Condensatoare mari. Unde se folosesc condensatoarele? Condensatoare ceramice de înaltă tensiune
Condensatoare electricesunt un mijloc de stocare a energiei electrice într-un câmp electric. Aplicațiile tipice pentru condensatoarele electrice sunt filtrele de netezire în sursele de alimentare, circuitele de comunicație între etape în amplificatoarele de semnal variabil, filtrarea zgomotului care apare pe magistralele de alimentare ale echipamentelor electronice etc.
Caracteristicile electrice ale condensatorului determinată de proiectarea sa și de proprietățile materialelor utilizate.
Atunci când alegeți un condensator pentru un anumit dispozitiv, trebuie luate în considerare următoarele circumstanțe:
a) valoarea necesară a capacității condensatorului (uF, nF, pF),
b) tensiunea de funcționare a condensatorului (valoarea maximă a tensiunii la care condensatorul poate funcționa mult timp fără a-și modifica parametrii);
c) acuratețea necesară (posibilă împrăștiere în valorile capacității condensatorului),
d) coeficientul de temperatură al capacității (dependența capacității condensatorului de temperatura ambiantă);
e) stabilitatea condensatorului,
f) curentul de scurgere al dielectricului condensatorului la tensiunea nominală și temperatură dată. (Poate fi indicată rezistența dielectrică a condensatorului.)
În tabel 1 - 3 prezintă principalele caracteristici ale condensatoarelor de diferite tipuri.
Tabel 1. Caracteristicile condensatoarelor ceramice, electrolitice și cu film metalizat
| Parametrul condensatorului | Tip condensator | ||
| ceramică | Electrolitic | Pe baza de peliculă metalizată | |
| 2,2 pF până la 10 nF | 100 nF până la 68 µF | 1 µF până la 16 µF | |
| ± 10 și ± 20 | -10 și +50 | ± 20 | |
| 50 - 250 | 6,3 - 400 | 250 - 600 | |
| Stabilitatea condensatorului | Suficient | Rău | Suficient |
| -85 până la +85 | -40 până la +85 | -25 până la +85 | |
Tabelul 2. Caracteristicile condensatoarelor mica si condensatoarelor pe baza de poliester si polipropilena
| Parametrul condensatorului | Tip condensator | ||
| Mica | Pe baza de poliester | Pe baza de polipropilena | |
| Gama de capacitate a condensatorului | 2,2 pF până la 10 nF | 10 nF până la 2,2 µF | 1 nF până la 470 nF |
| Precizie (posibilă răspândire a valorilor capacității condensatorului), % | ± 1 | ± 20 | ± 20 |
| Tensiunea de funcționare a condensatoarelor, V | 350 | 250 | 1000 |
| Stabilitatea condensatorului | Excelent | bun | bun |
| Interval de modificări ale temperaturii ambientale, o C | -40 până la +85 | -40 până la +100 | -55 până la +100 |
Tabelul 3. Caracteristicile condensatoarelor de mica pe baza de policarbonat, polistiren si tantal
|
Parametrul condensatorului |
Tip condensator |
||
|
Pe baza de policarbonat |
Pe baza de polistiren |
Pe baza de tantal |
|
| Gama de capacitate a condensatorului | 10 nF până la 10 µF | 10 pF până la 10 nF | 100 nF până la 100 µF |
| Precizie (posibilă răspândire a valorilor capacității condensatorului), % | ± 20 | ± 2,5 | ± 20 |
| Tensiunea de funcționare a condensatoarelor, V | 63 - 630 | 160 | 6,3 - 35 |
| Stabilitatea condensatorului | Excelent | bun | Suficient |
| Interval de modificări ale temperaturii ambientale, o C | -55 până la +100 | -40 până la +70 | -55 până la +85 |
Condensatoare ceramice utilizat în circuite de divizare, condensatoare electrolitice sunt, de asemenea, utilizate în circuite de divizare și filtre anti-aliasing și condensatoare cu peliculă metalizată utilizat la sursele de înaltă tensiune.
Condensatoare de mica utilizat în dispozitive de reproducere a sunetului, filtre și oscilatoare. Condensatoare pe bază de poliester- acestea sunt condensatoare de uz general și condensatoare pe bază de polipropilenă utilizat în circuite de înaltă tensiune DC.
Condensatoare pe bază de policarbonat utilizat în filtre, oscilatoare și circuite de sincronizare. Condensatoare pe baza de polistiren si tantal Ele sunt, de asemenea, utilizate în circuite de sincronizare și separare. Sunt considerați condensatori de uz general.
Câteva note și sfaturi despre lucrul cu condensatori
Ar trebui să-ți amintești mereu asta tensiunile de funcționare ale condensatoarelor ar trebui reduse pe măsură ce temperatura ambientală crește și pentru a asigura o fiabilitate ridicată este necesar să se creeze o rezervă mare de tensiune.
Dacă este specificată tensiunea maximă constantă de funcționare a condensatorului, aceasta se referă la temperatura maximă (dacă nu se specifică altfel). Prin urmare, condensatorii funcționează întotdeauna cu o anumită marjă de siguranță. cu toate acestea este necesar să se asigure că tensiunea reală de funcționare a acestora este la nivelul de 0,5-0,6 din valoarea admisă.
Dacă pentru un condensator este specificată o valoare limită pentru tensiunea alternativă, atunci aceasta se aplică la o frecvență de (50-60) Hz. Pentru frecvențe mai mari sau în cazul semnalelor în impulsuri, tensiunile de funcționare trebuie reduse și mai mult pentru a evita supraîncălzirea dispozitivelor din cauza pierderilor dielectrice.
Condensatoarele mari cu curenți de scurgere mici sunt capabili să rețină încărcarea acumulată pentru o perioadă destul de lungă după ce echipamentul este oprit. Pentru a asigura o mai mare siguranță, un rezistor de 1 MΩ (0,5 W) trebuie conectat la circuitul de descărcare în paralel cu condensatorul.
În circuitele de înaltă tensiune, condensatoarele sunt adesea conectate în serie. Pentru a egaliza tensiunile peste ele, trebuie să conectați un rezistor cu o rezistență de 220 k0m la 1 MOhm în paralel la fiecare condensator.
Orez. 1 Utilizarea rezistențelor pentru a egaliza tensiunile la condensatoare
Condensatoarele ceramice de trecere pot funcționa la frecvențe foarte înalte (peste 30 MHz). Sunt instalate direct pe corpul dispozitivului sau pe un ecran metalic.
Condensatoare electrolitice nepolare au o capacitate de la 1 la 100 μF și sunt proiectate pentru 50 V. În plus, sunt mai scumpe decât condensatoarele electrolitice (polare) convenționale.
Atunci când alegeți un condensator de filtru de alimentare, ar trebui să acordați atenție amplitudinii impulsului curentului de încărcare, care poate depăși semnificativ valoarea admisă.. De exemplu, pentru un condensator cu o capacitate de 10.000 μF, această amplitudine nu depășește 5 A.
Când utilizați un condensator electrolitic ca condensator de izolare, este necesar să determinați corect polaritatea conexiunii sale. Curentul de scurgere al acestui condensator poate afecta modul etapei amplificatorului.
În majoritatea aplicațiilor, condensatoarele electrolitice sunt interschimbabile. Trebuie doar să acordați atenție valorii tensiunii lor de funcționare.
Terminalul din stratul exterior de folie al condensatoarelor din polistiren este adesea marcat cu o linie colorată. Trebuie să fie conectat la un punct comun al circuitului.
Orez. 2 Circuitul echivalent al unui condensator electric la frecvență înaltă
Codificarea culorilor condensatoarelor
Pe corpul majorității condensatoarelor sunt scrise capacitatea lor nominală și tensiunea de funcționare. Cu toate acestea, există și semne de culoare.
Unii condensatori sunt marcați cu două linii. Prima linie indică capacitatea lor (pF sau μF) și precizia (K = 10%, M - 20%). A doua linie arată tensiunea DC admisibilă și codul materialului dielectric.
Condensatoarele ceramice monolitice sunt marcate cu un cod din trei cifre. A treia cifră arată câte zerouri trebuie adăugate la primele două pentru a obține capacitatea în picofarads.
(288 kb)
Exemplu. Ce înseamnă codul 103 pe un condensator? Codul 103 înseamnă că trebuie să adăugați trei zerouri la numărul 10, apoi obțineți capacitatea condensatorului - 10.000 pF.
Exemplu. Condensatorul este etichetat 0,22/20 250. Aceasta înseamnă că condensatorul are o capacitate de 0,22 µF ± 20% și este proiectat pentru o tensiune constantă de 250 V.
Condensatoare(din latină condenso - compact, îngroșa) - acestea sunt radioelemente cu capacitate electrică concentrată formate din doi sau mai mulți electrozi (plăci) despărțiți de un dielectric (hârtie specială subțire, mică, ceramică etc.). Capacitatea condensatorului depinde de dimensiunea (aria) plăcilor, distanța dintre ele și proprietățile dielectricului.
O proprietate importantă a unui condensator este aceea că o reprezintă pentru curent alternativ rezistență, a cărei valoare scade odată cu creșterea frecvenței.
Principalele unități de măsurare a capacității condensatoarelor sunt: Farad, microFarad, nanoFarad, picofarad, desemnările pe condensatoare pentru care arată astfel: F, μF, nF, pF.
La fel ca și rezistențele, condensatoarele sunt împărțite în condensatoare de capacitate constantă, condensatoare de capacitate variabilă (VCA), condensatoare de reglare și de autoreglare. Cele mai comune sunt condensatoarele fixe.
Sunt utilizate în circuite oscilante, diferite filtre, precum și pentru separarea circuitelor DC și AC și ca elemente de blocare.
Condensatoare fixe
Denumirea grafică convențională a unui condensator de capacitate constantă - două linii paralele - simbolizează părțile sale principale: două plăci și un dielectric între ele (Fig. 1).
Orez. 1. Condensatoare fixe și denumirea acestora.
În apropierea desemnării condensatorului de pe diagramă, sunt de obicei indicate capacitatea sa nominală și uneori tensiunea nominală. Unitatea de bază a capacității este faradul (F) - capacitatea unui astfel de conductor izolat, al cărui potențial crește cu un volt cu o creștere a sarcinii cu un coulomb.
Aceasta este o valoare foarte mare, care nu este folosită în practică. În inginerie radio, se folosesc condensatoare cu capacități care variază de la fracțiuni de picofarad (pF) la zeci de mii de microfarad (μF). Amintiți-vă că 1 µF este egal cu o milioneme dintr-un farad, iar 1 pF este o milioneme dintr-un microfarad sau o trilionime dintr-un farad.
Conform GOST 2.702-75, capacitatea nominală de la 0 la 9.999 pF este indicată pe circuite în picofaradi fără a desemna unitatea de măsură, de la 10.000 pF la 9.999 μF - în microfaradi cu desemnarea unității de măsură cu literele mk (Fig. 2).
Orez. 2. Desemnarea unităților de măsură pentru capacitatea condensatoarelor în diagrame.
Desemnarea capacității pe condensatoare
Capacitatea nominală și abaterea admisă de la aceasta și, în unele cazuri, tensiunea nominală sunt indicate pe carcasele condensatorului.
În funcție de dimensiunea acestora, capacitatea nominală și abaterea admisă sunt indicate în formă completă sau prescurtată (codificată).
Denumirea completă a capacității constă în numărul și unitatea de măsură corespunzătoare și, ca în diagrame, capacitatea de la 0 la 9.999 pF este indicată în picofarads (22 pF, 3.300 pF etc.) și de la 0,01 la 9.999 pF - în microfarade (0,047 µF, 10 µF etc.).
În marcajul abreviat, unitățile de măsură ale capacității sunt desemnate prin literele P (picofarad), M (microfarad) și N (nanofarad; 1 nano-farad = 1000 pF = 0,001 μF).
în care Capacitatea de la 0 la 100 pF este indicată în picofarads, plasând litera P fie după număr (dacă este un număr întreg), fie în locul punctului zecimal (4,7 pF - 4P7; 8,2 pF - 8P2; 22 pF - 22P; 91 pF - 91P etc.).
Capacitatea de la 100 pF (0,1 nF) la 0,1 µF (100 nF) este indicată în nanofarads, și de la 0,1 µF și peste - in microfarade.
În acest caz, dacă capacitatea este exprimată în fracțiuni de nanofarad sau microfarad, valoarea corespunzătoare unitatea de măsură este plasată în locul zero și virgulă(180 pF = 0,18 nF - H18; 470 pF = 0,47 nF - H47; 0,33 µF - MZZ; 0,5 µF - MbO etc.), iar dacă numărul constă dintr-o parte întreagă și o fracțiune - la punctul zecimal (1500 pF = 1,5 nF - 1H5 6,8 pF - 6M8, etc.);
Capacitatele condensatoarelor, exprimate ca număr întreg de unități de măsură corespunzătoare, sunt indicate în mod obișnuit (0,01 μF - 10N, 20 μF - 20M, 100 μF - 100M etc.). Pentru a indica abaterea admisibilă a capacității de la valoarea nominală, se folosesc aceleași denumiri codificate ca și pentru rezistențe.
Caracteristici și cerințe pentru condensatori
În funcție de circuitul în care sunt utilizați condensatorii, li se aplică cerințe diferite. cerințe. Astfel, un condensator care funcționează într-un circuit oscilant trebuie să aibă pierderi mici la frecvența de funcționare, stabilitate mare a capacității în timp și cu modificări de temperatură, umiditate, presiune etc.
Pierderi la condensator, determinată în principal de pierderile în dielectric, cresc odată cu creșterea temperaturii, umidității și frecvenței. Condensatorii cu un dielectric din ceramică de înaltă frecvență, cu mica și dielectrici de film au cele mai mici pierderi, în timp ce condensatorii cu un dielectric de hârtie și ceramica feroelectrică au cele mai mari pierderi.
Această circumstanță trebuie luată în considerare la înlocuirea condensatoarelor din echipamentele radio. O modificare a capacității unui condensator sub influența mediului (în principal temperatura acestuia) are loc din cauza modificărilor dimensiunilor plăcilor, a golurilor dintre acestea și a proprietăților dielectricului.
În funcție de design și dielectricul utilizat, condensatorii se caracterizează prin diferite coeficientul de temperatură al recipientului(TKE), care arată modificarea relativă a capacității cu o schimbare a temperaturii cu un grad; TKE poate fi pozitiv sau negativ. Pe baza valorii și semnului acestui parametru, condensatorii sunt împărțiți în grupuri, cărora li se atribuie denumirile de litere corespunzătoare și culoarea corpului.
Pentru a menține reglarea circuitelor oscilatoare atunci când funcționează pe un domeniu larg de temperatură, ele folosesc adesea conexiuni în serie și paralele ale condensatoarelor în care TKE au semne diferite. Din acest motiv, atunci când temperatura se schimbă, frecvența de reglare a unui astfel de circuit compensat cu temperatură rămâne practic neschimbată.
Ca orice dirijor, condensatorii au o anumită inductanță. Cu cât este mai mare, cu atât cablurile condensatorului sunt mai lungi și mai subțiri, cu atât dimensiunile plăcilor și conductoarelor interne de conectare ale acestuia sunt mai mari.
Au cea mai mare inductanță condensatoare de hârtie, în care paramentele sunt realizate sub formă de fâșii lungi de folie, rulate împreună cu dielectricul într-o rolă rotundă sau de altă formă. Dacă nu se iau măsuri speciale, astfel de condensatori nu funcționează bine la frecvențe mai mari de câțiva megaherți.
Prin urmare, în practică, pentru a asigura funcționarea condensatorului de blocare într-un domeniu larg de frecvență, un condensator ceramic sau mica de capacitate mică este conectat în paralel cu condensatorul de hârtie.
Cu toate acestea, există condensatoare de hârtie cu auto-inductanță scăzută. În ele, benzile de folie sunt conectate la terminale nu într-unul, ci în multe locuri. Acest lucru se realizează fie prin benzi de folie introduse în rolă în timpul înfășurării, fie prin mutarea benzilor (căptușeli) la capetele opuse ale rolei și lipirea lor (Fig. 1).
Condensatoare de trecere și de referință
Pentru a proteja împotriva interferențelor care pot pătrunde în dispozitiv prin circuitele de alimentare și invers, precum și pentru diferite interblocări, așa-numitele trece condensatori. Un astfel de condensator are trei terminale, dintre care două sunt o tijă solidă purtătoare de curent care trece prin corpul condensatorului.
Una dintre plăcile condensatorului este atașată la această tijă. Al treilea terminal este un corp metalic la care este conectată a doua placă. Corpul condensatorului de trecere este fixat direct pe șasiu sau pe ecran, iar firul care transportă curent (circuitul de alimentare) este lipit la terminalul său din mijloc.
Datorită acestui design, curenții de înaltă frecvență sunt scurtcircuitați la șasiu sau ecranul dispozitivului, în timp ce curenții continui trec nestingheriți.
Folosit la frecvențe înalte condensatoare ceramice de trecere, în care rolul uneia dintre plăci este jucat de conductorul central însuși, iar celălalt este stratul de metalizare depus pe tubul ceramic. Aceste caracteristici de proiectare sunt, de asemenea, reflectate de denumirea grafică convențională a unui condensator de trecere (Fig. 3).
Orez. 3. Aspectul și imaginea pe diagramele condensatoarelor de trecere și suport.
Căptușeala exterioară este desemnată fie sub forma unui arc scurt (a), fie sub forma unui (b) sau a două (c) segmente de linie dreaptă cu conducții de la mijloc. Ultima denumire este folosită atunci când descrie un condensator de trecere în peretele ecranului.
În același scop ca și punctele de control, acestea sunt utilizate condensatoare de referință, care sunt un fel de rafturi de montare montate pe un șasiu metalic. Placa conectată la aceasta se distinge în desemnarea unui astfel de condensator prin trei linii înclinate, simbolizând „împământarea” (Fig. 3d).
Condensatoare de oxid
Pentru a funcționa în domeniul de frecvență audio, precum și pentru a filtra tensiunile de alimentare rectificate, sunt necesari condensatori, a căror capacitate este măsurată în zeci, sute și chiar mii de microfaradi.
O astfel de capacitate cu dimensiuni suficient de mici are condensatoare de oxid(nume vechi - electrolitic). În ele, rolul unei plăci (anod) este jucat de un electrod din aluminiu sau tantal, rolul unui dielectric este jucat de un strat subțire de oxid depus pe acesta, iar rolul celeilalte plăci (catod) este un electrolit special. , a cărui ieșire este adesea corpul metalic al condensatorului.
Spre deosebire de alții majoritatea tipurilor de condensatoare de oxid sunt polari, adică necesită o tensiune de polarizare pentru funcționarea normală. Aceasta înseamnă că ele pot fi pornite numai în circuite de tensiune DC sau pulsatorie și numai în polaritatea (catod la minus, anod la plus) indicată pe carcasă.
Nerespectarea acestei condiții duce la defectarea condensatorului, care este uneori însoțită de o explozie!
Polaritatea de comutare a condensatorului de oxid sunt prezentate în diagrame cu semnul „+”, reprezentat lângă placa care simbolizează anodul (Fig. 4,a).
Aceasta este denumirea generală pentru un condensator polarizat. Împreună cu acesta, în special pentru condensatoarele de oxid, GOST 2.728-74 a stabilit un simbol în care placa pozitivă este descrisă ca un dreptunghi îngust (Fig. 4.6), iar semnul „+” poate fi omis în acest caz.
Orez. 4. Condensatoare de oxid și desemnarea lor pe schemele de circuite.
În circuitele dispozitivelor radio-electronice, puteți găsi uneori denumirea unui condensator de oxid sub formă de două dreptunghiuri înguste (Fig. 4, c) Acesta este un simbol al unui condensator de oxid nepolar care poate funcționa în curent alternativ circuite (adică fără tensiune de polarizare).
Condensatoarele de oxid sunt foarte sensibile la supratensiune, astfel încât diagramele indică adesea nu numai capacitatea lor nominală, ci și tensiunea lor nominală.
Pentru a reduce dimensiunea, uneori sunt plasați doi condensatori într-o singură carcasă, dar sunt realizate doar trei cabluri (unul este comun). Simbolul unui condensator dublu transmite clar această idee (Fig. 4d).
Condensatoare variabile (VCA)
Condensator variabil este format din două grupuri de plăci metalice, dintre care una se poate deplasa fără probleme în raport cu cealaltă. În timpul acestei mișcări, plăcile părții în mișcare (rotor) sunt de obicei introduse în golurile dintre plăcile părții staționare (stator), drept urmare zona de suprapunere a unei plăci cu alta și, prin urmare, capacitate, modificări.
