Sovětské papírové kondenzátory. Typy a parametry kondenzátorů

Všechny typy kondenzátorů mají stejnou základní konstrukci, skládá se ze dvou vodivých desek (desek), na kterých se soustřeďují elektrické náboje opačných pólů, a vrstvy izolačního materiálu mezi nimi.

Použité materiály a velikost desek s různými parametry dielektrické vrstvy ovlivňují vlastnosti kondenzátoru.

Klasifikace

Kondenzátory jsou rozděleny do typů podle následujících faktorů.

Účel

Obecný účel . Jedná se o oblíbený typ kondenzátoru používaný v elektronice. Nejsou na ně kladeny žádné zvláštní požadavky.
Speciální . Takové kondenzátory mají zvýšenou spolehlivost při daném napětí a dalších parametrech při spouštění elektromotorů a speciálních zařízení.

Změna kapacity

Konstantní kapacita . Nemají možnost měnit kapacitu.
Variabilní kapacita . Mohou změnit hodnotu kapacity při vystavení teplotě, napětí nebo úpravě polohy desek. Mezi variabilní kondenzátory patří:
Trimmerové kondenzátory nejsou určeny pro nepřetržitý provoz spojený s rychlým nastavením kapacity. Slouží pouze k jednorázovému nastavení zařízení a periodickému nastavování kapacity.
Nelineární kondenzátory měnit jejich kapacitu vlivem teploty a napětí podle nelineárního grafu. Kondenzátory, jejichž kapacita závisí na napětí, se nazývají varikondy , od teploty - tepelné kondenzátory .

Způsob ochrany

Nechráněný pracovat za normálních podmínek, nemají žádnou ochranu.
Chráněný Kondenzátory jsou vyrobeny v chráněném pouzdře, takže mohou pracovat při vysoké vlhkosti.
Nezateplené mají otevřené tělo a nejsou izolovány od možného kontaktu s různými prvky obvodu.
Izolovaný Kondenzátory jsou vyrobeny v uzavřeném pouzdře.
Zhutněný mají tělo vyplněné speciálními materiály.
Zapečetěno mají utěsněné pouzdro, zcela izolované od vnějšího prostředí.

Typ instalace

Jízdní jsou rozděleny do několika typů;
— páskové výstupy;
- nosný šroub;
— kulaté elektrody;
— radiální nebo axiální vedení.
Kondenzátory se šroubovými svorkami vybavené závity pro připojení k obvodu, používané v silových obvodech. Je snazší opravit takové závěry na chladicích radiátorech, aby se snížilo tepelné zatížení.
Kondenzátory S snap-in terminály jsou novým vývojem, při montáži na desku zapadnou na místo. To je velmi výhodné, protože není třeba používat pájení.
Kondenzátory navrženy pro povrchovou instalaci, mají konstrukční prvek: součástí pouzdra jsou vodiče.
Kapacity pro instalaci tisku vyrobeno s kulatými kolíky pro umístění na desce.

Podle dielektrického materiálu

Izolační odpor mezi deskami závisí na parametrech izolačního materiálu. Od toho se odvíjí i přípustné ztráty a další parametry. Uvažujme typy kondenzátorů, které mají různé dielektrické materiály.

Kondenzátory s anorganickým izolantem ze sklokeramiky, smaltu, slídy. Dielektrický materiál je potažen kovovým povlakem nebo fólií.
Nízká frekvence kondenzátory zahrnují izolační materiál ve formě slabě polárních organických filmů, jejichž dielektrické ztráty závisí na frekvenci proudu.
Vysokofrekvenční modely obsahují fólie z fluoroplastu a polystyrenu.
Vysokonapěťové pulzní modely mají izolátor z kombinovaných materiálů.
V kondenzátorech DC napětí já Jako dielektrikum se používá polytetrafluorethylen, papír nebo kombinovaný materiál.
Nízké napětí modely pracují s napětím do 1,6 kV.
Vysokého napětí modely pracují při napětí nad 1,6 kV.
Dozimetrické kondenzátory se používají pro provoz s nízkým proudem, mají nízké samovybíjení a vysoký izolační odpor.
Potlačení hluku kondenzátory snižují rušení vznikající elektromagnetickým polem a mají nízkou indukčnost.
Kapacity s organickým izolantem vyrobené z kondenzátorového papíru a různých fólií.
Vakuové, vzduchové, plněné plynem kondenzátory mají nízké dielektrické ztráty, proto se používají v zařízeních s vysokými frekvencemi.

Tvar desky

Sférický.
Byt.
Válcový.

Polarity

Elektrolytické kondenzátory se nazývají oxidové kondenzátory. Při jejich připojování je nutné dbát na polaritu svorek. Elektrolytické kondenzátory obsahují dielektrikum sestávající z oxidové vrstvy vytvořené elektrochemicky na anodě z tantalu nebo hliníku. Katoda je elektrolyt v kapalné nebo gelové formě.
Nepolární kondenzátory mohou být zapojeny do obvodu bez dodržení polarity.

Designové vlastnosti

Ne všechny typy kondenzátorů diskutované výše jsou velmi oblíbené. Podívejme se proto blíže na konstrukční vlastnosti nejpoužívanějších typů kondenzátorů.

Vzduchové typy kondenzátorů

Jako dielektrikum se používá vzduch. Tyto typy kondenzátorů se osvědčily při provozu na vysokých frekvencích jako ladicí kondenzátory s proměnnou kapacitou. Pohyblivá deska kondenzátoru je rotor a stacionární deska se nazývá stator. Když jsou desky vzájemně posunuty, změní se celková plocha průsečíku těchto desek a kapacita kondenzátoru. Dříve byly takové kondenzátory velmi oblíbené v rozhlasových přijímačích pro ladění rozhlasových stanic.

Keramický

Takové kondenzátory jsou vyrobeny ve formě jedné nebo více desek vyrobených ze speciální keramiky. Kovové desky se vyrábějí naprašováním vrstvy kovu na keramickou desku a jejím připojením k vodičům. Keramický materiál lze použít s různými vlastnostmi.

Jejich rozmanitost je dána širokým rozsahem dielektrických konstant. Může dosáhnout několika desítek tisíc farad na metr a je k dispozici pouze pro tento typ kontejneru. Tato vlastnost keramických kondenzátorů umožňuje vytvářet velké kapacitní hodnoty, které jsou srovnatelné s elektrolytickými kondenzátory, ale polarita připojení pro ně není důležitá.

Keramika má nelineární, komplexní závislost vlastností na napětí, frekvenci a teplotě. Vzhledem k malé velikosti pouzdra se tyto typy kondenzátorů používají v kompaktních zařízeních.

Film

V takových modelech působí plastová fólie jako dielektrikum: polykarbonát, polypropylen nebo polyester.

Desky kondenzátoru jsou stříkané nebo vyrobené ve formě fólie. Novým materiálem je polyfenylensulfid.

Parametry filmových kondenzátorů

Používá se pro rezonanční obvody.
Nejnižší svodový proud.
Malá kapacita.
Vysoká síla.
Odolá vysokému proudu.
Odolné proti elektrickému průrazu (odolává vysokému napětí).
Nejvyšší provozní teplota je až 125 stupňů.

Polymer

Tyto modely se liší od elektrolytických nádrží v přítomnosti polymerního materiálu namísto oxidového filmu mezi deskami. Nepodléhají úniku náboje a bobtnání.

Parametry polymeru poskytují významný pulzní proud, konstantní teplotní koeficient a nízký odpor. Polymerní modely mohou nahradit elektrolytické modely ve filtrech pulzních zdrojů a dalších zařízení.

Elektrolytické

Elektrolytické kondenzátory se od papírových modelů liší dielektrickým materiálem, kterým je oxid kovu vytvořený elektrochemickou metodou na kladné desce.

Druhá deska je vyrobena ze suchého nebo kapalného elektrolytu. Elektrody jsou obvykle vyrobeny z tantalu nebo hliníku. Všechny elektrolytické nádoby jsou považovány za polarizované a mohou normálně fungovat pouze při konstantním napětí při určité polaritě.

Při nedodržení polarity může uvnitř nádoby dojít k nevratnému chemickému procesu, který povede k jejímu selhání nebo dokonce výbuchu, protože se uvolní plyn.

Mezi elektrolytické patří superkondenzátory, které se nazývají ionistory. Mají velmi velkou kapacitu, dosahující tisíců Faradů.

Tantalový elektrolytický

Konstrukce tantalových elektrolytů má zvláštnost v tantalové elektrodě. Dielektrikum se skládá z oxidu tantaličného.

Možnosti

Nevýznamný svodový proud, na rozdíl od hliníkových typů.
Malé velikosti.
Odolnost vůči vnějším vlivům.
Nízký aktivní odpor.
Vysoká citlivost v případě špatného připojení pólu.

Hliníkový elektrolytický

Kladný pól je hliníková elektroda. Jako dielektrikum byl použit oxid hlinitý. Používají se v pulzních blocích a jsou výstupním filtrem.

Možnosti

Velká kapacita.
Správný provoz pouze při nízkých frekvencích.
Zvýšený poměr kapacity k velikosti: Jiné typy kondenzátorů by měly větší velikosti pro jednu kapacitu.
Velký únik proudu.
Nízká indukčnost.

Papír

Dielektrikum mezi fóliovými deskami je speciální kondenzátorový papír. V elektronických zařízeních papírové typy kondenzátorů obvykle pracují ve vysokofrekvenčních a nízkofrekvenčních obvodech.

Kovové papírové kondenzátory mají těsnost, vysokou specifickou kapacitu, vysoce kvalitní elektrickou izolaci. Jejich konstrukce využívá vakuové nanášení kovu na papírové dielektrikum namísto fólie.

Papírové kondenzátory nemají vysokou mechanickou pevnost. V tomto ohledu jsou jeho vnitřnosti umístěny v kovovém pouzdře, které chrání jeho zařízení.

Kondenzátory(z lat. condenso - kompaktní, zahušťovat) - jsou to radioprvky se koncentrovanou elektrickou kapacitou tvořenou dvěma nebo více elektrodami (deskami) oddělenými dielektrikem (speciální tenký papír, slída, keramika atd.). Kapacita kondenzátoru závisí na velikosti (plochě) desek, vzdálenosti mezi nimi a vlastnostech dielektrika.

Důležitou vlastností kondenzátoru je, že pro střídavý proud představuje odpor, jehož hodnota s rostoucí frekvencí klesá.

Jako rezistory, kondenzátory Dělí se na kondenzátory s konstantní kapacitou, kondenzátory s proměnnou kapacitou (VCA), ladicí a samoregulační kondenzátory. Nejběžnější jsou pevné kondenzátory. Používají se v oscilačních obvodech, různých filtrech, dále k oddělení stejnosměrných a střídavých obvodů a jako blokovací prvky.

Kondenzátory stálá kapacita. Konvenční grafické označení kondenzátoru s konstantní kapacitou – dvě paralelní čáry – symbolizuje jeho hlavní části: dvě desky a dielektrikum mezi nimi. V blízkosti označení kondenzátoru na schématu je obvykle uvedena jeho jmenovitá kapacita a někdy i jmenovité napětí. Základní jednotkou měření kapacity je farad (F) - kapacita takového izolovaného vodiče, jehož potenciál se zvyšuje o jeden volt při nárůstu náboje o jeden coulomb. To je velmi velká hodnota, která se v praxi nepoužívá. V radiotechnice se používají kondenzátory s kapacitami od zlomků pikofaradů (pF) až po desítky tisíc mikrofaradů (μF).

Podle GOST 2.702-75 je na obvodech uvedena jmenovitá kapacita od 0 do 9 999 pF v pikofaradech bez označení jednotky měření, od 10 000 pF do 9 999 μF - v mikrofaradech s označením jednotky měření písmeny mk .

Jmenovitá kapacita a přípustná odchylka od ní a v některých případech jmenovité napětí jsou uvedeny na krytech kondenzátory.

V závislosti na jejich velikosti se uvádí jmenovitá kapacita a přípustná odchylka v plné nebo zkrácené (kódované) podobě. Úplné označení kapacity se skládá z odpovídajícího čísla a měrné jednotky a, jak je uvedeno v diagramech, kapacita od 0 do 9 999 pF je uvedena v pikofaradech (22 pF, 3 300 pF atd.) a od 0,01 do 9 999 µF - v mikrofaradech (0,047 uF, 10 uF atd.). Ve zkráceném značení jsou jednotky měření kapacity označeny písmeny P (picofarad), M (mikrofarad) a N (nanofarad; 1 nanofarad = 1000 pF = 0,001 μF). V tomto případě je kapacita od 0 do 100 pF označena v pikofaradech, přičemž písmeno P se umístí buď za číslo (pokud se jedná o celé číslo) nebo na místo desetinné čárky (4,7 pF - 4P7; 8,2 pF -8P2; 22 pF - 22P; 91 pF - 91P atd.). Kapacita od 100 pF (0,1 nF) do 0,1 μF (100 nF) se označuje u nofaradů a od 0,1 μF a výše v mikrofaradech. V tomto případě, pokud je kapacita vyjádřena ve zlomcích nanofaradu nebo mikrofaradu, umístí se odpovídající jednotka měření na místo nuly a čárky (180 pF = 0,18 nF-H18; 470 pF = 0,47 nF -H47; 0,33 μF - MZZ; 0,5 µF -MbO atd.), a pokud se číslo skládá z celé části a zlomku - místo desetinné čárky (1500 pF = 1,5 nF - 1H5; 6,8 µF - 6M8 atd.). Kapacity kondenzátorů, vyjádřené jako celé číslo odpovídajících měrných jednotek, se uvádějí obvyklým způsobem (0,01 μF - YuN, 20 μF - 20M, 100 μF - 100M atd.). Pro označení dovolené odchylky kapacity od jmenovité hodnoty se používají stejná kódová označení jako u rezistorů.

Ztráty v kondenzátory, určované především ztrátami v dielektriku, rostou s rostoucí teplotou, vlhkostí a frekvencí. Mít nejmenší ztráty kondenzátory s dielektrikem z vysokofrekvenční keramiky, se slídovým a filmovým dielektrikem, největší - kondenzátory s papírovým dielektrikem a feroelektrickou keramikou. Tuto okolnost je třeba vzít v úvahu při výměně kondenzátory v rádiových zařízeních. Ke změně kapacity kondenzátoru vlivem prostředí (hlavně jeho teploty) dochází vlivem změn rozměrů desek, mezer mezi nimi a vlastností dielektrika. V závislosti na konstrukci a použitém dielektriku kondenzátory charakterizovaný odlišným teplotním koeficientem kapacity (TKE), který ukazuje relativní změnu kapacity se změnou teploty o jeden stupeň; TKE může být pozitivní nebo negativní. Podle hodnoty a znaménka tohoto parametru kondenzátory jsou rozděleny do skupin, kterým jsou přiřazena odpovídající písmenná označení a barva karoserie.

Pro zachování nastavení oscilačních obvodů při provozu v širokém teplotním rozsahu se často používají sériové a paralelní zapojení kondenzátory, pro které mají TKE různé znaky. Díky tomu při změně teploty zůstává frekvence ladění takového teplotně kompenzovaného obvodu prakticky nezměněna.

Jako každý dirigent, kondenzátory mít nějakou indukčnost. Čím delší a tenčí jsou vývody, tím jsou větší. kondenzátor, tím větší jsou rozměry jeho desek a vnitřních spojovacích vodičů.

Papírové materiály mají nejvyšší indukčnost kondenzátory, ve kterém jsou obklady vyrobeny ve formě dlouhých pásů fólie, svinutých spolu s dielektrikem do kulaté nebo jinak tvarované role. Pokud nebudou přijata zvláštní opatření, např kondenzátory nefungují dobře při frekvencích vyšších než několik megahertzů. Proto v praxi zajistit chod uzamykání kondenzátor v širokém frekvenčním rozsahu spojte keramiku nebo slídu paralelně s papírem kondenzátor malá nádoba.

Existují však papíry kondenzátory a s nízkou vlastní indukčností. V nich jsou pásy fólie připojeny ke svorkám ne na jednom, ale na mnoha místech. Toho je dosaženo buď pásy fólie vloženými do role při navíjení, nebo posunutím pásků (potahů) na opačné konce role a jejich připájením

K ochraně před rušením, které může proniknout do zařízení přes napájecí obvody a naopak, a také pro různá blokování se používají tzv. průchodky kondenzátory. Takový kondenzátor má tři vývody, z nichž dva jsou pevná tyč s proudem procházející tělem kondenzátoru. Jedna z desek je připevněna k této tyči kondenzátor. Třetí svorka je kovové tělo, ke kterému je připojena druhá deska. Průchodové bydlení kondenzátor upevněn přímo k šasi nebo obrazovce a vodič s proudem (napájecí obvod) je připájen k jeho střední svorce. Díky této konstrukci jsou vysokofrekvenční proudy zkratovány do šasi nebo stínění zařízení, zatímco stejnosměrné proudy procházejí bez omezení. Při vysokých frekvencích se používají keramické průchodky kondenzátory, ve kterém roli jedné z desek hraje samotný centrální vodič a druhou je metalizační vrstva nanesená na keramické trubici.

Ke stejnému účelu jako průchodky se používají nosné. kondenzátory, což jsou jakési montážní stojany namontované na kovovém šasi. K ní připojené obložení se rozlišuje v označení takové kondenzátor tři šikmé čáry symbolizující „uzemnění“

Pro provoz v audiofrekvenčním rozsahu, stejně jako pro filtrování usměrněných napájecích napětí, potřebujete kondenzátory, jehož kapacita se měří v desítkách, stovkách i tisících mikrofaradů. Oxidové sloučeniny mají takovou kapacitu při poměrně malých velikostech. kondenzátory(starý název - elektrolytický). V nich roli jedné desky (anody) hraje hliníková nebo tantalová elektroda, roli dielektrika je na ní nanesená tenká vrstva oxidu a roli druhé desky (katody) je speciální elektrolyt, tzv. jehož výstupem je často kovové pouzdro. kondenzátor. Na rozdíl od ostatních většina druhů oxidů kondenzátory polární, tj. pro normální provoz vyžadují polarizační napětí. To znamená, že je lze zapnout pouze ve stejnosměrných nebo pulzujících napěťových obvodech a pouze v polaritě (katoda na mínus, anoda na plus) vyznačené na krytu. Nesplnění této podmínky má za následek ukončení kondenzátor mimo provoz, což je někdy doprovázeno silným výbuchem.

Kysličník kondenzátory jsou velmi citlivé na přepětí, takže diagramy často udávají nejen jejich jmenovitou kapacitu, ale také jmenovité napětí.

Aby se zmenšila velikost, jsou někdy v jednom těle uzavřeny dva kondenzátor, ale jsou vyvozeny pouze tři závěry (jeden je obecný).

Kondenzátory variabilní kapacita (VCA). Kondenzátor proměnná kapacita se skládá ze dvou skupin kovových desek, z nichž jedna se může plynule pohybovat ve vztahu k druhé. Při tomto pohybu se desky pohyblivé části (rotoru) obvykle vkládají do mezer mezi deskami stacionární části (statoru), v důsledku čehož se oblast překrývání jedné desky druhou, a tedy i kapacita, změny. Dielektrikem v KPE je nejčastěji vzduch. V malých zařízeních, například v tranzistorových kapesních přijímačích, jsou široce používány CPE s pevným dielektrikem, které se používají jako fólie vysokofrekvenčních dielektrik odolných proti opotřebení (fluoroplast, polyethylen atd.). Parametry DPS s pevným dielektrikem jsou poněkud horší, ale jsou mnohem levnější na výrobu a jejich rozměry jsou mnohem menší než DPS se vzduchovým dielektrikem.

Hlavní parametry KPI, které nám umožňují vyhodnotit jeho schopnosti při provozu v oscilačním obvodu, jsou minimální a maximální kapacita, které jsou zpravidla uvedeny na diagramu vedle symbolu KPI.

Ve většině rádiových přijímačů a rádiových vysílačů se bloky KPI skládající se ze dvou, tří nebo více sekcí používají k současnému ladění několika oscilačních obvodů. Rotory v takových blocích jsou uloženy na jedné společné hřídeli, jejíž otáčením můžete současně měnit kapacitu všech sekcí. Vnější desky rotorů jsou často dělené (podél poloměru). To umožňuje nastavit jednotku ve výrobě tak, aby byly kapacity všech sekcí stejné v jakékoli poloze rotoru.

V měřicích zařízeních, např. v ramenech kapacitních můstků, se používají tzv. diferenciální (z lat. differentia - rozdíl). kondenzátory. Mají dvě skupiny statorových a jednu rotorovou desku, které jsou uspořádány tak, že když rotorové desky vystupují z mezer mezi deskami jedné statorové skupiny, vstoupí současně mezi desky druhé statorové skupiny. V tomto případě se kapacita mezi deskami prvního statoru a deskami rotoru snižuje a mezi deskami rotoru a druhého statoru se zvyšuje. Celková kapacita mezi rotorem a oběma statory zůstává nezměněna.

Vyžínače kondenzátory. Pro nastavení počáteční kapacity oscilačního obvodu, která určuje maximální frekvenci jeho ladění, se používají trimry kondenzátory, jehož kapacitu lze měnit z jednotek pikofarad na několik desítek pikofarad (někdy i více). Hlavním požadavkem na ně je plynulá změna výkonu a spolehlivá fixace rotoru v poloze nastavené při seřizování. Trimovací osy kondenzátory(obvykle krátké) mají štěrbinu, takže nastavení jejich kapacity je možné pouze pomocí nástroje (šroubováku). Nejpoužívanější ve vysílacích zařízeních kondenzátory s pevným dielektrikem.

Design keramického zastřihovače kondenzátor(PDA) je jedním z nejběžnějších. Skládá se z keramické základny (statoru) a na ní pohyblivě uloženého keramického disku (rotoru). Kryty kondenzátor- tenké vrstvy stříbra - nanášené vypalováním na stator a vnější stranu rotoru. Kapacita se mění otáčením rotoru. V nejjednodušších zařízeních se někdy používají drátěné ořezávače. kondenzátory. Takový prvek se skládá z kusu měděného drátu o průměru 1 ... 2 a délce 15 ... 20 mm, na který je těsně navinut izolovaný drát o průměru 0,2 ... 0,3 mm, otočte otočit. Nádoba se mění odmotáním drátu, a aby navinutí nesklouzlo, napustí se nějakou izolační hmotou (lak, lepidlo atd.).

Samoregulační kondenzátory. Použitím speciální keramiky jako dielektrika, jejíž dielektrická konstanta silně závisí na síle elektrického pole, je možné získat kondenzátor, jehož kapacita závisí na napětí na jeho deskách. Takové kondenzátory se nazývají variconds (z anglických slov vari (schopný) - proměnný a cond (enser) - kondenzátor). Když se napětí změní z několika voltů na nominální hodnotu, kapacita varikondy se změní 3-6krát.

Varikondy lze použít v různých automatizačních zařízeních, v generátorech rozmítacích frekvencí, modulátorech, pro elektrické nastavení oscilačních obvodů atd.

Symbol pro variconda - symbol kondenzátor se znakem nelineární samoregulace a latinským písmenem U.

Obdobně je konstruováno označení tepelných kondenzátorů používaných v elektronických náramkových hodinkách. Faktor, který mění kapacitu takového kondenzátoru – teplota prostředí – je označen symbolem t°.

Přípustná odchylka kapacity libovolné kondenzátor od jmenovité hodnoty se obvykle uvádí v procentech, ale na kondenzátorech velmi malých kapacit je přípustná odchylka od jmenovité hodnoty uvedena v pikofaradech. Pokud je zapnuto kondenzátor Je uvedeno „100 ± 10 %“, což znamená, že jeho kapacita nemůže být menší než 90 nebo větší než 110 pF. Není-li ve značení tolerance uvedena, pak např kondenzátor přípustná odchylka od jmenovité hodnoty ±20 %. Na kondenzátory, vyráběné pouze s jednou, určitou přípustnou odchylkou od jmenovité hodnoty, např. oxidové (starý název - elektrolytické) kondenzátory řady KE, feroelektrické keramické KDS, tolerance také není uvedena.

Při práci kondenzátor v obvodu, kde jsou střídavé i stejnosměrné složky, by celkový součet stejnosměrného napětí a hodnoty amplitudy napětí střídavého proudu neměl překročit jmenovité napětí. Pokud je střídavá složka napětí malá (což je případ všech vysokofrekvenčních a středofrekvenčních zesilovacích stupňů přijímače), pak výběrem kondenzátor, stačí na něm počítat pouze s konstantním napětím. Ale v obvodech koncového stupně a usměrňovačů se musí počítat i s proměnnou složkou.

Je však třeba mít na paměti, že napěťová rezerva by neměla být příliš vysoká kondenzátory při vyšším jmenovitém napětí bývají rozměry větší, což vede ke zvětšení rozměrů celého zařízení jako celku a v konečném důsledku i ke zdražení zařízení.

Kysličník kondenzátory(nebo jak byly dříve nazývány - elektrolytické) se nedoporučují pro použití při střídavém napětí blízkém polovině provozního napětí kondenzátor. To je vysvětleno vlastnostmi zařízení a jejich režimem provozu.

Při normální teplotě skutečná kapacita oxidu kondenzátor může být o 20 % méně a o 80 % více, než je uvedeno na jeho těle. Při maximální provozní teplotě, která pro kondenzátorširoce používaná teplota je 70 - 80°C, kapacita se může zvýšit o 20 - 30% ve srovnání s měřenou při normální teplotě. U kondenzátory, určený pro domácí zařízení, kapacita při teplotě -10°C se může snížit na polovinu oproti kapacitě při normální teplotě ( kondenzátory K50-6, K50-7). Ve vybavení pro pole se používají pracovní podmínky kondenzátory(K50-3, K50-ZA, K50-ZB), ve kterých se kapacita při teplotě - 40 ... - 60 ° C sníží nejvýše o polovinu.

Kysličník kondenzátory polární. Dobře fungují v obvodech stejnosměrného a pulzujícího napětí. Současně se vyrábějí i nepolární oxidové. kondenzátory s hliníkovými a tantalovými fóliovými elektrodami. Takové kondenzátory mohou pracovat v obvodech se střídavým proudem.

Jmenovitá napětí průmyslově vyráběného oxidu kondenzátory rozsah od 3 do 450 V a jmenovité kapacity se pohybují od zlomků mikrofaradu po několik tisíc mikrofaradů, přičemž kondenzátory s velkými kapacitami mají typicky nižší jmenovité napětí.

Protože maximální dovolené napětí zahrnuje i amplitudu střídavé složky, pak pro polární oxid kondenzátory při provozním napětí 100 - 450 V by hodnota proměnné složky neměla překročit 8 % těchto napětí. Čím větší je kapacita a jmenovité napětí, tím menší je přípustná amplituda střídavého proudu. Pokud je proměnná složka velká, oxid kondenzátor přehřívá. V takových případech by měly být oxidové kondenzátory nahrazeny jinými typy kondenzátorů, například vysokokapacitními papírovými kondenzátory.

K vlastnostem oxidu kondenzátory Dále platí, že v usměrňovacích filtrech je lze použít pouze do frekvencí do 1000 Hz. S rostoucí frekvencí (nad 50 Hz) se bude jejich efektivní kapacita zmenšovat a zmenšovat oproti jmenovité, při vyšších frekvencích nepřímo úměrně frekvenci klesá i přípustná amplituda proměnné složky. Takže při frekvenci 100 Hz je přípustná amplituda poloviční než při frekvenci 50 Hz.

Kysličník kondenzátory mají relativně nízký izolační odpor. Nominální pro tento typ kondenzátory provozního napětí může svodový proud dosáhnout až 0,1 mA na každý mikrofarad kapacity. Únik nad tuto normu ukazuje na špatnou kvalitu kondenzátor. Takový kondenzátor je třeba vyměnit.

Kysličník kondenzátory Používají se především v napájecích filtrech, v oddělovacích filtrech a v tranzistorových zařízeních - v komunikačních obvodech mezi tranzistorovými stupni a pro bočníkové odpory v obvodech emitorů tranzistorů.

Stejně jako u ostatních rádiových součástek jsou požadavky na tuhost dovolených odchylek kapacity od jmenovité hodnoty stanoveny pro kondenzátory podle toho, jakou funkci plní v tom či onom zařízení. Ano, pro kondenzátory bočníkové odpory v katodových obvodech RF a IF zesilovačů, kondenzátory filtr a blokování v obvodech anody a stínění, kapacity mohou být tak velké, jak je požadováno, ale ne menší než jmenovitá hodnota uvedená v diagramu; u vazebních kondenzátorů používaných v nízkofrekvenčních zesilovačích mohou být odchylky od jmenovité hodnoty 20 - 30 %. Kapacita kondenzátory, používané v korekčních obvodech, které zlepšují frekvenční odezvu nízkofrekvenčních zesilovačů, by se neměly lišit o více než ±10 % od vypočtené hodnoty.

Typ použitého dielektrika kondenzátor, hraje rozhodující roli při určování rozsahu použití kondenzátor. V oscilačních obvodech dlouhého a středního vlnového rozsahu lze prakticky použít kondenzátory různých typů, včetně těch se slídovým dielektrikem, i když např. kondenzátory nemají vždy dostatečně malé ztráty.

Keramické materiály lze použít ve všech vysokofrekvenčních proudových obvodech. kondenzátory(pro kapacity do 1000 - 5000 pF) nebo neindukční papír (pro kapacity větší než 1000 - 5000 pF).

V obvodech stínících mřížek výbojek a v anodových filtrech vysokofrekvenčních kaskád je přípustné použít pro oddělovací obvody neindukční papír. kondenzátory; v tomto případě musí být vnější obložení uzemněno nebo připojeno ke společnému zápornému vodiči kondenzátor(tato svorka je označena odpovídajícím znakem na těle nebo konci neindukčního kondenzátory). V nízkofrekvenčních stupních všechno kondenzátory může být papír.

Kondenzátory Pro seřízení oscilačního obvodu přijímačů se vzduchovým dielektrikem je vhodné mít proměnnou kapacitu. V ještě větší míře to platí pro oscilační obvody měřicích přístrojů. Z ladění kondenzátory Nejlepší jsou kondenzátory se vzduchovým a keramickým dielektrikem.

Základní závady kondenzátory: porušení izolace (zkrat mezi deskami), vysoký svodový proud (špatná izolace mezi deskami), přerušení vedení au oxidových (elektrolytických) vedení - ztráta kapacity.

Kontrola funkčnosti kondenzátory. Poruchy kondenzátory, zvláště velkou kapacitu, jako je ztráta kapacity, zkrat a velký svodový proud, lze snadno detekovat pomocí megohmetru, stejně jako ohmmetru nebo dokonce jednoduché sondy.

Li kondenzátor velké kapacity je v provozuschopném stavu, pak když je k němu připojena sonda, šipka zařízení se nejprve prudce vychýlí doprava a čím větší kapacita, tím větší bude odchylka. kondenzátor, a pak se poměrně pomalu začne vracet doleva a usadí se nad jedním z dílků na začátku stupnice. Li kondenzátor je vadný, to znamená, že ztratil kapacitu nebo má netěsnost, pak se v prvním případě šipka zařízení vůbec nevychýlí doprava a ve druhém se vychýlí téměř o celou stupnici a poté se usadí jedno z dělení na jeho konci v závislosti na hodnotě svodového odporu. Při kontrole kondenzátoru tímto způsobem byste měli vždy věnovat pozornost tomu, zda napájecí napětí zařízení nepřekračuje povolené napětí kondenzátor, jinak v kondenzátor Během testování může dojít k porušení izolace.

Izolační stav kondenzátorů s kapacitou řádově mikrofarad, někdy i desetiny mikrofaradu, lze posoudit i intenzitou jiskry, pokud kondenzátor připojte nejprve ke zdroji napětí a nabijte a poté zkratujte jeho svorky. Tímto způsobem můžete zkontrolovat kondenzátory všech typů (kromě elektrolytických).

V některých případech je obtížné ověřit kondenzátory malá kapacita (řádově desítky a stovky pikofaradů), při které je jiskra při vybíjení nepatrná a svodový odpor je tak vysoký, že kondenzátor s přerušeným výstupem lze snadno zaměnit za zcela provozuschopný s vysokou svodovou odolností.

Pomocí ohmmetru nebo avometru v režimu měření odporu, je-li to nutné, můžete určit polaritu oxidového kondenzátoru (typ K50-6 atd.). Při připojení k kondenzátor zařízení c. v závislosti na tom, jak jsou sondy připojeny, bude vykazovat větší odpor v jedné poloze a menší odpor v jiné. Vyšší odpor odpovídá případu, kdy je kladná sonda zařízení připojena ke kladnému pólu kondenzátor.

Oxid (elektrolytický) kondenzátory, mající polární svorky, mohou být také zapojeny paralelně a sériově. Při jejich sériovém zapojení by však vždy měla být přijata další opatření, aby se zabránilo porušení izolace. To je zvláště důležité, když v nepřítomnosti oxidu kondenzátory jsou nahrazeny požadovanými provozními napětími kondenzátory menší provozní napětí. Pro vyrovnání napětí jsou ke každému sériově zapojenému kondenzátoru paralelně připojeny rezistory stejného odporu (0,5 - 1,5 MOhm). Ztráty způsobené připojením takových rezistorů jsou nevýznamné a prakticky neovlivňují činnost usměrňovače. Celková kapacita dvou identických kapacit kondenzátory, zapojený do série, se rovná polovině kapacity každého z nich.

Při navrhování a opravách elektronických zařízení je často potřeba zkontrolovat rádiové prvky, vč kondenzátory. Řekneme si, jak spolehlivě zkontrolovat provozuschopnost kondenzátorů před jejich použitím.

Nejdostupnější a nejrozšířenější zařízení, se kterým můžete zkontrolovat téměř jakékoli kondenzátor, je digitální multimetr v režimu ohmmetru.

Nejdůležitější je zkontrolovat kondenzátor pro rozbití.

Zhroutit se kondenzátor- jedná se o poruchu spojenou se změnou dielektrického odporu mezi deskami kondenzátor z důvodu překročení dovoleného provozního napětí na deskách kondenzátoru.

Pokud je výrazně překročeno provozní napětí kondenzátor, dojde k elektrickému průrazu mezi jeho deskami. Propíchnutý na těle kondenzátory můžete odhalit ztmavnutí, otok, tmavé skvrny a další vnější známky nesprávné funkce prvku.

Protože kondenzátor neprochází stejnosměrný proud, pak odpor mezi jeho vývody (deskami) musí být velmi velký a omezený pouze tzv. svodovým odporem. Ve skutečnosti kondenzátory dielektrikum, navzdory skutečnosti, že je to v podstatě izolant, prochází malým proudem. Tento proud pro pracovní kondenzátor je velmi malý a nebere se v úvahu. Říká se tomu svodový proud.

Tato metoda je vhodná pro testování nepolárních kondenzátory. U nepolárních kondenzátorů, ve kterých je dielektrikum slída, keramika, papír, sklo, vzduch, je svodový odpor nekonečně velký a pokud změříte odpor mezi vývody takových kondenzátor digitální multimetr, zařízení zaznamená nekonečně vysoký odpor.

Obvykle, pokud vy kondenzátor Pokud dojde k elektrickému průrazu, pak je odpor mezi jeho deskami poměrně malý - několik jednotek nebo desítek ohmů. Děrovaný kondenzátor, ve skutečnosti je obyčejný dirigent.

V praxi zkontrolujte, zda nedošlo k porušení jakékoli nepolární kondenzátor můžeš to udělat:

Přepněte digitální multimetr do režimu měření odporu a nastavte největší možný limit měření odporu.
Dále připojíme měřicí sondy na svorky testované věci. kondenzátor. Pokud kondenzátor funguje správně, zařízení neukáže žádnou hodnotu a na displeji se rozsvítí 1. To znamená, že odpor svodu kondenzátor více než 2 megaohmy. To ve většině případů stačí k posouzení provozuschopnosti. kondenzátor. Pokud digitální multimetr jasně detekuje jakýkoli odpor menší než 2 megaohmy, pak s největší pravděpodobností kondenzátor vadný

Vezměte prosím na vědomí, že při měření nemůžete držet vodiče a sondy multimetru oběma rukama. Protože v tomto případě zařízení zaznamená odpor vašeho těla, nikoli odpor svodu kondenzátor. Protože odpor lidského těla je menší než svodový odpor, proud bude protékat cestou nejmenšího odporu, tedy vaším tělem po dráze z ruky do ruky. Proto nezapomeňte na pravidla při měření odporu.

Kontrola polárních elektrolytů kondenzátory Použití ohmmetru je poněkud odlišné od testování nepolárních.

Odolnost proti úniku polární kondenzátory je obvykle alespoň 100 kOhm. Pro kvalitnější polar kondenzátory tato hodnota je alespoň 1 megaohm. Při kontrole takové kondenzátory Ohmmetr by měl být nejprve vybit kondenzátor zkratováním svorek.

Dále je třeba nastavit limit měření odporu alespoň na 100 kiloohmů. Pro ty výše uvedené kondenzátory to bude limit 200 k (200 000 ohmů). Dále při dodržení polarity připojení sond změřte svodový odpor kondenzátor. Od elektrolytu kondenzátory mají poměrně vysokou kapacitu, pak při kontrole kondenzátor se začne nabíjet. Tento proces trvá několik sekund, během kterých se odpor na digitálním displeji zvýší až do kondenzátor nebude účtovat. Pokud hodnota naměřeného odporu překročí 100 kiloohmů, pak lze ve většině případů s přiměřenou jistotou soudit, že kondenzátor.

Dříve, když byly ukazatelové ohmmetry mezi radioamatéry běžné, kontrola kondenzátory byla provedena podobným způsobem. V tomto případě byl kondenzátor nabíjen z ohmmetrové baterie a odpor ukazovaný ukazatelem se zvýšil, nakonec dosáhl hodnoty svodového odporu.

Na základě rychlosti, kterou se ručička měřicího zařízení vychyluje z nuly na konečnou hodnotu, se kapacita elektrolytu kondenzátor. Čím déle nabíjení trvalo (čím déle se šipka zařízení odchýlila), tím větší byla kapacita. kondenzátor. Pro kondenzátory při malé kapacitě (1 - 100 µF) se ručička měřicího zařízení poměrně rychle vychýlila, což ukazovalo na malou kapacitu kondenzátor, ale při kontrole kondenzátory s velkou kapacitou (1000 mikrofaradů nebo více) se jehla vychylovala mnohem pomaleji.
Zkouška kondenzátory použití ohmmetru je nepřímá metoda. Přesnější a pravdivější posouzení zdravotního stavu kondenzátoru a jeho parametrů lze získat pořízením multimetru se schopností měřit kapacitu kondenzátoru.

Při kontrole elektrolytu kondenzátory Před měřením kapacity je nutné testované zařízení zcela vybít. kondenzátor. Toto pravidlo je třeba dodržovat zejména při kontrole polární kondenzátory s velkou kapacitou a vysokým provozním napětím. Pokud tak neučiníte, může dojít k poškození měřicího zařízení.

Často musíte například kontrolovat provozuschopnost kondenzátory, které fungují jako filtry a používají se ve spínaných zdrojích. Jejich kapacita a provozní napětí jsou poměrně vysoké a pokud nejsou zcela vybité, mohou vést k poškození měřicího zařízení.

Proto takové kondenzátory Před kontrolou by měl být vybit zkratováním svorek (pro nízké napětí kondenzátory s nízkou kapacitou), nebo připojením rezistoru s odporem 5-10 kiloohmů na svorky (pro vn. kondenzátory). Při provádění této operace se nedotýkejte svorek rukama. kondenzátor, jinak můžete při vybití destiček dostat nepříjemný elektrický šok. Při zkratování svorek nabitého elektrolytu kondenzátor přeskočí jiskra. Aby se zabránilo vzniku jiskry, vysokonapěťové svorky kondenzátory a zkratován přes odpor.

Jedna z významných poruch elektrolytu kondenzátory je částečná ztráta kapacity způsobená zvýšeným únikem. V takových případech kapacita kondenzátor znatelně méně, než je uvedeno na obalu. Je poměrně obtížné určit takovou poruchu pomocí ohmmetru. Pro přesnou detekci poruchy, jako je ztráta kapacity, budete potřebovat měřič kapacity, který není k dispozici v každém multimetru.

Odhalit takovou poruchu pomocí ohmmetru je také obtížné. kondenzátor jako útes. Při zlomení kondenzátor elektricky se skládá ze dvou izolovaných vodičů bez jakékoli kapacity.

Pro polární elektrolytické kondenzátor Nepřímým znakem přerušení může být absence změny hodnot na displeji multimetru při měření odporu. Pro nepolární kondenzátory malá kapacita, je téměř nemožné zjistit přerušení, protože je provozuschopné kondenzátor má také velmi vysokou odolnost.

Zjistit vloupání kondenzátor je možné pouze pomocí přístrojů pro měření kapacity kondenzátoru.

V praxi vloupání kondenzátory se vyskytuje zcela výjimečně, především v důsledku mechanického poškození. Mnohem častěji při opravách zařízení musíte vyměnit kondenzátory s elektrickým výpadkem nebo částečnou ztrátou kapacity.
Například kompaktní zářivky často selhávají kvůli elektrickému poškození kondenzátorů v elektronickém obvodu měniče.

Příčinou poruchy televizoru může být ztráta kapacity elektrolytický kondenzátor v napájecím obvodu.

Ztráta kapacity elektrolytických kondenzátorů se snadno zjistí měřením kapacity takových kondenzátorů kondenzátory pomocí multimetrů s funkcí měření kapacity.
Porucha kondenzátor lze určit vnější kontrolou, například pouzdro elektrolytu kondenzátory má v horní části těla vrubovou mezeru. To znamená, že na kondenzátor bylo přivedeno nadměrné napětí, v důsledku čehož došlo k tzv. „výbuchu“ kondenzátoru.Pouzdra nepolárních kondenzátorů mají při výrazném překročení provozního napětí tendenci k rozštěpení, resp. na povrchu se tvoří trhliny a praskliny.

Takovéto defekty kondenzátorů se objevují například tehdy, když je elektronické zařízení vystaveno silnému elektrickému výboji během výbojů blesku a silných napěťových rázů v osvětlovací síti.

Vlastnosti kondenzátoru

Kondenzátor nepropouští stejnosměrný proud a je pro něj izolantem.

Pro střídavý proud není kondenzátor překážkou. Odpor (kapacita) kondenzátoru vůči střídavému proudu klesá se zvyšováním jeho kapacity a frekvence proudu a naopak roste se snižováním kapacity a frekvence proudu.

Vlastnost kondenzátoru poskytovat různý odpor vůči střídavému proudu našla široké uplatnění. Kondenzátory slouží k filtraci, oddělení některých frekvencí od jiných, oddělení proměnné složky od konstantní...

Z čeho jsou vyrobeny kondenzátory?

Nejjednodušší kondenzátor se skládá ze 2 kovových desek (desek) oddělených izolátorem (dielektrikem). Pokud je jedna deska kondenzátoru nabita kladně a druhá záporně, pak se na deskách budou držet opačné náboje, které se vzájemně přitahují. Kondenzátor tedy může být zásobníkem elektrické energie.

Desky kondenzátoru jsou obvykle vyrobeny z hliníku, mědi, stříbra, tantalu. Jako dielektrikum se používá speciální kondenzátorový papír, slída, syntetické fólie, vzduch, speciální keramika atd.

Pokud použijete fóliové obložení a vícevrstvé filmové dielektrikum, můžete vyrobit kondenzátory v rolích se specifickou akumulační kapacitou v rozmezí přibližně od 0,1 J/kg do 1 J/kg nebo od 0,03 mWh/kg do 0,3 mWh/kg. Kondenzátory tohoto typu nejsou pro svou nízkou měrnou akumulační kapacitu vhodné pro dlouhodobé uchování významného množství energie, ale jsou široce používány jako zdroje jalového výkonu v obvodech střídavého proudu a jako kapacitní reaktance. Mnohem efektivněji lze energii akumulovat v elektrolytických kondenzátorech, jejichž konstrukční princip je na Obr. 2.

1 plech nebo fólie (hliník, tantal atd.),
2 dielektrikum oxidu kovu (Al2O3, Ta2O5 nebo jiné),
3 papír, atd., napuštěný elektrolytem (H3BO3, H2SO4, MnO2 nebo jiné) a glycerinem Protože tloušťka dielektrické vrstvy v tomto případě obvykle zůstává do 0,1 µm, lze tyto kondenzátory vyrábět s velmi velkou kapacitou ( až 1 F), ale při relativně nízkém napětí (obvykle několik voltů).

Ještě větší kapacitu mohou mít ultrakondenzátory (superkondenzátory, ionistory), jejichž desky jsou na rozhraní mezi elektrodou z mikroporézního grafitu a elektrolytem dvojitou elektrickou vrstvou o tloušťce několika desetin nanometru (obr. 3).

1 mikroporézní grafitová elektroda,
2 elektrolyt

Účinná plocha desek takových kondenzátorů díky pórovitosti dosahuje až 10 000 m2 na gram hmoty elektrody, což umožňuje dosáhnout velmi vysoké kapacity při velmi malých velikostech kondenzátorů. V současné době se vyrábí ultrakondenzátory pro napětí do 2,7 V a kapacity do 3 kF. Jejich měrná akumulační kapacita se obvykle pohybuje od 0,5 Wh/kg do 50 Wh/kg a existují prototypy s měrnou akumulační kapacitou až 300 Wh/kg.
Jsou výhodné při spotřebě energie ve formě krátkých pulsů (například pro napájení startéru spalovacích motorů) nebo při požadavku rychlého (druhého) nabití akumulačního zařízení. Například v roce 2005 byl v Šanghaji zahájen zkušební provoz ultrakondenzátorových autobusů, jejichž baterie kondenzátorů se nabíjí, když autobus stojí na každé zastávce.

Při výběru kondenzátoru pro konkrétní zařízení je třeba vzít v úvahu následující okolnosti:

a) požadovaná hodnota kapacity kondenzátoru (uF, nF, pF),

b) provozní napětí kondenzátoru (maximální hodnota napětí, při které může kondenzátor pracovat po dlouhou dobu, aniž by se změnily jeho parametry),

c) požadovaná přesnost (možné rozložení kapacitních hodnot kondenzátoru),

d) teplotní koeficient kapacity (závislost kapacity kondenzátoru na teplotě okolí),

e) stabilita kondenzátoru,

f) svodový proud dielektrika kondenzátoru při jmenovitém napětí a dané teplotě. (Může být uveden dielektrický odpor kondenzátoru.)

aplikace

Ve všech radiotechnických a elektronických zařízeních se kromě tranzistorů a mikroobvodů používají kondenzátory. Některé obvody jich mají více, jiné méně, ale prakticky neexistuje elektronický obvod bez kondenzátorů.

Kondenzátory přitom mohou v zařízeních plnit různé úkoly. V prvé řadě jsou to kapacity ve filtrech usměrňovačů a stabilizátorů. Pomocí kondenzátorů se přenáší signál mezi zesilovacími stupni, staví se dolní a horní propusti, nastavují se časové intervaly v časových prodlevách a volí se kmitočet kmitů v různých generátorech.

Kondenzátory mají svůj původ v Leydenské nádobě, kterou používal nizozemský vědec Pieter van Musschenbroeck při svých experimentech v polovině 18. století. Žil ve městě Leiden, takže není těžké uhodnout, proč se tato nádoba tak jmenovala.

Vlastně to byla obyčejná skleněná dóza, uvnitř i zvenčí obložená alobalem - staniolem. Používal se ke stejným účelům jako moderní hliník, ale hliník ještě nebyl objeven. Jediným zdrojem elektřiny v té době byl elektroforový stroj, schopný vyvinout napětí až několik set kilovoltů. Tady byla nabita Leydenská nádoba. Učebnice fyziky popisují případ, kdy Muschenbroek vypustil plechovku přes řetěz deseti strážců držících se za ruce. Tehdy ještě nikdo netušil, že následky mohou být tragické. Rána byla docela citlivá, ale ne smrtelná. Nedošlo k tomu, protože kapacita Leydenské nádoby byla zanedbatelná, puls byl velmi krátkodobý, takže vybíjecí výkon byl nízký.

Kondenzátory nejsou pouze prvky rádiových a elektrických obvodů. V přírodě se s přírodními kondenzátory setkáváme při bouřce, kdy se opačně nabitá oblaka vybíjejí vůči sobě navzájem nebo vůči zemi. Tvoří se blesky a burácí hromy.

Kondenzátory jsou široce používány v napájecích systémech průmyslových podniků a elektrifikovaných železnic pro zlepšení využití elektrické energie se střídavým proudem. Jeden. p.s. a dieselové lokomotivy se kondenzátory používají k vyhlazení pulzujícího proudu přijímaného z usměrňovačů a přerušovačů pulzů, k boji proti jiskření kontaktů elektrických zařízení a rádiovému rušení, v řídicích systémech pro polovodičové měniče, jakož i k vytvoření požadovaného symetrického třífázového napětí k napájení elektromotorů pomocných strojů. V radiotechnice se kondenzátory používají k vytváření vysokofrekvenčních elektromagnetických kmitů, oddělují elektrické obvody stejnosměrného a střídavého proudu atd. 1. V radiotechnice a televizních zařízeních - vytvářet oscilační obvody, ladit je, blokovat, oddělovat obvody s různými obvody. frekvence, v usměrňovacích filtrech atd. d.

2. V technologii radiolaku - pro získání vyšších výkonových impulsů, tvarových impulsů atd.

3. V telefonii a telegrafii - pro oddělení střídavých a stejnosměrných obvodů, oddělení proudů různých frekvencí, zhášení jisker v kontaktech, vyvažování kabelových vedení atd.

4. V automatizaci a telemechanice - pro vytváření snímačů na kapacitním principu, oddělování obvodů stejnosměrných a pulsujících proudů, zhášení jisker v kontaktech, v obvodech tyratronových pulzních generátorů atd.

5. V technice počítačů - ve speciálních paměťových zařízeních atp.

6. V elektrické měřicí technice - vytvářet kapacitní vzorky, získávat proměnnou kapacitu (kapacitní zásobníky a laboratorní proměnné kondenzátory), vytvářet měřicí přístroje na kapacitním principu atd.

7. V laserové technologii - produkovat silné pulsy.

V moderní energetice nacházejí kondenzátory také velmi rozmanité a důležité aplikace:

pro zlepšení účiníku a průmyslových instalací (kosinusové nebo bočníkové kondenzátory);

pro podélnou kapacitní kompenzaci dálkových přenosových vedení a pro regulaci napětí v distribučních sítích (sériové kondenzátory);

pro kapacitní odběr energie z vysokonapěťových přenosových vedení a pro připojení speciálních komunikačních zařízení a ochranných zařízení (komunikačních kondenzátorů) k přenosovým vedením;

pro přepěťovou ochranu;

pro použití v napěťových pulzních obvodech (VPP) a vysokovýkonových proudových pulzních generátorech (HCP) používaných při testování elektrických zařízení;

pro svařování elektrickým výbojem;

pro spouštění kondenzátorových elektromotorů (rozběhové kondenzátory) a pro vytvoření požadovaného fázového posunu v přídavném vinutí těchto motorů;

v osvětlovacích zařízeních se zářivkami;

k potlačení rádiového rušení vytvářeného elektrickými stroji a vozovým parkem elektrifikované dopravy.

Kromě elektroniky a elektroenergetiky se kondenzátory používají i v dalších neelektrických oblastech techniky a průmyslu pro tyto hlavní účely:

V kovoprůmyslu - ve vysokofrekvenčních zařízeních pro tavení a tepelné zpracování kovů, v elektroerozivních (elektrojiskrových) zařízeních, pro magnetické pulzní zpracování kovů atd.

V těžebním průmyslu (uhlí, kovové rudy atd.) - v důlní dopravě na kondenzátorových elektrických lokomotivách normální a vysokofrekvenční (bezkontaktní), v elektrických výbušných zařízeních využívajících elektrohydraulický efekt atd.

V automobilové technice - v zapalovacích obvodech pro zhášení jisker v kontaktech a pro potlačení rádiového rušení.

V lékařské technice - v rentgenových zařízeních, v elektroléčebných přístrojích atp.

V technologii využití atomové energie pro mírové účely - pro výrobu dozimetrů, pro krátkodobou výrobu velkých proudů atp.

Ve fotografické technice - pro letecké snímkování, získávání záblesku světla při běžném fotografování atp.

Rozmanitost aplikací vede k extrémně široké škále typů kondenzátorů používaných v moderní technologii. Spolu s miniaturními kondenzátory vážícími méně než gram a rozměry v řádu několika milimetrů se tedy dají najít kondenzátory o hmotnosti několika tun a přesahující svou výškou lidskou výšku. Kapacita moderních kondenzátorů se může pohybovat od zlomků pikofaradu až po několik desítek a dokonce stovek tisíc mikrofaradů na jednotku a jmenovité provozní napětí se může pohybovat od několika voltů do několika stovek kilovoltů.

Úlohou kondenzátoru v elektronickém obvodu je ukládat elektrický náboj, oddělovat složky stejnosměrného a střídavého proudu, filtrovat pulzující proud a mnoho dalšího.

V sovětských dobách, kdy bylo mnoho stacionárních elektronických hodinek napájeno ze zásuvky a ještě nebyly vynalezeny kompaktní a levné baterie, tam řemeslníci dávali kondenzátory, aby v případě výpadku proudu, třeba krátkodobého, mohli pracovat a neztrácet rychlost.

§ 1.1. Funkce a aplikace

Elektrické kondenzátory v elektronice

nal, radiotechnika, elektrotechnika

a elektrické silové zařízení jsou prováděny

fungují jako zařízení pro ukládání energie, vyzařují

jalový výkon, závislý na frekvenci

tato reaktance. Implementace

dělají to díky svým schopnostem

schopnost akumulovat elektrickou energii,

a poté jej dejte do zátěžového obvodu.

Používají se vysoce výkonné proudové impulsy

slouží k vytvoření extrému

silou a silou magnetického pole

obloukové výboje v plynech a kapalinách

Vysoké a ultra vysoké pulzy

napětí se používají v high-tech

vysoké napětí při testování a výzkumu

pro charitativní účely.

Používají se kapacitní zařízení pro ukládání energie

se používají ve výzkumných zařízeních

fyzika plazmatu, termonukleární reakce,

elektronické testování různých zařízení

rotechnologická zařízení (magnet

pulzní ražení, instalace, použití

elektrohydraulický tlumič zuyuschie, im-

pulzní elektrické svařování, magnetizace,

ultrazvuková technologie, elektrická jiskra

nová technologie zpracování, elektroplazma

liz atd.). Akumulační kondenzátory

široce používané v různých zařízeních

vlastnosti pulzní komunikace, radar,

navigace v pulzních světelných zdrojích

ta (vysoce intenzivní zdroje - lam-

py-flares, signální instalace - květen-

ki, optické kvantové generátory - la-

zers atd.), pulzní rentgen

Kondenzátory se používají v technologii

seismický průzkum (elektrodynamický im-

pulzní buzení pružných vln v zemi

kůra), odpálit detonátory ve mně-

dicine (pulzní defibrilátor)

Úložná zařízení pro výkonné generátory

proudové impulsy mohou být nejjednodušší (v

ve formě kondenzátorových nebo kondenzátorových baterií -

tori) a složitější (umělé

dlouhé čáry, například řetězová forma

pokos nebo sada paralelních LC-

tvarovače).

Kondenzátory v nich jsou poměrně dlouhé-

akumulují elektrickou energii z

relativně nízkoenergetický zdroj a

pak ho rychle zatížili. Nako-

jsou použity výkonové kondenzátory

zejména v inteligentním spodním kondenzátoru

obyvatelé napětí.

Hlavní pracovní postup v řadě

zařízení s kapacitním úložištěm energie

gia to nedává do zátěže, ale

nashromáždění. Schopnost kondenzátoru

rychle akumulovat elektrickou energii

gyyu se používá k vytvoření různých

zařízení pro ochranu elektrických zařízení

ruda a její prvky z přepětí

poruchy způsobené bouřkami nebo

mutační jevy. Tato vlastnost je

také poměrně malé rozměry, vys

vysoká spolehlivost kondenzátorů je způsobena

vedly zejména k jejich širokému používání

tion v tlumicích obvodech výkonných

vysokonapěťové měniče pro vysoké napětí

vyrovnání napětí v sérii

ale ventily jsou zapnuté.

V tyristorových měničích (vy-

usměrňovače, invertory, pulzní regulátory

látory), v bezkontaktním spínání

V tomto zařízení se používají kondenzátory

pro nucené zapínání a vypínání

diody a ventily s neúplným ovládáním

odpovědnost. Spínací kondenzátory

v bezkontaktních zařízeních, ve kterých pracují

akumulačním režimu, zatímco v před

vychovatelé s pracovními procesy obvykle

ale nabijte a vybijte (nebo znovu

náboj) kondenzátoru.

Schopnost akumulace kondenzátoru

elektrická energie je široce používána -

a pro potlačení impulsního šumu v

různá elektronická zařízení, např

vytváření počítačových paměťových buněk, integrace

a diferenciace el

signály (analogové počítače, systémy automobilů

automatizace, ovládání atd.).

Úspory se hojně využívají

vlastnosti kondenzátorů při použití

v různých pulzních zařízeních

nízký výkon: v pulzních generátorech

proud a napětí speciální tvar

(skenovací, měřicí přístroje-

va n atd.). v samooscilaci a sestupu

zařízení. Kondenzátory velmi často slouží jako zdroj jalového výkonu

ness. Tato vlastnost se projevuje, když

když jsou ovlivněny proměnnou

(obvykle sinusového tvaru) napětí

život Proud procházející kondenzátorem je

torus, vede napětí o úhel blízký

na π/2, tedy kondenzátor, téměř ne

spotřebovává činný výkon, generuje

reaktivní. Tato schopnost se využívá

ke zlepšení účiníku

spotřebitelů elektrické energie tím

částečné nebo úplné odškodnění za ně

jalový výkon, který snižuje ztráty

energie v generátorech, transformátorech,

elektrické sítě, zvyšuje stabilitu

možnost paralelního provozu energetických systémů,

stabilizuje napětí mezi spotřebiteli.

Pro zvýšení stability para-

efektivní provoz a propustnost

elektrické vedení, jakož i pro zlepšení

změna provozního režimu energetických systémů

změnit nastavení podélné kompenzace -

ce, jejichž hlavním prvkem je -

jsou implementovány výkonné kondenzátorové banky

kompenzující induktivní

odpor vedení vysokého napětí

přenos síly Podélné instalace

používá se kompenzace jalového výkonu

běží na elektrifikované železo

V poslední době kondenzátorové baterie

Příkladem se staly podélné vyrovnávací příkopy

pracovat pro tepelné tavby rud

vysoce výkonné pece (tisíce a desítky

tisíc kilowattů), tj. s prudkým překročením

variabilní zátěž.

Podélná kapacitní kompenzace

jalový výkon je využíván efektivně

určené pro spouštění asynchronních strojů

vysoký výkon, když jsou napájeny

vedení s vysokým odporem (linky

nedostatečný výkon a relativně

dlouhá délka). V energetických systémech

Hustota se používají v bateriích jako

podélné a příčné centralizované

kompenzace jalového výkonu v koupelně.

Poskytují snížení energetických ztrát

a zlepšit provozní režimy energie

systémy (spolu s elektrárnami

zajistit potřebné napětí

uzly a energetické toky). V obou typech

baterie se používají v sérii

paralelní připojení velkého počtu

jediné kondenzátory.

Kondenzátory nejsou široce používány

pouze v centralizovaných instalacích

kompenzace jalového výkonu, ale i v

nastavení pro skupinu a jednotlivce

žádná náhrada. Takové příklady mohou

kde se pro osvětlení používají kondenzátory

kov s výbojkami, start

a pracovní kondenzátory jednofázové asyn-

chronické elektromotory (v tomto případě

Hlavní funkcí kondenzátorů je

je vytvořit fázový posun π/2

mezi proudy vinutí motoru), kon-

denzátory, které rostou velmi nízko

indukční účiník

elektrotepelná zařízení průmyslová

noah a vyšší frekvence. Skupina a

individuální reaktivní kompenzace

energie spotřebitelů dává velký ekonomický efekt díky snížení

ztráty energie při jejím přenosu, snížení

zmírnění poklesu napětí ve špičce

rekonstrukce energetických sítí (z důvodu

nedostatečné napájecí vedení,

transformátory atd.).

Schopnost kondenzátorů kompenzovat

změnit jalový výkon spotřebitelů

elektřina se používá nejen pro

frekvenci 50-6 0 Hz, ale i při vých

provozní frekvence, například palubní systémy

vozidla, elektrotepelná

lyžařské instalace. V tomto případě je to zásadní

ale hmotnost a rozměry primárního

generátor elektřiny.

Kompenzace reaktivními kondenzátory

je možný výkon asynchronního stroje

umožňuje vytvářet asynchronní generátory,

efektivní při proměnných otáčkách

pohon primárního pohonu (hydraul

lyže, plynové turbíny). Obsahují kondenzát

ry zajišťují buzení magnet

kompenzace průtoku a jalového výkonu

hustota zatížení.

Plná kompenzace kondenzátory

jalový výkon indukčních cívek

K tomu dochází také při silných oscilacích.

praporových obvodů rádiových generátorů

redakce. Bez kondenzátorů to nejde

provoz těchto zařízení s vysokou účinností

příznivý účinek a nízká spotřeba

pocity, stejně jako generování bolesti

nejvyšší aktivní kapacity.

Další vlastností kondenzátorů je změna

snížit svou reakci, když

Střídavý proud je nepřímo úměrný

frekvence (x s =1/2 π / C) - široce používané

je možné při vytváření různých filtrů v

radiotechnika, elektronika, elektro

používaná technická zařízení

oddělení napětí a proudů různých

Filtruje nízké, vysoké frekvence, polo-

sova a odmítač, představující spol.

bojovat s kombinací induktivní a kapacitní,

odporové a kapacitní prvky, které jsou

jsou nedílnou součástí většiny

elektronických a rádiových zařízení.

Filtry se používají i v energetice

ikálních systémů. S jejich pomocí nízkoenergetické

použité vysokofrekvenční signály

určené pro komunikace, telemechaniku, průmyslové systémy

nouzová automatizace a další účely,

jsou odděleny od průmyslových namáhání

vysokonapěťové frekvence. Napájení

filtry se používají v elektroenergetice

ke, aby se tvar napětí přiblížil

sinusový v přítomnosti zdrojů

vyšší harmonické (usměrňovače), oblouk

pece atd.), ve výkonových polovodičích

nick konvertory pracující v

samostatný nebo síťový režim.

V reaktivních filtrech rezonanční

násobiče napětí a další zařízení

používají se rezonanční vlastnosti

obvody sestávající z kondenzátorů do

produktivita.

Kondenzátory se používají ve filtrech

nejen variabilní, ale i konstantní

proudu, ve kterém je užitná složka

je konstantní napětí a úkol

filtr má vyhladit kulky

napěťové rázy (snížením přepětí

variabilní složka), tedy zde jedna-

schopnost kon-

denzátor k akumulaci energie a redukci

jeho odpor s frekvencí. Takový

filtry se používají v napájecích zdrojích

různá elektronická a elektrická zařízení

technická zařízení, například ve vysokém napětí

instalace elektrostatického lakování

ki, čištění plynu, v pulzní stabilizaci

napětí tori, EV M atd.

Vlastnost kondenzátorů snížit jejich

odpor s rostoucí frekvencí příčin

vede k jejich širokému použití v elektrotechnice

ron a radioelektronická zařízení v

jako blokovací nebo odrušovací

odlévací prvek. Role kondenzátoru v

v tomto a v předchozích případech uzavírá-

Cílem je uzavřít cestu ve výšce

pevné proudy, které jim nedovolují projít

prostřednictvím dalších obvodů a prvků zařízení

roje, například do napájecí sítě.

Kondenzátory jsou integrální součástí

prvek fázově posuvných obvodů el

elektronická zařízení automatizačních systémů, řízení

ovládání, v LC a RC generátorech, v ak-

aktivní filtry atd.

Jeden z mnoha vyřešených problémů

s pomocí kondenzátorů uzavírá -

při dělení střídavého napětí,

prováděny za různých změn

yah ve vysokonapěťových obvodech, v elektrické energii

genetické systémy, testovací zařízení

nové, rovnoměrně rozložené

napětí v nespojitých mezerách

ucpané vysokonapěťové spínače a

pro jiné účely.

Kondenzátory jsou široce používány:

V kapacitních děličích napětí

pro odběr energie z vedení vysokého napětí

přenos výkonu (při nízkém výkonu)

zejména náklady na extrakci kondenzátoru

nižší než náklady na zařízení pro odběr energie

pomocí konvenčních transformátorů);

Stejně jako odpor balastu v jakémkoli

zdroje minescenčního světla, lampy

žárovky, stejně jako v zařízeních s nízkou spotřebou

trojice pro nabíjení baterií;

V sekundárních napájecích zdrojích s

speciální vlastnosti (stabilní

přetížení proudu a napětí), zejména v

indukčně-kapacitní měniče,

sloužící k napájení konstantním proudem

instalace plazmové techniky, svařování

Používají se indukčně-kapacitní zařízení

změnit, aby se vyrovnalo napětí

změny v třífázové síti za přítomnosti nesymetrie

metrických spotřebitelů, stejně jako pro vytváření

poskytující rozbočovačům počet požadovaných fází

pro napájení třífázových spotřebičů

z jednofázové sítě.

Proto rozsah

kondenzátorů je poměrně široká: energie

teak, průmysl, doprava, uspořádání

komunikace, automatizace, vysílání, umístění,

měřicí a výpočetní technika

Adresář

na elektro

kondenzátory

Obecná informace

výběr a aplikace

Pod generální redakcí

kandidát technických věd

V. V. Ermuratsky

Kondenzátor se v hlavních sadách (a v elektronických zařízeních obecně) vyskytuje téměř stejně často jako odpor. Proto je důležité alespoň rámcově nastínit jeho hlavní vlastnosti a princip fungování.

Princip činnosti kondenzátoru

Ve své nejjednodušší formě se konstrukce skládá ze dvou elektrod ve tvaru desek (nazývaných desky) oddělených dielektrikem, jehož tloušťka je malá ve srovnání s velikostí desek. Čím větší je poměr plochy desek k tloušťce dielektrika, tím vyšší je kapacita kondenzátoru. Aby se zabránilo fyzickému zvětšení velikosti kondenzátoru na obrovské velikosti, jsou kondenzátory vyrobeny vícevrstvé: například pásy desek a dielektrik jsou srolovány do role.
Protože každý kondenzátor má dielektrikum, není schopen vést stejnosměrný proud, ale může uložit elektrický náboj aplikovaný na jeho desky a uvolnit ho ve správný čas. To je důležitá vlastnost

Shodneme se: rádiovou součástku nazýváme kondenzátor a její fyzikální veličinu - kapacitu. To znamená, že je správné říci: „kondenzátor má kapacitu 1 μF“, ale není správné říci: „vyměňte tento kondenzátor na desce“. Samozřejmě vám budou rozumět, ale je lepší dodržovat „pravidla dobrých mravů“.

