Вы находитесь здесь: Главная > Конденсаторы > Конденсатор

Конденсатор

КонденсаторКонденсатор

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Конденсатор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью — устройство для скопления энергии электронного поля. Конденсатор является пассивным электрическим компонентом. Обычно состоит из 2-ух электродов в форме пластинок (именуемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сопоставлению с размерами обкладок.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Конденсатор в цепи неизменного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд либо перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, потому что его обкладки разбиты диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока средством повторяющейся перезарядки конденсатора.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp В определениях способа всеохватывающих амплитуд конденсатор обладает всеохватывающим импедансом

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp где — надуманная единица, — частота протекающего синусоидального тока, — ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для неизменного тока частота равна нулю, как следует, реактивное сопротивление конденсатора нескончаемо (в безупречном случае).

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp При изменении частоты меняются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень воздействия паразитных характеристик — своей индуктивности и сопротивления утрат. На больших частотах хоть какой конденсатор можно рассматривать как поочередный колебательный контур, образуемый ёмкостью , своей индуктивностью и сопротивлением утрат .

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Резонансная частота конденсатора равна

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Как следует, конденсатор целенаправлено использовать только на частотах , на которых его сопротивление носит ёмкостный нрав. Обычно наибольшая рабочая частота конденсатора приблизительно в 2—3 раза ниже резонансной.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Конденсатор может копить электронную энергию. Энергия заряженного конденсатора:

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp где — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.

Свойства конденсаторов

Главные характеристики

Ёмкость

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Основной чертой конденсатора является его ёмкость. В обозначении конденсатора бытует значение номинальной ёмкости, в то время как настоящая ёмкость может существенно изменяться зависимо от многих причин. Настоящая ёмкость конденсатора определяет его электронные характеристики. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению меж обкладками (q = CU). Обычные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Но есть конденсаторы с ёмкостью до 10-ов фарад.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из 2-ух параллельных железных пластинок площадью любая, расположенных на расстоянии друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей место меж пластинами (эта формула справедлива, только когда много меньше линейных размеров пластинок).

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Для получения огромных ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При всем этом напряжение меж обкладками всех конденсаторов идиентично. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

либо

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние меж обкладками и характеристики диэлектрика схожи, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на куски наименьшей площади.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp При поочередном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов схожи. Общая ёмкость батареи поочередно соединённых конденсаторов равна

либо

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Эта ёмкость всегда меньше малой ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Но при поочередном соединении миниатюризируется возможность пробоя конденсаторов, потому что на каждый конденсатор приходится только часть различия потенциалов источника напряжения.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых поочередно, схожа, то эти конденсаторы можно представить в виде 1-го огромного конденсатора, меж обкладками которого находится стопка из пластинок диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Удельная ёмкость

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (либо массе) диэлектрика. Наибольшее значение удельной ёмкости достигается при малой толщине диэлектрика, но при всем этом миниатюризируется его напряжение пробоя.

Номинальное напряжение

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Другой, более принципиальной чертой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в данных критериях в течение срока службы с сохранением характеристик в допустимых границах.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Номинальное напряжение находится в зависимости от конструкции конденсатора и параметров используемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превосходить номинального. Для многих типов конденсаторов с повышением температуры допустимое напряжение понижается.

Полярность

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) работают только при корректной полярности напряжения из-за хим особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При оборотной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за хим разрушения диэлектрика с следующим повышением тока, вскипанием электролита снутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Взрывы электролитических конденсаторов — достаточно распространённое явление. Основной предпосылкой взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый почти всегда утечкой либо увеличением эквивалентного поочередного сопротивления вследствие старения (животрепещуще для импульсных устройств). Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан либо делают насечку на корпусе (нередко можно увидеть её в форме буковкы X, K либо Т на торце). При повышении внутреннего давления раскрывается клапан либо корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа, и давление спадает без взрыва и осколков.

Систематизация конденсаторов

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Основная систематизация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет главные электронные характеристики конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину утрат и др. По виду диэлектрика различают:

Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).

Конденсаторы с газообразным диэлектриком.

Конденсаторы с водянистым диэлектриком.

КонденсаторКонденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, глиняние, тонкослойные из неорганических плёнок.

Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.

КонденсаторЭлектролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех иных типов сначала собственной большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика употребляется оксидный слой на железном аноде. 2-ая обкладка (катод) — это либо электролит (в электролитических конденсаторах) либо слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый конкретно на оксидный слой. Анод изготовляется, зависимо от типа конденсатора, из дюралевой, ниобиевой либо танталовой фольги либо спеченного порошка. Не считая того, конденсаторы различаются по способности конфигурации собственной ёмкости:

КонденсаторНеизменные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие собственной ёмкости (не считая как в течение срока службы).

КонденсаторПеременные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электронным напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Используются, к примеру, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.

Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых меняется при разовой либо повторяющейся регулировке и не меняется в процессе функционирования аппаратуры. Их употребляют для подстройки и выравнивания исходных ёмкостей сопрягаемых контуров, для повторяющейся подстройки и регулировки цепей схем, где требуется малозначительное изменение ёмкости.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Зависимо от предназначения можно условно поделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального предназначения. Конденсаторы общего предназначения употребляются фактически в большинстве видов и классов аппаратуры. Обычно к ним относят более распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особенные требования. Все другие конденсаторы являются особыми. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Применение конденсаторов

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp Конденсаторы находят применение фактически во всех областях электротехники.

Конденсаторы (вместе с катушками индуктивности и/либо резисторами) употребляются для построения разных цепей с частотно-зависимыми качествами, а именно, фильтров, цепей оборотной связи, колебательных контуров и т. п..

КонденсаторПри резвом разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, к примеру, в фотовспышках, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН — ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п.

Потому что конденсатор способен долгое время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти либо устройства хранения электронной энергии.

КонденсаторВ промышленной электротехнике конденсаторы употребляются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.

Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: маленькое изменение расстояния меж обкладками очень приметно сказывается на ёмкости конденсатора.

КонденсаторИП влажности воздуха (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости)

ИП влажности древесной породы

В схемах РЗиА конденсаторы употребляются для реализации логики работы неких защит. А именно, в схеме работы АПВ внедрение конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: