Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Применение конденсаторов, принцип работы конденсатора, электрическая ёмкость конденсатора


Применение конденсаторов весьма обширно: совместно с резисторами в таймерах, потому, что резисторы позволяет им медленно заряжаться и/или разряжаться; в колебательных контурах приёмопередающих устройств совместно с катушками индуктивности; в блоках питания для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямления; в различных фильтрах потому, что конденсаторы легко пропускают переменный ток и не пропускают постоянный; просто в схемах, где необходимо замедлить процесс увеличения или падения напряжения и др.

Принцип работы конденсатора

Принципом работы конденсатора считается способность конденсатора сохранять электрический заряд, т.е. заряжаться и в нужный момент разряжаться. Например в колебательном контуре радиоприёмника или передатчика, когда он соединён (как правило параллельно, но может и последовательно) с катушкой индуктивности. При таком соединении получается, что на пластинах конденсатора периодически происходит смена полярности. Сначала одна пластина заряжается положительным зарядом, а вторая отрицательным. После того, как он зарядится полностью, он начинает разряжаться. После полного разряда он начинает заряжаться в обратном направлении. Та пластина, что была с положительным зарядом, заряжается отрицательным, а другая - положительным. Так до полного заряда и снова разряд. На этом принципе работы конденсатора основана работа всех генераторов аналоговых приёмопередающих устройств.

Электрическая ёмкость конденсатора

Электрическая ёмкость конденсатора характеризует способность конденсатора сохранять электрический заряд. Чем больше ёмкость, тем больший заряд может быть сохранен. Электрическая ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах, обозначается F. Однако 1F - очень большая емкость, поэтому для обозначения ёмкости как правило используются префиксы, обозначающие меньшие значения емкости.

Используются три префикса: µ (микро), n (нано) и p (пико):

  • µ (микро) означает 10
    -6
    (одна миллионная часть), т.е. 1000000µF = 1F
  • n (нано) означает 10-9 (одна миллиардная часть), т.е. 1000nF = 1µF
  • p (пико) означает 10-12 (одна триллионная часть), т.е. 1000pF = 1nF

Ёмкость конденсатора не всегда просто определить, т.к. существует множество типов конденсаторов с различными системами маркировки.

 

Все существующие типы конденсаторов разделяются на две основные группы: электролитические конденсаторы (так же называемые полярными) и неполярные. Неполярные в свою очередь подразделяются на конденсаторы постоянной ёмкости и конденсаторы переменной ёмкости, разновидностью которых являются подстроечные конденсаторы. Каждая группа имеет собственное схематическое обозначение.


Что такое конденсатор и для чего он нужен

Конденсатор – это устройство, способное накапливать электрический заряд.

Такую же функцию выполняет и аккумуляторная батарея, но в отличие от неё конденсатор может моментально отдать весь накопленный заряд.

Количество заряда, которое способен накопить конденсатор, называют «емкостью». Эта величина измеряется в фарадах.

Содержание статьи

Принцип работы конденсаторов

При подсоединении цепи к источнику электрического тока через конденсатор начинает течь электрический ток. В начале прохождения тока через конденсатор его сила имеет максимальное значение, а напряжение – минимальное. По мере накопления устройством заряда сила тока падает до полного исчезновения, а напряжение увеличивается.

В процессе накопления заряда электроны скапливаются на одной пластинке, а положительные ионы – на другой. Между пластинами заряд не перетекает из-за присутствия диэлектрика. Так устройство накапливает заряд. Это явление называется накоплением электрических зарядов, а конденсатор –накопителем электрического поля.

Устройство конденсаторов

Конструкции современных конденсаторов отличаются разнообразием, но можно выделить несколько типичных вариантов:

Пакетная конструкция

Используется в стеклоэмалевых, керамических и стеклокерамических конденсаторах. Пакеты образованы чередующимися слоями обкладок и диэлектрика. Обкладки могут изготавливаться из фольги, а могут представлять собой слои на диэлектрических пластинах – напыленный или нанесенный вжиганием.

Каждый пакетный конденсатор имеет верхнюю и нижнюю обкладки, имеющие контакты с торцов пакета. Выводы изготавливаются из проволоки или ленточных полосок. Пакет опрессовывается, герметизируется, покрывается защитной эмалью.

Трубчатая конструкция

Такую конструкцию могут иметь высокочастотные конденсаторы. Они представляют собой керамическую трубку с толщиной стенки 0,25 мм. На ее наружную и внутреннюю стороны способом вжигания наносится серебряный проводящий слой. Снаружи деталь обрабатывается изоляционным веществом. Внутреннюю обкладку выводят на наружный слой для присоединения к ней гибкого вывода.

Дисковая конструкция

Эта конструкция, как и трубчатая, применяется при изготовлении высокочастотных конденсаторов.

Диэлектриком в дисковых конденсаторах является керамический диск. На него вжигают серебряные обкладки, к которым подсоединены гибкие выводы.

Литая секционированная конструкция

Применяется в монолитных многослойных керамических конденсаторах, используемых в современной аппаратуре, в том числе с интегральными микросхемами. Деталь, имеющая 2 паза, изготавливается литьем керамики. Пазы заполняют серебряной пастой, которую закрепляют методом вживания. К серебряным вставкам припаивают гибкие выводы.

Рулонная конструкция

Характерна для бумажных пленочных низкочастотных конденсаторов с большой емкостью. Бумажная лента и металлическая фольга сворачиваются в рулон. В металлобумажных конденсаторах на бумажную ленту наносят металлический слой толщиной до 1 мкм.

Где используются конденсаторы

Конденсаторы применяются практически во всех современных устройствах: сабвуферах, электродвигателях, автомобилях, насосах, электроинструменте, кондиционерах, холодильниках, мобильных телефонах и т.п.

В зависимости от выполняемых функций их разделяют на общего назначения и узкоспециальные.

К конденсаторам общего назначения относятся низковольтные накопители, которые используются в большинстве видов электроаппаратуры.

К узкоспециализированным относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические ипусковые конденсаторы.

Поведение конденсатора в цепях постоянного и переменного тока

В цепях постоянного тока заряженный конденсатор образует разрыв, мешающий протеканию тока. Если напряжение приложить к обкладкам разряженной детали, то ток потечет. При этом конденсатор будет заряжаться, сила тока падать, напряжение на обкладках повышаться. При достижении равенства напряжения на обкладках и источника электропитания течение тока прекращается.

При постоянном напряжении конденсатор удерживает заряд при включенном питании. После выключения заряд сбрасывается через нагрузки, присутствующие в цепи.

Переменный ток заряженный конденсатор тоже не пропускает. Но за один период синусоиды дважды происходит зарядка и разрядка накопителя, поэтому ток получает возможность протекать через конденсаторв периодего разрядки.

Виды и классификация конденсаторов

Конденсаторы различных типов приспособлены к разным условиям работы, направлены на выполнение определенных задач и обладают различными побочными эффектами.

Основной признак, по которому классифицируют конденсатор, – это вид диэлектрика. Именно диэлектрический материал определяет многие характеристики конденсатора.

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах анодом служит металлическая пластина, диэлектриком – оксидная пленка, а катодом – твердый, жидкий или гелеобразный электролит. Наличие гелеобразного электролита делает устройство полярным, то есть ток через него может протекать только в одном направлении. Представители этого семейства – алюминиевые и танталовые конденсаторы.

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют емкость от 0,1 до нескольких тысяч мкФ. Обычно они применяются на звуковых частотах. Электрохимическая ячейка плотно упакована, что обеспечивает большую эффективную индуктивность, которая не позволяет использовать алюминиевые накопители на сверхвысоких частотах.

В танталовых конденсаторах катод изготавливается из диоксида марганца. Сочетание значительной площади поверхности анода и диэлектрических характеристик оксида тантала обеспечивает высокую удельную емкость (емкость в единице объема или массы диэлектрика). Это значит, что танталовые конденсаторы гораздо компактнее алюминиевых такой же емкости.

У танталовых конденсаторов есть свои недостатки. Устройства ранних поколений грешат отказами, возможны возгорания. Они могут произойти при подаче слишком высокого пускового тока, который меняет структурное состояние диэлектрика. Дело в том, что оксид тантала в аморфном состоянии является хорошим диэлектриком. При подаче большого пускового тока оксид тантала из аморфного состояния переходит в кристаллическое и превращается в проводник. Кристаллический оксид тантала еще больше увеличивает силу тока, что и приводит к возгоранию. Современные танталовые конденсаторы производятся по передовым технологиям и практически не дают отказов, не вздуваются, не возгораются.

Пленочные и металлопленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы имеют диэлектрический слой из полимерной пленки, расположенный между слоями металлофольги.

Такие устройства имеют небольшую емкость (от 100 пФ до нескольких мкФ), но могут работать при высоких напряжениях – до 1000 В.

Существует целое семейство пленочных конденсаторов, но для всех видов характерны небольшие емкость и индуктивность. Благодаря малой индуктивности, эти приборы используются в высокочастотных схемах.

Основные различия между конденсаторами с разными типами пленок:

  • Конденсаторы с диэлектриком в виде полипропиленовой пленки применяются в цепях, в которых предъявляются высокие требования к температурной и частотной стабильности. Они подходят для систем питания, подавления ЭМП.
  • Конденсаторы с диэлектриком в виде полиэстеровой пленки обладают низкой стоимостью и способны выдерживать высокие температуры при пайке. Частотная стабильность, по сравнению с полипропиленовыми видами, ниже.
  • Конденсаторы с диэлектриком из поликарбонатной и полистиреновой пленки, которые использовались в старых схемах, сегодня уже неактуальны.

Керамические конденсаторы

В керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используются керамические пластины.

Керамические конденсаторы отличаются небольшой емкостью – от одного пФ до нескольких десятков мкФ.

Керамика имеет пьезоэлектрический эффект (способность диэлектрика поляризоваться под воздействием механических усилий), поэтому некоторые виды этих конденсаторов обладают микрофонным эффектом. Это нежелательное явление, при котором часть электроцепи воспринимает вибрации, как микрофон, что становится причиной помех.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

В качестве диэлектрика в этих конденсаторах используется бумага, часто промасленная. Устройства с промасленной бумагой отличаются большими размерами. Модели с непромасленной бумагой более компактны, но они имеют существенный недостаток – увеличивают энергопотери под воздействием влаги даже в герметичной упаковке. В последнее время эти детали используются редко.

Подробнее о видах и аналогах конденсаторов

Основные параметры конденсаторов

Емкость

Этот показатель характеризует способность конденсатора накапливать электрический заряд. Емкость тем больше, чем больше площадь проводниковых обкладок и чем меньше толщина диэлектрического слоя. Также эта характеристика зависит от материала диэлектрика. На приборе указывается номинальная емкость. Реальная емкость, в зависимости от эксплуатационных условий, может отличаться от номинальной в значительных пределах. Стандартные варианты номинальной емкости – от единиц пикофарад до нескольких тысяч микрофарад. Некоторые модели могут иметь емкость в несколько десятков фарад.

Классические конденсаторы имеют положительную емкость, то есть чем больше приложенное напряжение, тем больше накопленный заряд. Но сегодня в стадии разработки находятся устройства с уникальными свойствами, которые ученые называют «антиконденсаторами». Они обладают отрицательной емкостью, то есть с ростом напряжения их заряд уменьшается, и наоборот. Внедрение таких антиконденсаторов в электронную промышленность позволит ускорить работу компьютеров и снизить риск их перегрева.

Что будет, если поставить накопитель большей/меньшей емкости, по сравнению с требуемой? Если речь идет о сглаживании пульсаций напряжения в блоках питания, то установка конденсатора с емкостью, превышающей нужную величину (в разумных пределах – до 90% от номинала), в большинстве случаев улучшает ситуацию. Монтаж конденсатора с меньшей емкостью может ухудшить работу схемы. В других случаях возможность установки детали с параметрами, отличающимися от заданных, определяют конкретно для каждого случая.

Удельная емкость

Отношение номинальной емкости к объему (или массе) диэлектрика. Чем тоньше диэлектрический слой, тем выше удельная емкость, но тем меньше его напряжение пробоя.

Плотность энергии

Это понятие относится к электролитическим конденсаторам. Максимальная плотность характерна для больших конденсаторов, в которых масса корпуса значительно ниже, чем масса обкладок и электролита.

Номинальное напряжение

Его значение отражается на корпусе и характеризует напряжение, при котором конденсатор работает в течение срока службы с колебанием параметров в заданных пределах. Эксплуатационное напряжение не должно превышать номинальное значение. Для многих конденсаторов с повышением температуры номинальное напряжение снижается.

Полярность

К полярным относятся электролитические конденсаторы, имеющие положительный и отрицательный заряды. На устройствах отечественного производства обычно ставился знак «+» у положительного электрода. На импортных приборах обозначается отрицательный электрод, возле которого стоит знак «-». Такие конденсаторы могут выполнять свои функции только при корректном подключении полярности напряжения. Этот факт объясняется химическими особенностями реакции электролита с диэлектриком.

Что будет, если перепутать полярность конденсатора? Обычно в этом случае приборы выходят из строя. Это происходит из-за химического разрушения диэлектрика, которое вызывает рост силы тока, вскипание электролита и, как следствие, вздутие корпуса и вероятный взрыв.

К группе неполярных конденсаторов относится большинство накопителей заряда. Эти детали обеспечивают корректную работу при любом порядке подключения выводов в цепь.

Паразитные параметры конденсаторов

Конденсаторы, помимо основных характеристик, имеют так называемые «паразитные параметры», которые искажают рабочие свойства колебательного контура. Их необходимо учитывать при проектировании схемы.

К таким параметрам относятся собственное сопротивление и индуктивность, которые разделяются на следующие составляющие:

  • Электрическое сопротивление изоляции (r), которое определяется по формуле: r = U/Iут, в которой U – напряжение источника питания, Iут – ток утечки.
  • Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR). Эта величина зависит от электрического сопротивления материала обкладок, выводов, контактов между ними, потерями в диэлектрическом слое. ЭПС возрастает с ростом частоты тока, подаваемого на накопитель. В большинстве случаев эта характеристика не принципиальна. Исключение составляют электролитические накопители, устанавливаемые в фильтрах импульсных блоков питания.
  • Эквивалентная последовательная индуктивность – L. На низких частотах этот параметр, обусловленный собственной индуктивностью обкладок и выводов, не учитывается.

К паразитным параметрам также относится Vloss – незначительная величина, выражаемая в процентах, которая показывает, насколько падает напряжение сразу после прекращения зарядки конденсатора.

Обозначение конденсаторов на схеме

На чертежах конденсатор с постоянной емкостью обозначают двумя параллельными черточками - обкладками. Их подписывают буквой «C». Рядом с буквой ставят порядковый номер элемента на схеме и значение емкости в пФ или мкФ.

В конденсаторах переменной емкости параллельные черточки перечеркиваются диагональной чертой со стрелкой. Подстроечные модели обозначаются двумя параллельными линиями, перечеркнутыми диагональной чертой с черточкой на конце. На обозначении полярных конденсаторов указывается положительно заряженная обкладка.

Обозначение по ГОСТ 2.728-74 Описание
Конденсатор постоянной ёмкости
Поляризованный (полярный) конденсатор
Подстроечный конденсатор переменной ёмкости
Варикап

Особенности соединения нескольких конденсаторов в цепи

Соединение нескольких конденсаторов между собой может быть последовательным или параллельным.

Последовательное

Последовательное соединение позволяет подавать на обкладки большее напряжение, чем на отдельно стоящую деталь. Напряжение распределяется в зависимости от емкости каждого накопителя. Если емкости деталей равны, то напряжение распределяется поровну.

Получаемая емкость в такой цепи находится по формуле:

Собщ = 1/(1/С1+1/С2…+1/Сn)

Если провести вычисления, то станет понятно, что увеличение напряжения в цепи достигается существенным падением емкости. Например, если в цепь подсоединить последовательно два конденсатора емкостью 10 мкФ, то общая емкость будет равна всего 5 мкФ.

Параллельное

Это наиболее распространенный на практике способ, позволяющий увеличить общую емкость в схеме. Параллельное соединение позволяет создать один большой конденсатор с суммарной площадью проводящих пластин. Общая емкость системы представляет собой сумму емкостей соединенных деталей.

С общ = С1+С2+…+Сn

Напряжение на всех элементах будет одинаковым.

Маркировка конденсаторов

В маркировке конденсатора, независимо от его типа, присутствуют два обязательных параметра – емкость и номинальное напряжение. Наиболее распространена цифровая маркировка, указывающая величину сопротивления. В ней используется три или четыре цифры.

Кратко суть трехфциферной маркировки: первые две цифры, находящиеся слева, указывают значение емкости в пикофарадах. Самая правая цифра показывает, сколько нулей надо прибавить к стоящим слева цифрам. Результат получается в пикофарадах. Пример: 154 = 15х104 пФ. На конденсаторах зарубежного производства пФ обозначаются как mmf.

В кодовом обозначении с четырьмя цифрами емкость в пикофарадах обозначают первые три цифры, а четвертая указывает на количество нулей, которые требуется добавить. Например: 2353=235х103 пФ.

Для обозначения емкости также может применяться буквенно-цифровая маркировка, содержащая букву R, которая указывает место установки десятичной запятой. Например, 0R8=0,8 пФ.

На корпусе значение напряжения указывается числом, после которого ставятся буквы: V, WV (что означает «рабочее напряжение»). Если указание на допустимое напряжение отсутствует, то конденсатор может использоваться только в низковольтных цепях.

Помимо емкости и напряжения, на корпусе могут указываться и другие характеристики детали:

  • Материал диэлектрика. Б – бумага, С – слюда, К – керамика.
  • Степень защиты от внешних воздействий. Г – герметичное исполнение, О – опрессованный корпус.
  • Конструкция. М – монолит, Б – бочонок, Д – диск, С – секционный вариант.
  • Режим по току. И – импульсный, У – универсальный, Ч – только постоянный ток, П – переменный/постоянный.

Как проверить работоспособность конденсатора

Для проверки конденсатора на работоспособность используют мультиметр. Прежде чем проверить накопитель, необходимо определить, какой именно прибор находится в схеме – полярный (электролитический) или неполярный.

Проверка полярного конденсатора

При проверке полярного конденсатора необходимо соблюдать правильную полярность подключения щупов: плюсовой должен быть прижат к плюсовой ножке, минусовой – к минусу. Если вы перепутаете полярность, конденсатор выйдет из строя.

После выпайки детали ее кладут на свободное пространство. Мультиметр включают в режим измерения сопротивления («прозвонки»).

Щупами дотрагиваются до выводов прибора с соблюдением полярности. Правильная ситуация, когда на дисплее появляется первое значение, которое начинает постепенно расти. Максимальное значение, которое должно быть достигнуто для исправного устройства, – 1. Если вы только прикоснулись щупами к выводам, а на экране появилась сразу цифра 1, значит, прибор неисправен. Появление на экране «0» означает, что внутри детали произошло короткое замыкание.

Проверка неполярного конденсатора

В этом случае проверка предельно простая. Диапазон измерений выставляют на отметку 2 МОм. Щупы присоединяют к выводам конденсатора в любом порядке. Полученное значение должно превышать двойку. Если на дисплее высвечивается значение менее 2 МОм, то деталь неисправна.

Как зарядить и разрядить конденсатор

Для зарядки накопителя его подсоединяют к источнику постоянного тока. Зарядка прекращается, когда напряжение источника питания сравнивается по величине с напряжением на обкладках.

Разрядка конденсатора может понадобиться для безопасной разборки бытовых приборов и электронных устройств. Накопители электронных устройств разряжают с помощью обычной диэлектрической отвертки. Для разрядки крупных накопителей, которые устанавливаются в бытовых приборах, необходимо собрать специальное разрядное устройство.


Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Другие материалы по теме


Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


Конденсаторы и их применение - Публицистика - Библиотека

Электрические конденсаторы

Для того, чтобы понять, что такое электрический конденсатор, надо понять, а что есть электричество? Электричество - совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц (из БСЭ). Чаще всего, электрически заряженная частица, это электрон.


Электрический же конденсатор - это элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора - это электрическая емкость между электронами конденсатора, определяемая отношением накапливаемого в нем электрического заряда к приложенному напряжению (ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ, характеристика проводника, количественная мера его способности удерживать электрич. заряд. В электростатич. поле все точки проводника имеют один и тот же потенциал ф. Потенциал ф (отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности) пропорционален заряду q проводника (т. е. отношение q к ф не зависит от q). Это позволяет ввести понятие Э. ё. уединённого проводника, к-рая равна отношению заряда проводника к потенциалу. То есть, чем больше Э. ё., тем больший заряд может накопить проводник при данном ф - из БСЭ). Конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (ДИЭЛЕКТРИКИ, вещества, плохо проводящие электрич. ток. Термин "Д." (от греч. dia - через и англ. electric -электрический) введён М. Фарадеем для обозначения веществ, через к-рые проникают электрич. поля - из БСЭ), и обладает способностью накапливать электрическую энергию.

Емкость конденсатора зависит от материала диэлектрика, формы и взаимного расположения электродов и высчитывается по формуле С=q/U, где С-емкость, измеряемая в Фарадах (по имени английского ученого Майкла Фарадея [ФАРАДЕЙ (Faraday) Майкл (22.9.1791, Лондон,-25.8.1867, там же), английский физик, химик и физико-химик, основоположник учения об электромагнитном поле, чл. Лондонского королевского общества (1824)]), q-заряд, измеряемый в Кулонах (по имени французского ученого Шарля Кулона [КУЛОН (Coulomb) Шарль Огюстен (14. 6.1736, Ангулем,-23.8.1806, Париж), французский физик, чл. Парижской АН (1781)]) и U-разность потенциалов на обкладках конденсатора, измеряемая в Вольтах. За единицу емкости в системе СИ принимают емкость такого конденсатора, у которого потенциал возрастает на 1 вольт при сообщении ему заряда 1 кулон. Сию единицу называют Фарадой (Ф). Для практики её не используют, так как она слишком велика, а используют более мелкие единицы: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ), пикофараду (пФ). 1 Ф=106 мкФ=109 нФ=1012 пФ.

Классификация конденсаторов

В основу классификации конденсаторов положено деление их на группы по виду применяемого диэлектрика и по конструктивным особенностям, определяющим использование их в конкретных цепях аппаратуры. Согласно ГОСТ 11 074.008-78, классификация конденсаторов такова:

Вид диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность емкости, величину потерь и др. Конструктивные особенности определяют характерные области применения: помехоподавляющие, подстроечные, дозиметрические, импульсные и др.

Дальнейшее деление групп конденсаторов по виду диэлектрика связано с использованием их в конкретных цепях аппаратуры назначением и выполняемой функцией, например, низковольтные и высоковольтные, низкочастотные и высокочастотные, импульсные и др.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего назначения и конденсаторы специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.
По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.

Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их применяют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях автоматики и т.д.

Емкость подстроечных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение емкости.

В зависимости от способа монтажа конденсаторы могут выполняться для печатного и для навесного монтажа, а также для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные, из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в виде проходных шпилек, опорных винтов. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ-конденсаторов, в качестве выводов могут использоваться части их поверхности (безвыводные конденсаторы). У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов, одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выводом.

По характеру защиты от внешних воздействий конденсаторы выполняются: защищенными, незащищенными, неизолированными, изолированными, уплотненными и герметизированными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружающей среды с его внутренним пространством. Герметизация осуществляется с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика также можно разделить конденсаторы с органическим, неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком, который является также неорганическим, но в силу особой специфики характеристик выделен в отдельную группу.

Основные электрические параметры и характеристики конденсаторов.

Удельная емкость конденсатора - отношение емкости к массе (или объему) конденсатора.

Номинальная емкость конденсатора - емкость, которую должен иметь конденсатор в соответствии с нормативной документацией (ГОСТ или ТУ). Фактическая емкость каждого экземпляра отличается от номинальной, но не более, чем на допустимое отклонение.

Допустимое отклонение емкости от номинальной (допуск) характеризует точность значения емкости. Значения этих отклонений установлены ГОСТ 9661-73 в процентах для конденсаторов емкостью 10 пФ и более и в пикофарадах для конденсаторов с меньшей емкостью:

Номинальное напряжение - значение напряжения, обозначенное на конденсаторе (или указанное в документации), при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры (как правило, более 70-85 0С) допускаемое напряжение снижается. Значения номинальных напряжений конденсаторов постоянной емкости установлены ГОСТ 9665-77.

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора - электрическое сопротивление конденсатора постоянному току (ГОСТ 21415-75), определяемое соотношением Rиз=U/Iут, где U - напряжение, приложенное к конденсатору, Iут - ток утечки или проводимости. Сопротивление изоляции характеризует качество диэлектрика и качество изготовления конденсаторов, и зависит от типа диэлектрика. Сопротивление изоляции для конденсаторов большой емкости обратно пропорционально площади обкладок, т.е. емкости конденсаторов. Поэтому для конденсаторов емкостью более 0,33 мкФ принято, вместо сопротивления изоляции, приводить значение постоянной времени, выражаемое в секундах (МОм мкФ), равное произведению сопротивления изоляции на значение номинальной емкости. Сопротивление изоляции конденсатора измеряют между его выводами. Для конденсаторов, допускающих касание своим корпусом шасси или токоведущих шин, вводится понятие сопротивления изоляции между корпусом и соединенными вместе выводами.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) - параметр, применяемый для характеристики конденсаторов линейной зависимостью емкости от температуры. Практически ТКЕ определяют как относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 10 С. Слюдяные, керамические и некоторые пленочные конденсаторы, в зависимости от температурной стабильности, разделяют на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ:

Если зависимость емкости от температуры нелинейна, температурную стабильность емкости конденсатора характеризуют относительным изменением емкости при переходе от нормальной температуры (20+-50 С) к предельным значениям рабочей температуры. Допустимые изменения емкости сегнетокерамических конденсаторов с нелинейной зависимостью ТКЕ таковы:

Слюдяные и полистирольные конденсаторы имеют ТКЕ в пределах (50...200)*10-61/0С, поликарбонатные - 50*10-61/0 С. Для конденсаторов с другими видами диэлектрика ТКЕ не нормируется.

Необратимые изменения емкости конденсаторов при воздействии тепла характеризуются остаточным относительным изменением емкости (после возвращения к исходной температуре), которое называют коэффициентом температурной нестабильности емкости (КТНЕ).

Стабильность параметров конденсаторов. Электрические свойства и срок службы конденсатора зависят от условий эксплуатации (воздействие тепла, влажности, радиации, вибраций, ударов и др.).

Температура и влажность окружающей среды являются важнейшими факторами, влияющими на надежность, долговечность и сохраняемость конденсаторов. Предельно допустимая температура для конденсаторов ограничивается заданием максимально положительной температуры окружающей среды и величиной электрической нагрузки. Применение конденсаторов в условиях, превышающих эти ограничения, может вызвать резкое ухудшение параметров (снижение сопротивления изоляции, уменьшение емкости, увеличение тока и тангенса угла потерь), нарушение герметичности спаев. На конденсаторы в составе аппаратуры может ещё воздействовать теплота, выделяемая другими сильно нагревающимися при работе аппаратуры изделиями.
Для многих типов конденсаторов в условиях низких температур характерно снижение емкости, особенно у оксидных и керамических конденсаторов. Все типы оксидных конденсаторов с жидким или пастообразным электролитом при температурах ниже 600 С практически неработоспособны.

С ростом температуры окружающей среды напряжение на конденсаторе должно снижаться.

Воздействие влаги сказывается на снижении значения сопротивления изоляции (повышение вероятности пробоя), увеличении тангенса угла потерь. Влага, кроме того, вызывает коррозию металлических деталей конденсаторов.

При эксплуатации аппаратуры конденсаторы подвергаются воздействию различного вида механических нагрузок: вибрации, ударам, ускорению и т. д. Как следствие, могут возникнуть обрывы выводов, трещины и снижение электрической прочности.

Процессы, протекающие в конденсаторах в условиях воздействия ионизирующих излучений (сиречь радиации), приводят к обратимым и остаточным изменениям электрических параметров.

Обратимые изменения связаны с процессами ионизации диэлектрических материалов и воздуха, и сопровождаются резким снижением сопротивления изоляции и увеличением тока утечки. Увеличивается также тангенс угла потерь, особенно на низких частотах. После прекращения облучения сопротивление изоляции (ток утечки оксидных конденсаторов), в большинстве случаев, восстанавливается. Остаточные изменения параметров связаны, в основном, с устойчивыми нарушениями структуры рабочего диэлектрика и защитных материалов. Особенно подвержено изменениям структура полимерных материалов, применяемых в пленочных и комбинированных конденсаторах.
Конденсаторы с органическим диэлектриком вообще более чувствительны к воздействию излучения по сравнению с неорганическим диэлектриком. Наиболее устойчивы к воздействию ионизирующих излучений керамические конденсаторы.

Наибольшие необратимые изменения параметров вызываются длительным воздействием электрической нагрузки.

Превышение допустимых значений постоянного и переменного напряжения резко снижает надежность конденсаторов. Наиболее устойчивы к воздействию электрических нагрузок и стабильны защищенные керамические конденсаторы. Среди оксидных конденсаторов наиболее стабильны оксидно-полупроводниковые герметизированные конденсаторы. Низкая стабильность параметров проявляется у электролитических оксидных конденсаторов.
При длительном хранении всех конденсаторов изменяется их емкость.

Применение конденсаторов.

Конденсаторы имеют весьма широкое применение в различных областях техники. Они являются основой радиотехники, составным элементом всех электрических устройств. Применяются конденсаторы и в военной аппаратуре, в средствах связи, наблюдения и целеуказания, в системах РЭБ.

Источники информации:

1. "Большая Советская Энциклопедия", 3-е издание, Москва, издательство "Советская Энциклопедия", 1969-1978.
2. Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. "Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник", Минск, издательство "Беларусь", 1994.
3. "Большой Энциклопедический Словарь", Москва, издательство "Советская Энциклопедия", Санкт-Петербург, фонд "Ленинградская Галерея", 1993 год.

Что такое конденсатор и как они используются

Приветствую, друзья!

Мы уже рассматривали, как устроены «кирпичики», из которых собран компьютер.

Вы уже знаете, как устроены и как работают полупроводниковые диоды, полевые и биполярные транзисторы.

Вы уже знакомы с таким понятием, как SMD компоненты.

Давайте познакомимся с еще одной интереснейшей штуковиной — конденсатором.

Из всего многообразия конденсаторов мы рассмотрим лишь те, которые используются в компьютерах и периферийных устройствах.

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это деталь с двумя выводами (двухполюсник), позволяющая накапливать энергию.

Конденсатор характеризуется такой величиной, как ёмкость.

Чем больше ёмкость конденсатора, тем больше энергии он может накопить и тем (грубо говоря) больше его габариты.

Конденсатор может не только накапливать энергию, но и отдавать ее.

Именно в таком режиме он чаще всего и работает.

Конденсатор, в отличие от транзистора, является пассивным компонентом, т.е. есть он не может генерировать или усиливать сигнал.

Как устроен конденсатор?

В простейшем случае конденсатор состоит из двух металлических пластин (обкладок) и диэлектрика (изолятора) между ними. Чем больше размер пластин и чем меньше зазор между ними, тем больше емкость конденсатора.

Вообще говоря, конденсатор накапливает на обкладках заряд (множество элементарных частиц, каждая из которых обладает элементарным зарядом). Чем больший заряд накоплен, тем большая запасена энергия. Ёмкость конденсатора зависит также и от вида диэлектрика.

Две пластины, разделенные тонким воздушным слоем (воздух — тоже диэлектрик), обладают очень небольшой емкостью, и в таком виде конденсаторы не используются.

С помощью специальных материалов и технологических ухищрений научились достаточно большую ёмкость втискивать в очень небольшой объём.

Самый характерный пример — электролитические конденсаторы.

В них две металлические обкладки в виде длинных полос (чаще всего из алюминиевой фольги) разделены слоем бумаги, пропитанной электролитом.

Электролит вызывает образование тонкой пленки оксида (окисла), которая является хорошим диэлектриком.

Поэтому электролитические конденсаторы называют ещё оксидными. Полосы сворачивают и помещают в цилиндрический алюминиевый корпус.

Раньше выводы конденсаторов делали из меди – как из материала с высокой электропроводностью. Теперь же их нередко делают из более дешевых сплавов на основе железа. В этом можно убедиться, если поднести к ним магнит. Фирмачи научились экономить!

В керамических конденсаторах диэлектриком служит пластинка из керамики, а обкладками – напыленные на керамику пленки металлических сплавов.

В каких единицах измеряется емкость конденсатора?

Основная единица для измерения ёмкости – Фарад (Ф, старое название – Фарада).

Но это очень большая величина, поэтому на практике используются её производные — пикофарад (пФ, пикофарада), нанофарад (нФ, нанофарада), микрофарад (мкФ, микрофарада).

Один микрофарад = 1 000 нанофарад = 1 000 000 пикофарад.

В компьютерных блоках питания и в материнских платах используются электролитические конденсаторы ёмкостью несколько сотен или тысяч микрофарад.

Там же применяется малогабаритные керамические конденсаторы ёмкостью несколько сотен или тысяч пикофарад.

Керамические конденсаторы используются чаще всего в виде SMD компонентов.

Как обозначаются конденсаторы в электрических схемах?

Конденсаторы в электрических схемах обозначается в виде двух вертикальных черточек, разделенных небольшим пространством. Графическое изображение напоминает те самые две пластины, разделенные воздушным диэлектриком.

У электролитических конденсаторов возле одной из черточек (обкладок) помещается знак «+».

Это потому, что электролитические конденсаторы обычно имеют полярность, которую надо соблюдать при монтаже.

Отметим, что в некоторых случаях применяются электролитические неполярные конденсаторы.

Рядом наносится значение ёмкости конденсатора.

А если конденсатор электролитический — то и величина его рабочего напряжения.

Записи вида 1000 p (1000 pF) и 3,9 n (3,9 nF) означают соответственно 1000 пикофарад и 3,9 нанофарад (или 3900 пикофарад).

Запись вида 1000uFx16V  означает емкость 1000 микрофарад и рабочее напряжение 16 Вольт.

Напротив отрицательного электрода на корпусе конденсатора наносится соответствующая маркировка (знак «-»).

Где и как используются конденсаторы?

Перед тем как начать рассказывать об области применения конденсаторов, вспомним, что конденсатор это — две пластины, разделенные диэлектриком. Поэтому ток через конденсатор (в первом приближении) идти не может. Однако в цепи с конденсатором могут происходить процессы заряд и разряда. И во время этих процессов в цепи будут протекать токи заряда или разряда.

Таким образом, если переменное напряжение будет приложено  к цепи с конденсатором, в ней будет протекать переменный ток. Поэтому конденсатор можно охарактеризовать такой величиной как емкостное сопротивление (обозначается в технической литературе как Хс).

Емкостное сопротивление зависит от ёмкости конденсатора и частоты приложенного напряжения. Чем ёмкость и частота больше, тем меньше емкостное сопротивление. На этих эффектах основано применение конденсаторов в схемах фильтрации источников питания.

В компьютерных блоках питания для получения постоянных напряжений +3,3, +5, и +12 В используется двухполупериодная схема выпрямление с двумя диодами и фильтрующим конденсатором. Без конденсатора на нагрузке будет пульсирующее напряжение одной полярности.

Источник постоянного напряжения можно представить в виде эквивалентной схемы из генератора и двух сопротивлений, где R1 — это внутреннее сопротивление выпрямителя, а R2 — емкостное сопротивление конденсатора.

Генератор – это сумма постоянного и переменного напряжений (пульсирующее напряжение содержит в себе постоянную и переменную составляющую).

Таким образом, сигнал с генератора подается на частотно-зависимый делитель напряжения. Выходной сигнал снимается с нижнего плеча (конденсатора). Для постоянного напряжения сопротивление конденсатора очень велико, гораздо больше сопротивления выпрямителя. Поэтому уменьшения постоянного напряжения не происходит.

Для переменного напряжения сопротивления конденсатора очень мало, гораздо меньше сопротивления выпрямителя, поэтому происходит сильное ослабление переменной составляющей.

В реальной схеме ситуация несколько сложнее, так как к нижнему плечу делителя подключена нагрузка, обладающая сопротивлением. Поэтому полностью избавиться от пульсаций нельзя, можно только свести их к какому-то небольшому значению.

Вообще, такая комбинация активного сопротивления и конденсатора называется фильтром нижних частот, который пропускает постоянную составляющую и какой-то диапазон низких частот.

Чем выше частота входного переменного напряжения, тем сильнее оно ослабляется.

Так как необходимо сильное подавление пульсаций переменного напряжения, то используется электролитические конденсаторы большой емкости.

Назначение керамических SMD конденсаторов на материнской плате — подавлять высокочастотные помехи, возникающие при переключении транзисторов в микросхемах. Таким образом, электролитические конденсаторы фильтруют относительно низкочастотные помехи и пульсации, а керамические  — более высокочастотные.

Приведем еще один пример разделения переменной и постоянной составляющей. Пусть в схеме на рисунке сигнал в точке А будет иметь постоянную составляющую 5 В и переменную амплитудой 2 В.

После конденсатора,  в точке В будет уже только переменная составляющая той же амплитудой 2 В (если емкостное сопротивление конденсатора мало для такой частоты). Интересно, не правда ли?

По существу, это тоже частотно-зависимый делитель напряжения, где в виде нижнего плеча выступает сопротивление нагрузки. Такую комбинацию называют фильтром верхних частот, который не пропускает постоянную составляющие и низкие частоты, так как в емкостное сопротивление будет для них большим.

Заканчивая, отметим маленькую деталь: так как максимальное напряжение на конденсаторе будет равно сумме постоянной и переменной составляющей, его рабочее напряжение должно быть не менее этой величины.

 

Продолжение следует.

 


Электрический конденсатор

Конденсатор - это элемент электрической цепи, способный, при небольшом размере, накапливать электрические заряды достаточно большой величины. Самой простой моделью конденсатора является два электрода, между которыми находится любой диэлектрик.  Роль диэлектрика в нем выполняют бумага, воздух, слюда и другие изолирующие материалы, задача которых не допустить соприкосновения обкладок.

Свойства

•  Емкость. Это основное свойство конденсатора. Измеряется в Фарадах и вычисляется по следующей формуле (для плоского конденсатора):                                          

 

где С, q, U - это соответственно емкость, заряд, напряжение между обкладками, S –площадь обкладок, d – расстояние между ними,  - диэлектрическая проницаемость,  - диэлектрическая постоянная, равная 8,854*10^-12 Ф/м. .

•  Полярность конденсатора;

•  Номинальное напряжение;

•  Удельная емкость и другие.

Величина емкости конденсатора зависит от

• Площадь пластин. Это понятно из формулы: емкость прямо пропорциональна заряду. Естественно, увеличив площадь обкладок, получаем большее количество заряда.

• Расстояния между обкладками. Чем они ближе расположены, тем больше напряженность получаемого электрического поля.

Устройство конденсатора


Наиболее распространенные конденсаторы -  это плоские и цилиндрические. Плоские состоят из пластин, удаленных друг от 
друга на небольшое расстояние. Цилиндрические, собираются при помощи цилиндров равной длины и разного диаметра. Все конденсаторы, в принципе, устроены одинаково. Разница, в основном, в том, какой материал используется в качестве диэлектрика. По типу диэлектрической среды и классифицируют конденсаторы, которые бывают жидкими, вакуумными, твердыми, воздушными.

Как заряжается и разряжается конденсатор?

При подключении к источнику постоянного тока, обкладки конденсатора заряжаются, одна приобретает положительный потенциал, а другая отрицательный. Между обкладками противоположные по знаку, но равные по значению, электрические заряды создают электрическое поле. Когда напряжения станут одинаковыми и на обкладках, и на источнике подаваемого тока, движение электронов прекратится и зарядка конденсатора закончится. Определенный промежуток времени конденсатор сохраняет заряды и выполняет функции автономного источника электроэнергии. В таком состоянии он может находиться достаточно долгое время. Если вместо источника, включить в цепь резистор, то конденсатор разрядится на него. 

Процессы, происходящие в конденсаторе

При подключении прибора к переменному или постоянному току в нем будут происходить разные процессы. Постоянный ток не пойдет по цепи с конденсатором. Так как между его обкладками находится диэлектрик, цепь фактически разомкнута.

Переменный ток, за счет того что периодически меняет направление, может проходить через конденсатор. При этом происходит периодический разряд и заряд конденсатора. На протяжении первой четверти периода заряд идет до максимума, в нем запасается электроэнергия, в следующую четверть конденсатор разряжается и электрическая энергия возвращается обратно в сеть.  В цепи переменного тока, конденсатор обладает кроме активного сопротивления, еще и реактивной составляющей. Кроме того, в конденсаторе, ток опережает напряжение на 90 градусов, это важно учитывать, при построении векторных диаграмм. 

Применение

Конденсаторы используются в радиотехнике, электронике, автоматике. Конденсатор –незаменимый элемент, который применяется во многих отраслях электротехники, на предприятиях, в научных разработках. Как пример, при необходимости, выступает в качестве разделителя токов: переменного и постоянного, применяется в конденсаторных установках, если необходимо компенсировать реактивную мощность, применяется как накопитель электричества в электросетях.  

Советуем прочесть - Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

  • Просмотров:
  • Емкость, Электрический конденсатор. Виды Характеристики, при...

    Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про электрический конденсатор, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое электрический конденсатор,конденсатор,конденсаторы,переменный конденсатор,подстроечный конденсатор,суперконденсатор,ионистр,применение конденсаторов , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

    электрический конденсатор

    Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определенным или переменным значением емкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

    Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоев диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свернутые в цилиндр или параллелепипед со скругленными четырьмя ребрами (из-за намотки).

    Конденсатор является пассивным однопортовым элементом

    • Сопротивление: конститутивное отношение определяется как .
    • Емкость: конститутивное отношение определяется как .
    • Индуктивность : конститутивное отношение определяется как .
    • Memristance(не включен): конститутивное отношение определяется как .

    где произвольная функция от двух переменных.

    Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик

    Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объемного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические. На танталовых конденсаторах (слева) полоской обозначен «+», на алюминиевых (справа) маркируют «-».

    SMD-конденсатор на плате, макрофотография

    Различные конденсаторы для объемного монтажа

    Содержание

    • 1 История
    • 2 Свойства конденсатора
    • 3 Обозначение конденсаторов на схемах
    • 4 Характеристики конденсаторов
      • 4.1 Основные параметры
        • 4.1.1 Ёмкость
        • 4.1.2 Удельная емкость
        • 4.1.3 Плотность энергии
        • 4.1.4 Номинальное напряжение
        • 4.1.5 Полярность
        • 4.1.6 Опасность разрушения (взрыва)
      • 4.2 Паразитные параметры
        • 4.2.1 Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки Rd и саморазряд
        • 4.2.2 Эквивалентное последовательное сопротивление — Rs
        • 4.2.3 Эквивалентная последовательная индуктивность — Li
        • 4. 2.4 Тангенс угла диэлектрических потерь
        • 4.2.5 Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)
        • 4.2.6 Диэлектрическая абсорбция
        • 4.2.7 Паразитный пьезоэффект
        • 4.2.8 Самовосстановление
    • 5 Классификация конденсаторов
    • 6 Сравнение конденсаторов постоянной емкости
    • 7 применение конденсаторов и их работа
    • 8 Маркировка конденсаторов
      • 8.1 Маркировка советских и российских конденсаторов
        • 8.1.1 Старая система обозначений
        • 8.1.2 Новая система обозначений

    История

    В 1745 году в Лейдене немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст и независимо от него голландский физик Питер ван Мушенбрукизобрели конструкцию-прототип электрического конденсатора — «лейденскую банку» . Первые конденсаторы, состоящие из двух проводников разделенных непроводником (диэлектриком), упоминаемые обычно как конденсатор Эпинуса или электрический лист, были созданы еще раньше .

    Свойства конденсатора

    Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

    В методе гидравлических аналогийконденсатор - это гибкая мембрана, вставленная в трубу. Анимация демонстрирует мембрану, которая растягивается и сокращается под действием потока воды, что аналогично заряду и разряду конденсатора под действием электрического тока.

    С точки зрения метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом

    ,

    ,где j — мнимая единица, ω — циклическая частота (рад/с) протекающего синусоидального тока, f — частота в Гц, C — емкость конденсатора (фарад). Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

    При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый емкостью C, собственной индуктивностью LCи сопротивлением потерь Rn.

    Резонансная частота конденсатора равна

    При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведет себя как катушка индуктивности . Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f < fp, на которых его сопротивление носит емкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной.

    Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора:

    где U — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор, а q - электрический заряд.

    Обозначение конденсаторов на схемах

    В России условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74

    либо международному стандарту IEEE 315—1975:

    Обозначение
    по ГОСТ 2.728-74
    Описание
    Конденсатор постоянной емкости
    Поляризованный (полярный) конденсатор
    подстроечный конденсатор переменной емкости
    Варикап

    На электрических принципиальных схемах номинальная емкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 1·106 пФ = 1·10−6 Ф) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах (1 нФ = 1·10−9 Ф). При емкости не более 0,01 мкФ, емкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала емкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала емкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ x 10 В». Для переменных конденсаторовуказывают диапазон изменения емкости, например так: «10 — 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными емкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

    Так как ионистр ( суперконденсатор ) фактически является конденсатором, то на схемах он отображается точно также как конденсатор

    Характеристики конденсаторов

    Основные параметры

    Ёмкость

    Основной характеристикой конденсатора является его емкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной емкости, в то время как реальная емкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная емкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению емкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения емкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с емкостью до десятков фарад.

    Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположена на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где — диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая пространство между пластинами (в вакууме равна единице), —электрическая постоянная, численно равная 8,854187817·10−12 Ф/м. Эта формула справедлива, лишь когда d намного меньше линейных размеров пластин.

    Для получения больших емкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая емкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

    или

    Если у всех параллельно соединенных конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделенный на фрагменты меньшей площади.

    При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счет разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая емкость батареи последовательносоединенных конденсаторов равна

    или

    Эта емкость всегда меньше минимальной емкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробояконденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

    Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединенных последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

    Удельная емкость

    Конденсаторы также характеризуются удельной емкостью — отношением емкости к объему (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной емкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

    Плотность энергии

    Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 с емкостью 12 000 мкФ, максимально допустимым напряжением 450 В и массой 1,9 кг плотность энергии при максимальном напряжении составляет 639 Дж/кг или 845 Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным ее высвобождением, например, в пушке Гаусса.

    Номинальное напряжение

    Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

    Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловойскорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.

    Полярность

    Современные конденсаторы, разрушившиеся без взрыва благодаря специальной разрывающейся конструкции верхней крышки . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Разрушение возможно из-за нарушения режима эксплуатации (температуры, напряжения, полярности) или старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вздувшаяся, но еще не разорвана, то, скорее всего, скоро он выйдет из строя или сильно изменятся параметры, что сделает его использование невозможным. В одно время был период времени который назывался конденсаторной чумой, т к чень ьрльшое количесво конденсаторов и часто выходило из строя изза исползования некачественного электролита.

    Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

    Опасность разрушения (взрыва)

    Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространенное явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов — также очень частая причина выхода их из строя, когда они стоят рядом с источниками повышенного тепловыделения (радиаторы охлаждения).

    Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой емкости устанавливают вышибной предохранительный клапан или выполняют надсечку корпуса (часто ее можно заметить в виде креста или в форме букв X, K или Т на торце цилиндрического корпуса, иногда, на больших конденсаторах, она покрыта пластиком). При повышении внутреннего давления вышибается пробка клапана или корпус разрушается по насечке, пары электролита выходят в виде едкого газа и, даже, брызг жидкости. При этом разрушение корпуса конденсатора происходит без взрыва, разбрасывания обкладок и сепаратора.

    Взорвавшийся электролитический конденсатор на печатной плате жидкокристаллического монитора. Видны волокна бумажного сепаратора обкладок и развернувшиеся фольговые алюминиевые обкладки.

    Старые электролитические конденсаторы выпускались в герметичных корпусах и в конструкции их корпусов не предусматривалась взрывобезопасность. Скорость разлета осколков при взрыве корпуса устаревших конденсаторов может быть достаточно большой, чтобы травмировать человека.

    В отличие от электролитических, взрывоопасность оксиднополупроводниковых (танталовых) конденсаторов связана с тем, что такой конденсатор фактически представляет собой взрывчатую смесь: в качестве горючего служит тантал, а в качестве окислителя — двуокись марганца, и оба этих компонента в конструкции конденсатора перемешаны в виде тонкого порошка. При пробое конденсатора или при его случайной переполюсовке выделившееся при протекании тока тепло инициирует реакцию между данными компонентами, протекающую в виде сильной вспышки с хлопком, что сопровождается разбрасыванием искр и осколков корпуса. Сила такого взрыва довольно велика, особенно у крупных конденсаторов, и способна повредить не только соседние радиоэлементы, но и плату. При тесном расположении нескольких конденсаторов возможен прожог корпусов соседних конденсаторов, что приводит к одновременному взрыву всей группы.

    Паразитные параметры

    Реальные конденсаторы, помимо емкости, обладают также собственными последовательным и параллельным сопротивлением ииндуктивностью. С достаточной для практики точностью, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить как показано на рисунке, где все двухполюсники подразумеваются идеальными.

    Эквивалентная схема реального конденсатора и некоторые формулы.
    C0 — собственная емкость конденсатора;
    Rd — сопротивление изоляции конденсатора;
    Rs — эквивалентное последовательное сопротивление;
    Li — эквивалентная последовательная индуктивность.

    Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки Rd и саморазряд

    Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением Rd = U / Iут, где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки.

    Из-за тока утечки, протекающего через слой диэлектрика между обкладками и по поверхности диэлектрика, предварительно заряженный конденсатор с течением времени теряет заряд (саморазряд конденсатора). Часто, в спецификациях на конденсаторы, сопротивление утечки определяют через постоянную времени T саморазряда конденсатора, которая численно равна произведению емкости на сопротивление утечки:

    T — это время, за которое начальное напряжение на конденсаторе, неподключенном ко внешней цепи уменьшится в e раз.

    Хорошие конденсаторы с полимерными и керамическими диэлектриками имеют постоянные времени саморазряда достигающие многих сотен тысяч часов.

    Эквивалентное последовательное сопротивление — Rs

    Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС (англ. ESR), внутреннее сопротивление) обусловлено, главным образом, электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также учитывает потери в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор, вследствиеповерхностного эффекта.

    В большинстве практических случаев этим параметром можно пренебречь, но, иногда (напр., в случае использованияэлектролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания), достаточно малое его значение существенно для надежности и устойчивости работы устройства. В электролитических конденсаторах, где один из электродов являетсяэлектролитом, этот параметр при эксплуатации со временем деградирует, вследствие испарения растворителя из жидкого электролита и изменения его химического состава, вызванного взаимодействием с металлическими обкладками, что происходит относительно быстро в низкокачественных изделиях (см. Capacitor plague (англ.)).

    Некоторые схемы (например, стабилизаторы напряжения) критичны к диапазону изменения ЭПС конденсаторов в своих цепях. Это связано с тем, что при проектировании таких устройств инженеры учитывают этот параметр в фазочастотной характеристике (ФЧХ) обратной связи стабилизатора. Существенное изменение со временем ЭПС примененных конденсаторов изменяет ФЧХ, что может привести к снижению запаса устойчивости контуров авторегулирования, и, даже, к самовозбуждению.

    Существуют специальные приборы (ESR-метр (англ.)) для измерения этого достаточно важного параметра конденсатора, по которому можно часто определить пригодность его дальнейшего использования в определенных целях. Этот параметр, кроме собственно емкости (емкость — это основной параметр) — часто имеет решающее значение в исследовании состояния старого конденсатора и принятия решения, стоит ли использовать его в определенной схеме, или он прогнозируемо выйдет за пределы допустимых отклонений.

    Эквивалентная последовательная индуктивность — Li

    Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. Результатом этой распределенной паразитной индуктивности является превращение конденсатора в колебательный контур с характерной собственной частотой резонанса. Эта частота может быть измерена и обычно указывается в параметрах конденсатора либо в явном виде либо в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

    Тангенс угла диэлектрических потерь

    Тангенс угла диэлектрических потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

    Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол где δ — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь δ = 0. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности креактивной при синусоидальном напряжении определенной частоты. Величина, обратная tg δ, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

    Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)

    ТКЕ — относительное изменение емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (кельвин). ТКЕ определяется так:

    .

    где — изменение емкости, вызванное изменением температуры на .
    Таким образом, изменение емкости от температуры (при не слишком больших изменениях температуры) выражается линейной функцией:

    ,

    где — изменение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение емкости, — емкость при нормальных условиях. TKE применяется для характеристики конденсаторов с практически линейной зависимостью емкости от температуры. Однако ТКЕ указывается в спецификациях не для всех типов конденсаторов.

    Для конденсаторов, имеющих существенно нелинейную зависимость емкости от температуры и для конденсаторов с большими изменениями емкости от воздействия температуры окружающей среды в спецификациях нормируются относительное изменение емкости в рабочем диапазоне температур или в виде графика зависимости емкости от температуры.

    Диэлектрическая абсорбция

    Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путем подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение на обкладках снова появится как если бы мы разрядили конденсатор не до нуля. Это явление получило название диэлектрическая абсорбция (диэлектрическое поглощение). Конденсатор ведет себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательныхRC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора.

    Подобный эффект можно наблюдать практически на всех типах диэлектриков. В электролитических конденсаторах он особенно ярок и является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. У конденсаторов с твердым диэлектриком (например, керамических и слюдяных) эффект связан с остаточной поляризацией диэлектрика. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с неполярными диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полипропилени т. п.

    Эффект зависит от времени зарядки конденсатора, времени закорочения, иногда от температуры. Количественное значение абсорбции принято характеризоватькоэффициентом абсорбции, который определяется в стандартных условиях.

    Особое внимание в связи с эффектом следует уделять измерительным цепям постоянного тока: прецизионным интегрирующим усилителям, устройствам выборки-хранения, некоторым схемам на переключаемых конденсаторах.

    Паразитный пьезоэффект

    Многие керамические материалы, используемые в качестве диэлектрика в конденсаторах (например, титанат бария, обладающий очень высокой диэлектрической проницаемостью в не слишком сильных электрических полях) проявляют пьезоэффект — способность генерировать напряжение на обкладках при механических деформациях. Это характерно для конденсаторов с пьезоэлектрическими диэлектриками. Пьезоэффект ведет к возникновению электрических помех, в устройствах, где использованы такие конденсаторы при воздействии акустического шума или вибрации на конденсатор. Это нежелательное явление иногда называют («микрофонным эффектом»).

    Также, подобные диэлектрики проявляют и обратный пьезоэффект — при работе в цепи переменного напряжения происходит знакопеременная деформация диэлектрика, генерирующая акустические колебания, порождающие дополнительные электрические потери в конденсаторе.

    Самовосстановление

    Конденсаторы с металлизированным электродом (бумажный и пленочный диэлектрик) обладают важным свойством самовосстановления (англ. self-healing, cleaning) электрической прочности после пробоя диэлектрика. Механизм самовосстановления заключается в отгорании металлизации электрода после локального пробоя диэлектрика посредством микродугового электрического разряда.

    Классификация конденсаторов

    Существует три типа конденсаторов, основным среди них является электростатический конденсатор с сухим сепаратором. Эта классическая модель конденсатора имеет очень маленькую емкость и в основном используется в радиоэлектронике. Емкость конденсатора измеряется в фарадах и для электростатического колеблется в диапазоне пикофарад (пФ).

    Следующий тип конденсатора - электролитический, он обеспечивает более высокую емкость в сравнении электростатическим и оценивается в микрофарадах (мкФ), что в миллион раз больше пикофарада. Сепаратор в таких конденсаторах влажного типа. Как и в электрических батареях, конденсаторы имеют разные полюса, которые необходимо соблюдать при использовании.

    Третий тип – это суперконденсатор, его емкость оценивается в фарадах и в тысячи раз больше емкости электролитического. Суперконденсатор используется для хранения энергии, подвергающейся частым циклам заряда/разряда при высоких значениях силы тока и короткой длительности.

    Суперконденсатор(ионистр), также известный как ультраконденсатор или двухслойный конденсатор, отличается от обычного конденсатора тем, что имеет очень большую емкость. Конденсатор хранит энергию с помощью статического заряда, в противовес электрохимическим реакциям батареи. Применение дифференциального напряжения на положительную и отрицательную пластины заряжает конденсат

    Слюдяной герметичный конденсатор в металлостеклянном корпусе типа «СГМ» для навесного монтажа

    Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность емкости, величину потерь и др.

    По виду диэлектрика различают:

    • Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).
    • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
    • Конденсаторы с жидким диэлектриком.
    • Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклопленочные),слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических пленок.
    • Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, пленочные, комбинированные — бумажнопленочные, тонкослойные из органических синтетических пленок.
    • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной емкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесенный непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка. Время наработки на отказ типичнного электролитического конденсатора 3000-5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105°С . Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. При работе конденсаторов в импульсных сильноточных цепях (например, в импульсных источниках питания) такая упрощенная оценка надежности конденсаторов некорректна и расчет надежности более сложен.
    • Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник . Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.

    Керамический подстроечный конденсатор

    Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей емкости:

    • Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей емкости (кроме как в течение срока службы).
    • Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термо­конденсаторы). Применяются, например, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.
    • Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, емкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение емкости.

    В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

    Также различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.

    Сравнение конденсаторов постоянной емкости

    Тип конденсатора Используемый диэлектрик Особенности/применения Недостатки

    Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком

    бумажные конденсаторы
    Масляные конденсаторы переменного тока Промасленная бумага В основном разрабатывались для обеспечения очень больших емкостей для промышленного применения в цепях переменного тока, выдерживая при этом большие токи и высокие пиковые напряжения частотой силовой питающей сети. В их задачи входит пуск и работа электрических моторов переменного тока, разделение фаз, коррекция коэффициента мощности, стабилизация напряжения, работа с контрольным оборудованием и т. д. Ограничены низкой рабочей частотой, поскольку на высоких частотах имеют высокие диэлектрические потери.
    Масляные конденсаторы постоянного тока Бумага или ее комбинация с ПЭТ Разработаны для работы при постоянном токе для фильтрации, удвоения напряжения, предотвращения образования дуги, как проходные и разделительные конденсаторы При наличии пульсаций требуют уменьшения рабочего напряжения согласно предоставленным производителем графикам. Обладают бо́льшими размерами в сравнении с аналогами с полимерными диэлектриками.
    Бумажные конденсаторы Бумага/пропитанная бумага Пропитанная бумага широко использовалась в старых конденсаторах. В качестве пропитки использовался воск, масло или эпоксидная смола. Некоторые подобные конденсаторы до сих пор применяются для работы при высоком напряжении, но в большинстве случаев теперь вместо них используют пленочные конденсаторы. Большой размер. Большаягигроскопичность, из-за чего они поглощают влагу из воздуха даже при наличии пластикового корпуса и пропитки. Поглощенная влага ухудшает их характеристики, повышая диэлектрические потери и понижая сопротивление изоляции.
    Металлизированные бумажные конденсаторы Бумага Меньший размер, чем у бумажно-фольговых конденсаторов Подходят только для слаботочных применений. Вместо них стали широко применяться металлизированные пленочные конденсаторы.
    Энергонакопительные конденсаторы Конденсаторная крафт-бумага, пропитаннаякасторовым маслом или схожей жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, и пластинки из фольги Разработаны для работы в импульсном режиме с высоким током разряда. Лучше переносят изменение полярности напряжения чем многие полимерные диэлектрики. Обычно применяются в импульсных лазерах,генераторах Маркса, для импульсной сварки, при электромагнитной формовке и иных задачах, требующих использования импульсов большой мощности. Имеют большой размер и вес. Их энергоемкость значительно меньше чем у конденсаторов использующих полимерные диэлектрики. . Не способны к самолечению. Отказ подобного конденсатора может быть катастрофичным из-за большого объема накопленной энергии.
    пленочные конденсаторы
    Полиэтилентерефталатныеконденсаторы Полиэтилентерефталатная пленка Меньше чем бумажные или полипропиленовые конденсаторы со схожими характеристиками. Могут использовать полоски фольги, металлизированную пленку или их комбинации. ПЭТ конденсаторы почти полностью заменили бумажные для задач, где требуется работа с прямым (постоянным) током. Имеют рабочие напряжения вплоть до 60000 вольт при постоянном токе, а рабочую температуру до 125 °C. Обладают невысокой гигроскопичностью. Температурная стабильность ниже чем у бумажных. Могут применяться при низкочастотном переменном токе, но непригодны при высокочастотном из-за чрезмерного нагрева диэлектрика.
    Полиамидные конденсаторы Полиамид Рабочая температура до 200 °C. Высокое сопротивление изоляции, хорошая стабильность, малый тангенс угла потерь. Большие размеры и высокая цена.
    Каптоновые конденсаторы Полиимидная пленка марки Каптон Аналогичны ПЭТ, но обладают значительно более высокой рабочей температурой (вплоть до 250 °C). Дороже ПЭТ. Температурная стабильность ниже чем у бумажных конденсаторов. Также могут применяться только при низкочастотном переменном токе, так как при высоких частотах происходит сильный нагрев диэлектрика.
    Поликарбонатные конденсаторы Поликарбонат Имеют лучшее сопротивление изоляции, тангенс угла потерь и диэлектрическую адсорбцию в сравнении с полистирольными конденсаторами. Обладают лучшей влагостойкостью. Температурный коэффициент примерно ±80 ppm. Выдерживают полное рабочее напряжение на всем температурном диапазоне (от −55 °C до 125 °C) Максимальная рабочая температура ограничена на уровне 125 °C.
    Полисульфоновые конденсаторы Полисульфон Аналогичны поликарбонатным. Могут выдерживать полное номинальное напряжение на сравнительно высоких температурах. Поглощение влаги около 0,2 %, что ограничивает их стабильность. Малая доступность и высокая стоимость.
    Полипропиленовые конденсаторы Полипропилен Чрезвычайно низкий тангенс угла потерь, более высокая диэлектрическая прочность, чем у поликарбонатных и ПЭТ конденсаторов. Низкая гигроскопичность и высокое сопротивление изоляции. Могут использовать полоски фольги, металлизированную пленку или их комбинации. Пленка совместима с технологией самолечения, повышающей надежность. Могут работать на высоких частотах, в том числе при большой мощности, например, для индукционного нагрева (часто вместе с водяным охлаждением), благодаря очень низким диэлектрическим потерям. При более высоких емкостях и рабочем напряжении, например от 1 до 100 мкФ и напряжением до 440 вольт переменного тока, могут применяться как пусковые для работы с некоторыми типами однофазных электрических моторов. Более чувствительны к повреждениям от кратковременных перенапряжений или переполюсовке чем пропитанные маслом бумажные конденсаторы.
    Полистирольные конденсаторы Полистирол Отличные пленочные высокочастотные конденсаторы общего применения. Имеют отличную стабильность, высокую влагостойкость и малый отрицательный температурный коэффициент, позволяющий использовать их для компенсации положительного температурного коэффициента других компонентов. Идеальны для маломощных высокочастотных и прецизионных аналоговых задач. Максимальная рабочая температура ограничена +85 °C. Сравнительно большие по размеру.
    Фторопластовые конденсаторы Политетрафторэтилен Отличные пленочные высокочастотные конденсаторы общего применения. Очень низкие диэлектрические потери. Рабочая температура до 250 °C, огромное сопротивление изоляции, хорошая стабильность. Используются в критичных задачах. Большой размер из-за низкой диэлектрической постоянной, более высокая цена в сравнении с другими конденсаторами.
    Металлизированные полиэтилентерефталатные и поликарбонатные конденсаторы ПЭТ или Поликарбонат Надежные и значительно меньшие по размеру. Тонкая металлизация может использоваться для придания им свойства самовосстановления. Тонкая металлизация ограничивает максимальный ток.

    Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком

    Многоуровневые пластинчатые слюдяные конденсаторы Слюда Преимущества данных конденсаторов основаны на том, что их диэлектрик инертен. Он не изменяется со временем ни физически, ни химически, а также имеет хорошую температурную стабильность. Обладают очень высокой стойкостью к коронным разрядам. Без правильной герметизации подвержены влиянию влажности, что ухудшает их параметры. Высокая цена из-за редкости и высокого качества диэлектрика, а также ручной сборки.
    Металлизированные или серебряные слюдяные конденсаторы Слюда Те же преимущества, в дополнение обладают большей устойчивостью к влаге. Более высокая цена.
    Стеклянные конденсаторы Стекло Аналогичны слюдяным. Стабильность и частотные характеристики лучше, чем у слюдяных. Очень надежные, очень стабильные, стойкие к радиации. Высокая цена.
    Температурно-компенсированные керамические конденсаторы Смесь сложных соединений титанатов Дешевые, миниатюрные, обладают превосходными высокочастотными характеристиками и хорошей надежностью. Предсказуемое линейное изменение емкости относительно температуры. Имеются изделия, выдерживающие до 15000 вольт Изменение емкости при различном приложенном напряжении, частоте, подвержены старению.
    Керамические конденсаторы с высокой диэлектрической постоянной Диэлектрики, основанные на титанате бария Миниатюрнее температурно-компенсированных конденсаторов из-за большей диэлектрической постоянной. Доступны для напряжений вплоть до 50000 вольт. Обладают меньшей температурной стабильностью, емкость значительно изменяется при различном приложенном напряжении.

    Конденсаторы с оксидным диэлектриком

    Алюминиевые электролитические конденсаторы Оксид алюминия Огромное отношение емкости к объему, недорогие, полярные. В основном применяются как сглаживающие и питающие конденсаторы в источниках питания. Наработка на отказ конденсатора с максимально допустимой рабочей температурой 105 °C при расчете составляет до 50000 часов при температуре 75 °C Высокие токи утечки, большое внутреннее сопротивление и индуктивность ограничивают возможность использования их на высоких частотах. Имеют низкую температурную стабильность и плохие отклонения параметров. Могут взорваться при превышении допустимых параметров и/или перегреве, при приложении обратного напряжения. Максимальное напряжение около 500 вольт.
    Танталовые конденсаторы Оксид тантала Большое отношение емкости к объему, малый размер, хорошая стабильность, большой диапазон рабочих температур. Широко используются в миниатюрном оборудовании и компьютерах. Доступны как в полярном, так и неполярном исполнении. Твердотельные танталовые конденсаторы имеют намного лучшие характеристики по сравнению с имеющими жидкий электролит. Дороже алюминиевых электролитических конденсаторов. Максимальное напряжение ограничено планкой около 50 вольт. Взрываются при превышении допустимого тока, напряжения или скорости нарастания напряжения, а также при подаче напряжения неправильной полярности.
    Твердотельные конденсаторы Оксид алюминия, оксидтантала Вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются. Дороже обычных. При 105°С срок службы как у обычных электролитических. Рабочие напряжения до 35 В.

    Конденсаторы с двойным электрическим слоем

    Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы) Тонкий слой электролита иактивированный уголь Огромная емкость относительно объема, маленький размер, низкоеэквивалентное последовательное сопротивление. Доступны номиналы в сотни и даже тысячи фарад. Это сравнительно новая технология. Обычно используются для временного питания оборудования при замене батарей. Могут заряжаться и разряжаться бо́льшими токами, чем батареи, что делает их ценными для гибридных автомобилей. Полярные, имеют низкое номинальное напряжение (вольт на конденсаторную ячейку). Группы ячеек соединяются последовательно для повышения общего рабочего напряжения. Относительно высокая стоимость.
    Литий-ионные конденсаторы Ион лития Литий-ионные конденсаторы обладают большей энергоемкостью, сравнимой с батареями, безопаснее в сравнении с литий-ионными батареями, в которых начинается бурная химическая реакция при высокой температуре. По сравнению с ионисторами они имеют большее выходное напряжение. Удельная мощность у них сравнимa, но плотность энергии у Li-ion конденсаторов гораздо выше. Новая технология.

    Конденсаторы вакуумные

    Вакуумные конденсаторы Вакуумные конденсаторы используют стеклянные или керамические колбы с концентрическими цилиндрическими электродами. Чрезвычайно малые потери. Используются для мощных высоковольтных радиочастотных задач, таких как индукционный нагрев, где даже малые потери приводят к чрезмерному нагреву самого конденсатора. При ограниченном токе искры могут обладать самовосстановлением. Очень высокая цена, хрупкость, большой размер, низкая емкость.

    12 пФ, 20 кВ вакуумный конденсатор постоянной емкости.

    Два 8 мкФ, 525 В бумажных электролитических конденсатора в радио 1930х годов.

    Применение конденсаторов и их работа

    Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

    • Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.
    • Во вторичных источниках электропитания конденсаторы применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.
    • При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках,электромагнитных ускорителях, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п.
    • Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти (см.DRAM, Устройство выборки и хранения).
    • Конденсатор может использоваться как двухполюсник, обладающий реактивным сопротивлением, для ограничения силы переменного тока в электрической цепи (см. Балласт).
    • Процесс заряда и разряда конденсатора через резистор (см. RC-цепь) или генератор тока занимает определенное время, что позволяет использовать конденсатор в времязадающих цепях, к которым не предъявляются высокие требования временной и температурной стабильности (в схемах генераторов одиночных и повторяющихся импульсов, реле времени и т. п.).
    • В электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.
    • Конденсаторы способны накапливать большой заряд и создавать большую напряженность на обкладках, которая используется для различных целей, например, для ускорения заряженных частиц или для создания кратковременных мощных электрических разрядов (см. генератор Ван де Граафа).
    • Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на емкости конденсатора.
    • ИП влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости).
    • В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.
    • Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обкладками конденсатора, и емкость конденсатора меняется в зависимости от уровня.
    • Фазосдвигающего конденсатора. Такой конденсатор необходим для пуска, а в некоторых случаях и работы однофазных асинхронных двигателей. Также он может применяться для пуска и работы трехфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.
    • Аккумуляторов электрической энергии (см. Ионистор). В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Также существуют некоторые модели трамваев, в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

    Маркировка конденсаторов

    Маркировка советских и российских конденсаторов

    Существуют две системы обозначения советских/российских конденсаторов: буквенная (старая) и цифровая (новая).

    Старая система обозначений

    Буквенная система распространяется на конденсаторы, разработанные до 1960 года. В этой системе первая буква К означает конденсатор, вторая — тип диэлектрика (Б — бумажный, С — слюдяной, К — керамический, Э — электролитический и так далее...), третья — конструктивные особенности (герметичность исполнения или условия эксплуатации). Для упрощения системы обозначений часто первую букву К пропускают, оставляя вторую и последующие .

    Новая система обозначений

    В соответствии с новой (цифровой) системой маркировки конденсаторы делятся на группы по виду диэлектрика, назначению и варианту исполнения . Согласно этой системе, первая буква «К» означает «конденсатор», дальше следует цифра, обозначающая вид диэлектрика, и буква, указывающая, в каких цепях может использоваться конденсатор; после нее стоит номер разработки или буква, указывающая вариант конструкции .

    См. также

    • резистор , переменный резистор , подстроечный резистор , варистор ,
    • мемристор , пизастор , четвёртый пассивный элемент электротехники ,
    • катушка индуктивности , индуктивность , виды индуктивностей , характеристики индуктивности ,
    • Электрический импеданс
    • Вариконд
    • Твердотельный конденсатор
    • Ионистор
    • Переходный процесс
    • Схемы на переключаемых конденсаторах
    • Метод Печини

    Статью про электрический конденсатор я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое электрический конденсатор,конденсатор,конденсаторы,переменный конденсатор,подстроечный конденсатор,суперконденсатор,ионистр,применение конденсаторов и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

    Выпрямители с умножением напряжения. НАКАПЛИВАЮЩИЕ ЁМКОСТИ

    НАКАПЛИВАЮЩИЕ ЁМКОСТИ

    Наряду с выпрямительными элементами, другими основными частями всех выпрямителей с умножением напряжения являются конденсаторы, накапливающие электрические заряды и позволяющие их суммировать. Поэтому для обеспечения нормальных условий работы применяемых конденсаторов важно знать особенности их работы в различных цепях схемы.

    Как известно, электролитические конденсаторы, получившие в выпрямителях с умножением напряжения преимущественное применение, могут работать только в цепях постоянного или пульсирующего тока (если пульсации не превышают определённых, для каждого типа конденсаторов значений). Действующее рабочее напряжение на конденсаторе складывается из постоянного напряжения и амплитуды напряжения пульсаций.

    В настоящее время выпускается несколько типов электролитических конденсаторов с различными рабочими напряжениями (от 8 до 500 в) и ёмкостями (от 2 до 5000 мкФ). Наибольшее распространение в массовой радиовещательной аппаратуре и радиолюбительской практике получили конденсаторы типов КЭ-1, КЭ-2 и КЭ-3.

    По допуску рабочей ёмкости эти конденсаторы относятся к деталям V класса; отклонение их действительной ёмкости от указанною на этикетке может колебаться в пределах от +50% до -20%. По допуску рабочих температур они делятся на две группы: морозостойкие (группа М) с интервалом рабочих температур от -40 до +60° С и особо морозостойкие (группа ОМ) с интервалом рабочих температур от -60° до +60°. Последняя группа широкого распространения не получила.

    Ёмкость электролитических конденсаторов сильно зависит от температуры. Так, например, при понижении температуры до -40° С ёмкость конденсаторов уменьшается примерно на 50%, а при повышении температуры до +60° С - возрастает примерно на 30% по сравнению с ёмкостью при температуре 15-20° С.

    Номинальный ток утечки у электролитических конденсаторов оказывается тем большим, чем больше их ёмкости и выше рабочее напряжение. У конденсаторов ёмкостью 10-30 мкф при напряжении 300-500 в ток утечки составляет обычно 1-2 мА, а у конденсаторов большей ёмкости (2000 мкф и больше) он достигает 10 мА и даже больше. Особо морозостойкие конденсаторы (группа ОМ) имеют ток утечки на 25% меньший, чем аналогичные конденсаторы группы М. При повышении рабочей температуры конденсатора ток утечки также повышается.

    При длительном хранении электролитических конденсаторов происходит высыхание электролита, в результате чего конденсаторы теряют ёмкость и становятся негодными.

    Выбирая электролитические конденсаторы для выпрямителей с умножением напряжения, особое внимание следует обращать на параметр, определяющий их нормальную работу в цепях, содержащих переменную составляющую выпрямленного напряжения. В табл. 4 приведено (в процентном отношении к постоянному напряжению на конденсаторе) допустимое значение амплитуды переменной составляющей для электролитических конденсаторов различной ёмкости и различного номинального рабочего напряжения. Превышение указанных в табл. 4 величин приводит к нагреву конденсатора, увеличению тока утечки и, в конечном результате, к его гибели.

    Таблица 4

    Ёмкость, мкф Допустимое амплитудное значение составляющей переменного напряжения от рабочего напряжения, %
    до 50 в от 150 до 450 в 500 в
    Группа ОМ Группа М Группа ОМ Группа М Группа ОМ Группа М
    2-20
    30-100
    Выше 100
    25
    15
    8
    15
    10
    5
    10
    8
    -
    10
    6
    -
    10
    -
    -
    10
    -
    -

    Как видно из табл. 4, амплитуда переменной составляющей напряжения на конденсаторе не должна превышать (в зависимости от его ёмкости и допустимого рабочего напряжения) 6-25% постоянного напряжения, причём повышенное значение пульсаций допускают конденсаторы группы ОМ. Необходимо отметить выгодность применения вместо одного конденсатора большой ёмкости двух или нескольких конденсаторов меньшей ёмкости, соединённых параллельно. Такая группа допускает больший процент пульсаций.

    Металлический корпус конденсатора чаще всего является его электродом, присоединяемым к минусу электрической цепи. В этом случае для включения конденсаторов в описанные выше схемы выпрямителей корпус каждого из них следует надёжно изолировать, чтобы избежать контакта с шасси, другими конденсаторами или деталями схемы. Устанавливать конденсаторы можно в любом положении, но не следует крепить их при монтаже за контактные выводы.

    В описании схем мы указывали рабочие напряжения на каждом конденсаторе, а также коэффициент пульсации, который служит исходной величиной для расчёта элементов фильтра на выходе выпрямителя.

    Самым тяжёлым участком для электролитических конденсаторов по причине высокого уровня переменной составляющей является место включения конденсатора С1 в схемах фиг. 1б, 3, 7 и 9, а также конденсаторов С1 и С2 в схеме фиг. 5. При больших мощностях, снимаемых с выпрямителя, амплитуда переменной составляющей на этих конденсаторах может достигать 30-35% постоянного напряжения (при ёмкости конденсатора 50 мкФ). Такое высокое процентное содержание переменной составляющей недопустимо, поэтому ёмкость конденсатора в таких случаях приходится брать в два раза больше указанной. Процентное значение пульсации при этом снижается больше чем в два раза, так как постоянная составляющая несколько возрастает. Лучше всего на этих участках схемы применять конденсаторы группы ОМ, соединённые по нескольку штук параллельно. Во время работы выпрямителя нужно следить, чтобы конденсаторы не нагревались больше чем на 10-15° С температуры окружающего воздуха. В случае какого-либо нарушения нормальной работы выпрямителя следует первым делом проверять исправность этих конденсаторов.

    Все остальные электролитические конденсаторы, включаемые в другие участки схемы, работают в спокойном режиме, так как процент пульсации на них не выходит за допустимые пределы.

    При малых мощностях выпрямителей, когда сопротивление нагрузки велико и ёмкости конденсаторов могут быть небольшими, пригодны к применению бумажные конденсаторы. В этом случае все приведённые выше опасения отпадают.

    При последовательном соединении конденсаторов процент пульсации на каждом из них остаётся прежним, так как напряжения постоянной и переменной составляющих соответственно перераспределяется. Чтобы это распределение было равномерным, каждый конденсатор нужно шунтировать высокоомным сопротивлением (порядка 0,1 - 0,2 мОм).

    Начало. СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ С УМНОЖЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

    Продолжение. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

    BACK MAIN PAGE
    Применение конденсаторов

    »Электроника

    Особенно важно выбрать правильный конденсатор или любое конкретное приложение - понимание ключевых требований для каждого конкретного применения конденсатора или использования конденсатора гарантирует правильную работу схемы.


    Capacitor Tutorial:
    Использование конденсатора Типы конденсаторов Электролитический конденсатор Керамический конденсатор Танталовый конденсатор Пленочные конденсаторы Серебряный слюдяной конденсатор Супер конденсатор Конденсатор SMD Технические характеристики и параметры Как купить конденсаторы - подсказки и подсказки Коды и маркировка конденсаторов Таблица преобразования


    Конденсаторы используются практически во всех областях электроники и выполняют множество различных задач.Хотя конденсаторы работают одинаково, независимо от их применения или использования, конденсаторы могут использоваться в схемах по-разному.

    Для того, чтобы выбрать правильный тип конденсатора, необходимо иметь представление о конкретном применении конденсатора, чтобы его свойства можно было сопоставить с конкретным применением, для которого он будет использоваться.

    У каждой формы конденсатора есть свои собственные атрибуты, и это означает, что он будет хорошо работать при использовании или применении конденсатора твердых частиц.

    Выбор подходящего конденсатора для конкретного применения - это часть процесса проектирования схемы. Использование неправильного конденсатора может легко означать, что схема не будет работать.

    Применение конденсатора и схема

    Конденсаторы

    могут использоваться в электронных схемах по-разному. Хотя их режим работы остается точно таким же, разные формы конденсаторов могут использоваться для обеспечения множества различных функций схемы.

    Для различных схем потребуются конденсаторы с определенными значениями, а также с другими атрибутами, такими как допустимый ток, диапазон значений, точность значений, температурная стабильность и многие другие аспекты.

    Некоторые типы конденсаторов будут доступны в различных номиналах, некоторые конденсаторы могут иметь большой диапазон значений, другие - меньший. Другие конденсаторы могут иметь высокие токи, другие - высокий уровень стабильности, а другие все еще доступны с очень низкими значениями температурного коэффициента.

    Понимание различных способов использования конденсаторов помогает выбрать лучший тип конденсатора для конкретного применения.

    Выбрав правильный конденсатор для конкретного использования или применения, можно добиться максимальной производительности схемы.

    Использование конденсатора связи

    В этом конденсаторном приложении компонент пропускает только сигналы переменного тока от одной секции схемы к другой, блокируя любое статическое напряжение постоянного тока. Такая форма применения конденсатора часто требуется при соединении двух каскадов усилителя вместе.

    Возможно, что постоянное напряжение постоянного тока будет присутствовать, скажем, на выходе одного каскада, и будет присутствовать только переменный сигнал, звуковая частота, радиочастота или что-то еще.Если бы составляющие постоянного тока сигнала на выходе первой ступени присутствовали на входе второй ступени, то смещение и другие рабочие условия второй ступени изменились бы.

    Транзисторная схема с входными и выходными разделительными конденсаторами

    Даже при использовании операционных усилителей, схема которых была разработана для обеспечения малых напряжений смещения, часто бывает разумно использовать разделительные конденсаторы из-за наличия высоких уровней усиления постоянного тока. Без разделительного конденсатора высокие уровни усиления по постоянному току могут означать, что операционный усилитель перейдет в режим насыщения.

    Для конденсаторов такого типа необходимо обеспечить достаточно низкое полное сопротивление конденсатора. Обычно выходной импеданс предыдущей схемы выше, чем та, которую она возбуждает, за исключением ВЧ-цепи, но об этом позже. Это означает, что номинал конденсатора выбирается таким же, как полное сопротивление цепи, обычно входное сопротивление второй цепи. Это дает падение отклика на 3 дБ на этой частоте.

    Важные параметры для конденсатора связи
    Параметр Указания по использованию конденсатора
    Номинальное напряжение конденсатора Должно быть больше пикового напряжения на конденсаторе.Обычно конденсатор может выдерживать напряжение шины питания с запасом для обеспечения надежности.
    Значение емкости Достаточно высокий, чтобы передавать самые низкие частоты с небольшим затуханием или без него.
    Допуск Часто можно использовать конденсаторы с широким допуском, потому что точное значение не имеет значения.
    Диэлектрик Некоторые конденсаторы, например электролитические, имеют ограниченную частотную характеристику, часто только до частот максимум около 100 кГц.Это следует учитывать. Также для приложений с высоким импедансом не следует использовать электролитические конденсаторы, поскольку они имеют относительно высокий уровень утечки, который может нарушить работу второй ступени.

    Использование развязывающего конденсатора

    В этом приложении конденсатор используется для удаления любых сигналов переменного тока, которые могут быть в точке смещения постоянного тока, шине питания или другом узле, который должен быть свободен от конкретного изменяющегося сигнала.

    Как указывает название этого конденсатора, он использовался для развязки узла от изменяющегося на нем сигнала.

    Схема транзистора с развязывающими конденсаторами линии и коллектора

    В этой схеме есть два способа использования конденсатора для развязки. C3 используется для развязки любого сигнала, который может быть на шине напряжения. Конденсатор этого типа должен выдерживать напряжение питания, а также обеспечивать и поглощать уровни тока, возникающие из-за шума на шине. Также во время выключения, когда питание отключено, этот конденсатор может потреблять большой ток в зависимости от его значения.Танталовые конденсаторы для этой позиции не подходят.

    Развязка также обеспечивается комбинацией конденсатора и резистора C4, R5. Это гарантирует, что коллекторный сигнал не просочится на сигнальную шину. Постоянная времени C4 и R5 обычно является доминирующим фактором, и постоянная времени должна быть выбрана больше, чем ожидаемая самая низкая частота.

    Тип развязки, используемый с C5, служит для хорошей изоляции этого конкретного каскада от любого шума на шине, а также предотвращения передачи шума от цепи на шину питания. При отключении ток конденсатора ограничивается резистором R5.

    Важные параметры для использования развязывающего конденсатора
    Параметр Указания по использованию конденсатора
    Номинальное напряжение конденсатора Должно быть больше пикового напряжения на конденсаторе. Обычно конденсатор может выдерживать напряжение узла с некоторым запасом прочности для обеспечения надежности.
    Значение емкости Достаточно высокий, чтобы передавать самые низкие частоты с небольшим затуханием или без него.Иногда это может привести к тому, что требуются относительно большие значения. Однако необходимо учитывать используемые частоты. Для низких частот обычно требуются большие уровни емкости, и часто используются электролитические конденсаторы. Если это слаботочная цепь, как в случае C4, R5, танталовый конденсатор также может быть подходящим, но обычно он изолирован от шины основного напряжения через последовательный резистор, чтобы предотвратить потребление слишком большого тока, как в случае C4. Для более высоких частот также могут подойти керамические конденсаторы.
    Допуск Часто можно использовать конденсаторы с широким допуском, потому что точное значение не имеет значения.
    Диэлектрик Некоторые конденсаторы, например электролитические, имеют относительно низкий верхний предел частоты. Часто, чтобы преодолеть это, конденсатор, такой как керамический конденсатор с меньшим номиналом, может использоваться для обеспечения высокочастотной характеристики, в то время как электролитический конденсатор большего номинала используется для пропускания более низкочастотных компонентов.Керамический или другой конденсатор более низкого номинала по-прежнему имеет низкий импеданс на более высоких частотах, поскольку реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте.

    ВЧ-соединения и развязка

    ВЧ связи и развязки следуют тем же основным правилам, что и обычные конденсаторы связи и развязки. Часто используются схемы, подобные показанной для стандартной связи и развязки, и они работают в основном одинаково.

    Однако при использовании конденсаторов для ВЧ приложений необходимо учитывать их ВЧ характеристики. Это может отличаться от производительности на более низких частотах.

    Обычно электролитические конденсаторы не используются - их характеристики падают с увеличением частоты, и они редко используются для приложений с частотой выше примерно 100 кГц. Керамические конденсаторы особенно популярны, поскольку они обладают хорошими ВЧ-характеристиками, особенно конденсаторы MLCC для поверхностного монтажа.

    Последовательная индуктивность, присутствующая во всех конденсаторах, в большей или меньшей степени проявляется на некоторых частотах, образуя резонансный контур с емкостью.

    Обычно керамические конденсаторы имеют высокую собственную резонансную частоту, особенно конденсаторы для поверхностного монтажа, которые очень малы и не имеют выводов, создающих индуктивность.

    Могут использоваться и другие типы конденсаторов, но керамические конденсаторы наиболее широко используются в этом приложении.

    Применения сглаживающего конденсатора

    Это фактически то же самое, что и разделительный конденсатор, но этот термин обычно используется в связи с источником питания.

    Когда входящий линейный сигнал проходит через трансформатор и выпрямитель, результирующая форма волны не является гладкой.Оно варьируется от нуля до пикового напряжения. При использовании в цепи маловероятно, что это сработает, поскольку обычно требуется постоянное напряжение. Чтобы преодолеть это, используется конденсатор для развязки или сглаживания выходного напряжения.

    Схема выпрямителя со сглаживающим конденсатором

    В этом случае конденсатор заряжается, когда пиковое напряжение превышает выходное напряжение, и обеспечивает заряд, когда напряжение выпрямителя падает ниже напряжения конденсатора.

    При таком использовании конденсатора компонент развязывает шину и подает заряд там, где это необходимо.

    Обычно требуются относительно большие значения емкости для обеспечения необходимого уровня тока. В результате наиболее широко используемой формой конденсатора для этого приложения является электролитический конденсатор.

    Важные параметры для сглаживающего конденсатора
    Параметр Указания по использованию конденсатора
    Номинальное напряжение конденсатора Должно быть больше пикового напряжения на конденсаторе.Конденсатор должен выдерживать максимальное пиковое напряжение шины с некоторым запасом для обеспечения надежности.
    Значение емкости Зависит от требуемого тока, но обычно может составлять несколько тысяч микрофарад.
    Допуск Часто можно использовать конденсаторы с широким допуском, потому что точное значение не имеет значения.
    Диэлектрик Электролитические конденсаторы обычно используются из-за их высокой стоимости. Танталовые конденсаторы, хотя они могут иметь достаточно высокие значения, не подходят из-за низкого уровня тока пульсаций, которые они могут выдерживать. Керамические конденсаторы с требуемым уровнем емкости не выпускаются.
    Пульсации тока В дополнение к конденсатору, имеющему достаточную емкость, чтобы удерживать необходимое количество заряда, он также должен быть сконструирован таким образом, чтобы обеспечивать необходимый ток. Если конденсатор становится слишком горячим при подаче тока, он может выйти из строя.Номинальные значения пульсирующего тока особенно важны для конденсаторов, используемых для сглаживания. Обычно используются электролитические конденсаторы, но даже для них необходимо проверить соответствие номинального тока пульсации.

    Использование конденсатора в качестве элемента синхронизации

    В этом приложении конденсатор может использоваться с резистором или катушкой индуктивности в резонансной или зависимой от времени цепи. В этой функции конденсатор может присутствовать в фильтре, схеме настройки генератора или в элементе синхронизации для такой схемы, как a-stable, время, необходимое для зарядки и разрядки, определяющее работу схемы

    . Генераторы и фильтры

    LC или RC широко используются во множестве схем, и, очевидно, одним из основных элементов является конденсатор.

    В данном конкретном случае использования конденсатора одним из основных требований является точность, и поэтому начальный допуск важен для обеспечения работы схемы на требуемой частоте. Температурная стабильность также важна для обеспечения того, чтобы рабочие характеристики цепи оставались неизменными в требуемом диапазоне температур.

