Een condensator (van het Latijnse "condensare" - "compacteren", "verdikken", in het gewone taalgebruik "conder") is, na de weerstand, een van de meest voorkomende elementen in radio-elektronica. Het bestaat uit twee platen, gescheiden door een diëlektricum met een kleine dikte, vergeleken met de dikte van deze platen. Maar in de praktijk worden deze omhulsels tot een meerlaagse bagel gerold, een rol in de vorm van een cilinder of parallellepipedum, gescheiden door hetzelfde diëlektricum.

Werkingsprincipe van een condensator

Aanval. Bij aansluiting op een stroombron hopen zich ladingen op de platen op. Tijdens het opladen hopen positief geladen deeltjes zich op één plaat op (ionen), en op de andere negatief geladen deeltjes (elektronen). Het diëlektricum dient als obstakel om te voorkomen dat deeltjes naar de andere plaat springen. Bij het opladen neemt, samen met de capaciteit, ook de spanning op de klemmen toe en bereikt een maximum dat gelijk is aan de spanning van de stroombron.

Afvoer. Als u na het opladen van de condensator de stroom uitschakelt en de belasting aansluit, zal de condensator al als stroombron fungeren. Elektronen zullen door de belasting beginnen te bewegen, die zich, wanneer verbonden, vormt gesloten circuit, aan ionen (volgens de wet van aantrekking tussen ongelijksoortige ontladingen).

De belangrijkste parameters van de condensator zijn:

1. Nominaal capaciteit - Dit is het belangrijkste kenmerk en impliceert het volume van elektrische ladingen. Capaciteit wordt gemeten in Farads (afgekort F), in de praktijk worden μF's vaak aangetroffen ( 1uF = 0,000001 F), nF ( 1nF = 0,000000001 F), pF (1pF = 0,000000000001 F), aangezien de capaciteit van 1F erg groot is. Maar er is een onderdeel dat een capaciteit zelfs groter dan 1 Farad kan hebben, dat heet ionistr (Ik zal je later over hem en anderen vertellen) .
2. Nominale spanning - dit is de maximale spanning waarbij de condensator betrouwbaar en langdurig kan werken, uiteraard gemeten in volt (afgekort als B). Als de spanning wordt overschreden, valt de condensator uit. In gevallen waarin het nodig is een condensator te vervangen en er een is met de vereiste capaciteit, maar deze is ontworpen voor een hogere spanning in vergelijking met de defecte, kunt u deze veilig installeren (bijvoorbeeld een condensator van 450 µF 10V is “doorgebrand”, deze kan worden vervangen door een condensator van 450 µF 25V). Het belangrijkste is dat het qua formaat in je board past.
3. Afwijkingstolerantie- toegestane afwijking van de waarde van de werkelijke capaciteit van de waarde aangegeven op de carrosserie. Aangegeven als een percentage. De tolerantie voor condensatoren kan 20 - 30% bedragen. In apparaten waar speciale precisie vereist is, worden condensatoren met een kleine tolerantie gebruikt (1% of minder).
4. Temperatuurcoëfficiënt van capaciteit - gevonden op elektrolytische condensatoren. De capaciteit van een aluminium elektrolytische condensator is afhankelijk van de temperatuur. Naarmate de temperatuur daalt (vooral onder 0°C) de viscositeit van de elektrolyt en zijn ESR nemen toe (specifiek elektrische weerstand) , wat leidt tot een afname van de capaciteit van de condensator.

Waar worden condensatoren voor gebruikt en waarvoor worden ze gebruikt?

• In een wisselstroomcircuit is een condensator nodig capaciteit. Als in een circuit met gelijkstroom een ​​condensator in serie is geschakeld met een gloeilamp, gaat deze niet branden, maar in een circuit met wisselstroom wel. En het zal nog helderder schijnen, en hoe hoger de capaciteit van de condensator, hoe helderder het licht zal zijn. Vanwege deze eigenschap worden condensatoren vaak gebruikt om pulserende stroom te filteren. (zijn hoofdtaak in veel schema's) Onderdrukt het goed HF- en LF-interferentie, AC-pieken en spanningsrimpels.
• Vanwege zijn belangrijkste kenmerk accumuleren een elektrische lading en laten deze vervolgens snel los, waardoor een impuls ontstaat, waardoor ze onmisbaar worden bij de vervaardiging van fotoflitsers, magnetische versnellers, starters, enz.
• Voor het starten worden ook condensatoren gebruikt driefasige motoren op een enkelfasige voeding, verbonden met de derde terminal, verschuift de fase met 90 graden.
• Vanwege hun vermogen om lading te accumuleren en vrij te geven, worden condensatoren gebruikt in circuits waarin informatie moet worden opgeslagen lange tijd. Maar helaas is het aanzienlijk inferieur in zijn vermogen om energie te accumuleren batterijen stroomvoorziening, als gevolg van zelfontlading en het onvermogen om grotere hoeveelheden elektriciteit te accumuleren.

Dit element wordt in bijna alle elektronische apparaten gebruikt. Om het doel van condensatoren te begrijpen, is het daarom noodzakelijk om hun structuur en werkingsprincipes te begrijpen. Een van de componenten electronisch circuit, die twee geleidende platen heeft (de ene heeft een positieve lading en de andere heeft een negatieve lading). Om zelfontlading van het apparaat te voorkomen, wordt tussen de platen een speciale substantie geplaatst: een diëlektricum, dat de ladingsstroom verhindert.