Elektrická kapacita kondenzátoru je jeho hlavním parametrem
Čím větší je kapacita kondenzátoru, tím více náboje dokáže uložit. Elektrická kapacita kondenzátoru se měří ve Faradech a označuje se F.
1 Farad je velmi velká kapacita (zeměkoule má kapacitu menší než 1F), proto se pro označení kapacity v radioamatérské praxi používají tyto základní rozměrové hodnoty - předpony: µ (mikro), n (nano) a p (pico):
1 mikroFarad je 10-6 (jedna část na milion), tzn. 1000000 uF = 1F
1 nanoFarad je 10-9 (jedna část z miliardy), tzn. 1000 nF = 1 uF
p (pico) - 10-12 (jedna biliontina část), tzn. 1000pF = 1nF

Stejně jako Om je Farad jméno fyzika. Proto jako kultivovaní lidé píšeme velké písmeno „F“: 10 pF, 33 nF, 470 µF.

Jmenovité napětí kondenzátoru
Vzdálenost mezi deskami kondenzátoru (zejména velkokapacitního kondenzátoru) je velmi malá, dosahuje jednotek mikrometru. Pokud je na desky kondenzátoru aplikováno příliš vysoké napětí, může dojít k poškození dielektrické vrstvy. Proto má každý kondenzátor takový parametr jako jmenovité napětí. Během provozu by napětí na kondenzátoru nemělo překročit jmenovité napětí. Ale je lepší, když je jmenovité napětí kondenzátoru o něco vyšší než napětí v obvodu. Tedy např. v obvodu s napětím 16V mohou pracovat kondenzátory se jmenovitým napětím 16V (v extrémních případech), 25V, 50V a vyšším. Do tohoto obvodu však nemůžete nainstalovat kondenzátor se jmenovitým napětím 10V. Kondenzátor může selhat, a to se často stává s nepříjemným třeskem a uvolněním štiplavého kouře.
Radioamatérské konstrukce pro začátečníky zpravidla nepoužívají napájecí napětí vyšší než 12V a moderní kondenzátory mají nejčastěji jmenovité napětí 16V nebo vyšší. Ale pamatovat si jmenovité napětí kondenzátoru je velmi důležité.

Typy kondenzátorů
O různých kondenzátorech by se dalo napsat mnoho svazků. To však již provedli někteří jiní autoři, takže vám řeknu jen to nejnutnější: kondenzátory mohou být nepolární a polární (elektrolytické).

Nepolární kondenzátory
Nepolární kondenzátory (podle typu dielektrika se dělí na papírové, keramické, slídové...) lze do obvodu instalovat jakkoli - v tomto jsou obdobné jako odpory.
Nepolární kondenzátory mají zpravidla relativně malou kapacitu: do 1 µF.

Značení nepolárních kondenzátorů
Na tělo kondenzátoru je aplikován třímístný kód. První dvě číslice určují hodnotu kapacity v pikofaradech (pF) a třetí - počet nul. Na obrázku níže je tedy na kondenzátor použit kód 103. Určíme jeho kapacitu:
10 pF + (3 nuly) = 10 000 pF = 10 nF = 0,01 uF.

Kondenzátory s kapacitou do 10 pF jsou označeny zvláštním způsobem: symbol „R“ v jejich kódování představuje čárku. Nyní můžete určit kapacitu libovolného kondenzátoru. Níže uvedená tabulka vám pomůže zkontrolovat.

V amatérských rádiových konstrukcích je zpravidla přípustné nahradit některé kondenzátory podobnými v nominální hodnotě. Například místo kondenzátoru 15 nF může být sada vybavena kondenzátorem 10 nF nebo 22 nF, což neovlivní provoz hotového návrhu.
Keramické kondenzátory nemají žádnou polaritu a mohou být instalovány v libovolné poloze svorek.
Některé multimetry (kromě těch nejlevnějších) mají funkci pro měření kapacity kondenzátorů a můžete tuto metodu použít.

Polární (elektrolytické) kondenzátory
Existují dva způsoby, jak zvýšit kapacitu kondenzátoru: buď zvětšit velikost jeho desek, nebo snížit tloušťku dielektrika.
Pro minimalizaci tloušťky dielektrika používají vysokokapacitní kondenzátory (nad několik mikrofaradů) speciální dielektrikum ve formě oxidového filmu. Toto dielektrikum funguje normálně, pouze pokud je napětí správně přivedeno na desky kondenzátoru. Pokud je polarita napětí obrácená, elektrolytický kondenzátor může selhat. Značka polarity je vždy vyznačena na těle kondenzátoru. Může to být buď znaménko „+“, ale nejčastěji u moderních kondenzátorů je svorka „mínus“ označena pruhem na těle. Další, pomocný způsob, jak určit polaritu: kladná svorka kondenzátoru je delší, ale na tuto značku se můžete zaměřit pouze před odříznutím svorek rádiové součásti.
PCB má také značku polarity (obvykle znaménko „+“). Proto při instalaci elektrolytického kondenzátoru dbejte na to, aby byly značky polarity na dílu i na desce plošných spojů shodné.
V amatérských rádiových konstrukcích je zpravidla přípustné nahradit některé kondenzátory podobnými v nominální hodnotě. Je také přípustná výměna kondenzátoru za podobný s vyšším přípustným provozním napětím. Například místo sady kondenzátoru 330 µF 25V můžete použít kondenzátor 470 µF 50V, což neovlivní provoz hotového návrhu.

Vzhled elektrolytického kondenzátoru(kondenzátor je správně nainstalován na desce)

Kondenzátory sahají ke svému původu až do roku , který použil holandský vědec Pieter van Musschenbroeck při svých experimentech v polovině 18. století. Žil ve městě Leiden, takže není těžké uhodnout, proč se tato nádoba tak jmenovala.

Vlastně to byla obyčejná skleněná dóza, uvnitř i zvenčí obložená alobalem - staniolem. Používal se ke stejným účelům jako moderní hliník, ale hliník ještě nebyl objeven.

Jediným zdrojem elektřiny v té době byl elektroforový stroj, schopný vyvinout napětí až několik set kilovoltů. Tady byla nabita Leydenská nádoba. Učebnice fyziky popisují případ, kdy Muschenbroek vypustil svou plechovku přes řetěz deseti strážců, kteří se drželi za ruce.

Tehdy ještě nikdo netušil, že následky mohou být tragické. Rána byla docela citlivá, ale ne smrtelná. Nedošlo k tomu, protože kapacita Leydenské nádoby byla zanedbatelná, puls byl velmi krátkodobý, takže vybíjecí výkon byl nízký.

Jak funguje kondenzátor?

Konstrukce kondenzátoru se prakticky neliší od Leydenské nádoby: stejné dvě desky oddělené dielektrikem. Přesně tak jsou kondenzátory znázorněny na moderních elektrických schématech. Obrázek 1 ukazuje schematický návrh plochého kondenzátoru a vzorec pro jeho výpočet.

Obrázek 1. Návrh paralelního kondenzátoru

Zde S je plocha desek v metrech čtverečních, d je vzdálenost mezi deskami v metrech, C je kapacita ve faradech, ε je dielektrická konstanta média. Všechna množství obsažená ve vzorci jsou uvedena v soustavě SI. Tento vzorec platí pro nejjednodušší plochý kondenzátor: můžete jednoduše umístit dvě kovové desky vedle sebe, ze kterých jsou vyvozeny závěry. Vzduch může sloužit jako dielektrikum.

Z tohoto vzorce lze pochopit, že čím větší je plocha desek a čím menší je vzdálenost mezi nimi, tím větší je kapacita kondenzátoru. U kondenzátorů s jinou geometrií může být vzorec jiný, např. pro kapacitu jednoho vodiče resp. Závislost kapacity na ploše desek a vzdálenosti mezi nimi je však stejná jako u plochého kondenzátoru: čím větší je plocha a čím menší je vzdálenost, tím větší je kapacita.

Ve skutečnosti nejsou desky vždy ploché. U mnoha kondenzátorů, například kondenzátorů z kovového papíru, jsou desky hliníkové fólie srolované spolu s papírovým dielektrikem do těsné koule ve tvaru kovového pouzdra.

Pro zvýšení elektrické pevnosti se tenký kondenzátorový papír napouští izolačními hmotami, nejčastěji transformátorovým olejem. Tato konstrukce umožňuje vyrábět kondenzátory s kapacitou až několik stovek mikrofaradů. Kondenzátory fungují v podstatě stejným způsobem s jinými dielektriky.

Vzorec neobsahuje žádná omezení na plochu desek S a vzdálenost mezi deskami d. Pokud předpokládáme, že desky mohou být umístěny velmi daleko od sebe a zároveň může být plocha desek velmi malá, pak určitá kapacita, i když malá, stále zůstane. Taková úvaha naznačuje, že dokonce jen dva vodiče umístěné vedle sebe mají elektrickou kapacitu.

Tato okolnost je široce používána ve vysokofrekvenční technologii: v některých případech jsou kondenzátory vyrobeny jednoduše ve formě drah tištěných spojů nebo dokonce pouze dvou drátů stočených dohromady v polyetylenové izolaci. Kapacitu má i obyčejný nudlový drát nebo kabel a ta se s rostoucí délkou zvětšuje.

Každý kabel má kromě kapacity C také odpor R. Obě tyto fyzikální vlastnosti jsou rozmístěny po délce kabelu a při přenosu pulzních signálů fungují jako integrující RC řetězec, znázorněný na obrázku 2. Obr.

Obrázek 2

Na obrázku je vše jednoduché: zde je obvod, zde vstupní signál a zde výstupní signál. Impuls je zkreslený k nepoznání, ale to se děje záměrně, proto byl obvod sestaven. Mezitím mluvíme o vlivu kapacity kabelu na pulzní signál. Místo pulsu se na druhém konci kabelu objeví takový „zvoneček“, a pokud je puls krátký, pak se na druhý konec kabelu nemusí dostat vůbec, může úplně zmizet.

Historický fakt

Zde je docela vhodné připomenout příběh, jak byl položen transatlantický kabel. První pokus v roce 1857 selhal: telegrafní tečky a čárky (pravoúhlé pulsy) byly zkresleny, takže na druhém konci 4000 km dlouhé linky nebylo možné nic rozeznat.

Druhý pokus byl proveden v roce 1865. Do této doby anglický fyzik W. Thompson vyvinul teorii přenosu dat po dlouhých linkách. Ve světle této teorie se ukázalo, že pokládka kabelu byla úspěšnější, signály byly přijímány.

Za tento vědecký čin udělila královna Viktorie vědci rytířský titul a titul lorda Kelvina. Tak se jmenovalo malé město na pobřeží Irska, kde začalo pokládání kabelů. Ale to je jen slovo a nyní se vraťme k poslednímu písmenu vzorce, konkrétně k dielektrické konstantě média ε.

