit kondenzátorok megfelelő polaritással vannak csatlakoztatva.

Az ilyen kondenzátorokban lévő elektródák egy vékony fém-oxid film, ezért ezeket a kondenzátorokat gyakran oxidkondenzátoroknak nevezik. Az ilyen elektródák közötti vékony levegőréteg nem túl megbízható szigetelő, ezért az oxidlemezek közé elektrolitréteg kerül. Leggyakrabban savak vagy lúgok koncentrált oldatai.

A 3. ábra egy ilyen kondenzátort mutat be.

3. ábra Elektrolit kondenzátor

A kondenzátor méretének becsléséhez egy egyszerű gyufásdobozt fényképeztek le mellé. A meglehetősen nagy kapacitás mellett az ábrán a tűrés is látható százalékban: nem kevesebb, mint a névleges 70%-a.

Abban az időben, amikor a számítógépek nagyok voltak, és számítógépeknek hívták, az ilyen kondenzátorok lemezmeghajtókban voltak (a modern HDD-ben). Az ilyen meghajtók információs kapacitása ma már csak mosolyt tud kelteni: két 350 mm átmérőjű lemezen 5 megabájtnyi információ tárolódott, maga a készülék pedig 54 kg-ot nyomott.

Az ábrán látható szuperkondenzátorok fő célja az volt, hogy hirtelen áramszünet esetén eltávolítsák a mágneses fejeket a lemez munkaterületéről. Az ilyen kondenzátorok több évig tárolhatták a töltést, amit a gyakorlatban teszteltek.

Az alábbiakban néhány egyszerű kísérlet elvégzését javasoljuk elektrolit kondenzátorokkal, hogy megértsük, mire képes egy kondenzátor.

Áramkörökben való használatra AC nem poláris elektrolit kondenzátorokat gyártanak, de valamiért nagyon nehéz beszerezni. Hogy ezt a problémát valahogy megkerüljük, a hagyományos poláris „elektrolitokat” ellentétesen kapcsolják be: plusz-mínusz-mínusz-plusz.

Ha egy poláris elektrolit kondenzátort váltóáramú áramkörre csatlakoztatunk, először felmelegszik, majd robbanás következik be. A régi hazai kondenzátorok minden irányban szétszórtak, míg az importált kondenzátorok speciális eszközzel rendelkeznek, amely lehetővé teszi a hangos lövések elkerülését. Általában ez vagy egy keresztbevágás a kondenzátor alján, vagy egy lyuk gumidugóval.

Nagyon nem szeretik a nagyfeszültségű elektrolit kondenzátorokat, még akkor sem, ha a polaritás megfelelő. Ezért soha ne helyezzen „elektrolitokat” olyan áramkörbe, ahol az adott kondenzátor maximális értékéhez közeli feszültség várható.

Néha néhány, még jó hírű fórumon a kezdők felteszik a kérdést: „A diagram egy 470 µF * 16 V-os kondenzátort mutat, de van egy 470 µF * 50 V-os, telepíthetem?” Igen, természetesen megteheti, de a fordított csere elfogadhatatlan.

A kondenzátor energiát tárolhat

Ez segít megérteni ezt a kijelentést egyszerű áramkör, a 4. ábrán látható.

4. ábra Áramkör kondenzátorral

Ennek az áramkörnek a fő karaktere egy kellően nagy kapacitású C elektrolit kondenzátor, hogy a töltési és kisütési folyamatok lassan, sőt nagyon világosan menjenek végbe. Ez lehetővé teszi az áramkör működésének vizuális megfigyelését egy hagyományos zseblámpa izzójával. Ezek a zseblámpák már régóta átadták a helyét a modern LED-eseknek, de a hozzájuk tartozó izzókat még mindig árulják. Ezért nagyon egyszerű egy áramkört összeállítani és egyszerű kísérleteket végezni.

