Неполярные конденсаторы большой емкости: особенности, применение и преимущества — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое неполярные конденсаторы большой емкости. Какие у них преимущества перед обычными электролитическими конденсаторами. Где применяются неполярные конденсаторы высокой емкости. Как правильно выбрать неполярный конденсатор для своих задач.

Содержание

Что представляют собой неполярные конденсаторы большой емкости

Неполярные конденсаторы большой емкости – это особый тип конденсаторов, которые сочетают в себе высокую емкость электролитических конденсаторов и возможность работы без учета полярности. Основные характеристики таких конденсаторов:

Емкость от единиц до тысяч микрофарад
Рабочее напряжение обычно до 100-450 В
Возможность подключения в цепь переменного тока
Низкие токи утечки
Высокая надежность и долговечность

В отличие от обычных электролитических конденсаторов, неполярные модели не имеют выраженных положительного и отрицательного выводов. Это позволяет использовать их в цепях с переменным напряжением и током.

Преимущества неполярных конденсаторов высокой емкости

Использование неполярных конденсаторов большой емкости дает ряд важных преимуществ:

Универсальность применения в цепях постоянного и переменного тока
Отсутствие риска повреждения при неправильном подключении
Более высокая надежность и срок службы по сравнению с электролитическими конденсаторами
Низкий уровень собственных шумов
Стабильность параметров при изменении температуры

Благодаря этим преимуществам неполярные конденсаторы высокой емкости находят широкое применение в различных областях электроники и электротехники.

Области применения неполярных конденсаторов большой емкости

Неполярные конденсаторы с высокой емкостью используются во многих сферах:

Источники питания и преобразователи напряжения
Фильтрация помех в цепях питания
Разделительные цепи в аудиотехнике
Пусковые и рабочие цепи электродвигателей
Импульсные источники питания
Высококачественные кроссоверы акустических систем

Особенно широко неполярные конденсаторы большой емкости применяются в аудиотехнике высокого класса, где важны низкие искажения и высокая стабильность параметров.

Конструкция и технология производства

Неполярные конденсаторы высокой емкости имеют особую конструкцию, обеспечивающую их уникальные свойства:

Две секции электродов из алюминиевой фольги
Диэлектрик из специальной бумаги или пленки
Пропитка жидким или твердым электролитом
Герметичный корпус из алюминия или пластика

Для получения большой емкости используется большая площадь обкладок и тонкий диэлектрик. Отсутствие полярности достигается за счет симметричной конструкции обеих секций конденсатора.

Основные электрические параметры

При выборе неполярного конденсатора большой емкости следует учитывать его ключевые характеристики:

Номинальная емкость (от единиц до тысяч мкФ)
Допустимое напряжение (обычно 16-450 В)
Допустимый ток пульсаций
Тангенс угла потерь
Эквивалентное последовательное сопротивление
Рабочая температура

Важно выбирать конденсатор с запасом по напряжению и току, чтобы обеспечить его надежную работу в схеме.

Сравнение с другими типами конденсаторов

Неполярные конденсаторы большой емкости имеют ряд преимуществ и недостатков по сравнению с другими типами:

Тип конденсатора	Преимущества	Недостатки
Неполярные большой емкости	— Высокая емкость — Работа на переменном токе — Надежность	— Высокая цена — Большие габариты
Электролитические	— Низкая цена — Компактность	— Полярность — Ограниченный срок службы
Керамические	— Малые размеры — Высокие частоты	— Низкая емкость — Нестабильность параметров

Выбор типа конденсатора зависит от конкретного применения и требований к параметрам.

Особенности монтажа и эксплуатации

При использовании неполярных конденсаторов большой емкости следует соблюдать ряд правил:

Не превышать максимальное рабочее напряжение
Учитывать допустимый ток пульсаций
Обеспечивать хороший теплоотвод при высоких токах
Избегать механических напряжений на выводах
Защищать от влаги и агрессивных сред

Правильный монтаж и эксплуатация позволяют реализовать все преимущества неполярных конденсаторов высокой емкости и обеспечить их долгую и надежную работу.

волшебные свойства загадочных баночек / Хабр

Было ли лучшее время для энтузиастов и любителей Hi-Fi, чем конец 1970-х и начало 1980-х годов? С одной стороны, так много всего происходило с развитием цифрового аудио, а с другой — наблюдался рост субъективизма. Внезапно проигрыватели и усилители стали оценивать не по уровню детонации, выходной мощности и гармоническим искажениям, а по их звучанию! И можно было даже всерьёз говорить о звучании кабелей. В этой новой атмосфере всё, что когда-то считалось само собой разумеющимся в области Hi-Fi, стало кандидатом на переоценку.

Пристальному изучению подверглось и влияние на звук пассивных электронных компонентов — резисторов, индуктивностей и конденсаторов. В особенности, конденсаторов. Знающие люди начали обсуждать такие явления как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и диэлектрическое поглощение.

Сегодня мы нечасто слышим об этой теме, но не потому, что проблема была исчерпана. Скорее всего, разработчики нынче уделяют столь же пристальное внимание используемым пассивным компонентам, как и схемам, в которых они применяются, так что общественный фурор несколько стих.

Азы

В простейшем виде конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделённых воздухом (или, ещё лучше, вакуумом) и схематично изображён на рис. 1. Поскольку между пластинами нет проводящего пути, конденсатор блокирует постоянный ток (например, от батареи). При этом конденсатор, напротив, пропускает сигналы переменного тока — как раз такие как звуковые волны.

Рис. 1. Компоненты, из которых состоит конденсатор — две проводящие пластины, разделённые слоем диэлектрика.

Проверенное решение

Мы нечасто сталкиваемся с воздушными конденсаторами, но если вы заглядывали внутрь старого лампового радиоприемника и видели элемент, отвечающий за настройку, который состоит из чередующихся металлических пластин, это как раз воздушный конденсатор переменной ёмкости. В большинстве конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся в аудиотехнике и прочей электронике, в качестве изолирующего материала (диэлектрика), разделяющего пластины, не используется воздух, поскольку он имеет низкую диэлектрическую постоянную (1,0), а это означает, что воздушные конденсаторы большой емкости слишком громоздкие, чтобы быть практичными. По этой причине используются, в основном, твёрдые диэлектрики, с более высокими диэлектрическими свойствами, в том числе из керамики и различных видов пластмасс (например, ПВХ с диэлектрической проницаемостью 4,0). Именно здесь история становится особенно интересной, поскольку для всех этих диэлектриков характерны те или иные компромиссы в плане влияния на звук, в то время как воздух практически идеален.

Простые фильтры

Для начала, узнаем побольше о том, как ведут себя конденсаторы и для чего они используются. Конденсаторы блокируют постоянный ток и пропускают переменный, однако они не пропускают переменный ток с разной частотой одинаково. Это объясняется тем, что конденсаторы обладают реактивным сопротивлением, которое снижается с увеличением частоты (к слову, катушки индуктивности тоже обладают реактивным сопротивлением, которое, наоборот, увеличивается с ростом частоты).

Таким образом, конденсаторы пропускают высокочастотные сигналы легче, чем низкочастотные, что делает их крайне полезными в частотно-селективных цепях (то есть, в фильтрах), а также для устранения нежелательных сигналов (например, гул или шум с шины питания постоянного напряжения).

Простые фильтры верхних и нижних частот показаны на рис.2. В фильтре верхних частот (рис. 2а) последовательно включенный конденсатор подключен к шунтирующему резистору. В фильтре нижних частот (рис. 2b) конденсатор и резистор меняются местами.

Рис. 2. RC-фильтр первого порядка верхних (2a) и нижних (2b) частот.

Итак, конденсаторы зачастую используются для объединения цепей, отделения нежелательного шума в цепях постоянного напряжения и в частотно-селективных цепях (фильтрах). Поскольку конденсаторы накапливают электрический заряд, большие из них также применяются в качестве резервуаров в источниках питания переменного и постоянного тока. На рис. 3 показан типовой источник питания, включающий в себя понижающий трансформатор (он понижает напряжение сети), мостовой выпрямитель (который преобразует переменный ток из трансформатора в импульсный постоянный ток) и пару конденсаторов-резервуаров (сглаживающих пульсации после выпрямления переменного тока).

Рис.3. Принципиальная схема двухполупериодного источника питания, состоящего из понижающего трансформатора, двухполупериодного мостового выпрямителя и двух резервуарных конденсаторов.

Подобные схемы встречаются во многих твердотельных аудиокомпонентах. Аналогичные решения используются и в ламповом оборудовании, но из-за высоких напряжений, требуемых для работы ламп, трансформатор здесь обычно повышает напряжение сети.

Ёмкость резервуарных конденсаторов, используемых в транзисторных усилителях мощности, может достигать 50 000 мкФ и более, тогда как в других случаях в схеме могут использоваться конденсаторы емкостью 1 НФ (одна тысячная микрофарада) или даже меньше. Таким образом, очевидно, что некоторые типы конденсаторов лучше подходят под определённые задачи, чем другие.

Важное уточнение

Как правило, самые большие резервуарные конденсаторы являются электролитическими, ведь они обеспечивают высокую ёмкость в сравнительно небольшом объёме. Такие конденсаторы содержат электролит (жидкость или гель), который химически реагирует с металлической фольгой внутри банки, образуя слой диэлектрика. Подобные электролитические конденсаторы, а также некоторые другие — например, танталовые, называются полярными, а несоблюдение полярности подключения может привести к их выходу из строя.

Другая разновидность — неполярные конденсаторы, которые можно подключать без учёта полярности. Подобные электролиты иногда использовались в пассивных кроссоверах акустических систем, однако такая практика сегодня устарела, поскольку плёночные конденсаторы справляются с этой задачей лучше, хоть и занимают больше места.

Конденсаторы также могут иметь различное расположение выводов — аксиальное (осевое) или радиальное. Преимущество радиальных электролитов заключается в том, что они занимают меньше площади на плате, однако их минус — в том, что они увеличивают её высоту. В больших электролитических конденсаторах обычно отказываются от выводов под пайку — в пользу винтовых клемм.

Что скрывают конденсаторы

Настоящие конденсаторы, как и настоящие политики, ведут себя не идеально, и именно здесь кроется причина их влияния на качество звука. Во-первых, на практике ни один конденсатор не является только ёмкостью — он также имеет индуктивность и сопротивление. На принципиальной схеме конденсатор обычно обозначается одним из символов на рис. 4 (все они визуально отсылают к двум разделенным пластинам), однако в реальности он представляет собой что-то вроде схемы, представленной на рис. 5. Резистор обозначенный на рисунке как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) может быть не постоянным — сопротивление может зависеть от частоты. В случае с электролитическими конденсаторами, ESR обычно уменьшается с частотой.

Рис. 4. Варианты обозначения конденсаторов на схеме

Одним из последствий того, что у конденсаторов есть индуктивность (ESL или эквивалентная последовательная индуктивность на рис. 6), является то, что они, по сути, являются электрически резонансными. Если проанализировать импеданс конденсатора в зависимости от частоты, он не будет продолжать уменьшаться с ростом частоты. На рис. 6 показано, что импеданс достигает минимума (эквивалентного значению ESR) на резонансной частоте, а затем, по мере увеличения частоты, он снова начинает расти из-за ESL.

Рис. 5. Схематичный эквивалент реального конденсатора демонстрирует паразитное сопротивление (ESR) и индуктивность (ESL)Рис.

6. Паразитная индуктивность приводит к тому, что у конденсаторы имеют электрический резонанс, иногда — в пределах слышимого диапазона частот.

У больших электролитических конденсаторов частоты электрического резонанса обычно находятся в пределах звукового диапазона. У небольших конденсаторов частоты электрического резонанса могут превышать 1 МГц. Для увеличения частоты электрического резонанса для заданной емкости следует уменьшить ESL — последовательную индуктивность.

Для достижения этой цели, при разработке электролитических конденсаторов, где такая проблема стоит наиболее остро, применяются различные методы. Например, в конденсаторах DNM T-Network для снижения индуктивности используются специальные Т-образные соединения из фольги — таким образом, их резонансная частота более чем в два раза выше по сравнению со стандартной конструкцией (от 28 кГц до 75 кГц — в примере, который приводит компания DNM на своём веб-сайте).

ESR оказывает потенциально благотворное влияние на демпфирование электрического резонанса конденсатора, однако, в отличие от индуктивности или ёмкости, сопротивление генерирует тепло в то время, когда через конденсатор проходит ток. В больших ёмкостных конденсаторах, где проходящие через них токи велики, этот эффект внутреннего нагрева ограничивает безопасные условия эксплуатации. Тем не менее, электролитические конденсаторы лучше всего работают именно тёплыми.

Микрофонный эффект

Не секрет, что ламповое оборудование чувствительно к вибрации. Внутри вакуумированной стеклянной оболочки лампы находятся тонкие металлические электроды, расстояние между которыми влияет на работу лампы. Таким образом, если встряхнуть лампу достаточно сильно, это отразится на её электрической мощности — эффект, который называют «микрофонным», поскольку лампа в таком случае ведёт себя подобно микрофону.

Твердотельная электроника меньше подвержена этому эффекту, однако приведём в пример некий крайний случай: разработчики первых систем управления двигателем в гоночных автомобилях вскоре научились не прикреплять электронные блоки к двигателю, либо использовать хорошую изоляцию, иначе вибрации от двигателя могли нарушить её работу. Уровни вибрации, которые испытывает Hi-Fi оборудование при повседневном использовании, гораздо ниже, однако некоторые производители, среди которых, например, Naim Audio, по-прежнему прилагают большие усилия, чтобы свести к минимуму вероятное воздействие микрофонного эффекта.

Способность конденсатора накапливать заряд (его ёмкость) пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними, а «пластины» обычно представляют собой тонкую фольгу с тонкими слоями диэлектрика между ними. Это приводит к тому, что конденсаторы подвержены воздействию микрофонного эффекта, поскольку из-за вибрации расстояние между пластинами и, следовательно, значение ёмкости может меняться.

Таким образом, физические свойства материалов, из которых изготовлен конденсатор, могут быть столь же важны, как и электрические параметры. Но что ещё интереснее, вибрация извне не является необходимым условием для того, чтобы конденсаторы страдали от её воздействия, ведь силы, формируемые напряжениями и токами внутри самого конденсатора, также могут вызывать механические резонансы. Из-за этого эффекта можно даже услышать, как некоторые конденсаторы издают звук, когда через них проходит сигнал. В кроссовере акустической системы, где уровни вибраций, напряжения и токи высоки, присутствует «идеальный шторм» факторов, которые делают выбор подходящего конденсатора особенно важной задачей.

Ключевые слова

Проблема микрофонного эффекта и механических резонансов конденсаторов активно обсуждалась на протяжении многих лет, однако исследований по этому вопросу было достаточно мало. Во всяком случае, мало опубликованных исследований. Но те, что существуют, подтверждают мнение, что данный эффект может оказывать заметное влияние качества звучания.

К тому же, в некоторых случаях конденсаторы могут приводить к необычайно высоким уровням гармонических и интермодуляционных искажений. Понимание того, как и почему это происходит, позволяет разработчикам сосредоточить свои усилия на доработке электронной схемы и тщательном выборе электронных компонентов — таким образом, чтобы это принесло наибольшую пользу.

Конденсаторы неполярные в категории «Электрооборудование»

Конденсатор резонансный неполярный 0,27мкФ*1200V MKPH ( 0,27mkF*1200V MKPH ) 50KHz для индукционки , варочной

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

217.50 грн

Купить

RadioPulse

Конденсатор неполярный КТП-2 Н70х4700пФ

Доставка по Украине

20 грн

Купить

Интернет-магазин «Спектр»

Конденсатор неполярный К73П-2 15мкФх400В

Доставка по Украине

150 грн

Купить

Интернет-магазин «Спектр»

Конденсатор неполярный К73П-2 2мкФ-630В

Доставка по Украине

80 грн

Купить

Интернет-магазин «Спектр»

Конденсатор неполярный 10/25V 5×11 CapXon

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

3.04 грн

Купить

RadioPulse

Конденсатор неполярный 10/50V 5×11 CapXon

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

3. 48 грн

Купить

RadioPulse

Конденсатор неполярный 22/16V 5×11 CapXon

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

3.04 грн

Купить

RadioPulse

Конденсатор неполярный 22/63V 8×12 CapXon

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

7.40 грн

Купить

RadioPulse

Конденсатор неполярный 1мк 50В 5х11мм CapXon

Доставка по Украине

Купить

ООО «НПП Крафт-электро»

Конденсатор неполярный 1мк 100В 5х11мм CapXon

Доставка по Украине

Купить

ООО «НПП Крафт-электро»

Конденсатор неполярный 2.2мк 100В 5х11мм CapXon

Доставка по Украине

4.50 грн

Купить

ООО «НПП Крафт-электро»

Конденсатор неполярный 4.7мк 100В 5х11мм CapXon

Доставка по Украине

Купить

ООО «НПП Крафт-электро»

Конденсатор неполярный 4.7мк 50В 5х11мм CapXon

Доставка по Украине

Купить

ООО «НПП Крафт-электро»

Конденсатор неполярный 10мкФ 50В 5×11

Доставка по Украине

1. 90 грн