Apparaatclassificatie

Voordat u de vraag beantwoordt waarvoor een condensator nodig is, moet u begrijpen wat ze zijn. Condensatoren zijn verdeeld volgens de volgende kenmerken:

• Doel en uitgevoerde functies;
• Arbeidsvoorwaarden;
• Type stof die de platen scheidt.

Condensatoren worden actief gebruikt in circuits waar hun vermogen om elektrische lading te accumuleren en op te slaan vereist is (een capacitief apparaat is vereist). Voor dit doel twee platen met verschillende tekens aanval. Tussen hen zit een stof die hun contact en ontlading verhindert. Als diëlektricum wordt in de meeste gevallen tantaal of aluminium gebruikt, maar ook keramische materialen, mica of polystyreen kunnen worden gebruikt.

Het belangrijkste voordeel van aluminium apparaten zijn de lagere kosten in vergelijking met tantaalapparaten, evenals een breder scala aan toepassingen. Tegelijkertijd zijn tantaalanalogen efficiënter in gebruik en hebben ze een hogere waarde technische eigenschappen Daarom moet u bij het kiezen niet alleen rekening houden met de prijsfactor.

Extra informatie. Tantaalcondensatoren worden gekenmerkt door een grotere betrouwbaarheid; ze hebben een breed bedrijfstemperatuurbereik, waardoor ze onder vrijwel alle omstandigheden kunnen worden gebruikt. Ze worden het meest gebruikt in de elektronica en aanverwante industrieën, omdat ze dat al doen grote capaciteit en compacte afmetingen. Tot de nadelen van apparaten van dit type experts beschouwen ze meer hoge prijs en gevoeligheid voor stroom- en spanningsschommelingen.

Vermogenselementen worden meestal gebruikt in hoogspanningscircuits. Door het speciale ontwerp is het mogelijk om een ​​grote capaciteit te leveren, waardoor ze ingezet kunnen worden om de elektriciteitsvoorziening via hoogspanningsleidingen te stabiliseren (energieverliezen te compenseren). Bovendien worden ze actief gebruikt om het vermogen van industriële elektrische installaties te vergroten. Het diëlektricum in een dergelijk apparaat is een gemetalliseerde propyleenfilm geïmpregneerd met isolatieolie.

De meest gebruikte zijn keramiek. Hun capaciteit kan sterk variëren: van 1 picofarad tot 0,1 microfarad. Om zelfontlading te voorkomen, wordt keramiek gebruikt, wat experts als een voordeel beschouwen betaalbare prijs, breed functionaliteit, hoog niveau betrouwbaarheid en lage verliezen.

Ondanks hun hoge kosten worden in de praktijk zilver-mica-condensatoren gebruikt. Ze werken extreem stabiel, behouden een hoge capaciteit en hun behuizing is volledig afgedicht. Maar een brede distributie wordt belemmerd door de hoge prijs.

Er worden ook papier- of metaalpapierelementen gebruikt. Hun voering is gemaakt van aluminiumfolie en als diëlektricum wordt papier geïmpregneerd met een speciale samenstelling gebruikt.

Operatie principe

De belangrijkste reden waarom dit element in een elektrisch circuit wordt opgenomen, is om lading op te slaan tijdens perioden van hoge spanning en om het circuit van stroom te voorzien tijdens perioden van lage spanning.

Het werkingsprincipe van een condensator is als volgt. Wanneer elektrisch apparaat aangesloten op de voeding, wordt de condensator opgeladen. Op een van de platen hopen zich elektronen (deeltjes met een negatieve lading) op, en op de andere - ionen die positief geladen zijn. Het diëlektricum verhindert hun contact. Met dit condensatorapparaat kunt u lading accumuleren. Zodra het apparaat op een stroombron wordt aangesloten, is de spanning in het circuit immers nul. Naarmate de ladingen zijn gevuld, wordt de spanning gelijk aan de spanning die door de bron wordt geleverd.

Nadat het apparaat is losgekoppeld van het stopcontact of de batterij, ontlaadt de condensator. De belasting in het elektrische circuit blijft behouden; het apparaat heeft de spanning en stroom nodig die het apparaat uitzendt. De noodzaak om het apparaat van stroom te voorzien, dwingt de elektronen in de condensator om naar de ionen toe te bewegen, waardoor een stroom ontstaat die naar andere elementen wordt overgedragen.

Mogelijke toepassingen van apparaten

Condensatoren dienen om een ​​breed scala aan problemen op te lossen. Ze worden met name actief gebruikt bij het opslaan van analoge en digitale gegevens; ze worden vaak geïnstalleerd in telemechanische apparaten om signalen in de bijbehorende apparatuur te reguleren, waardoor deze tegen verschillende schade en problemen wordt beschermd.

Het wijdverbreide gebruik van condensatoren in bronnen ononderbroken stroomvoorziening, waarmee u de spanning kunt afvlakken wanneer u verschillende apparatuur (computers, kantoorapparatuur, enz.) op apparaten aansluit.