Něco málo o dielektriku

Toto ε je ve jmenovateli vzorce, takže jeho zvýšení bude znamenat zvýšení kapacity. Pro většinu používaných dielektrik, jako je vzduch, lavsan, polyethylen, fluoroplast, je tato konstanta téměř stejná jako u vakua. Ale zároveň existuje mnoho látek, jejichž dielektrická konstanta je mnohem vyšší. Pokud je vzduchový kondenzátor naplněn acetonem nebo alkoholem, jeho kapacita se zvýší 15...20krát.

Ale takové látky, kromě vysokého ε, mají také poměrně vysokou vodivost, takže takový kondenzátor nebude dobře držet náboj, rychle se vybije přes sebe. Tento škodlivý jev se nazývá svodový proud. Pro dielektrika se proto vyvíjejí speciální materiály, které umožňují zajistit přijatelné svodové proudy s vysokou měrnou kapacitou kondenzátorů. To je přesně to, co vysvětluje takovou rozmanitost typů a typů kondenzátorů, z nichž každý je navržen pro specifické podmínky.

Mají nejvyšší měrnou kapacitu (poměr kapacita/objem). Kapacita „elektrolytů“ dosahuje až 100 000 uF, provozní napětí až 600 V. Takové kondenzátory fungují dobře pouze na nízkých frekvencích, nejčastěji v napájecích filtrech. Elektrolytické kondenzátory jsou zapojeny se správnou polaritou.

Elektrody v takových kondenzátorech jsou tenkým filmem oxidu kovu, a proto se tyto kondenzátory často nazývají oxidové kondenzátory. Tenká vrstva vzduchu mezi takovými elektrodami není příliš spolehlivým izolantem, takže se mezi oxidové desky zavádí vrstva elektrolytu. Nejčastěji se jedná o koncentrované roztoky kyselin nebo zásad.

Obrázek 3 ukazuje jeden takový kondenzátor.

Obrázek 3. Elektrolytický kondenzátor

Pro odhad velikosti kondenzátoru byla vedle vyfotografována jednoduchá krabička od zápalek. Kromě poměrně velké kapacity můžete na obrázku vidět také toleranci v procentech: ne méně než 70 % nominální hodnoty.

V těch dnech, kdy byly počítače velké a nazývaly se počítači, byly takové kondenzátory v diskových jednotkách (v moderních HDD). Informační kapacita takových mechanik už může vyvolat jen úsměv: na dvou discích o průměru 350 mm bylo uloženo 5 MB informací a samotné zařízení vážilo 54 kg.

Hlavním účelem superkondenzátorů zobrazených na obrázku bylo odstranit magnetické hlavy z pracovní oblasti disku při náhlém výpadku proudu. Takové kondenzátory by mohly uchovat náboj po dobu několika let, což bylo ověřeno v praxi.

Níže navrhneme provést několik jednoduchých experimentů s elektrolytickými kondenzátory, abychom pochopili, co kondenzátor dokáže.

Nepolární elektrolytické kondenzátory se vyrábějí pro provoz ve střídavých obvodech, ale z nějakého důvodu je velmi obtížné je získat. Aby se tento problém nějak vyřešil, konvenční polární „elektrolyty“ se zapínají proti sobě: plus-mínus-mínus-plus.

Pokud je polární elektrolytický kondenzátor připojen k obvodu střídavého proudu, nejprve se zahřeje a poté dojde k explozi. Staré domácí kondenzátory rozptýlené ve všech směrech, zatímco importované mají speciální zařízení, které jim umožňuje vyhnout se hlasitým výstřelům. Zpravidla se jedná buď o křížový zářez na spodní straně kondenzátoru, nebo o otvor s pryžovou zátkou, která je zde umístěna.

Opravdu nemají rádi vysokonapěťové elektrolytické kondenzátory, i když je polarita správná. Proto byste nikdy neměli dávat „elektrolyty“ do obvodu, kde se očekává napětí blízké maximu pro daný kondenzátor.

Někdy na některých, dokonce i renomovaných fórech, začátečníci položí otázku: „Schéma ukazuje kondenzátor 470 µF * 16 V, ale mám 470 µF * 50 V, mohu jej nainstalovat? Ano, samozřejmě můžete, ale zpětná výměna je nepřijatelná.

Kondenzátor může ukládat energii

Jednoduchý diagram na obrázku 4 vám pomůže pochopit toto tvrzení.

Obrázek 4. Obvod s kondenzátorem

Hlavním znakem tohoto obvodu je elektrolytický kondenzátor C dostatečně velké kapacity, aby procesy nabíjení a vybíjení probíhaly pomalu a dokonce velmi zřetelně. To umožňuje vizuálně sledovat činnost obvodu pomocí běžné žárovky na baterku. Tyto baterky už dávno ustoupily moderním LED, ale žárovky k nim se stále prodávají. Proto je velmi jednoduché sestavit obvod a provádět jednoduché experimenty.

Možná někdo řekne: „Proč? Koneckonců, vše je zřejmé, ale pokud si přečtete také popis...“ Zdá se, že zde není co namítat, ale jakákoli, i ta nejjednodušší věc zůstává v hlavě dlouho, pokud její pochopení prošlo rukama.

Takže obvod je sestaven. Jak to funguje?

V poloze přepínače SA znázorněné na schématu se kondenzátor C nabíjí ze zdroje GB přes rezistor R v obvodu: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Nabíjecí proud v diagramu je znázorněn šipkou s indexem iз. Proces nabíjení kondenzátoru je znázorněn na obrázku 5.

Obrázek 5. Proces nabíjení kondenzátoru

Obrázek ukazuje, že napětí na kondenzátoru roste podél zakřivené čáry, která se v matematice nazývá exponenciála. Nabíjecí proud přímo zrcadlí nabíjecí napětí. Jak se napětí na kondenzátoru zvyšuje, nabíjecí proud se snižuje. A pouze v počátečním okamžiku odpovídá vzorci uvedenému na obrázku.

Po nějaké době se kondenzátor nabije z 0V na napětí zdroje, v našem obvodu až 4,5V. Celá otázka je, jak tuto dobu určit, jak dlouho čekat, kdy se nabije kondenzátor?

Časová konstanta "tau" τ = R*C

Tento vzorec jednoduše násobí odpor a kapacitu sériově zapojeného odporu a kondenzátoru. Pokud, aniž bychom zanedbávali soustavu SI, dosadíme odpor v Ohmech a kapacitu ve Faradech, pak výsledek dostaneme v sekundách. Toto je doba potřebná k nabití kondenzátoru na 36,8 % napětí napájecího zdroje. Nabití na téměř 100 % tedy bude vyžadovat čas 5* τ.

Často, zanedbávajíce soustavu SI, dosadí do vzorce odpor v Ohmech a kapacitu v mikrofaradech, pak bude čas v mikrosekundách. V našem případě je výhodnější získat výsledek v sekundách, pro které stačí mikrosekundy vynásobit milionem, nebo jednodušeji posunout desetinnou čárku o šest míst doleva.

Pro obvod znázorněný na obrázku 4 s kapacitou kondenzátoru 2000 μF a odporem odporu 500 Ω bude časová konstanta τ = R*C = 500 * 2000 = 1 000 000 mikrosekund nebo přesně jedna sekunda. Budete tedy muset počkat přibližně 5 sekund, než se kondenzátor plně nabije.

Pokud po uplynutí stanovené doby přepnete přepínač SA do správné polohy, kondenzátor C se vybije přes žárovku EL. V tuto chvíli dojde ke krátkému záblesku, kondenzátor se vybije a kontrolka zhasne. Směr vybíjení kondenzátoru je znázorněn šipkou s indexem ip. Doba vybíjení je také určena časovou konstantou τ. Graf výboje je na obrázku 6.

Obrázek 6. Graf vybíjení kondenzátoru

Kondenzátor nepropouští stejnosměrný proud

Ještě jednodušší schéma znázorněné na obrázku 7 vám pomůže toto tvrzení ověřit.

Obrázek 7. Obvod s kondenzátorem ve stejnosměrném obvodu

Pokud zavřete spínač SA, žárovka krátce zabliká, což znamená, že se kondenzátor C nabil skrz žárovku. Zde je také znázorněn graf nabíjení: v okamžiku sepnutí spínače je proud maximální, když se kondenzátor nabíjí, klesá a po chvíli se úplně zastaví.

Pokud je kondenzátor kvalitní, tzn. při nízkém svodovém proudu (samovybíjení) nepovede opakované sepnutí spínače k záblesku. Chcete-li získat další záblesk, bude nutné vybít kondenzátor.

Kondenzátor ve výkonových filtrech

Kondenzátor je obvykle umístěn za usměrňovačem. Nejčastěji se usměrňovače vyrábějí celovlnné. Nejběžnější obvody usměrňovače jsou znázorněny na obrázku 8.

Obrázek 8. Obvody usměrňovače

Půlvlnné usměrňovače se také používají poměrně často, zpravidla v případech, kdy je zátěžový výkon nevýznamný. Nejcennější kvalitou takových usměrňovačů je jejich jednoduchost: pouze jedna dioda a vinutí transformátoru.

U celovlnného usměrňovače lze kapacitu filtračního kondenzátoru vypočítat pomocí vzorce

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, kde C je kapacita kondenzátoru μF, Po je výkon zátěže W, U je napětí na výstupu usměrňovače V, f je frekvence střídavého napětí Hz, dU je amplituda zvlnění V.

Velké číslo v čitateli 1 000 000 převádí kapacitu kondenzátoru ze systémových Farads na mikrofarady. Dvojka ve jmenovateli představuje počet půlcyklů usměrňovače: u půlvlnného usměrňovače se na jeho místě objeví jeden

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

a pro třífázový usměrňovač bude vzorec mít tvar C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Superkondenzátor - ionistor

Nedávno se objevila nová třída elektrolytických kondenzátorů, tzv. Svými vlastnostmi se podobá baterii, i když s několika omezeními.

Ionistor je nabitý na jmenovité napětí během krátké doby, doslova za pár minut, proto je vhodné jej používat jako záložní zdroj energie. Ve skutečnosti je ionistor nepolární zařízení, jediné, co určuje jeho polaritu, je nabíjení u výrobce. Aby se zabránilo záměně této polarity v budoucnu, je označena znaménkem +.

Velkou roli hrají provozní podmínky ionizátorů. Při teplotě 70˚C při napětí 0,8 jmenovitého napětí není garantovaná životnost delší než 500 hodin. Pokud zařízení pracuje při napětí 0,6 jmenovitého napětí a teplota nepřesahuje 40 stupňů, pak je správný provoz možný po dobu 40 000 hodin nebo déle.

Nejběžnější aplikace ionistoru je v záložních zdrojích. Jde především o paměťové čipy nebo elektronické hodinky. V tomto případě je hlavním parametrem ionistoru nízký svodový proud, jeho samovybíjení.

Poměrně slibné je použití ionistorů ve spojení se solárními bateriemi. Je to dáno i nekritickostí podmínek nabíjení a prakticky neomezeným počtem cyklů nabíjení-vybíjení. Další cennou vlastností je, že ionistor nevyžaduje údržbu.

Zatím se mi podařilo říct, jak a kde fungují elektrolytické kondenzátory, hlavně ve stejnosměrných obvodech. Provoz kondenzátorů v obvodech střídavého proudu bude popsán v jiném článku -.