Een elektrische condensator is een van de elementen van het elektrische circuit van elk elektronisch apparaat, waarvan de belangrijkste functie is om energie op te slaan en vervolgens terug te sturen naar het circuit. De industrie biedt een breed scala aan condensatoren, verschillend in typen, capaciteiten, maten, toepassingen.
Het werkingsprincipe en de kenmerken van condensatoren:
Het apparaat van de condensator bestaat uit twee metalen platen, gescheiden door een dunne laag diëlektricum. De verhouding van de afmetingen en opstelling van de platen en de karakteristiek van het diëlektrische materiaal bepaalt de capaciteitsindex.
De ontwerpontwikkeling van elk type condensator is gericht op het verkrijgen van de maximale capaciteit op basis van de minimale afmetingen om ruimte te besparen op de printplaat van het apparaat. Een van de meest populaire verschijningsvormen is in de vorm van een vat, waarin metalen platen zijn gedraaid met een diëlektricum ertussen.De eerste condensator, uitgevonden in de stad Leiden (Nederland) in 1745, heette de "Leiden pot".
Het werkingsprincipe van het onderdeel is het vermogen om op te laden en te ontladen. Opladen is mogelijk door de aanwezigheid van de platen op kleine afstand van elkaar. Nabije ladingen, gescheiden door een diëlektricum, worden door elkaar aangetrokken en blijven op de platen hangen, en de condensator zelf slaat dus energie op. Na het loskoppelen van de stroombron is het onderdeel klaar voor de terugkeer van energie in het circuit, de ontlading.
Parameters en eigenschappen die de prestaties, kwaliteit en duurzaamheid van het werk bepalen:
- elektrische capaciteit;
- specifieke capaciteit;
- toegestane afwijking;
- elektrische sterkte;
- eigen inductie;
- diëlektrische absorptie;
- verliezen;
- stabiliteit;
- betrouwbaarheid.
Het vermogen om lading op te slaan bepaalt de capaciteit van een condensator. Bij het berekenen van de capaciteit moet u weten:
- dekkingsgebied;
- afstand tussen platen;
- diëlektrische constante van het diëlektrische materiaal.
Om de capaciteit te vergroten, is het noodzakelijk om het oppervlak van de platen te vergroten, de afstand ertussen te verkleinen en een diëlektricum te gebruiken waarvan het materiaal een hoge diëlektrische constante heeft.
Farad (F) wordt gebruikt om capaciteit aan te duiden - een meeteenheid die zijn naam kreeg ter ere van de Engelse natuurkundige Michael Faraday. 1 Farad is echter te groot. Zo is de capaciteit van onze planeet minder dan 1 farad. In radio-elektronica worden kleinere waarden gebruikt: microfarad (µF, een miljoenste van een farad) en picofarad (pF, een miljoenste van een microfarad).
De specifieke capaciteit wordt berekend uit de verhouding van de capaciteit tot de massa (volume) van het diëlektricum.Deze indicator wordt beïnvloed door geometrische afmetingen en een toename van de specifieke capaciteit wordt bereikt door het volume van het diëlektricum te verminderen, maar dit verhoogt het risico op storing.
De toelaatbare afwijking van de paspoortwaarde van de capaciteit van de werkelijke bepaalt de nauwkeurigheidsklasse. Volgens GOST zijn er 5 nauwkeurigheidsklassen die toekomstig gebruik bepalen. Componenten van de hoogste nauwkeurigheidsklasse worden gebruikt in circuits met hoge verantwoordelijkheid.
De diëlektrische sterkte bepaalt het vermogen om een lading vast te houden en de werkeigenschappen te behouden. De ladingen die op de platen achterblijven, neigen naar elkaar en werken op het diëlektricum. Elektrische sterkte is een belangrijke eigenschap van een condensator, die de gebruiksduur bepaalt. In het geval van een onjuiste werking zal het diëlektricum defect raken en zal het onderdeel defect raken.
In wisselstroomcircuits met inductoren wordt rekening gehouden met zelfinductie. Voor DC-circuits wordt er geen rekening mee gehouden.
Diëlektrische absorptie - het verschijnen van spanning op de platen tijdens snelle ontlading. Het absorptieverschijnsel wordt in aanmerking genomen voor de veilige werking van elektrische apparaten met hoog voltage, aangezien: bij kortsluiting bestaat levensgevaar.
