Для чего используется конденсатор в электронике. Какие бывают виды конденсаторов. Где применяются конденсаторы в различных устройствах. Как работает конденсатор в электрической цепи.
Что такое конденсатор и как он устроен
Конденсатор — это пассивный электронный компонент, способный накапливать и хранить электрический заряд. Его основные составляющие:
- Две проводящие пластины (обкладки)
- Диэлектрик между пластинами
- Выводы для подключения в цепь
Принцип работы конденсатора основан на разделении положительных и отрицательных зарядов диэлектриком. При подаче напряжения на обкладки происходит накопление заряда. После отключения от источника заряд сохраняется некоторое время.
Основные характеристики конденсаторов
Ключевые параметры конденсаторов:
- Емкость — способность накапливать заряд, измеряется в фарадах (Ф)
- Рабочее напряжение — максимальное допустимое напряжение
- Тип диэлектрика — керамика, электролит, воздух и др.
- Полярность — полярные и неполярные
- Температурный коэффициент емкости
- Допуск — отклонение реальной емкости от номинальной
Емкость конденсатора зависит от площади пластин, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Виды конденсаторов по конструкции и применению
Основные типы конденсаторов:
Керамические конденсаторы
Используют керамический диэлектрик. Компактны, недороги, работают на высоких частотах. Применяются для фильтрации помех, блокировки и развязки.
Электролитические конденсаторы
Имеют большую емкость при малых размерах. Полярные, используются в цепях питания для сглаживания пульсаций и накопления заряда.
Пленочные конденсаторы
Диэлектрик — полимерная пленка. Стабильны, точны, работают на высоком напряжении. Применяются в аудиотехнике, силовой электронике.
Подстроечные конденсаторы
Позволяют регулировать емкость. Используются для настройки колебательных контуров радиоприемников, генераторов.
Функции конденсаторов в электрических цепях
Основные задачи конденсаторов:
- Накопление и хранение электрического заряда
- Разделение постоянной и переменной составляющих тока
- Сглаживание пульсаций напряжения
- Частотная фильтрация сигналов
- Блокировка постоянной составляющей
- Создание временных задержек
Способность накапливать заряд позволяет использовать конденсаторы как кратковременные источники питания в некоторых схемах.

Применение конденсаторов в различных устройствах
Конденсаторы широко используются в электронике и электротехнике:
- В блоках питания — для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения
- В фильтрах — для подавления помех и выделения нужных частот
- В импульсных схемах — для формирования импульсов заданной длительности
- В колебательных контурах — для создания резонанса на определенной частоте
- В цепях связи — для разделения сигналов и блокировки постоянной составляющей
Конденсаторы являются незаменимыми компонентами практически любой электронной аппаратуры.
Особенности работы конденсатора в цепи переменного тока
В цепи переменного тока конденсатор проявляет следующие свойства:
- Создает сдвиг фаз между током и напряжением
- Обладает реактивным сопротивлением, зависящим от частоты
- Пропускает переменный ток, но блокирует постоянный
- На высоких частотах сопротивление уменьшается
Эти свойства позволяют использовать конденсаторы для частотной фильтрации, разделительных цепей, создания фазовых сдвигов.

Конденсаторы в силовой электронике
В силовых цепях применяются специальные высоковольтные конденсаторы большой емкости:
- Для компенсации реактивной мощности
- В составе снабберных цепей для защиты полупроводников
- Для накопления энергии в импульсных системах
- В фильтрах для подавления помех и гармоник
Такие конденсаторы рассчитаны на большие токи и напряжения, имеют усиленную изоляцию и систему защиты.
Особенности выбора конденсаторов для различных применений
При выборе конденсатора учитывают следующие факторы:
- Требуемая емкость и допуск
- Максимальное рабочее напряжение
- Тип диэлектрика
- Частотный диапазон работы
- Температурный коэффициент
- Габариты и форм-фактор
- Стоимость
Важно правильно подобрать тип конденсатора под конкретную задачу с учетом всех требований схемы.
Роль конденсатора в аудиосистеме | журнал АвтоЗвук
Любая аудиосистема без источника питания — ничто, поэтому начинается она в автомобиле с аккумулятора. Однако возможности аккумулятора не безграничны, поэтому, начиная с некоторого момента, увеличение громкости приводит не только к миганию фар в такт музыке, но и к заметному искажению звучания. Применение силовой проводки большого сечения или специальных аккумуляторов только оттягивает этот момент, но полностью не исключает. Вот тут (или даже раньше) понадобится конденсатор.
Происхождение этого термина окутано тайной. Лингвисты эту загадку пока игнорируют. С легкой руки радиолюбителей этот «узкоспециальный» термин распространился и среди поклонников car audio.
Любой источник напряжения (в том числе, и аккумулятор, и генератор) обладает определенным внутренним сопротивлением, в результате чего напряжение на его выходе зависит от нагрузки. Чем больше внутреннее сопротивление, тем сильнее снижается выходное напряжение с увеличением тока нагрузки. Обладают сопротивлением и провода питания, и кузов.
Схема питания аудиосистемы приведена на рисунке. Для простоты «чисто автомобильные» цепи не показаны, а сопротивление кузова приведено к сопротивлению линий связи. Внутреннее сопротивление компонентов обозначено как ri
, сопротивление линий связи — как rs.Внутреннее сопротивление генератора достаточно велико, но его выходное напряжение поддерживается реле-регулятором. К сожалению, «таблетка» контролирует напряжение на клеммах встроенного выпрямителя (в точке A), а не на клеммах аккумулятора (точка B), и это еще один повод содержать генератор и проводку от него до аккумулятора в порядке.
Выходное сопротивление исправного заряженного аккумулятора мало (тысячные доли ома). На этом, кстати, основан контроль аккумуляторов нагрузочной вилкой — просто и наглядно. Ток в сотни ампер аккумуляторы разных типов переносят по-разному, но при нагрузке до нескольких десятков ампер снижение напряжения малозаметно.
Однако низкое внутреннее сопротивление свойственно аккумуляторам только при постоянной или медленно изменяющейся нагрузке. Ток, потребляемый мощными усилителями класса AB, быстро изменяется в достаточно широком диапазоне, и аккумулятор просто не успевает отдать нужный ток. Время реакции зависит от скорости ионных процессов (то есть от типа и состояния аккумулятора), и составляет у штатных батарей до нескольких десятых долей секунды. У специальных «аудиофильских» аккумуляторов этот показатель заметно меньше.
Однако даже сотые доли секунды — это много. За это время усилитель, оставшись «на голодном пайке», ограничивает сигнал. Вот в этот момент и нужна помощь конденсатора. Хотя накопленная им энергия не идет ни в какое сравнение с запасенной в аккумуляторе, именно эти сотые доли секунды определяют правильность воспроизведения импульсных сигналов, из которых и состоит музыка.
Кроме того, не надо забывать и о сопротивлении проводов. Чтобы полностью использовать все преимущества, которые дает конденсатор, он должен быть установлен как можно ближе к основному потребителю энергии (то есть усилителю).
Подобно аккумуляторной батарее, конденсатор накапливает энергию. Но в то время как аккумулятор накапливает и отдает энергию в результате электрохимических реакций, конденсатор накапливает энергию в виде электростатического заряда. Именно различие в принципе действия делает конденсатор полезным компонентом аудиосистемы.
Простейший конденсатор состоит из двух пластин (обкладок), разделенных изолятором. Когда конденсатор присоединен к источнику напряжения, одна обкладка теряет электроны и приобретает положительный заряд, вторая получает электроны и приобретает отрицательный заряд. В итоге конденсатор накапливает электростатический заряд. Когда конденсатор разряжают, происходит обратный процесс. В обоих случаях ток течет

Накопленная конденсатором энергия измеряется в джоулях и описывается следующей формулой:
V — напряжение в вольтах, C — емкость в фарадах.
Таким образом, заряд пропорционален квадрату напряжения и емкости конденсатора. Емкость конденсатора определяет количество запасенной энергии, с другой стороны энергия определяется произведением мощности на время работы. Здесь можно провести параллель с емкостью аккумулятора в ампер-часах.
Емкость конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Вследствие этого конденсаторы большой емкости должны иметь обкладки значительной площади, разделенные очень тонким промежутком.
Электролитические конденсаторы
Электролитические (оксидные) конденсаторы стали первыми конденсаторами большой емкости. Их конструкция за последние семьдесят лет не претерпела значительных изменений. Обкладки выполнены из тонкой алюминиевой фольги, покрытой оксидным слоем, и разделены слоем электролита.
Электрохимические конденсаторы
В последние годы в развитии конденсаторов произошел гигантский скачок. Появились двухслойные электрохимические конденсаторы (Electrochemical Double Layer Capacitors, сокращенно EDLC). В печати также используют термины суперконденсатор (supercap) или ультраконденсатор (ultracap). В отечественной практике используется термин ионистор, отражающий другую особенность этих приборов — участие ионов в формировании заряда.
Новые конденсаторы используют принцип, открытый еще в 50-е годы прошлого века. Для увеличения площади обкладок используются пористые угольные электроды, разделенные сепаратором (рис.1). Суммарная площадь пор может достигать площади футбольного поля. Поэтому запасаемая энергия в среднем в 300 раз больше, чем у электролитических конденсаторов тех же габаритов.
Напряжение пробоя ионисторов не превосходит нескольких вольт, поэтому для получения нужных рабочих напряжений используется последовательное соединение отдельных конденсаторов. Обычно в цепочке 6-8 элементов. Чтобы уравнять напряжения на отдельных элементах этой батареи, каждый из них шунтируется резистором. Такая батарея создает некоторую нагрузку на аккумулятор и может привести к его разряду при длительных перерывах в работе. Поэтому во многих конденсаторах предусмотрена схема управления включением.
Потери в конденсаторах
Теоретически в конденсаторе два источника потерь: эквивалентное последовательное сопротивление (Equivalent Sereis Resistance, ESR) и эквивалентная последовательная индуктивность (Equivalent Sereis Inductance, ESL). Обычно вместо двух отдельных параметров используют обобщенный — эквивалентное реактивное сопротивление потерь (Equivalent Sereis Reactance, ESR). Именно этот фактор является ограничивающим в тех случаях, когда от конденсатора требуется получить продолжительный разряд.
Идеальный конденсатор не имеет сопротивления, поэтому при коротком замыкании заряженного конденсатора ток достигнет бесконечного значения в течение ничтожно малого промежутка времени. В реальном конденсаторе ток короткого замыкания ограничивается эквивалентным сопротивлением потерь в полном соответствии с законом Ома:
Например, конденсатор, имеющий сопротивление потерь 0,01 Ом, заряженный до напряжения 14 вольт, в состоянии отдать ток до 1400 А. В действительности мы не устраиваем короткое замыкание, поэтому отдаваемый ток зависит от разности двух напряжений — напряжения бортовой сети без нагрузки и этого же напряжения под нагрузкой. Тот же конденсатор при разряде до напряжения 11 вольт отдаст ток (14‑11)/0,01=300 А. Значение имеют также и другие параметры, прежде всего время переходного процесса (нарастания тока нагрузки).
Рулон фольги в традиционных электролитических конденсаторах обладает заметной индуктивностью. Ее можно снизить при смешанном соединении электродов или использовать бифилярную намотку (в чередующихся направлениях). Ионисторы и без этих ухищрений имеют относительно низкое эквивалентное реактивное сопротивление потерь.
Приводимые далее результаты исследований помогут разобраться, в каких случаях конденсатор окажет реальную помощь, а каких его применение не даст ощутимого эффекта. Материал позаимствован из журнала Car Audio & Electronics за ноябрь 2002 г. (Robert Zeff, «Stiffing Capasitors«). В роли подопытных кроликов выступили конденсаторы, выпускаемые ведущими производителями аудиотехники: Alumapro, Phoenix Gold, Xstatic.
От переводчика:
Сокращённый перевод не является буквальным изложением статьи, оставлены только технические подробности, без излишней патетики. Попытка полностью сохранить стиль оригинала заставила бы предположить, что читатели обучались в школе для детей, мягко скажем, не совсем обычных, где обучение заканчивается на началах арифметики, а названия физических величин вызывают буйный восторг. Ерничать по этому поводу уже поздно — наше образование за прошедшие двадцать лет успешно приблизилось к американскому…
Характеристики при постоянной нагрузке
В тесте, имитирующем соревнования по SPL, измерялась мощность и искажения сигнала. Хотя мощность была далека от той, которая используется на реальных соревнованиях, результаты будут аналогичными. Использовался синусоидальный сигнал частотой 50 Гц, усилитель доводился до заметного клиппирования. Измерения проводились с буферным конденсатором емкостью 50 фарад и без него.
В результате оказалось, что напряжение питания в обоих случаях снижается на 1,4 В. Запасенная конденсатором энергия некоторое время поддерживает напряжение батареи, но этого времени явно недостаточно, чтобы существенно повлиять на выходную мощность. Добавление конденсатора увеличивает мощность всего на три ватта, меньше, чем на один процент.
Измерялся также уровень пульсаций напряжения питания и выходная мощность при гармонических искажениях 20%. Прибавка мощности с конденсатором составила всего несколько ватт.
Результат станет понятным, если обратиться к формуле, описывающей время заряда или разряда конденсатора:
Например, при разряде током 50 А напряжение на конденсаторе емкостью 50 Ф снижается со скоростью 1 вольт в секунду. Если ток разряда возрастет до 500 А, напряжение на конденсаторе снизится на 1 вольт уже за 1/10секунды. Таким образом, заметно улучшить характеристики аккумулятора при разрядке большим током могут только гиперконденсаторы емкостью в сотни фарад.
С другой стороны, в усилителе уже есть несколько накопителей энергии — входные и выходные фильтры питания, в составе которых есть дроссели и конденсаторы. В случае использования усилителя со стабилизированным источником питания эффект от внешних фильтров будет еще меньше. Поскольку запасенная энергия пропорциональна квадрату напряжения, внутренние буферные конденсаторы в цепях вторичного (повышенного) напряжения гораздо эффективнее. В чем же тогда польза буферных конденсаторов в цепи первичного напряжения?
Характеристики при импульсной нагрузке
В этом тесте усилитель воспроизводил импульсный сигнал, длительность пачки импульсов составляла 300 миллисекунд. Видно, что просадка напряжения с конденсатором вдвое меньше.
Поскольку аккумулятор запасает намного больше энергии, чем конденсатор, его последовательное сопротивление потерь также намного выше. Как и в случае конденсатора, оно ограничивает максимальный ток батареи. Конденсатор берет на себя часть нагрузки, продлевая тем самым жизнь батарее.
Стабилизация напряжения бортовой сети
Приведенные выше результаты получены при работе от аккумулятора, без участия генератора и системы зарядки, то есть при напряжении около 12 вольт. Что же произойдет, если идет зарядка батареи: генератор работает и напряжение в системе более 14 вольт?
Внутреннее сопротивление батареи во время зарядки сильно возрастает. Ее номинальное напряжение составляет 12 вольт, именно при нем она обеспечивает номинальный ток нагрузки. У свежезаряженной батареи напряжение несколько выше, но быстро снижается до 12 вольт под нагрузкой. Кроме того, батарея не может отдать большой ток, пока напряжение не снизится до 12 вольт.
В те моменты, когда усилитель потребляет большой ток, напряжение бортовой сети моментально снижается до 12 вольт. Это вызвано тем, что встроенный в генератор регулятор напряжения не успевает отслеживать быстрые изменения тока нагрузки. Легко заметить, что зарядный ток в эти моменты отсутствует, более того — энергию для потребителей поставляет в основном аккумулятор.
В остальные периоды времени внутреннее сопротивление бортовой сети складывается из выходного сопротивления генератора и сопротивления проводки. Подключение конденсатора заметно снижает колебания напряжения.
Таким образом, суперконденсатор выступает в роли стабилизатора напряжения. Кроме того, он снижает уровень помех. Особенно это актуально в тех случаях, когда усилитель установлен в багажнике. Протекающие по длинным проводам питания импульсы тока могут вызвать наводки в несимметричных RCA-кабелях, что приведет к росту гармонических искажений на низких частотах. В некоторых случаях искажения возрастают до 0,5%. Если установить конденсатор непосредственно возле усилителя, это уменьшит импульсный ток, протекающий в цепях его питания, и снизит искажения.
ВЫВОДЫ
Буферные конденсаторы вряд ли окажут существенную помощь участникам — SPL-состязаний, хотя и стабилизируют напряжение питания головных устройств и сигнальных процессоров. Однако они расширяют возможности батареи и обеспечивают неискаженную передачу импульсных сигналов, снижают коэффициент гармоник на низких частотах и будут весьма полезны поклонникам чистого звучания.
Теги: конденсаторсуперконденсатор
Что такое конденсатор и для чего он нужен
Объясняя, что такое конденсатор, мы должны четко представлять физические основы работы и конструкцию этого незаменимого элемента каждого мало-мальски серьезного электронного устройства.
Конденсатор — это элемент электрической цепи, состоящий из двух проводящих обкладок, каждая из которых содержит противоположный по знаку электрический заряд. Обкладки разделены диэлектриком, который помогает им сохранять этот заряд.
Существует несколько типов изоляционных материалов, используемых в конденсаторах, в том числе, керамика, слюда, тантал и полистирол. Широко используются в производстве конденсаторов также такие изоляторы, как воздух, бумага и пластик. Каждый из этих материалов эффективно предотвращает обкладки конденсатора от соприкосновения друг с другом.
Что такое емкость конденсатора?
Понятие «емкость конденсатора» характеризует его способность накапливать электрический заряд. Единицей измерения емкости является Фарада.
Если конденсатор сохраняет заряд 1 кулон при разности потенциалов между его обкладками 1 Вольт, то он имеет емкость величиной в одну Фараду. В действительности, эта единица слишком велика для большинства практических применений. Типичные величины емкостей при использовании конденсаторов попадают в диапазоны милифарад (10-3 Ф), микрофарад (10-6 Ф) и пикофарад (10-12 Ф).
Какие бывают конденсаторы?
Чтобы понять, что такое конденсатор, необходимо рассмотреть основные типы этого компонента в зависимости от назначения, условий применения и вида диэлектрика.
Электролитические конденсаторы используются в цепях, где требуется большая емкость. Большинство таких элементов полярны. Обычные материалы для них — тантал или алюминий. Алюминиевые электролитические конденсаторы значительно дешевле и имеют более широкое применение. Тем не менее, танталовые обладают существенно большей объемной эффективностью и имеют превосходные электрические характеристики.
Танталовые конденсаторы имеют в качестве диэлектрика оксид тантала. Отличаются высокой надежностью, хорошими частотными характеристиками, широким диапазоном рабочих температур. Они широко используются в электронной аппаратуре, где необходим высокий уровень емкости при небольших габаритах. В силу своих преимуществ производятся в больших объемах для нужд электронной промышленности.
К недостаткам танталовых конденсаторов можно отнести чувствительность к пульсациям тока и перенапряжениям, а также относительную дороговизну этих изделий.
Силовые конденсаторы, как правило, используются в системах высокого напряжения. Они широко применяются для компенсации потерь в линиях электропередач, а также для улучшения коэффициента мощности в промышленных электроустановках. Изготавливаются из высококачественной металлизированной пропиленовой пленки с применением специальной пропитки нетоксичным изоляционным маслом.
Могут иметь функцию самоликвидации внутренних повреждений, что придает им дополнительную надежность и увеличивает срок службы.
Керамические конденсаторы имеют в качестве материала диэлектрика керамику. Отличаются высокой функциональностью по рабочему напряжению, надежностью, низкими потерями и дешевизной.
Диапазон емкостей их варьируется от нескольких пикофарад до примерно 0,1 мкФ. В настоящее время являются одним из наиболее широко используемых типов конденсаторов, используемых в электронном оборудовании.
Серебряные слюдяные конденсаторы пришли на смену широко распространенным ранее слюдяным элементам. Обладают высокой стабильностью, герметичным корпусом и большой емкостью на единицу объема.
Широкому применению серебряно-слюдяных конденсаторов мешает их относительная дороговизна.
У бумажных и металлобумажных конденсаторов обкладки изготовляются из тонкой алюминиевой фольги, а в качестве диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная твердым (расплавленным) или жидким диэлектриком. Применяются в низкочастотных цепях радиоустройств при больших токах. Отличаются относительной дешевизной.
Для чего нужен конденсатор
Имеется целый ряд примеров использования конденсаторов в самых разнообразных целях. В частности, их широко применяют для хранения аналоговых сигналов и и цифровых данных. Конденсаторы переменной емкости используются в телекоммуникационной связи для регулировки частоты и настройки телекоммуникационного оборудования.
Типичным примером их применения является использование в источниках питания. Там эти элементы выполняют функцию сглаживания (фильтрацию) выпрямленного напряжения на выходе этих устройств. Они также могут быть использованы в умножителях напряжения для генерации высокого напряжения, многократно превышающего входное напряжение. Конденсаторы широко применяются в различного рода преобразователях напряжения, устройствах бесперебойного питания для компьютерной техники и т.д.
Объясняя, что такое конденсатор, нельзя не сказать, что этот элемент может служить и отличным хранилищем электронов. Однако реально эта функция имеет определенные ограничения по причине неидеальности изоляционных характеристик используемого диэлектрика. Тем не менее конденсатор обладает свойством достаточно длительное время хранить электрическую энергию при отключении от цепи заряда, поэтому он может быть использован как временный источник питания.
Благодаря своим уникальным физическим свойствам эти элементы нашли настолько широкое применение в электронной и электротехнической промышленности, что сегодня редко какое электротехническое изделие не включает в себя по крайней мере один такой компонент для какой-либо цели.
Подводя итоги, можно констатировать, что конденсатор — это бесценная часть огромного множества электронных и электротехнических устройств, без которых был бы немыслим дальнейший прогресс в науке и технике.
Вот что такое конденсатор!
О помехах и не только…X- и Y-конденсаторы
- Главная
- Новости
- О помехах и не только…X- и Y-конденсаторы
11.07.2018
Проблема электромагнитной совместимости и электромагнитных помех становится с каждым годом актуальнее. Связано это в первую очередь с увеличением числа потребителей и изменением схемотехники источников питания. Причем происходит как количественный рост (увеличение уровня помехи), так и качественный (меняется ее спектр). Помехи, как физическое явление присутствовали в электрических сетях всегда. Если раньше основным источником были коллекторные электродвигатели, с неизбежным искрообразованием на щетках, то сегодня – это импульсные источники питания с характерными для них ключевыми каскадами.
Как известно, помехи возникающие при работе устройства бывают двух видов: дифференциальные – когда ток помехи протекает в питающих проводах в разных направлениях и синфазные, когда ток помехи протекает в одну сторону, то есть дифференциальная помеха – это помеха между двумя проводами питания, а синфазная – между проводами питания и землей. Чтобы снизить влияние на электрическую сеть, между источником и потребителем устанавливается фильтр, типовая схема которого показана на рисунке слева.
Дифференциальные помехи в этой схеме подавляются дросселями Ld и конденсатором Сх, а синфазные помехи – дросселем Lc и конденсаторами Cy.
Остановимся подробнее на особенностях этих конденсаторов и попытаемся разобраться в том, зачем они нужны и чем отличаются от «просто конденсаторов».
Начнем с дифференциальной помехи.
Для её подавления используются конденсаторы класса X. Само название X происходит от английского “across-the-line”, буква X похожа на крест (“cross”). На рисунке это конденсатор – Cх.
К конденсаторам данного класса предъявляются повышенные требования – они должны выдерживать максимально допустимые в сети электропитания всплески, не загораться при выходе из строя и не поддерживать горение.
Сейчас используются два основных подкласса X-конденсаторов – X1 и X2:
Основные свойства конденсаторов типа Х
Подкласс | Пиковое тестовое напряжение (Up), кВ | Область применения |
Х1 | 2.5 < Up ≤ 4.0 | Трехфазные сети |
Х2 | Up ≤ 2.5 | Общее применение |
- X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети.
Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения не менее 4кВ.
- X2 – самый распространенный подкласс конденсаторов. Используется в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250В, выдерживают всплеск до 2.5кВ.
Величина ёмкости X-конденсаторов варьируется от 0.1мкФ до 1мкФ. Для каждого конкретного случая она рассчитывается в зависимости от потребляемой мощности нагрузки и уровня помех в линии. Как правило, противофазная составляющая комплексной помехи — это напряжение помехи между фазой и нейтралью.
Для подавления синфазной помехи применяется конденсатор класса Y — CY. Схема их включения напоменает букву Y. Отсюда и название класса таких конденсаторов.
В качестве примера появления синфазной помехи рассмотрим структурную схему AC/DC преобразователя.
Все гальванически развязанные AC/DC преобразователи напряжения имеют в своём составе трансформатор. Ему присущ такой существенный недостаток, как паразитная межобмоточная ёмкость (Спар). Так как силовой ключ преобразователя напряжения гальванически связан с входным напряжением, а частота преобразования составляет порядка нескольких десятков килогерц, то величина сопротивления паразитной ёмкости трансформатора на этой частоте мала и будет являться причиной появления синфазной помехи на выходе, на обоих проводах сразу. В некоторых случаях напряжение помехи может достичь опасных для человека величин. Ток синфазной помехи обязательно отводится в провод заземления.
Для подавления синфазной помехи применяются конденсаторы – СY — конденсаторы класса Y. Ток синфазной помехи, который просочился через паразитную ёмкость трансформатора на выход устройства, стекает по более короткому пути в нейтраль через помехоподавляющие конденсаторы и исключает воздействие на выходные цепи.
Обратим внимание на то, что в данном случае конденсаторы CY связывают один из проводов питающей сети с выходом преобразователя. Это накладывает дополнительные требования к конденсаторам по его надёжности. Конденсаторы класса Y предназначены для работы в тех местах, где выход их из строя угрожает безопасности людей.
Конденсаторы класса Y – типа делятся на 2 основных подкласса:
Основные свойства конденсаторов типа Y
Подкласс | Пиковое тестовое напряжение (UP), кВ | Номинальное переменное напряжение (UR), В |
Y1 | UP ≤ 8.0 | UR ≥ 250 |
Y2 | UP ≤ 5.0 | 150 ≤ UR ≤ 250 |
- Y1 – Работают при номинальном сетевом напряжении более 250В и выдерживают импульсное напряжение до 8кВ
- Y2 – Самый популярный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250В и выдерживает импульсы до 5кВ.
Подведем итог:
- Конденсаторы класса Y можно использовать вместо конденсаторов класса X, но нельзя использовать конденсаторы класса X вместо конденсаторов класса Y.
- Конденсаторы класса Y имеют обычно намного меньшую ёмкость, чем конденсаторы класса X.
- Если для конденсаторов класса X типа чем больше ёмкости, тем лучше, то ёмкость конденсаторов класса Y нужно выбирать как можно меньшей. Типовое значение обычно не превышает 2.2нФ.
- Если на конденсаторе присутствует обозначение X и Y, то возможно его применение для подавления противофазных и синфазных помех.
На сегодняшний день в группе компаний «Промэлектроника» конденсаторы классов X и Y широко представлены продукцией таких ведущих фирм, как Epcos и Vishay, Murata.
Примеры расшифровки партнамберов Epcos | Примеры расшифровки партнамберов Vishay | Примеры расшифровки партнамберов Murata |
---|---|---|
Наименование
К продаже
Цена от
Наличие:
21 710 шт.
Под заказ:
105 922 шт.
Цена от:
3,39₽
Наличие:
1 748 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
23,71₽
Наличие:
22 374 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
10,95₽
B32021A3222M
фильтр Y2 0. 0022uF 20% 300Vac e:10mm
Наличие:
6 247 шт.
Под заказ:
12 724 шт.
Цена от:
18,70₽
Наличие:
7 976 шт.
Под заказ:
4 477 шт.
Цена от:
9,25₽
Наличие:
2 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
19,83₽
B32923C3155M
фильтр X2 1. 5uF 20% 305Vac e:22.5mm
Наличие:
50 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
53,71₽
B32924C3225M фильтр X2 2.2uF 20% 305Vac e:27.5mm
Наличие:
470 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
110,26₽
Наличие:
4 643 шт.
Под заказ:
1 000 шт.
Цена от:
44,97₽
Наличие:
793 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
4,69₽
B81123C1472M фильтр Y1 0.0047uF 20% 500Vac e:15mm
Наличие:
141 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
61,60₽
B81123C1332M фильтр Y1 0.0033uF 20% 500Vac e:15mm
Наличие:
7 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
41,60₽
B81123C1222M фильтр Y1 0.0022uF 20% 500Vac e:15mm
Наличие:
18 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
35,25₽
Наличие:
2 273 шт.
Под заказ:
1 470 шт.
Цена от:
32,75₽
B32921C3473M фильтр X2 0.047uF 20% 305Vac e:10mm
Наличие:
72 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
17,73₽
Наличие:
1 292 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
17,68₽
Наличие:
9 шт.
Под заказ:
1 000 шт.
Цена от:
35,10₽
Наличие:
2 074 шт.
Под заказ:
40 796 шт.
Цена от:
12,26₽
Наличие:
72 шт.
Под заказ:
1 000 шт.
Цена от:
15,09₽
B32924C3335M фильтр X2 3.3uF 20% 305Vac e:27.5mm
Наличие:
0 шт.
Под заказ:
700 шт.
Цена от:
271,06₽
Наличие:
6 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
17,84₽
BFC233660472 фильтр Y2 0.0047uF 20% 300Vac p:10mm
Наличие:
6 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
18,09₽
BFC233810224
фильтр X1 0. 22uF 20% 1000Vdc/440Vac P:22.5mm
Наличие:
0 шт.
Под заказ:
190 шт.
Цена от:
143,53₽
BFC233810473 фильтр X1 0.047uF 20% 1000Vdc/440Vac P:15mm
Наличие:
5 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
41,76₽
Наличие:
7 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
16,55₽
Наличие:
20 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
6,79₽
Наличие:
0 шт.
Под заказ:
900 шт.
Цена от:
79,85₽
B32922C3473M
фильтр X2 0. 047uF 20% 305Vac e:15mm
Наличие:
4 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
13,03₽
B32021A3472M фильтр Y2 0.0047uF 20% 300Vac e:10mm
Наличие:
67 шт.
Под заказ:
21 350 шт.
Цена от:
9,31₽
Наличие:
4 502 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
10,64₽
Наличие:
20 043 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
7,28₽
Наличие:
13 268 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
57,43₽
Наличие:
910 шт.
Под заказ:
1 100 шт.
Цена от:
13,55₽
Наличие:
3 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
10,65₽
BFC233620473 фильтр X2 0.047uF 20% 310Vac P:15mm
Наличие:
216 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
5,21₽
Наличие:
1 300 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
10,02₽
Наличие:
1 253 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
29,51₽
Наличие:
4 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
6,28₽
Наличие:
446 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
4,97₽
Наличие:
102 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
5,05₽
WYO102MCMBF0KR фильтр X1/Y2 0.0010uF 20% 440Vac/250Vac F:5mm
Наличие:
1 478 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
8,33₽
BFC233920105 фильтр X2 1.0uF 20% 310Vac p:22.5mm
Наличие:
834 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
25,03₽
Наличие:
960 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
7,56₽
BFC233921334 фильтр X2 0.33uF 20% 310Vac P:22.5mm
Наличие:
483 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
6,30₽
B32924C3105M фильтр X2 1.0uF 20% 305Vac e:27.5mm
Наличие:
2 482 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
46,05₽
Наличие:
1 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
6,18₽
Наличие:
4 239 шт.
Под заказ:
196 224 шт.
Цена от:
5,19₽
Наличие:
440 шт.
Под заказ:
900 шт.
Цена от:
33,47₽
Наличие:
3 968 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
16,94₽
Наличие:
3 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
9,84₽
Конденсатор — Энциклопедия Нового Света
Конденсаторы: SMD керамические вверху слева; Тантал SMD внизу слева; тантал со сквозным отверстием вверху справа; сквозное электролитическое отверстие внизу справа. Основные деления шкалы указаны в сантиметрах.
Конденсатор (или конденсатор [1] ) представляет собой электрическое устройство, которое может накапливать энергию в электрическом поле между парой близко расположенных проводников (называемых «пластинами»). Когда на конденсатор подается напряжение, на каждой пластине накапливаются электрические заряды одинаковой величины, но противоположной полярности. Они используются в электрических цепях в качестве накопителей энергии. Их также можно использовать для различения высокочастотных и низкочастотных сигналов, что делает их полезными в электронных фильтрах.
Содержание
- 1 История
- 2 типа конденсаторов
- 3 приложения
- 3.1 Аккумулятор энергии
- 3.1.1 Коррекция коэффициента мощности
- 3.2 Фильтрация
- 3.2.1 Сигнальная муфта
- 3.2.2 Помехоподавляющие фильтры, пускатели и демпферы
- 3.
3 Обработка сигналов
- 3.3.1 Настроенные схемы
- 3.4 Другие применения
- 3.4.1 Датчики
- 3.4.2 Импульсная энергия и оружие
- 3.1 Аккумулятор энергии
- 4 Опасности и безопасность
- 4.1 Высоковольтный
- 5 Физика
- 5.1 Емкость
- 5.2 Накопленная энергия
- 5.3 Гидравлическая модель
- 6 Электрические цепи
- 6.1 Источники постоянного тока
- 6.2 Источники переменного тока
- 6.2.1 Полное сопротивление
- 6.2.2 Эквивалент Лапласа (s-домен)
- 6.3 Ток смещения
- 6.4 Сети
- 6.4.1 Последовательное или параллельное расположение
- 6,5 Сдвоенный конденсатор/индуктор
- 7 См. также
- 8 Примечания
- 9 Каталожные номера
- 10 Внешние ссылки
- 11 кредитов
Конденсаторы позволили разработать многие важные элементы современной жизни, такие как компьютерные схемы, телевизоры и даже вспышки для фотоаппаратов.
История
Различные типы конденсаторов. Слева направо: многослойная керамика, керамический диск, многослойная полиэфирная пленка, трубчатая керамика, полистирол (дважды: осевой и радиальный), электролитический. Основные деления шкалы указаны в сантиметрах.
Различные конденсаторы.
В октябре 1745 года Эвальд Георг фон Клейст (1700-1748) из Померании изобрел первый зарегистрированный конденсатор: стеклянный сосуд с проводящей жидкостью, такой как ртуть, которую он держал в руке, и железный гвоздь или проволоку, вставленную в жидкость. Он обнаружил, что устройство может сохранять заряд после того, как он электрифицировал его своей фрикционной машиной. Он утверждал, что может поджечь духов гвоздем.
В январе 1746 года, еще до того, как открытие Клейста стало широко известно, голландский физик Питер ван Мусшенбрук (1700–1748) независимо изобрел очень похожий конденсатор. Она была названа Лейденской банкой в честь Лейденского университета, где работал ван Мусшенбрук. Даниэль Гралат был первым, кто объединил несколько банок параллельно в «батарею» для увеличения общего возможного запасаемого заряда.
Самой ранней единицей измерения емкости была «банка», эквивалентная примерно 1 нФ.
Ранние конденсаторы были также известны как конденсаторы , термин , который иногда используется до сих пор. Он был придуман Вольтой в 1782 году (происходит от итальянского конденсатор ) со ссылкой на способность устройства сохранять более высокую плотность электрического заряда, чем обычный изолированный проводник. В большинстве неанглийских языков по-прежнему используется слово, производное от слова «конденсатор», например, во французском языке 9.0119 «конденсатор», немецкий, норвежский или польский «Конденсатор», или испанский «конденсатор».
Типы конденсаторов
- Металлическая пленка : Изготовлена из высококачественной полимерной фольги (обычно из поликарбоната, полистирола, полипропилена, полиэстера (майлара) и для высококачественных конденсаторов из полисульфона) со слоем металла, нанесенным на поверхность.
Они имеют хорошее качество и стабильность и подходят для схем таймеров. Подходит для высоких частот.
- Слюда : Аналогичен металлической пленке. Часто высокое напряжение. Подходит для высоких частот. Дорогой.
- Бумага : Используется для высокого напряжения.
- Стекло : Используется для высокого напряжения. Дорогой. Стабильный температурный коэффициент в широком диапазоне температур.
- Керамика : Чипсы для изменения слоев металла и керамики. В зависимости от их диэлектрической проницаемости, будь то Класс 1 или Класс 2, их степень зависимости от температуры/емкости различается. Они часто имеют (особенно класс 2) высокий коэффициент рассеяния, высокий коэффициент рассеяния по частоте, их емкость зависит от приложенного напряжения, и их емкость изменяется со старением. Однако они находят широкое применение в обычных низкоточных приложениях связи и фильтрации. Подходит для высоких частот.
- Электролитический : Поляризованный.
Конструктивно похож на металлическую пленку, но электроды изготовлены из алюминия, протравленного для получения значительно более высоких поверхностей, а диэлектрик пропитан жидким электролитом. Они страдают от высоких допусков, высокой нестабильности, постепенной потери емкости, особенно при воздействии тепла, и высоких утечек. Доступны специальные типы с низким эквивалентным последовательным сопротивлением. Склонны терять емкость при низких температурах. Может достигать высоких мощностей.
- Тантал : Подобно электролиту. Поляризованный. Лучшая производительность с более высокими частотами. Высокое диэлектрическое поглощение. Высокая утечка. Обладают гораздо лучшими характеристиками при низких температурах.
- Суперконденсаторы : Изготовлены из углеродного аэрогеля, углеродных нанотрубок или высокопористых электродных материалов. Чрезвычайно высокая емкость. Может использоваться в некоторых приложениях вместо перезаряжаемых батарей.
Применение
Конденсаторы имеют различное применение в электронных и электрических системах.
Аккумулятор энергии
Конденсатор может накапливать электроэнергию при отключении от цепи зарядки, поэтому его можно использовать как временную батарею. Конденсаторы обычно используются в электронных устройствах для поддержания электропитания во время замены батарей. (Это предотвращает потерю информации в энергозависимой памяти.)
Конденсаторы используются в источниках питания, где они сглаживают выходной сигнал двухполупериодного выпрямителя (устройства, преобразующего переменный ток в постоянный). Их также можно использовать в схемах подкачки заряда в качестве элемента накопления энергии при генерации более высоких напряжений, чем входное напряжение.
Конденсаторы подключаются параллельно к силовым цепям большинства электронных устройств и более крупных систем (таких как фабрики), чтобы шунтировать и скрывать колебания тока от основного источника питания, чтобы обеспечить «чистое» питание для сигнальных цепей или цепей управления. В звуковом оборудовании, например, таким образом используется несколько конденсаторов, чтобы шунтировать гул линии электропередачи, прежде чем он попадет в сигнальную схему. Конденсаторы действуют как локальный резерв для источника питания постоянного тока и обходят переменные токи от источника питания. Это используется в автомобильных аудиосистемах, когда конденсатор жесткости компенсирует индуктивность и сопротивление проводов к свинцово-кислотному автомобильному аккумулятору.
Коррекция коэффициента мощности
Конденсаторы используются для коррекции коэффициента мощности для сглаживания неравномерного распределения тока. Такие конденсаторы часто представляют собой три конденсатора, подключенных к трехфазной нагрузке. Обычно значения этих конденсаторов даются не в фарадах, а в виде реактивной мощности в реактивных вольт-амперах (ВАр). Цель состоит в том, чтобы противодействовать индуктивной нагрузке от электродвигателей и флуоресцентного освещения, чтобы нагрузка выглядела в основном резистивной.
Фильтрация
Соединение сигналов
Поскольку конденсаторы пропускают переменный ток, но блокируют сигналы постоянного тока (при зарядке до приложенного постоянного напряжения), их часто используют для разделения компонентов переменного и постоянного тока в сигнале. Этот метод известен как соединение по переменному току . (Иногда для того же эффекта используются трансформаторы.) Здесь используется большое значение емкости, значение которой не нужно точно контролировать, но реактивное сопротивление которого мало на частоте сигнала. Конденсаторы для этой цели, предназначенные для установки через металлическую панель, называются проходными конденсаторами и имеют несколько другое условное обозначение.
Помехоподавляющие фильтры, пускатели двигателей и демпферы
При размыкании индуктивной цепи ток через индуктивность быстро падает, создавая большое напряжение в разомкнутой цепи переключателя или реле. Если индуктивность достаточно велика, энергия будет генерировать искру, что приведет к окислению, износу или иногда сварке контактных точек или разрушению твердотельного переключателя. Снабберный конденсатор на только что разомкнутой цепи создает путь для этого импульса в обход точек контакта, тем самым сохраняя их жизнь; например, они обычно встречались в системах зажигания с контактным выключателем. Точно так же в цепях меньшего масштаба искры может быть недостаточно для повреждения переключателя, но она все равно будет излучать нежелательные радиочастотные помехи (РЧП), которые0005 фильтр конденсатор поглощает. Снабберные конденсаторы обычно используются последовательно с маломощным резистором для рассеивания энергии и минимизации радиопомех. Такие комбинации резистор-конденсатор доступны в одном корпусе.
И наоборот, для быстрого возбуждения тока через индуктивную цепь требуется большее напряжение, чем требуется для его поддержания; в таких случаях, как большие двигатели, это может привести к нежелательным характеристикам запуска, и пусковой конденсатор двигателя используется для увеличения тока катушки, чтобы облегчить запуск двигателя.
Конденсаторы также используются параллельно для отключения блоков высоковольтного автоматического выключателя с целью равномерного распределения напряжения между этими блоками. В этом случае их называют градуирующими конденсаторами.
На принципиальных схемах конденсатор, используемый в основном для накопления заряда постоянного тока, часто изображается вертикально на принципиальных схемах, при этом нижняя, более отрицательная пластина изображается в виде дуги. Прямая пластина указывает на положительный вывод устройства, если он поляризован.
Обработка сигналов
Энергия, хранящаяся в конденсаторе, может использоваться для представления информации либо в двоичной форме, как в DRAM, либо в аналоговой форме, как в аналоговых дискретных фильтрах и ПЗС. Конденсаторы можно использовать в аналоговых схемах в качестве компонентов интеграторов или более сложных фильтров, а также для стабилизации контура отрицательной обратной связи. В схемах обработки сигналов также используются конденсаторы для интегрирования токового сигнала.
Настроенные схемы
Конденсаторы и катушки индуктивности используются вместе в настроенных схемах для выбора информации в определенных частотных диапазонах. Например, радиоприемники полагаются на переменные конденсаторы для настройки частоты станции. В динамиках используются пассивные аналоговые кроссоверы, а в аналоговых эквалайзерах — конденсаторы для выбора различных звуковых диапазонов.
В настроенной цепи, такой как радиоприемник, выбранная частота является функцией последовательных индуктивности (L) и емкости (C) и определяется как:
- f = 12πLC {\ displaystyle f = {\ frac {1} {2 \ pi {\ sqrt {LC}}}}}
Это частота, при которой возникает резонанс в LC-цепи.
Другие применения
Датчики
Большинство конденсаторов имеют фиксированную физическую структуру. Тем не менее, структура конденсатора может измениться по разным причинам — результирующее изменение емкости можно использовать для определения этих вещей[1][2].
Замена диэлектрика:
Эффекты изменения физических и/или электрических характеристик диэлектрика также могут быть полезны. Конденсаторы с открытым и пористым диэлектриком можно использовать для измерения влажности воздуха.
Изменение расстояния между пластинами: Конденсаторы используются для точного измерения уровня топлива в самолетах. Конденсаторы с гибкой пластиной можно использовать для измерения деформации или давления. Конденсаторы используются в качестве датчика в конденсаторных микрофонах, где одна пластина перемещается под действием давления воздуха относительно фиксированного положения другой пластины. Некоторые акселерометры используют конденсаторы MEMS, выгравированные на чипе, для измерения величины и направления вектора ускорения. Они используются для обнаружения изменений ускорения, например, в качестве датчиков наклона или свободного падения, в качестве датчиков, инициирующих срабатывание подушки безопасности, и во многих других приложениях. Они также используются в датчиках отпечатков пальцев.
Импульсная энергия и оружие
Группы больших, специально сконструированных, малоиндуктивных высоковольтных конденсаторов (конденсаторные батареи) используются для подачи мощных импульсов тока для многих импульсных источников питания. К ним относятся электромагнитное формирование, генератор Маркса, импульсные лазеры (особенно TEA-лазеры), сети формирования импульсов, радар, исследования термоядерного синтеза и ускорители частиц.
Большие батареи конденсаторов используются в качестве источников энергии для взрывающихся детонаторов с проволокой или шлепающих детонаторов в ядерном оружии и другом специальном оружии. Ведутся экспериментальные работы с использованием батарей конденсаторов в качестве источников питания для электромагнитной брони и электромагнитных рельсотронов или койлганов.
Опасности и безопасность
Конденсаторы могут сохранять заряд долгое время после отключения питания от цепи; этот заряд может привести к поражению электрическим током (иногда со смертельным исходом) или повреждению подключенного оборудования. Например, даже такое, казалось бы, безобидное устройство, как одноразовая фотовспышка, работающая от 1,5-вольтовой батарейки типа АА, содержит конденсатор, который можно зарядить до напряжения более 300 вольт. Это легко способно нанести чрезвычайно болезненный и, возможно, смертельный шок.
Необходимо позаботиться о том, чтобы любой большой или высоковольтный конденсатор был должным образом разряжен перед обслуживанием содержащего его оборудования. В целях безопасности все большие конденсаторы следует разряжать перед использованием. Для конденсаторов на уровне платы это делается путем размещения на клеммах стабилизирующего резистора, сопротивление которого достаточно велико, чтобы ток утечки не влиял на цепь, но достаточно мал, чтобы разрядить конденсатор вскоре после отключения питания. Высоковольтные конденсаторы следует хранить с закороченными клеммами, так как временно разряженные конденсаторы могут создавать потенциально опасное напряжение, когда клеммы остаются разомкнутыми.
Большие старые маслонаполненные конденсаторы необходимо утилизировать надлежащим образом, поскольку некоторые из них содержат полихлорированные дифенилы (ПХД). Известно, что отработанные ПХД могут просачиваться в грунтовые воды под свалками. При употреблении в пищу загрязненной воды ПХД являются канцерогенными даже в очень малых количествах. Если конденсатор физически большой, он, скорее всего, будет опасен и может потребовать мер предосторожности в дополнение к описанным выше. Новые электрические компоненты больше не производятся с использованием печатных плат. («ПХБ» в электронике обычно означает печатную плату, но указанное выше использование является исключением.) Конденсаторы, содержащие ПХБ, были помечены как содержащие «Аскарель» и несколько других торговых наименований.
Высокое напряжение
Помимо обычных опасностей, связанных с работой с высоковольтными цепями высокой энергии, существует ряд опасностей, характерных для высоковольтных конденсаторов. Конденсаторы высокого напряжения могут катастрофически выйти из строя, когда они подвергаются воздействию напряжения или тока, превышающего их номинал, или когда они достигают своего нормального срока службы. Неисправности диэлектрических или металлических межсоединений могут привести к возникновению дуги внутри маслонаполненных блоков, которая испаряет диэлектрическую жидкость, что приводит к вздутию, разрыву или даже взрыву, который рассеивает горючее масло, вызывает пожары и повреждает близлежащее оборудование. Цилиндрические стеклянные или пластиковые корпуса с жестким корпусом более подвержены взрывному разрушению, чем прямоугольные корпуса, из-за невозможности легко расширяться под давлением. Конденсаторы, используемые в радиочастотных устройствах или приложениях с длительными высокими токами, могут перегреваться, особенно в центре катушек конденсатора. Захваченное тепло может привести к быстрому нагреву и разрушению внутренней части, даже если внешний корпус остается относительно холодным. Конденсаторы, используемые в батареях конденсаторов высокой энергии, могут сильно взорваться, когда неисправность в одном конденсаторе вызывает внезапный выброс энергии, накопленной в остальной части батареи, в неисправный блок. Кроме того, вакуумные конденсаторы высокого напряжения могут генерировать мягкое рентгеновское излучение даже при нормальной работе. Надлежащая изоляция, плавкие предохранители и профилактическое обслуживание могут помочь свести к минимуму эти опасности.
Высоковольтные конденсаторы можно предварительно зарядить для ограничения пусковых токов при включении цепей постоянного тока высокого напряжения. Это продлит срок службы компонента и может снизить опасность высокого напряжения.
Физика
Конденсатор состоит из двух проводящих электродов или пластин, разделенных изолятором.
Емкость
При накоплении электрического заряда на пластинах в области между пластинами создается электрическое поле, пропорциональное количеству накопленного заряда. Это электрическое поле создает разность потенциалов В = E·d между пластинами этого простого плоскопараллельного конденсатора.
Емкость конденсатора (C) является мерой количества заряда (Q) , накопленного на каждой пластине при данной разности потенциалов или напряжения (В) , которое появляется между пластинами:
- C=QV{\displaystyle C={Q \over V}}
В единицах СИ емкость конденсатора составляет один фарад, когда заряд в один кулон вызывает разность потенциалов на пластинах в один вольт. Так как фарад является очень большой единицей, емкость конденсаторов обычно выражается в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ). 9{2}}[3]
где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, A — площадь пластин, d — расстояние между ними.
На схеме вращающиеся молекулы создают противоположное электрическое поле, которое частично нейтрализует поле, создаваемое пластинами. Этот процесс называется диэлектрической поляризацией.
Накопленная энергия
Поскольку противоположные заряды накапливаются на пластинах конденсатора из-за разделения зарядов, на конденсаторе возникает напряжение из-за электрического поля этих зарядов. По мере отделения большего количества зарядов против этого постоянно увеличивающегося электрического поля должна выполняться все возрастающая работа. Энергия (измеряемая в джоулях, в СИ), хранящаяся в конденсаторе, равна количеству работы, необходимой для установления напряжения на конденсаторе и, следовательно, электрического поля. Максимальная энергия, которую можно безопасно хранить в конкретном конденсаторе, ограничена максимальным электрическим полем, которое диэлектрик может выдержать до того, как он разрушится. Поэтому все конденсаторы, изготовленные из одного и того же диэлектрика, имеют примерно одинаковую максимальную плотность энергии (джоули энергии на кубический метр).
Гидравлическая модель
Поскольку электрическая схема может быть смоделирована потоком жидкости, конденсатор можно смоделировать как камеру с гибкой диафрагмой, отделяющей вход от выхода. Как можно определить как интуитивно, так и математически, это обеспечивает правильные характеристики
- Разность давлений (разность напряжений) на блоке пропорциональна интегралу тока
- Установившийся ток не может проходить через него, потому что приложение слишком большого давления, превышающего максимальное давление, разрушит его.
- Но может передаваться переходный импульс или переменный ток
- Емкость элементов, соединенных параллельно, эквивалентна сумме их индивидуальных емкостей
Электрические цепи
На электроны внутри диэлектрических молекул действует электрическое поле, заставляя молекулы немного вращаться от их равновесных положений. Воздушный зазор показан для ясности; в реальном конденсаторе диэлектрик находится в непосредственном контакте с пластинами. Конденсаторы также пропускают переменный ток и блокируют постоянный ток.
Источники постоянного тока
Электроны не могут легко проходить напрямую через диэлектрик с одной пластины конденсатора на другую, так как диэлектрик тщательно выбирается и является хорошим изолятором. Когда через конденсатор протекает ток, электроны накапливаются на одной пластине, а электроны удаляются с другой пластины. Этот процесс обычно называют «зарядкой» конденсатора, хотя конденсатор всегда электрически нейтрален. Фактически ток через конденсатор приводит к разделению электрического заряда, а не к накоплению электрического заряда. Это разделение заряда вызывает возникновение электрического поля между пластинами конденсатора, что приводит к возникновению напряжения на пластинах. Это напряжение V прямо пропорционально количеству отделенного заряда Q. Поскольку ток I через конденсатор представляет собой скорость, с которой заряд Q пропускается через конденсатор (dQ/dt), это можно выразить математически как:
I = dQdt = CdVdt {\ displaystyle I = {\ frac {dQ} {dt}} = C {\ frac {dV} {dt}}} где
- I — ток, протекающий в обычном направлении, измеряемый в амперах,
- dV / dt — производная напряжения по времени, измеряемая в вольтах в секунду, а
- C – емкость в фарадах.
Для цепей с источником постоянного (постоянного) напряжения напряжение на конденсаторе не может превышать напряжение источника. (Если в схеме нет переключателя и катушки индуктивности, как в SMPS, или переключателя и нескольких диодов, как в зарядовом насосе). Таким образом достигается равновесие, при котором напряжение на конденсаторе постоянно, а ток через конденсатор равен нулю. По этой причине обычно говорят, что конденсаторы блокируют постоянный ток.
Конденсаторы также хорошо используются в схемах хобби-роботов, питаемых от постоянного тока.
Источники переменного тока
Ток через конденсатор от источника переменного тока периодически меняет направление. То есть переменный ток попеременно заряжает пластины: сначала в одну сторону, потом в другую. За исключением момента, когда ток меняет направление, ток конденсатора отличен от нуля в течение всего цикла. По этой причине обычно говорят, что конденсаторы «пропускают» переменный ток. Однако на самом деле электроны никогда не пересекают пластины, если только диэлектрик не разрушается. Такая ситуация может привести к физическому повреждению конденсатора и, вероятно, соответствующей цепи.
Поскольку напряжение на конденсаторе пропорционально интегралу тока, как показано выше, с синусоидальными волнами переменного тока или в сигнальных цепях это приводит к разнице фаз в 90 градусов, при этом ток опережает фазовый угол напряжения. Можно показать, что переменное напряжение на конденсаторе находится в квадратуре с переменным током через конденсатор. То есть напряжение и ток «не совпадают по фазе» на четверть периода. Амплитуда напряжения зависит от амплитуды тока, деленной на произведение частоты тока на емкость C.
Полное сопротивление
Полное сопротивление аналогично сопротивлению резистора. Импеданс конденсатора обратно пропорционален частоте, то есть для очень высокочастотных переменных токов реактивное сопротивление приближается к нулю, так что конденсатор представляет собой почти короткое замыкание на источник переменного тока очень высокой частоты. И наоборот, для переменного тока очень низкой частоты реактивное сопротивление неограниченно увеличивается, так что конденсатор представляет собой почти разомкнутую цепь для источника переменного тока очень низкой частоты. Это поведение, зависящее от частоты, объясняет большинство применений конденсатора.
Реактивность названа так потому, что конденсатор не рассеивает мощность, а просто накапливает энергию. В электрических цепях, как и в механике, есть два вида нагрузки, резистивная и реактивная. Резистивные нагрузки (по аналогии с объектом, скользящим по шероховатой поверхности) рассеивают энергию, передаваемую цепью, в конечном счете, за счет электромагнитного излучения, в то время как реактивные нагрузки (по аналогии с пружиной или движущимся без трения объектом) сохраняют эту энергию, в конечном итоге возвращая энергию обратно в цепь. схема.
Также важно то, что импеданс обратно пропорционален емкости, в отличие от резисторов и катушек индуктивности, для которых импедансы линейно пропорциональны сопротивлению и индуктивности соответственно. Вот почему формулы последовательного и шунтирующего импеданса (приведенные ниже) являются обратными для резистивного случая. Последовательно сумма импедансов. Параллельно суммируются проводимости.
Эквивалент Лапласа (s-область)
При использовании преобразования Лапласа в анализе цепей емкостное сопротивление представляется в виде s домен:
Z(s)=1sC{\displaystyle Z(s)={\frac {1}{sC}}}
где C — емкость, а s (= σ+jω) — комплекс частота.
Ток смещения
Физик Джеймс Клерк Максвелл изобрел понятие тока смещения, d D /dt, чтобы сделать закон Ампера совместимым с сохранением заряда в случаях, когда заряд накапливается, как в конденсаторе. Он интерпретировал это как реальное движение зарядов даже в вакууме, где предполагал, что оно соответствует движению дипольных зарядов в эфире. Хотя от этой интерпретации отказались, поправка Максвелла к закону Ампера остается в силе.
Сети
Последовательные или параллельные схемы
Конденсаторы в параллельной конфигурации имеют одинаковую разность потенциалов (напряжение). Их общая емкость (C eq ) определяется выражением:
- Ceq=C1+C2+⋯+Cn{\displaystyle C_{eq}=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}\,}
Причина размещения конденсаторов параллельно, чтобы увеличить общее количество накопленного заряда. Другими словами, увеличение емкости также увеличивает количество энергии, которая может быть сохранена. Его выражение: 9{2}.}
Ток через последовательно соединенные конденсаторы остается одинаковым, но напряжение на каждом конденсаторе может быть разным. Сумма разностей потенциалов (напряжений) равна общему напряжению. Их общая емкость определяется по формуле:
- 1Ceq = 1C1 + 1C2 + ⋯ + 1Cn {\ displaystyle {\ frac {1} {C_ {eq}}} = {\ frac {1} {C_ {1}}} + {\ frac { 1}{C_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{C_{n}}}}
Параллельно увеличилась эффективная площадь комбинированного конденсатора, что привело к увеличению общей емкости. При последовательном соединении расстояние между пластинами было эффективно увеличено, что уменьшило общую емкость.
На практике конденсаторы будут размещаться последовательно как средство экономичного получения конденсаторов очень высокого напряжения, например, для сглаживания пульсаций в высоковольтном источнике питания. Три последовательно соединенных конденсатора «максимум 600 вольт» увеличат их общее рабочее напряжение до 1800 вольт. Это, конечно, компенсируется тем, что полученная емкость составляет всего одну треть от емкости используемых конденсаторов. Этому можно противодействовать, соединив 3 из этих последовательных установок параллельно, в результате чего получится матрица конденсаторов 3×3 с той же общей емкостью, что и у отдельного конденсатора, но работающая при трехкратном напряжении. В этом приложении к каждому конденсатору будет подключен большой резистор, чтобы обеспечить равномерное распределение общего напряжения между каждым конденсатором, а также для разрядки конденсаторов в целях безопасности, когда оборудование не используется.
Другое применение — использование поляризованных конденсаторов в цепях переменного тока; конденсаторы соединены последовательно, в обратной полярности, так что в любой момент времени один из конденсаторов не проводит. ..
Двойственность конденсатора и катушки индуктивности
С математической точки зрения идеальный конденсатор можно рассматривать как обратную сторону идеальной катушки индуктивности, потому что уравнения напряжение-ток для двух устройств можно преобразовать друг в друга путем замены элементов напряжения и тока. Точно так же, как две или более катушек индуктивности могут быть соединены магнитным образом, образуя трансформатор, два или более заряженных проводника могут быть соединены электростатически, образуя конденсатор. взаимная емкость двух проводников определяется как ток, протекающий в одном из них при изменении напряжения на другом на единицу напряжения в единицу времени.
См. также
- Электричество
- Электроника
Примечания
- ↑ «Конденсатор» теперь считается устаревшим термином для конденсатора.
Ссылки
Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов
- Справочник ARRL.
Ньюингтон, Коннектикут: Лига радиолюбителей. 2007. ISBN 087259.9760.
- Мозг, Маршалл и Чарльз В. Брайант. 2007. Howstuffworks.com: Как работают конденсаторы. HowStuffWorks, Inc. Проверено 23 января 2007 г. .
- Кроуэлл, Бенджамин. 2006.
Электричество и магнетизм . Свет и материя: Учебные материалы по физике и астрономии. Проверено 23 января 2007 г.
- Карриер, Дин. 2000. Биография фон Клейста. Австралийский центр движущихся изображений. Проверено 23 января 2007 г. .
- Карриер, Дин. 2000. Биография Мюсшенбрука. Австралийский центр движущихся изображений. Проверено 23 января 2007 г.
- Хьюлсман, Лоуренс П. 1972. Базовая теория цепей с цифровыми вычислениями. Прентис-Холл. ISBN 0130574309.
- Дженкинс, Джон Д. 2006. Музей Спарк. Проверено 23 января 2007 г. .
- Марш, Дэвид. 2006. Емкостные сенсорные датчики приобретают популярность. EDN , Reed Electronics Group. Проверено 24 января 2007 г.
- Палмер, Уэйн. 2006. Емкостные датчики могут заменить механические переключатели для сенсорного управления. Мобильный телефон DesignLine. Проверено 24 января 2007 г.
- Зорпетт, Гленн. Январь 2005 г. Super Charged: крошечная южнокорейская компания собирается сделать конденсаторы достаточно мощными, чтобы приводить в движение следующее поколение гибридных электромобилей. IEEE Spectrum Online . Проверено 24 января 2007 г.
Внешние ссылки
Все ссылки получены 9 января 2017 г.
- Что такое конденсатор? — Учебник Тони ван Роона
Кредиты
Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили Википедия статья
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:
- Конденсатор история
История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :
- История «Capacitor»
Примечание. Могут применяться некоторые ограничения на использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно.
Что такое «конденсатор» в моей печи и для чего он нужен?
Когда вы звоните в ближайший сервисный центр по ремонту отопления, когда возникает проблема с вашей печью, небольшие знания домовладельца помогут ускорить ремонт. Это часть серии статей, которые помогут вам лучше понять, как работает ваша печь.
Возможно, вы слышали термин «конденсатор» в отношении домашней печи. Что именно делает конденсатор в вашей печи и каковы симптомы проблем с конденсатором?
Наиболее важной задачей печи является перемещение нагретого воздуха из печи в дом. В каждой печи есть двигатель нагнетателя, соединенный с большим вентилятором с «беличьей клеткой», который выполняет эту работу. Каждому двигателю вентилятора требуется дополнительный «толчок» мощности, чтобы потерять инерцию и заставить его вращаться при первом запуске.
На самом деле, если в вашем доме также есть центральная система кондиционирования воздуха, двигатель вентилятора также работает для подачи прохладного воздуха по всему дому в летние месяцы. Конденсатор играет неотъемлемую роль в поддержании комфорта в вашем доме круглый год.
Работа пускового конденсатора заключается в обеспечении дополнительного выброса энергии для вращения двигателя вентилятора и запуска вентилятора в печи. Он делает это, сохраняя энергию до тех пор, пока она не понадобится.
Индикаторы неисправности конденсатора печи
Вентилятор или двигатель воздуходувки может не запуститься и нагнетать воздух без конденсатора, обеспечивающего «запуск от внешнего источника», поэтому он выполняет довольно важную функцию. Важно распознать некоторые симптомы, указывающие на то, что проблема может заключаться в конденсаторе. Ниже приведены советы, которые помогут детективам, занимающимся домашними делами, устранять проблемы с печью (с акцентом на конденсатор).
- Поверните термостат выше текущей комнатной температуры, чтобы проверить, запустится ли двигатель вентилятора в течение нескольких минут.
- Когда двигатель вентилятора начинает вращаться, он может слегка гудеть, а затем медленно вращаться, пока не наберет полную скорость. Если воздуходувка не запускается, и вы слышите громкий гул внутри топки, значит, что-то мешает ее вращению. Иногда это может быть вызвано неисправным пусковым конденсатором. (Возможно также, что двигатель вашего вентилятора физически не может вращаться из-за чрезмерной грязи маленького лесного существа, которое летом забралось в вашу печь).
- Если вы слышите щелчок, когда печь пытается запуститься, но двигатель вентилятора не вращается и выдувает воздух, это также может указывать на неисправность конденсатора.
- Печи имеют встроенные термовыключатели, которые срабатывают при перегреве печи. Плохой конденсатор может привести к тому, что печь перегреется внутри, и может привести к срабатыванию защитного выключателя, что приведет к временному отключению печи.
- Если вы заметили запах гари, когда печь пытается запуститься, это может указывать на коррозию или износ электрических проводов, подающих питание на конденсатор.
- Если вентилятор работает медленнее и/или горячее, чем обычно, это может означать, что конденсатор не удерживает заряд, необходимый для включения двигателя вентилятора. Это может привести к проблемам с двигателем вентилятора в будущем.
ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: При поиске и устранении неисправностей не позволяйте печи работать более двух минут без запуска двигателя вентилятора. Плохой конденсатор может со временем повредить двигатель вентилятора печи. Только дайте ему поработать достаточно долго, чтобы услышать гул. Если он не запускается, выключите термостат или отключите питание печи. Если позволить ему работать дольше, это может усугубить проблему и нанести больше вреда печи, что приведет к гораздо более высокому счету за ремонт.
В вашей системе HVAC есть еще один конденсатор, который называется «рабочий конденсатор». Эти конденсаторы обеспечивают постоянный поток электроэнергии для двигателей вентиляторов в вашей системе. Рабочий конденсатор использует свой заряд для увеличения тока, который обеспечивает электроэнергией двигатель вентилятора.
В кондиционерах есть «двойные рабочие конденсаторы», которые выполняют две функции: один обеспечивает питание двигателя вентилятора (точно так же, как в печи), а другой подает питание на компрессор.
Конденсаторы играют неотъемлемую роль в работе системы отопления и охлаждения дома, но с ними нельзя шутить! Они хранят заряд энергии, который необходимо разрядить перед обслуживанием, иначе они могут вызвать удар током при неправильном обращении.
Всегда полезно позвонить сертифицированным специалистам по отоплению и охлаждению рядом с вами, чтобы безопасно устранить неполадки и отремонтировать вашу печь и кондиционер. Если ваша печь страдает от любого из этих симптомов, мы рекомендуем обратиться к сертифицированному специалисту по ремонту печей. В случае отсутствия тепла Дор-Мар может привезти кого-нибудь к вам домой в тот же день.
К счастью, у Дор-Мар есть решение любой проблемы, которая может возникнуть у вас с печью.
Запишитесь на прием к нам сегодня для настройки вашей печи, используя нашу контактную онлайн-форму, или позвоните в один из наших семи местных офисов, перечисленных ниже. Мы гордимся нашим сервисом, ориентированным на клиента, и наши отзывы показывают это.
Newark 740.345.6639 • Columbus 614.238.6689 • Дублин 614.545.8939 • Рейнольдсбург 614.365.1579 • Westerville 614.381.1540 • Grove City 614.595.3098 • Zanesville 740.454.240 • Grove City 614.595.3098.
Что такое конденсатор
Почему нам нужен конденсатор в цепи. Это пост. Примерно . Что является конденсатором , . Зачем .0608 и Работа конденсатора . Конденсатор является вторым важным элементом в триаде пассивных электронных компонентов. Очень трудно найти любую электронную или электрическую схему без конденсатора. Конденсатор накапливает заряд и может действовать как батарея. Необходим в схемах фильтров для минимизации всплесков напряжения, сглаживания изменений напряжения. Как и резисторы, конденсаторы также могут создавать сеть делителей напряжения.
Емкость – это свойство, которое хранит входную энергию в виде электрический заряд и возврат практически всей запасенной энергии другим элементам цепи. Конденсатор является пассивным электрическим компонентом, обладающим свойством емкости. Используя аналогию с водой, конденсатор похож на ведро с водой. Емкость определяет способность (способность) конденсаторов накапливать электрическую энергию, так же как емкость ведра удерживать воду. Чем больше емкость, тем больше емкость для накопления заряда. Количество электронов, хранящихся в конденсаторе, также известно как емкость. Единица емкости Фарада (Ф) . Конденсатор емкостью 1 Ф очень редко встречается в цепях. Обычно конденсатор используется в диапазоне от микро до пико Фарада.
Конденсатор представляет собой пассивный компонент с двумя выводами, обладающий свойством емкости. Это свойство электризует (заряжает электричеством) конденсатор с входным напряжением. Поскольку конденсаторы конденсируют (хранят) электричество, они также известны как конденсатор .
С этим определением мы можем определить емкость как,
Емкость, заряд и напряжение конденсатораСимвол конденсатора выглядит как две параллельные линии, одна из которых кривая или плоская. Есть два типа символов цепи конденсатора; Неполяризованный и поляризованный .
Символы цепи конденсатора (Поляризованный компонент асимметричен. Полярность делает компонент однонаправленным. Это дает компоненту уникальную позицию размещения в цепи.)
Основная структура конденсатора состоит из двух параллельных металлических фольга (очень тонкие листы металла). Металлическая фольга действует как электрод. Диэлектрический материал используется в качестве изолятора для разделения металлических фольг. Термин «ди» в диэлектрике относится к размещению между двумя (ди) фольгами, а «электрический» означает, что он удерживает электрическое поле. Символ цепи конденсатора почти похож на базовую структуру конденсатора.
Основная структура конденсатора В качестве диэлектрического материала используются изоляционные материалы, такие как стекло, резина, керамика, пластик, бумага и т. д. В качестве материала для металлической фольги используются тантал, алюминий, слюда и т. д. Работа и конструкция конденсатора определяют его емкость в соответствии со следующими двумя соотношениями: в среде устанавливается электрическое поле), ϵ 0 – диэлектрическая проницаемость воздуха (вакуума) с постоянным значением 8,85 × 10−12 Фарад/метр, ϵ r – диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала/относительная диэлектрическая проницаемость/диэлектрическая проницаемость. Типичные значения диэлектрической проницаемости для различных широко используемых диэлектрических материалов: вакуум = 1, воздух = 1,006, бумага = 3,85, слюда = 3–6, стекло = 3–10 и т. д. Кроме того, «A» обозначает площадь пластины, а «d». ‘ — расстояние между пластинами.
Электрический заряд является основой таких компонентов, как конденсатор. Конструкция конденсатора показывает, что между двумя металлическими фольгами есть зазор. Следовательно, при прохождении электрического тока через конденсатор из-за зазора заряд «застывает» на металлической фольге. Фольга с большим количеством электронов получает отрицательный заряд, а фольга с меньшим количеством электронов получает положительный заряд. Диэлектрический материал, присутствующий между металлическими фольгами, не позволяет зарядам притягиваться друг к другу. Следовательно, эти постоянные заряды образуют электрическое поле. Эта структура напоминает батарею. Следовательно, конденсатор действует как батарея. Конденсатор и батарея хранят электрическую энергию в виде электрического заряда и химической энергии соответственно.
Давайте рассмотрим простой пример, чтобы понять, как емкость позволяет конденсатору работать как батарея.
Конденсатор как источник постоянного напряжения Два переключателя управляют двумя частями схемы. Конденсатор имеет цилиндрическую форму и выглядит как небольшая батарея постоянного тока. Смотрите анимацию внимательно..!!!
Когда верхний переключатель замкнут, а нижний разомкнут, конденсатор соединяется с аккумулятором и изолируется от других элементов цепи. Это начинается зарядка конденсатора. Конденсатор некоторое время находится в состоянии зарядки, при этом внутри конденсатора создается определенное напряжение.
Светодиод присутствует в цепи, чтобы продемонстрировать разрядку конденсатора. Когда верхний переключатель разомкнут, а нижний замкнут, конденсатор изолируется от батареи и соединяется с другими элементами схемы. Теперь конденсатор действует как источник напряжения. Внимательно посмотрите на интенсивность света светодиода и падение напряжения на конденсаторе. При запуске конденсатор легко обеспечивает минимальное необходимое прямое напряжение для светодиода. Но когда напряжение конденсатора начинает уменьшаться; сила света светодиода также уменьшается. Наконец, светодиод выключается, но в конденсаторе все еще остается небольшое напряжение, которое меньше минимального прямого напряжения светодиода.
Возможно, вы читали или слышали о странном поведении конденсаторов в отношении сигнала постоянного тока. Говорят, что конденсаторы блокируют постоянный ток, на самом деле это следует писать как блоки конденсаторов постоянного тока . Возникает вопрос почему так? На этот вопрос есть два ответа. Если мы посмотрим на конструкцию конденсатора, то увидим, что между двумя проводящими материалами есть крошечный зазор. Этот зазор блокирует путь постоянного тока и не позволяет ему протекать через конденсатор. Это может показаться очень общим и простым объяснением. Но есть и математическое доказательство.
Ток, протекающий через конденсатор, зависит как от емкости, так и от изменения напряжения. Математическое выражение для этого:
Существует производная (изменяющаяся во времени) напряжения в уравнении тока. В случае сигнала переменного тока напряжение непостоянно (непрерывно меняется), а в случае сигнала постоянного тока напряжение постоянно. По правилам производная устойчивой (постоянной) величины равна нулю. Следовательно, для сигнала постоянного тока приведенное выше уравнение дает значение I, равное нулю. Это причина того, что конденсатор блокирует постоянный ток, но пропускает переменный ток.
Надеюсь, вам понравилось читать этот пост, и теперь вы знаете, что такое конденсатор и зачем он нужен в цепи.