    Важные параметры для временного использования конденсатора
    Параметр Указания по использованию конденсатора
    Номинальное напряжение конденсатора Фактическое пиковое напряжение на конденсаторе будет варьироваться в зависимости от конкретной цепи и напряжения шины. Необходимо оценивать каждый случай по существу, отмечая, что в некоторых случаях он может быть выше ожидаемого. В большинстве случаев превышение напряжения на шине маловероятно.
    Значение емкости Зависит от используемых частот и от катушки индуктивности или резистора, необходимых для получения требуемой рабочей частоты.
    Допуск Обычно требуется строгий допуск для обеспечения необходимой рабочей частоты.В этом приложении конденсаторы с хорошим выбором значений в пределах каждой декады могут быть преимуществом.
    Диэлектрик Во многих приложениях синхронизации важны потери в конденсаторе. Высокие потери приравниваются к низкому Q, и значения Q обычно должны быть как можно более высокими. Есть много диэлектриков, обеспечивающих подходящий уровень производительности. Многие керамические диэлектрики конденсаторов в наши дни способны обеспечить высокий уровень стабильности. Конденсаторы с пластиковой пленкой также обладают высокими характеристиками. Серебряные слюдяные конденсаторы также используются, особенно в ВЧ-цепях. Хотя эти серебряные слюдяные конденсаторы довольно дороги, они обладают высокими характеристиками: высокая добротность; высокая стабильность; низкие потери; и высокая терпимость.
    Температурная стабильность Температурная стабильность конденсатора должна быть высокой для этих конденсаторных применений, потому что схема должна будет сохранять свою частоту в диапазоне рабочих температур. Если значение изменяется с температурой, даже на небольшую величину, это может заметно повлиять на работу контура.

    Применения удерживающего конденсатора

    В этом конкретном применении конденсатора заряд, удерживаемый конденсатором, используется для обеспечения питания цепи на короткое время.

    В прошлом, возможно, использовались небольшие перезаряжаемые батареи, но они часто страдали от проблем с памятью и ограничением срока службы, поэтому конденсаторы могут быть жизнеспособной альтернативой.

    В настоящее время суперконденсаторы обладают огромной емкостью, и теперь они достаточно велики, чтобы позволить многим схемам оставаться под напряжением в периоды, когда отсутствует сетевое питание.Они относительно дешевы и предлагают отличный уровень производительности.

    Суперконденсаторы
    Важные параметры для удерживающего конденсатора
    Параметр Указания по использованию конденсатора
    Номинальное напряжение конденсатора Должен выдерживать максимальное рабочее напряжение с хорошим запасом надежности.
    Значение емкости Может быть до нескольких фарадов.
    Допуск , широко используемые в конденсаторах, имеют большой допуск.К счастью, это не проблема, поскольку это в первую очередь влияет на время, в течение которого может поддерживаться задержка.
    Суперконденсаторы часто используются для аккумуляторов

    Варианты применения конденсаторов

    Выбор конденсатора часто важен для работы схемы. Знание того, как будет использоваться конденсатор и как его характеристики и параметры связаны с работой схемы, означает, что некоторые конденсаторы работают лучше, чем другие в различных приложениях.Выбор подходящего конденсатора для любого конкретного применения является важной и очень важной частью проектирования схемы.

    Другие электронные компоненты:
    Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор FET Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
    Вернуться в меню «Компоненты».. .

    Каковы применения конденсаторов?

    Конденсаторы можно найти почти в каждом электронном устройстве и служат нескольким важным приложениям в схемотехнике. Конденсаторы предоставляют конструкторам гибкие возможности фильтрации, шумоподавления, накопления энергии и чувствительности, среди прочего.

    В этом руководстве мы рассмотрим различные варианты использования конденсаторов в электронных продуктах и ​​оборудовании.

    gethinlane / Getty Images

    Для чего используются конденсаторы?

    В сочетании с резисторами конденсаторы часто используются в качестве основного элемента частотно-селективных фильтров.Доступны многочисленные конструкции и топологии фильтров. Их можно адаптировать к частоте и производительности, выбрав правильные значения и качество компонентов. Типы конструкций фильтров включают:

    • Фильтр высоких частот
    • Фильтр низких частот
    • Полосовой фильтр
    • Полосовой стоп-фильтр
    • Режекторный фильтр
    • Полнопроходной фильтр
    • Уравнивающий фильтр

    Конденсаторы развязки и байпаса

    Конденсаторы играют решающую роль в работе цифровой электроники, защищая чувствительные микрочипы от шума в сигнале питания.Этот шум может вызвать ненормальное поведение. Конденсаторы, используемые в этом приложении, называются разделительными конденсаторами. Эти конденсаторы следует размещать рядом с каждым микрочипом, чтобы они были эффективными, потому что следы цепи действуют как антенны и улавливают шум из окружающей среды. Конденсаторы развязки и байпаса также используются в любой части схемы для уменьшения общего воздействия электрических помех.

    Конденсаторы связи или блокировки постоянного тока

    Конденсаторы могут пропускать сигналы переменного тока, блокируя постоянный ток, и могут использоваться для разделения компонентов переменного и постоянного тока в сигнале.Значение конденсатора не обязательно должно быть точным для связи. Однако оно должно быть высоким, поскольку реактивное сопротивление конденсатора влияет на производительность в приложениях связи.

    Демпферные конденсаторы

    В схемах, в которых приводится в действие нагрузка с высокой индуктивностью, например, в двигателе или трансформаторе, могут возникать большие скачки мощности в переходных процессах, поскольку энергия, накопленная в индуктивной нагрузке, внезапно разряжается. Этот разряд может повредить компоненты и контакты.

    Применение конденсатора может ограничить или подавить скачок напряжения в цепи, делая работу более безопасной, а схему более надежной. Использование демпфирующей техники в цепях с малым энергопотреблением предотвращает появление нежелательных радиочастотных помех от всплесков. Эти помехи вызывают аномальное поведение в цепях и затрудняют получение сертификата и утверждения продукта.

    Конденсаторы импульсные мощности

    Конденсаторы - это небольшие батареи, которые предлагают уникальные возможности хранения энергии по сравнению с батареями с химической реакцией. Когда требуется большая мощность за короткий период времени, большие конденсаторы и конденсаторные батареи являются превосходным вариантом для многих приложений.Конденсаторные батареи хранят энергию для таких приложений, как импульсные лазеры, радары, ускорители частиц и рельсовые пушки. Обычное применение конденсатора импульсной мощности - вспышка на одноразовых камерах, которая заряжается, а затем быстро разряжается через вспышку, обеспечивая большой импульс тока.

    Применение резонансных или настроенных схем

    Хотя резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности образуют фильтры, определенные комбинации могут привести к резонансному усилению входного сигнала. Эти схемы усиливают сигналы на резонансной частоте, создают высокое напряжение с низковольтных входов и используются в качестве генераторов и настроенных фильтров. В резонансных цепях необходимо выбирать компоненты, которые могут выдержать напряжения, которые каждый компонент видит на нем, иначе они быстро выйдут из строя.

    Приложение для емкостных датчиков

    Емкостное зондирование в последнее время стало обычным явлением в современных устройствах бытовой электроники. Однако емкостные датчики десятилетиями использовались в различных приложениях для определения положения, влажности, уровня жидкости, контроля качества производства и ускорения.Емкостное зондирование работает, обнаруживая изменение емкости окружающей среды через изменение диэлектрика - изменение расстояния между пластинами конденсатора или изменение площади конденсатора.

    Конденсатор безопасности

    Конденсаторы, как элементы аккумулирования энергии, могут накапливать опасное количество энергии. Этот высокий уровень энергии может вызвать смертельный удар электрическим током и повредить оборудование, даже если конденсатор отключен от источника питания на значительное время.По этой причине всегда рекомендуется разрядить конденсаторы перед работой с электрооборудованием.

    Электролитические конденсаторы склонны к сильному выходу из строя при определенных условиях, особенно если напряжение на поляризованном электролитическом конденсаторе меняется на противоположное. Конденсаторы, используемые в мощных и высоковольтных устройствах, также могут сильно выйти из строя, поскольку диэлектрические материалы разрушаются и испаряются.

    Спасибо, что сообщили нам!

    Расскажите, почему!

    Другой Недостаточно деталей Сложно понять

    Типы конденсаторов: работа и их применение

    В любой электронной или электрической цепи конденсатор играет ключевую роль.Таким образом, каждый день может производиться от тысяч до миллионов конденсаторов различных типов. У каждого типа конденсатора есть свои преимущества, недостатки, функции и области применения. Таким образом, очень важно знать о каждом типе конденсатора при выборе для любого приложения. Эти конденсаторы варьируются от малых до больших, включая различные характеристики в зависимости от типа, что делает их уникальными. Маленькие и слабые конденсаторы можно найти в радиосхемах, тогда как большие конденсаторы используются в сглаживающих цепях.Конструкция небольших конденсаторов может быть выполнена с использованием керамических материалов, запечатанных эпоксидной смолой, в то время как конденсаторы промышленного назначения спроектированы с металлической фольгой с использованием тонких листов майлара, иначе пропитанных парафином бумаги.

    Типы конденсаторов и их применение

    Конденсатор является одним из наиболее часто используемых компонентов в проектировании электронных схем. Он играет важную роль во многих встроенных приложениях. Доступен с разными рейтингами. Он состоит из двух металлических пластин , разделенных непроводящим веществом, или диэлектриком . Часто это хранилища аналоговых сигналов и цифровых данных.

    Сравнение конденсаторов различных типов обычно проводится в отношении диэлектрика, используемого между пластинами. Некоторые конденсаторы выглядят как трубки, небольшие конденсаторы часто изготавливаются из керамических материалов, а затем погружаются в эпоксидную смолу для их герметизации. Итак, вот несколько наиболее распространенных типов доступных конденсаторов. Посмотрим на них.

    Диэлектрический конденсатор

    Как правило, эти типы конденсаторов являются переменным типом, который требует непрерывного изменения емкости для передатчиков, приемников и транзисторных радиомодулей для настройки.Различные типы диэлектриков могут быть изготовлены из нескольких пластин и с воздушным зазором. Эти конденсаторы имеют набор фиксированных и подвижных пластин, которые перемещаются между фиксированными пластинами.

    Положение подвижной пластины по сравнению с неподвижными пластинами определяет приблизительное значение емкости. В общем, емкость максимальна, когда два набора пластин полностью соединены. Настроечный конденсатор с высокой емкостью включает в себя довольно большие промежутки, в противном случае воздушные зазоры между двумя пластинами с напряжением пробоя, достигающим тысячи вольт.

    Слюдяной конденсатор

    Конденсатор, в котором в качестве диэлектрического материала используется слюда, известен как слюдяной конденсатор. Эти конденсаторы доступны в двух типах: зажимные и серебряные. Зажимной тип сейчас считается устаревшим из-за его более низких характеристик, но вместо него используется серебряный тип.

    Эти конденсаторы изготавливаются путем размещения листов слюды с металлическим покрытием на обеих сторонах. После этого эта конструкция покрывается эпоксидной смолой для защиты от окружающей среды.Как правило, эти конденсаторы используются, когда требуются стабильные конденсаторы с относительно небольшими номиналами.

    Минералы слюды чрезвычайно постоянны химически, механически и электрически из-за ее точной кристаллической структуры, которая включает типичные слои. Таким образом, возможно изготовление тонких листов толщиной от 0,025 до 0,125 мм.

    Наиболее часто используемые слюда - флогопит и мусковит. В этом мусковит обладает хорошими электрическими свойствами, а второй - жаростойкостью.Слюда исследуется в Индии, Южной Америке и Центральной Африке. Большая разница в составе сырья приводит к высокой стоимости, необходимой для экспертизы и категоризации. Слюда не реагирует на кислоты, воду и масляные растворители.
    Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о слюдяном конденсаторе

    Поляризованный конденсатор

    Конденсатор с определенной полярностью, такой как положительная и отрицательная, называется поляризованным конденсатором. Всякий раз, когда эти конденсаторы используются в цепях, мы должны проверять, что они соединены с идеальной полярностью.Эти конденсаторы делятся на два типа: электролитические и суперконденсаторы.

    Пленочные конденсаторы
    Пленочные конденсаторы

    являются наиболее часто готовыми из множества типов конденсаторов, состоящих из, как правило, обширной группы конденсаторов, отличающихся своими диэлектрическими свойствами. Они доступны практически любого номинала и напряжения до 1500 вольт. Они бывают с любым допуском от 10% до 0,01%. Пленочные конденсаторы также бывают разных форм и стилей корпуса.

    Есть два типа пленочных конденсаторов: с радиальными выводами и с осевыми выводами. Электроды пленочных конденсаторов могут быть из металлизированного алюминия или цинка, нанесенного на одну или обе стороны пластиковой пленки, в результате чего получаются металлизированные пленочные конденсаторы, называемые пленочными конденсаторами. Пленочный конденсатор показан на рисунке ниже: Пленочные конденсаторы

    Пленочные конденсаторы

    иногда называют пластиковыми конденсаторами, поскольку в качестве диэлектриков они используют полистирол, поликарбонат или тефлон. Эти сорта пленки нуждаются в гораздо более толстой диэлектрической пленке, чтобы уменьшить опасность разрыва или прокола пленки, и поэтому они больше подходят для более низких значений емкости и больших размеров корпуса.

    Пленочные конденсаторы физически больше и дороже, они не поляризованы, поэтому их можно использовать в приложениях с переменным напряжением, и они имеют гораздо более стабильные электрические параметры. В зависимости от емкости и коэффициента рассеяния, они могут применяться в приложениях класса 1 со стабильной частотой, заменяя керамические конденсаторы класса 1.

    Керамические конденсаторы

    Керамические конденсаторы используются в высокочастотных цепях, таких как аудио для RF. Они также являются лучшим выбором для компенсации высоких частот в аудиосхемах.Эти конденсаторы также называют дисковыми конденсаторами. Керамические конденсаторы изготавливаются путем покрытия двух сторон небольшого фарфорового или керамического диска серебром, а затем складываются вместе, образуя конденсатор. В керамических конденсаторах можно добиться как низкой, так и высокой емкости, изменяя толщину используемого керамического диска. Керамический конденсатор показан на рисунке ниже:

    Керамические конденсаторы

    Имеются значения от нескольких пикофарад до 1 микрофарада. Диапазон напряжения составляет от нескольких вольт до многих тысяч вольт.Керамика недорогая в производстве и бывает нескольких типов диэлектрика. Переносимость керамики невысока, но для той роли, которую она играет в жизни, они прекрасно работают.

    Электролитические конденсаторы

    Это наиболее часто используемые конденсаторы с большой допустимой емкостью. Электролитические конденсаторы доступны с рабочим напряжением примерно до 500 В, хотя самые высокие значения емкости недоступны при высоком напряжении, а устройства с более высокой температурой доступны, но редко.Обычно существует два типа электролитических конденсаторов: танталовые и алюминиевые.

    Танталовые конденсаторы обычно лучше выставляются, имеют более высокую стоимость и готовы только к более ограниченным параметрам. Диэлектрические свойства оксида тантала намного превосходят свойства оксида алюминия, что обеспечивает более легкий ток утечки и лучшую емкость емкости, что делает их пригодными для создания препятствий, развязки и фильтрации.

    Толщина пленки оксида алюминия и повышенное напряжение пробоя дают конденсаторам исключительно высокие значения емкости для их размера. В конденсаторе фольговые пластины анодированы постоянным током, таким образом устанавливая край материала пластины и подтверждая полярность его стороны.

    Танталовые и алюминиевые конденсаторы показаны на рисунке ниже:

    Электролитические конденсаторы

    Электролитические конденсаторы подразделяются на два типа

    • Алюминиевые электролитические конденсаторы
    • Танталовые электролитические конденсаторы
    • Ниобиевые электролитические конденсаторы см. По ссылке
    • 90 узнать больше об электролитических конденсаторах

      Суперконденсаторы

      Конденсаторы, которые обладают электрохимической емкостью с высокими значениями емкости по сравнению с другими конденсаторами, известны как суперконденсаторы.Их можно классифицировать как группу, состоящую из электролитических конденсаторов, а также аккумуляторных батарей, известных как ультраконденсаторы.

      Использование этих конденсаторов дает несколько преимуществ, например, следующие:

      • Значение емкости этого конденсатора высокое
      • Заряд может сохраняться, а также доставляться очень быстро
      • Эти конденсаторы могут выдерживать дополнительный заряд с циклами разрядки.
      • Применения суперконденсаторов включают следующее.
      • Эти конденсаторы используются в автобусах, автомобилях, поездах, кранах и лифтах.
      • Они используются для рекуперативного торможения и для резервного копирования памяти.
      • Эти конденсаторы доступны в различных типах, таких как двухслойные, псевдо и гибридные.
      Неполяризованный конденсатор

      Конденсаторы не имеют полярности, как положительную, иначе отрицательную. Электроды неполяризованных конденсаторов можно произвольно вставлять в цепь для обратной связи, связи, развязки, колебаний и компенсации.Эти конденсаторы имеют небольшую емкость, поэтому используются в чистых цепях переменного тока, а также используются для фильтрации высоких частот. Выбор этих конденсаторов может быть сделан очень удобно с аналогичными моделями и техническими характеристиками. Типы неполяризованных конденсаторов:

      Керамические конденсаторы

      Пожалуйста, обратитесь по этой ссылке, чтобы узнать больше о керамических конденсаторах

      Серебряные слюдяные конденсаторы

      Пожалуйста, обратитесь по этой ссылке, чтобы узнать больше о слюдяных конденсаторах

      Полиэфирные конденсаторы

      Полиэфирные или майларовые конденсаторы дешев, точен и имеет небольшую утечку.Эти конденсаторы работают в диапазоне от 0,001 до 50 мкФ. Эти конденсаторы применимы там, где стабильность и точность не так важны.

      Конденсаторы из полистирола

      Эти конденсаторы чрезвычайно точны, имеют меньшую утечку. Они используются в фильтрах, а также там, где важны точность и стабильность. Они довольно дороги и работают в диапазоне от 10 пФ до 1 мФ.

      Конденсаторы из поликарбоната

      Эти конденсаторы дорогие и доступны в очень хорошем качестве, с высокой точностью и очень низкой утечкой.К сожалению, они были сняты с производства, и сейчас их трудно найти. Они хорошо работают в суровых и высокотемпературных условиях в диапазоне от 100 пФ до 20 мФ.

      Полипропиленовые конденсаторы

      Эти конденсаторы дороги, и диапазон их рабочих характеристик может находиться в диапазоне от 100 пФ до 50 мФ. Они очень постоянны, точны во времени и имеют очень небольшую утечку.

      Тефлоновые конденсаторы

      Эти конденсаторы являются наиболее стабильными, точными и почти не имеют утечки.Они считаются лучшими конденсаторами. В широком диапазоне частотных вариаций образ поведения совершенно одинаков. Они работают в диапазоне от 100 пФ до 1 мФ.

      Стеклянные конденсаторы

      Эти конденсаторы очень прочные, стабильные и работают в диапазоне от 10 пФ до 1000 пФ. Но это тоже очень дорогие компоненты.

      Полимерный конденсатор

      Полимерный конденсатор - это электролитический конденсатор (e-cap), в котором вместо геля или жидких электролитов используется твердый электролит из проводящего полимера, такого как электролит.

      Высыхания электролита легко избежать с помощью твердого электролита. Такая сушка является одним из факторов, ограничивающих срок службы обычных электролитических конденсаторов. Эти конденсаторы подразделяются на разные типы, такие как полимерные танталовые электронные крышки, полимерные алюминиевые электронные крышки, гибридные полимерные алюминиевые крышки и полимерные ниобиевые.

      В большинстве случаев в этих конденсаторах используется альтернатива электролитическим конденсаторам, только если максимальное номинальное напряжение не повышается.Максимальное номинальное напряжение твердотельных полимерных конденсаторов меньше по сравнению с самым высоким напряжением конденсаторов классического электролитического типа, например, до 35 вольт, хотя некоторые конденсаторы полимерного типа рассчитаны на самые высокие рабочие напряжения, такие как 100 вольт постоянного тока.

      Эти конденсаторы обладают другими и лучшими качествами по сравнению с более длительным сроком службы, высокой рабочей температурой, хорошей стабильностью, более низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) и гораздо более безопасным режимом отказа.

      Конденсаторы с выводами и для поверхностного монтажа
      Конденсаторы

      доступны, как и конденсаторы с выводами и конденсаторы для поверхностного монтажа.Доступны почти все типы конденсаторов, такие как свинцовые версии, такие как керамические, электролитические, суперконденсаторы, серебряная слюда, пластиковая пленка, стекло и т. Д. Возможности поверхностного монтажа или SMD ограничены, но они должны выдерживать температуры, которые используются в процессе пайки. .

      Если у конденсатора нет выводов, а также в результате использования метода пайки, то конденсаторы SMD подвергаются полному повышению температуры самого припоя. В результате не все варианты доступны в качестве конденсаторов SMD.

      К основным типам конденсаторов для поверхностного монтажа относятся керамические, танталовые и электролитические. Все они были разработаны, чтобы выдерживать очень высокие температуры пайки.

      Конденсаторы специального назначения

      Конденсаторы специального назначения используются в системах переменного тока, таких как ИБП и CVT до 660 В переменного тока. Выбор подходящих конденсаторов в основном играет важную роль в ожидаемом сроке службы конденсаторов. Следовательно, совершенно необходимо использовать конденсатор надлежащей емкости через номинальное напряжение-ток, чтобы соответствовать точному применению.Эти конденсаторы отличаются прочностью, долговечностью, ударопрочностью, точностью размеров и чрезвычайно прочностью.

      Типы конденсаторов в цепях переменного тока

      Когда конденсаторы используются в цепях переменного тока, тогда конденсаторы действуют иначе, чем резисторы, поскольку резисторы позволяют электронам проходить через них, что прямо пропорционально падению напряжения, тогда как конденсаторы сопротивляются изменениям в пределах напряжение через подачу или потребление тока, потому что они заряжаются, иначе разряжаются до нового уровня напряжения.

      Конденсаторы превращаются в заряженные по направлению к значению приложенного напряжения, которое действует как запоминающее устройство для поддержания заряда до тех пор, пока напряжение питания не будет присутствовать во всем соединении постоянного тока. В конденсатор будет подаваться зарядный ток, препятствующий любым изменениям напряжения.

      Например, рассмотрим схему, в которой используется конденсатор, а также источник переменного тока. Таким образом, между напряжением и током существует разность фаз в 90 градусов, при этом ток достигает своего пика в 90 градусов до того, как напряжение достигает своего пика.

      Источник питания переменного тока генерирует колебательное напряжение. Когда емкость высока, то должен течь огромный источник питания, чтобы создать определенное напряжение на пластинах, и ток будет выше.
      Чем выше частота напряжения, тем меньше доступное время для регулировки напряжения, поэтому при увеличении частоты и емкости ток будет большим.

      Конденсаторы переменной емкости

      Конденсаторы переменной емкости - это конденсаторы, емкость которых может намеренно и многократно изменяться механически.Этот тип конденсатора используется для установки частоты резонанса в LC-цепях, например, для настройки радио для согласования импеданса в устройствах антенного тюнера.

      Конденсаторы переменной емкости

      Применения конденсаторов

      Конденсаторы

      находят применение как в электротехнике, так и в электронике. Они используются в фильтрах, системах накопления энергии, пускателях двигателей и устройствах обработки сигналов.

      Как узнать стоимость конденсаторов?

      Конденсаторы - важные компоненты электронной схемы, без которых схема не может быть завершена.Использование конденсаторов включает в себя сглаживание пульсаций переменного тока в источнике питания, соединение и развязку сигналов в качестве буферов и т. Д. В схемах используются различные типы конденсаторов, такие как электролитический конденсатор, дисковый конденсатор, танталовый конденсатор и т. Д. Электролитические конденсаторы имеют номинал, напечатанный на корпусе, так что его контакты можно легко идентифицировать.

      Обычно большой штифт положительный. Черная полоса возле отрицательного вывода указывает на полярность. Но в дисковых конденсаторах на корпусе печатается только число, поэтому очень сложно определить его значение в PF, KPF, uF, n и т. Д.Для некоторых конденсаторов значение печатается в мкФ, а для других используется код EIA. 104. Давайте посмотрим, как идентифицировать конденсатор и рассчитать его значение.

      Число на конденсаторе представляет значение емкости в пикофарадах. Например, 8 = 8PF

      Если третье число равно нулю, то значение находится в P, например. 100 = 100PF

      Для трехзначного числа третье число представляет количество нулей после второй цифры, например, 104 = 10 - 0000 PF

      Если значение получено в PF, его легко преобразовать в KPF или мкФ

      PF / 1000 = KPF или n, PF / 10, 00000 = мкФ.Для значения емкости 104 или 100000 в пФ это будет 100 кпФ или н или 0,1 мкФ.

      Формула преобразования

      nx 1000 = PF PF / 1000 = n PF / 1000000 = мкФ мкФ x 1000000 = PF мкФ x 1000000/1000 = nn = 1 / 1000000000F мкФ = 1/1000000 F

      Буква ниже значение емкости определяет значение допуска.

      473 = 473 K

      Для 4-значного числа, если 4 -я цифра является нулем, то значение емкости выражается в пФ.

      Например, 1500 = 1500PF

      Если это просто десятичное число с плавающей запятой, значение емкости выражается в мкФ.

      Например, 0,1 = 0,1 мкФ

      Если под цифрами указан алфавит, он представляет собой десятичную дробь, а значение указывается в KPF или n

      Например. 2K2 = 2,2 KPF

      Если значения указаны с косой чертой, первая цифра представляет значение в UF, вторая - допуск, а третья - максимальное номинальное напряжение

      Например. 0,1 / 5/800 = 0,01 мкФ / 5% / 800 Вольт.

      Некоторые общие дисковые конденсаторы

      Без конденсатора проектирование схемы будет неполным, поскольку он играет активную роль в функционировании схемы.Конденсатор имеет две электродные пластины внутри, разделенные диэлектрическим материалом, таким как бумага, слюда и т. Д. Что происходит, когда электроды конденсатора подключаются к источнику питания? Конденсатор заряжается до полного напряжения и сохраняет заряд. Конденсатор может накапливать ток, который измеряется в фарадах.

      DISC-CAPS

      Емкость конденсатора зависит от площади его электродных пластин и расстояния между ними. Дисковые конденсаторы не имеют полярности, поэтому их можно подключать любым способом.Дисковые конденсаторы в основном используются для развязки / развязки сигналов. Электролитические конденсаторы, с другой стороны, имеют полярность, поэтому, если полярность конденсатора изменится, он взорвется. Электролитические конденсаторы в основном используются в качестве фильтров, буферов и т. Д.

      Каждый конденсатор имеет свою собственную емкость, которая выражается как заряд в конденсаторе, деленный на напряжение. Таким образом, Q / V. При использовании конденсатора в цепи следует учитывать некоторые важные параметры. Во-первых, его ценность.Выберите подходящее значение, низкое или высокое значение, в зависимости от схемы.

      Значение напечатано на корпусе большинства конденсаторов в мкФ или в виде кода EIA. В конденсаторах с цветовой кодировкой значения представлены в виде цветных полос и с использованием диаграммы цветового кода конденсатора; конденсатор легко идентифицировать. Ниже приведена цветовая диаграмма для обозначения конденсатора с цветовой кодировкой.

      Видите, как и у резисторов, каждая полоса на конденсаторе имеет значение. Значение первой полосы - это первое число на цветовой диаграмме.Точно так же значение Второй полосы - это Второе число на цветовой диаграмме. Третья полоса - это множитель, как в случае резистора. Четвертая полоса - это допуск конденсатора. Пятая полоса - это корпус конденсатора, который представляет рабочее напряжение конденсатора. Красный цвет представляет 250 вольт, а желтый - 400 вольт.

      Допуск и рабочее напряжение - два важных фактора, которые следует учитывать. Ни один из конденсаторов не имеет номинальной емкости и может варьироваться.

      Поэтому используйте конденсатор хорошего качества, например танталовый, в чувствительных схемах, таких как схемы генератора. Если конденсатор используется в цепях переменного тока, он должен иметь рабочее напряжение 400 вольт. Рабочее напряжение электролитического конденсатора указано на его корпусе. Подбирайте конденсатор с рабочим напряжением в три раза превышающим напряжение блока питания.

      Например, если напряжение питания 12 вольт, используйте конденсатор на 25 или 40 вольт. Для сглаживания лучше взять конденсатор емкостью 1000 мкФ, чтобы почти полностью убрать пульсации переменного тока.В источнике питания аудиосхем лучше использовать конденсатор емкостью 2200 мкФ или 4700 мкФ, так как пульсации могут создавать шум в цепи.

      Ток утечки - еще одна проблема конденсаторов. Некоторые заряды будут протекать, даже если конденсатор заряжается. Это стих из схем таймера, так как временной цикл зависит от времени заряда / разряда конденсатора. Доступны танталовые конденсаторы с низкой утечкой, которые используются в схемах таймера.

      Описание функции конденсатора сброса в микроконтроллере

      Сброс используется для запуска или перезапуска функций микроконтроллера AT80C51.Вывод сброса следует двум условиям для запуска микроконтроллера. Это

      1. Электропитание должно быть в указанном диапазоне.
      2. Длительность импульса сброса должна быть не менее двух машинных циклов.

      Сброс должен оставаться активным до тех пор, пока не будут соблюдены все два условия.

      В схеме этого типа конденсатор и резистор от источника питания подключены к контакту сброса №. 9. Пока переключатель питания находится в положении ON, конденсатор начинает заряжаться.В это время конденсатор вначале действует как короткое замыкание. Когда вывод сброса установлен на ВЫСОКИЙ, микроконтроллер переходит в состояние включения, и через некоторое время зарядка прекращается.

      Когда зарядка прекращается, вывод сброса идет на землю из-за резистора. Пин сброса должен быть слишком высоким, затем слишком низким, тогда программа начнется с попрошайничества. Если в этом устройстве нет конденсатора сброса или он был бы оставлен неподключенным, программа запускается из любого места микроконтроллера.

      Таким образом, это обзор различных типов конденсаторов и их применения. Теперь у вас есть представление о концепции типов конденсаторов и их применении. Если у вас есть вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте комментарии ниже.

      Фото:

      Пленочные конденсаторы от en.busytrade
      Керамические конденсаторы от made-in-china
      Электролитические конденсаторы от solarbotics

      Список применений конденсаторов

      Конденсаторы используются практически во всех электронных продуктах различными способами .На самом простом уровне они заряжаются током, а затем сразу отпускают этот ток. Это может показаться не особо впечатляющим, но именно эта зарядка и разрядка приводит в действие вспышку на вашей камере и ручку настройки на вашем радио, и это предотвращает взрыв ваших громкоговорителей.

      Время

      Конденсаторы могут использоваться в цепи, зависящей от времени, поскольку их зарядка и разрядка происходят через равные промежутки времени. Его можно подключить к любому светоизлучающему диоду или системе громкоговорителя, и вполне вероятно, что любой мигающий свет или регулярный звуковой сигнал использует конденсатор синхронизации.

      Сглаживание

      Электричество от источника переменного тока колеблется через равные промежутки времени, что означает, что заряд в цепи постоянно меняется с положительного на отрицательный. На веб-сайте play-hookey.com объясняется, как с использованием трансформаторов выходная мощность источника переменного тока будет намного больше, чем мощность источника постоянного тока. Тем не менее, многие бытовые приборы используют электричество постоянного тока за счет использования конденсатора. Конденсатор может преобразовывать переменный ток в постоянный, «сглаживая» ток.Представьте себе переменный ток в виде единой линии, постоянно идущей вверх и вниз. Конденсатор будет заряжаться, когда эта линия поднимается, и на пике разрядится. После полной разрядки он снова начинает заряжаться, так что выходной ток никогда не успевает полностью упасть и работает как постоянный ток.

      Соединение

      Конденсаторы могут пропускать переменный ток, но блокировать постоянный ток в процессе, который Клуб электроники называет «соединением конденсаторов». Это используется в случае громкоговорителя.Громкоговорители преобразуют переменный ток в звук, но они могут быть повреждены любым протекающим до них постоянным током. Конденсатор предотвращает это.

      Tuning

      Переменные конденсаторы используются в схемах настройки в радиосистемах путем подключения их к генератору LC, как описано на сайте Electronixandmore.com. Конденсатор заряжается, а затем разряжается в катушку из проволоки, создавая магнитное поле. Как только конденсатор полностью разряжен, магнитное поле начинает разрушаться, перезаряжая конденсатор.Этот ток заряда и разряда имеет регулярные интервалы, но его можно изменить, заменив конденсатор. Если частота этих интервалов совпадает с частотой ближайшей радиостанции, то усилитель в радиоприемнике усилит этот сигнал, и вы услышите трансляцию.

      Накопление энергии

      В некоторых случаях, например, в схеме вспышки камеры, требуется накопление энергии, а затем ее внезапное высвобождение. Именно это и делает конденсатор. В схеме камеры вы нажимаете кнопку, чтобы сделать снимок, и в конденсаторе высвобождается заряд.Когда он достигает пикового уровня, конденсатор разряжается, вызывая вспышку.

      Конденсаторы и индукторы различного назначения

      Конденсаторы и катушки индуктивности являются важными электрическими компонентами, используемыми в электронных схемах, поскольку они предлагают множество преимуществ, включая длительный срок службы и высокую надежность схем, в которых они используются.

      По Potshangbam Июль

      Электрические цепи являются неотъемлемой частью любого электронного устройства.Их основная задача - направлять и управлять электрическим током для выполнения различных функций, таких как вычисление, передача данных и усиление сигнала. В основе этих устройств лежит ряд различных компонентов, которые делятся на активные или пассивные. Активные компоненты схемы регулируют электрический поток. Однако устройства не могут эффективно работать только с активными компонентами. Хотя пассивные компоненты кажутся менее важными по сравнению с активными компонентами, первые играют решающую роль - они контролируют действие активных компонентов и действуют как путь для сигналов.В этой статье мы исследуем важность пассивных компонентов, таких как конденсаторы и катушки индуктивности.

      Разница между конденсатором и катушкой индуктивности
      Конденсатор и катушка индуктивности - это компоненты, устойчивые к изменениям тока в электрических и электронных цепях. Это пассивные элементы, которые получают питание от цепи, накапливают его и затем разряжают. Эти два компонента широко используются в системах переменного тока и фильтрации сигналов.Однако они различаются по своим функциям. Основные отличия перечислены ниже.

      Выбор подходящих конденсаторов и катушек индуктивности
      При покупке конденсаторов и катушек индуктивности необходимо учитывать различные факторы. Первое, что нужно проверить при выборе конденсатора, - это тип диэлектрика, поскольку этот фактор определяет многие из его свойств, таких как размер и корпус, частотный диапазон, последовательное сопротивление и другие электрические свойства. Функция конденсатора зависит от типа материала, из которого он изготовлен.Рекомендуются алюминиевые электролитические конденсаторы из-за их эффективности. Конденсатор должен иметь достаточное рабочее напряжение, и покупатели должны убедиться, что оно не превышает 60 процентов. Ток пульсации - еще один фактор, который следует учитывать при покупке конденсаторов для сильноточных приложений. Этот ток вызывает нагрев конденсатора и со временем может быть разрушительным.

      Аналогичным образом, есть определенные элементы, которые необходимо учитывать при выборе катушек индуктивности, которые в основном используются либо для силовых цепей, либо для предотвращения радиочастотных (РЧ) помех.Поэтому важно понимать требования приложения. Размер индукторов также имеет значение для приложения. Для силовых цепей используются индукторы большого размера вместе с фильтрующими конденсаторами. А для ВЧ приложений рекомендуется использовать катушки индуктивности с ферритовым сердечником небольшого размера, так как потребляемая мощность меньше. Другой аспект, на который следует обратить внимание при выборе катушек индуктивности, - это процент допуска. Можно понять, отличается ли индуктивное значение устройства от таблицы данных, посмотрев на процент допуска.Наконец, экранированные компоненты внутри индукторов играют важную роль в уменьшении магнитной связи между компонентами. Они очень удобны в приложениях с ограниченным пространством.

      Применение конденсаторов
      Конденсаторы - широко используемые компоненты в любом электрическом устройстве. Вряд ли найдутся печатные платы, на которых нет конденсатора. Они состоят из различных типов диэлектрических материалов, включая керамику, электролит, тантал, полиэстер и т. Д.

      Керамические конденсаторы: Они широко используются для развязки или байпаса на выводе источника питания интегральной схемы (IC).Они также предотвращают попадание паразитных радиочастотных сигналов из источника питания.

      Электролитические конденсаторы: Эти конденсаторы используются в схемах и силовой электронике, где требуется высокое энергопотребление.

      Танталовые конденсаторы: Из-за использования тантала такие конденсаторы могут иметь более высокое значение емкости при меньших размерах корпуса. Кроме того, они демонстрируют стабильное поведение и более низкие токи утечки.

      Применение индукторов
      Катушки индуктивности, как один из основных пассивных компонентов, используются в различных приложениях.

      Фильтры: Катушки индуктивности в сочетании с конденсаторами и резисторами широко используются для создания фильтров для аналоговых схем и обработки входящего сигнала. Когда катушки индуктивности используются отдельно, они действуют как фильтр нижних частот. Но когда конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы используются вместе, они работают как усовершенствованные фильтры, которые можно использовать в нескольких приложениях.

      Двигатели: Катушки индуктивности расположены в фиксированном положении, и их нельзя перемещать или выравнивать в близлежащих магнитных полях.Асинхронные двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Магнитное поле, создаваемое переменным током, помогает вращать вал в двигателях.

      Трансформаторы: Это популярное приложение. Катушки индуктивности, разделяющие магнитный путь, объединяются вместе и образуют трансформатор.

      Накопитель энергии: Катушки индуктивности могут использоваться для аккумулирования энергии. В отличие от конденсаторов они долго не накапливают энергию. В случае индукторов энергия хранится в виде магнитного поля; однако это не удается, когда нет источника питания.

      Конденсатор Катушка индуктивности
      Здесь энергия хранится в виде электрического поля. Он хранит энергию в виде магнитного поля.
      Нет протекания тока через пластины конденсатора. Ток проходит через катушку в индукторе.
      Здесь энергия измеряется в виде напряжения. Энергия, запасенная в катушке индуктивности, рассчитывается по току.
      Конденсаторы сопротивляются изменению напряжения. Катушки индуктивности сопротивляются изменению тока.
      Существует три типа конденсаторов: керамические, электролитические и танталовые. Четыре основных типа индукторов: связанные индукторы, многослойные индукторы, индукторы с керамическим сердечником и литые индукторы.
      Конденсаторы действуют как изолятор для цепей постоянного тока. Они идеально подходят для передачи высокочастотных сигналов. Катушки индуктивности служат проводником для цепей постоянного тока.Они хорошо проводят низкие частоты и отфильтровывают высокочастотные сигналы и колебания.
      В цепи постоянного тока, когда конденсатор добавлен последовательно с резистором, ток сначала становится высоким, но позже падает до нуля. В цепи постоянного тока, когда катушка индуктивности добавлена ​​последовательно с резистором, значение тока невелико и со временем увеличивается.
      Емкость измеряется в единицах, называемых фарадами. Индуктивность измеряется в единицах, называемых генри.


      Перспективы рынка конденсаторов и индукторов

      Согласно отчету Market Research Future, растущий спрос на электронные продукты, такие как мобильные телефоны, портативные музыкальные плееры, цифровые камеры, игровые консоли, ПК и ноутбуки, может увеличиться рынок межкомпонентных соединений и пассивных компонентов. Кроме того, сегмент процветает благодаря постоянному обновлению программного обеспечения, которое также расширяет границы аппаратного обеспечения. В автомобильном секторе полезность компонентов огромна, учитывая все более широкое использование коммуникационных, информационно-развлекательных и навигационных функций, таких как GPS.Сильное внимание индийского правительства к отечественному производству в рамках инициативы «Сделай в Индии» также оказывает положительное влияние на рынок пассивных компонентов.

      Тем не менее, на рынке индукторов есть проблемы. Производители пока не могут уменьшить размеры катушек индуктивности и конденсаторов, чтобы соответствовать растущей тенденции миниатюризации.
      Несмотря на проблемы, рынок электрических конденсаторов в Индии, по прогнозам, вырастет до 625 миллионов долларов США к 2023 году, а рынок индукторов вырастет до 3 долларов США.94 млрд к 2022 году. Это можно объяснить растущим внедрением интеллектуальных сетей, проникновением интеллектуальных устройств, растущим спросом на возобновляемые источники энергии и т. Д. С переходом на подключенные автомобили и ADAS (передовые системы помощи водителю) автомобильный сектор собирается существенно продвинуть рынок пассивных компонентов.


      Анил Бали, вице-президент Deki Electronics Ltd, делится своими взглядами на технические тенденции, основные препятствия, с которыми сталкиваются на индийском рынке конденсаторов, и многое другое.

      Факторы, которые следует учитывать при выборе конденсатора постоянного тока
      Существуют различные типы конденсаторов - керамические, пленочные, электролитические и танталовые. Обычно керамические конденсаторы имеют емкость в диапазоне от пикофарада (пФ) до максимум 1 мкФ. Пленочные конденсаторы обычно имеют емкость в диапазоне от нанофарад (нФ) до 100 мкФ (мфд). Электролитические конденсаторы обычно имеют емкость от 0,1 до 10 кОм.

      Итак, обычно, когда значение емкости низкое, вы сначала проверяете, соответствует ли керамический конденсатор вашим потребностям.Такие конденсаторы также дешевле, чем, скажем, эквивалентный пленочный конденсатор. Если значение емкости высокое, то можно выбрать пленочный или электролитический конденсатор. Пленочные конденсаторы дешевле эквивалентных электролитических конденсаторов.

      Также следует отметить, что керамический и пленочный варианты являются неполярными конденсаторами. Электролитические версии представляют собой полярные конденсаторы, то есть с положительной и отрицательной клеммами. Конечно, существуют неполярные электролитические конденсаторы. Что касается напряжения, вы можете получить керамические конденсаторы высокого напряжения с номиналом до 1000 кВ.Пленочные конденсаторы обычно имеют максимальный номинал 100 кВ. Электролитические конденсаторы имеют максимальное напряжение 1 кВ.

      Короче говоря, если вы ищете низкое значение емкости в диапазоне пикофарад, а также высокое напряжение, вашим первым выбором будут керамические конденсаторы.

      Если требуется более высокое значение емкости в диапазоне нанофарад, наряду с высоким напряжением, вашим первым выбором будут пленочные конденсаторы. Если требуется еще более высокое значение емкости в диапазоне микрофарад наряду с более низкими напряжениями, вашим первым выбором будут электролитические конденсаторы.

      Опять же, даже во всех этих трех широких категориях у вас есть много вариантов, в зависимости от приложения.

      Технические тенденции в конденсаторах
      Тенденция заключается в использовании SMD (устройства для поверхностного монтажа), миниатюризации, более высоких рабочих температур и увеличения срока службы. Керамические конденсаторы SMD широко используются во многих приложениях. Пленочные и электролитические конденсаторы используются гораздо реже из-за проблем, вызванных высокими температурами на стадии пайки волной.

      Миниатюризация конденсаторов стала необходимой из-за усадки печатных плат, на которых эти конденсаторы должны быть установлены.В случае пленочных конденсаторов миниатюризация была достигнута благодаря технологическим достижениям в производстве металлизированных пленок. Из-за такой миниатюризации печатной платы возникает потребность в конденсаторах с более высокими рабочими температурами. Раньше электролитические конденсаторы имели номинал 85 ° C. Теперь 105 ° C - это норма, а срок их службы увеличился с 5000 до 10 000 часов. Теперь доступны пленочные конденсаторы с номиналом 150 ° C.

      Безопасность стала еще одним требованием рынка. В случае пленочных конденсаторов это было достигнуто за счет новаторской конструкции металлизированной пленки.Кроме того, потребность правительства в светодиодах с высоким коэффициентом мощности для экономии энергии на стороне генерации требует модификации печатных плат светодиодов с использованием конденсаторов коррекции коэффициента мощности.

      Основные препятствия при производстве конденсаторов
      Конденсаторы - очень капиталоемкая продукция. По этой причине за последние 50 лет на индийский рынок не вышел ни один новый производитель. Фактически, все больше и больше заводов закрываются из-за конкуренции со стороны импорта, особенно из Китая.Конденсаторы были освобождены от дежурства после ITA1. В результате любой может импортировать конденсаторы без уплаты пошлин. После ограничения на импорт китайских конденсаторов в США эти производители обратили внимание на Индию. Так что теперь они наводняют рынок очень дешевыми конденсаторами как хорошего, так и плохого качества. Когда рупия слабеет по отношению к доллару, китайские производители снижают цены, чтобы это не коснулось индийских покупателей. Китайское правительство помогает китайским фирмам регулировать курс национальной валюты.

      Есть два других серьезных препятствия, которые мешают конкурентоспособности индийских конденсаторов по сравнению с их китайскими аналогами: высокая стоимость электроэнергии и финансов. Мало того, что электроэнергия в Индии дороже, мы должны подкреплять ее набором DG из-за более низкой доступности. Хотя процентные ставки снизились, они все еще намного выше, чем в Китае. Из-за вышеперечисленных факторов стоимость конденсаторов индийского производства отличается от стоимости китайских конденсаторов примерно на 10-20%.

      Индийский сценарий рынка конденсаторов
      Рынок пленочных конденсаторов постоянного тока достиг своего пика в 2015–2016 годах, когда общий спрос составил 5 миллиардов фунтов стерлингов, из которых 1 миллиард пришелся на производство КЛЛ. В 2015–16 годах мы изготовили более 400 миллионов КЛЛ. Этот рынок рухнул, когда правительство продвигало светодиоды как шаг к экономии энергии. Сегодня рынка КЛЛ практически нет. Конечно, на смену пришли светодиодные лампы, но требования к пленочным конденсаторам резко упали, поскольку в каждой лампе КЛЛ используется шесть конденсаторов, а в светодиодной лампе только два.Кроме того, объем производимых светодиодных ламп составляет 400 миллионов, что в настоящее время меньше, чем на пике рынка КЛЛ.

      Кроме того, производители светодиодных ламп теперь получают свои компоненты в виде комплектов из Китая. Это привело к дальнейшему снижению спроса на пленочные конденсаторы. Кроме того, из-за замедления темпов роста в секторе недвижимости и автомобилестроения в 2019 году рынок пленочных конденсаторов постоянного тока сократился до менее 3,5 миллиардов фунтов стерлингов.

      5 Основные области применения конденсаторов в современном техническом оборудовании

      В современном техническом оборудовании используются несколько основных областей применения конденсаторов.Конденсаторы - один из основных компонентов современной электроники. Конденсаторы с их разнообразным применением могут использоваться в различных отраслях промышленности на различных потребительских рынках.
      Каждый тип конденсатора имеет определенные атрибуты, которые позволяют ему хорошо работать в определенных приложениях. Понимание основных функций конденсатора необходимо для разработки схемы, ремонта домашнего электрического оборудования или просто улучшения ваших технических возможностей.
      Прочтите, чтобы узнать об основных применениях конденсаторов в современном техническом оборудовании.

      Накопитель энергии

      Одно из самых популярных применений конденсаторов - накопление энергии. В конденсаторах энергия хранится в электрическом поле. Когда аккумулятор подключен к пластинам конденсатора, он может эффективно заряжаться. Работа, необходимая для зарядки конденсатора, может затем храниться в конденсаторе в виде электрической потенциальной энергии. При правильной интеграции эти приложения обеспечивают плавные колебания тока между сигналами или схемами управления. Конденсаторы для накопления энергии предоставляют изобретателям возможность разумно управлять электроэнергией во всем своем оборудовании.Надежные конденсаторы встроены в десятки современных технических устройств, чтобы обеспечить адекватное хранение энергии.

      Регулировка мощности

      Регулировка мощности - основное применение надежного конденсаторного оборудования. Эти компоненты кондиционирования необходимы для улучшения качества энергии, подаваемой на чувствительное электрическое оборудование. Благодаря полезным функциям аккумулирования энергии в конденсаторах эти приложения обеспечивают постоянное напряжение на надлежащем стабильном уровне. При эффективной доставке к чувствительному техническому оборудованию приложения для регулирования мощности позволяют нагрузочному оборудованию работать должным образом.Как правило, из-за их сложных приложений функции регулирования мощности обычно зарезервированы для керамических или танталовых конденсаторов. Такое оборудование, как танталовые конденсаторы, обеспечивает более высокую емкость, повышенную стабильность во времени и превосходные частотные характеристики. Конденсаторы являются важными компонентами оборудования, чтобы гарантировать адекватные приложения для регулирования мощности в современном техническом оборудовании.

      развязка сигнала

      Многие конденсаторы используются в современном техническом оборудовании для обеспечения надежной развязки сигналов.При правильной настройке технология разделительных конденсаторов изменила нашу жизнь. Разделение предотвращает нежелательное группирование в подсистемах. Обычно это делается путем подключения локализованных конденсаторов рядом с выводами питания на интегральных электрических схемах. Эта непосредственная близость подавляет связь через различные соединения в вашем источнике питания. Чтобы обеспечить надлежащее функционирование, можно подключить специальные разделительные конденсаторы параллельно сигнальному тракту вашего оборудования. При правильной настройке и контроле это гарантирует, что нежелательные компоненты переменного тока могут быть эффективно отфильтрованы.Чтобы гарантировать стабильную работу оборудования, конденсаторы являются важными аппаратными компонентами, обеспечивающими функции развязки сигналов.

      Электронная фильтрация шума

      В некоторых современных технических устройствах используются конденсаторы для обеспечения функций электронной фильтрации шума в источниках питания. Фильтры обычно используются для удаления определенных нежелательных частей сигнала. Конденсаторы обычно используются для блокировки определенных излучаемых частот и уменьшения общих частотных помех. Эти устройства используются для подавления входящего электронного шума, исходящего от линии электропитания.При правильной настройке конденсаторы могут значительно снизить влияние источников шума на определенные устройства. Во многих случаях это приводит к значительному повышению производительности устройства в сочетании с надежностью источника питания. Примите во внимание важность оборудования электронной фильтрации шума для доставки приложений электронной фильтрации шума к вашему источнику питания.

      Дистанционное зондирование

      Дистанционное зондирование - это основное применение конденсаторов в современном техническом оборудовании. Эта практика обычно называется емкостным зондированием из-за требуемых аппаратных компонентов.В ряде современных приложений используется технология емкостного зондирования для обнаружения, анализа и измерения близости. Одно из самых распространенных технических приложений - это сенсоры. Множество датчиков, определяющих ускорение, влажность и силу. Точно так же датчики могут измерять давление, положение и смещение.
      Для выполнения этих функций подавляющее большинство датчиков используют конденсаторы. В ряде устройств интерфейса пользователя используются конденсаторы для работы с сенсорными экранами и съемными трекпадами.Конечно, эти интерфейсы обычно встречаются в мобильных телефонах, планшетах, ноутбуках и цифровых аудиоплеерах. Конденсаторы необходимы для обеспечения эффективных технических операций в приложениях дистанционного зондирования.
      Как мы уже видели, в современных технических устройствах используются десятки уникальных конденсаторов. Одно из самых популярных устройств - это конденсаторное накопление энергии. Эти компоненты могут быть дополнительно использованы для регулирования мощности в современных технических устройствах.В то же время во многих приборах используются конденсаторы для функций связи и развязки сигналов.
      Во многих современных технических компонентах дополнительно используются конденсаторы для электронной фильтрации шума. Кроме того, многие современные датчики используют конденсаторы для функций дистанционного зондирования. Примите во внимание упомянутые выше моменты, чтобы узнать о важных применениях конденсаторов в современном техническом оборудовании.


      Любые факты, цифры или ссылки, указанные здесь, сделаны автором и не всегда отражают одобрение iU, если иное не составлено официальным персоналом iU.Эта статья была впервые опубликована 6 июня 2020 года.

      Основные сведения о конденсаторах | Основы электроники

      Что такое конденсатор?

      Конденсаторы - это компоненты, которые могут временно накапливать электрический заряд, и производительность которых определяется тем, сколько заряда может быть сохранено. Как следует из названия, танталовые конденсаторы используют тантал для обеспечения превосходных характеристик накопления заряда.

      Типы конденсаторов

      На рынке представлены 3 основных типа конденсаторов: алюминиевые электролитические, многослойные керамические и танталовые.Характеристики и производительность каждого из них будут отличаться в зависимости от типа используемого материала.

      Алюминиевый электролитический конденсатор Многослойный керамический конденсатор Танталовый конденсатор
      Тип Алюминиевый электролитический конденсатор Многослойный керамический конденсатор Танталовый конденсатор
      Диэлектрик Оксид алюминия Разная керамика Пятиокись тантала
      Диапазон напряжения 4 400 В 6.3 ~ 250 В 2,5 ~ 50 В
      Емкость 47 ~ 10000 мкФ 0,001 ~ 100 мкФ 0,47 ~ 1000 мкФ
      Преимущества
      • Широкий диапазон емкостей
        и напряжений пробоя
      • Недорого
      • Хорошие высокочастотные характеристики
      • неполяризованный
      • Компактный, большой емкости
      • Стабильная емкость
      Недостатки
      • Утечка может ограничить срок службы
      • Большой
      • поляризованные
      • Большие вариации емкости
      • Склонность к растрескиванию и скалыванию
      • Вид отказа: короткое замыкание
      • поляризованные

      Что такое танталовый конденсатор?

      Тантал - это металл, название которого происходит от Тантала, антигероя из греческой мифологии.
      Как правило, танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа конструируются путем формирования электродов на обоих концах танталового элемента с использованием выводной рамки с последующим уплотнением конструкции смолой для форм.

      Применение конденсаторов

      Конденсаторы

      (включая тантал) часто используются в следующих приложениях.

      Резервное копирование (батарея)

      В качестве аккумулятора

      Когда ток нагрузки увеличивается из-за прерывания подачи питания или внезапного увеличения скорости привода ИС, линейное напряжение от источника питания может упасть, что может вызвать неисправность ИС.Чтобы предотвратить это, заряд, накопленный в конденсаторе, подается на ИС, временно поддерживая линейное напряжение.

      Развязка

      Использование характеристик переменного тока

      Для обеспечения стабильного постоянного напряжения используются конденсаторы для удаления высокочастотного шума, вызванного высокоскоростным приводом цепи, или внешнего шума, наложенного на линию питания.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *