Kapasitor (dari bahasa Latin "condensare" - "memadatkan", "menebal", dalam bahasa biasa "conder") adalah salah satu elemen yang paling biasa dalam elektronik radio, selepas perintang. Ia terdiri daripada dua plat yang dipisahkan oleh dielektrik dengan ketebalan kecil, berbanding dengan ketebalan plat ini. Tetapi dalam praktiknya, penutup ini digulung menjadi bagel berbilang lapisan, gulungan dalam bentuk silinder atau parallelepiped yang dipisahkan oleh dielektrik yang sama.

Prinsip pengendalian kapasitor

caj. Apabila disambungkan kepada sumber kuasa, cas terkumpul pada plat. Apabila mengecas, zarah bercas positif terkumpul pada satu plat (ion), dan pada zarah bercas negatif yang lain (elektron). Dielektrik berfungsi sebagai penghalang untuk menghalang zarah daripada melompat ke plat lain. Apabila mengecas, bersama-sama dengan kapasitansi, voltan pada terminal juga meningkat dan mencapai maksimum sama dengan voltan sumber kuasa.

Pelepasan. Jika, selepas mengecas kapasitor, anda mematikan kuasa dan menyambungkan beban, kapasitor sudah akan bertindak sebagai sumber semasa. Elektron akan mula bergerak melalui beban, yang, apabila disambungkan, terbentuk litar tertutup, kepada ion (mengikut hukum tarikan antara nyahcas yang berbeza).

Parameter utama kapasitor ialah:

1. Nominal kapasiti - Ini adalah ciri utamanya dan membayangkan isipadu cas elektrik. Kapasitansi diukur dalam Farads (disingkat F), dalam amalan μF sering dijumpai ( 1uF = 0.000001 F), nF ( 1nF = 0.000000001 F), pF (1pF = 0.000000000001 F), kerana kapasiti 1F adalah sangat besar. Tetapi ada komponen yang boleh mempunyai kapasiti lebih besar daripada 1 Farad, ia dipanggil ionistr (Saya akan memberitahu anda tentang dia dan orang lain kemudian) .
2. Voltan terkadar - ini adalah voltan maksimum di mana kapasitor boleh beroperasi dengan pasti dan untuk masa yang lama, diukur, sudah tentu, dalam volt (disingkatkan sebagai B). Jika voltan melebihi, kapasitor akan gagal. Dalam kes di mana perlu menukar kapasitor, dan terdapat satu dengan kapasitansi yang diperlukan, tetapi ia direka untuk voltan yang lebih tinggi berbanding dengan yang gagal, anda boleh memasangnya dengan selamat (contohnya, kapasitor 450 μF 10V "terbakar", ia boleh digantikan dengan 450 μF 25V). Perkara utama ialah ia sesuai dengan saiz papan anda.
3. Toleransi penyelewengan- sisihan dibenarkan nilai kapasiti sebenar daripada yang ditunjukkan pada badan. Ditunjukkan sebagai peratusan. Toleransi untuk kapasitor boleh mencapai 20 - 30%. Dalam peranti yang memerlukan ketepatan khas, kapasitor dengan toleransi yang kecil digunakan (1% atau kurang).
4. Pekali suhu kapasiti - terdapat pada kapasitor elektrolitik. Kapasiti kapasitor elektrolitik aluminium bergantung pada suhu. Apabila suhu menurun (terutamanya di bawah 0°C) kelikatan elektrolit dan ESRnya meningkat (khusus rintangan elektrik) , yang membawa kepada penurunan kapasiti kapasitor.

Apakah kapasitor yang diperlukan dan untuk apa ia digunakan?

• Dalam litar arus ulang alik, kapasitor diperlukan sebagai kemuatan. Jika dalam litar dengan arus terus kapasitor disambungkan secara bersiri dengan mentol lampu, ia tidak akan menyala, tetapi dalam litar dengan arus ulang alik ia akan menyala. Dan ia akan bersinar lebih terang, dan semakin tinggi kapasitansi kapasitor, semakin terang cahayanya. Oleh kerana sifat ini, kapasitor sering digunakan untuk menapis arus berdenyut. (tugas utamanya dalam banyak skim), ia menyekat gangguan HF dan LF, lonjakan AC dan riak voltan dengan baik.
• Disebabkan olehnya ciri utama mengumpul cas elektrik dan kemudian melepaskannya dengan cepat mencipta impuls, menjadikannya sangat diperlukan dalam pembuatan kilat foto, pemecut magnet, pemula, dll.
• Kapasitor juga digunakan untuk memulakan motor tiga fasa pada bekalan kuasa satu fasa, menyambung ke terminal ketiga ia mengalihkan fasa sebanyak 90 darjah.
• Oleh kerana keupayaannya untuk mengumpul dan melepaskan cas, kapasitor digunakan dalam litar di mana ia perlu untuk menyimpan maklumat mengenai masa yang lama. Tetapi malangnya, ia adalah jauh lebih rendah dalam keupayaannya untuk mengumpul tenaga bateri bekalan kuasa, disebabkan oleh nyahcas sendiri dan ketidakupayaan untuk mengumpul jumlah elektrik yang lebih besar.

Elemen ini digunakan dalam hampir mana-mana peranti elektronik, oleh itu, untuk memahami tujuan kapasitor, adalah perlu untuk memahami struktur dan prinsip operasinya. Salah satu daripada komponen litar elektrik, yang mempunyai dua plat konduktif (satu bercas positif dan satu lagi bercas negatif). Untuk mengelakkan pelepasan diri peranti, bahan khas diletakkan di antara plat - dielektrik, yang menghalang aliran cas.

Pengelasan peranti

Sebelum menjawab soalan tentang apa yang diperlukan kapasitor, anda harus memahami apa itu. Kapasitor dibahagikan mengikut ciri-ciri berikut:

• Tujuan dan fungsi yang dilaksanakan;
• Keadaan kerja;
• Jenis bahan yang memisahkan plat.

Kapasitor digunakan secara aktif dalam litar di mana keupayaannya untuk mengumpul dan menyimpan cas elektrik diperlukan (peranti kapasitif diperlukan). Untuk tujuan ini, dua plat dengan tanda yang berbeza caj. Di antara mereka terdapat bahan yang menghalang sentuhan dan pelepasan mereka. Dalam kebanyakan kes, tantalum atau aluminium digunakan sebagai dielektrik, tetapi bahan seramik, mika atau polistirena juga boleh digunakan.

Kelebihan utama peranti aluminium ialah kosnya yang lebih rendah berbanding peranti tantalum, serta rangkaian aplikasi yang lebih luas. Pada masa yang sama, analog tantalum lebih cekap digunakan dan mempunyai lebih tinggi ciri-ciri teknikal, oleh itu, apabila memilih, anda harus mempertimbangkan bukan sahaja faktor harga.

Maklumat tambahan. Kapasitor Tantalum dicirikan oleh peningkatan kebolehpercayaan; mereka mempunyai julat suhu operasi yang luas, yang membolehkannya digunakan dalam hampir semua keadaan. Mereka paling banyak digunakan dalam elektronik dan industri berkaitan, kerana mereka telah kapasiti besar dan dimensi padat. Kelemahan peranti jenis ini pakar menganggap mereka lebih harga tinggi dan kepekaan terhadap turun naik arus dan voltan.

Elemen kuasa paling kerap digunakan dalam litar voltan tinggi. Reka bentuk khas memungkinkan untuk menyediakan kapasiti yang besar, yang bermaksud ia boleh digunakan untuk menstabilkan bekalan elektrik melalui talian kuasa (mengimbangi kehilangan tenaga). Di samping itu, ia digunakan secara aktif untuk meningkatkan kuasa pemasangan elektrik perindustrian. Dielektrik dalam peranti sedemikian adalah filem propilena berlogam yang diresapi dengan minyak penebat.

Yang paling banyak digunakan ialah seramik. Kapasiti mereka boleh berbeza-beza secara meluas - dari 1 picofarad hingga 0.1 mikrofarad. Untuk mengelakkan pelepasan diri, seramik digunakan, dan pakar mencatatkan sebagai kelebihan harga mampu milik, lebar kefungsian, tahap tinggi kebolehpercayaan dan kerugian yang rendah.

Walaupun kosnya tinggi, kapasitor perak-mika digunakan dalam amalan. Mereka beroperasi dengan sangat stabil, mengekalkan kapasiti tinggi, dan perumahan mereka dimeterai sepenuhnya. Tetapi pengedaran yang meluas terhalang oleh harga yang tinggi.

Unsur kertas atau logam-kertas juga digunakan. Lapisan mereka diperbuat daripada kerajang aluminium, dan kertas yang diresapi dengan komposisi khas digunakan sebagai dielektrik.

Prinsip operasi

Sebab utama mengapa elemen ini dimasukkan ke dalam litar elektrik adalah untuk menyimpan cas semasa tempoh voltan tinggi dan untuk memberikan kuasa kepada litar semasa tempoh voltan rendah.

Prinsip operasi kapasitor adalah seperti berikut. Bila perkakas elektrik disambungkan ke bekalan kuasa, kapasitor dicas. Pada salah satu platnya elektron (zarah dengan caj negatif) terkumpul, dan pada satu lagi - ion yang bercas positif. Dielektrik menghalang sentuhan mereka. Peranti kapasitor ini membolehkan anda mengumpul cas. Lagipun, sebaik sahaja peranti disambungkan ke sumber arus, voltan dalam litar adalah sifar. Kemudian, apabila cas diisi, voltan menjadi sama dengan yang dibekalkan daripada punca.

Selepas peranti diputuskan sambungan dari alur keluar atau bateri, kapasitor dinyahcas. Beban dalam litar elektrik dikekalkan; untuk ini, peranti memerlukan voltan dan arus yang dihantar oleh peranti. Keperluan untuk menghidupkan peranti memaksa elektron dalam kapasitor bergerak ke arah ion, mencipta arus yang dihantar ke unsur lain.

Kemungkinan aplikasi peranti

Kapasitor berfungsi untuk menyelesaikan pelbagai masalah. Khususnya, ia digunakan secara aktif dalam menyimpan data analog dan digital; ia sering dipasang dalam peranti telemekanikal untuk mengawal isyarat dalam peralatan yang sepadan, yang melindunginya daripada pelbagai kerosakan dan masalah.

Penggunaan kapasitor secara meluas dalam sumber bekalan kuasa tidak terganggu, yang membolehkan anda melancarkan voltan apabila menyambungkan pelbagai peralatan (komputer, peralatan pejabat, dll.) ke peranti.

Catatan! Prinsip yang sama berlaku untuk bekalan kuasa yang tidak terganggu. Apabila disambungkan ke litar elektrik, ia mengumpul cas, yang kemudiannya boleh digunakan untuk masa yang singkat, yang memungkinkan untuk mematikan peralatan tanpa sebarang kegagalan, dan ini benar terutamanya dalam keadaan moden apabila maklumat amat penting.

Elemen yang diterangkan telah menemui aplikasinya dalam pelbagai penukar voltan. Khususnya, ia boleh digunakan untuk meningkatkan voltan dalam rangkaian, nilai yang akan melebihi nilai input.

Penting! Menggunakan kapasitor sebagai sumber kuasa sementara mempunyai beberapa batasan. Ini dijelaskan oleh kehadiran sekurang-kurangnya kekonduksian kecil dalam dielektrik. Oleh itu, peranti secara beransur-ansur dilepaskan dari masa ke masa, oleh itu, jika anda perlu mempunyai sumber arus yang stabil, lebih baik menggunakan bateri boleh dicas semula.

Kapasitor elektrik ialah peranti yang boleh menyimpan cas dan tenaga medan elektrik. Ia pada asasnya terdiri daripada sepasang konduktor (plat) yang dipisahkan oleh lapisan dielektrik. Ketebalan dielektrik sentiasa lebih kecil daripada saiz plat. hidup gambar rajah elektrik kapasitor gantian ah ditunjukkan oleh 2 segmen selari menegak (II).

Kuantiti asas dan unit ukuran

Terdapat beberapa kuantiti asas yang mentakrifkan kapasitor. Salah satunya ialah kapasitinya ( huruf latin C), dan yang kedua - voltan operasi(Latin U). Kapasiti elektrik (atau ringkasnya kapasiti) dalam sistem SI diukur dalam farad (F). Selain itu, sebagai unit kapasiti, 1 farad adalah banyak - ia hampir tidak pernah digunakan dalam amalan. Sebagai contoh, cas elektrik planet Bumi hanya 710 mikrofarad. Oleh itu, dalam kebanyakan kes ia diukur dalam kuantiti yang diperoleh daripada farad: dalam picofarads (pF) pada sangat nilai kecil kemuatan (1 pF = 1/10 6 μF), dalam mikrofarad (μF) dengan nilai yang cukup besar (1 μF = 1/10 6 F). Untuk mengira kapasiti elektrik, adalah perlu untuk membahagikan jumlah cas yang terkumpul antara plat dengan magnitud perbezaan potensi di antara mereka (voltan merentasi kapasitor). Cas kapasitor masuk dalam kes ini- ini ialah caj yang terkumpul pada salah satu plat peranti berkenaan. Pada 2 konduktor peranti ia adalah sama dalam magnitud, tetapi berbeza dalam tanda, jadi jumlahnya sentiasa sifar. Caj pada kapasitor diukur dalam coulomb (C) dan dilambangkan dengan huruf Q.

Voltan elektrik

Salah satu yang paling parameter penting Peranti yang kami pertimbangkan ialah voltan pecahan - perbezaan dalam nilai potensi dua konduktor kapasitor, yang membawa kepada kerosakan elektrik lapisan dielektrik. Voltan maksimum, di mana kerosakan peranti tidak berlaku, ditentukan oleh bentuk konduktor, sifat dielektrik dan ketebalannya. Keadaan operasi di mana voltan pada plat peranti elektrik hampir dengan voltan kerosakan adalah tidak boleh diterima. Voltan operasi biasa pada kapasitor adalah beberapa kali kurang daripada voltan pecahan (dua hingga tiga kali). Oleh itu, apabila memilih, anda harus memberi perhatian kepada voltan dan kapasitans undian. Dalam kebanyakan kes, nilai kuantiti ini ditunjukkan pada peranti itu sendiri atau dalam pasport. Menyambungkan kapasitor ke rangkaian pada voltan yang melebihi yang dinilai mengancam kerosakannya, dan sisihan nilai kapasitans daripada nilai nominal boleh membawa kepada pelepasan harmonik yang lebih tinggi ke dalam rangkaian dan terlalu panas peranti.

Kemunculan kapasitor

Reka bentuk kapasitor boleh menjadi sangat pelbagai. Ia bergantung kepada kapasiti elektrik peranti dan tujuannya. Parameter peranti yang dimaksudkan tidak boleh terjejas faktor luaran, oleh itu plat mempunyai bentuk sedemikian di mana medan elektrik, dicipta oleh cas elektrik, tertumpu dalam jurang kecil antara konduktor kapasitor. Oleh itu, ia boleh terdiri daripada dua sfera sepusat, dua plat rata atau dua silinder sepaksi. Oleh itu, kapasitor boleh menjadi silinder, sfera atau rata bergantung kepada bentuk konduktor.

Kapasitor kekal

Berdasarkan sifat perubahan dalam kapasitans elektrik, kapasitor dibahagikan kepada peranti dengan kapasitans malar, berubah-ubah atau penalaan. Mari kita lihat setiap jenis yang disebutkan dengan lebih terperinci. Peranti yang kapasitinya tidak berubah semasa operasi, iaitu, ia malar (nilai kapasiti masih boleh berubah-ubah dalam had yang boleh diterima bergantung pada suhu) adalah kapasitor kekal. Terdapat juga peralatan elektrik yang menukar kapasiti elektriknya semasa operasi; ia dipanggil pembolehubah.

Apakah yang bergantung kepada C dalam kapasitor?

Kapasiti elektrik bergantung pada luas permukaan konduktornya dan jarak antara mereka. Terdapat beberapa cara untuk menukar tetapan ini. Pertimbangkan kapasitor yang terdiri daripada dua jenis plat: boleh alih dan tetap. Plat bergerak bergerak relatif kepada yang pegun, akibatnya kapasiti elektrik kapasitor berubah. Pembolehubah analog digunakan untuk mengkonfigurasi peranti analog. Selain itu, kapasiti boleh diubah semasa operasi. Dalam kebanyakan kes, kapasitor penalaan digunakan untuk mengkonfigurasi peralatan kilang, sebagai contoh, untuk memilih kapasitansi secara empirik apabila pengiraan tidak dapat dilakukan.

Kapasitor dalam litar

Peranti yang dimaksudkan dalam litar DC mengalirkan arus hanya apabila ia dipalamkan ke rangkaian (dalam kes ini, peranti dicas atau dicas semula ke voltan sumber). Sebaik sahaja kapasitor dicas sepenuhnya, tiada arus mengalir melaluinya. Apabila peranti disambungkan kepada litar arus ulang alik, proses nyahcas dan pengecasan silih berganti antara satu sama lain. Tempoh seli mereka adalah sama dengan voltan sinusoidal yang digunakan.

Ciri-ciri kapasitor

Kapasitor, bergantung kepada keadaan elektrolit dan bahan dari mana ia terdiri, boleh kering, cecair, oksida-separa konduktor, oksida-logam. Kapasitor cecair disejukkan dengan baik, peranti ini boleh beroperasi di bawah beban yang ketara dan mempunyai sifat penting seperti penyembuhan sendiri dielektrik apabila rosak. Dalam dipertimbangkan peranti elektrik jenis kering adalah reka bentuk yang agak mudah, kehilangan voltan kurang sedikit dan arus bocor. hidup masa ini Ia adalah instrumen kering yang paling popular. Kelebihan utama kapasitor elektrolitik ialah kos rendah, dimensi padat dan kapasiti elektrik yang tinggi. Analog oksida adalah polar ( sambungan yang salah membawa kepada kerosakan).

Bagaimana untuk menyambung

Menyambungkan kapasitor ke litar dengan arus terus berlaku seperti berikut: tambah (anod) sumber arus disambungkan ke elektrod, yang ditutup dengan filem oksida. Jika keperluan ini tidak dipenuhi, ini mungkin berlaku. Atas sebab inilah kapasitor cecair mesti disambungkan kepada litar dengan sumber arus ulang-alik, menyambungkan dua bahagian yang sama dalam siri belakang ke belakang. Atau sapukan lapisan oksida pada kedua-dua elektrod. Oleh itu, peranti elektrik bukan kutub diperolehi yang beroperasi dalam rangkaian dengan kedua-dua DC dan DC dalam kedua-dua kes. kapasitansi terhasil menjadi dua kali lebih kecil. Unipolar kapasitor elektrik Ia bersaiz besar, tetapi boleh disambungkan kepada litar arus ulang alik.

Aplikasi Utama Kapasitor

Perkataan "kapasitor" boleh didengar daripada pekerja pelbagai perusahaan perindustrian dan institut reka bentuk. Setelah memahami prinsip operasi, ciri dan proses fizikal, mari kita ketahui mengapa kapasitor diperlukan, sebagai contoh, dalam sistem bekalan kuasa? Dalam sistem ini, bateri digunakan secara meluas dalam pembinaan dan pengubahsuaian loji industri untuk mengimbangi kuasa reaktif KRM (memunggah rangkaian daripada aliran yang tidak diingini), yang membolehkan anda mengurangkan kos tenaga dan menjimatkan produk kabel dan menghantar tenaga elektrik kepada pengguna kualiti terbaik. Pilihan yang optimum kuasa, kaedah dan lokasi penyambungan sumber (Q) dalam rangkaian sistem kuasa elektrik (EPS) mempunyai kesan yang ketara ke atas penunjuk ekonomi dan teknikal kecekapan EPS. Terdapat dua jenis KRM: melintang dan membujur. Dengan pampasan melintang, bank kapasitor disambungkan ke bar bas pencawang selari dengan beban dan dipanggil bateri shunt (SHBK). Dengan pampasan membujur, bateri disertakan dalam pemotongan talian kuasa dan dipanggil LPC (peranti pampasan membujur). Bateri terdiri daripada peranti individu yang boleh disambungkan cara yang berbeza: kapasitor sambungan bersiri atau selari. Apabila bilangan peranti yang disambungkan secara bersiri meningkat, voltan meningkat. UPC juga digunakan untuk menyamakan beban merentas fasa, meningkatkan produktiviti dan kecekapan arka dan relau haba bijih (apabila UPC disambungkan melalui transformer khas).

Dalam petak sarung tangan setiap peminat kereta anda boleh menemui beberapa peralatan elektrik ini. Mengapa kapasitor diperlukan dalam kereta? Di sana mereka digunakan dalam peralatan menguatkan sistem pembesar suara Untuk pembiakan berkualiti tinggi bunyi.

Kapasitor ialah peranti yang mampu menyimpan caj elektrik. Kapasitor paling mudah ialah dua plat logam (elektrod) yang dipisahkan oleh sejenis dielektrik. Kapasitor 2 boleh dicas dengan menyambungkan elektrodnya ke punca 1 tenaga elektrik DC (Gamb. 181, a).

Apabila kapasitor dicas, elektron bebas yang terdapat pada salah satu elektrodnya bergegas ke kutub positif punca, akibatnya elektrod ini menjadi bercas positif. Elektron dari kutub negatif sumber mengalir ke elektrod kedua dan mencipta lebihan elektron di atasnya, jadi ia menjadi bercas negatif. Hasil daripada pengaliran arus pengecasan i3, cas yang sama tetapi bertentangan terbentuk pada kedua-dua elektrod kapasitor dan medan elektrik timbul di antara mereka, mewujudkan perbezaan potensi tertentu antara elektrod kapasitor. Apabila beza keupayaan ini menjadi sama dengan voltan sumber semasa, pergerakan elektron dalam litar kapasitor, iaitu, laluan arus i3 melaluinya berhenti. Momen ini sepadan dengan penghujung proses pengecasan kapasitor.

Apabila diputuskan sambungan dari sumber (Rajah 181, b), kapasitor mampu menyimpan cas elektrik terkumpul untuk masa yang lama. Kapasitor bercas ialah sumber tenaga elektrik yang mempunyai tertentu cth. d.s. es. Jika anda menyambungkan elektrod kapasitor bercas dengan sejenis konduktor (Rajah 181, c), kapasitor akan mula dinyahcas. Dalam kes ini, arus nyahcas kapasitor iр akan mengalir melalui litar. Perbezaan potensi antara elektrod juga akan mula berkurangan, iaitu kapasitor akan memindahkan tenaga elektrik terkumpul ke litar luar. Pada masa apabila bilangan elektron bebas pada setiap elektrod kapasitor menjadi sama, medan elektrik antara elektrod akan hilang dan arus akan menjadi sama dengan sifar. Ini bermakna kapasitor telah dinyahcas sepenuhnya, iaitu ia telah mengeluarkan tenaga elektrik yang telah terkumpul.

Kapasiti kapasitor. Keupayaan kapasitor untuk mengumpul dan menahan cas elektrik dicirikan oleh kemuatannya. Semakin besar kapasitansi kapasitor, semakin besar cas yang terkumpul olehnya, sama seperti dengan peningkatan kapasiti kapal atau silinder gas, isipadu cecair atau gas di dalamnya meningkat.

Kapasiti C pemuat ditakrifkan sebagai nisbah cas q terkumpul dalam pemuat kepada beza keupayaan antara elektrodnya (voltan terpakai) U:

C=q/U (69)

Kapasiti pemuat diukur dalam farad (F). Sebuah kapasitor mempunyai kapasiti 1 F, yang, apabila dicas,

dalam 1 C, beza potensi meningkat sebanyak 1 V. Dalam praktiknya, unit yang lebih kecil digunakan terutamanya: mikrofarad (1 μF = 10 -6 F), picofarad (1 pF = 10 -12 μF).

Kemuatan kapasitor bergantung kepada bentuk dan saiz elektrodnya, kedudukan relatifnya dan sifat dielektrik yang memisahkan elektrod. Terdapat kapasitor rata, elektrodnya adalah plat selari rata (Rajah 182, a), dan silinder (Rajah 182, b).

Bukan sahaja peranti yang dihasilkan khas di kilang mempunyai sifat kapasitor, tetapi juga mana-mana dua konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik. Kapasiti mereka mempunyai kesan yang besar terhadap operasi pemasangan elektrik dengan arus ulang alik. Sebagai contoh, kapasitor dengan kapasitansi tertentu adalah dua wayar elektrik, wayar dan tanah (Rajah 183, a), teras kabel elektrik, teras dan sarung logam kabel (Rajah 183,6).

Reka bentuk kapasitor dan penggunaannya dalam teknologi. Bergantung pada dielektrik yang digunakan, kapasitor boleh menjadi kertas, mika atau udara (Rajah 184). Menggunakan mika, kertas, seramik dan bahan lain dengan pemalar dielektrik tinggi sebagai dielektrik dan bukannya udara, adalah mungkin untuk meningkatkan kapasitinya beberapa kali dengan dimensi kapasitor yang sama. Untuk meningkatkan kawasan elektrod kapasitor, ia biasanya dibuat berbilang lapisan.

Dalam pemasangan elektrik AC, kapasitor kuasa biasanya digunakan. Di dalamnya, elektrod adalah jalur panjang aluminium, plumbum atau kerajang tembaga, dipisahkan oleh beberapa lapisan kertas khas (kapasitor) yang diresapi dengan minyak petroleum atau cecair impregnasi sintetik. Pita kerajang 2 dan kertas 1 digulung menjadi gulungan (Rajah 185), dikeringkan, diresapi dengan parafin dan diletakkan dalam bentuk satu atau beberapa bahagian dalam bekas logam atau kadbod. Voltan operasi yang diperlukan bagi kapasitor disediakan oleh sambungan bersiri, selari atau siri-selari bagi bahagian individu.

Mana-mana kapasitor dicirikan bukan sahaja oleh nilai kapasitansinya, tetapi juga oleh nilai voltan yang boleh ditahan dielektriknya. Apabila voltan terlalu tinggi, elektron dielektrik dipisahkan daripada atom, dielektrik mula mengalirkan arus dan elektrod logam kapasitor adalah litar pintas (kapasitor rosak). Voltan di mana ini berlaku dipanggil voltan pecahan. Voltan di mana kapasitor boleh beroperasi dengan pasti selama-lamanya untuk masa yang lama, dipanggil pekerja. Ia adalah beberapa kali kurang daripada yang menembusi.

Kapasitor digunakan secara meluas dalam sistem bekalan kuasa perusahaan perindustrian dan elektrik kereta api untuk menambah baik penggunaan tenaga elektrik dengan arus ulang alik. Pada e. p.s. dan lokomotif diesel, kapasitor digunakan untuk melancarkan arus berdenyut yang diterima daripada penerus dan pencincang nadi, untuk memerangi percikan sentuhan peranti elektrik dan gangguan radio, dalam sistem kawalan untuk penukar semikonduktor, serta untuk mencipta

simetri voltan tiga fasa diperlukan untuk menggerakkan motor elektrik mesin tambahan. Dalam kejuruteraan radio, kapasitor digunakan untuk mencipta frekuensi tinggi getaran elektromagnet, pengasingan litar elektrik DC dan AC, dsb.

Dalam litar DC ia sering dipasang kapasitor elektrolitik. Ia diperbuat daripada dua pita aluminium nipis 3 dan 5 yang digulung menjadi gulungan (Rajah 185,b), di antaranya kertas 4 diletakkan, diresapi dengan elektrolit khas (larutan asid borik dengan ammonia dalam gliserin). Pita aluminium 3 disalut dengan filem nipis aluminium oksida; filem ini membentuk dielektrik dengan pemalar dielektrik yang tinggi. Elektrod kapasitor adalah pita 3, disalut dengan filem oksida, dan elektrolit; pita kedua 5 hanya bertujuan untuk mencipta sentuhan elektrik dengan elektrolit. Kapasitor diletakkan di dalam perumah aluminium silinder.

Apabila menyambungkan kapasitor elektrolitik ke litar DC, kekutuban kutubnya mesti dipatuhi dengan ketat; elektrod yang disalut dengan filem oksida mesti disambungkan ke kutub positif punca arus. Jika dihidupkan secara tidak betul, dielektrik akan pecah. Atas sebab ini, kapasitor elektrolitik tidak boleh disambungkan kepada litar AC. Ia juga tidak boleh digunakan dalam peranti yang beroperasi pada voltan tinggi, kerana filem oksida mempunyai kekuatan elektrik yang agak rendah.

Kapasitor boleh ubah juga digunakan dalam peranti radio (Rajah 186). Kapasitor sedemikian terdiri daripada dua kumpulan plat: tetap 2 dan boleh alih 3, dipisahkan oleh jurang udara. Plat boleh alih boleh bergerak relatif kepada yang tetap; Apabila paksi 1 kapasitor diputar, kawasan pertindihan bersama plat berubah, dan oleh itu kapasitansi kapasitor.

Kaedah untuk menyambung kapasitor. Kapasitor boleh disambung secara bersiri atau selari. Dengan berurutan

sambungan beberapa (contohnya, tiga) kapasitor (Rajah 187, a) kapasiti setara

1 /C eq = 1 /C 1 + 1 /C 2 + 1 /C 3

kapasitansi setara

X C eq = X C 1 + X C 2 + X C 3

kapasitansi terhasil

C eq = C 1 + C 2 + C 3

Pada sambungan selari kapasitor (Rajah 187, b) kemuatan terhasilnya

1 /X C persamaan = 1 /X C 1 + 1 /X C 2 + 1 /X C 3

Menghidupkan dan mematikan litar DC dengan kapasitor. Apabila disambungkan Litar R-C kepada sumber arus terus dan apabila kapasitor dinyahcas ke perintang, proses sementara juga berlaku dengan perubahan aperiodik arus i dan voltan u c Apabila litar disambungkan kepada sumber arus terus suis R-C B1 (Rajah 188, a) kapasitor dicas. Pada saat awal mengecas arus Saya mula =U/R. Tetapi apabila cas terkumpul pada elektrod kapasitor, voltan dan c akan meningkat, dan arus akan berkurangan (Rajah 188, b). Sekiranya rintangan R adalah kecil, maka pada saat awal menyambungkan kapasitor, lonjakan arus besar berlaku, dengan ketara melebihi arus undian litar ini. Apabila kapasitor dinyahcas ke perintang R (suis B1 dibuka dalam Rajah 189, a), voltan merentasi kapasitor u c dan arus i secara beransur-ansur berkurangan kepada sifar (Rajah 189, b).

Kadar perubahan arus i dan voltan i semasa proses sementara dipisahkan oleh pemalar masa

Semakin tinggi R dan C, semakin perlahan cas kapasitor.

Proses mengecas dan menyahcas kapasitor digunakan secara meluas dalam elektronik dan automasi. Dengan bantuan mereka, ayunan bukan sinus berkala diperolehi, dipanggil kelonggaran, dan, khususnya, voltan gigi gergaji yang diperlukan untuk pengendalian sistem kawalan thyristor, osiloskop dan peranti lain. Untuk mendapatkan voltan gigi gergaji (Rajah 190), sambungkan kapasitor secara berkala ke sumber kuasa, dan kemudian ke perintang nyahcas. Tempoh T 1 dan T 2, sepadan dengan cas dan nyahcas kapasitor, ditentukan oleh pemalar masa litar cas T 3 dan T p nyahcas, iaitu, rintangan perintang yang termasuk dalam litar ini.

• Terjemahan

Jika anda kerap mencipta litar elektrik, anda mungkin telah menggunakan kapasitor. ini komponen standard litar, sama seperti rintangan, yang anda ambil dari rak tanpa berfikir panjang. Kami menggunakan kapasitor untuk melancarkan voltan/riak semasa, untuk memadankan beban, sebagai sumber kuasa untuk peranti berkuasa rendah dan aplikasi lain.

Tetapi kapasitor bukan hanya gelembung dengan dua wayar dan beberapa parameter - voltan dan kapasitans operasi. Terdapat pelbagai jenis teknologi dan bahan dengan sifat berbeza yang digunakan untuk mencipta kapasitor. Dan walaupun dalam kebanyakan kes hampir mana-mana kapasitor dengan kapasiti yang sesuai akan dilakukan untuk sebarang tugas, pemahaman yang baik tentang cara peranti ini berfungsi boleh membantu anda memilih bukan sahaja yang betul, tetapi yang betul. cara yang paling baik. Jika anda pernah mengalami masalah dengan kestabilan suhu atau tugas mencari sumber bunyi tambahan, anda akan menghargai maklumat dalam artikel ini.

Mari kita mulakan dengan mudah

Adalah lebih baik untuk memulakan dengan mudah dan menerangkan prinsip asas bagaimana kapasitor berfungsi sebelum beralih ke peranti sebenar. Kapasitor ideal terdiri daripada dua plat pengalir yang dipisahkan oleh dielektrik. Caj terkumpul pada plat, tetapi tidak boleh mengalir di antara mereka - dielektrik mempunyai sifat penebat. Ini adalah bagaimana kapasitor mengumpul cas.

Kapasitansi diukur dalam farad: kapasitor satu farad menghasilkan voltan satu volt jika ia mengandungi cas satu coulomb. Seperti kebanyakan unit SI yang lain, ia adalah saiz yang tidak praktikal, jadi melainkan anda mengira superkapasitor, yang tidak akan kami bincangkan di sini, anda mungkin akan mendapat mikro, nano dan picofarad. Kapasiti mana-mana kapasitor boleh diperoleh daripada dimensi dan sifat dielektriknya - jika berminat, formula untuk ini boleh didapati di Wikipedia. Tidak perlu menghafalnya melainkan anda sedang belajar untuk peperiksaan - tetapi ia mengandungi satu fakta yang berguna. Kapasiti adalah berkadar dengan pemalar dielektrik εr dielektrik yang digunakan, yang telah menghasilkan pelbagai kapasitor tersedia secara komersil menggunakan bahan dielektrik yang berbeza untuk mencapai kapasiti yang lebih besar atau meningkatkan ciri voltan.

Elektrolitik aluminium

Kapasitor elektrolitik aluminium menggunakan lapisan pengoksidaan anodik pada kepingan aluminium sebagai satu plat dielektrik, dan elektrolit daripada sel elektrokimia sebagai plat lain. Kehadiran sel elektrokimia menjadikannya kutub, iaitu, voltan DC mesti digunakan dalam satu arah, dan plat anod mestilah anod, atau positif.

Dalam amalan, plat mereka dibuat dalam bentuk sandwic kerajang aluminium, dibalut dalam silinder dan terletak di tin aluminium. Voltan operasi bergantung pada kedalaman lapisan anodized.

Kapasitor elektrolitik mempunyai kapasitansi terbesar antara yang biasa, dari 0.1 hingga beribu-ribu mikrofarad. Disebabkan oleh pembungkusan rapat sel elektrokimia, ia mempunyai kearuhan siri setara yang besar (ESI, atau kearuhan berkesan), itulah sebabnya ia tidak boleh digunakan pada frekuensi tinggi. Ia biasanya digunakan untuk pelicinan kuasa dan penyahgandingan serta gandingan pada frekuensi audio.

Tantalum elektrolitik

Kapasitor Tantalum yang dipasang di permukaan

Kapasitor elektrolitik tantalum dihasilkan sebagai anod tantalum tersinter dengan luas permukaan yang besar di mana lapisan tebal oksida ditanam dan kemudian elektrolit mangan dioksida diletakkan sebagai katod. Gabungan luas permukaan yang besar dan sifat dielektrik tantalum oksida menghasilkan kemuatan yang tinggi bagi setiap isipadu. Akibatnya, kapasitor sedemikian jauh lebih kecil daripada kapasitor aluminium dengan kapasiti setanding. Seperti yang terakhir, kapasitor tantalum mempunyai kekutuban, jadi D.C. mesti pergi betul-betul satu arah.

Kapasiti mereka yang tersedia berbeza dari 0.1 hingga beberapa ratus mikrofarad. Mereka mempunyai rintangan kebocoran yang jauh lebih rendah dan setara rintangan siri(ESR), itulah sebabnya ia digunakan dalam ujian, alat pengukur dan peranti audio berkualiti tinggi – di mana sifat ini berguna.

Dalam kes kapasitor tantalum, adalah perlu untuk memantau status kegagalan terutamanya, ia berlaku bahawa mereka terbakar. Tantalum oksida amorf adalah dielektrik yang baik, dan dalam bentuk kristal ia menjadi panduan yang baik. Salah guna kapasitor tantalum - sebagai contoh, menggunakan arus masuk terlalu banyak boleh menyebabkan dielektrik berubah bentuk, yang akan meningkatkan arus yang melaluinya. Memang benar bahawa generasi terdahulu kapasitor tantalum mempunyai reputasi untuk masalah kebakaran, dan kaedah pembuatan yang lebih baik telah membawa kepada produk yang lebih dipercayai.

Filem polimer

Seluruh keluarga kapasitor menggunakan filem polimer sebagai dielektrik, dan filem itu sama ada diapit di antara lapisan kerajang logam berpintal atau berjalin atau mempunyai lapisan berlogam pada permukaan. Voltan operasi mereka boleh mencapai sehingga 1000 V, tetapi mereka tidak mempunyai kapasitansi tinggi - ini biasanya dari 100 pF hingga beberapa mikrofarad. Setiap jenis filem mempunyai kebaikan dan keburukan, tetapi secara amnya seluruh keluarga mempunyai kapasitansi dan induktansi yang lebih rendah daripada yang elektrolitik. Oleh itu, ia digunakan dalam peranti frekuensi tinggi dan untuk penyahgandingan dalam sistem bising elektrik, serta dalam sistem tujuan umum.

Kapasitor polipropilena digunakan dalam litar yang memerlukan kestabilan terma dan frekuensi yang baik. Ia juga digunakan dalam sistem kuasa, untuk penindasan EMI, dalam sistem menggunakan arus ulang alik voltan tinggi.

Kapasitor poliester, walaupun ia tidak mempunyai suhu yang sama dan ciri frekuensi, ternyata murah dan boleh tahan suhu tinggi apabila pematerian untuk pemasangan permukaan. Oleh sebab itu, ia digunakan dalam litar yang dimaksudkan untuk digunakan dalam aplikasi bukan kritikal.

Kapasitor polietilena naftalat. Mereka tidak mempunyai ciri suhu dan kekerapan yang stabil, tetapi boleh menahan suhu dan tegasan yang lebih tinggi berbanding dengan poliester.

Kapasitor polietilena sulfida mempunyai ciri suhu dan kekerapan polipropilena, dan di samping itu boleh menahan suhu tinggi.

Dalam peralatan lama anda boleh menemui kapasitor polikarbonat dan polistirena, tetapi kini ia tidak lagi digunakan.

Seramik

Sejarah kapasitor seramik agak panjang - ia telah digunakan dari dekad pertama abad yang lalu hingga ke hari ini. Kapasitor awal adalah satu lapisan seramik, logam pada kedua-dua belah. Yang kemudiannya juga berbilang lapisan, di mana plat dengan metalisasi dan seramik diselingi. Bergantung pada dielektrik, kapasitansi mereka berbeza dari 1 pF hingga berpuluh-puluh mikrofarad, dan voltan mencapai kilovolt. Dalam semua industri elektronik jika diperlukan kapasiti kecil, anda boleh menemui kedua-dua cakera seramik satu lapisan dan kapasitor timbunan lekap permukaan berbilang lapisan.

Cara paling mudah untuk mengklasifikasikan kapasitor seramik adalah dengan dielektrik, kerana ia adalah yang memberikan kapasitor semua sifatnya. Dielektrik dikelaskan mengikut kod tiga huruf, di mana ia disulitkan suhu bekerja dan kestabilan.

C0G mempunyai kestabilan yang lebih baik dalam kapasitansi berkenaan dengan suhu, kekerapan dan voltan. Digunakan dalam litar frekuensi tinggi dan litar berkelajuan tinggi yang lain.

X7R tidak mempunyai seperti itu ciri-ciri yang baik mengikut suhu dan voltan, oleh itu ia digunakan dalam kes yang kurang kritikal. Ini biasanya termasuk penyahgandingan dan pelbagai aplikasi universal.

Y5V mempunyai kapasiti yang lebih tinggi, tetapi ciri suhu dan voltannya lebih rendah. Juga digunakan untuk decoupling dan dalam pelbagai aplikasi tujuan umum.

Oleh kerana seramik selalunya juga mempunyai sifat piezoelektrik, sesetengah kapasitor seramik juga mempamerkan kesan mikrofonik. Jika anda telah bekerja dengan voltan dan frekuensi tinggi dalam julat audio, seperti dengan penguat tiub atau elektrostatik, anda mungkin pernah mendengar kapasitor "menyanyi." Jika anda menggunakan kapasitor piezoelektrik untuk menyediakan penstabilan frekuensi, anda mungkin mendapati bunyinya dimodulasi oleh getaran persekitarannya.

Seperti yang telah kami nyatakan, artikel ini tidak bertujuan untuk merangkumi semua teknologi kapasitor. Melihat katalog elektronik anda akan mendapati bahawa beberapa teknologi yang tersedia tidak diliputi di sini. Sesetengah tawaran daripada katalog sudah lapuk, atau mempunyai niche yang sempit sehingga anda paling kerap tidak akan menemuinya. Kami hanya berharap untuk menghilangkan beberapa misteri tentang model popular kapasitor, dan membantu anda memilih komponen yang sesuai semasa mereka bentuk peranti sendiri. Jika kami telah membangkitkan selera anda, anda mungkin ingin menyemak artikel kami tentang induktor.

Sila tulis tentang sebarang ketidaktepatan atau ralat yang anda temui melalui