Verliezen zijn te wijten aan de lage stroomoverdracht van het diëlektricum. Bij het bedienen van componenten van elektronische apparaten in verschillende temperatuuromstandigheden en verschillende vochtigheid, heeft de kwaliteitsfactor van verliezen een invloed. Het wordt ook beïnvloed door de werkfrequentie. Bij lage frequenties beïnvloeden verliezen in het diëlektricum, bij hoge frequenties - in het metaal.
Stabiliteit is een condensatorparameter die ook wordt beïnvloed door de omgevingstemperatuur.De effecten zijn onderverdeeld in omkeerbaar, gekenmerkt door een temperatuurcoëfficiënt, en onomkeerbaar, gekenmerkt door een coëfficiënt van temperatuurinstabiliteit.
De betrouwbaarheid van de condensator hangt voornamelijk af van de bedrijfsomstandigheden. Analyse van storingen suggereert dat in 80% van de gevallen storing de oorzaak van het falen is.
Afhankelijk van het doel, type en toepassingsgebied verschillen ook de afmetingen van condensatoren. De kleinste en kleinste, variërend in grootte van enkele millimeters tot enkele centimeters, worden gebruikt in de elektronica, terwijl de grootste in de industrie worden gebruikt.
Doel
De eigenschap van het opslaan en vrijgeven van energie heeft het wijdverbreide gebruik van condensatoren in moderne elektronica bepaald. Samen met weerstanden en transistoren vormen ze de basis van de elektrotechniek. Er is geen enkel modern apparaat waar ze niet in een bepaalde hoedanigheid zouden worden gebruikt.
Hun vermogen om op te laden en te ontladen, samen met een inductantie met dezelfde eigenschappen, wordt actief gebruikt in radio- en televisietechnologie. Een oscillerend circuit van een condensator en inductantie is de basis voor het verzenden en ontvangen van signalen. Door de capaciteit van de condensator te wijzigen, kunt u de frequentie van het oscillerende circuit wijzigen. Radiostations kunnen bijvoorbeeld op hun eigen frequenties uitzenden en radio's kunnen verbinding maken met die frequenties.
Een belangrijke functie is het afvlakken van AC-rimpelingen. Elk elektronisch apparaat dat op wisselstroom werkt, moet elektrische condensatoren filteren om gelijkstroom van goede kwaliteit te produceren.
Het mechanisme van opladen en ontladen wordt actief gebruikt in fotografische apparatuur.Alle moderne camera's gebruiken een flitser om te fotograferen, wat wordt gerealiseerd door de snelle ontladingseigenschap. Op dit gebied is het onrendabel om batterijen te gebruiken die energie goed kunnen opslaan, maar langzaam weer vrijgeven. En condensatoren daarentegen geven onmiddellijk alle opgeslagen energie vrij, wat voldoende is voor een heldere flits.
De mogelijkheid om krachtige pulsen te genereren door condensatoren wordt gebruikt in radar en het maken van lasers.
Condensatoren vervullen de rol van vonkbluscontacten in telegrafie en telefonie, maar ook in telemechanica en automatisering, waar het schakelen van hoogbelaste relais noodzakelijk is.
Spanningsregeling van lange hoogspanningslijnen wordt uitgevoerd door het gebruik van compensatietanks.
Moderne condensatoren worden vanwege hun mogelijkheden niet alleen gebruikt op het gebied van radio-elektronica. Ze worden gebruikt in metaalbewerking, mijnbouw, kolenindustrie.
belangrijkste variëteiten
Vanwege de verscheidenheid aan toepassingen en bedrijfsomstandigheden van elektronische apparaten, is er een grote verscheidenheid aan componenten die verschillen in typen en kenmerken. De belangrijkste indeling is naar klasse en naar het type diëlektricum dat wordt gebruikt.
Soorten condensatoren, ingedeeld naar klasse:
- met constante capaciteit;
- met variabele capaciteit;
- afstemmen.
In elk elektronisch apparaat worden componenten met constante capaciteit gebruikt.
Om de capaciteit en parameters van het circuit te wijzigen, bijvoorbeeld de frequentie in oscillerende circuits, worden condensatoren met variabele capaciteit gebruikt.In hun apparaat hebben ze verschillende secties van metalen beweegbare platen, wat de duurzaamheid van hun werk garandeert.
Trimmercondensatoren worden gebruikt voor eenmalige aanpassing van apparatuur. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende capaciteitswaarden (van enkele picofarads tot enkele honderden picofarads) en zijn geschikt voor spanningen tot 60 volt. Zonder hun gebruik is het onmogelijk om de apparatuur te verfijnen.
