Конструкция плоского конденсатора. Плоский конденсатор: устройство, принцип работы и применение

Как устроен плоский конденсатор. Из каких частей он состоит. Как рассчитать емкость плоского конденсатора. Где применяются плоские конденсаторы в электронике и технике. Какие бывают виды плоских конденсаторов.

Что такое плоский конденсатор и как он устроен

Плоский конденсатор — это простейший тип конденсатора, состоящий из двух параллельных металлических пластин, разделенных диэлектриком. Его конструкция включает следующие основные элементы:

• Две металлические обкладки (пластины) одинаковой площади
• Диэлектрик между обкладками
• Выводы для подключения к электрической цепи

Обкладки обычно изготавливаются из проводящих металлов — алюминия, меди, серебра. В качестве диэлектрика могут использоваться различные материалы: воздух, слюда, керамика, оксидные пленки и др.

Принцип работы плоского конденсатора

Принцип работы плоского конденсатора основан на способности накапливать и хранить электрический заряд. Как это происходит?

1. При подключении к источнику напряжения на обкладках конденсатора накапливаются заряды противоположных знаков.
2. Между обкладками возникает электрическое поле.
3. Диэлектрик препятствует прохождению тока между обкладками.
4. После отключения от источника конденсатор некоторое время сохраняет накопленный заряд.

Важнейшей характеристикой конденсатора является его электрическая емкость. Чем она больше, тем больший заряд способен накопить конденсатор при заданном напряжении.

Расчет емкости плоского конденсатора

Емкость плоского конденсатора можно рассчитать по следующей формуле:

C = ε₀εS / d

Где:

• C — емкость конденсатора (Ф)
• ε₀ — электрическая постоянная (8.85 × 10⁻¹² Ф/м)
• ε — диэлектрическая проницаемость материала между обкладками
• S — площадь пластин (м²)
• d — расстояние между пластинами (м)

Из формулы видно, что емкость плоского конденсатора зависит от трех основных факторов:

1. Площади пластин — чем она больше, тем выше емкость.
2. Расстояния между пластинами — чем оно меньше, тем выше емкость.
3. Диэлектрической проницаемости материала между пластинами — чем она выше, тем больше емкость.

Виды плоских конденсаторов

Существует несколько основных видов плоских конденсаторов, различающихся используемым диэлектриком:

• Воздушные — простейший тип, где диэлектриком служит воздух
• Бумажные — с бумажным диэлектриком, пропитанным изолирующим составом
• Слюдяные — с диэлектриком из слюды
• Керамические — с керамическим диэлектриком
• Пленочные — с диэлектриком из полимерных пленок

Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, определяющие области применения.

Применение плоских конденсаторов

Плоские конденсаторы широко используются в различных областях электроники и техники. Основные сферы их применения:

• Радиотехника — в колебательных контурах, фильтрах
• Электроника — в блоках питания, в качестве разделительных конденсаторов
• Силовая электроника — для компенсации реактивной мощности
• Измерительная техника — в датчиках и преобразователях
• Бытовая техника — в системах управления, таймерах

Простота конструкции и широкие возможности по варьированию параметров делают плоские конденсаторы незаменимыми во многих устройствах.

Преимущества и недостатки плоских конденсаторов

Плоские конденсаторы обладают рядом достоинств и недостатков по сравнению с другими типами конденсаторов. Рассмотрим их основные плюсы и минусы:

Преимущества:

• Простота конструкции и изготовления
• Низкая стоимость
• Высокая механическая прочность
• Возможность получения больших емкостей
• Хорошие частотные характеристики

Недостатки:

• Относительно большие габариты
• Паразитные индуктивности выводов
• Невысокая удельная емкость
• Чувствительность к изменениям температуры и влажности

Несмотря на недостатки, простота и универсальность плоских конденсаторов обеспечивают им широкое применение в электронике и электротехнике.

История создания плоского конденсатора

История плоского конденсатора началась в 18 веке с изобретения лейденской банки — первого электрического конденсатора. Ключевые этапы развития:

1. 1745 г. — Питер ван Мушенбрук создает лейденскую банку
2. 1746 г. — Джон Бевис предлагает использовать плоские стеклянные пластины
3. 1747 г. — Уильям Уотсон совершенствует конструкцию, используя фольгу
4. 1750-е гг. — Бенджамин Франклин вводит термин «конденсатор»
5. 1776 г. — Алессандро Вольта создает электрофор — прообраз плоского конденсатора

В 19-20 веках происходило дальнейшее совершенствование конструкции и технологии производства плоских конденсаторов, что привело к их широкому распространению в современной электронике.

Плоский воздушный конденсатор. Емкость и пластины конденсатора

Две плоские пластины, находящиеся параллельно между собой, с диэлектриком внутри, образуют плоский конденсатор. Это наиболее простая модель конденсатора, накапливающая энергию разноименного заряда. Если на пластины подать заряд, одинаковый по размеру, но различающийся по модулю, то поле, а точнее его напряженность между проводниками повысится в два раза. Отношение размера заряда одного проводника к разности потенциалов между пластинами – это электроемкость.

Применение

Во всех электронных и радиотехнических устройствах, кроме микросхем и транзисторов используются конденсаторы. В разных схемах конденсаторов присутствует разное количество. Нет таких схем, где бы они не использовались. Они выполняют различные задачи: являются емкостями в фильтрах, служат передающим элементом для сигнала каскадов усиления, входят в состав частотных фильтров, для выдержки временного диапазона, для подбора частоты колебаний в генерирующих устройствах.

Конструкция и принцип действия

Устройство конденсатора заключается в двух обкладках с диэлектриком между ними. На всех схемах они так и отображаются.

S – площадь поверхности обкладок в м², d – расстояние от обкладок, м, С – емкость, Ф, е – проницаемость диэлектрика. Все показатели выражены в системе СИ. Формула подходит плоскому конденсатору, помещают две пластины из металла с выводами, диэлектрик не нужен, так как им будет являться воздух.

Это показывает: емкость плоского конденсатора прямо зависит от площади пластин, и имеет обратную зависимость расстояния от пластин. Если геометрическая форма конденсатора иная, то формула емкости будет отличаться. Для вычисления кабеля. Но смысл зависимости остается таким же.

Пластины конденсаторов бывают и другой формы. Существуют металлобумажные конденсаторы с обкладками из алюминиевой фольги, которая свернута вместе с бумагой в клубок по форме корпуса.

Для повышения электрической прочности бумага конденсатора пропитывается специальным составом для изоляции, в основном это масло для трансформатора. Такое устройство дает возможность повысить емкость в разы. По такому же принципу сделаны конденсаторы других конструкций.