Talán valaki azt mondja: „Miért? Hiszen minden nyilvánvaló, de ha a leírást is elolvasod...” Úgy tűnik, nincs itt semmi kifogásolnivaló, de minden, még a legegyszerűbb is, sokáig a fejben marad, ha a megértés a kezeken keresztül jutott.

Tehát az áramkör össze van szerelve. Hogyan működik?

Az ábrán látható SA kapcsoló állásában a C kondenzátor a GB áramforrásról töltődik az áramkörben lévő R ellenálláson keresztül: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Töltőáram az ábrán egy nyíl mutatja az iз indexet. A kondenzátor töltési folyamata az 5. ábrán látható.

5. ábra Kondenzátor töltési folyamata

Az ábrán látható, hogy a kondenzátoron lévő feszültség egy görbe vonal mentén nő, amelyet a matematikában exponenciálisnak neveznek. A töltőáram közvetlenül tükrözi a töltési feszültséget. A kondenzátoron lévő feszültség növekedésével a töltőáram csökken. És csak a kezdeti pillanatban felel meg az ábrán látható képletnek.

Egy idő után a kondenzátor 0 V-ról az áramforrás feszültségére töltődik, az áramkörünkben 4,5 V-ig. Az egész kérdés az, hogy hogyan határozható meg ez az idő, meddig kell várni, mikor töltődik fel a kondenzátor?

"tau" időállandó τ = R*C

Ez a képlet egyszerűen megsokszorozza egy sorba kapcsolt ellenállás és kondenzátor ellenállását és kapacitását. Ha az SI rendszer figyelmen kívül hagyása nélkül az ellenállást ohmban, a kapacitást pedig Faradban helyettesítjük, akkor az eredményt másodpercek alatt kapjuk meg. Ennyi idő szükséges ahhoz, hogy a kondenzátor az áramforrás feszültségének 36,8%-ára feltöltődjön. Ennek megfelelően a majdnem 100%-os töltéshez 5* τ időre lesz szükség.

Gyakran az SI-rendszer figyelmen kívül hagyásával az ellenállást Ohmban és a kapacitást mikrofaradban helyettesítik a képletben, akkor az idő mikroszekundumban lesz. Esetünkben kényelmesebb másodpercben megkapni az eredményt, amihez egyszerűen meg kell szorozni a mikroszekundumot egy millióval, vagy egyszerűbben a tizedesvesszőt hat hellyel balra mozgatni.

A 4. ábrán látható áramkör esetében 2000 μF kondenzátorkapacitás és 500 Ω ellenállású ellenállás esetén az időállandó τ = R*C = 500 * 2000 = 1 000 000 mikroszekundum vagy pontosan egy másodperc. Így körülbelül 5 másodpercet kell várnia, amíg a kondenzátor teljesen feltöltődik.

Ha a megadott idő elteltével az SA kapcsolót a megfelelő helyzetbe állítja, a C kondenzátor az EL izzón keresztül kisül. Ebben a pillanatban egy rövid villanás következik, a kondenzátor kisül, és a lámpa kialszik. A kondenzátor kisülési irányát egy ip indexű nyíl mutatja. A kisülési időt is a τ időállandó határozza meg. A kisülési grafikont a 6. ábra mutatja.

6. ábra Kondenzátor kisülési grafikonja

A kondenzátor nem engedi át az egyenáramot

A 7. ábrán látható még egyszerűbb diagram segít ennek az állításnak az ellenőrzésében.

7. ábra Áramkör kondenzátorral egyenáramú áramkörben

Ha bezárja az SA kapcsolót, a villanykörte röviden felvillan, jelezve, hogy a C kondenzátor feltöltődött az izzón keresztül. Itt látható a töltési grafikon is: a kapcsoló zárt állapotában az áram maximális, a kondenzátor feltöltődése közben csökken, majd egy idő után teljesen leáll.

Ha a kondenzátor jó minőségű, azaz alacsony szivárgóáramnál (önkisülés) a kapcsoló ismételt lezárása nem vezet villanáshoz. Egy újabb vaku eléréséhez a kondenzátort le kell meríteni.

Kondenzátor a teljesítményszűrőkben

A kondenzátort általában az egyenirányító után helyezik el. Leggyakrabban az egyenirányítók teljes hullámúak. A leggyakoribb egyenirányító áramkörök a 8. ábrán láthatók.

8. ábra Egyenirányító áramkörök

A félhullámú egyenirányítókat általában olyan esetekben is használják, amikor a terhelési teljesítmény jelentéktelen. Az ilyen egyenirányítók legértékesebb minősége az egyszerűség: csak egy dióda és egy transzformátor tekercs.

Teljes hullámú egyenirányító esetén a szűrőkondenzátor kapacitása kiszámítható a képlet segítségével

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, ahol C a μF kondenzátor kapacitása, Po a W terhelési teljesítmény, U a B egyenirányító kimeneti feszültsége, f a frekvencia AC feszültség Hz, dU pulzációs amplitúdó V.

A nagy szám a számlálóban 1 000 000 a kondenzátor kapacitását rendszer-Farad-ból mikrofaradokká alakítja át. A nevezőben szereplő kettő az egyenirányító félciklusainak számát jelenti: félhullámú egyenirányítónál egy jelenik meg a helyén.

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

és háromfázisú egyenirányító esetén a képlet a következőképpen alakul: C = 1000000 * Po / 3 * U * f * dU.

Szuperkondenzátor - ionisztor

Nemrég jelent meg új osztály elektrolit kondenzátorok, az ún. Tulajdonságait tekintve az akkumulátorhoz hasonlít, bár számos korláttal.

Az ionisztor rövid időn belül, szó szerint néhány perc alatt feltöltődik a névleges feszültségre, ezért célszerű tartalék áramforrásként használni. Valójában az ionisztor nem poláris eszköz, az egyetlen dolog, ami meghatározza a polaritását, a gyártónál történő töltés. Annak érdekében, hogy ez a polaritás ne keveredjen össze a jövőben, ezt + jellel jelöljük.

Nagy szerep Az ionisztorok működési körülményei játszanak szerepet. 70˚C hőmérsékleten a névleges feszültség 0,8-ának megfelelő feszültség mellett a garantált tartósság nem több, mint 500 óra. Ha a készülék a névleges feszültség 0,6-os feszültségén működik, és a hőmérséklet nem haladja meg a 40 fokot, akkor a megfelelő működés 40 000 órán keresztül vagy tovább lehetséges.

Az ionisztorok leggyakoribb alkalmazása a tartalék tápegységekben. Ezek főleg memóriachipek vagy elektronikus órák. Ebben az esetben az ionisztor fő paramétere az alacsony szivárgási áram, az önkisülés.

Az ionisztorok használata együtt napelemek. Ennek oka a töltési feltételek kritikustalansága és a gyakorlatilag korlátlan számú töltési-kisütési ciklus is. További értékes tulajdonság, hogy az ionisztor nem igényel karbantartást.

Eddig sikerült elmondanom, hogyan és hol működnek az elektrolitkondenzátorok, főleg egyenáramú áramkörökben. A váltóáramú áramkörökben lévő kondenzátorok működését egy másik cikk tárgyalja -.

A kondenzátor, konder, klíma - így hívják a tapasztalt szakemberek - az egyik leggyakrabban használt elem a különféle elektromos áramkörökben. A kondenzátor képes töltés tárolására elektromos áramés továbbítsa az elektromos áramkör többi elemére.
A legegyszerűbb kondenzátor két dielektrikummal elválasztott lemezelektródából áll, ezeken az elektródákon különböző polaritású elektromos töltés halmozódik fel, a másik pedig negatív töltésű.

A kondenzátor működési elve és célja- Ezekre a kérdésekre megpróbálok röviden és nagyon világosan válaszolni. Az elektromos áramkörökben ezek az eszközök különféle célokra használhatók, de fő funkciójuk az elektromos töltés tárolása, azaz egy kondenzátor vesz elektromos áramot, tárolja, majd továbbítja az áramkörbe.