Soorten condensatoren, gedeeld door het type diëlektricum:
- met keramisch diëlektricum;
- met filmdiëlektricum;
- elektrolytisch;
- ionistoren.
Keramische zijn gemaakt in de vorm van een plaatje van keramisch materiaal, waarop metalen draden worden gespoten. Dergelijke condensatoren hebben verschillende eigenschappen en worden gebruikt voor zowel hoogspannings- als laagspanningscircuits.
Voor laagspanningscircuits worden meestal meerlagige kleine componenten in epoxyhars of plastic behuizingen met een capaciteit van tientallen picofarads tot eenheden van microfarads gebruikt. Ze worden gebruikt in hoogfrequente circuits van radio-elektronische apparatuur en kunnen onder zware klimatologische omstandigheden werken.
Voor hoogspanningscircuits worden grotere keramische condensatoren gemaakt met capaciteiten van tientallen picofarads tot duizenden picofarads. Ze worden gebruikt in impulscircuits en apparatuur voor spanningsconversie.
Filmdiëlektricum is van verschillende typen. De meest voorkomende is lavsan, dat een hoge sterkte heeft. Minder gebruikelijk is polypropyleen diëlektricum, dat lagere verliezen heeft en wordt gebruikt in hoogspanningscircuits, zoals geluidsversterkingscircuits en middenfrequente circuits.
Een apart type filmcondensatoren wordt gestart, die worden gebruikt bij het starten van de motoren en, vanwege hun hoge capaciteit en speciaal diëlektrisch materiaal, de belasting van de elektromotor verminderen. Ze worden gekenmerkt door een hoge bedrijfsspanning en elektrisch blindvermogen.
Elektrolytische condensatoren zijn gemaakt in een klassiek ontwerp. De body is gemaakt van aluminium, binnenin zijn gerolde metalen platen. Metaaloxide wordt chemisch op de ene plaat afgezet en een vloeibare of vaste elektrolyt wordt op de tweede plaat afgezet, waardoor een diëlektricum wordt gevormd. Dankzij een dergelijk apparaat hebben elektrolytische condensatoren een grote capaciteit, maar de eigenaardigheid van hun gebruik in de loop van de tijd is de verandering ervan.
In tegenstelling tot keramische en filmcondensatoren, hebben elektrolytische condensatoren polariteit. Ze zijn op hun beurt verdeeld in niet-polaire, verstoken van dit nadeel, radiaal, miniatuur, axiaal. Het toepassingsgebied van hun toepassing is traditionele computer- en moderne microcomputertechnologie.
Een bijzonder type dat relatief recent is verschenen, zijn ionistoren. In hun ontwerp lijken ze op elektrolytische condensatoren, maar ze onderscheiden zich door een grote capaciteit (tot eenheden van Farad). Het gebruik ervan is echter beperkt tot een kleine maximale spanning van enkele volts. Supercondensatoren worden gebruikt om geheugen op te slaan: als de batterij in een mobiele telefoon of miniatuurcomputer leeg raakt, gaat de opgeslagen informatie niet onherstelbaar verloren.
Naast de componenten in de output-versie, die lang geleden verschenen en traditioneel werden gebruikt, worden moderne componenten geproduceerd in de SMD-versie, of, zoals het ook wordt genoemd, voor opbouwmontage. Keramiek kan bijvoorbeeld worden geproduceerd in verschillende maten behuizingen, van de kleinste (1 mm bij 0,5 mm) tot de grootste (5,7 mm bij 5 mm), en met bijbehorende spanningen van tientallen volt tot honderden.
Elektrolytische condensatoren kunnen ook worden geproduceerd in pakketten voor opbouwmontage. Dit kunnen standaard aluminium elektrolytische condensatoren zijn, of het kunnen tantaalcondensatoren zijn, die een beetje op keramische lijken, maar van hen verschillen in hogere capaciteit en lage verliezen. Ze kunnen zowel vastgemaakt als niet-vastgemaakt SMD zijn.
Een kenmerk van tantaalcondensatoren is een lange levensduur en minimale verliezen met een iets lagere capaciteitslimiet, maar tegelijkertijd onderscheiden ze zich door een hoge prijs. Ze worden gebruikt in circuits met hoge verantwoordelijkheid waar een hoge capaciteit vereist is.
Vergelijkbare artikelen:
