Какие основные характеристики конденсаторов важны при их выборе. Как обозначаются конденсаторы на электрических схемах. Какие виды конденсаторов используются в различных электронных устройствах. Как правильно маркируются конденсаторы разных типов.
Условные обозначения конденсаторов на электрических схемах
Конденсаторы являются одними из наиболее часто используемых компонентов в электрических цепях. На принципиальных схемах они обозначаются следующим образом:
- Конденсатор постоянной емкости — две параллельные линии
- Электролитический конденсатор — две параллельные линии, одна из которых изогнута в виде дуги (обозначает положительную обкладку)
- Подстроечный конденсатор — две параллельные линии с наклонной стрелкой, пересекающей их
- Переменный конденсатор — две параллельные линии с диагональной стрелкой, проходящей между ними
Такие условные графические обозначения позволяют быстро идентифицировать тип конденсатора на схеме.
Основные характеристики конденсаторов
При выборе конденсатора для конкретной схемы необходимо учитывать следующие основные параметры:
- Номинальная емкость — измеряется в фарадах (Ф) или его дольных единицах (мкФ, нФ, пФ)
- Рабочее напряжение — максимально допустимое напряжение для длительной работы
- Допустимое отклонение емкости — в процентах от номинального значения
- Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) — изменение емкости при изменении температуры
- Тангенс угла потерь — характеризует потери энергии в конденсаторе
Как подобрать подходящий конденсатор для схемы? Рассмотрим это на примере.
Как выбрать конденсатор для конкретной схемы?
При выборе конденсатора для определенной схемы нужно учитывать следующие факторы:
- Требуемая емкость — определяется расчетами или опытным путем
- Рабочее напряжение — должно быть выше максимального напряжения в схеме
- Допуск емкости — выбирается исходя из требуемой точности
- Тип диэлектрика — зависит от частоты и условий работы
- Габариты — должны соответствовать монтажному пространству
Например, для фильтра в блоке питания может подойти электролитический конденсатор емкостью 1000 мкФ на рабочее напряжение 25В. А для высокочастотной цепи лучше выбрать керамический конденсатор малой емкости с низкими потерями.
Маркировка конденсаторов
Конденсаторы маркируются в соответствии с их основными параметрами:
- Емкость — указывается числовое значение и единица измерения (пФ, нФ, мкФ)
- Допуск — обозначается буквой (J — ±5%, K — ±10%, M — ±20%)
- Рабочее напряжение — указывается числом и буквой V
- Тип диэлектрика — обозначается буквенным кодом
Как расшифровать маркировку конденсатора? Рассмотрим на примере:
0.1мкФ К 50В X7R
Это означает конденсатор емкостью 0.1 мкФ с допуском ±10%, рабочим напряжением 50В, с керамическим диэлектриком типа X7R.
Виды конденсаторов и их применение
В электронике используются различные типы конденсаторов:
- Керамические — для высоких частот, малые емкости
- Пленочные — для фильтрации, развязки
- Электролитические — большие емкости для фильтров питания
- Танталовые — компактные с большой удельной емкостью
- Подстроечные — для точной настройки контуров
Выбор типа конденсатора зависит от требований конкретной схемы по емкости, рабочему напряжению, стабильности, габаритам и стоимости.
Проверка и диагностика неисправностей конденсаторов
Основные неисправности конденсаторов включают:
- Пробой диэлектрика — резкое снижение сопротивления
- Обрыв внутренних соединений — отсутствие емкости
- Изменение номинальной емкости
- Повышенный ток утечки
Как проверить исправность конденсатора? Простейший способ — измерение сопротивления мультиметром. Исправный конденсатор должен показывать бесконечное сопротивление.
Взаимозаменяемость конденсаторов
При замене неисправного конденсатора следует учитывать:
- Емкость — допускается отклонение в пределах допуска
- Рабочее напряжение — не ниже оригинального
- Тип диэлектрика — желательно аналогичный
- Габариты — должны позволять установку
Можно ли заменить электролитический конденсатор на керамический? В некоторых случаях это допустимо, но нужно учитывать особенности применения.
Расчет емкости при последовательном и параллельном соединении
При отсутствии конденсатора требуемой емкости можно использовать комбинацию из нескольких:
- Параллельное соединение — емкости складываются
- Последовательное соединение — обратные величины емкостей складываются
Формулы для расчета:
Параллельное: C = C1 + C2 + C3 + …
Последовательное: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + …
Это позволяет получить нужную емкость из имеющихся номиналов.
Условное обозначение конденсаторов на схемах
Наряду с резисторами конденсаторы являются наиболее широко используемыми компонентами электрических цепей. Основные характеристики конденсатора — номинальная ёмкость и номинальное напряжение. Чаще всего в схемах используются постоянные конденсаторы, и гораздо реже — переменные и подстроенные. Отдельной группой стоят конденсаторы, изменяющие свою ёмкость под воздействием внешних факторов.
Общие условные графические обозначения конденсаторов постоянной ёмкости приведены на рис. 1 и их определяет соответствующий ГОСТ.
Рис.1. Условное обозначение конденсаторов
Номинальное напряжение конденсаторов (кроме так называемых оксидных) на схемах, как правило, не указывают. Только в некоторых случаях, например,
в схемах цепей высокого напряжения рядом с обозначением номинальной ёмкости можно указывать и номинальное напряжение (см.
Рис.2. Условное обозначение оксидных (электролитических) конденсаторов
Подавляющее большинство оксидных конденсаторов — полярные, поэтому включать их в электрическую цепь можно только с соблюдением полярности. Чтобы показать это на схеме, у символа положительной обкладки такого конденсатора ставят знак «+». Обозначение С1 на рис. 2 — общее обозначение поляризованного конденсатора. Иногда используется другое изображение обкладок конденсатора (см. рис.2, C2 и C3).
С технологическими целями или при необходимости уменьшения габаритов в некоторых случаях в один корпус помещают два конденсатора,
но выводов делают только три (один из них — общий). Условное графическое обозначение сдвоенного конденсатора наглядно передает эту идею (см.
рис. 2, С4).
Для развязки цепей питания высокочастотных устройств по переменному току применяют так называемые проходные конденсаторы. У них тоже три вывода: два — от одной обкладки («вход» и «выход»), а третий (чаще в виде винта) — от другой, наружной, которую соединяют с экраном или завёртывают в шасси. Эту особенность конструкции отражает условное графическое обозначение такого конденсатора (рис. 3, С1). Наружную обкладку обозначают короткой дугой, а также одним (C2) или двумя (C3) отрезками прямых линий с выводами от середины. Условное графическое обозначение с позиционным обозначением С3 используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана. С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы. Обкладку, соединяемую с корпусом (шасси), выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (см. рис. 3, С4).
Рис.
3. Условное обозначение проходных конденсаторов
Конденсаторы переменной ёмкости (КПЕ) предназначены для оперативной регулировки и состоят обычно из статора и ротора. Такие конденсаторы широко использовались, например, для изменения частоты настройки радиовещательных приёмников. Как говорит само название, они допускают многократную регулировку ёмкости в определенных пределах. Это их свойство показывают на схемах знаком регулирования — наклонной стрелкой, пересекающей базовый символ под углом 45°, а возле него часто указывают минимальную и максимальную ёмкость конденсатора (рис. 4). Если необходимо обозначить ротор КПЕ, поступают так же, как и в случае проходного конденсатора (см. рис. 4, С2).
Рис.4. Условное обозначение переменных конденсаторов
Для одновременного изменения ёмкости в нескольких цепях (например, в колебательных контурах) используют блоки, состоящие из двух, грех и большего числе КПЕ.
Принадлежность КПЕ к одному блоку показывают на схемах штриховой линией механической связи, соединяющей знаки регулирования, и нумерацией секций
(через точку в позиционном обозначении, рис. 5). При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую
связь не показывают, ограничиваясь только соответствующей нумерацией секций (см. рис. 5, С2.1, С2.2, С2.3).
Рис.5. Условное обозначение блочных переменных конденсаторов
Разновидность КПЕ — подстроенные конденсаторы. Конструктивно они выполнены так, что их ёмкость можно изменять только с помощью инструмента (чаще всего отвертки). В условном графическом обозначении это показывают знаком подстроечного регулирования — наклонной линией со штрихом на конце (рис. 6). Ротор подстроечного конденсатора обозначают, если необходимо, дугой (см. рис. 6, С3, С4).
Рис.6. Условное обозначение подстроечных конденсаторов
Саморегулирумые конденсаторы (или нелинейные) обладают способностью изменять ёмкость под действием внешних факторов.
В радиоэлектронных устройствах часто применяют вариконды (от английских слов vari(able) — переменный и cond(enser)—еще одно название конденсатора).
Их ёмкость зависит от приложенного к обкладкам напряжения. Буквенный код варикондов — CU (U— общепринятый символ напряжения), обозначаются в этом случае — базовый символ конденсатора,
перечеркнутый знаком нелинейного саморегулирования с латинской буквой U (рис. 7, конденсатор CU1).
Рис.7. Условное обозначение варикондов и термоконденсаторов
Аналогично построено обозначение термоконденсаторов. Буквенный код этой разновидности конденсаторов — СK (рис. 7, конденсатор СК2). Температура среды, естественно, обозначается символом t°.
Конденсаторы
1.
Конденсатор представляет собой радиоэлемент, состоящий из двух металлических пластин (обкладок), разделенных диэлектриком, способный накапливать электрические заряды на обкладках, если к ним приложена разность потенциалов. В качестве диэлектрика применяют бумагу, слюду, стеклоэмаль, керамику, воздух и др. Конденсаторы применяют в схемах для разделения переменной и постоянной составляющих тока и сглаживания пульсаций напряжений выпрямителей. В сочетании с катушками индуктивности они образуют резонансные контуры, широко используемые в БРЭА. В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на контурные, разделительные, блокировочные, фильтровые и подстроечные. По характеру изменения емкости и в зависимости от конструкции они делятся на три группы: постоянной емкости, полупеременные (подстроечные) и переменной емкости. Конденсаторы постоянной емкости в зависимости от конструкции, параметров и назначения в свою очередь, подразделяются на две группы: низкочастотные (бумажные, металлобумажные и электролитические) и высокочастотные (слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, пленочные и металлопленочные).
Рисунок 1 Обозначение конденсаторов на схемах электрических принципиальных: а) постоянной емкости; б) подстроечный; в) переменный; г) электролитический.
2. Основные характеристики конденсаторов
Конденсаторы независимо от группы и вида характеризуются параметрами: номинальным значением и допустимым отклонением емкости, рабочим напряжением и электрической прочностью, температурным коэффициентом емкости, допустимой реактивной мощностью и тангенсом угла потерь. Номинальное значение емкости конденсатора зависит от геометрических размеров пластин и вида диэлектрика. При изменениях температуры и влажности окружающей среды в процессе эксплуатации изменяются диэлектрические свойства материала и, следовательно, емкость. 3 Маркировка конденсаторов Сокращенные обозначения емкости конденсаторов читаются таким же образом, как и обозначения сопротивлений резисторов. При этом, буквенное обозначение процента отклонения номинального сопротивления или емкости, приведенное ниже, для этих элементов одинаковое.
Что бы не возникла путаница при расшифровке маркировок, следует учитывать, что в большинстве БРЭА процент отклонения резисторов и конденсаторов составляет ±5, ±10, реже ±20.
Конденсаторы с номинальным значением от 100 пикофарад до 0,1микроофарад маркируются в нанофарадах буквой Н или латинской n, например:
Конденсаторы с номинальным значением от 0,1микрофарад и выше маркируются буквой М, например
К группе низкочастотных конденсаторов постоянной емкости относятся бумажные, металлобумажные, электролитические, а также некоторые пленочные конденсаторы. Перечисленные виды конденсаторов обладают большой емкостью и используются в качестве блокировочных, разделительных и фильтрующих элементов в цепях постоянного, переменного и пульсирующего токов. 5. Высокочастотные конденсаторы постоянной емкости К высокочастотным конденсаторам постоянной емкости относятся слюдяные, керамические, стеклокерамические и стеклянные. Их применяют в генераторах, усилителях радио- и промежуточной частот. 6. Подстроечные и переменные конденсаторы
Подстроенные конденсаторы (рисунок 2) применяются для точной подстройки емкостей колебательных контуров. Обычно эти конденсаторы включаются параллельно основным контурным конденсаторам большой емкости. Конструктивно они состоят из двух керамических элементов: неподвижного основания (статора) и подвижного диска (ротора). Рисунок 2. Подстроечные конденсаторы На ротор и статор методом вжигания нанесены тончайшие серебряные обкладки в виде секторов. Конденсаторы переменной емкости (КПЕ) применяются в радиоприемных устройствах для плавной настройки колебательных контуров в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн.
Для конденсаторов постоянной емкости характерны такие неисправности, как пробой диэлектрика, увеличение тока утечки из-за ухудшения изоляции, изменение номинального значения емкости и обрыв выводов. Определить неисправность конденсатора по внешнему виду очень трудно. Сопротивление исправных конденсаторов (за исключением электролитических) составляет десятки и сотни мегом. Измерить его у конденсаторов емкостью до 0,05 мкФ с помощью омметра практически невозможно. Неисправность конденсаторов переменной емкости с воздушным диэлектриком заключается в замыкании между роторными и статорными пластинами. При работе радиоприемника такой дефект выражается в виде шорохов, треска или пропадания приема радиостанций в некоторых точках шкалы. При параллельном соединении емкости конденсаторов складываются: В обоих случаях рабочие напряжения конденсаторов должны быть не ниже максимального действующего напряжения в данной цепи. Литература: С.С. Боровик, М.А. Бродский. Похожие записи
|
Основные понятия
)
Она характеризуется значениями рабочего и испытательного напряжений, которые определяются свойствами и толщиной диэлектрика. Для большинства типов конденсаторов указывается рабочее напряжение постоянного тока, которое может быть от единиц вольт до десятков киловольт. При включении конденсаторов в цепь переменного тока необходимо учитывать, что амплитудное напряжение не должно превышать номинальное.
Кроме того, для обозначения ТКЕ используются буквы, указывающие знак ТКЕ (М — минус, П — плюс, МП — близок к нулю), и цифры, указывающие значение ТКЕ в миллионных долях. Для конденсаторов других типов ТКЕ не регламентируется. Низкочастотные керамические конденсаторы маркируются буквой Н.
Когда через конденсатор проходит переменный ток, то напряжение и ток оказываются сдвинутыми по фазе, но меньше, чем на 90° (фазовый угол ). Угол, дополняющий фазовый до 90°, называется углом потерь ?. В идеальном конденсаторе, не имеющем диэлектрических потерь, = 0.
Редко встречается ±2 и очень редко все что ниже этого значения.
Низкочастотные конденсаторы постоянной емкости
Обкладки и бумажные ленты свертывают в рулон и заключают в корпус из картона, керамики или металла. Выводы обкладок изготовляют из тонкой медной луженой или посеребренной проволоки. Выводы присоединяются к фольговым обкладкам путем сварки. 
Они используются в цепях с пульсирующим током для отфильтровывания переменных напряжений.
Они обладают высокой стабильностью, малыми допустимыми отклонениями номинальной емкости (±2%), достаточной температуростойкостью, малыми габаритами и массой. Номинальная емкость высокочастотных конденсаторов бывает от единиц до сотен пикофарад, а предельная емкость некоторых из них может быть до 1 мкФ. Наиболее точные и стабильные конденсаторы используют как контурные, а остальные — как разделительные, фильтровые и термокомпенсирующие.
Диэлектриком между обкладками служит керамический материал ротора. Ротор жестко закреплен на оси. При вращении ротора изменяется взаимное положение обкладок статора и ротора, что приводит к изменению емкости конденсатора. Когда сектор или капля припоя на роторе расположены против вывода на статоре, то емкость будет максимальной, а при повороте на 180° относительно указанного положения — минимальной.
В противном случае это указывает на то, что ухудшилась изоляция диэлектрика. Конденсаторы с указанным дефектом необходимо заменить исправными. Следует отметить, что проверка исправности неэлектролитических конденсаторов небольшой емкости при помощи омметра не всегда бывает достаточной, так как при внутреннем обрыве выводов стрелка прибора будет оставаться на месте.
Если стрелка прибора перемещается до значения 50—100 кОм, это указывает на пониженное сопротивление изоляции. Отсутствие показаний прибора при зарядке-разрядке конденсатора свидетельствует о наличии обрыва. Проверку обрыва или уменьшения емкости можно также производить путем параллельного подключения в схему проверяемого конденсатора заведомо исправного конденсатора такой же емкости и с таким же рабочим напряжением. Если работоспособность радиоаппарата восстановится, то проверяемый конденсатор неисправен и его следует заменить.
Так, например, можно заменить бумажный конденсатор в УЗЧ слюдяным такого же номинала. В развязывающих фильтрах, блокирующих цепях можно производить замену другими конденсаторами емкостью в 2—3 раза большей, если позволяют габариты. При замене конденсаторов в колебательных контурах обязательно нужно учитывать не только значения номинальной емкости и допустимого отклонения, но и ТКЕ.