Kondenzátor csatlakoztatásakor elektromos hálózat A kondenzátor elektródáin elektromos töltés kezd felhalmozódni. A töltés kezdetén a kondenzátor fogyasztja a legnagyobb elektromos áramot, amikor a kondenzátor feltöltődik, az elektromos áram csökken, és amikor a kondenzátor kapacitása megtelik, az áram teljesen eltűnik.

Amikor az elektromos áramkört leválasztják az áramforrásról, és terhelést csatlakoztatnak, a kondenzátor nem kap töltést, és a felhalmozott áramot átadja más elemeknek, mintegy áramforrássá válva.

Fő műszaki specifikációk a kondenzátor kapacitás. A kapacitás a kondenzátor azon képessége, hogy elektromos töltést halmozzon fel. Minél nagyobb a kondenzátor kapacitása, annál több töltést képes felhalmozni, és ennek megfelelően visszaengedni az elektromos áramkörbe. A kondenzátor kapacitását Faradban mérik. A kondenzátorok kialakítása, anyaga, amelyből készültek, és felhasználási területe eltérő. A leggyakoribb kondenzátor: állandó kondenzátor, a következőképpen van megjelölve:

A fix kondenzátorok a legtöbbből készülnek különféle anyagokés lehet fém-papír, csillám, kerámia. Az ilyen kondenzátorokat elektromos alkatrészként minden elektronikus eszközben használják.

Elektrolit kondenzátor

A következő elterjedt kondenzátortípus a poláris elektrolit kondenzátorok, a képe rajta elektromos diagramígy néz ki -

Elektrolit kondenzátort is lehet nevezni állandó kondenzátor, mert kapacitásuk nem változik.

De uh elektrolit kondenzátorok van egy nagyon fontos különbség, a kondenzátor egyik elektródája melletti (+) jel azt jelzi, hogy poláris kondenzátorról van szó, és az áramkörre való csatlakoztatásnál figyelni kell a polaritásra. A pozitív elektródát csatlakoztatni kell az áramforrás pluszjára, a negatív (aminek nincs plusz előjele) a negatívra - (a modern kondenzátorok testén a negatív elektróda jelölése van, de a pozitív elektróda semmilyen módon nincs jelölve ).

Ennek a szabálynak a be nem tartása a kondenzátor meghibásodásához és akár robbanáshoz is vezethet, amihez fóliapapír szóródása és rossz szag is társul (természetesen a kondenzátortól...). Az elektrolit kondenzátorok nagyon nagy kapacitásúak lehetnek, és ennek megfelelően meglehetősen nagy potenciált halmozhatnak fel. Ezért az elektrolitkondenzátorok az áram kikapcsolása után is veszélyesek, és gondatlan kezelés esetén erős áramütést kaphat. Ezért a feszültség eltávolítása után a biztonságos munkavégzés elektromos eszközzel (elektronikai javítás, beállítás stb.) az elektrolit kondenzátort elektródáinak rövidre zárásával kell kisütni (ezt speciális szikraközzel kell megtenni), különösen a nagy kondenzátorok esetében, amelyeket olyan tápegységekre szerelnek, ahol van nagyfeszültségű.

Változó kondenzátorok.

Amint a névből megérti, a változtatható kondenzátorok megváltoztathatják a kapacitásukat - például a rádióvevők hangolásakor. Újabban csak változtatható kondenzátorokat használtak a rádióvevők kívánt állomásra történő hangolására a vevő hangológombjának elforgatásával, ami megváltoztatta a kondenzátor kapacitását. A változtatható kondenzátorokat ma is használják egyszerű, olcsó vevőkben és adókban. A változtatható kondenzátor kialakítása nagyon egyszerű. Szerkezetileg állórészből és forgórészlapokból áll, a forgórészlapok mozgathatóak és az utóbbiak érintése nélkül lépnek be az állórészlapokba. Az ilyen kondenzátorban lévő dielektrikum levegő. Amikor az állórészlapok belépnek a forgórészlapokba, a kondenzátor kapacitása megnő, a forgórészlapok kilépésekor pedig a kapacitás csökken. A változtatható kondenzátor megnevezése így néz ki:

KONDENZÁTOROK ALKALMAZÁSA

A kondenzátorokat széles körben használják az elektrotechnika minden területén, különféle elektromos áramkörökben.
Váltakozó áramú áramkörben ezek kapacitásként szolgálhatnak. Vegyük ezt a példát: ha egy kondenzátort és egy izzót sorba kötünk egy akkumulátorral (egyenáram), akkor az izzó nem fog világítani.

Ha egy ilyen áramkört váltakozó áramforráshoz csatlakoztat, a villanykörte világít, és a fény intenzitása közvetlenül függ a használt kondenzátor kapacitásának értékétől.

Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a kondenzátorokat szűrőként használják olyan áramkörökben, amelyek elnyomják a magas és alacsony frekvenciájú interferenciákat.

A kondenzátorokat különféle területeken is használják impulzus áramkörök, ahol nagy elektromos töltés gyors felhalmozódása és felszabadulása szükséges, gyorsítókban, fotovillanásokban, impulzuslézerekben, mivel képesek nagy elektromos töltést felhalmozni és gyorsan átvinni a hálózat más elemeire alacsony ellenállással, erős impulzust hozva létre. .A kondenzátorok a feszültség egyenirányítása során fellépő hullámok kisimítására szolgálnak. A kondenzátor töltésmegtartó képessége hosszú ideig lehetővé teszi ezek felhasználását információk tárolására. És ez csak egy nagyon rövid lista mindarról, ahol kondenzátor használható.

A villamosmérnöki tanulmányok folytatása során még sok érdekességet fedezhet fel, többek között a kondenzátorok munkáját és használatát. De ez az információ elég lesz ahhoz, hogy megértse és továbblépjen.

Hogyan ellenőrizzük a kondenzátort

A kondenzátorok ellenőrzéséhez eszközre, teszterre vagy egyébre van szüksége multiméter. Vannak speciális eszközök, amelyek kapacitást (C) mérnek, de ezek a készülékek pénzbe kerülnek, és gyakran nincs értelme otthoni műhelybe beszerezni őket, főleg, hogy olcsó kínai multiméterek vannak a piacon, kapacitásmérő funkcióval. Ha a teszter nem rendelkezik ilyen funkcióval, használhatja a szokásos tárcsázási funkciót - to hogyan kell csengetni multiméterrel, mint az ellenállások ellenőrzésekor - mi az az ellenállás. Ebben az esetben a kondenzátor „lebontása” ellenőrizhető, a kondenzátor ellenállása nagyon nagy, szinte végtelen (attól függően, hogy a kondenzátor milyen anyagból készült). Az elektrolitkondenzátorok ellenőrzése a következőképpen történik - Be kell kapcsolni a tesztelőt folytonossági módban, csatlakoztatni kell az eszköz szondáit a kondenzátor elektródáihoz (lábaihoz), és figyelni kell a multiméter jelzőjének leolvasását; amíg teljesen meg nem áll. Ezután ki kell cserélni a szondákat, a leolvasások szinte nullára csökkennek. Ha minden úgy történt, ahogy leírtam, a Conder működik. Ha a leolvasott értékek nem változnak, vagy azonnal nagyok lesznek, vagy a készülék nullát mutat, akkor a kondenzátor hibás. Én személy szerint jobban szeretem a „klímákat” mérőórával ellenőrizni a tű sima mozgását, mint a számok villogását a jelzőablakban.

Kondenzátor kapacitása Faradban mérve 1 farad óriási érték. Ez a kapacitás lesz fém golyó amelynek mérete 13-szor fogja meghaladni a mi napunk méretét. Egy Föld bolygó méretű gömb kapacitása mindössze 710 mikrofarad lenne. Az elektromos eszközökben használt kondenzátorok kapacitását jellemzően mikrofaradban (mF), pikofaradban (nF), nanofaradban (nF) adjuk meg. Tudnia kell, hogy 1 mikrofarad egyenlő 1000 nanofaraddal. Ennek megfelelően 0,1 uF egyenlő 100 nF-tal. A fő paraméteren kívül az elemek testén fel van tüntetve a tényleges kapacitás megengedett eltérése a megadotttól és a feszültség, amelyre a készüléket tervezték. Ha túllépi, a készülék meghibásodhat.

Ez a tudás elegendő lesz ahhoz, hogy elkezdje és önállóan folytassa a kondenzátorok és fizikai tulajdonságaik tanulmányozását egy speciális szakirodalom. Sok sikert és kitartást kívánok!

Az elektronika sok különböző alkatrészt használ, amelyek együttesen számos műveletet tesznek lehetővé. Az egyik egy kondenzátor. És a cikk keretein belül arról fogunk beszélni, hogy milyen mechanizmus ez, hogyan működik, miért van szükség kondenzátorra és mit csinál az áramkörökben.

Mi az a kondenzátor?

A kondenzátor egy passzív elektromos eszköz, amely az áramkörökben különféle feladatokat tud végrehajtani, mivel képes felhalmozni a töltést és az elektromos tér energiáját. De a fő alkalmazási kör az egyenirányítók és stabilizátorok szűrőiben található. Így a kondenzátoroknak köszönhetően jelet továbbítanak az erősítő fokozatai között, időintervallumokat állítanak be az időzítéshez, valamint felül- és aluláteresztő szűrőket építenek. Tulajdonságaiból adódóan különböző generátorokban frekvenciaválasztásra is használják.

Az ilyen típusú kondenzátorok több száz mikrofarad kapacitással büszkélkedhetnek. Ennek az elektronikai alkatrésznek a családjának többi tagja is hasonló elv szerint készült. Hogyan ellenőrizhető a kondenzátor és győződjön meg arról, hogy a dolgok valós állapota megfelel a feliratoknak? A legegyszerűbb módja a digitális multiméter használata. Az ohmmérő válaszol arra a kérdésre is, hogy hogyan ellenőrizzük a kondenzátort.

Működési elv és miért van szükség kondenzátorra

A jelölésből és a sematikus képből arra következtethetünk, hogy akár két egymás mellett elhelyezkedő fémlemez is egyszerű kondenzátorként működhet. A levegő ebben az esetben dielektrikumként működik. Elméletileg nincs korlátozás a lemezek területére és a köztük lévő távolságra. Ezért még akkor is, ha nagy távolságokra elterjednek és méretüket csökkentik, még ha ez jelentéktelen is, bizonyos kapacitás megmarad.

Ezt a tulajdonságot a nagyfrekvenciás technológiában használják. Megtanulták tehát, hogy akár közönséges nyomtatott áramköri sávok formájában is elkészítsék, valamint egyszerűen két polietilén szigetelésű vezeték összecsavarásával. Kábel használatakor a kondenzátor kapacitása (µF) a hosszával nő. De meg kell érteni, hogy ha az átvitt impulzus rövid és a vezeték hosszú, akkor előfordulhat, hogy egyszerűen nem éri el a célt. A kondenzátor DC és AC áramkörökben használható.

Energiatárolás

A kondenzátor kapacitásának növekedésével az olyan folyamatok, mint a töltés és a kisütés, lassan haladnak. Egy adott elektromos eszközön a feszültség egy görbe vonal mentén nő, amit a matematikában exponenciálisnak neveznek. Idővel a kondenzátor feszültsége 0 V-ról a tápegység szintjére nő (ha az utóbbi túl magas értékei miatt nem ég ki).