В формуле нет ограничений на размер пластин S и расстояние d. Если пластины отодвинуть далеко, и уменьшить их площадь, то малая емкость останется. Два соседних провода имеют электрическую емкость.

В технике высокой частоты такое свойство широко применяется. Конструкцию конденсаторов выполняют дорожками на печатном монтаже или скручивают два провода в полиэтилене. Простой провод, который называют «лапшой», имеет свою емкость. Чем длиннее провод, тем больше емкость.

Все кабели еще имеют сопротивление R, кроме емкости С. Свойства распределяются по длине кабеля, во время сигналов в виде импульсов являются цепочкой интеграции RС.

Импульс искажается специально. Для этого собрана схема. Емкость кабеля влияет на сигнал. На выходе появится измененный сигнал – «колокол», при коротком импульсе сигнал совсем пропадает.

Свойства материалов-диэлектриков

В формуле значение проницаемости диэлектрика находится в знаменателе, увеличение ведет к повышению емкости. Для воздуха, лавсана, фторопласта величина не отличается от вакуумного состояния. Существуют вещества-диэлектрики, у которых проницаемость больше. Конденсатор, залитый спиртом, повышает свою емкость в 20 раз.

Такие вещества кроме проницаемости имеют хорошую проводимость. Конденсатор с таким веществом держит заряд хуже, разряжается быстрее. Это свойство назвали током утечки. В качестве диэлектриков применяют материалы, позволяющие создавать нормальные токи утечки при большой удельной емкости. Поэтому существует много видов конденсаторов для различных условий применения.

Накопление энергии в конденсаторе

На схеме показан конденсатор с большой емкостью для медленного течения разряда. Можно взять лампочку от фонарика и проверить работу схемы. Такую лампочку можно найти в любом магазине электротоваров. Когда переключатель SA находится во включенном состоянии, то конденсатор получает заряд от батареи через резистор. Процесс изображен на рисунке.

Напряжение повышается по кривой-экспоненте. Ток отражается на графике в зеркальном виде, и имеет обратную зависимость от напряжения. Только в самом начале он подходит для приведенной формулы.

Через определенное время конденсатор получит заряд от источника до значения 4,5 вольт. Как можно вычислить время заряда конденсатора?

В формуле τ = R*C величины умножаются, итог получается в секундах. Это количество времени  нужно для заряда уровня 36,8% от источника. Чтобы зарядить конденсатор полностью, нужно время = 5*т.

Если в формулу ставить емкость в мкФ, сопротивление в Ом, то время будет в микросекундах. Для нас удобнее секунды. На схеме емкость 2000 мкФ, сопротивление 500 Ом, время получается т = R * C = 500 * 2000 = 1000000 микросекунд. Это равнозначно одной секунде. В итоге, чтобы конденсатор получил полный заряд, необходимо время 5 секунд.

После этого времени переключатель переводим вправо, конденсатор разряжается по лампочке. Будет видна вспышка разряда конденсатора. Время, необходимое для разряда вычисляется величиной «т».

По схеме можно убедиться в вышеописанном утверждении.

При замыкании переключателя лампа вспыхивает — конденсатор получил заряд по лампочке. На графике видно, что в момент включения значение тока наибольшее, с течением заряда ток снижается до полного прекращения. При качественном конденсаторе и небольшой степенью саморазряда включение не выдаст вспышку лампы. Чтобы лампа снова вспыхнула, нужно разрядить конденсатор.

Любой проводник создает вокруг себя электрическое поле. Электрическое поле можно описать с помощью такой величины, как электрический потенциал. В каждой точке пространства потенциал имеет какое-то значение. Потенциал на бесконечном расстоянии равен нулю. Приближаемся мысленно от бесконечности к проводнику. Чтобы пробиться к проводнику, необходимо совершить работу. Эта работа идет на увеличение потенциальной энергии пробного заряда.

Максимальное значение потенциальная энергия достигнет тогда, когда мы вплотную подойдем к проводнику. После проникновения внутрь проводника, потенциальная энергия перестает меняться. Если мы разделим потенциальную энергию на величину пробного заряда, то получим электрический потенциал.

Потенциал проводника зависит от заряда. Если мы удвоим заряд проводника, то потенциал так же удвоится. Потенциал проводника прямо пропорционален заряду, который несет на себе этот проводник. Отношение заряда проводника к потенциалу является характеристикой проводника, называется электрической емкостью.

Чтобы понять это определение электроемкости, представим себе высоту жидкости в сосуде, имеющим широкое дно. Высота жидкости будет мала, то есть, потенциал мал. Если сосуд узкий и высокий, то такое же количество жидкости приведет к тому, что уровень жидкости будет высоким.

Применение емкостей в фильтрах

В фильтрах емкость устанавливается в конце выпрямителя, который сделан двухполупериодным.

Такие выпрямители применяются с малой мощностью. Достоинством выпрямителей с одним полупериодом является его простота. Он состоит из трансформатора и диода. Емкость конденсатора рассчитывается по формуле:

C=1000000*Po/2 * U * f * dU, где С – емкость в мкФ, Po – мощность, ватт, U — напряжение, вольт, f – частота, герц, dU амплитуда, В.

В числителе находится большое значение, это определяет емкость в мкФ. В знаменателе число 2 – это количество полупериодов, для однополупериодного – это 1.

Классификация

По материалу диэлектрика:

• Воздушные. Их емкость невелика, редко превышает 1000 пФ.
• Слюдяные. В нем диэлектриком служит слюда. Слюда – это минерал, кристаллическое вещество, у которого очень интересная кристаллическая структура. Атомы расположены слоями, расстояние между которыми гораздо больше, чем расстояние между атомами в одном слое. Поэтому, слюда при попытке расколоть кристалл слюды колется на очень тонкие пластинки. У них большая диэлектрическая проницаемость. Толщина пластинок получается очень маленькой. Эти пластинки хорошо работают в быстропеременных электрических полях, обладают хорошей электрической плотностью. Поэтому слюдяные конденсаторы получили широкое распространение.
• Бумажные. Диэлектриком служит бумага, пропитанная парафином. Это хороший диэлектрик, но в быстро меняющихся полях ведет себя не очень хорошо, поляризуется медленно. Используются ограниченно.
• Керамические. Люди научились делать различные сорта керамики. Есть диэлектрики с проницаемостью более 1000, они сделаны из керамики. Можно получить большую емкость. Керамика хорошо работает на высоких частотах в быстропеременных электрических полях.
• Электролитические. Они имеют самую большую емкость при заданных размерах.

Слюдяные конденсаторы

Пластинка слюды, две пластинки-электрода с прикрепленными выводами. Если вы хотите, чтобы емкость конденсатора была больше, то можно поступить следующим образом. Взять несколько пластинок слюды в качестве диэлектрика, между пластинами поместить много обкладок. Получается конденсатор, который состоит из нескольких конденсаторов, соединенных вместе, параллельно.

Воздушные конденсаторы могут быть с переменной емкостью. Они состоят из двух систем пластин.

Подвижные пластины вращающиеся, это ротор. Неподвижные – это статор. Промежутки между подвижными и неподвижными пластинами – это слой диэлектрика из воздуха. Если подвижные пластины выдвинуты из неподвижных, то эта емкость будет минимальная. Площадь перекрытия маленькая. Если пластины задвинуты, то площадь максимальная. Это воздушный конденсатор.

Существуют и керамические переменные конденсаторы. Они используются для перемены емкости в небольших пределах.

Диэлектриком служит керамика. Обкладка представляет собой покрытие из слоя серебра. Сбоку указана емкость в пФ. Отверткой вращают винт, меняется площадь перекрытия пластин. Это подстроечный керамический конденсатор.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Вычисление емкости конденсатора. Наука техника технологии

Плоский конденсатор – это физическое упрощение, взявшее начало из ранних исследований электричества, представляющее собой конструкцию, где обкладки имеют форму плоскостей и в каждой точке параллельны.

Формулы

Многие ищут формулы, описывающие ёмкость плоского конденсатора. Если это так, то не читайте ниже любопытные и малоизвестные факты, потому что сухие математические знаки, конечно же, важнее.

Первым определил ёмкость плоского конденсатора Вольта. В его распоряжении ещё не было такой величины, как разница потенциалов, именуемая напряжением, но интуитивно он совершенно правильно объяснил суть явления. Что касается количества зарядов, то он трактовал её, как объем электрического флюида атмосферы – не совсем правильно, но в конечном итоге похоже на правду. Согласно этому мировоззрению ёмкость плоского конденсатора может быть найдена, как отношение объёма накопленного электрического флюида к разнице атмосферных потенциалов, то есть:

Эта формула применима к любому конденсатору, вне зависимости от его конструкции. То есть, является универсальной. Специально для плоских конденсаторов имеется формула ёмкости, выраженная через свойства материала диэлектрика и геометрические размеры:

В этой формуле через S обозначена площадь обкладок, вычисляемая через произведение сторон, а d – показывает расстояние между обкладками. Прочие символы – электрическая постоянная (8,854 пФ/м) и диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика, да простит Тот столь откровенные тавтологии. Электролитические конденсаторы обладают столь большой ёмкостью по той причине, что проводящий раствор отделен от металла очень тонким слоем оксида. Следовательно, d в этом случает будет минимальным. Единственный минус в том, что электролитические конденсаторы полярные, их нельзя подключать в цепи переменного тока. С этой целью на каждом анод или катод обозначены значками плюса или минуса.

Плоские конденсаторы сегодня редко встречаются, и это преимущественно плёночные микроскопические технологии, где такой род поверхностей является доминирующим. Все пассивные и активные элементы образуются через трафарет. И, следовательно, имеют вид плёнок. Плоские индуктивности, резисторы и конденсаторы наносятся в виде токопроводящих паст.

От материала диэлектрика ёмкость зависит по той причине, что у каждого из них структура своя. Считается, что аморфное вещество состоит из неориентированных диполей, упруго укреплённых на своих местах. При приложении внешнего электрического поля они обратимо ориентируются вдоль силовых линий, ослабляя напряжённость. В результате заряд продолжает накапливаться, пока этот процесс не прекратится. По мере выхода энергии из обкладок диполи возвращаются на свои места, делая возможным следующий рабочий цикл. Так функционирует плоский электрический конденсатор.

Из истории

Исторически первым начал исследовать накопление заряда великий Алессандро Вольта. В докладе Королевскому научному обществу за 1782 год он впервые озвучил слово конденсатор. В понимании Вольты электрофорус, представляющий собой две параллельные обкладки, выкачивал из эфира электрический флюид.

В то время все познания сводились к тому, что учёные думали, будто атмосфера Земли содержит в себе нечто, что не может быть определено приборами. Существовали только простейшие электроскопы, способные определить знак заряда и его наличие, но не дававшие представления о количестве. Учёные просто натирали мехом поверхность тела и подносили его для исследования в область влияния прибора. Ещё Гильберт показал, что электрические и магнитные взаимодействия ослабевают с расстоянием. Поэтому учёные примерно знали, что нужно делать, но исследования не продвигались ни на йоту.

Гипотеза об атмосферном электричестве высказана Бенджамином Франклином. Он активно исследовал молнии и пришёл к выводу, что это проявления все той же единой силы. Запуская воздушного змея в небо, он соединял его шёлковой нитью с землёй и наблюдал дуговой разряд. Это были достаточно опасные опыты, и Бенджамин много раз рисковал своей жизнью ради развития науки. О том, что шёлковая нить проводит статический заряд, было известно от Стивена Грея, первым собравшего в 1732 году электрическую цепь.

Уже через 20 лет (1752 год) Бенджамин Франклин предложил конструкцию первого громоотвода, осуществлявшего молниезащиты близлежащих построек. Только вдуматься! – до этого всякий мог ожидать того, что его дом сгорит от случайного удара. Именно Бенджамин Франклин предложил один из видов заряда называть положительным (стеклянный), а другой отрицательным (смоляной). Так физики были введены в заблуждение относительно истинного направления движения электронов. Но как они могли думать иначе, когда в 1802 году на примере опытов нашего соотечественника Петрова увидели, что на аноде образуется ямка? Следовательно, положительные частицы переносили заряд на катод, вот только это были ионы воздушной плазмы.

К началу исследования Вольтой электрических явлений, таким образом, были уже известны статические заряды и факт наличия у них двух знаков, кроме того люди упорно считали, что весь «флюид» берётся из воздуха. На эту мысль их натолкнули опыты с натиранием янтаря шерстью, которые не могли быть проведены под водой. Следовательно, логичным было предположить, что электричество может происходить только из атмосферы Земли, что, конечно же, совершенно неверно. В частности, многие растворы, исследованные Хампфри Дэви, могут проводить электрический ток.

Причина, следовательно, была в другом – при натирании янтаря под водой силы трения снижались в десятки и сотни раз, а заряд рассеивался по всему объёму жидкости. Следовательно, этот процесс был всего лишь неэффективным. Но сегодня каждый добытчик знает, что нефть прекрасно электризуется трением о трубы и без воздуха. Следовательно, атмосфера для «флюида» не является обязательным компонентом.

Самый большой в мире плоский конденсатор

Столь систематизированные, но в корне неверные толкования все-таки не смогли остановить Вольту на его исследовательском пути. Он упорно изучал электрофорус, как один из самых совершенных генераторов, существовавших в то время. Вторым был серный шар Отто фон Герике, изобретённый более чем за век до этого (1663 год). С тех самых пор его конструкция мало менялась, но после открытий Стивена Грея заряд начали снимать при помощи проводников. В частности, в для этого служат металлические гребёнки-нейтрализаторы.

Долгое время учёные ходили вокруг да около. Электрофорная машина 1880 года может считаться первым мощным генератором разряда, позволявшим получить дугу, но своей настоящей силы электроны достигли в генераторе Ван де Граафа (1929 год), где разница потенциалов составила единицы мегавольта. Для сравнения грозовое облако, согласно данным Википедии, может иметь потенциал относительно Земли в единицы гигавольт (на три порядка больше, чем в человеческой машине).

Суммируя сказанное, можно с определённой долей уверенности сказать, что природные процессы используют в качестве принципа своего действия электризацию трением, влиянием и некоторые другие её виды, а мощный циклон является самым большим из известных нам плоских конденсаторов. Молния показывает, что бывает, когда диэлектрик (атмосфера) не выдерживает приложенной разницы потенциалов и пробивается. В точности то же самое происходит в любом плоском конденсаторе, созданном человеком, если вольтаж оказывается для него непомерным. Пробой твёрдого диэлектрика необратим, а возникающая электрическая дуга часто служит причиной расплавления обкладок и выхода изделия из строя.

Электрофорус

Итак, Вольта взялся за исследование модели природных процессов. Первый электрофорус появился в 1762 году сконструированный Йоханом Карлом Вильке. По-настоящему популярным прибор становится после докладов Вольты Королевскому научному обществу (середина 70-х годов XVIII века). Вольта же и дал прибору его нынешнее название.

Электрофорус способен накапливать электростатический заряд, образованный трением резины куском шерсти. Он состоит из двух плоских, параллельных друг другу обкладок:

• Нижняя представляет собой тонкий кусок резины. Толщина его выбирается из соображений эффективности устройства. Если выбрать кусок более солидный, то значительная часть энергии будет накапливаться внутри диэлектрика на ориентацию его молекул. Что и наблюдается в современном плоском конденсаторе, куда диэлектрик помещается для увеличения электроёмкости.
• Верхняя пластина из тонкой стали кладётся сверху, когда заряд уже накоплен трением. За счёт влияния на верхней поверхности образуется избыток отрицательного заряда, и он должен быть снят на заземлитель, чтобы при расстыковке двух обкладок не произошло взаимной компенсации.

Принцип действия этого плоского конденсатора должен быть уже понятен. Оператор трёт резину шерстью, оставляя на ней отрицательный заряд. Затем сверху кладётся кусок металла. Из-за значительной шероховатости поверхностей они не соприкасаются, но находятся на некотором расстоянии друг от друга. В результате металл электризуется влиянием. Электроны отталкиваются поверхностным зарядом резины и уходят на внешнюю плоскость, где оператор их снимает через заземлитель лёгким кратковременным прикосновением.

Низ металлической обкладки остаётся заряженным положительно. При расстыковке двух поверхностей этот эффект сохраняется, потому что в материале наблюдается дефицит электронов. И можно наблюдать искру, если дотронуться до металлической обкладки. Этот опыт можно на одном и том же заряде резины проделывать сотни раз, поскольку её поверхностное статическое сопротивление весьма велико. Это не даёт заряду растекаться. Демонстрируя этот опыт, Вольта привлёк внимание всего научного мира, но исследования никак не двигались вперёд, если не считать открытий Шарля Кулона.

В 1800 году сам Алессандро даёт толчок развитию изысканий в области электричества, изобретя свой знаменитый гальванический источник питания.

Конструкция плоского конденсатора

Электрофорус по сути представляет собой первый из когда-либо сконструированных плоских конденсаторов. Его обкладки способны хранить только статический заряд, потому что иначе наэлектризовать резину невозможно. Поверхность очень долго хранит электроны. Вольта даже предлагал снимать их пламенем свечи через ионизированный воздух или ультрафиолетовым излучением Солнца. Сегодня каждый школьник знает, что то же самое можно проделать и водой. Правда, электрофорус нужно будет после этого высушить.

В современном мире нижней обкладкой может служить тефлоновое покрытие или пластик. Они тоже хорошо набирают статический заряд. Диэлектриком здесь служит воздух. Чтобы перейти к конструкции современного конденсатора, нужно обе обкладки сделать металлическими. Тогда при возникновении на одной из них заряда влиянием электризация распространится на вторую, и если другой контакт заземлён, накопленная энергия может храниться какое-то время.

Запас электронов напрямую зависит от материала диэлектриков. Так например, среди современных конденсаторов встречаются:

1. Слюдяные.
2. Воздушные.
3. Электролитические (оксидные).
4. Керамические.

В эти названия как раз и заложен материал диэлектрика. От его состава зависит напрямую ёмкость, которая может быть увеличена во много раз. Роль диэлектриков объяснялась выше, в частности их параметры определяются непосредственно строением вещества. Однако многие материалы, обладающие высокими характеристиками, использовать не удаётся по причине их непригодности. Так например, вода обладает высокой диэлектрической проницаемостью.

Характеристика плоского конденсатора, мера его способности накапливать электрический заряд.

Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой, поэтому свободные заряды, которые возникают на разных обкладках, равны по модулю и противоположны по знаку. Под емкостью конденсатора понимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (φ1 — φ2) между его обкладками

При небольших размерах конденсатор отличается значительной емкостью, не зависящей от наличия вблизи него других зарядов или проводников. Обкладкам конденсатора сообщают одинаковые по модулю, но противоположные по знаку заряды, что способствует накоплению зарядов, так как разноименные заряды притягиваются и поэтому располагаются на внутренних поверхностях пластин.

Под зарядом конденсатора понимают заряд одной пластины.

Так же есть:

Энергия конденсатора:

Ёмкость цилиндрического конденсатора:

Емкость сферического конденсатора:

В формуле мы использовали:

Электрическая ёмкость (ёмкость конденсатора)

Относительная диэлектрическая проницаемость

Электрическая постоянная

Плоский конденсатор состоит из двух параллельных пластин, разделённых небольшим зазором шириной , заполненным однородным диэлектриком.

Нам известно, что поле между двумя разноимённо заряженными пластинами с одинаковой по величине поверхностной плотностью равно, где,S– площадь каждой пластины. Напряжение между обкладками:

Используя определение емкости конденсатора, получаем:

Отметим, что полученная формула является приближенной, так как выведена без учета искажения поля у краев пластин. Расчет по этой формуле дает завышенное значение ёмкости и тем точнее, чем меньше зазор по сравнению с линейными размерами пластин.

Ёмкость сферического конденсатора.

Сферический конденсатор представляет собой систему двух концентрических сфер с радиусами и. Электрическое поле между обкладками сферического конденсатора согласно теореме Гаусса определяется зарядом внутренней сферы. Напряжение между обкладками равно:

.

Для ёмкости сферического конденсатора получаем:

Это формула точная.

Если , полученная формула переходит в выражение для ёмкости плоского конденсатора.

Ёмкость цилиндрического конденсатора.

Цилиндрический конденсатор составляет систему двух коаксиальных цилиндров с радиусами и, длиной.

Рассуждая аналогично выводу ёмкости сферического конденсатора, получаем:

..

Полученная формула является приближенной и при малом зазоре переходит в формулу емкости плоского конденсатора.

Соединение конденсаторов.

В практике для получения необходимых значений емкости используют соединения конденсаторов: а) последовательное, б) параллельное, в) смешанное (см. рисунок).

Ёмкость последовательного соединения конденсаторов.

Заряды последовательно соединенных конденсаторов равны , а напряжение на батарее. Из определения емкости следует:

Если , то(ёмкость последовательного соединения меньше наименьшей ёмкости в последовательном соединении).

Для последовательно соединенных конденсаторов емкость вычисляется по формуле:

Ёмкость параллельного соединения конденсаторов.

Заряд батареи равен сумме зарядов:

а напряжение . По определению емкости получаем:

Для параллельно соединенных конденсаторов:.

В случае одинаковых конденсаторов: .

Оценить емкость батареи (см. рисунок) .

Используя свойство бесконечности можно представить цепь в виде соединения (см. рисунок).

Для расчета ёмкости батареи получаем:

Откуда: , так как, то.

Лекция 7.

Диэлектрики в электрическом поле.

Диэлектриками (изоляторами) называют вещества, не проводящие постоянного электрического тока. Это означает, что в диэлектриках отсутствуют «свободные» заряды, способные перемещаться на значительные расстояния.

Диэлектрики состоят либо из нейтральных молекул, либо из ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки. Сами же молекулы могут быть полярными инеполярными. Полярные молекулы обладают дипольным моментом, у неполярных молекул дипольный момент равен нулю.

Поляризация.

В электрическом поле диэлектрики поляризуются. Это явление связано с появлением в объеме и на поверхности диэлектрика «связанных » зарядов. При этом конечный объем диэлектрика приобретает дипольный момент. Механизм поляризации связан с конкретным строением диэлектрика. Если диэлектрик состоит из неполярных молекул, то в пределах каждой молекулы происходит смещение зарядов – положительных по полю, отрицательных против поля, т.е. молекулы, приобретают дипольный момент. У диэлектрика с полярными молекулами в отсутствии внешнего электрического поля их дипольные моменты ориентированы хаотично.

Под действием электрического поля диполи ориентируются преимущественно в направлении поля. Рассмотрим подробнее этот механизм (см. рисунок). Пара сил исоздает вращательный момент равный, где- дипольный момент молекулы. Этот момент стремится ориентировать диполь вдоль поля. В ионных кристаллах под действием электрического поля все положительные ионы смещаются по полю, отрицательные – против поля. Отметим, что смещение зарядов очень малы даже по сравнению с размерами молекул. Это связано с тем, что напряженность внешнего электрического поля обычно много меньше напряженности внутренних электрических полей в молекулах.

Отметим, что существуют диэлектрики, поляризованные даже при отсутствии внешнего поля (электреты, сегнетоэлектрики). Мы остановимся на рассмотрении только однородных диэлектриков, в которых отсутствует остаточная поляризация, а объемный и «связанный» заряд всегда равен нулю .

КОНДЕНСАТОР — означает накопитель. В радио и электронной аппаратуре конденсатор является накопителем электрических зарядов. Простейший конденсатор состоит из двух металлических пластинок разделенных слоем диэлектрика. Диэлектрик — это материал который не проводит электрического тока и обладает определенными свойствами о которых поговорим чуть позже.

Так как конденсатор является накопителем, то он должен обладать определенной емкостью (объемом для накопления зарядов). На емкость конденсатора влияют площадь пластин (еще их называют «обкладками»), расстояние между обкладками и качество диэлектрика. К хорошим диэлектрикам относятся вакуум, эбонит, фарфор, слюда, полиэтилен, текстолит и много других синтетических материалов.
На рисунке изображен простейший конденсатор с двумя параллельными обкладками площадью S (S = m * n), которые находятся в вакууме на расстоянии d друг от друга.

Если между верхней и нижней обкладками конденсатора приложить напряжение Uab, то на верхней и нижней обкладках конденсатора накопятся одинаковые положительный +q и отрицательный -q заряды, которые называют свободными. Между обкладками возникает электрическое поле обозначенное на рисунке буквой Е.
Емкость нашего конденсатора (обозначается буквой С) будет: С = Eo*S/d, где Ео — электрическая постоянная (для вакуума) Ео=8,854 * 10 -12 Ф/м (Фарад на метр).
Если между обкладками поместить диэлектрик,

то ёмкость конденсатора будет: С = Er * Eo *S / d. В формуле расчета ёмкости добавилась величина Er — относительная диэлектрическая проницаемость введённого диэлектрика.
Из формулы следует, что емкость конденсатора увеличивается на величину Er проницаемости диэлектрика. Итак, чем больше площадь S пластин конденсатора, больше значение Er и меньше расстояние d между пластинами, тем больше емкость конденсатора. Основной единицей емкости в системе единиц СИ является фарад (Ф). Емкость 1Ф очень велика. В электротехнике обычно используют дольные единицы емкости:
микрофарада (мкФ), 1мкФ = 1*10 -6 Ф,
нанофарада (нФ), 1нФ = 1*10 -9 Ф, и
пикофарада (пФ), 1пФ = 1*10 -12 Ф.

При выборе диэлектрика для конденсаторов, кроме относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, учитывают еще два важных параметра:
1) Электрическую прочность — прочность диэлектрика при подаче на прокладки конденсатора высокого напряжения. При низкой электрической прочности может произойти электрический пробой, и диэлектрик станет проводником электрического тока;
2) Удельное объемное сопротивление — электрическое сопротивление диэлектрика постоянному току. Чем больше удельное сопротивление диэлектрика, тем меньше утечка накопленных зарядов в конденсаторе.

КОНДЕНСАТОР В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. На графике накопление заряда конденсатором выглядит как показано на рисунке 1.

Время заряда конденсатора зависит от ёмкости конденсатора (при одинаковом приложенном напряжении). Чем больше ёмкость конденсатора, тем больше время заряда. Аналогичная картина (Рис. 2) наблюдается при разрядке конденсатора на сопротивление. При одинаковом сопротивлении время разряда больше у конденсатора с большей ёмкостью.

КОНДЕНСАТОР В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Если напряжение приложенное к емкостному элементу, будет изменяться по амплитуде (переменное напряжение),то будет изменяться и заряд конденсатора, то есть в емкостном элементе появится ток.

Ток Ic проходящий через конденсатор зависит от частоты f приложенного переменного напряжения и ёмкости С конденсатора. Если для постоянного тока сопротивление конденсатора можно считать равным бесконечности, то для переменного тока конденсатор обладает определённым сопротивлением. Сопротивление конденсатора переменному току Rc рассчитывается по формуле показанной на рисунке.
В формуле расчета емкостного сопротивления переменному току частота выражается в герцах, а емкость конденсатора в фарадах. Из формулы видно, что с увеличением частоты f при неизменной емкости конденсатора сопротивление Rc снижается, аналогично с увеличением емкости конденсатора при неизменной частоте сопротивление Rc так же снижается. Конденсаторы, так же как и резисторы, для получения заданной емкости Со можно включать параллельно и последовательно. Формулы расчета результирующей емкости показаны на рисунке.

КОНСТРУКЦИЯ, ПАРАМЕТРЫ И ТИПЫ КОНДЕНСАТОРОВ. Предположим, что мы конструируем конденсатор и попробуем, уже обладая определенными знаниями, рассчитать емкость конденсатора. Как известно, емкость конденсатора зависит от площади обкладок S, расстояния между обкладками d и диэлектрической проницаемости применяемого диэлектрика Er. Обкладки конденсатора изготавливаются из металлов с хорошей электрической проводимостью — алюминий, медь, серебро, золото. Емкость конденсатора не зависит от толщины обкладок, поэтому чем тоньше обкладки конденсатора, тем лучше — экономим металл и уменьшаем геометрический объём конденсатора.

Расстояние d не должно быть слишком малым, во избежание электрического пробоя диэлектрика.
Выберем в качестве диэлектрика наиболее распространенный материал — гетинакс с Er равной 6 … 8. Примем Er для нашего конденсатора равной 7.

Площадь S вычисляется для одной обкладки конденсатора при условии, что линейные размеры обкладок одинаковы. Если одна из обкладок имеет меньшие длину или ширину то площадь вычисляется для меньшей обкладки.
Все размеры — длина и ширина обкладок и расстояние между ними должны быть выражены в метрах. Примем размеры такие, какие показаны на рисунке. Подставим в формулу расчета емкости конденсатора наши данные: C = Er * Eo * S / d;
C = 7 * 8.854*10 -12 * 0.0025 / 0.001= 0.000000000155Ф (фарады).
Возведем полученный результат в 12 степень чтобы получить значение емкости в пикофарадах:
C = 0.000000000155 12 = 155пФ.
Полученная нами ёмкость конденсатора 155пф очень мала, обычно такие ёмкости используются в аппаратуре работающей на высоких частотах переменного тока порядка 1 — 600 МГц (мегагерц).
Представьте себе, что мы разрабатываем миниатюрный карманный радиоприемник в котором требуется порядка 30 таких конденсаторов.

Если мы установим в схему 30 разработанных нами конденсаторов, не считая других необходимых радиодеталей, то наш радиоприемник никак не получится миниатюрным. Все дело в том, что объём только наших конденсаторов получится таким, что его никак нельзя будет назвать приемлемым.
Объем одного конденсатора Vc равен Vc = 5см * 5см * 0,1см
Vc = 2,5см в кубе. Тогда объем 30 конденсаторов будет равен:
V = 30 * 2,5 = 75см в кубе.
Что делать, как быть, как уменьшить геометрический объем конденсатора для применения в миниатюрной радиоаппаратуре? Для решения этой проблемы максимально уменьшают расстояние между обкладками, тогда увеличивается емкость и уменьшается геометрический объем конденсатора. Но расстояние уменьшают до определенных пределов иначе конденсатор будет пробиваться даже при низком напряжении подаваемом на конденсатор. В связи с этим на каждом конденсаторе указывается напряжение которое он может выдержать.

Для уменьшения площади обкладок конденсатор делают многослойным состоящим как бы из нескольких параллельно включенных конденсаторов (вспомните формулу параллельного включения конденсаторов).
В качестве диэлектрика в миниатюрных конденсаторах используют тонкие пленки из синтетических материалов, а в качестве обкладок металлическую фольгу, чаще всего из алюминия.

На корпусе конденсатора, обычно, указывается его тип, емкость и рабочее напряжение. Остальные параметры конденсатора определяются из справочников. Емкость конденсатора указывается не так, как на электрических схемах. Например емкость 2,2пФ обозначается 2П2, емкость 1500 пФ — 1Н5, емкость 0,1 мкФ — М1, емкость 2,2 мкФ — 2М2, емкость 10 мкФ — 10М.
У обычных конденсаторов КМ, КД, МБМ и так далее трудно получить большую ёмкость при малых габаритах поэтому были разработаны так называемые электролитические конденсаторы у которых в качестве диэлектрика используется специальная электролитическая жидкость с очень большим Er. Ёмкость таких конденсаторов может достигать сотен тысяч микрофарад. К недостатку таких конденсаторов следует отнести низкое рабочее напряжение (до 500V) и обязательное соблюдение полярности при включении в схему.
Для настройки и подстройки некоторых типов радиоаппаратуры, например радиоприемник или телевизор, применяют специальные конденсаторы с изменяемой ёмкостью.

В зависимости от назначения такие конденсаторы называют «подстроечные» и «конденсаторы переменной емкости».
Емкость переменных и подстроечных конденсаторов изменяется механическим способом, путем изменения расстояния между обкладками или изменения площади пластин. В качестве диэлектрика в таких конденсаторах используется воздух или фарфор.
В заключение следует отметить, что в настоящее время, в связи с бурным развитием радиоэлектроники подстроечные и переменные конденсаторы практически не применяются. Их с успехом заменяют специальные фильтры и полупроводниковые приборы которые не требуют механического изменения параметров.

Проектирование высоковольтных керамических и стеклянных конденсаторов для импульсных сетей. (Конференция)

Проектирование высоковольтных керамических и стеклянных конденсаторов для импульсных сетей. (Конференция) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Аннотация не предоставлена.

Авторов:

Браун-Шакли, Харлан Джеймс; Клем, Пол Г .; Кук, Адам; Гарино, Терри Дж.; Джонсон, Рейган Линн

Дата публикации:

01.05.2016

Исследовательская организация:

Национальная лаборатория Сандия. (SNL-NM), Альбукерке, Нью-Мексико (США)

Организация-спонсор:

Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства сельского хозяйства США (NNSA)

Идентификатор ОСТИ:

1367073

Номер(а) отчета:

ПЕСОК2016-4355К
639784

Номер контракта с Министерством энергетики:  

АК04-94АЛ85000

Тип ресурса:

Конференция

Отношение ресурсов:

Конференция

: предложена для презентации на 59-й ежегодной конференции NDIA Fuze Conference, которая состоится 3–5 мая 2016 г. в Чарльстоне, Южная Каролина.

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

---

Форматы цитирования

• ГНД
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Браун-Шакли, Харлан Джеймс, Клем, Пол Г., Кук, Адам, Гарино, Терри Дж. и Джонсон, Рэган Линн. Проектирование высоковольтных керамических и стеклянных конденсаторов для импульсных сетей. . США: Н. П., 2016. Веб.

Копировать в буфер обмена

Браун-Шакли, Харлан Джеймс, Клем, Пол Г., Кук, Адам, Гарино, Терри Дж. и Джонсон, Рэган Линн. Проектирование высоковольтных керамических и стеклянных конденсаторов для импульсных сетей. . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

Браун-Шакли, Харлан Джеймс, Клем, Пол Г., Кук, Адам, Гарино, Терри Дж. и Джонсон, Рэган Линн. 2016. «Проектирование высоковольтных керамических и стеклянных конденсаторов для импульсных сетей». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/1367073.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1367073,
title = {Конструкция высоковольтных керамических и стеклянных конденсаторов для импульсных сетей.},
автор = {Браун-Шакли, Харлан Джеймс и Клем, Пол Г. и Кук, Адам и Гарино, Терри Дж. и Джонсон, Рейган Линн},
abstractNote = {Аннотация не предоставлена.},
дои = {},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/1367073}, журнал = {},
номер = ,
объем = ,
место = {США},
год = {2016},
месяц = ​​{5}
}

Копировать в буфер обмена

---

Просмотр конференции (4,82 МБ)

Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см. в разделе «Доступность документа». Постоянные посетители библиотек могут искать в WorldCat библиотеки, в которых проводится эта конференция.

---

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

Новые плоские алюминиевые электролитические конденсаторы стимулируют разработку более надежных продуктов меньшего размера

Источник: Electronics 360, Cornell Dubilier, статья

Скотта Франко, директора по развитию рынка, Cornell Dubilier Electronics Inc. инженеры-конструкторы промышленной и бытовой электроники разрабатывают все больше таких компонентов, особенно для высоковольтных приложений, где их преимущество в плотности энергии становится более очевидным.

Алюминиевые электролитические конденсаторы были основой электронных силовых цепей благодаря их способности обеспечивать большой объем памяти, высокое напряжение и высокую плотность энергии. Однако в растущем числе приложений их высота на плате стала ключевым ограничивающим фактором. Исторически сложилось так, что конденсаторы обычно были одними из самых высоких компонентов на печатной плате. Появление конденсаторов для поверхностного монтажа (SMT) с использованием нескольких диэлектрических технологий помогло уменьшить высоту нагруженной платы. Чтобы достичь высокой емкости или напряжения с помощью SMT, часто необходимо разместить на печатной плате несколько конденсаторов. К сожалению, этот подход потребляет много ценного пространства на плате, особенно в приложениях, требующих высокой емкости для удержания.

Сравнительно недавняя разработка плоских, прямоугольных (призматических) алюминиевых электролитических конденсаторов помогает разработчикам схем добиться уменьшения размеров, компактности и веса, особенно при высоких напряжениях.

Рисунок 1: Примеры призматических алюминиевых электролитических конденсаторов.

Проблема низкого профиля и высокой плотности энергии

В то время как в большинстве диэлектрических технологий используется многослойная технология для получения низкопрофильных корпусов микросхем SMT, в традиционных алюминиевых электролитах используются элементы с обмоткой конденсатора в корпусах SMT. Эти цилиндрические обмотки помещены в цилиндрические металлические контейнеры и закреплены вертикально на прямоугольной монтажной площадке. По этой причине алюминиевые электролиты SMT стали известны как V-чипы, сокращение от вертикальных чипов.

Цилиндрические упаковки также содержат жидкий электролит, который необходимо запаять в устройство. Резиновые или композитные уплотнения предотвращают утечку этого электролита. Эта конструкция имеет тенденцию быть неэффективной для устройств SMT, поскольку процент общего объема конденсатора, занимаемого уплотнениями, увеличивается по мере уменьшения общего объема корпуса. Это ключевой момент. Для типичных алюминиевых электролитов SMT до 60% объема конденсатора могут занимать торцевые прокладки и сопутствующие материалы!

Рис. 2: Схема типичной V-образной конструкции чипа в разрезе, показывающая высокий процент объема, занимаемого уплотнением.

Еще одним фактором является срок службы отдельных компонентов. Даже с качественными торцевыми уплотнениями в цилиндрических электролитах постепенно происходит длительная потеря электролита, состояние, известное как высыхание. Потеря электролита приводит к соответствующей потере емкости и увеличению эквивалентного последовательного сопротивления (ESR). По этой причине алюминиевые электролитические конденсаторы с традиционной герметизацией, как правило, ограничивались потребительскими, промышленными и некритическими военными и аэрокосмическими приложениями. Для критически важных военных, аэрокосмических и скважинных приложений разработчики схем исторически использовали более дорогие герметичные конденсаторы из влажного тантала.

Решением исторических ограничений электролитов является подход к созданию компонентов с совершенно другой конструкцией устройства. Призматические алюминиевые электролитические конденсаторы могут быть разработаны для обеспечения высокой объемной емкости , в низкопрофильных корпусах с высокой плотностью энергии, исключающих высыхание. Этот прогресс достигается заменой гибких уплотнений, занимающих много места, швами, выполненными роботизированной лазерной сваркой. Лазерная сварка также намного лучше предотвращает потерю электролита, что значительно продлевает срок службы компонентов. Эти новые конфигурации алюминиевых электролитических корпусов позволяют инженерам повысить надежность при одновременной экономии места, веса и даже затрат на загруженную плату.

Рисунок 3: Сравнение площади печатной платы, заполненной плоскими электролитами CDE (слева), с V-образными микросхемами SMT и танталовыми крышками.

Судя по отзывам клиентов, растет спрос на меньшие по размеру и легкие схемы. Этот спрос распространяется на все сегменты рынка, подталкивая инженеров к разработке схем, которые либо потребляют меньше энергии, либо обеспечивают более высокую плотность энергии и мощности без негативного влияния на надежность или материальные затраты. Хотя существуют схожие универсальные цели, растущий спрос на электромобили и их системы зарядки ускоряет эту кривую спроса. Эти приложения не только требуют большего количества бортовых систем силовой электроники, но и придают большое значение надежности и эффективности использования пространства.

Основные показатели

Высота профиля

Высота измеряется от платы до максимальной высоты, на которую деталь возвышается над печатной платой. Для поверхностного монтажа и компонентов с радиальными выводами высота профиля измеряется от посадочной плоскости до верха конденсатора.

Плотность энергии

Плотность энергии конденсатора обычно рассчитывается путем деления накопленной энергии конденсатора на объем его упаковки. Энергия, запасенная в конденсаторе, определяется выражением: ½ C V ²

Единицей накопленной энергии является джоуль, где C соответствует емкости в фарадах, а V соответствует максимальному продолжительному рабочему напряжению. Объем упаковки обычно рассчитывается в кубических сантиметрах или кубических дюймах. Поскольку емкость и номинальное напряжение могут изменяться в зависимости от температуры, плотность энергии следует рассчитывать с учетом температуры окружающей среды в градусах Цельсия.

При сравнении конденсаторных технологий устройства с более высокой плотностью энергии сохраняют больше энергии на единицу объема и, следовательно, обеспечивают возможность экономии места на борту.

Плотность энергии решения для полной емкости

Во многих приложениях для конденсаторов требуются определенные значения CV, запаса энергии или пульсаций тока. Традиционно решение заключалось в компоновке батарей конденсаторов в параллельных, последовательных или последовательно-параллельных комбинациях. В этом сценарии размерные границы конденсаторной батареи (а не только размеры устройств) составляют общий объем конденсаторного решения. Пространства между компонентами значительно увеличивают общий объем. Поэтому плотность энергии батареи конденсаторов всегда будет ниже, чем у одного конденсатора той же технологии.

Тенденции в дизайне алюминиевых электролитических конденсаторов

В течение нескольких десятилетий усовершенствования электродной фольги, бумажных сепараторов и электролитов помогли немного уменьшить размеры и улучшить характеристики цилиндрических алюминиевых электролитических конденсаторов. Однако, как упоминалось ранее, их конструктивные ограничения и несовершенные уплотнения ограничивают обычные алюминиевые электролиты менее важными приложениями.

Военные и аэрокосмические устройства постепенно переходят на призматические и плоские алюминиевые электролиты для создания высоконадежных схем объемного хранения. Они могут обеспечить экономию места и веса по сравнению с мокрыми танталовыми банками. В дополнение к выгодному форм-фактору, призматические алюминиевые электролиты имеют более высокое сохранение емкости при температуре -55°C по сравнению с влажными танталовыми конденсаторами. Хорошим примером применения, демонстрирующим преимущества этой возможности, являются авиационные источники питания. Здесь разработчики могут получить объемное накопление энергии, необходимое для работы при низких температурах, с меньшим количеством компонентов, чем при альтернативных подходах. Благодаря сварным швам и виброустойчивой упаковке призматические алюминиевые электролиты обеспечивают необходимый срок службы и надежность.

По мере того, как призматические алюминиевые электролиты становятся более плоскими, инженеры-конструкторы как промышленной, так и бытовой электроники разрабатывают все больше таких компонентов, особенно для высоковольтных приложений, где их преимущество в плотности энергии становится более очевидным.

Компания Cornell Dubilier является пионером в производстве призматических и плоских алюминиевых электролитов

Компания Cornell Dubilier более 20 лет назад разработала первые сваренные лазером призматические конденсаторы для военного и медицинского оборудования. С тех пор технология продолжала развиваться, охватывая продукты, подходящие для широкого спектра применений. Вот краткий обзор растущего семейства этих передовых устройств.

THA

• Форм-фактор THA. Описание: 85°C, 3000 часов Thinpack, толщина 8,2 мм, 10 г, соответствие REACH и RoHS, высота 80K, 85/85
• Температура: от -55°C до 85°C
• Напряжение: от 10 до 450 В пост. тока

THAS

• Форм-фактор THAS. Описание: 105°C, 3000 часов Thinpack, толщина 9 мм, 10 г, соответствие REACH и RoHS, высота 80K, 85/85 THB протестировано
• Температура: от -55°C до 105°C при ≤В постоянного тока; от -40°C до 105°C при ≥350 В пост. тока
• Напряжение: от 10 до 450 В пост. тока

МЛШ

• Форм-фактор THAS. Описание: 125°C герметичная алюминиевая электролитическая тонкая упаковка, 80 г, высота 80K, условия ограниченного объема
• Температура: от -55°C до 125°C
• Напряжение: от 30 до 250 В постоянного тока

MLSG

• Описание: 125°C, 5000 часов, плоская упаковка из нержавеющей стали, 50 г, высота над уровнем моря 80K, максимальный срок службы при номинальных условиях
• Температура: от -55°C до 125°C
• Напряжение: от 20 до 225 В пост. тока

MLSG-S

• Форм-фактор MLSG-S. Описание: 125°C, 5000 часов, тонкая упаковка из нержавеющей стали, 80 г, высота над уровнем моря 80K, условия ограниченного объема
• Температура: от -55°C до 125°C
• Напряжение: от 10 до 250 В пост. тока

MLP

• Форм-фактор MLP. Алюминиевый корпус, 85°C, 10 г, высота 80K, длительный срок службы
• Температура: от -55°C до 85°C при ≤250 В постоянного тока; от -40°C до 85°C при ≥300 В пост. тока
• Напряжение: от 7,5 до 420 В постоянного тока

Проблемы

Если один призматический алюминиевый электролитический конденсатор рассматривается вместо группы альтернативных конденсаторов, необходимо обратить внимание на то, чтобы не превысить номинальный ток пульсаций.

Современные плоские призматические алюминиевые электролиты лучше всего применяются в приложениях, где требуется низкопрофильное хранение больших объемов и где требования к току пульсаций низкие.