Назначение конденсаторов в электрических цепях: функции, виды и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Для чего нужны конденсаторы в электрических схемах. Как работают конденсаторы в цепях постоянного и переменного тока. Какие бывают виды конденсаторов. Где применяются конденсаторы в электронике и электротехнике.

Содержание

Что такое конденсатор и как он устроен

Конденсатор — это пассивный электронный компонент, способный накапливать электрический заряд. Простейший конденсатор состоит из двух проводящих пластин (обкладок), разделенных диэлектриком. При подключении к источнику напряжения на обкладках конденсатора накапливаются противоположные по знаку электрические заряды.

Основные части конденсатора:

Обкладки — проводящие пластины, на которых накапливается заряд
Диэлектрик — изолирующий материал между обкладками
Выводы — для подключения в электрическую цепь
Корпус — защищает внутренние части от внешних воздействий

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф) и зависит от площади обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика. Чем больше площадь обкладок и чем меньше расстояние между ними, тем выше емкость.

Принцип работы конденсатора в электрической цепи

Как работает конденсатор в электрической схеме? Принцип действия основан на способности накапливать и отдавать электрический заряд:

При подключении к источнику напряжения конденсатор заряжается — на обкладках накапливаются противоположные заряды.
При отключении источника заряд сохраняется на обкладках.
При замыкании цепи происходит разряд конденсатора — заряды с обкладок стекают, создавая ток.

В цепи постоянного тока заряженный конденсатор представляет собой разрыв — через него ток не течет. В цепи переменного тока конденсатор проводит переменный ток, периодически заряжаясь и разряжаясь.

Основные функции конденсаторов в электрических схемах

Для чего нужны конденсаторы в электронных устройствах? Основные функции:

Накопление и хранение электрического заряда

Разделение цепей по постоянному току
Сглаживание пульсаций напряжения
Фильтрация высокочастотных помех
Создание резонансных контуров
Разделение сигналов по частоте
Сдвиг фазы переменного тока

Благодаря этим свойствам конденсаторы находят широкое применение в различных электрических и электронных схемах.

Виды конденсаторов по типу диэлектрика

Существует множество типов конденсаторов, различающихся по конструкции и используемым материалам. Основные виды по типу диэлектрика:

Керамические — компактные, для высоких частот
Пленочные — стабильные характеристики, низкие потери
Электролитические — большая емкость, полярные
Танталовые — малые габариты, высокая надежность
Слюдяные — для высоких частот и напряжений
Бумажные — для высоковольтных цепей
Воздушные — переменной емкости

Выбор типа конденсатора зависит от требуемых параметров: емкости, рабочего напряжения, температурной стабильности, габаритов и других факторов.

Особенности работы конденсатора в цепях постоянного и переменного тока

Поведение конденсатора существенно различается в цепях постоянного и переменного тока:

В цепи постоянного тока:

При подключении к источнику конденсатор быстро заряжается
После зарядки ток через конденсатор не течет (разрыв цепи)
При отключении источника конденсатор сохраняет заряд
При разрядке создает кратковременный импульс тока

В цепи переменного тока:

Конденсатор периодически заряжается и разряжается
Через конденсатор проходит переменный ток
Создается сдвиг фаз между током и напряжением
Проявляется емкостное сопротивление

Эти свойства определяют области применения конденсаторов в различных схемах постоянного и переменного тока.

Применение конденсаторов в электронике и электротехнике

Где используются конденсаторы? Основные области применения:

Источники питания — сглаживание пульсаций
Фильтры — разделение сигналов по частоте
Колебательные контуры — создание резонанса
Блокировка — защита от помех
Разделительные цепи — развязка по постоянному току
Накопители энергии — в импульсных схемах
Времязадающие цепи — в таймерах, генераторах

Конденсаторы входят в состав практически всех современных электронных устройств: компьютеров, смартфонов, телевизоров, бытовой техники и промышленного оборудования.

Как правильно выбрать конденсатор для электрической схемы

При выборе конденсатора для конкретной схемы необходимо учитывать следующие параметры:

Емкость — должна соответствовать расчетному значению
Рабочее напряжение — с запасом выше максимального в схеме
Тип диэлектрика — влияет на стабильность, потери, габариты
Допуск — разброс емкости от номинала

Температурный коэффициент — изменение емкости при нагреве
Частотный диапазон — для высокочастотных схем
Габариты и способ монтажа — соответствие конструкции

Правильный выбор типа и параметров конденсатора обеспечивает надежную работу электронного устройства в заданных условиях эксплуатации.

Назначение конденсатора в электрической цепи

Практически во всех электронных устройствах, от самых простых до высокотехнологичных, таких как материнские платы компьютеров, можно встретить один неизменно присутствующий элемент, являющийся пассивным компонентом. Но к сожалению, мало кто знает как устроен и для чего нужен конденсатор, и какие виды этого накопителя бывают. Итак, это небольшое устройство для накопления электрического поля или заряда похоже на обычную банку, ту, в которой маринуют помидоры или хранят муку. Она точно так же в себе накапливает сухое вещество или жидкость, которую в неё поместят.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Конденсатор в цепи постоянного и переменного тока

Конденсаторы

Для чего нужен конденсатор

Конденсатор в цепи постоянного тока

Что такое конденсатор?

Для чего нужен конденсатор в электрической цепи

Конденсатор

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок №5. Конденсатор.

Конденсатор в цепи постоянного и переменного тока

Она точно так же в себе накапливает сухое вещество или жидкость, которую в неё поместят. Для того чтобы выяснить, много ли элекрончиков так можно собрать, и в какой момент накопление прекратится банка лопнет , электрический процесс обычно сравнивают с водопроводом. Если представить трубу, в которой течёт вода, закачиваемая туда насосом, то где-то в центре трубопровода нужно вообразить мягкую мембрану, растягивающуюся под давлением жидкости.

Очевидно, что она будет растягиваться до определённого предела, пока не разорвётся или, если попалась очень крепкая, не уравновесит силу насоса. Такой пример показывает, как работает конденсатор, только мембрана заменяется электрическим полем, которое увеличивается по мере зарядки накопителя работы насоса , уравновешивая напряжение источника питания. Конденсатор — устройство, состоящее из двух пластин обкладок , имеющих между собой пустоту.

Напряжение к нему подаётся через проводки, подсоединённые к пластинкам. Современные приборы, по сути, не сильно отличаются от макетов на уроках физики, они также состоят из диэлектрика и обкладок.

Следует отметить, что именно вещество или его отсутствие вакуум , плохо проводящее электричество, изменяет характеристики накопителя. Суть принципа работы конденсатора проста: дали напряжение, и заряд начал накапливаться.

Для примера следует рассмотреть как ведёт себя накопитель в двух вариантах электрической цепи:. Поскольку конденсатор задерживает постоянный ток, но пропускает переменный, отсюда формируются и сферы его назначения, например, для устройств, в которых нужно убрать постоянную составляющую в сигнале. Вполне очевидно, что накопитель обладает сопротивлением, а вот мощность на нём не выделяется, поэтому он не греется.

Рядовой пользователь не всегда знает о том, каким конденсатором снабжено его устройство. А ведь каждый вид имеет свои недостатки и преимущества, а также эксплуатационные особенности. Существуют две большие группы этих устройств, предназначенные для электрической цепи с переменным и постоянным током. Но всё-таки основная классификация ведётся по типу диэлектрика, который находится между облатками конденсатора.

Основные виды:. Отдельно стоит отметить электролитические конденсаторы. Главное их отличие от других видов — подключения только к цепи постоянного или пульсирующего тока. Такие накопители имеют полярность — это особенность их конструкции, поэтому неправильное подключение ведёт к вздутию или взрыву устройства. Они обладают большой ёмкостью, что делает конденсатор электролитический пригодным для применения в выпрямительных цепях. Можно смело сказать, что конденсаторы используют практически во всех электронных и радиотехнических схемах.

Чтобы иметь представление о том, где и зачем нужен конденсатор, следует вспомнить его способность сохранять заряд и разряжаться в нужное время, а также пропускать переменный ток и не пропускать постоянный.

А это значит, что такие устройства используются во многих технических сферах, например:.

Электрические накопители можно встретить как в телевизорах, так и в приборах радиолокации, где необходимо формировать импульс большой мощности, для чего и служит конденсатор. Невозможно встретить блок питания без этих устройств или сетевой фильтр. Нужно сказать, что накопители применяют и в сферах, не связанных с электрикой, например, в производстве металла и добыче угля, где используют конденсаторные электровозы.

На практике же, все выпускаемые конденсаторы представляют собой многослойные рулоны лент электродов в форме цилиндра или параллелепипеда, разделенных между собой слоями диэлектрика.

По принципу работы он схож с батарейкой только на первый взгляд, но все же он сильно отличается от него по принципу и скорости заряда-разряда, максимальной емкости. Заряд конденсатора. В момент подключения к источнику питания оказывается больше всего места на электродах, поэтому и ток будет зарядки максимальным, но по мере накопления заряда, ток будет уменьшаться и пропадет полностью после полного заряда.

При зарядке на одной пластине будут собираться отрицательно заряженные частицы- электроны, а на другой — ионы, положительно заряженные частицы. Диэлектрик выступает препятствием для их перескакивания на противоположную сторону конденсатора. При зарядке растет и напряжение с нуля перед началом зарядки и достигает в самом конце максимума, равного напряжению источника питания. Разрядка конденсатора. Если после окончания зарядки отключить источник питания и подключить нагрузку R, то он сам превратится в источник тока.

При подключении нагрузки образовывается цепь между пластинами. Отрицательно заряженные электроны двинуться через нагрузку к положительно заряженных ионам на другой пластине по закону притяжения между разноименными зарядами. В момент подключения нагрузки , начальный ток по закону Ома будет равняться величине напряжения на электродах равного в конце зарядке конденсатора напряжению источника питания , разделенному на сопротивление нагрузки. Одновременно с этим начнет снижаться величина напряжения, соответственно по закону Ома и ток.

В то же время чем выше уровень разряда обкладок, тем ниже будет скорость падения напряжения и силы тока. Процесс завершится после того, как напряжение на электродах конденсатора станет равно нулю. Время зарядки конденсатора на прямую зависит от величины его емкости.

Чем большей она величины, тем дольше будет проходить по цепи большее количество заряда. Время разрядки зависит от величины подключенной нагрузки. Чем больше подключено сопротивление R, тем меньше будет ток разрядки. Конденсаторы широко используются во всех электронных и радиотехнических схемах. Они вместе с транзисторами и резисторами являются основой радиотехники. Данный элемент применяется практически в любых электронных приборах, поэтому, чтобы понять, в чем назначение конденсаторов, необходимо разобраться в их устройстве и принципах функционирования.

Конденсатором называется одна из составных частей электрической цепи, у которой имеются две проводящие обкладки одна обладает положительным зарядом, а другая — отрицательным. Чтобы исключить саморазрядку устройства, между обкладками помещают специальное вещество — диэлектрик, который препятствует перетоку заряда. Прежде, чем ответить на вопрос, для чего нужен конденсатор, следует разобраться, какие они бывают.

Конденсаторы разделяются по следующим признакам:. Конденсаторы активно используются в цепях, где необходима их способность копить и хранить электрический заряд требуется наличие емкостного устройства.

Для этого внутри него установлены две обкладки с разными знаками заряда. Между ними расположено вещество, препятствующее их соприкосновению и разрядке. В большинстве случаев в качестве диэлектрика используется тантал или алюминий, но могут применяться и керамические материалы, слюда или полистирол.

Основным достоинством алюминиевых устройств является их более низкая, по сравнению с танталовыми, стоимость, а также более широкая сфера применения. Вместе с тем, танталовые аналоги более эффективны в использовании и обладают более высокими техническими характеристиками, поэтому при выборе следует учитывать не только фактор цены.

Дополнительная информация. Конденсаторы из тантала отличаются повышенной надежностью, у них широкий рабочий диапазон температур, что позволяет эксплуатировать их практически в любых условиях. Наиболее широкое применение они нашли в электронике и сопутствующих отраслях промышленности, поскольку обладают большой емкостью и компактными габаритами.

К недостаткам устройств данного типа специалисты относят их более высокую цену и чувствительность к колебаниям тока и напряжения. Силовые элементы применяются чаще всего в цепях с высоким напряжением. Специальная конструкция позволяет обеспечивать большую емкость, а значит, они могут использоваться для стабилизации обеспечения электричеством по линиям электропередач компенсируют потери энергии.

Кроме того, они активно используются для повышения мощности промышленных электроустановок. Диэлектрик в таком устройстве — это пропитанная изоляционным маслом металлизированная пропиленовая пленка. Самыми широко используемыми являются керамические. Их емкость может варьироваться в значительных пределах — от 1 пикофарада до 0,1 микрофарада.

Для предотвращения саморазряда применяется керамика, а в качестве преимущества специалисты отмечают доступную цену, широкие функциональные возможности, высокий уровень надежности и низкий —потерь. Несмотря на свою дороговизну, на практике применяются серебряно-слюдяные конденсаторы. Они работают крайне стабильно, поддерживают высокую емкость, их корпус полностью герметичен. Но широкому распространению мешает высокая цена. Применяются и бумажные или металлобумажные элементы.

Их обкладка изготовлена из алюминиевой фольги, а в качестве диэлектрика используется бумага, пропитанная специальным составом. Основная причина, по которой описываемый элемент включается в электрическую схему, состоит в том, чтобы копить заряд в периоды повышенного напряжения и обеспечивать питание цепи в периоды низкого. Принцип работы конденсатора заключается в следующем.

Когда электрический прибор подключен к сети питания, конденсатор заряжается. На одной его пластине накапливаются электроны частицы с отрицательным зарядом , а на другой — ионы, которые заряжены положительно.

Соприкосновению их мешает диэлектрик. Такое устройство конденсатора позволяет накопить заряд. Ведь, как только прибор подключается к источнику тока, напряжение в цепи равно нулю. Затем, по мере наполнения зарядами, напряжение становится равным тому, которое подается от источника.

После того, как прибор отключается от розетки или батареи, происходит разряд конденсатора. Нагрузка в электрической цепи сохраняется, для этого прибору нужны напряжение и ток, который передает устройство. Необходимость питания прибора заставляет электроны в конденсаторе двигаться к ионам, образуется ток, который передается к другим элементам. Конденсаторы служат решению самых разнообразных задач.

В частности, они активно используются при хранении аналоговых и цифровых данных, часто устанавливаются в телемеханических устройствах для регулирования сигналов в соответствующем оборудовании, что сохраняет его от различных повреждений и проблем.

Широко распространено применение конденсаторов в источниках бесперебойного питания, что позволяет сглаживать напряжение при подключении к приборам различного оборудования компьютеры, оргтехника и так далее. Обратите внимание! По такому же принципу устроен источник бесперебойного питания. Во время подключения к электрической цепи он накапливает заряд, который потом можно использовать в течение короткого времени, что делает возможным выключение техники без каких-либо сбоев, а это особенно актуально в современных условиях, когда информация имеет крайне большое значение.

Описываемые элементы нашли свое применение в различных преобразователях напряжения. В частности, их можно использовать для увеличения напряжения в сети, величина которого будет превышать входное значение. Эксплуатация конденсатора в качестве временного источника питания имеет некоторые ограничения.

Конденсаторы

Лампочку тоже берем на 12 Вольт. Теперь между одним щупом блока питания и лампочки вставляем конденсатор:. Не-а, не горит. Отсюда напрашивается вывод: постоянный ток через конденсатор не течет!

Назначение конденсатора и его функции определяются целями . Для этого рассмотрим самую простую электрическую цепь с.

Для чего нужен конденсатор

На нашем сайте собрано более бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике. Не можете решить контрольную?! Мы поможем! Более 20 авторов выполнят вашу работу от руб! По назначению конденсатор можно сравнить с батарейкой. Но имеется принципиальное отличие в работе данных элементов. Существуют отличия в предельной емкости и скорости зарядки конденсатора и батарейки.

Конденсатор в цепи постоянного тока

Данный элемент применяется практически в любых электронных приборах, поэтому, чтобы понять, в чем назначение конденсаторов, необходимо разобраться в их устройстве и принципах функционирования. Конденсатором называется одна из составных частей электрической цепи, у которой имеются две проводящие обкладки одна обладает положительным зарядом, а другая — отрицательным. Чтобы исключить саморазрядку устройства, между обкладками помещают специальное вещество — диэлектрик, который препятствует перетоку заряда. Прежде, чем ответить на вопрос, для чего нужен конденсатор, следует разобраться, какие они бывают.

Конденсатор, видимо, есть самый первый прибор, с помощью которого научились достаточно долго удерживать электрические заряды в одном месте. Если зарядить какой-нибудь диэлектрик трением, например, ту же классическую расческу, потерев ее шерстью, то заряд на ее поверхности останется на некоторое время.

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это устройство, способное накапливать электрический заряд. Такую же функцию выполняет и аккумуляторная батарея, но в отличие от неё конденсатор может моментально отдать весь накопленный заряд. Эта величина измеряется в фарадах. При подсоединении цепи к источнику электрического тока через конденсатор начинает течь электрический ток. В начале прохождения тока через конденсатор его сила имеет максимальное значение, а напряжение — минимальное.

Для чего нужен конденсатор в электрической цепи

Продолжаем изучать электронику, и на очереди у нас разбор того, как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока, постоянного тока, для чего он нужен, а также несколько примеров практического применения. Конденсатор является пассивным элементом электронной схемы, состоящей их двух токопроводящих обкладок, которые разделены каким-нибудь диэлектриком. Основной задачей конденсатора является накопление определенного объема электростатического заряда на обкладках, после включения его в цепь под напряжением. Когда питание отключается, конденсатор сохраняет полученный заряд. Интересно знать!

Работа конденсатора в электрической цепи. Уже давно с другом. Поэтому, чтобы понять принцип действия конденсатора в цепи, придется все-таки вернуться к поведению зарядов. . Назначение компонента.

Конденсатор

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео.

Заряд и разряд конденсатора. Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрические заряды. Простейшим конденсатором являются две металлические пластины электроды , разделенные каким-либо диэлектриком. Конденсатор 2 можно зарядить, если соединить его электроды с источником 1 электрической энергии постоянного тока рис.

Конденсатор — элемент, способный накапливать электрическую энергию. Первый конденсатор был создан в году Питером ванн Мушенбруком.

Электроника для начинающих Электроника для начинающих. Основы электроники. Занимательная электроника для детей и не только! Электроника для детей. Мастерская юного электронщика. Телевидение Антенны.

Теперь, когда мы знаем, как обозначается данный элемент на схемах, нужно рассмотреть принцип работы конденсатора. Когда обкладки конденсатора подключают к источнику питания, электрические заряды от положительного и отрицательного зажима ИП устремляются к обкладкам, скапливаясь на них. Электрический ток прерывается после заряда конденсатора до номинальной ёмкости, так как между обкладками находится слой диэлектрика он не может протекать постоянно. Когда источник питания отключат, на конденсаторе останутся заряды, а значит и останется напряжение на его выводах.

Классификация конденсаторов

Общие понятия

Конденсатор — это элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком и предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора есть отношение заряда конденсатора к разности потенциалов, которую заряд сообщает конденсатору.

C=q/u,

где С — емкость, Ф; q — заряд, Кл; и u — разность потенциалов на обкладках конденсатора, В.

За единицу емкости в международной системе СИ принимают емкость такого конденсатора, у которого потенциал возрастает на один вольт при сообщении ему заряда один кулон (Кл). Эту единицу называют фарадой (Ф). Для практических целей она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы емкости: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ) и пикофараду (пФ)

1Ф = 10 ⁶ , мкФ = 10⁹ , нФ = 10¹² пФ.

В качестве диэлектрика в конденсаторах используются органические и неорганические материалы, в том числе оксидные пленки некоторых металлов. Значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых материалов, используемых в конденсаторах, приведены в табл.

При приложении к конденсатору постоянного напряжения происходит его заряд; при этом затрачивается определенная работа, выражаемая в джоулях (Дж). Она равна запасенной потенциальной энергии W = CU²/2 Для сравнения конденсаторов используют удельные характеристики, представляющие собой отношение основных характеристик конденсатора к его объему V или массе m .

Таблица 1. Относительные диэлектрические проницаемости некоторых материалов

Материал	^Er	Материал	^Er
Воздух	1 ,0006	Конденсаторная бумага	3,5 — 6,5
Кварц	2,8	Триацетат и ацетобутират	3,5 — 4
Стекло	4 — 16	Поликарбонат	2,8 — 3
Слюда	6 — 8	Полиэтилентерефталат( лавсан )	3,2 —3,4
Стеклоэмаль	10 — 20	Полистирол	25
Стеклокерамика	15 -450	Полипропилен	2,2 — 2,3
Керамика	12 — 230	Политетрафторэтилен( фторопласт )	2 — 2,1
Сегнетокерамика	900 — 80000	Оксидные плёнки	10 — 46

Классификация конденсаторов

В зависимости от назначения конденсаторы разделяются на две большие группы: общего и специального назначения.

Группа общего назначения включает в себя широко применяемые конденсаторы, используемые практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ней относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.

По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные. Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

По характеру изменения емкости: — постоянные; переменные; подстроечные. По способу защиты: — незащищенные; защищенные; неизолированные; изолированные; уплотненные; герметизированные. По назначению: — общего назначения; специального.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их применяют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях автоматики и т. п. Емкость подстроенных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение емкости и т. п.

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

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика представлена в таблице:

C газообразным диэлектриком	Вакуумные
	Газонаполненные
	С воздушным диэлектриком
C оксидным диэлектриком	Помехоподавляющие
	Пусковые
	Импульсные
	Высокочастотные
	Неполярные
	Общего назначения
C неорганическимдиэлектриком	Низковольтные, типов; 1, 2, 3
	Высоковольтные, типов; 1, 2
	Помехоподавляющие
	Нелинейные
C органическим диэлектриком	Низковольтные низкочастотные
	Низковольтные высокочастотные
	Высоковольтные постоянного напряжения
	Высоковольтные импульсные
	Дозиметрические
	Помехоподавляющие

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

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

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

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

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

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

Конденсаторы с органическим диэлектриком

Эти конденсаторы изготовляют обычно намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами.

Деление конденсаторов с органической изоляцией на низковольтные (до 1600 В) и высоковольтные (свыше 1600 В) носит чисто условный характер и не для всех типов строго соблюдается. Например, для бумажных конденсаторов границей деления является напряжение 1000 В.

По назначению и используемым диэлектрическим материалам низковольтные конденсаторы можно разделить на низкочастотные и высокочастотные.

С низкочастотным пленочным относятся конденсаторы на основе полярных и слабополярных органических пленок (бумажные, металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лакопленочные, поликарбонатные и полипропиленовые), тангенс угла диэлектрических потерь которых имеет резко выраженную зависимость от частоты. Они способны работать на частотах до 10⁴—10⁵ Гц при существенном снижении амплитуды переменной составляющей напряжения с увеличением частоты.

К высокочастотным пленочным относятся конденсаторы на основе неполярных органических пленок (полистирольные и фторопластовые), имеющих малое значение тангенса угла диэлектрических потерь, не зависящее от частоты. Они допускают работу на частотах до 10⁵—10⁷ Гц. Верхний предел по частоте зависит от конструкции обкладок и контактного узла и от емкости. К этой группе относят и некоторые типы конденсаторов на основе слабополярной полипропиленовой пленки.

Высоковольтные конденсаторы можно разделить на высоковольтные постоянного напряжения и высоковольтные импульсные.

В качестве диэлектрика высоковольтных конденсаторов постоянного напряжения используют: бумагу, полистирол, политетрафторэтилен (фторопласт), полиэтилентерефталат (лавсан) и сочетание бумаги и синтетических пленок (комбинированные).

Высоковольтные импульсные конденсаторы в большинстве случаев делают на основе бумажного и комбинированного диэлектриков.

Основное требование, предъявляемое к высоковольтным конденсаторам, — высокая электрическая прочность. Поэтому часто прибегают к использованию комбинированного диэлектрика, состоящего, например, из слоев бумаги и пленки, слоев различных органических пленок и слоя жидкого диэлектрика (пропитанная конденсаторная бумага). Комбинированные конденсаторы обладают повышенной по сравнению с бумажными конденсаторами электрической прочностью, надежностью и имеют более высокое сопротивление изоляции.

Высоковольтные импульсные конденсаторы наряду с высокой электрической прочностью и сравнительно большими емкостями должны допускать быстрые разряды, т. е. пропускать большие токи. Следовательно, их собственная индуктивность должна быть малой, чтобы не искажать формы импульсов. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют конденсаторы бумажные, металлобумажные и комбинированные.

Дозиметрические конденсаторы работают в цепях с низким уровнем токовых нагрузок. Поэтому они должны обладать очень малым саморазрядом, большим сопротивлением изоляции, а следовательно, и большой постоянной времени. Лучше всего для этой цели подходят фторопластовые конденсаторы.

Помехоподавляющие конденсаторы предназначены для ослабления электромагнитных помех в широком диапазоне частот. Они имеют малую собственную индуктивность, в результате чего повышается резонансная частота и полоса подавляемых частот. Кроме того, для повышения безопасности обслуживающего персонала, помехоподавляющие конденсаторы должны иметь высокую электрическую прочность изоляции. Помехоподавляющие конденсаторы делают бумажные, комбинированные и пленочные (в основном лавсановые).

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком можно разделить на три группы: низковольтные, высоковольтные и Помехоподавляющие. В качестве диэлектрика в них используется керамика, стекло, стеклоэмаль, стеклокерамика и слюда. Обкладки выполняются в виде тонкого слоя металла, нанесенного на диэлектрик путем непосредственном его металлизации, или в виде тонкой фольги.

Группа низковольтных конденсаторов включает в себя низкочастотные и высокочастотные конденсаторы.

По назначению они подразделяются на три типа:

тип 1 — конденсаторы, предназначенные для использования в резонансных контурах или других цепях, где малые потерн и высокая стабильность емкости имеют существенное значение;
тип 2— конденсаторы, предназначенные для использования в цепях фильтров, блокировки и развязки или других цепях, где малые потери и высокая стабильность емкости не имеют существенного значения;
тип 3 —керамические конденсаторы с барьерным слоем, предназначенные для работы в тех же цепях, что и конденсаторы типа 2, но имеющие несколько меньшее значение сопротивления изоляции и большее значение тангенса угла диэлектрических потерь, что ограничивает область применения низкими частотами.

Обычно конденсаторы типа 1 считаются высокочастотными, а типов 2 и 3 — низкочастотными. Определенной границы по частоте между конденсаторами типов 1 и 2 не существует. Высокочастотные конденсаторы работают в цепях с частотой до сотен мегагерц, а некоторые типы используют в гигагерцевом диапазоне.

Слюдяные и стеклоэмалевые (стеклянные) конденсаторы относятся к конденсаторам типа 1, стеклокерамические могут быть как типа 1, так и типа 2, керамические — трех типов.

Высоковольтные конденсаторы большой и малой реактивной мощности делаются в основном с диэлектриком из керамики и слюды. По назначению они могут быть типов 1 и 2 и так же, как низковольтные конденсаторы, они разделяются на высокочастотные и низкочастотные.

Основным параметром для высоковольтных низкочастотных конденсаторов является удельная энергия, поэтому керамику для них подбирают с большой диэлектрической проницаемостью. Для высокочастотных конденсаторов основным параметром является допустимая реактивная мощность. Она характеризует нагрузочную способность конденсатора при наличии больших напряжений высокой частоты. Для увеличения реактивной мощности, выбирают керамику с малыми потерями, а конструкцию и выводы конденсаторов рассчитывают на возможность прохождения больших токов.

Высоковольтные слюдяные конденсаторы делают фольговыми, так как они предназначены для работы при повышенных токовых нагрузках.

Помехоподавляющие конденсаторы с неорганическим керамическим диэлектриком разделяются на опорные и проходные. Их основное назначение — подавление индустриальных и высокочастотных помех, создаваемых промышленными и бытовыми приборами, выпрямительными устройствами и др., а также помех атмосферных и помех, излучаемых различными радиоэлектронными устройствами, т. е. по существу они являются фильтрами нижних частот. К этой группе, исходя из функционального назначения и конструктивного исполнения, условно можно отнести керамические фильтры.

Опорные конденсаторы — это конденсаторы, одним из выводов которых является опорная металлическая пластина с резьбовым креплением.

Проходные конденсаторы делают коаксиальными — один из выводов которых представляет собой токонесущий стержень, по которому протекает полный ток внешней цепи, и некоаксиальными — через выводы которых протекает полный ток внешней цепи.

Проходные керамические конденсаторы имеют конструкцию трубчатого или дискового типа в виде многослойных монолитных шайб.

Если в конденсаторах с целью повышения резонансной частоты принимаются меры к уменьшению собственной индуктивности, то в фильтрах, наоборот, к емкости добавляют внешнюю индуктивность (ферритовый сердечник) либо используют индуктивность выводов. При этом в зависимости от соединения емкости и индуктивности возможны следующие схемы включения: Г-образные, Т-образные и П-образные.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком (старое название — электролитические)

Они разделяются на конденсаторы: общего назначения, неполярные, высокочастотные, импульсные, пусковые и помехолодавляющие. В качестве диэлектрика в них, используется оксидный, образуемый электрохимическим путем на аноде — металлической обкладке из некоторых металлов.

В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые. Второй обкладкой конденсатора — катодом служит электролит, пропитывающий бумажную или тканевую прокладку в оксидно-электролитических (жидкостных) алюминиевых и танталовых конденсаторах, жидкий или гелеобразный электролит в танталовых объемно-пористых конденсаторах и полупроводник (двуокись марганца) в оксидно-полупроводниковых конденсаторах.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком — низковольтные, с относительно большими потерями, но в отличие от других типов низковольтных конденсаторов имеют несравнимо большие заряды и большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад). Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых устройств на низких частотах и т. п.

Конденсаторы группы общего назначения имеют униполярную (одностороннюю) проводимость, вследствие чего их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде. Тем не менее, это наиболее распространенные оксидные конденсаторы. Они могут быть жидкостными, объемно-пористыми и оксидно-полупроводниковыми.

Неполярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также допускать смену полярности в процессе эксплуатации.

Неполярные конденсаторы делают оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые и оксидно-полупроводниковые танталовые.

Высокочастотные конденсаторы (алюминиевые жидкостные и танталовые оксидно-полупроводниковые) широко применяются в источниках вторичного электропитания, в качестве накопительных и фильтрующих элементов в цепях развязок и переходных цепях полупроводниковых устройств в диапазоне частот пульсирующего тока от десятков герц до сотен килогерц. Отсюда следует, что понятие «высокочастотные» для оксидных конденсаторов относительное. По частотным характеристикам их нельзя сравнивать с конденсаторами на неорганической основе.

Для расширения возможностей использования оксидных конденсаторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление. Это оказалось возможным при появлений совершенно новых конструктивных решений — четырехвыводных конструкций и плоской конструкции типа «книга», позволяющих их эксплуатацию на значительно более высоких частотах.

Импульсные конденсаторы используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, например в устройствах фотовспышек и др. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяют оксидно-электролитические алюминиевые конденсаторы с напряжением до 500 В.

Пусковые конденсаторы используются в асинхронных двигателях, в которых емкость включается только на момент пуска двигателя. При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Все это способствует повышению пускового момента, улучшает характеристики двигателя.

В связи с тем что пусковые конденсаторы включаются в сеть переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети. На практике используются пусковые конденсаторы емкостью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом.

В группу оксидных помехоподавляющих конденсатороввходят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы. Они так же, как и проходные конденсаторы других типов, выполняют роль фильтра нижних частот, но в отличие от них имеют гораздо большие значения емкостей, что дает возможность сдвигать частотную характеристику в область более низких частот.

Конденсаторы с газообразным диэлектриком. По выполняемой функции и характеру изменения емкости эти конденсаторы разделяются на постоянные и переменные. В качестве диэлектрика в них используется воздух, сжатый газ (азот, фреон, элегаз), вакуум. Особенностью газообразных диэлектриков являются малое значение тангенса угла диэлектрических потерь (до 10⁵) и высокая стабильность электрических параметров. Поэтому основной областью их применения является высоковольтная и высокочастотная аппаратура.

В радиоэлектронной аппаратуре из конденсаторов с газообразным диэлектриком наибольшее распространение получили вакуумные. По сравнению с воздушными они имеют значительно большие удельные емкости, меньшие потери в широком диапазоне частот, более высокую электрическую прочность и стабильность параметров при изменении окружающей среды. По сравнению с газонаполненными, требующими периодической подкачки газа из-за его утечки, вакуумные конденсаторы имеют более простую и легкую конструкцию, меньшие потери и лучшую температурную стабильность; они более устойчивы к вибрации, допускают более высокое значение реактивной мощности.

Вакуумные конденсаторы переменной емкости обладают малым значением момента вращения, а масса и габариты их значительно ниже по сравнению с воздушными конденсаторами. Коэффициент перекрытия по емкости вакуумных переменных конденсаторов может достигать 100 и. более.

Вакуумные конденсаторы применяются в передающих устройствах ДВ, СВ- и KB диапазонов на частотах до 30—80 МГц в качестве контурных, блокировочных, фильтровых и разделительных конденсаторов, используются также в качестве накопителей в импульсных искусственных линиях формирования и различного рода мощных высоковольтных высокочастотных установка.

Что такое конденсатор? Каковы функции конденсатора?

Что такое конденсатор ?

Конденсатор, электронный компонент для хранения зарядов, обозначенный буквой C. Он состоит из двух металлических электродов между слоем изолирующего диэлектрика. Когда между двумя металлическими электродами подается напряжение, заряд накапливается на электроде, поэтому конденсатор является электрической частью, накапливающей энергию. Любой из двух проводников, изолированных и расположенных близко друг к другу, образует конденсатор. Кроме того, конденсатор с параллельными пластинами состоит из электродной пластины и диэлектрика конденсатора.

Конденсатор является одним из широко используемых электронных компонентов в электронном оборудовании. Он широко используется для остановки постоянного и переменного тока, соединения, обхода, фильтрации, контура настройки, преобразования энергии, управления и так далее. Конденсатор отличается от емкости. Емкость — основная физическая величина, обозначенная символом С, единица измерения — Ф (фары).

Видео, знакомящее с базовыми знаниями о конденсаторах

Каталог

I. Характеристики конденсатора

II. Функции конденсатора в электрических цепях

III. Как использовать конденсаторы?

IV. Типы конденсаторов

В. Объем конденсатора

VI. Заряд и разряд конденсатора

VII. Вопросы, требующие внимания при использовании конденсаторов

VIII. Общая неисправность конденсатора и метод обработки

FAQ пройти.

— В процессе заряда и разряда заряд на биполярной пластине накапливается, то есть устанавливается напряжение, следовательно, напряжение на конденсаторе не будет меняться скачком.

Зарядка: две пластины с одинаковым количеством разнородного заряда, каждая пластина с абсолютным значением заряда называется объемом конденсатора.

Разрядка: положительные и отрицательные заряды на обоих концах конденсаторов нейтрализуются через проводники. Во время разряда в проводе возникает переходный ток.

Заряд конденсатора

— Емкостное реактивное сопротивление конденсаторов обратно пропорционально частоте и емкости. При анализе емкости необходимо анализировать частоту и мощность контактного сигнала.

Формула конденсатора с плоскими пластинами

Диэлектрическая проницаемость вакуума εr=1, k – константа гидростатической мощности, s – положительная площадь двух пластин, а d – расстояние между двумя пластинами.

Пояснение: электрическое поле в плоском конденсаторе представляет собой однородное электрическое поле.

II. Функции конденсатора в электрических цепях

В цепях постоянного тока действие конденсатора эквивалентно разомкнутой цепи. Конденсаторы являются одними из наиболее часто используемых электронных компонентов для хранения заряда.

Конденсаторы используются в электронных схемах в качестве фильтров нижних частот, верхних частот и полосовых фильтров. Фильтр — это схема, которая пропускает через себя ток и напряжение определенной частоты и формы волны. Реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте. Контролируя или изменяя реактивное сопротивление, вы можете контролировать частоту, разрешенную в цепи. Конденсаторы также играют важную роль в высокоскоростных логических схемах переключения. Уровень напряжения в таких цепях, который должен быть устойчивым, может изменяться при колебаниях тока, тем самым внося шум или сигналы ошибки. Развязывающие конденсаторы встроены в цепи для стабилизации тока, минимизируя шумовые сигналы.

Эффект связи конденсатора со структурой самого себя. Простейшие конденсаторы состоят из полярных пластин на обоих концах и изолирующего диэлектрика (включая воздух) посередине. После электризации пластина заряжается, образуя напряжение (разность потенциалов), но весь конденсатор не проводит ток из-за промежуточной изоляции. Однако условием является то, что критическое напряжение (напряжение пробоя) конденсатора не превышено. Мы знаем, что любое вещество относительно изолировано, и когда напряжение на обоих концах материала увеличивается до определенной степени, материал может проводить электричество. Мы называем это напряжение напряжением пробоя. Когда конденсатор сломан, он не является изолятором. Однако в цепях переменного тока направление тока меняется со временем, т. е. это изменение имеет функциональную связь. Процесс заряда и разряда конденсаторов зависит от времени, и в это время между обкладками образуется переменное электрическое поле, и это электрическое поле является функцией изменения во времени. Фактически ток проходит между конденсаторами в виде электрического поля.

III. Как использовать конденсаторы?

Являясь относительно распространенным электронным компонентом, конденсаторы имеют широкий спектр применения. Следующее содержание дает вам краткое введение в 9 наиболее распространенных сценариев, где используются конденсаторы: остановка постоянного тока, обход (развязка), связь, фильтрация, температурная компенсация, синхронизация, настройка, выпрямитель и накопление энергии.

1. Остановка постоянного тока : функция состоит в том, чтобы предотвратить прохождение постоянного тока и позволить пройти переменному току.

Блокировочный конденсатор по постоянному току

2. Байпас (развязка) : обеспечивает путь с низким импедансом для некоторых параллельных компонентов в цепях переменного тока.

Вход и выход сигнала

3. Соединение : в качестве соединения между двумя цепями сигналы переменного тока могут проходить и передаваться на следующую ступень цепи.

Модель цепи конденсатора связи

Конденсатор в качестве компонента связи

Целью использования конденсатора в качестве компонента связи является передача сигнала передней ступени на следующую ступень и разделение влияния постоянного тока предыдущей ступени на последнем этапе, чтобы схема была проста в отладке и ее производительность была стабильной.

Усиление сигнала переменного тока без конденсатора не изменится, но рабочие точки на всех уровнях необходимо перепроектировать. Из-за влияния переднего и заднего каскадов отладка в рабочих точках очень сложна и вряд ли может быть реализована в многокаскадном.

4. Фильтрация : это очень важно для схемы, в основном эту функцию выполняет конденсатор за процессором.

Формула импеданса (схема фильтрации)

То есть, чем больше частота f, тем меньше импеданс Z емкости. На низкой частоте емкость С может плавно проходить из-за большого импеданса Z, а на высокой частоте емкость С очень мала из-за импеданса Z, что эквивалентно замыканию высокочастотного шума на GND.

5. Температурная компенсация n : повышает стабильность схемы за счет компенсации влияния других компонентов на температурную адаптацию.

Температурная компенсация

Анализ: поскольку емкость времязадающего конденсатора определяет частоту колебаний строчного генератора, емкость времязадающего конденсатора должна быть очень стабильной и не изменяться в зависимости от влажности окружающей среды. Поэтому конденсаторы с положительными и отрицательными температурными коэффициентами используются для температурной компенсации.

При повышении рабочей температуры емкость Cl увеличивается, а емкость C2 уменьшается, а общая емкость двух конденсаторов представляет собой сумму двух конденсаторов после параллельного соединения. Поскольку одна мощность увеличивается, а другая уменьшается, общая мощность в основном стабильна.

Аналогично, при понижении температуры емкость одного конденсатора уменьшается, а емкость другого увеличивается, а общая емкость практически не изменяется, что стабилизирует частоту колебаний и реализует цель температурной компенсации.

6. Время : использование конденсаторов в сочетании с резисторами для определения постоянной времени цепи.

Конденсатор и резистор (синхронизация)

Входной сигнал от низкого к высокому, после буфера 1, затем входной RC-цепи. Характеристики заряда конденсатора заставляют сигнал точки B не изменяться сразу же с входным сигналом, а происходит постепенный процесс увеличения. Когда он становится больше до определенной степени, буфер 2 переворачивается, что приводит к скачку задержки от низкого уровня к высокому на выходе.

7. Настройка : систематическая настройка на цепи, связанные с частотой, такие как сотовые телефоны, радиоприемники и телевизоры.

Настройка системы

Поскольку резонансная частота колебательного контура является функциональным соотношением lc. Известно, что отношение максимальной резонансной частоты к минимальной зависит от квадратного корня из отношения емкостей. Здесь отношение емкости относится к отношению емкости при минимальном напряжении обратного смещения к емкости при максимальном напряжении обратного смещения. Следовательно, кривая характеристики настройки (напряжение смещения и резонансная частота) в основном представляет собой параболу.

8. Выпрямитель : включение или выключение компонента полузамкнутого проводника в заданное время.

Выпрямление

Форма волны фильтрации

9. Аккумулирование энергии : хранение электроэнергии для высвобождения при необходимости. Например, фонарики для фотоаппаратов, нагревательные устройства и т. д. (некоторые конденсаторы теперь хранят энергию на уровне, близком к литиевым батареям; конденсатор может накапливать электричество в качестве однодневной мощности для мобильного телефона.

IV. Типы конденсаторов

Согласно анализу и статистике, конденсаторы делятся на следующие 10 категорий:

1. По конструкции: твердотельные конденсаторы, конденсаторы переменной емкости и конденсаторы тонкой настройки.

2. Классификация по электролитам: конденсатор с органическим диэлектриком, конденсатор с неорганическим диэлектриком, электролитический конденсатор, электротермический конденсатор и конденсатор с воздушным зазором.

3. В зависимости от использования: высокочастотный обходной конденсатор, низкочастотный обходной конденсатор, фильтрующий конденсатор, настроечный конденсатор, высокочастотный конденсатор связи, низкочастотный конденсатор связи, малый конденсатор.

4. В зависимости от материалов: керамический конденсатор, полиэфирный конденсатор, электролитический конденсатор, танталовый конденсатор, передовой полипропиленовый конденсатор и т. д. глазурованный конденсатор.

6. Низкочастотный байпас: бумажный конденсатор, керамический конденсатор, алюминиевый электролитический конденсатор, полиэфирный конденсатор.

7. Фильтр: алюминиевый электролитический конденсатор, бумажный конденсатор, композиционный бумажный конденсатор, жидкий танталовый конденсатор.

8. Настройка: конденсаторы керамические, конденсаторы слюдяные, конденсаторы стеклопленочные, конденсаторы полистирольные.

9. Низкая связь: бумажный конденсатор, керамический конденсатор, алюминиевый электролитический конденсатор, полиэфирный конденсатор, твердотельный танталовый конденсатор.

10. Малые конденсаторы: металлизированный бумажный конденсатор, керамический конденсатор, алюминиевый электролитический конденсатор, полистирольный конденсатор, твердотельный танталовый конденсатор, стеклоглазурованный конденсатор, металлизированный полиэфирный конденсатор, полипропиленовый конденсатор, слюдяной конденсатор.

В. Объем конденсатора

Поскольку конденсаторы представляют собой контейнер для хранения зарядов, возникает проблема емкости. Чтобы измерить способность конденсаторов накапливать заряды, определяют емкость. Конденсатор должен накапливать заряд под действием приложенного напряжения. Количество заряда, сохраняемого в разных конденсаторах под напряжением, также может быть разным. Согласно международному стандарту, когда на конденсатор подается напряжение постоянного тока 1 В, значение представляет собой заряд, который может храниться в конденсаторе (то есть количество электричества на единицу напряжения), что обозначается буквой C. основной единицей емкости является фара (F). При напряжении постоянного тока 1 В, если конденсатор хранит заряд 1 кулон, емкость устанавливается равной 1 фара, а фара обозначается символом F, 1 F = 1 Ом/В. На практике емкость конденсаторов часто намного меньше, чем у 1Ф, и часто используется в меньших единицах, таких как мФ, мкФ, нФ, пФ и т. д. Соотношение между ними следующее:

1Ф=1000 мФ	1мФ=1000мкФ	1 мкФ=1000 нФ
1 нФ=1000 пФ	1Ф=1000000 мкФ	1 мкФ=1000000 пФ

VI. Заряд и разряд конденсатора

Когда конденсатор подключен к источнику питания, под действием силы электрического поля свободный электрон, связанный с положительным электродом конденсатора, перемещается через источник питания к пластине, подключенной к отрицательный электрод источника питания. Положительный электрод заряжен положительно из-за потери отрицательного заряда; отрицательный электрод заряжен отрицательно из-за получения отрицательного заряда. Положительная и отрицательная пластины имеют одинаковый размер заряда и противоположный знак, поэтому заряд движется в фиксированном направлении, образуя ток. Из-за отталкивающего действия того же заряда начальный ток максимален, а затем постепенно снижается. В процессе движения заряда заряд, накопленный на электродной пластине конденсатора, непрерывно увеличивается. Когда напряжение Uc между двумя полюсами конденсатора становится равным напряжению источника питания U, движение заряда прекращается. Ток I=0, переключатель замкнут, через проводное соединение заряд пластины конденсатора нейтрализован. При замыкании К, с одной стороны, положительный заряд конденсатора С может быть нейтрализован на отрицательном электроде; с другой стороны, отрицательный заряд отрицательного электрода также может быть перемещен на положительный электрод. Заряд постепенно уменьшается, кажущийся ток уменьшается, а напряжение уменьшается до нуля.

VII. Вопросы, требующие внимания при использовании конденсаторов

Поскольку два полюса конденсатора имеют остаточный заряд, необходимо сначала снять заряд, иначе можно легко получить удар электрическим током. При работе с неисправным конденсатором сначала следует разомкнуть автоматический выключатель, а также верхний и нижний разъединители набора конденсаторов, а если используется защита предохранителем, сначала следует удалить трубку предохранителя. В это время, несмотря на то, что набор конденсаторов разрядился, часть остаточного заряда все еще остается, поэтому необходимо выполнить ручную разрядку. При разрядке сначала следует закрепить заземляющий конец заземляющего провода и заземляющую сетку, затем следует несколько раз разрядить конденсатор с помощью заземляющего стержня, пока не исчезнет искра и звук разряда, и, наконец, заземляющий провод снова фиксируется. Между тем, следует также отметить, что если конденсатор имеет внутреннюю поломку, неисправность предохранителя или плохой контакт, между двумя полюсами могут быть остаточные заряды, которые не будут сняты во время автоматического или ручного разряда. Поэтому обслуживающий или обслуживающий персонал должен надевать изолирующие перчатки, прежде чем прикасаться к неисправному конденсатору, и использовать короткую линию для соединения двух полюсов неисправного конденсатора, чтобы он разрядился. Кроме того, конденсатор при последовательном соединении должен разряжаться отдельно.

VIII. Общая неисправность конденсатора и метод обработки

(1) При взрыве конденсатора необходимо немедленно отключить питание и потушить огонь песком и пожарным.

(2) Когда конденсатор перегорает, он должен сообщить об этом диспетчеру и разомкнуть автоматический выключатель конденсатора после получения согласия. При отключении электропитания для его разрядки проводятся внешние проверки, такие как наличие следов пробоя на внешней стороне корпуса, деформация корпуса, утечка масла, короткое замыкание заземляющего устройства и т. д. ., и измеряется сопротивление изоляции между полюсами и землей. Проверьте, является ли соединение набора конденсаторов полным, прочным, отсутствует фазовое явление. Если неисправность не обнаружена, ее можно заменить после вложения. Если страховка все еще тает после подачи питания, неисправный конденсатор должен быть извлечен, а остальные должны быть включены. Если автоматический выключатель сработал одновременно с предохранителем, в это время не подключайте питание. После того, как вышеуказанная проверка была завершена, страховка должна быть заменена.

(3) Сработал автоматический выключатель конденсатора и безопасность шунта не была нарушена, конденсатор должен быть разряжен в течение трех минут перед проверкой силового кабеля дросселя автоматического выключателя и внешней части конденсатора. Если аномалий не обнаружено, это может быть связано с внешними колебаниями напряжения на шине неисправности. После осмотра оно может быть предано суду; в противном случае следует провести комплексную проверку защиты. Через вышеуказанную проверку, тест, если все еще не удается найти причину, необходимо действовать в соответствии с системой, конденсатор постепенно проверяется. Пробный тест не должен проводиться до тех пор, пока не будет найдена причина.

Часто задаваемые вопросы

1. Для чего используется конденсатор?

Конденсатор (первоначально известный как конденсатор) представляет собой пассивный электрический компонент с двумя выводами, используемый для электростатического накопления энергии в электрическом поле. Формы практических конденсаторов сильно различаются, но все они содержат по крайней мере два электрических проводника (пластины), разделенных диэлектриком (то есть изолятором).

2. Что такое конденсатор и как он работает?

В некотором смысле конденсатор немного похож на батарею. Хотя они работают совершенно по-разному, конденсаторы и батареи хранят электрическую энергию. … Внутри конденсатора клеммы соединяются с двумя металлическими пластинами, разделенными непроводящим веществом или диэлектриком.

3. Когда следует использовать конденсатор?

Сглаживание блока питания. Это самое простое и очень широко используемое применение конденсатора. …

Время. Если вы подаете питание на конденсатор через резистор, для его зарядки потребуется время. …

Фильтрация. Если вы пропускаете постоянный ток через конденсатор, он будет заряжаться, а затем блокировать дальнейший ток.

4. Что такое конденсатор и его типы?

Наиболее распространенные типы конденсаторов: Керамические конденсаторы имеют керамический диэлектрик. Пленочные и бумажные конденсаторы названы в честь их диэлектриков. Алюминиевые, танталовые и ниобиевые электролитические конденсаторы названы в честь материала, используемого в качестве анода, и конструкции катода (электролита).

5. Конденсаторы переменного или постоянного тока?

Когда мы подключаем заряженный конденсатор к небольшой нагрузке, он начинает подавать напряжение (накопленную энергию) на эту нагрузку до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится. Конденсаторы бывают разных форм, и их номинал измеряется в фарадах (Ф). Конденсаторы используются как в системах переменного, так и постоянного тока (мы обсудим это ниже).

6. Каков принцип работы конденсатора?

Конденсатор – это устройство, которое используется для хранения зарядов в электрической цепи. Конденсатор работает по принципу, согласно которому емкость проводника заметно увеличивается, когда к нему приближается заземленный проводник. Следовательно, у конденсатора есть две пластины, разделенные расстоянием, с одинаковыми и противоположными зарядами.

7. Опасны ли конденсаторы?

Конденсаторы могут накапливать опасную энергию даже после того, как оборудование было обесточено, и могут накапливать опасный остаточный заряд без внешнего источника. Например, последовательные «заземляющие» конденсаторы могут передавать (а не разряжать) накопленную энергию.

8. Какой тип конденсатора следует использовать?

Общее правило: всегда используйте конденсатор с более высоким рабочим напряжением, чем цепь, в которой он используется. Это особенно важно в цепях питания с электролитическими конденсаторами высокой емкости. Рабочее напряжение всегда должно превышать пиковое рабочее напряжение цепи как минимум на 20%.

9. Что такое конденсатор и его применение?

Конденсатор — это базовое накопительное устройство для хранения электрических зарядов и высвобождения их по мере необходимости. Конденсаторы широко используются в электронных схемах для выполнения различных задач, таких как сглаживание, фильтрация, обход и т. д. Один тип конденсатора может не подходить для всех приложений.

10. Преобразуют ли конденсаторы переменный ток в постоянный?

Нет, конденсатор не может преобразовывать переменный ток в постоянный. Конденсатор может добавлять постоянный ток к переменному, чтобы можно было изменить нулевое значение сигнала переменного тока, другими словами, конденсатор работает как регулятор уровня.

11. Могут ли конденсаторы накапливать переменный ток?

Конденсаторы не хранят напряжение переменного тока — они сохраняют напряжение. Он рассчитан на 450 В переменного тока; это означает, что он может выдерживать приложенное к нему переменное напряжение. Другими словами, конденсатор неполярный (у него нет положительного или отрицательного вывода). Полярные (или поляризованные) конденсаторы более известны как электролитические конденсаторы.

12. В чем разница между конденсатором и батареей?

Батарея – это электронное устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую для обеспечения статического электрического заряда для питания. Принимая во внимание, что конденсатор – это электронный компонент, который накапливает электростатическую энергию в электрическом поле.

13. Какой ток может выдержать конденсатор?

Зарядное устройство на 3,5 В заряжает конденсатор только до 3,5 В. Вам нужен источник постоянного тока с более высоким напряжением, чтобы зарядить конденсатор до более высокого потенциала. Помните, что в вашем случае 100 В — это максимум, который может выдержать конденсатор.

14. Что происходит при выходе из строя конденсатора?

Во время сбоя половина конденсатора может выйти из строя, что приведет к потере общей емкости. Или половина конденсатора может выйти из строя, что приведет к уменьшению общей емкости вдвое.

15. Имеет ли значение тип конденсатора?

Да, тип конденсатора может иметь значение. Разные типы конденсаторов имеют разные свойства.

Некоторые свойства, которые различаются в зависимости от типа конденсатора:

a. Поляризованные и неполяризованные

b. Максимальное напряжение

c. Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)

d. Срок службы (особенно плохи в этом случае электролиты)

e. Физический размер (например, керамический конденсатор емкостью 100 000 мкФ будет ОГРОМНЫМ!)

f. Допуск емкости (опять же, электролиты здесь плохие, часто +/- 20%

Часть 2: Конденсатор — скрытая звезда электронных схем—Роль № 1: Хранение электроэнергии｜ Понимание типов и ролей конденсаторов в пяти статьях

Часть 2. Конденсатор — скрытая звезда электронных схем — роль № 1: хранение электроэнергии

фейсбук
твиттер
Линкедин

Эта статья представляет собой переиздание переработанного/переписанного контента из прошлого. Он может содержать устаревшую техническую информацию и ссылки на продукты, которые в настоящее время не доступны в TDK.

Первая функция конденсатора — накапливать электричество (электрический заряд). В стробоскопах для цифровых и одноразовых камер конденсатор накапливает электричество, подаваемое аккумулятором, и мгновенно выдает очень высокое напряжение, чтобы стробоскоп мог сработать. Функция конденсаторов для хранения электроэнергии играет жизненно важную роль в сглаживающих цепях источников питания в электронных устройствах.

Различные типы конденсаторов и их характеристики

Если электронные схемы уподобить бейсбольному полю, различные конденсаторы занимают разные позиции в зависимости от их силы. Бумажные конденсаторы, которые раньше были «звездами» схем, больше не используются, но некоторые старые конденсаторы, такие как слюдяные, все еще активны. Наиболее распространенным типом конденсатора является многослойный керамический чип-конденсатор. Это потому, что они маленькие, очень надежные и бывают самых разных типов, подходящих для любого положения. Электролитические конденсаторы заметно крупнее и «надежнее». Они характеризуются высокой емкостью, что позволяет им накапливать большое количество электрического заряда, и незаменимы в таких приложениях, как стробоскопическое освещение в цифровых камерах. Электролитические конденсаторы также называют разрядными конденсаторами.

Как работают стробоскопы в одноразовых камерах

Одноразовая камера — отличный пример экологически чистого продукта «3R» (сокращение, повторное использование, переработка). В стробоскопах в таких камерах используются конденсаторы. Для создания интенсивной стробоскопической вспышки ксеноновой лампы требуется очень высокое напряжение в несколько тысяч вольт. Чтобы создать это напряжение от 1,5-вольтовой сухой батареи, в камеру встроена компактная электронная схема. Светоизлучающий механизм представляет собой двухэтапный процесс: сначала 1,5-вольтовый постоянный ток повышается примерно до 200–300 вольт с помощью схемы повышения напряжения, затем заряд сохраняется в конденсаторе для режима ожидания. При нажатии на кнопку затвора накопленный электрический заряд протекает через катушку триггерного трансформатора в виде тока, мгновенно увеличивая напряжение до нескольких тысяч вольт и заставляя ксеноновую лампу излучать свет.

В цепи запуска также используется многослойный керамический чип-конденсатор. Сочетание большого алюминиевого электролитического конденсатора большой емкости и небольшого компактного многослойного керамического чип-конденсатора (от среднего до высокого напряжения) делает возможной одноразовую камеру со стробоскопом.

Почему алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большую емкость?

Конденсатор состоит из двух обращенных друг к другу электродов. Емкость накопленного заряда, или емкость (C), увеличивается по мере увеличения площади поверхности электрода (S), уменьшения расстояния между электродами (d) и относительной диэлектрической проницаемости (εr) диэлектрического материала (изолятора) между электроды увеличиваются.

Наиболее распространенным типом конденсатора с емкостью 100 мкФ (микрофарад) или более является алюминиевый электролитический конденсатор. Этот конденсатор изготавливается путем химического придания шероховатости поверхности алюминия высокой чистоты и формирования методом электролиза тонкой оксидной пленки на поверхности анода, которая служит диэлектрическим материалом. Шероховатая поверхность с мелкими неровностями обеспечивает большую площадь поверхности электрода, а поскольку оксидная пленка очень тонкая, можно реализовать конденсатор со значительной емкостью. Для мобильных устройств и ноутбуков также используются танталовые электролитические конденсаторы, так как они компактнее, имеют более высокую емкость и более надежны, чем алюминиевые электролитические конденсаторы. Однако тантал является редким металлом и, следовательно, более дорогим.

Керамические конденсаторы

изготовлены из уникального керамического материала (диэлектрическая керамика) с чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. В то время как относительная диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость) воздуха составляет около 1, пластиковая пленка, используемая в пленочных конденсаторах, составляет от 2 до 3, а оксидная пленка, используемая в электролитических конденсаторах, составляет от 8 до 10. Однако керамические диэлектрические материалы, такие как титанат бария и другие керамические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью имеют диэлектрическую проницаемость от 1000 до 20000. Многослойные керамические чип-конденсаторы с емкостью в высоком диапазоне электролитических конденсаторов, несмотря на их малые размеры, могут быть изготовлены путем наслоения множества листов этого керамического диэлектрического материала и металлических электродов в несколько слоев.

Сглаживающие конденсаторы играют важную роль в цепях питания

Электролитические конденсаторы применяются также для сглаживания цепей в блоках питания. Большинство электронных схем, таких как цифровые ИС и операционные усилители, питаются от постоянного напряжения. Следовательно, для электронного оборудования, потребляющего мощность переменного тока (AC), требуется схема источника питания, которая преобразует переменный ток в постоянное напряжение постоянного тока (DC). Стационарные устройства, такие как настольные компьютеры, имеют встроенные цепи питания, а в ноутбуках используются адаптеры переменного тока для преобразования переменного тока в постоянный. Адаптеры переменного тока используют трансформаторы и диоды для преобразования и выпрямления напряжения. Однако на данном этапе это все еще пульсирующий ток, а не постоянный ток. Зарядка и разрядка электролитического конденсатора выравнивают пульсирующий ток, чтобы получить постоянный ток с почти постоянным напряжением. Это сопоставимо с финансами нашего домашнего хозяйства, в которых мы поддерживаем наш повседневный образ жизни, время от времени опуская свои сбережения, когда доход ниже обычного.

В портативных устройствах, таких как мобильные телефоны, роль преобразователей постоянного тока заключается в повышении или понижении постоянного напряжения батареи до напряжения, необходимого для управления ИС.