Електрични кондензатор је један од елемената електричног кола било ког електронског уређаја, чија је главна функција складиштење енергије, а затим је враћање назад у коло. Индустрија нуди широк избор кондензатора, који се разликују по типовима, капацитетима, величинама, применама.
Принцип рада и карактеристике кондензатора
Уређај кондензатора састоји се од две металне плоче-плоче одвојене танким слојем диелектрика. Однос величина и распореда плоча и карактеристика диелектричног материјала одређује индекс капацитивности.
Развој дизајна било ког типа кондензатора има за циљ добијање максималне капацитивности на основу минималних димензија како би се уштедио простор на штампаној плочи уређаја. Један од најпопуларнијих облика по изгледу је у облику бурета, унутар којег су металне плоче увијене са диелектриком између њих.Први кондензатор, измишљен у граду Лајдену (Холандија) 1745. године, назван је „Лајденска тегла“.
Принцип рада компоненте је способност пуњења и пражњења. Пуњење је могуће због присуства плоча на малој удаљености једна од друге. Оближња наелектрисања, раздвојена диелектриком, привлаче се једно другом и задржавају се на плочама, а сам кондензатор тако складишти енергију. Након искључивања извора напајања, компонента је спремна за повратак енергије у коло, пражњење.
Параметри и својства која одређују перформансе, квалитет и трајност рада:
- електрични капацитет;
- специфичан капацитет;
- дозвољено одступање;
- електрична снага;
- сопствена индуктивност;
- диелектрична апсорпција;
- губици;
- стабилност;
- поузданост.
Способност складиштења наелектрисања одређује капацитет кондензатора. Приликом израчунавања капацитета, морате знати:
- површина покривања;
- растојање између плоча;
- диелектрична константа диелектричног материјала.
Да бисте повећали капацитивност, потребно је повећати површину плоча, смањити растојање између њих и користити диелектрик чији материјал има високу диелектричну константу.
Фарад (Ф) се користи за означавање капацитивности - мерне јединице која је добила име у част енглеског физичара Мајкла Фарадаја. Међутим, 1 Фарад је превелик. На пример, капацитет наше планете је мањи од 1 фарада. У радио електроници се користе мање вредности: микрофарад (µФ, милионити део фарада) и пикофарад (пФ, милионити део микрофарада).
Специфични капацитет се израчунава из односа капацитивности и масе (запремине) диелектрика.На овај индикатор утичу геометријске димензије, а повећање специфичне капацитивности постиже се смањењем запремине диелектрика, али то повећава ризик од квара.
Дозвољено одступање пасошке вредности капацитета од стварне одређује класу тачности. Према ГОСТ-у, постоји 5 класа тачности које одређују будућу употребу. Компоненте највише класе тачности се користе у колима високе одговорности.
Диелектрична чврстоћа одређује способност задржавања набоја и одржавања радних својстава. Наелектрисања која остају на плочама теже једно другом, делујући на диелектрик. Електрична чврстоћа је важна особина кондензатора, која одређује трајање његове употребе. У случају неправилног рада, доћи ће до слома диелектрика и компонента ће отказати.
Самоиндуктивност се узима у обзир у колима наизменичне струје са индукторима. За кола једносмерне струје то се не узима у обзир.
Диелектрична апсорпција - појава напона на плочама током брзог пражњења. Феномен апсорпције се узима у обзир за безбедан рад високонапонских електричних уређаја, јер у случају кратког споја постоји опасност по живот.
Губици настају због ниске струје преноса диелектрика. При раду компоненти електронских уређаја у различитим температурним условима и различитој влажности утиче фактор квалитета губитака. На то утиче и радна фреквенција. На ниским фреквенцијама, губици у диелектрику утичу, на високим фреквенцијама - у металу.
Стабилност је параметар кондензатора на који такође утиче температура околине.Његови ефекти се деле на реверзибилне, које карактерише температурни коефицијент, и иреверзибилне, које карактерише коефицијент температурне нестабилности.
Поузданост кондензатора првенствено зависи од услова рада. Анализа кварова указује да је у 80% случајева квар узрок квара.
У зависности од намене, врсте и области примене, разликују се и величине кондензатора. Најмањи и најмањи, величине од неколико милиметара до неколико центиметара, користе се у електроници, док се највећи користе у индустрији.
Сврха
Својство складиштења и ослобађања енергије одредило је широку употребу кондензатора у савременој електроници. Уз отпорнике и транзисторе, они су основа електротехнике. Не постоји ниједан савремени уређај где се не би користили у неком својству.
Њихова способност пуњења и пражњења, заједно са индуктивношћу која има иста својства, активно се користи у радио и телевизијској технологији. Осцилаторно коло кондензатора и индуктивности је основа за пренос и пријем сигнала. Промена капацитивности кондензатора омогућава вам да промените фреквенцију осцилаторног кола. На пример, радио станице могу да емитују на сопственим фреквенцијама, а радио станице могу да се повежу на те фреквенције.
Важна функција је изглађивање таласа наизменичне струје. Сваки електронски уређај који се напаја наизменичном струјом треба филтерске електричне кондензаторе да би произвео једносмерну струју доброг квалитета.
Механизам пуњења и пражњења се активно користи у фотографској опреми.Све модерне камере за снимање користе блиц, што се остварује захваљујући својству брзог пражњења. У овој области је неисплативо користити батерије које добро складиште енергију, али је полако ослобађају. А кондензатори, напротив, моментално ослобађају сву ускладиштену енергију, што је довољно за јак блиц.
Способност генерисања импулса велике снаге помоћу кондензатора користи се у радару и стварању ласера.
Кондензатори обављају улогу контаката за гашење варница у телеграфији и телефонији, као и у телемеханици и аутоматизацији, где је неопходно пребацивање високооптерећених релеја.
Регулација напона дугих далековода врши се коришћењем компензационих резервоара.
Савремени кондензатори, због својих могућности, користе се не само у области радио електронике. Користе се у металопрерађивачкој, рударској, индустрији угља.
Главне сорте
Због разноврсности примене и услова рада електронских уређаја, постоји велики избор компоненти које се разликују по врстама и карактеристикама. Главна подела је по класама и према врсти коришћеног диелектрика.
Врсте кондензатора, подељене по класама:
- са константним капацитетом;
- са променљивим капацитетом;
- штимовање.
Компоненте константног капацитета се користе у сваком електронском уређају.
За промену капацитивности и параметара кола, на пример, фреквенције у осцилаторним колима, користе се кондензатори са променљивом капацитивношћу.У свом уређају имају неколико секција металних покретних плоча, што обезбеђује трајност њиховог рада.
Тример кондензатори се користе за једнократно подешавање опреме. Доступни су у различитим оценама капацитивности (од неколико пикофарада до неколико стотина пикофарада) и оцењени су за напоне до 60 волти. Без њихове употребе, немогуће је фино подесити опрему.
Врсте кондензатора, подељене по типу диелектрика:
- са керамичким диелектриком;
- са филмским диелектриком;
- електролитички;
- јонистора.
Керамичке се израђују у облику мале плоче од керамичког материјала, на коју се прскају метални проводници. Такви кондензатори имају различита својства и користе се и за високонапонска и нисконапонска кола.
За нисконапонска кола најчешће се користе вишеслојне компоненте малих димензија у кућиштима од епоксидне смоле или пластике капацитета од десетина пикофарада до јединица микрофарада. Користе се у високофреквентним колима радио-електронске опреме и могу да раде у тешким климатским условима.
За високонапонска кола се праве већи керамички кондензатори капацитета од десетина пикофарада до хиљада пикофарада. Користе се у импулсним колима и опреми за конверзију напона.
Филмски диелектрик је различитих врста. Најчешћи од њих је лавсан, који има високу чврстоћу. Мање уобичајен је полипропиленски диелектрик, који има мање губитке и користи се у високонапонским колима, као што су кола за појачавање звука и кола средње фреквенције.
Покреће се посебна врста филмских кондензатора који се користе у тренутку покретања мотора и због своје велике капацитивности и посебног диелектричног материјала смањују оптерећење електромотора. Одликују се високим радним напоном и електричном реактивном снагом.
Електролитички кондензатори су направљени у класичном дизајну. Тело је направљено од алуминијума, унутра су ваљане металне плоче. Метални оксид се хемијски одлаже на једну плочу, а течни или чврсти електролит се наноси на другу, формирајући диелектрик. Захваљујући таквом уређају, електролитски кондензатори имају велики капацитет, али посебност њихове употребе током времена је његова промена.
За разлику од керамичких и филмских кондензатора, електролитски кондензатори имају поларитет. Они су, пак, подељени на неполарне, лишене овог недостатка, радијалне, минијатурне, аксијалне. Обим њихове примене је традиционална рачунарска и савремена микрорачунарска технологија.
Посебан тип који се појавио релативно недавно су јонистори. По свом дизајну, они су слични електролитским кондензаторима, али се разликују по великом капацитету (до јединица Фарада). Међутим, њихова употреба је ограничена на мали максимални напон од неколико волти. Суперкондензатори се користе за складиштење меморије: ако се батерија у мобилном телефону или минијатурном рачунару испразни, сачуване информације неће бити неповратно изгубљене.
Поред компоненти у излазној верзији, које су се давно појавиле и које су се традиционално користиле, модерне компоненте се производе у СМД верзији, или, како се још назива, за површинску монтажу. На пример, керамика се може производити у различитим величинама кућишта, од најмањих (1 мм са 0,5 мм) до највећих (5,7 мм са 5 мм), и са одговарајућим напонима од десетина волти до стотина.
Електролитички кондензатори се такође могу производити у пакетима за површинску монтажу. То могу бити стандардни алуминијумски електролитички кондензатори, или могу бити танталски кондензатори, који мало личе на керамичке, али се од њих разликују по већој капацитивности и малим губицима. Могу бити и закачени и не-закачени СМД.
Карактеристика танталских кондензатора је дуг животни век и минимални губици са нешто нижом границом капацитивности, али се истовремено разликују по високој цени. Користе се у колима високе одговорности где је потребан висок капацитет.
Слични чланци:
