Mikä on kondensaattori tietokoneessa. Kondensaattorilaite: mitä komponentti tekee ja miksi sitä tarvitaan

Selittäessään, mikä kondensaattori on, meidän on ymmärrettävä selvästi toiminnan fyysiset perusteet ja tämän jokaisen enemmän tai vähemmän vakavan elektronisen laitteen välttämättömän elementin suunnittelu.

Tantaalikondensaattorien haittoja ovat herkkyys virran aaltoilulle ja ylijännitteelle sekä näiden tuotteiden suhteellisen korkea hinta.

Tehokondensaattoreita käytetään tyypillisesti suurjännitejärjestelmissä. Niitä käytetään laajalti kompensoimaan sähkölinjojen häviöitä sekä parantamaan tehokerrointa teollisuuden sähköasennuksissa. Ne on valmistettu korkealaatuisesta metalloidusta propeenikalvosta, jossa on erityinen kyllästys myrkyttömällä eristeöljyllä.

Niillä voi olla sisäisten vaurioiden itsetuhotoiminto, mikä antaa niille lisää luotettavuutta ja pidentää niiden käyttöikää.

Keraamisissa kondensaattoreissa on keramiikka dielektrisenä materiaalina. Niille on ominaista korkea toiminnallisuus käyttöjännitteen, luotettavuuden, alhaisten häviöiden ja alhaisten kustannusten suhteen.

Niiden kapasitanssialue vaihtelee muutamasta pikofaradista noin 0,1 μF:iin. Ne ovat tällä hetkellä yksi yleisimmin käytetyistä elektroniikkalaitteissa käytetyistä kondensaattoreista.

Hopeiset kiillekondensaattorit ovat korvanneet aiemmin laajalle levinneitä kiilleelementtejä. Niillä on korkea vakaus, tiivis kotelo ja suuri kapasiteetti tilavuusyksikköä kohti.

Hopeakiillekondensaattorien laajaa käyttöä haittaa niiden suhteellisen korkea hinta.

Paperi- ja metalli-paperikondensaattorien levyt on valmistettu ohuesta alumiinifoliosta ja eristeenä käytetään kiinteällä (sulalla) tai nestemäisellä eristeellä kyllästettyä erikoispaperia. Niitä käytetään radiolaitteiden matalataajuisissa piireissä suurilla virroilla. Ne eroavat suhteellisen halvuudesta.

Mihin kondensaattori on tarkoitettu?

On olemassa useita esimerkkejä kondensaattoreiden käytöstä monenlaisiin tarkoituksiin. Erityisesti niitä käytetään laajasti digitaalisen tiedon tallentamiseen. käytetään televiestinnässä taajuuksien säätelyyn ja tietoliikennelaitteiden viritykseen.

Tyypillinen esimerkki niiden käytöstä on virtalähteissä. Siellä nämä elementit suorittavat tasasuuntaisen jännitteen tasoittamisen (suodatuksen) näiden laitteiden lähdössä. Niitä voidaan myös käyttää tuottamaan suuria jännitteitä, jotka ovat monta kertaa tulojännitettä suuremmat. Kondensaattoreita käytetään laajalti erilaisissa jännitteenmuuntimissa, tietokonelaitteiden keskeytymättömissä virtalähteissä jne.

Selitettäessä, mikä kondensaattori on, ei voi muuta kuin sanoa, että tämä elementti voi toimia myös erinomaisena elektronien varastona. Todellisuudessa tällä toiminnolla on kuitenkin tiettyjä rajoituksia käytetyn dielektrisen epätäydellisistä eristysominaisuuksista johtuen. Siitä huolimatta kondensaattorilla on ominaisuus riittävän pitkä aika varastoida sähköenergiaa, kun se on irrotettu latauspiiristä, joten sitä voidaan käyttää väliaikaisena virtalähteenä.

Ainutlaatuisten fysikaalisten ominaisuuksiensa vuoksi nämä elementit ovat saavuttaneet niin laajan käytön elektroniikka- ja sähköteollisuudessa, että nykyään harvoin mikään sähkötuote ei sisällä vähintään yhtä tällaista komponenttia mihinkään tarkoitukseen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kondensaattori on korvaamaton osa valtavaa valikoimaa elektronisia ja sähköisiä laitteita, joita ilman tieteen ja tekniikan edistyminen olisi mahdotonta ajatella.

Sitä se kondensaattori on!

Sähkökondensaattori on laite, joka voi tallentaa sähkökentän varauksen ja energian. Pohjimmiltaan se koostuu johtimien (levyjen) parista, jotka on erotettu eristekerroksella. Eristeen paksuus on aina paljon pienempi kuin levyjen koko. Sähköisissä ekvivalenttipiireissä kondensaattori on osoitettu kahdella pystysuoralla rinnakkaisella segmentillä (II).

Perusmäärät ja yksiköt

On olemassa useita perussuureita, jotka määrittelevät kondensaattorin. Yksi niistä on sen kapasiteetti (latinalainen kirjain C) ja toinen on käyttöjännite (latinalainen U). Sähkökapasiteetti (tai yksinkertaisesti kapasiteetti) SI-järjestelmässä mitataan faradeina (F). Lisäksi kapasiteettiyksikkönä 1 farad on paljon - käytännössä sitä ei käytetä melkein koskaan. Esimerkiksi maapallon sähkövaraus on vain 710 mikrofaradia. Siksi useimmissa tapauksissa se mitataan faradijohdannaisilla: pikofaradeissa (pF), joiden kapasitanssiarvo on erittäin pieni (1 pF = 1/10 6 μF), mikrofaradeissa (μF) riittävän suurella arvolla (1 μF = 1/106 F). Sähkökapasiteetin laskemiseksi on tarpeen jakaa levyjen välillä kertyneen varauksen määrä niiden välisen potentiaalieron moduulilla (jännite kondensaattorin yli). Kondensaattorin lataus sisään tässä tapauksessa on varaus, joka kerääntyy yhteen tarkasteltavana olevan laitteen levyistä. Laitteen kahdella johtimella ne ovat moduuliltaan samat, mutta eroavat etumerkillään, joten niiden summa on aina nolla. Kondensaattorin varaus mitataan kuloneina (C), ja sitä merkitään kirjaimella Q.

Laitteen jännite

Yksi harkitsemamme laitteen tärkeimmistä parametreista on läpilyöntijännite - ero kondensaattorin kahden johtimen potentiaaliarvoissa, mikä johtaa dielektrisen kerroksen sähköiseen rikkoutumiseen. Suurin jännite, jolla laite ei hajoa, määräytyy johtimien muodon, eristeen ominaisuuksien ja sen paksuuden mukaan. Työoloja, joissa elektrodien levyjen jännite on lähellä läpilyöntijännitettä, ei voida hyväksyä. Normaali käyttöjännite kondensaattorin yli on useita kertoja pienempi kuin läpilyöntijännite (kaksi tai kolme kertaa). Siksi valittaessa on kiinnitettävä huomiota nimellisjännitteeseen ja -kapasiteettiin. Useimmissa tapauksissa näiden arvojen arvo on ilmoitettu itse laitteessa tai passissa. Kondensaattorin liittäminen verkkoon nimellisjännitteelle uhkaa sen rikkoutumista, ja kapasitanssiarvon poikkeama nimellisarvosta voi johtaa korkeampien harmonisten vapautumiseen verkkoon ja laitteen ylikuumenemiseen.

Kondensaattorin ulkonäkö

Lauhduttimien rakenne voi olla hyvin monipuolinen. Se riippuu laitteen sähkökapasiteetin arvosta ja sen tarkoituksesta. Ulkoiset tekijät eivät saa vaikuttaa tarkasteltavan laitteen parametreihin, joten levyt on muotoiltu siten, että sähkövarausten synnyttämä sähkökenttä keskittyy kondensaattorin johtimien väliseen pieneen rakoon. Siksi ne voivat koostua kahdesta samankeskisestä pallosta, kahdesta litteästä levystä tai kahdesta koaksiaalisesta sylinteristä. Näin ollen kondensaattorit voivat olla sylinterimäisiä, pallomaisia ​​ja litteitä johtimien muodosta riippuen.

Kiinteät kondensaattorit

Sähköisen kapasitanssin muutoksen luonteen mukaan kondensaattorit jaetaan laitteisiin, joissa on vakio, muuttuva kapasitanssi tai trimmerit. Tarkastellaanpa tarkemmin jokaista mainittua tyyppiä. Laitteet, joiden kapasitanssi ei muutu käytön aikana eli se on vakio (kapasitanssiarvo voi silti vaihdella hyväksytyissä rajoissa lämpötilasta riippuen), ovat pysyviä kondensaattoreita. On myös sähkölaitteita, jotka muuttavat sähkökapasiteettiaan käytön aikana, niitä kutsutaan muuttujiksi.

Mikä määrittää C:n kondensaattorissa

Sähköinen kapasiteetti riippuu sen johtimien pinta-alasta ja niiden välisestä etäisyydestä. On olemassa useita tapoja muuttaa näitä parametreja. Harkitse kondensaattoria, joka koostuu kahden tyyppisistä levyistä: liikkuvista ja kiinteistä. Liikkuvat levyt liikkuvat kiinteisiin levyihin nähden, minkä seurauksena kondensaattorin kapasitanssi muuttuu. Muuttuvia analogeja käytetään analogisten laitteiden konfigurointiin. Lisäksi kapasiteettia voidaan muuttaa käytön aikana. Trimmerin kondensaattoreita käytetään useimmissa tapauksissa tehdaslaitteiden säätämiseen, esimerkiksi kapasitanssin valitsemiseen empiirisesti, kun laskeminen on mahdotonta.

Kondensaattori piirissä

Kyseinen laite DC-piirissä johtaa virtaa vain sillä hetkellä, kun se on kytketty verkkoon (tässä tapauksessa laite ladataan tai ladataan lähdejännitteeseen). Kun kondensaattori on latautunut täyteen, sen läpi ei kulje virtaa. Kun laite on kytketty vaihtovirtapiiriin, sen purkamis- ja latausprosessit vuorottelevat keskenään. Niiden vuorottelujakso on yhtä suuri kuin käytetty sinimuotoinen jännite.

Kondensaattorin ominaisuudet

Kondensaattori voi riippuen elektrolyytin tilasta ja materiaalista, josta se koostuu, olla kuiva, nestemäinen, oksidipuolijohde tai oksidimetalli. Nestekondensaattorit ovat hyvin jäähdytettyjä, nämä laitteet voivat toimia merkittävissä kuormituksissa ja niillä on niin tärkeä ominaisuus kuin eristeen itsekorjautuminen hajoamisen aikana. Tarkastetuilla kuivatyyppisillä sähkölaitteilla on melko yksinkertainen rakenne, hieman pienempi jännitehäviö ja vuotovirta. Tällä hetkellä kuivakoneet ovat suosituimpia. Elektrolyyttikondensaattorien tärkeimmät edut ovat alhaiset kustannukset, kompaktit mitat ja suuri sähkökapasiteetti. Oksidianalogit ovat polaarisia (virheellinen kytkentä johtaa häiriöihin).

Kuinka muodostaa yhteys

Kondensaattori on kytketty vakiovirtapiiriin seuraavasti: Virtalähteen plus (anodi) on kytketty elektrodiin, joka on päällystetty oksidikalvolla. Tämän vaatimuksen noudattamatta jättäminen voi tapahtua. Tästä syystä nestekondensaattorit on kytkettävä piiriin, jossa on muuttuva virtalähde, joka yhdistää kaksi identtistä osaa vastakkaiseen sarjaan. Tai levitä oksidikerros molempiin elektrodeihin. Siten saadaan ei-napainen sähkölaite, joka toimii verkoissa sekä vakio- että mutta molemmissa tapauksissa tuloksena oleva kapasitanssi pienenee kaksi kertaa. Unipolaarisilla sähkökondensaattoreilla on merkittävät mitat, mutta ne voidaan kytkeä vaihtovirtapiireihin.

Kondensaattorien pääsovellus

Sana "kondensaattori" voidaan kuulla eri teollisuusyritysten ja suunnittelulaitosten työntekijöiltä. Käsiteltyään toimintaperiaatetta, ominaisuuksia ja fyysisiä prosesseja, selvitämme, miksi kondensaattoreita tarvitaan esimerkiksi tehonsyöttöjärjestelmissä? Näissä järjestelmissä akkuja käytetään laajasti rakentamisessa ja jälleenrakentamisessa teollisuusyrityksissä kompensoimaan KRM:n loistehoa (verkon purkaminen ei-toivotuista virroista), mikä mahdollistaa energiakustannusten alentamisen, kaapelituotteiden säästämisen ja parempaa laatua. sähköä kuluttajalle. Sähkövoimajärjestelmien (EPS) verkkojen tehon, menetelmän ja lähteiden kytkentäpaikan (Q) optimaalinen valinta vaikuttaa merkittävästi EPS:n tehokkuuden taloudellisiin ja teknisiin tunnuslukuihin. KRM:ää on kahta tyyppiä: poikittais- ja pituussuuntainen. Lateraalikompensoinnilla kondensaattoripankit kytketään sähköaseman väyliin rinnan kuorman kanssa ja niitä kutsutaan shunttipankeiksi (BSC). Pitkittäiskompensoinnissa akut sisältyvät voimalinjojen katkaisuun ja niitä kutsutaan UPC:ksi (pitkittäiskompensointilaitteet). Akut koostuvat yksittäisistä laitteista, jotka voidaan kytkeä eri tavoin: kondensaattoreita sarjaan tai rinnan. Kun sarjaan kytkettyjen laitteiden määrä kasvaa, jännite kasvaa. UPK:ita käytetään myös tasaamaan kuormia vaiheittain, lisäämään kaari- ja malmilämpöuunien tuottavuutta ja tehokkuutta (kun UPK kytketään päälle erikoismuuntajien kautta).

Jokaisen autoilijan hansikaslokerosta löytyy pari tällaista sähkölaitetta. Miksi autoon tarvitaan kondensaattoreita? Siellä niitä käytetään akustisten järjestelmien vahvistuslaitteissa korkealaatuisen äänentoiston takaamiseksi.

• Käännös

Jos piirrät säännöllisesti sähköpiirejä, olet todennäköisesti käyttänyt kondensaattoreita. Tämä on vakiopiirikomponentti, kuten vastus, jonka otat vain hyllyltä ajattelematta. Käytämme kondensaattoreita jännitteen/virran aaltoilun tasoittamiseen, kuormien sovittamiseen, virtalähteenä pienitehoisille laitteille ja muihin sovelluksiin.

Mutta kondensaattori ei ole vain kupla, jossa on kaksi johtoa ja pari parametria - käyttöjännite ja kapasitanssi. Kondensaattorien luomiseen käytetään valtavaa valikoimaa teknologioita ja materiaaleja, joilla on erilaisia ​​ominaisuuksia. Ja vaikka useimmissa tapauksissa melkein mikä tahansa sopivan kapasiteetin kondensaattori toimii mihin tahansa tehtävään, näiden laitteiden toiminnan hyvä ymmärtäminen voi auttaa sinua valitsemaan paitsi jotain sopivaa, myös parhaiten sopivaa. Jos sinulla on joskus ollut ongelmia lämpötilan pysyvyyden kanssa tai tehtävänä löytää lisämelun lähde, arvostat tämän artikkelin tietoja.

Aloitetaan yksinkertaisesta

Kapasitanssi mitataan faradeina: yhden faradin kondensaattori tuottaa yhden voltin jännitteen, jos se sisältää yhden kulon varauksen. Kuten monet muutkin SI-yksiköt, sen koko on epäkäytännöllinen, joten jos et ota huomioon superkondensaattoreita, joista emme tässä puhu, kohtaat todennäköisesti mikro-, nano- ja pikofaradeja. Minkä tahansa kondensaattorin kapasiteetti voidaan johtaa sen mitoista ja dielektrisistä ominaisuuksista - jos kiinnostaa, tämän kaavan voi katsoa Wikipediasta. Sinun ei tarvitse opetella sitä ulkoa, ellet valmistaudu kokeeseen - mutta se sisältää yhden hyödyllisen tosiasian. Kapasitanssi on verrannollinen käytetyn dielektrisen dielektrisyysvakioon ε r, mikä on johtanut siihen, että markkinoilla on erilaisia ​​kondensaattoreita, joissa käytetään erilaisia ​​eristemateriaaleja suurempien kapasitanssien saavuttamiseksi tai jänniteominaisuuksien parantamiseksi.

Alumiininen elektrolyytti

Alumkäyttävät alumiinilevyllä olevaa anodisesti hapetettua kerrosta yhtenä dielektrisenä levynä ja elektrolyyttiä sähkökemiallisesta kennosta toisena levynä. Sähkökemiallisen kennon läsnäolo tekee niistä polaarisia, eli tasajännite on syötettävä yhteen suuntaan ja anodisoidun levyn on oltava anodi tai plus.

Käytännössä niiden levyt valmistetaan alumiinifolion sandwich-muodossa, joka on kääritty sylinteriin ja sijoitettu alumiinitölkkiin. Käyttöjännite riippuu anodisoidun kerroksen syvyydestä.

Elektrolyyttikondensaattoreiden kapasiteetti on suurin tavallisista kondensaattoreista, 0,1 - tuhatta mikrofaradia. Sähkökemiallisen kennon tiukan pakkauksen vuoksi niillä on suuri ekvivalenttisarjainduktanssi (ESI), joten niitä ei voida käyttää korkeilla taajuuksilla. Niitä käytetään yleisesti tehon tasoittamiseen ja irrotukseen sekä liittämiseen äänitaajuuksilla.

Tantaali elektrolyytti

Tantvalmistetaan suuren pinta-alan sintratun tantaalianodin muodossa, jolle kasvatetaan paksu oksidikerros, jonka jälkeen katodina asetetaan mangaanidioksidielektrolyytti. Tantaalioksidin suuren pinta-alan ja dielektristen ominaisuuksien yhdistelmä johtaa suureen tilavuuskapasiteettiin. Tämän seurauksena tällaisia ​​kondensaattoreita tulee paljon vähemmän kuin vastaavan kapasiteetin alumiinikondensaattoreita. Kuten jälkimmäisessä, tantaalikondensaattoreissa on napaisuus, joten tasavirran tulee kulkea täsmälleen yhteen suuntaan.

Niiden käytettävissä oleva kapasitanssi vaihtelee 0,1:stä useisiin satoihin mikrofaradiin. Niillä on paljon pienempi vuotovastus ja vastaava sarjaresistanssi (ESR), ja siksi niitä käytetään testauksessa, mittauslaitteissa ja huippuluokan äänilaitteissa, joissa nämä ominaisuudet ovat hyödyllisiä.

Tantaalikondensaattorien tapauksessa on tarpeen erityisesti tarkkailla vikatilaa, tapahtuu, että ne syttyvät tuleen. Amorfinen tantaalioksidi on hyvä dielektrinen aine, ja kiteisessä muodossaan siitä tulee hyvä johdin. Tantaalikondensaattorin virheellinen käyttö - esimerkiksi liian suuren syöttövirran käyttäminen voi saada dielektrisen muodon muuttumaan, mikä lisää sen läpi kulkevaa virtaa. On totta, että tulipalojen maine tuli aikaisempien sukupolvien tantaalikondensaattoreista, ja parannetut valmistusmenetelmät ovat johtaneet entistä luotettavampiin tuotteisiin.

Polymeerikalvot

Polypropeenikondensaattoreita käytetään piireissä, jotka vaativat hyvää lämpö- ja taajuusstabiilisuutta. Niitä käytetään myös sähköjärjestelmissä EMI:n vaimentamiseen, korkeajännitteisiä vaihtovirtoja käyttävissä järjestelmissä.

Polyesterikondensaattorit, vaikka niillä ei ole tällaisia ​​lämpötila- ja taajuusominaisuuksia, ovat halpoja ja kestävät korkeita lämpötiloja juotettaessa pinta-asennusta varten. Siksi niitä käytetään piireissä, jotka on tarkoitettu käytettäviksi ei-kriittisissä sovelluksissa.

Polyeteeninaftalaattikondensaattorit. Niillä ei ole vakaita lämpötila- ja taajuusominaisuuksia, mutta ne kestävät paljon korkeampia lämpötiloja ja rasituksia kuin polyesteri.

Polon polypropeenikondensaattoreiden lämpötila- ja taajuusominaisuudet, ja ne kestävät lisäksi korkeita lämpötiloja.

Vanhoissa laitteissa voit törmätä polykarbonaatti- ja polystyreenikondensaattoreihin, mutta nyt niitä ei enää käytetä.

Keramiikka

Keraamisten kondensaattorien historia on melko pitkä - niitä on käytetty viime vuosisadan ensimmäisistä vuosikymmenistä nykypäivään. Varhaiset kondensaattorit koostuivat yhdestä keraamisesta kerroksesta, joka oli metalloitu molemmilta puolilta. Myöhemmät ovat myös monikerroksisia, joissa metalloidut levyt ja keramiikka ovat välissä. Niiden kapasitanssit vaihtelevat eristeestä riippuen 1 pF:stä kymmeniin mikrofaradeihin ja jännitteet yltävät kilovoltteihin. Kaikilla elektroniikkateollisuuden aloilla, joilla vaaditaan pientä kapasitanssia, löytyy sekä yksikerroksisia keraamisia levyjä että pinta-asennettavia monikerroksisia pinokondensaattoreita.

Helpoin tapa luokitella keraamiset kondensaattorit eristeiden mukaan, koska ne antavat kondensaattorille kaikki ominaisuudet. Eristeet luokitellaan kolmikirjaimien koodien mukaan, joissa niiden käyttölämpötila ja stabiilisuus on salattu.

C0G paras kapasitanssin stabiilisuus lämpötilan, taajuuden ja jännitteen suhteen. Käytetään suurtaajuuspiireissä ja muissa suurnopeuspiireissä.

X7R:llä ei ole niin hyviä lämpötila- ja jänniteominaisuuksia, joten niitä käytetään vähemmän kriittisissä tapauksissa. Yleensä se on eriyttämistä ja erilaisia ​​yleissovelluksia.

Y5V:llä on paljon suurempi kapasitanssi, mutta niiden lämpötila- ja jänniteominaisuudet ovat vielä alhaisemmat. Käytetään myös irrotukseen ja erilaisiin yleiskäyttöisiin sovelluksiin.

Koska keramiikalla on usein pietsosähköisiä ominaisuuksia, joillakin keraamisilla kondensaattoreilla on myös mikrofonisia vaikutuksia. Jos olet työskennellyt korkeiden jännitteiden ja taajuuksien kanssa äänialueella, esimerkiksi putkivahvistimien tai sähköstaattisten laitteiden tapauksessa, saatat kuulla kondensaattoreiden "laulavan". Jos olet käyttänyt pietsosähköistä kondensaattoria taajuuden vakauttamiseksi, saatat huomata, että sen ääntä moduloi ympäristön värähtely.

Kuten mainitsimme, tämän artikkelin ei ole tarkoitus kattaa kaikkia kondensaattoritekniikoita. Elektroniikkaluettelosta huomaat, että joitain saatavilla olevista teknologioista ei käsitellä tässä. Jotkut luetteloiden ehdotuksista ovat jo vanhentuneita tai niillä on niin kapea markkinarako, että et usein törmää niihin. Toivoimme vain hälventävän joitakin suosittujen kondensaattorimallien salaisuuksia ja auttavan sinua valitsemaan oikeat komponentit omien laitteiden suunnittelussa. Jos olemme saaneet ruokahaluasi, voit tutustua induktoreita käsittelevään artikkeliimme.

Kirjoita kaikista löytämistäsi epätarkkuuksista ja virheistä kautta

On kulunut paljon aikaa siitä, kun von Kleist - ei sotilasjohtaja, vaan pappi - päätti tarttua vedellä täytettyyn purkkiin (pulloon) elektrodi kädessään. Nykyään on olemassa monia kondensaattoreita. Voimaton luvata harkita 100%, annamme käsityksen kondensaattorin toimintaperiaatteista, teknisistä ominaisuuksista. Toivomme, että tarkistus onnistuu.

Varo, kondensaattori toimii: Leyden-purkin historia

Helpompi aloittaa staattisella latauksella. Tutkijat ovat havainneet, että johdin pystyy keräämään sähköä pinnalle. Jakaumatiheys on sama koko alueella. Avainero metallien ja varausta varastoivien eristeiden välillä. Raudanpalalla elävillä virtalähteillä on taipumus omaksua ääriasento ja hylätä toisiaan. Tämän seurauksena ne kerääntyvät tasaisesti pinnalle.

Periaatteessa on luotu generaattoreita, jotka pystyvät varastoimaan muutaman miljoonan voltin potentiaalin. Kun kosketat virtaa kuljettavaa osaa, henkilö yksinkertaisesti polttaa. Kondensaattorit toimivat samalla tavalla. Johtimien muodostama, jonka pinta-ala on kasvanut huomattavasti. Saavutettu eri menetelmillä. Elektrolyyttikondensaattoreissa alumiinifolio rullataan. Pieni sylinteri sisältää metrejä metalliteippiä.

Selitetään työ. Kun varaus ilmaantuu metallille (johtavalle pinnalle), pintajakautuminen alkaa. Vuonna 1745 pappi-lakimies Ewald Jürgen von Kleist havaitsi: pitämällä vesipurkkia käsissään, hän varastoi sähköä sisälle. Kämmen toimii johtavana vuorauksena, nesteen tilavuus (ulkopinnalla) on erilainen. Lasi toimii dielektrisenä esteenä. Kun elektrodi lasketaan veteen, kannattimet pyrkivät ottamaan ääriasennon ja uurtamaan pintaa. Lasin läpi kenttä vaikuttaa kämmenelle, vastaavat prosessit alkavat vasteena (varaus houkuttelee vastakkaisen merkin kantajia).

Myöhemmin he arvelivat kääriä säiliön folioon, jolloin tuloksena oli Leyden-pankki - ensimmäinen ihmisen keksimä kondensaattori maan päällä. Tapahtui, kun Peter van Muschenbrook teki vaikutuksen sähköiskun voimasta kokemuksesta. Kävi selväksi: kokeet eivät ole turvallisia, käsi pitäisi vaihtaa. Tiedemiehet kirjoittivat: toisella kerralla vältetään houkutteleva kohtalo Ranskan kuningaskunnan vuoksi. Tanskalainen Daniel Gralat keksi ensimmäisenä, kuinka Leydenin pankit yhdistetään rinnakkain, mikä lisäsi järjestelmän kapasiteettia. Muistuttaa modernia lyijyakkua idealla.

Naurettavaa kyllä, vastaavia laitteita käytettiin vuoteen 1900 asti, käyttöön tullut radioviestintä pakotti etsimään uusia tapoja ongelman ratkaisemiseksi, käytettiin suhteellisen korkeita sähköisten signaalien taajuuksia. Tämän seurauksena ilmestyivät ensimmäiset paperikondensaattorit, öljyinen arkki, joka erotti toisistaan ​​kaksi kalvolevyä, jotka oli rullattu sylinteriin. Vähitellen tuotannon kehittyessä muita materiaaleja alettiin käyttää eristeinä:

1. Keramiikka;
2. Kiille;
3. Paperi.

Todellinen läpimurto kondensaattorien suunnittelussa tapahtui, kun ihmiset keksivät dielektrisen aineen korvaamaan hapettuneen metallipinnan oksidikerroksen. Tämä koskee elektrolyyttikondensaattoreita. Yksi kalvosylinteri on päällystetty oksidilla. Nykyään käytetään useammin etsausta (materiaalin tahallinen hapetus aggressiivisten väliaineiden vaikutuksesta), jos teknisten ominaisuuksien vaatimukset ovat korkeat, käytetään anodisointia. Mahdollistaa tasaisen pinnan, joka sopii tiukasti vastakkaisen merkin elektrodiin.

Levyt ovat hapetettua kalvoa ja elektrolyytillä kyllästettyä paperia. Ne erotetaan toisistaan ​​ohuimmalla oksidikerroksella, mikä mahdollistaa hämmästyttävän kapasiteetin, yksiköistä kymmeniin mikrofaradeihin suhteellisen pienen tilavuuden. Kondensaattorin tekniset tiedot ovat hämmästyttäviä. Toinen alumiinifoliorulla toimii yksinkertaisena sähkönjohtimena, joka lasketaan yhdeksi koskettimeksi. Oksidille on ominaista hämmästyttävä ominaisuus - se johtaa virtaa yhteen suuntaan. Kun elektrolyyttikondensaattori kytketään väärälle puolelle, tapahtuu räjähdys (dielektrin tuhoutuminen, elektrolyytin kiehuminen, höyryn muodostuminen, kotelon repeämä).

Kieltäytymällä toimimasta eristeenä erotuskerroksesta tulee johdin. Alueen lämpötilan jyrkän nousun vuoksi metallin ja elektrolyytin välillä alkaa lumivyöryn kaltainen reaktio, kondensaattori turpoaa. Näimme monia radioamatööreita, vältämme kertomista, prosessi ei tarjoa tarkkaavaiselle katsojalle juurikaan hauskaa.

Miksi kondensaattori tarvitsee dielektrin

On havaittu, että jos kondensaattorin levyjen väliin laitetaan eristemateriaalia, kapasitanssi kasvaa. Tiedemiehet ymmällään pitkään, dielektrisyysvakion käsite paljastettiin. Osoittautuu, että Gaussin lauseen mukaan levyjen kentänvoimakkuus voidaan yhdistää kondensaattorin kapasitanssiin. Osoittautuu, että eriste kerää varauksia metalleihin ja kerää vastakkaisen merkin kantajien pinnan. Uskomme, että lukijat ovat arvaaneet: he luovat alkuperäiseen suuntautuvan kentän aiheuttaen heikkenemisen, joka lisää rakenteen kapasiteettia.

Kondensaattorin dielektrinen

Taulukoista näkyy: paperi, keramiikka eivät näytä parhailta materiaaleilta. Rikkihappoarvot saavuttavat 150 yksikköä, lähes kaksi suuruusluokkaa korkeammat. Lisäksi puhtaassa muodossaan aine tunnustetaan eristeeksi. Todennäköisesti tulee päivä, jolloin lauhduttimen toimintaperiaate toteutetaan ei liuoksella, vaan rikkihapolla. Tunnetut lyijyakut varastoivat energiaa (reaktiota) eri tavalla. Käsitellyt vaihtoehdot eivät ole ainoita, vaan ne ovat yleisempiä.

Maailmanlaajuisesti jaamme kondensaattorit kahteen perheeseen:

1. Elektrolyyttinen (polaarinen).
2. Ei-polaarinen.

He puhuivat ensimmäisen järjestelystä. Eroa rajoittaa levyjen materiaali. Titaanioksidin dielektrisyysvakio on lähes sata. On selvää, että materiaali on parempi korkealaatuisten tuotteiden luomiseen. Kustannus puree. Bariumtitanaatilla on korkeampi dielektrisyysvakio. Melkein kaikki kondensaattorit muodostuvat levyistä. Dielektrisyys lisää tuotteen kapasiteettia. Useimmiten parhaat kondensaattorimallit sisältävät arvokkaita metalleja: palladiumia, platinaa.

Merkintä, kondensaattorien tekniset ominaisuudet

Kondensaattorimerkintä sisältää suurimman sallitun käyttöjännitteen parametrin. Nimitys annetaan GOST 25486:n mukaisesti, jolloin parannukset saavuttavat alan standardit. Esimerkiksi nimitys on kiinnitetty GOST 28364:n mukaisesti. On lähes mahdotonta löytää erillistä standardia elektrolyyttikondensaattoreille. Kirjoittajat kuitenkin tekivät sen, ja suosittelemme lukijoiden tutkimaan GOST 27550:tä. Tapauksessa kaikentyyppiset kondensaattorit on merkitty:

Tapauksen merkintä

• Valmistajan logo.
• Lauhduttimen tyyppi.

On vaikea sanoa varmasti, useimmat elektrolyyttikondensaattorit on merkitty K-kirjaimella, useilla numeroilla, jotka erotetaan usein väliviivalla. Logiikkaa noudattaen löydämme Internetistä vastaavan standardin tai muuta materiaalia.

• GOST 28364:n sääntöjen mukaan nimellisarvo koostuu 3-5 merkistä, siinä on kirjain.

P tarkoittaa etuliitettä pico, n - nano, mk - mikro. Jos nimellisarvoa täydennetään murto-osalla, se on viimeisenä kirjaimen jälkeen. Kapasitiivisen alueen (epätäydellinen) arvot on annettu GOST 28364:ssä esimerkein. Täyttyvätkö tämän standardin normit käytännössä? Ei elektrolyyttikondensaattoreille. Sen aiheuttivat ilmeisesti suuret kirkkokunnat. Löydät helposti K50-6:sta merkinnän, kuten 2000 uF. GOST 28364:n mukaan sen pitäisi näyttää 2m0. Elektrolyyttikondensaattoreissa käytetään GOST 11076. Koodattujen merkintöjen (GOST 28364) ohella perinteinen tallennus (2000 μF) on sallittu. Näet, kondensaattoreiden käyttötarkoitus määrittää usein tavan, jolla ne on merkitty. Elektrolyyttisuodattimet ovat usein olennainen osa virtalähteen suodattimia. Tässä tarvitaan korkeampi luokitus, toiminnallisuus eroaa suuresti AC-piirien erotushaarojen kondensaattorien toimintaperiaatteesta.

• Jos aikaisempien standardien mukaan kondensaattorimerkinnän käyttöjännite asetettiin etusijalle, nykyaikaisissa malleissa se on päinvastoin. Nimitys ilmaistaan ​​voltteina.

Elektrolyyttikondensaattorien nimitykset

Tämä viittaa käyttöjännitteeseen, ei vikaan. Kondensaattoriyksiköt palavat helposti, kun ne poltetaan korkeammilla arvoilla. Dielektrinen kerros on ohuempi, hajoaminen tapahtuu helpommin. Levyjä erottavan etäisyyden (pienempi - suurempi nimellinen) ja käyttöjännitteen nostamisen välillä on ristiriita.

• Kapasiteetin toleranssi on usein hiljaa.

Ikääntymisprosessi tuo luokituksen käyttörajojen ulkopuolelle. Voimme sanoa, että siihen, mihin kondensaattoria tarvitaan, ei voida tehdä vanhentuneista tuotteista. Radioamatöörit tekevät sen kuitenkin omalla tavallaan. He kutsuvat kondensaattorin, määrittävät uuden arvon, pyytävät testaajan apua ja käyttävät sitä.

• B-kirjain tarkoittaa ilmastollisia lauhduttimia.
• Ennen kuin lataat kondensaattorin, yritä ymmärtää, onko se polaarinen (elektrolyyttinen).

Tuote voi räjähtää. Polarisoitua kondensaattoria ei tietenkään voida kytkeä vaihtovirtapiiriin. Yhden tyyppistä merkintää ei tarjota, paperista neuvotellaan: vaatimukset voidaan määritellä alan spesifikaatioiden mukaan. Esimerkiksi plus/miinusmerkit. Tuontituotteissa negatiivinen napa on merkitty vaalealla tumman rungon raidalla.

• Merkinnässä on julkaisupäivä (kuukausi, vuosi), hinta.

On selvää, että jälkimmäisellä ei ole merkitystä nykyaikaisissa taloudellisissa olosuhteissa.

Huomaa, että kondensaattori voi säilyttää varauksen pitkään. Sähköiskun vaara. Jokainen radiolaitteiden kanssa työskentelevä korjaaja tietää: hakkuriteholähteen korjauksen alkua edeltää kondensaattorin purkaminen. Useimmiten se tehdään pistorasiaan ruuvatulla hehkulampulla, joka on standardien mukaan kielletty. Kaksi paljaaa johdinta on suljettu piirin virtaa kuljettaviin osiin, pulssi sytyttää spiraalin hetkeksi. Muuten, malli asetetaan usein sulakkeiden sijasta, jotta voidaan ymmärtää, onko virta edelleen korkea piirissä (se tarkoittaa, että on toimintahäiriö, se tekee lisädiagnostiikasta tarpeen).

Kondensaattorin toimintahäiriön tunnistaminen vaatii taitoa, tietyillä tiedoilla se on mahdollista. Sinulla on oltava yksinkertaisin yleismittari käsillä. Olemme jo kertoneet sinulle, kuinka kondensaattori testataan testerillä, lähetämme lukijat asianmukaiseen tarkasteluun, me itse, arvostetun yleisön luvalla, kiirehdimme lomaamme.

Kondensaattorit ovat elektronisia komponentteja, joita käytetään sähkövarauksen säilyttämiseen. Kondensaattorit voivat olla eri muotoisia, mutta ne näyttävät aina samanlaisilta sisältä.

Kondensaattori koostuu yleensä kahdesta sähköä johtavasta levystä (elektrodista), jotka on eristetty toisistaan ​​dielektrillä.
Kertyneen varauksen määrä (kapasiteetti) määräytyy elektrodien pinnan ja niiden välisen etäisyyden mukaan. Suurempi alue ja lyhyempi etäisyys lisäävät kapasiteettia.

Kapasiteetin laskemiseksi käytämme seuraavaa suhdetta:

C = e x A/d

• C = kapasitanssi faradeina
• A = pinta-ala m2
• d = elektrodien välinen etäisyys
• e = eristeen dielektrisyysvakio

Kapasitanssin mittayksikkö on farad. Yksi faradi on sellainen kapasiteetti, jossa 1 coulombin varaus luo levyjen väliin 1 voltin jännitteen.

Kondensaattorin nimitys kaavioissa:

Ymmärtääksesi paremmin kondensaattoriparametrien välistä suhdetta, harkitse seuraavaa yksinkertaistettua vastaavaa piiriä:

• Rs - johtojen ja elektrodien sarjaresistanssi, elektrolyytti sekä dielektriset häviöt.
• Ls - lyijyn induktanssi ja elektrodi.
• C - kapasiteetti.
• Rр on eristeen eristysresistanssi.

Kondensaattorien tyypit

Kiinteät kondensaattorit

Paperikondensaattorit(KLMP, KSMP) korvataan useimmiten muovisilla. Paperikondensaattorien korkeasta dielektrisyysvakiosta huolimatta ne ovat suurempia ja kalliimpia kuin muoviset.

Paperikondensaattorien etuja ovat kestävyys impulssijännitteelle, alhainen hiilipitoisuus (noin 3%, verrattuna muoviin 40 ... 70%) johtaa hyvään itsestään paranemiseen ja pieneen palovaaraan. Tällä hetkellä paperikondensaattoreita käytetään yksinomaan kohinan vaimentamiseen.

Polystyreeni- ja polyesterikondensaattorit(KSF, MKSE, MKSF, MKSP) kondensaattorit on valmistettu metalloidusta polyesterikalvosta.

Mica kondensaattorit(CSO) monikerroksinen, rakennettu samalla tavalla kuin keraamiset kondensaattorit, elektrodi voidaan valmistaa hopeasta. Kiille on mineraali, jota löytyy Intian kaivoksista, missä sen laatu on erityisen korkea.

Tämä materiaali on erittäin kovaa ja kestävää, eroaa siitä, että se on jaettu ohuisiin levyihin, jotka voidaan varustaa elektrodeilla.
Sähköiset ominaisuudet, kuten eristysvastus, häviö ja vakaus, ovat verrattavissa parhaisiin keinotekoisiin eristeisiin ja keramiikkaan.

Kiillekondensaattorit ovat kuitenkin suhteellisen suuria ja kalliita, minkä vuoksi ne on suurelta osin korvattava polypropeenikondensaattoreilla. Kiillekondensaattoreita käytetään usein suurtaajuuspiireissä, jotka vaativat paitsi pienten häviöiden myös korkean taajuuden ja lämpötilan vakautta. Niitä valmistetaan kapasiteetilla 1 pF - 0,1 μF.

Keraamiset kondensaattorit(KCP, KFP, KCHR, KFR) on valmistettu yhdestä tai useammasta keraamisesta levystä metalliruiskulla (elektrodilla). Keraamista kondensaattoria, jossa on yksi dielektrinen kerros, kutsutaan "yksikerroksiseksi" kondensaattoriksi. Kun kondensaattorissa on useita dielektrisiä kerroksia, sitä kutsutaan monikerroksiseksi kondensaattoriksi. Keraamisia kondensaattoreita on saatavana 0,5 pF:stä useisiin satoihin mikrofaradeihin. Yli 10 μF:n kondensaattorit ovat harvinaisia ​​korkean hinnan vuoksi.

Elektrolyyttikondensaattorit(KEN, KEO, SME, T, UL, KERMS) on alumiini- tai tantaalielektrodit. Anodin pinta (positiivinen napa) on peitetty erittäin ohuella oksidikerroksella, joka toimii dielektrisenä. Oksidikerroksen ja katodin (negatiivinen napa) välisen etäisyyden pienentämiseksi käytetään matalaresistanssista elektrolyyttiä.

Alumiiniset märkäelektrolyyttikondensaattorit... Ne sisältävät elektrolyyttiä, joka koostuu boorihaposta, etyleeniglykolista, suolasta ja liuottimesta. Elektrodit syövytetään happokylvyssä huokoisen pinnan muodostamiseksi. Siten pinta kasvaa jopa 300-kertaiseksi.

Tantaalikondensaattorit... Niissä on tantaalioksidia eristeenä, jolla on erinomaiset sähköiset ominaisuudet. Kondensaattorin anodi valmistetaan sintraamalla tantaalijauhetta. Noin 50 % tilavuudesta koostuu huokosista, jolloin sisäpinta on 100 kertaa suurempi kuin ulkopinta.

Happokylvyssä muodostuneen tantaalioksidikerroksen pinnoittamisen jälkeen lauhdutin upotetaan mangaanidioksidiliuokseen, joka täyttää kaikki huokoset. Kosketus katodin kanssa, joka koostuu sähköä johtavasta hopeamaalista, saadaan pinnoittamalla grafiitin muodossa olevalla hiilikerroksella.

Muuttuvat kondensaattorit

Näissä kondensaattoreissa on säädettävä kapasitanssi ilmadielektrisillä (AM, FM) tai keraamisilla kierrätyskondensaattoreilla.
Ilmalauhdutin on valmistettu kahdesta rinnakkaisesta levykokoonpanosta (roottori ja staattori), jotka muuttavat asentoaan, minkä vuoksi myös tällaisen kondensaattorin kapasitanssi muuttuu.

Kondensaattorin parametrit

• Nimelliskapasiteetti- kapasiteetin arvo. Todellinen kapasitanssi on käytännössä yhtä suuri kuin nimelliskapasitanssi, kun otetaan huomioon ympäristön lämpötilan muutoksista johtuviin eristeen dielektrisyysvakion muutoksiin liittyvät toleranssit. Toleranssiarvot riippuvat eristeen tyypistä.
• Nimellisjännite- suurin sallittu jännite, joka voi olla kondensaattorissa. Tämä jännite on yleensä tasajännitteen ja vaihtovirtahuipun summa.
• Kondensaattorin eristysvastus Onko kondensaattorin sähkövastus tietyn jännitteen tasavirralle. Se luonnehtii eristeen laatua ja sen valmistuksen laatua.