Elektrolit kondenzátor

On pillanatnyilag Az elektrolit kondenzátorok a legnagyobb fajlagos kapacitással büszkélkedhetnek ennek a mutatónak az alkatrész térfogatához viszonyított arányában. Kapacitásuk eléri a 100 ezer mikrofarad értéket, üzemi feszültségük pedig 600 V. De csak alacsony frekvencián működnek jól. Mire használható az ilyen típusú kondenzátor? A fő alkalmazási terület a szűrők az elektrolitkondenzátorok, amelyek mindig a megfelelő polaritású áramkörökhöz vannak csatlakoztatva. Az elektródák vékony filmből készülnek (mely fém-oxidból készül). Mivel a köztük lévő vékony levegőréteg nem elég jó szigetelő, itt egy elektrolitréteget is adnak hozzá (tömény lúg- vagy savaoldat működik).

Szuperkondenzátor

Ez az elektrolit kondenzátorok új osztálya, az úgynevezett ionisztorok. Tulajdonságai miatt az akkumulátorhoz hasonlít, bár bizonyos korlátozások vonatkoznak rá. Így előnyük a rövid (általában néhány perc) töltési időben rejlik. Mire használható az ilyen típusú kondenzátor? Az ionisztorokat tartalék tápegységként használják. A gyártás során kiderül, hogy nem polárisak, és hol a plusz és hol a mínusz, azt az első töltés határozza meg (a gyártó üzemben).

A hőmérséklet és a névleges feszültség jelentős hatással van a teljesítményre. Tehát 70˚C-on és 0,8 teljesítményen csak 500 üzemóra áll rendelkezésre. Ha a feszültséget a névleges érték 0,6-ára, a hőmérsékletet pedig 40 fokra csökkentjük, élettartama 40 ezer órára nő. Az ionisztorok memóriachipekben vagy elektronikus órákban találhatók. Ugyanakkor jó kilátásaik vannak a napelemekben való felhasználásukra.

Időzítőkben használják őket, mivel az ellenállások lassú töltést és kisütést tesznek lehetővé. Az áramkörökben induktorok és kondenzátorok vannak jelen oszcillációs áramkörök adó és vevő eszközök. A különféle tápegység-kialakításokban hatékonyan kisimítják a feszültség hullámzását az egyenirányítási folyamat után.

Könnyen áthalad a kondenzátorokon, de késik. Ez lehetővé teszi szűrők gyártását különféle célokra. Az elektromos és elektronikus áramkörökben a kondenzátorok segítenek lelassítani az olyan folyamatokat, mint például a feszültség növekedése vagy csökkenése.

Kondenzátor: működési elv

A kondenzátor működésének alapelve az elektromos töltés tárolására való képessége. Vagyis a megfelelő időben feltölthető vagy kisüthető. Ez a tulajdonság akkor nyilvánul meg a legvilágosabban, ha egy kondenzátort párhuzamosan vagy sorba kapcsolunk egy induktorral az adó- vagy rádióvevő áramkörökben.

Ez a csatlakozás lehetővé teszi a lemezek polaritásának időszakos megváltoztatását. Először az első lemezt pozitív töltéssel töltik fel, majd a második lemezt negatív töltéssel. A teljes lemerülés után a töltés megtörténik fordított irány. Pozitív töltés helyett a lemez negatív töltést kap, és fordítva, a negatív lemez pozitív töltésűvé válik. Ez a polaritásváltozás minden töltés és kisütés után megtörténik. Ez a működési elv az analóg adó-vevő eszközökbe telepített generátorok alapja.

A fő jellemzője az elektromos kapacitás

A kondenzátor működési elvének mérlegelésekor nem szabad megfeledkezni egy olyan jellemzőről, mint az elektromos kapacitás. Először is, ez abban rejlik, hogy a kondenzátor képes megtartani az elektromos töltést. Azaz minél nagyobb a kapacitás, annál nagyobb a töltési érték tárolható.

Egy kondenzátor elektromos kapacitását faradokban mérjük, és F betűvel jelöljük. Egy farad azonban nagyon nagy kapacitás, ezért a gyakorlatban kisebb egységeket, például mikro-, nano- és pikofaradokat használnak.

miatt bizonyos nehézségeket okoz különféle lehetőségeket jelölések.