Opmerking! Hetzelfde principe geldt voor een ononderbroken stroomvoorziening. Wanneer aangesloten op een elektrisch circuit, accumuleert het een lading, die vervolgens voor een korte tijd kan worden gebruikt, waardoor het mogelijk wordt om de apparatuur zonder storingen uit te schakelen, en dit geldt vooral bij moderne omstandigheden wanneer informatie uiterst belangrijk is.

De beschreven elementen hebben hun toepassing gevonden in diverse spanningsomvormers. Ze kunnen met name worden gebruikt om de spanning in het netwerk te verhogen, waarvan de waarde de ingangswaarde zal overschrijden.

Belangrijk! Het gebruik van een condensator als tijdelijke stroombron heeft enkele beperkingen. Dit wordt verklaard door de aanwezigheid van ten minste een kleine geleidbaarheid in het diëlektricum. Daarom ontlaadt het apparaat na verloop van tijd geleidelijk. Als u een stabiele stroombron nodig heeft, is het beter om een ​​oplaadbare batterij te gebruiken.

Een elektrische condensator is een apparaat dat lading en energie kan opslaan elektrisch veld. Het bestaat in principe uit een paar geleiders (platen), gescheiden door een diëlektrische laag. De dikte van het diëlektricum is altijd veel kleiner dan de grootte van de platen. Op elektrische schema's ah vervangingscondensator wordt aangegeven door 2 verticale parallelle segmenten (II).

Basisgrootheden en maateenheden

Er zijn verschillende basisgrootheden die een condensator definiëren. Eén daarvan is de capaciteit ( Latijnse brief C), en de tweede - werkspanning(Latijnse U). Elektrische capaciteit (of eenvoudigweg capaciteit) in het SI-systeem wordt gemeten in farads (F). Bovendien is 1 farad als capaciteitseenheid veel - in de praktijk wordt deze bijna nooit gebruikt. De elektrische lading van planeet Aarde bedraagt ​​bijvoorbeeld slechts 710 microfarad. Daarom wordt het in de meeste gevallen gemeten in hoeveelheden die zijn afgeleid van farad: maximaal in picofarads (pF). kleine waarde capaciteit (1 pF = 1/10 6 μF), in microfarads (μF) met een voldoende grote waarde (1 μF = 1/10 6 F). Om de elektrische capaciteit te berekenen, is het noodzakelijk om de hoeveelheid lading die zich tussen de platen heeft verzameld, te delen door de grootte van het potentiaalverschil daartussen (spanning over de condensator). Condensator opladen erin in dit geval- dit is een lading die zich ophoopt op een van de platen van het betreffende apparaat. Op 2 geleiders van het apparaat zijn ze even groot, maar verschillend van teken, dus hun som is altijd nul. De lading op een condensator wordt gemeten in coulombs (C) en wordt aangegeven met de letter Q.

Elektrische spanning

Een van de meest belangrijke parameters Het apparaat dat we overwegen is doorslagspanning - het verschil in potentiële waarden van de twee geleiders van de condensator, wat leidt tot elektrische doorslag van de diëlektrische laag. Maximale spanning, waarbij het apparaat niet kapot gaat, wordt bepaald door de vorm van de geleiders, de eigenschappen van het diëlektricum en de dikte ervan. Bedrijfsomstandigheden waarbij de spanning op de platen van een elektrisch apparaat dicht bij de doorslagspanning ligt, zijn onaanvaardbaar. De normale bedrijfsspanning op de condensator is meerdere malen lager dan de doorslagspanning (twee tot drie keer). Daarom moet u bij het kiezen letten op de nominale spanning en capaciteit. In de meeste gevallen staat de waarde van deze hoeveelheden vermeld op het apparaat zelf of in het paspoort. Het aansluiten van een condensator op het netwerk met een spanning die hoger is dan de nominale spanning, bedreigt de storing ervan, en een afwijking van de capaciteitswaarde van de nominale waarde kan leiden tot het vrijkomen van hogere harmonischen in het netwerk en oververhitting van het apparaat.

Uiterlijk van condensatoren

Het ontwerp van condensatoren kan zeer divers zijn. Het hangt af van de elektrische capaciteit van het apparaat en het doel ervan. De parameters van het betreffende apparaat mogen niet worden beïnvloed externe factoren, daarom hebben de platen zo'n vorm waarin elektrisch veld, gecreëerd door elektrische ladingen, is geconcentreerd in een kleine opening tussen de geleiders van de condensator. Daarom kunnen ze bestaan ​​uit twee concentrische bollen, twee vlakke platen of twee coaxiale cilinders. Daarom kunnen condensatoren cilindrisch, bolvormig of plat zijn, afhankelijk van de vorm van de geleiders.

Permanente condensatoren

Op basis van de aard van de verandering in elektrische capaciteit, worden condensatoren onderverdeeld in apparaten met constante, variabele capaciteit of afstemming. Laten we elk van de genoemde typen in meer detail bekijken. Apparaten waarvan de capaciteit tijdens bedrijf niet verandert, dat wil zeggen constant is (de waarde van de capaciteit kan nog steeds binnen aanvaardbare grenzen fluctueren, afhankelijk van de temperatuur) zijn permanente condensatoren. Er zijn ook elektrische apparaten die tijdens het gebruik hun elektrische capaciteit veranderen; deze worden variabelen genoemd.

Waarvan is C afhankelijk in een condensator?

De elektrische capaciteit hangt af van het oppervlak van de geleiders en de afstand daartussen. Er zijn verschillende manieren om deze instellingen te wijzigen. Beschouw een condensator die uit twee soorten platen bestaat: beweegbaar en vast. De bewegende platen bewegen ten opzichte van de stationaire, waardoor de elektrische capaciteit van de condensator verandert. Analoge variabelen worden gebruikt om analoge apparaten te configureren. Bovendien kan de capaciteit tijdens bedrijf worden gewijzigd. In de meeste gevallen worden afstemcondensatoren gebruikt om fabrieksapparatuur te configureren, bijvoorbeeld om de capaciteit empirisch te selecteren wanneer berekeningen niet mogelijk zijn.

Condensator in een circuit

Het betreffende apparaat in een gelijkstroomcircuit geleidt alleen stroom als het op het netwerk is aangesloten (in dit geval wordt het apparaat opgeladen of opnieuw opgeladen tot de bronspanning). Zodra de condensator volledig is opgeladen, stroomt er geen stroom meer doorheen. Wanneer het apparaat op een wisselstroomcircuit wordt aangesloten, wisselen de processen van ontladen en opladen elkaar af. De periode van hun afwisseling is gelijk aan de aangelegde sinusoïdale spanning.

Kenmerken van condensatoren

Een condensator kan, afhankelijk van de toestand van de elektrolyt en het materiaal waaruit deze bestaat, droog, vloeibaar, oxide-halfgeleider of oxide-metaal zijn. Vloeistofcondensatoren worden goed gekoeld, deze apparaten kunnen onder aanzienlijke belastingen werken en hebben zo'n belangrijke eigenschap als zelfherstel van het diëlektricum bij defecten. In het overwogen elektrische toestellen droog type is een vrij eenvoudig ontwerp, iets minder spanningsverlies en lekstroom. Op dit moment Het zijn droge instrumenten die het populairst zijn. De belangrijkste voordelen van elektrolytische condensatoren zijn hun lage kosten, compacte afmetingen en hoge elektrische capaciteit. Oxide-analogen zijn polair ( onjuiste aansluiting leidt tot afbraak).

Hoe te verbinden

Het aansluiten van een condensator op een circuit met gelijkstroom gaat als volgt: de plus (anode) van de stroombron is verbonden met een elektrode, die bedekt is met een oxidefilm. Als niet aan deze eis wordt voldaan, kan dit gebeuren. Om deze reden moeten vloeistofcondensatoren worden aangesloten op een circuit met een wisselstroombron, waarbij twee identieke secties in serie met elkaar worden verbonden. Of breng een oxidelaag aan op beide elektroden. Zo wordt een niet-polair elektrisch apparaat verkregen dat in beide gevallen in netwerken met zowel DC als DC werkt. resulterende capaciteit wordt twee keer kleiner. Unipolair elektrische condensatoren Ze zijn groot van formaat, maar kunnen op wisselstroomcircuits worden aangesloten.

Belangrijkste toepassing van condensatoren

Het woord "condensator" is te horen bij werknemers van verschillende industriële ondernemingen en ontwerpinstituten. Laten we, nadat we het werkingsprincipe, de kenmerken en de fysieke processen hebben begrepen, eens kijken waarom condensatoren bijvoorbeeld nodig zijn in voedingssystemen? In deze systemen worden ter compensatie op grote schaal batterijen gebruikt bij de bouw en renovatie van industriële installaties reactief vermogen KRM (het ontlasten van het netwerk van ongewenste stromen), waarmee u de energiekosten kunt verlagen en kunt besparen kabel producten en elektriciteit leveren aan de consument beste kwaliteit. Optimale keuze vermogen, methode en locatie van aansluiting van bronnen (Q) in de netwerken van elektrische energiesystemen (EPS) hebben een aanzienlijke impact op de economische en technische indicatoren van de efficiëntie van de EPS. Er zijn twee soorten KRM: transversaal en longitudinaal. Met transversale compensatie worden condensatorbanken parallel aan de belasting aangesloten op de substationrails en worden ze shuntbatterijen (SHBK) genoemd. Bij longitudinale compensatie worden batterijen meegenomen bij het doorknippen van elektriciteitsleidingen en worden ze LPC (longitudinale compensatie-apparaten) genoemd. Batterijen bestaan ​​uit afzonderlijke apparaten die kunnen worden aangesloten verschillende manieren: condensatoren seriële verbinding of parallel. Naarmate het aantal in serie geschakelde apparaten toeneemt, neemt de spanning toe. UPC's worden ook gebruikt om belastingen over fasen gelijk te maken, de productiviteit en efficiëntie van boog- en erts-thermische ovens te verhogen (wanneer de UPC is aangesloten via speciale transformatoren).

In het dashboardkastje van iedere autoliefhebber vind je een aantal van deze elektrische apparaten. Waarom zijn condensatoren nodig in een auto? Daar worden ze gebruikt in versterkerapparatuur luidsprekersystemen Voor reproductie van hoge kwaliteit geluid.

Een condensator is een apparaat dat gegevens kan opslaan elektrische ladingen. De eenvoudigste condensator bestaat uit twee metalen platen (elektroden), gescheiden door een soort diëlektricum. Condensator 2 kan worden opgeladen door de elektroden op bron 1 aan te sluiten elektrische energie DC (afb. 181, a).

Wanneer een condensator wordt opgeladen, snellen vrije elektronen die zich op een van de elektroden bevinden naar de positieve pool van de bron, waardoor deze elektrode positief geladen wordt. Elektronen van de negatieve pool van de bron stromen naar de tweede elektrode en creëren daar een overschot aan elektronen, waardoor deze negatief geladen wordt. Als resultaat van de stroom van laadstroom i3 worden gelijke maar tegengestelde ladingen gevormd op beide elektroden van de condensator en ontstaat er een elektrisch veld daartussen, waardoor een bepaald potentiaalverschil tussen de elektroden van de condensator ontstaat. Wanneer dit potentiaalverschil gelijk wordt aan de spanning van de stroombron, stopt de beweging van elektronen in het condensatorcircuit, dat wil zeggen de doorgang van stroom i3 er doorheen. Dit moment komt overeen met het einde van het laadproces van de condensator.

Wanneer de condensator is losgekoppeld van de bron (Fig. 181, b), kan hij de geaccumuleerde elektrische ladingen lange tijd opslaan. Een geladen condensator is een bron van elektrische energie die een bepaalde b.v. d.s. es. Als u de elektroden van een geladen condensator verbindt met een soort geleider (Fig. 181, c), begint de condensator te ontladen. In dit geval zal de condensatorontlaadstroom iр door het circuit stromen. Het potentiaalverschil tussen de elektroden zal ook beginnen af ​​te nemen, dat wil zeggen dat de condensator de geaccumuleerde elektrische energie naar het externe circuit zal overbrengen. Op het moment dat het aantal vrije elektronen op elke elektrode van de condensator hetzelfde wordt, zal het elektrische veld tussen de elektroden verdwijnen en de stroom toenemen. gelijk aan nul. Dit betekent dat de condensator volledig is ontladen, dat wil zeggen dat hij de opgebouwde elektrische energie heeft vrijgegeven.

Capaciteit condensator. Het vermogen van een condensator om elektrische ladingen te accumuleren en vast te houden, wordt gekenmerkt door zijn capaciteit. Hoe groter de capaciteit van de condensator, hoe groter de lading die erdoor wordt geaccumuleerd, net zoals bij een toename van de capaciteit van een vat of gasfles het vloeistof- of gasvolume daarin toeneemt.

De capaciteit C van een condensator wordt gedefinieerd als de verhouding van de lading q die in de condensator is geaccumuleerd tot het potentiaalverschil tussen de elektroden (aangelegde spanning) U:

C=q/U (69)

De capaciteit van een condensator wordt gemeten in farads (F). Een condensator heeft een capaciteit van 1 F, die, wanneer opgeladen,

in 1 C neemt het potentiaalverschil toe met 1 V. In de praktijk worden overwegend kleinere eenheden gebruikt: microfarad (1 μF = 10 -6 F), picofarad (1 pF = 10 -12 μF).

De capaciteit van een condensator hangt af van de vorm en grootte van de elektroden, hun relatieve positie en de eigenschappen van het diëlektricum dat de elektroden scheidt. Er zijn platte condensatoren, waarvan de elektroden platte parallelle platen zijn (Fig. 182, a) en cilindrische platen (Fig. 182, b).

Niet alleen speciaal in de fabriek vervaardigde apparaten hebben de eigenschappen van een condensator, maar ook twee willekeurige geleiders gescheiden door een diëlektricum. Hun capaciteit heeft een aanzienlijke impact op de werking van elektrische installaties met wisselstroom. Er zijn bijvoorbeeld twee condensatoren met een bepaalde capaciteit elektrische draden, draad en aarde (Afb. 183, a), elektrische kabeladers, aders en metalen mantel van de kabel (Afb. 183,6).

Het ontwerp van condensatoren en hun gebruik in de technologie. Afhankelijk van het gebruikte diëlektricum kunnen condensatoren van papier, mica of lucht zijn (Fig. 184). Door mica, papier, keramiek en andere materialen met een hoge diëlektrische constante als diëlektricum te gebruiken in plaats van lucht, is het mogelijk om de capaciteit meerdere keren te vergroten met dezelfde afmetingen van de condensator. Om het oppervlak van de condensatorelektroden te vergroten, is het meestal meerlaags gemaakt.

In AC-elektrische installaties worden meestal vermogenscondensatoren gebruikt. Daarin zijn de elektroden lange stroken aluminium-, lood- of koperfolie, gescheiden door verschillende lagen speciaal (condensator)papier geïmpregneerd met petroleumoliën of synthetische impregneervloeistoffen. Tapes van folie 2 en papier 1 worden op rollen gewikkeld (Fig. 185), gedroogd, geïmpregneerd met paraffine en in de vorm van een of meerdere secties in een metalen of kartonnen doos geplaatst. De vereiste bedrijfsspanning van de condensator wordt geleverd door seriële, parallelle of serie-parallelle verbindingen van afzonderlijke secties.

Elke condensator wordt niet alleen gekenmerkt door de waarde van zijn capaciteit, maar ook door de waarde van de spanning die het diëlektricum kan weerstaan. Wanneer de spanning te hoog is, worden de elektronen van het diëlektricum gescheiden van de atomen, begint het diëlektricum stroom te geleiden en worden de metalen elektroden van de condensator kortgesloten (de condensator gaat kapot). De spanning waarbij dit gebeurt, wordt doorslagspanning genoemd. Spanning waarbij de condensator voor onbepaalde tijd betrouwbaar kan werken voor een lange tijd, een arbeider genoemd. Het is meerdere malen minder dan de doordringende.

Condensatoren worden veel gebruikt in voedingssystemen van industriële ondernemingen en geëlektrificeerd spoorwegen om het gebruik van elektrische energie met wisselstroom te verbeteren. Een. p.s. en diesellocomotieven worden condensatoren gebruikt om de pulserende stroom die wordt ontvangen van gelijkrichters en pulschoppers af te vlakken, om vonkvonken van elektrische apparaten en radio-interferentie tegen te gaan, in besturingssystemen voor halfgeleideromzetters, en om

symmetrisch driefasige spanning nodig om de elektromotoren van hulpmachines aan te drijven. In de radiotechniek worden condensatoren gebruikt om hoge frequenties te creëren elektromagnetische trillingen, scheiding van DC- en AC-elektrische circuits, enz.

In DC-circuits wordt het vaak geïnstalleerd elektrolytische condensatoren. Ze zijn gemaakt van twee dunne aluminium tapes 3 en 5, opgerold op een rol (Fig. 185,b), waartussen papier 4 wordt geplaatst, geïmpregneerd met een speciaal elektrolyt (een oplossing van boorzuur met ammoniak in glycerine). Aluminiumtape 3 is bedekt met een dunne film aluminiumoxide; deze film vormt een diëlektricum met een hoge diëlektrische constante. De elektroden van de condensator zijn tape 3, bedekt met een oxidefilm en een elektrolyt; de tweede band 5 is alleen bedoeld om te creëren elektrisch contact met elektrolyt. De condensator is geplaatst in een cilindrische aluminium behuizing.

Bij het aansluiten van een elektrolytische condensator op een gelijkstroomcircuit moet de polariteit van de polen strikt in acht worden genomen; de met een oxidefilm bedekte elektrode moet op de positieve pool van de stroombron worden aangesloten. Bij verkeerd inschakelen breekt het diëlektricum door. Om deze reden kunnen elektrolytische condensatoren niet op wisselstroomcircuits worden aangesloten. Ze kunnen ook niet worden gebruikt in apparaten die op hoge spanningen werken, omdat de oxidefilm een ​​relatief lage elektrische sterkte heeft.

Variabele condensatoren worden ook gebruikt in radioapparaten (Fig. 186). Zo'n condensator bestaat uit twee groepen platen: vast 2 en beweegbaar 3, gescheiden door luchtspleten. Beweegbare platen kunnen bewegen ten opzichte van vaste platen; Wanneer as 1 van de condensator wordt geroteerd, verandert het gebied van onderlinge overlap van de platen, en daarmee de capaciteit van de condensator.

Methoden voor het aansluiten van condensatoren. Condensatoren kunnen in serie of parallel worden aangesloten. Met sequentieel

aansluiting van meerdere (bijvoorbeeld drie) condensatoren (Fig. 187, a) equivalente capaciteit

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

gelijkwaardige capaciteit

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

resulterende capaciteit

C eq = C 1 + C 2 + C 3

Bij parallelle verbinding condensatoren (Fig. 187, b) hun resulterende capaciteit

1 /X C-eq = 1 /XC1 + 1 /XC2 + 1 /XC3

Gelijkstroomcircuits met een condensator in- en uitschakelen. Wanneer aangesloten RC-circuits aan een gelijkstroombron en wanneer een condensator wordt ontladen op een weerstand, vindt er ook een transiënt proces plaats met een aperiodieke verandering in stroom i en spanning u c. Wanneer het circuit is aangesloten op een gelijkstroombron RC-schakelaar B1 (Fig. 188, a) de condensator is opgeladen. Op het eerste moment laadstroom Ik begin =U/R. Maar naarmate ladingen zich ophopen op de elektroden van de condensator, zullen de spanning en c toenemen, en zal de stroom afnemen (Fig. 188,b). Als de weerstand R klein is, treedt er op het eerste moment van aansluiting van de condensator een grote stroomstoot op, die de nominale stroom van dit circuit aanzienlijk overschrijdt. Wanneer de condensator wordt ontladen op weerstand R (schakelaar B1 gaat open in figuur 189, a), nemen de spanning over de condensator u c en de stroom i geleidelijk af tot nul (figuur 189, b).

De snelheid waarmee stroom i en spanning i tijdens het transiënte proces veranderen, wordt gescheiden door een tijdconstante

Hoe hoger R en C, hoe langzamer de condensator wordt opgeladen.

De processen voor het opladen en ontladen van een condensator worden veel gebruikt in de elektronica en automatisering. Met hun hulp worden periodieke niet-sinusoïdale oscillaties verkregen, genaamd ontspanning, en in het bijzonder de zaagtandspanning die nodig is voor de werking van thyristorbesturingssystemen, oscilloscopen en andere apparaten. Om een ​​zaagtandspanning te verkrijgen (Fig. 190), sluit u de condensator periodiek aan op de stroombron en vervolgens op de ontladingsweerstand. De perioden T1 en T2, die overeenkomen met het opladen en ontladen van de condensator, worden bepaald door de tijdconstanten van de laadcircuits T3 en de ontlading Tp, d.w.z. de weerstanden van de weerstanden die in deze circuits zijn opgenomen.

• Vertaling

Als u regelmatig elektrische circuits maakt, heeft u waarschijnlijk condensatoren gebruikt. Dit standaard onderdeel circuits, net als weerstand, die je zonder nadenken zomaar van de plank pakt. We gebruiken condensatoren om spannings-/stroomrimpels glad te strijken, om belastingen aan te passen, als stroombron voor apparaten met een laag vermogen en andere toepassingen.

Maar een condensator is niet zomaar een bel met twee draden en een paar parameters: bedrijfsspanning en capaciteit. Er wordt een enorm scala aan technologieën en materialen met verschillende eigenschappen gebruikt om condensatoren te maken. En hoewel in de meeste gevallen bijna elke condensator met een geschikte capaciteit voor elke taak geschikt is, kan een goed begrip van hoe deze apparaten werken u helpen niet alleen de juiste, maar ook de juiste te kiezen. de beste manier. Als u ooit een probleem heeft gehad met de temperatuurstabiliteit of de taak om de bron van extra geluid te vinden, zult u de informatie in dit artikel op prijs stellen.

Laten we eenvoudig beginnen

Het is het beste om eenvoudig te beginnen en de basisprincipes van de werking van condensatoren te beschrijven voordat u verdergaat met de echte apparaten. Een ideale condensator bestaat uit twee geleidende platen, gescheiden door een diëlektricum. De lading verzamelt zich op de platen, maar kan er niet tussen stromen - het diëlektricum heeft isolerende eigenschappen. Dit is hoe de condensator lading accumuleert.

Capaciteit wordt gemeten in farads: een condensator van één farad produceert een spanning van één volt als deze een lading van één coulomb bevat. Net als veel andere SI-eenheden is het een onpraktisch formaat, dus tenzij je supercondensatoren meetelt, waar we het hier niet over zullen hebben, zul je waarschijnlijk eindigen met micro-, nano- en picofarads. De capaciteit van elke condensator kan worden afgeleid uit de afmetingen en diëlektrische eigenschappen. Als u geïnteresseerd bent, kunt u de formule hiervoor vinden op Wikipedia. U hoeft het niet uit uw hoofd te leren, tenzij u voor een examen studeert, maar het bevat er wel één nuttig feit. De capaciteit is evenredig met de diëlektrische constante εr van het gebruikte diëlektricum, wat ertoe heeft geleid dat er een verscheidenheid aan condensatoren in de handel verkrijgbaar is die gebruik maken van verschillende diëlektrische materialen om grotere capaciteiten te bereiken of de spanningskarakteristieken te verbeteren.

Elektrolytisch aluminium

Aluminium elektrolytische condensatoren gebruiken een anodische oxidatielaag op een aluminiumplaat als één diëlektrische plaat, en de elektrolyt van een elektrochemische cel als de andere plaat. De aanwezigheid van een elektrochemische cel maakt ze polair, dat wil zeggen dat de gelijkspanning in één richting moet worden aangelegd en dat de geanodiseerde plaat de anode moet zijn, of positief.

In de praktijk worden hun platen gemaakt in de vorm van een sandwich van aluminiumfolie, in een cilinder gewikkeld en erin geplaatst aluminium blik. De bedrijfsspanning is afhankelijk van de diepte van de anodiseerlaag.

Elektrolytische condensatoren hebben de grootste capaciteit onder de gewone condensatoren, van 0,1 tot duizenden microfarads. Vanwege de dichte pakking van de elektrochemische cel hebben ze een grote equivalente serie-inductie (ESI, of effectieve inductie), daarom kunnen ze niet worden gebruikt op hoge frequenties. Ze worden doorgaans gebruikt voor het afvlakken en ontkoppelen van het vermogen, evenals voor het koppelen op audiofrequenties.

Tantaal elektrolytisch

Opbouw tantaalcondensator

Tantaal-elektrolytische condensatoren worden vervaardigd als een gesinterde tantaalanode met een groot oppervlak waarop een dikke laag oxide is gegroeid en vervolgens een mangaandioxide-elektrolyt als kathode is geplaatst. De combinatie van het grote oppervlak en de diëlektrische eigenschappen van tantaaloxide resulteert in een hoge capaciteit per volume. Als gevolg hiervan zijn dergelijke condensatoren veel kleiner dan aluminiumcondensatoren met een vergelijkbare capaciteit. Net als de laatste hebben tantaalcondensatoren polariteit, dus DC moet precies in één richting gaan.

Hun beschikbare capaciteit varieert van 0,1 tot enkele honderden microfarads. Ze hebben een veel lagere lekweerstand en zijn gelijkwaardig serie weerstand(ESR), en daarom worden ze gebruikt bij het testen, meetinstrumenten en hoogwaardige audioapparaten – waar deze eigenschappen nuttig zijn.

In het geval van tantaalcondensatoren is het noodzakelijk om vooral de storingsstatus te controleren; het komt voor dat ze in brand vliegen. Amorf tantaaloxide is een goed diëlektricum en wordt in kristallijne vorm ook goede gids. Misbruik tantaalcondensator - als u bijvoorbeeld te veel inschakelstroom aanbrengt, kan het diëlektricum van vorm veranderen, waardoor de stroom die er doorheen gaat toeneemt. Het is waar dat eerdere generaties tantaalcondensatoren de reputatie hadden brandproblemen te hebben, en verbeterde productiemethoden hebben tot betrouwbaardere producten geleid.

Polymeer films

Een hele familie condensatoren gebruikt polymeerfilms als diëlektrica, en de film is ofwel ingeklemd tussen gedraaide of verweven lagen metaalfolie of heeft een gemetalliseerde laag op het oppervlak. Hun bedrijfsspanning kan oplopen tot 1000 V, maar ze hebben geen hoge capaciteiten - meestal van 100 pF tot enkele microfarads. Elk type film heeft zijn voor- en nadelen, maar over het algemeen heeft de hele familie een lagere capaciteit en inductie dan elektrolytische films. Daarom worden ze gebruikt in hoogfrequente apparaten en voor ontkoppeling in systemen met elektrische ruis, maar ook in systemen voor algemene doeleinden.

Polypropyleencondensatoren worden gebruikt in circuits die een goede thermische en frequentiestabiliteit vereisen. Ze worden ook gebruikt in energiesystemen, voor EMI-onderdrukking, in systemen die gebruikmaken van wisselstromen hoog voltage.

Polyestercondensatoren, hoewel ze niet dezelfde temperatuur hebben en frequentie kenmerken, blijken goedkoop te zijn en te weerstaan hoge temperaturen bij het solderen voor opbouwmontage. Daarom worden ze gebruikt in circuits die bedoeld zijn voor gebruik in niet-kritische toepassingen.

Polyethyleen naftalaat condensatoren. Ze hebben geen stabiele temperatuur- en frequentiekarakteristieken, maar zijn bestand tegen veel hogere temperaturen en spanningen in vergelijking met polyester.

Polyethyleensulfidecondensatoren hebben de temperatuur- en frequentiekarakteristieken van polypropyleen en zijn bovendien bestand tegen hoge temperaturen.

In oude apparatuur kom je polycarbonaat- en polystyreencondensatoren tegen, maar tegenwoordig worden ze niet meer gebruikt.

Keramiek

De geschiedenis van keramische condensatoren is vrij lang: ze zijn gebruikt vanaf de eerste decennia van de vorige eeuw tot heden. Vroege condensatoren bestonden uit een enkele laag keramiek, aan beide zijden gemetalliseerd. Latere exemplaren zijn ook meerlagig, waarbij platen met metallisatie en keramiek worden afgewisseld. Afhankelijk van het diëlektricum variëren hun capaciteiten van 1 pF tot tientallen microfarads, en bereiken spanningen kilovolt. In alle elektronica-industrieën waar nodig kleine capaciteit Je kunt zowel enkellaagse keramische schijven als meerlaagse opbouwstapelcondensatoren vinden.

De eenvoudigste manier om keramische condensatoren te classificeren is door middel van diëlektrica, omdat deze de condensator al zijn eigenschappen geven. Diëlektrica worden geclassificeerd volgens drielettercodes, waar ze worden gecodeerd werktemperatuur en stabiliteit.

C0G heeft een betere capaciteitsstabiliteit met betrekking tot temperatuur, frequentie en spanning. Gebruikt in hoogfrequente circuits en andere hogesnelheidscircuits.

X7R heeft dat niet goede eigenschappen door temperatuur en spanning, daarom worden ze in minder kritieke gevallen gebruikt. Dit omvat meestal ontkoppeling en diverse universele toepassingen.

Y5V heeft een veel hogere capaciteit, maar hun temperatuur- en spanningskarakteristieken zijn zelfs nog lager. Wordt ook gebruikt voor ontkoppeling en in diverse algemene toepassingen.

Omdat keramiek vaak ook piëzo-elektrische eigenschappen heeft, vertonen sommige keramische condensatoren ook een microfonisch effect. Als je met hoge spanningen en frequenties in het audiobereik hebt gewerkt, zoals met buizenversterkers of elektrostatica, heb je de condensatoren misschien wel eens horen ‘zingen’. Als je een piëzo-elektrische condensator zou gebruiken om de frequentie te stabiliseren, zou je kunnen ontdekken dat het geluid ervan wordt gemoduleerd door de trillingen van de omgeving.

Zoals we al vermeldden, is dit artikel niet bedoeld om alle condensatortechnologieën te behandelen. Als u de elektronicacatalogus bekijkt, zult u merken dat sommige van de beschikbare technologieën hier niet worden behandeld. Sommige aanbiedingen uit catalogi zijn al verouderd, of hebben zo’n smalle niche dat je ze meestal niet tegenkomt. We hoopten alleen een deel van het mysterie te kunnen wegnemen populaire modellen condensatoren, en helpen u bij het selecteren van de juiste componenten bij het ontwerpen eigen apparaten. Als we uw eetlust hebben gewekt, wilt u misschien ons artikel over inductoren lezen.

Als u onjuistheden of fouten ontdekt, schrijf dan naar