• Käännös

Jos luot säännöllisesti sähköpiirit, sinulla on täytynyt käyttää kondensaattoreita. Tämä vakiokomponentti piirit, kuten vastus, jonka otat vain hyllyltä ajattelematta. Käytämme kondensaattoreita jännitteen/virran aaltoilun tasoittamiseen, kuormituksen sovittamiseen, teholähteenä pienitehoisille laitteille ja muihin sovelluksiin.

Mutta kondensaattori ei ole vain kupla, jossa on kaksi johtoa ja pari parametria - käyttöjännite ja kapasitanssi. Kondensaattorien luomiseen käytetään valtavaa valikoimaa teknologioita ja materiaaleja, joilla on erilaisia ​​ominaisuuksia. Ja vaikka useimmissa tapauksissa melkein mikä tahansa oikean kapasitanssin kondensaattori sopii mihin tahansa tehtävään, näiden laitteiden toiminnan hyvä ymmärtäminen voi auttaa sinua valitsemaan oikean, vaan oikean. paras tapa. Jos sinulla on joskus ollut ongelmia lämpötilan vakauden kanssa tai tehtävänä löytää lisämelun lähde, arvostat tämän artikkelin tietoja.

Aloitetaan yksinkertaisesta

On parempi aloittaa yksinkertaisesta ja kuvata kondensaattorien perusperiaatteet ennen kuin siirryt oikeisiin laitteisiin. Ihanteellinen kondensaattori koostuu kahdesta johtavasta levystä, jotka on erotettu eristeellä. Varaus kerätään levyille, mutta ei voi virrata niiden välillä - dielektrillä on eristäviä ominaisuuksia. Joten kondensaattori kerää varauksen.

Kapasitanssi mitataan faradeina: yhden faradin kondensaattori tuottaa yhden voltin jännitteen, jos se sisältää yhden kulon varauksen. Kuten monet muutkin SI-yksiköt, sen koko on epäkäytännöllinen, joten superkondensaattorien lisäksi, joista emme tässä puhu, törmäät todennäköisesti mikro-, nano- ja pikofaradeihin. Minkä tahansa kondensaattorin kapasitanssi voidaan johtaa sen mitoista ja eristeen ominaisuuksista - jos olet kiinnostunut, kaava tälle löytyy Wikipediasta. Sinun ei tarvitse opetella sitä ulkoa, ellet valmistaudu kokeeseen - mutta se sisältää sellaisen hyödyllinen tosiasia. Kapasitanssi on verrannollinen käytetyn dielektrin permittiivisyyteen ε r, mikä on johtanut siihen, että useita kondensaattoreita on markkinoitu käyttämällä erilaisia ​​eristemateriaaleja suurempien kapasitanssien tai parempien jänniteominaisuuksien saavuttamiseksi.

Alumiininen elektrolyytti

Alumiini elektrolyyttikondensaattorit käyttämällä alumiinilevyllä olevaa anodisoitua kerrosta yhtenä dielektrisenä levynä ja elektrolyyttiä sähkökemiallisesta kennosta toisena levynä. Sähkökemiallisen kennon läsnäolo tekee niistä polaarisia, eli tasajännite on syötettävä yhteen suuntaan ja anodisoidun levyn on oltava anodi tai plus.

Käytännössä niiden levyt valmistetaan alumiinifolio voileivän muodossa, joka on kääritty sylinteriin ja sijaitsee alumiinipurkki. Käyttöjännite riippuu anodisoidun kerroksen syvyydestä.

Elektrolyyttikondensaattoreiden kapasitanssi on suurin tavallisista, 0,1:stä tuhanteen mikrofaradiin. Sähkökemiallisen kennon tiheästä pakkauksesta johtuen niillä on suuri ekvivalenttinen sarjainduktanssi (ESI eli efektiivinen induktanssi), minkä vuoksi niitä ei voida käyttää korkeat taajuudet. Niitä käytetään tyypillisesti tehon tasoittamiseen ja irrotukseen sekä kytkemiseen äänitaajuuksilla.

Tantaali elektrolyytti

Pinta-asennettava tantaalikondensaattori

Tantvalmistetaan suuren pinta-alan sintratun tantaalianodin muodossa, jolle kasvatetaan paksu oksidikerros, jonka jälkeen katodiksi asetetaan mangaanidioksidielektrolyytti. Tantaalioksidin suuren pinta-alan ja dielektristen ominaisuuksien yhdistelmä johtaa suureen kapasitanssiin tilavuutta kohti. Tämän seurauksena tällaisia ​​kondensaattoreita tulee paljon vähemmän kuin vastaavan kapasiteetin alumiinikondensaattoreita. Kuten jälkimmäisessä, tantaalikondensaattoreissa on napaisuus, joten DC. pitää mennä täsmälleen yhteen suuntaan.

Niiden käytettävissä oleva kapasitanssi vaihtelee 0,1:stä useisiin satoihin mikrofaradiin. Niillä on paljon pienempi vuotovastus ja vastaava sarjan vastus(ESR), joiden yhteydessä niitä käytetään testauksessa, mittauslaitteet ja huippuluokan äänilaitteet, joissa nämä ominaisuudet ovat hyödyllisiä.

Tantaalikondensaattorien tapauksessa on erityisen tärkeää seurata vikatilannetta, tapahtuu, että ne syttyvät tuleen. Amorfinen tantaalioksidi on hyvä eriste, ja kiteisessä muodossa siitä tulee hyvä kapellimestari. Väärinkäyttö tantaalikondensaattori - esimerkiksi liian suuren syöttövirran käyttäminen voi saada dielektrisen muodon muuttamaan, mikä lisää sen läpi kulkevaa virtaa. On totta, että tulipaloihin liittyvä maine tuli aikaisempien sukupolvien tantaalikondensaattoreista, ja parannetut valmistusmenetelmät ovat johtaneet entistä luotettavampiin tuotteisiin.

Polymeerikalvot

Kokonainen kondensaattoriperhe käyttää polymeerikalvoja eristeinä, ja kalvo on joko kierrettyjen tai lomiteltujen metallikalvokerrosten välissä tai sen pinnalla on metalloitu kerros. Niiden käyttöjännite voi nousta jopa 1000 V:iin, mutta niillä ei ole suuria kapasitanssia - tämä on yleensä 100 pF:stä mikrofaradiyksikköihin. Jokaisella kalvotyypillä on hyvät ja huonot puolensa, mutta yleensä koko perheessä on pienempi kapasitanssi ja induktanssi kuin elektrolyyttisillä. Siksi niitä käytetään suurtaajuussovelluksissa ja sähköisesti meluisten järjestelmien irrottamiseen sekä yleiskäyttöisissä järjestelmissä.

Polypropeenikondensaattoreita käytetään piireissä, jotka vaativat hyvää lämpö- ja taajuusstabiilisuutta. Niitä käytetään myös sähköjärjestelmissä EMI:n vaimentamiseen, korkeajännitteisiä vaihtovirtoja käyttävissä järjestelmissä.

Polyesterikondensaattorit, vaikka niillä ei ole tällaista lämpötilaa ja taajuusominaisuudet, ovat halpoja ja kestävät korkeita lämpötiloja juotettaessa pinta-asennusta varten. Sellaisenaan niitä käytetään piireissä, jotka on tarkoitettu käytettäviksi ei-kriittisissä sovelluksissa.

Polyeteeninaftalaattikondensaattorit. Niillä ei ole vakaita lämpötila- ja taajuusominaisuuksia, mutta ne kestävät paljon korkeampia lämpötiloja ja rasituksia kuin polyesteri.

Polon polypropeenin lämpötila- ja taajuusominaisuudet, ja ne kestävät lisäksi korkeita lämpötiloja.

Vanhoissa laitteissa voit törmätä polykarbonaatti- ja polystyreenikondensaattoreihin, mutta nyt niitä ei enää käytetä.

Keramiikka

Keraamisten kondensaattorien historia on melko pitkä - niitä on käytetty viime vuosisadan ensimmäisistä vuosikymmenistä nykypäivään. Varhaiset kondensaattorit olivat yksikerroksisia keraamisia, molemmilta puolilta metalloituja. Myöhemmät ovat myös monikerroksisia, joissa on välissä metalloituja levyjä ja keramiikkaa. Niiden kapasitanssit vaihtelevat eristeestä riippuen 1 pF:stä kymmeniin mikrofaradeihin ja jännitteet yltävät kilovoltteihin. Kaikilla elektroniikan aloilla, joissa sitä vaaditaan pieni kapasiteetti, löydät sekä yksikerroksisia keraamisia levyjä että monikerroksisia pakattuja pinta-asennuskondensaattoreita.

Helpoin tapa luokitella keraamiset kondensaattorit on dielektriikka, koska ne antavat kondensaattorille kaikki ominaisuudet. Eristeet luokitellaan kolmikirjaimien koodien mukaan, missä ne salataan Työskentelylämpötila ja vakautta.

C0G parempi vakaus säiliössä lämpötilan, taajuuden ja jännitteen suhteen. Käytetty korkeataajuiset piirit ja muut nopeat piirit.

X7R:llä ei ole sellaisia hyvä suoritus lämpötilan ja jännitteen mukaan, joten niitä käytetään vähemmän kriittisissä tapauksissa. Yleensä se on irrottaminen ja erilaiset yleissovellukset.

Y5V:illä on paljon suurempi kapasitanssi, mutta niiden lämpötila- ja jännitearvot ovat vielä alhaisemmat. Käytetään myös sidonnaisuuden purkamiseen ja erilaisiin yleiskäyttöön.

Koska keramiikalla on usein pietsosähköisiä ominaisuuksia, joillakin keraamisilla kondensaattoreilla on myös mikrofoninen vaikutus. Jos olet työskennellyt korkeiden jännitteiden ja taajuuksien kanssa äänialueella, kuten putkivahvistimien tai sähköstaattisten laitteiden kanssa, olet saattanut kuulla kondensaattorien "laulavan". Jos olet käyttänyt pietsosähköistä kondensaattoria taajuuden vakauttamiseksi, saatat huomata, että sen ääntä moduloi ympäristön värähtely.

Kuten olemme jo maininneet, tämän artikkelin tarkoituksena ei ole kattaa kaikkia kondensaattoriteknologioita. Elektroniikkaluettelosta huomaat, että joitain saatavilla olevista teknologioista ei käsitellä tässä. Jotkut luetteloiden tarjoukset ovat jo vanhentuneita tai niillä on niin kapea markkinarako, että et useimmiten täytä niitä. Toivoimme vain hälventävämme osan mysteereistä suosittuja malleja kondensaattoreita ja auttaa sinua valitsemaan oikeat komponentit suunnittelussa omia laitteita. Jos olemme saaneet ruokahaluasi, voit katsoa induktoreita käsittelevää artikkeliamme.

Jos löydät epätarkkuuksia tai virheitä, kirjoita osoitteeseen

DC-piirissä oleva kondensaattori ja vaihtovirta käyttäytyy täysin eri tavalla.

Joten otamme vakiojännite ja asetti krokotiileihinsa 12 voltin jännitteen. Otamme myös 12 voltin hehkulampun. Nyt asetamme kondensaattorin virtalähteen yhden anturin ja hehkulampun väliin:

Ei, se ei pala.

Mutta jos teet sen suoraan, se polttaa:

Tämä johtaa johtopäätökseen: Tasavirta ei kulje kondensaattorin läpi!

Ollakseni rehellinen, jännitteen kytkemisen alkuhetkellä virta kulkee edelleen sekunnin murto-osan. Kaikki riippuu kondensaattorin kapasitanssista.

Kondensaattori AC-piirissä

Joten, jotta voimme tietää, virtaako vaihtovirta kondensaattorin läpi, tarvitsemme vaihtovirtageneraattorin. Uskon, että tämä taajuusgeneraattori toimii hyvin:

Koska kiinalainen generaattorini on erittäin heikko, käytämme yksinkertaista 100 ohmin kuormaa hehkulampun sijasta. Otamme myös kondensaattorin, jonka kapasiteetti on 1 mikrofaradi:

Juotamme jotenkin näin ja lähetämme signaalin taajuusgeneraattorilta:

Seuraavaksi OWON SDS6062 Digital Oskilloscope ottaa vallan. Mikä on oskilloskooppi ja millä sitä syödään, lue täältä. Käytämme kahta kanavaa kerralla. Kaksi signaalia näytetään yhdellä näytöllä kerralla. Täällä näytöllä on jo näkyvissä 220 voltin verkon poimintoja. Älä kiinnitä huomiota.

Me palvelemme AC jännite ja katso signaaleja, kuten ammattielektroniikkainsinöörit sanovat, sisään- ja ulostulossa. Samanaikaisesti.

Kaikki tämä näyttää suunnilleen tältä:

Joten, jos meillä on nollataajuus, tämä tarkoittaa tasavirtaa. Tasavirta, kuten olemme jo nähneet, kondensaattori ei läpäise. Tämä näyttää olevan selvitetty. Mutta mitä tapahtuu, jos käytät sinusoidia taajuudella 100 hertsiä?

Oskilloskoopin näytöllä näytin parametreja, kuten signaalin taajuuden ja sen amplitudin: F on taajuus Ma - amplitudi (nämä parametrit on merkitty valkoisella nuolella). Ensimmäinen kanava on merkitty punaisella, ja toinen kanava on merkitty keltaisella havaitsemisen helpottamiseksi.

Punainen siniaalto näyttää signaalin, jonka kiinalainen taajuusgeneraattori antaa meille. Keltainen siniaalto on se, mitä saamme jo kuorman päällä. Meidän tapauksessamme kuorma on vastus. No, siinä kaikki.

Kuten yllä olevasta aaltomuodosta näkyy, syötän generaattorista sinimuotoista signaalia, jonka taajuus on 100 hertsiä ja amplitudi 2 volttia. Vastuksessa näemme jo signaalin samalla taajuudella (keltainen signaali), mutta sen amplitudi on noin 136 millivolttia. Lisäksi signaali osoittautui jonkinlaiseksi "takkuiseksi". Tämä liittyy niin kutsuttuun "". Kohina on signaali, jolla on pieni amplitudi ja satunnainen jännitteen muutos. Se voi johtua itse radioelementeistä, ja se voi olla myös ympäröivästä tilasta kiinni jäävää häiriötä. Esimerkiksi vastus "hälyää" erittäin hyvin. Joten "shaggy" signaali on sinusoidin ja kohinan summa.

Amplitudi keltainen signaali muuttui pienemmäksi ja jopa keltaisen signaalin kuvaaja siirtyy vasemmalle, eli se on punaista signaalia edellä tai tieteellisesti sanottuna näkyy vaihesiirto. Se on vaihe, joka johtaa, ei itse signaali. Jos itse signaali olisi edellä, niin saisimme, että vastuksen signaali ilmestyisi ajassa aikaisemmin kuin siihen kondensaattorin kautta syötetty signaali. Siitä tulisi jonkinlainen aikamatka :-), mikä on tietysti mahdotonta.

Vaiheen siirto- Tämä ero kahden mitatun suuren alkuvaiheiden välillä. SISÄÄN Tämä tapaus Jännite. Vaihesiirron mittaamiseksi täytyy olla ehto, että nämä signaalit samalla taajuudella. Amplitudi voi olla mikä tahansa. Alla oleva kuva esittää juuri tätä vaihesiirtoa tai, kuten sitä myös kutsutaan, vaihe-ero:

Nostetaan generaattorin taajuus 500 hertsiin

Vastus on jo saanut 560 millivolttia. Vaihesiirto pienenee.

Nostamme taajuuden 1 kilohertsiin

Lähdössä meillä on jo 1 voltti.

Asetamme taajuuden 5 kilohertsiin

Amplitudi on 1,84 volttia ja vaihesiirto on selvästi pienempi

Nosta 10 kilohertsiin

Amplitudi on jo lähes sama kuin sisääntulossa. Vaihesiirto on vähemmän havaittavissa.

Asetamme 100 kilohertsiä:

Vaihesiirtoa ei juuri ole. Amplitudi on melkein sama kuin sisääntulossa, eli 2 volttia.

Tästä teemme syvällisiä johtopäätöksiä:

Miten enemmän taajuutta, sitä vähemmän vastusta kondensaattori antaa vaihtovirralle. Vaihesiirto pienenee taajuuden kasvaessa lähes nollaan. Päällä loputtomasti matalat taajuudet sen arvo on 90 astetta taiπ/2 .

Jos rakennat kaavioleikkauksen, saat jotain tällaista:

Piirsin jännitteen pystysuoraan ja taajuuden vaakasuoraan.

Joten olemme oppineet, että kondensaattorin vastus riippuu taajuudesta. Mutta onko se vain taajuudella? Otetaan kondensaattori, jonka kapasiteetti on 0,1 mikrofaradia, eli jonka nimellisarvo on 10 kertaa pienempi kuin edellinen, ja käytä sitä uudelleen samoilla taajuuksilla.

Tarkastelemme ja analysoimme arvoja:

Vertaa huolellisesti amplitudiarvot keltainen signaali samalla taajuudella, mutta eri kondensaattoriarvoilla. Esimerkiksi taajuudella 100 hertsiä ja kondensaattorin arvolla 1 μF keltaisen signaalin amplitudi oli 136 millivolttia ja samalla taajuudella keltaisen signaalin amplitudi, mutta kondensaattorilla 0,1 μF, oli jo 101 millivolttia (todellisuudessa jopa vähemmän häiriön vuoksi). Taajuudella 500 hertsiä - 560 millivolttia ja 106 millivolttia, taajuudella 1 kilohertsi - 1 voltti ja 136 millivolttia ja niin edelleen.

Tästä johtopäätös antaa ymmärtää: Kun kondensaattorin arvo pienenee, sen vastus kasvaa.

Fysikaalisten ja matemaattisten muunnosten avulla fysiikka ja matematiikka ovat johtaneet kaavan kondensaattorin resistanssin laskemiseen. Ole hyvä ja rakasta ja kunnioita:

Missä, X C on kondensaattorin vastus Ohm

P - vakio ja on noin 3,14

F- taajuus, mitattuna hertseinä

KANSSA kapasitanssi, mitattuna faradeina

Joten aseta tämän kaavan taajuus nollaksi hertseiksi. Nollahertsin taajuus on tasavirta. Mitä tapahtuu? 1/0 = ääretön tai erittäin korkea vastus. Lyhyesti sanottuna ketjun katkaisu.

Johtopäätös

Tulevaisuudessa voin sanoa, että tässä kokeessa saimme (HPF). Käyttämällä yksinkertainen kondensaattori ja vastus, käyttämällä tällaista suodatinta kaiuttimeen jossain audiolaitteessa, kaiuttimessa kuulemme vain vinkuvia korkeita ääniä. Mutta bassotaajuus vain hukkuu tällaiseen suodattimeen. Kondensaattorin resistanssin riippuvuutta taajuudesta käytetään erittäin laajasti radioelektroniikassa, erityisesti erilaisissa suodattimissa, joissa on tarpeen peruuttaa yksi taajuus ja ohittaa toinen.

Tekniikasta kaukana olevat ihmiset eivät edes ajattele, että nykyaikaisten sähkölaitteiden suunnittelu sisältää erilaisia ​​elementtejä jotka saavat tämän tekniikan toimimaan. He eivät edes tiedä mitä kysymyksessä kun heidän ympärillään olevat asiantuntijat puhuvat teknologiasta. Mutta joskus uteliaisuus voittaa heidät ja he alkavat esittää kysymyksiä. Esimerkiksi, miksi tarvitset kondensaattorin?

Uteliaisuuden tyydyttämiseksi yritämme selittää sen toimintoja ja tunnistaa, millä alueilla kondensaattorit ovat löytäneet sovelluksensa.

Mikä on kondensaattori?

Kondensaattori, joka tunnetaan yleisesti nimellä "conder", on laite, jota käytetään sähköpiireissä kerääntymään sähköenergiaa. Kondensaattoreita käytetään kohinan suodatuksessa, tasoitussuodattimissa teholähteissä, vaiheiden välisissä piireissä ja monilla muilla radiotekniikan alueilla.

Käytettyjen materiaalien suunnittelu ja keinot määrittävät "conderin" sähköiset ominaisuudet. Kondensaattorilaite sisältää levyt (tai levyt), jotka sijaitsevat toistensa edessä. Ne on valmistettu johtavasta ja eristävästä materiaalista. Kiille tai paperi voi toimia eristeenä.

Kondensaattorin kapasitanssi voi olla erilainen. Sen koko kasvaa suhteessa levyjen pinta-alaan, ja sen pieneneminen tapahtuu niiden välisen etäisyyden mukaan. Erittäin tärkeää on käyttöjännite kondensaattori. Jos ylittää maksimi jännite, kondensaattori voi rikkoutua dielektrisen hajoamisen vuoksi.

Kuinka kaikki alkoi

Tämän laitteen valmistusperiaate on ollut tiedossa pitkään, kiitos saksalaisen fyysikon Ewald Jürgen von Kleistin ja hänen hollantilaisen kollegansa Peter van Muschenbroekin. He olivat maailman ensimmäisen kondensaattorin luojia. Heidän jälkeläisensä olivat paljon primitiivisempiä kuin nykyaikaiset kollegansa, koska lasipurkin seinät toimivat dielektrisenä. Nykyään tekniikka on paljon edistyneempää, ja uusien materiaalien kehittäminen on parantanut huomattavasti kondensaattorin suunnittelua.

Loistava sähköinsinööri Pavel Yablochkov pystyi myös saavuttamaan erinomaisia ​​tuloksia kondensaattorien kehittämisessä ja käytössä. Hän on kirjoittanut lukuisia julkaisuja tästä aiheesta. Pavel Nikolajevitš ymmärsi täydellisesti miksi tarvitset kondensaattoria , joten hän oli yksi ensimmäisistä, joka sisällytti "conderin" katkovirtapiiriin. Tällä oli suuri merkitys sähkö- ja radiotekniikan kehitykselle ja muodostumiselle.

Nykyään on olemassa erilaisia ​​kondensaattoreita, mutta ne kaikki perustuvat kahteen metallilevyyn, jotka on eristetty toisistaan.

Missä kondensaattoreita käytetään?

Kondensaattorit ympäröivät meitä monilla alueilla, ja niillä on erityinen markkinarako elektroniikassa.

1. Televisio- tai radiolaitteet eivät tule toimeen ilman kondensaattoreita. Niitä käytetään suodattimien tasasuuntaajiin, luomiseen ja asettamiseen värähteleviä piirejä, eri taajuuksien piirien erottaminen ja paljon muuta.
2. Tutkateknologia käyttää niitä tuottamaan suurempitehoisia pulsseja ja myös muokkaamaan pulsseja.
3. Kipinäsammutukseen koskettimissa, virran erotus eri taajuudella DC- ja AC-piirien erottaminen "kondereita" tarvitaan lennätyksessä ja puhelintoiminnassa.
4. Telemekaniikassa ja automaatiossa niillä luodaan antureita kapasitiivisella periaatteella. Se vaatii myös kipinänvaimennusta koskettimissa, virtapiirien erottamista jne.
5. SISÄÄN erikoislaitteet muistaa, mitä tietokonetekniikassa käytetään.
6. Tehokkaiden pulssien saamiseksi lasertekniikassa.

Myös nykyaikainen sähköteollisuus hyödyntää tätä keksintöä täysimääräisesti: tarvittavien laitteiden kytkemiseen voimansiirtolinjaan tehokertoimen lisäämiseksi, jakeluverkkojen jännitteen säätelyyn, ylijännitteen suojaamiseen, sähköhitsaukseen, radiohäiriöiden vaimentamiseen ja paljon enemmän.

Miksi tarvitset kondensaattorin lisää? Metalliteollisuudelle, autoteollisuudelle ja lääketieteellisille laitteille, atomienergian käyttöön, valokuvaustekniikkaan valosalaman saamiseksi ja ilmakuvaukseen. Jopa kaivosteollisuus ei tule toimeen ilman kondensaattoreita. Jotkut kondensaattorit voivat olla melko pieniä ja painaa alle gramman, kun taas toiset heidän "kumppaninsa" hämmästyttävät useiden tonnejen painolla ja yli kahden metrin korkeudella.

Valtava valikoima kondensaattoreita mahdollisti niiden käytön eri toiminta-aloilla, joten emme voi tehdä ilman niitä.

Kondensaattori on yleinen kaksinapainen laite, jota käytetään erilaisissa sähköpiireissä. Sillä on vakio tai muuttuva kapasitanssi ja sille on ominaista alhainen johtavuus, se pystyy keräämään varauksen itsessään. sähkövirta ja siirrä se muihin sähköpiirin elementteihin.
Yksinkertaisimmat esimerkit koostuvat kahdesta levyelektrodista, jotka on erotettu eristeellä ja jotka keräävät vastakkaisia ​​varauksia. Käytännössä käytämme kondensaattoreita suuri numero eristeellä erotetut levyt.

Kondensaattorin lataus alkaa, kun elektroninen laite on kytketty verkkoon. Laitteen yhdistämisen aikana niitä on monia Vapaa tila, koska piiriin tulevalla sähkövirralla on suurin arvo. Kun se täyttyy, sähkövirta pienenee ja katoaa kokonaan, kun laitteen kapasiteetti on täysin täytetty.

Sähkövirran varausprosessissa elektronit (hiukkaset, joilla on negatiivinen varaus) kerääntyvät yhdelle levylle ja ionit (hiukkaset, joilla on positiivinen varaus) toiselle. Positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten välinen erotin on eriste, jota voidaan käyttää erilaisissa materiaaleissa.

Yhteyshetkellä sähkölaite virtalähteeseen, jännite sisään virtapiiri Sillä on nolla arvo. Kun säiliöt täyttyvät, piirin jännite kasvaa ja saavuttaa arvon, joka on yhtä suuri kuin virtalähteen taso.

Kun sähköpiiri irrotetaan virtalähteestä ja kuorma on kytketty, kondensaattori lakkaa vastaanottamasta varausta ja antaa kertyneen virran muille elementeille. Kuorma muodostaa piirin levyjensä väliin, joten kun virta katkaistaan, positiivisesti varautuneet hiukkaset alkavat liikkua kohti ioneja.

Piirin alkuvirta, kun kuorma on kytketty, on yhtä suuri kuin negatiivisesti varautuneiden hiukkasten jännite jaettuna kuormitusvastuksen arvolla. Tehon puuttuessa kondensaattori alkaa menettää varausta, ja kun kondensaattorien varaus pienenee, piirin jännite- ja virtatasot laskevat. Tämä prosessi päättyy vasta, kun laitteessa ei ole varausta jäljellä.

Yllä oleva kuva näyttää paperikondensaattorin rakenteen:
a) poikkileikkauksen käämitys;
b) itse laite.
Tässä kuvassa:

1. Paperi;
2. Folio;
3. lasi eriste;
4. Kansi;
5. Kehys;
6. Pahvi vuori;
7. Kääriminen;
8. Osat.

Kondensaattorin kapasiteetti pidetään sen tärkeimpänä ominaisuutena, aika riippuu suoraan siitä täysi lataus laite, kun laite on kytketty virtalähteeseen. Laitteen purkautumisaika riippuu myös kapasiteetista sekä kuorman suuruudesta. Mitä suurempi vastus R, sitä nopeammin kondensaattorin kapasitanssi tyhjenee.

Esimerkkinä kondensaattorin toiminnasta harkitse analogisen lähettimen tai radiovastaanottimen toimintaa. Kun laite liitetään verkkoon, induktoriin kytketyt kondensaattorit alkavat kerääntyä varausta, elektrodit kerääntyvät joillekin levyille ja ionit toisille. Kun akku on latautunut täyteen, laite alkaa purkautua. Täydellinen latauksen menetys johtaa latauksen alkamiseen, mutta jo käynnissä käänteinen suunta, eli levyt, joilla oli tällä kertaa positiivinen varaus, saavat negatiivisen varauksen ja päinvastoin.

Kondensaattorien tarkoitus ja käyttö

Tällä hetkellä niitä käytetään lähes kaikessa radiotekniikassa ja erilaisissa elektroniikkapiireissä.
Vaihtovirtapiirissä ne voivat toimia mm kapasitiivinen vastus. Esimerkiksi kun kytket kondensaattorin ja hehkulampun akkuun (tasavirta), hehkulamppu ei syty. Jos liität tällaisen piirin vaihtovirtalähteeseen, hehkulamppu hehkuu ja valon voimakkuus riippuu suoraan käytetyn kondensaattorin kapasitanssista. Näiden ominaisuuksien ansiosta niitä käytetään nykyään laajalti piireissä suodattimina, jotka vaimentavat korkea- ja matalataajuisia häiriöitä.

Kondensaattoreita käytetään myös erilaisissa sähkömagneettisissa kiihdyttimissä, valosalamissa ja lasereissa, koska ne pystyvät keräämään suuria sähkövaraus ja lähetä se nopeasti verkon muihin elementteihin alhaisella resistanssilla, mikä luo voimakkaan impulssin.

Toisiovirtalähteissä niitä käytetään tasoittamaan aaltoilua jännitteen tasaamisen yhteydessä.

Mahdollisuus tallentaa latausta pitkä aika mahdollistaa niiden käytön tiedon tallentamiseen.

Vastuksen tai virtageneraattorin käyttö kondensaattorilla varustetussa piirissä mahdollistaa laitteen kapasitanssin lataus- ja purkamisajan pidentämisen, jotta näitä piirejä voidaan käyttää luomaan aika-asetuspiirejä, jotka eivät vaadi korkeat vaatimukset ajalliseen vakauteen.

Erilaisissa sähkötekniikassa ja korkeammissa harmonisissa suodattimissa annettu elementti käytetään loistehon kompensointiin.

Tehokkaista auton äänijärjestelmistä löydät usein sellaisen elementin kuin puskurikondensaattori. Miksi sitä tarvitaan ja mitä se on? Selvitetään se.

ONKO SE YHTEENSÄ TARVITTAESSA?
Muistetaan ensin, mikä kondensaattori yleensä on. Kondensaattori on laite, joka voi tallentaa sähkövarauksen, pitää sen itsessään ja vapauttaa sen tarvittaessa. Kondensaattorin kapasitanssi mitataan faradeina. 1 Farad on muuten erittäin kohtuullinen arvo. Jotta kondensaattori toimisi, se on kytkettävä rinnan akun kanssa (plus plussaan ja miinus miinukseen). Tällaista liitäntää kutsutaan yleensä "sisältyy puskuriin, jossa on akku", mistä johtuu nimi - puskurikondensaattori. Laita ne pääsääntöisesti lähemmäksi vahvistimia.
Joten miksi sitä tarvitaan? Hän ei ole lisälähde tehoa, mutta pitää vain sähkövarauksen, joten ensi silmäyksellä se näyttää täysin hyödyttömältä. Siitä huolimatta siitä on hyötyä ja huomattavaa.
Jokaisella ajanhetkellä vahvistin kuluttaa erilaista virtaa. Esimerkiksi kun labukh iskee bassorumpua tai mehukkaat bassot lyövät rytmiä klubimusiikissa, siihen liittyy virrankulutuksen hyppyjä. Koska syöttökaapeleilla on tietty resistanssi (tätä pureskelimme viime numerossa yksityiskohtaisesti), sen takia näinä hetkinä jännite vahvistimen liittimissä väistämättä putoaa. Tällainen tehon epävakaus aiheuttaa vääristymiä äänimerkki ja kaikki muut siihen liittyvät häiriöt.
Mikä muuttuu, jos kytkemme kondensaattorin rinnakkain vahvistimen liittimien kanssa? Ja seuraava muuttuu - kondensaattori kerää latausta akusta niinä hetkinä, kun vahvistin kuluttaa pienen virran, ja antaa sen nopeasti pois, kun vahvistin tarvitsee korkea virta kompensoimalla kaapelin jännitehäviön. Tämän seurauksena vahvistin saa vakaamman virtalähteen, mikä tarkoittaa, että säröä on vähemmän, basso on mehukkaampi, kaikki ovat tyytyväisiä.
Kuitenkin täällä varmasti seuraa vastalauseita, sanotaan, että jos lanka on tarpeeksi paksu, siinä on vähän häviöitä, ja miksi sitten kondensaattori? Mutta kondensaattori on tässä tapauksessa tarpeeton. Vahvistimen virrankulutuksella on taipumus vaihdella hyvin nopeasti, ja mikä tahansa tavanomainen akku on suhteellisen inertti. Hän pystyy epäilemättä toimittamaan suuren latauksen, mutta hän ei pysty tekemään sitä hetkessä, kuten vahvistin joskus tarvitsee. Tämän hitauden seurauksena on jälleen tehon puute virrankulutuksen jyrkkien huippujen alkuhetkillä. Toisaalta kondensaattori pystyy latautumaan hyvin nopeasti, paljon nopeammin kuin akku. Se kompensoi tätä akun hitautta, ja vahvistin saa jälleen täyteen virtaa.

Kondensaattori kompensoi Negatiivinen vaikutus syöttökaapelin vastus, mutta tätä varten se on asennettava mahdollisimman lähelle itse vahvistinta, mieluiten sen ja vahvistimen välissä ei saa olla enempää kuin 10-20 cm syöttöjohtoa. Muuten sen käytön vaikutus pienenee lähes nollaan.

HISTORIASTA
Nykyaikaisten kondensaattorien esi-isä on Leiden-purkki, jonka vuonna 1745 keksivät hollantilainen tiedemies Mushenbrook ja hänen Leidenin kaupungissa asunut oppilas Kuneus. Rinnakkain ja niistä riippumatta saksalainen tiedemies Kleist keksi vastaavan laitteen nimeltä "lääketieteellinen purkki", joka pystyi keräämään varauksen ja niiden avulla saatiin ensimmäistä kertaa keinotekoisesti sähkökipinä.

MUUTEN
Yhdessä installaatiossa vakoin yhden mielenkiintoinen ratkaisu- vahvistimen välittömään läheisyyteen asennetaan itse tehty akku pienistä kondensaattoreista. Tulinopeuden parantamiseksi entisestään ne shuntoitiin erittäin pienillä kondensaattoreilla, joiden kapasiteetti oli vain 0,1-1 mikrofaradia. Järjestelmää ei suunniteltu äänenvoimakkuutta, vaan äänenlaatua varten. Tulos oli erittäin vaikuttava, kondensaattori vaikutti ei vain matalien, vaan jopa keskitaajuuksien ääneen.

Kun valitset kondensaattoria äänijärjestelmääsi, noudata sääntöä 1 farad jokaista 1000 watin RMS vahvistimen tehoa kohden.
	Kondensaattorin kapasitanssi mitataan faradeina. 1 farad on erittäin suuri kapasitanssi. Tällaisessa kapasiteetissa olisi pallo, jonka säde olisi yhtä suuri kuin 13 (!) Auringon sädettä. Vertailun vuoksi maapallomme kapasitanssi (tai pikemminkin Maan kokoisen pallon erillisenä yksinäisenä johtimena) on vain noin 700 mikrofaradia.

PAREMPI VÄHEMMÄN, KYLLÄ PAREMPI
Markkinoilla on monia malleja - suhteellisen pienistä "condereista", joiden kapasiteetti on 0,5 faradia, hirviömäisiin yksiköihin, joiden kapasiteetti on kymmeniä faradeja. Kumpi valita? Onko suuri kapasiteetti aina hyvä?
Sinun on valittava sopiva kondensaattori vahvistimien tehon mukaan. Se voi perustua kokeelliseen vakiintunut sääntö"1 farad per 1000 W" (ei tietenkään tarkoita jotain 1000 W:n maksimiarvoa, paholainen tietää miten mitattuna, vaan 1000 W RMS-tehoa). 4-kanavaiselle nimellisarvolla 4x100 W, kapasitanssi 0,5 faradia on varsin sopiva.
Onko mahdollista asentaa isompi kondensaattori? Voit, mutta asia on, että suuret kondensaattorit ovat yleensä vähemmän nopeaa - ne näyttävät enemmän vain yhdeltä erityisen hitaalta akulta kuin nopealta kondensaattorilta. Siksi on järkevää käyttää niitä vain, jos rakennat todella tehokkaan äänijärjestelmän, joka on suunniteltu "makkaramusiikkiin" raskaalla bassolla ja ei liian nopealla äänihyökkäyksellä, esim. klubimusiikkia. Kondensaattorin kyky latautua nopeasti häviää taustalle.
Totta, jos olet menossa SPL-kilpailuihin (rajoittamaton äänenpaine) tai vain kovaäänisen musiikin fani erittäin matalalla ja viipyvällä bassolla, et voi luottaa kondensaattorin tukeen. Loppujen lopuksi koko sen toimintaperiaate piilee kertyneen varauksen palauttamisessa vahvistimen virrankulutuksen ensimmäisellä hetkellä. Lisäksi "tyhjä tölkki", joka on kytketty rinnan vahvistimen kanssa, voi aiheuttaa enemmän haittaa kuin hyötyä.
Jos luulet, että suuri kondensaattori on vain kauhea sinulle, mutta et halua menettää vastaustaan ​​signaalin nopeuden muutoksiin, voit saada tarvittavan kapasitanssin kytkemällä useita pieniä kondensaattoreita rinnakkain.

MUUTEN

Myynnissä ei ole vain "puhtaita" kondensaattoreita, vaan myös hybridejä "kondensaattori plus pieni akku". Kehittäjien näkemyksen mukaan akun kapasiteetti tulee olla samanlainen kuin suurilla kondensaattoreilla, ja laitteeseen sisältyvän pienen kondensaattorin tulee varmistaa laitteen nopea reagointi vahvistimen muuttuvaan virrankulutukseen.

MITEN LATAAT KONDENSAATTORIN OIKEIN?
Ei ole mikään salaisuus, että joudut työntämään johtoja ja yhdistämään kaikenlaisia ​​laitteita akun navoilla, tämä yhteinen sääntö turvallisuus. Oletetaan kuitenkin, että asensit kaiken, liitit sen ja päätit, että on aika käynnistää se. Ja kaikki olisi hyvin, mutta samaan aikaan monet ihmiset unohtavat, että ensimmäisellä käynnistyksellä kondensaattori purkautuu edelleen. Mutta tämä on laite, joka ei voi vain antaa, vaan myös kerätä latausta erittäin nopeasti. Joten heti kun navat koskettavat akkua, tyhjä "purkki" alkaa välittömästi latautua, kondensaattorin läpi virtaa valtava virta, ja siitä tulee muutaman sekunnin ajan yksinkertaisesti hyppyjohdin, joka oikosuluttaa "+" ja "- ”Akun liittimet ainakin kärsivät ja tulevat ajoissa kuin hitsauselektrodeja, mutta sulakkeista ei luultavasti kannata puhua ollenkaan.Mitä tehdä?Kuinka ladata kondensaattori oikein tämän välttämiseksi?
Helpoin vaihtoehto on käyttää mitä tahansa 12 voltin hehkulamppua. Ennen kuin laitat liittimen päälle, kytke se vain akun ja liitinnapojen väliin muutamaksi sekunniksi. Kondensaattori alkaa latautua, mutta äkillistä virtapiikkiä ei tapahdu. Kondensaattori latautuu rauhallisesti hehkulampun läpi, kun se latautuu, se loistaa himmeämmin ja himmeämmin, ja kun se sammuu kokonaan, tämä tarkoittaa, että kondensaattori on ladattu ja voit turvallisesti laittaa ja korjata liittimen.

klo rinnakkaisliitäntä kondensaattoreita niiden kapasitanssi lisätään

MUUTEN

Monet kondensaattorit on varustettu "pehmeällä latauksella" -piireillä kiistaton etu-niitä ei tarvitse ladata hehkulampun kautta, piiri eliminoi käynnistysvirran kun kytketään "tyhjä" kondensaattori. Kätevä? Varmasti. Mutta tällainen piiri on ylimääräinen vastus virtapiirissä, mikä tekee kondensaattorista valitettavasti käytännössä hyödytön.. Kerran Car Music -lehden teimme vertaileva testi kondensaattorit. He ottivat vahvistimen, yhdistivät sen tarkoituksella ohuella johdolla, "latasivat" sen monimutkaisella signaalilla (kiinnostuneille - 50 Hz:n pulssien sekvenssit taajuudella 130 lyöntiä minuutissa) ja katsoivat, millä tasolla tämä ilmoittaa, että vahvistimen syöttöjännite "laskee" sen sammumiskynnykseen. Joten kun liitimme kondensaattoreita niin pehmeällä latauspiirillä, ei käytännössä ollut eroa. Mutta askeettiset "pankit", joissa ei ollut mitään ylimääräistä, mahdollistivat signaalin tason nostamisen, ennen kuin vahvistin alkaa laskea, jopa 2,5-3 dB, mikä on melkein kaksinkertainen! Joten mieti kymmenen kertaa ennen kuin ostat "kätevä Conder kelloilla ja pillillä", nämä kellot ja pillit voivat tehdä enemmän haittaa kuin hyötyä.

Teksti ja piirustukset Anton Nikolaev, valokuvia eri lähteistä.