DielectricÎn KPI, aerul este cel mai des folosit. În echipamentele de dimensiuni mici, de exemplu, în receptoarele de buzunar cu tranzistori, CPE cu un dielectric solid, care este utilizat ca filme de dielectrici de înaltă frecvență rezistente la uzură (fluoroplastic, polietilenă etc.), sunt utilizate pe scară largă.
Parametrii PCB-urilor cu dielectric solid sunt oarecum mai răi, dar sunt mult mai ieftin de produs, iar dimensiunile lor sunt mult mai mici decât PCB-urile cu dielectric de aer.
Am întâlnit deja simbolul KPI - acesta este simbolul unui condensator cu capacitate constantă tăiat de un semn de reglementare. Cu toate acestea, din această denumire nu este clar care dintre plăci simbolizează rotorul și care simbolizează statorul. Pentru a arăta acest lucru în diagramă, rotorul este reprezentat ca un arc (Fig. 5).
Orez. 5. Desemnarea condensatoarelor variabile.
Principalii parametri ai KPI, care ne permit să-i evaluăm capacitățile atunci când funcționăm într-un circuit oscilator, sunt capacitatea minimă și maximă, care, de regulă, sunt indicate pe diagrama de lângă simbolul KPI.
În majoritatea receptoarelor radio și transmițătoarelor radio, blocurile KPI constând din două, trei sau mai multe secțiuni sunt utilizate pentru a regla simultan mai multe circuite oscilatorii.
Rotoarele din astfel de blocuri sunt montate pe un arbore comun, prin rotire pe care se poate modifica simultan capacitatea tuturor secțiunilor. Plăcile exterioare ale rotoarelor sunt adesea împărțite (de-a lungul razei). Acest lucru vă permite să reglați unitatea din fabrică, astfel încât capacitățile tuturor secțiunilor să fie aceleași în orice poziție a rotorului.
Condensatorii incluși în blocul KPI sunt afișați separat în diagrame. Pentru a arăta că acestea sunt combinate într-un bloc, adică controlate de un mâner comun, săgețile care indică reglarea sunt conectate printr-o linie întreruptă de conexiune mecanică, așa cum se arată în Fig. 6.
Orez. 6. Desemnarea condensatoarelor variabile duale.
Atunci când sunt prezentate KPI-urile blocului în diferite părți ale diagramei care sunt departe una de cealaltă, conexiunea mecanică nu este afișată, limitându-se doar la numerotarea corespunzătoare a secțiunilor în desemnarea poziției (Fig. 6, secțiunile C 1.1, C 1.2). și C 1,3).
În echipamentele de măsurare, de exemplu în brațele punților capacitive, așa-numitele condensatoare diferențiale(din latină diferencia - diferență).
Au două grupe de plăci de stator și una de rotor, dispuse astfel încât, atunci când plăcile rotorului ies din golurile dintre plăcile unui grup de stator, acestea să intre în același timp între plăcile celuilalt.
În acest caz, capacitatea dintre plăcile primului stator și plăcile rotorului scade, iar între plăcile rotorului și al doilea stator crește. Capacitatea totală dintre rotor și ambii statoare rămâne neschimbată. Astfel de condensatori sunt reprezentați în diagrame, așa cum se arată în Fig. 7.
Orez. 7. Condensatoare diferențiale și desemnarea lor pe diagrame.
Condensatoare trimmer. Pentru a seta capacitatea inițială a circuitului oscilant, care determină frecvența maximă a reglajului acestuia, se folosesc condensatoare de reglare, a căror capacitate poate fi schimbată de la câțiva picofarads la câteva zeci de picofarads (uneori mai mult).
Principala cerință pentru ele este o schimbare lină a capacității și fixarea fiabilă a rotorului în poziția stabilită în timpul ajustării. Axele condensatoarelor de tăiat (de obicei scurte) au o fantă, astfel încât reglarea capacității lor este posibilă doar cu ajutorul unei unealte (șurubelniță). În echipamentele de difuzare, condensatoarele cu un dielectric solid sunt cele mai utilizate.
Orez. 8. Condensatoare trimmer și denumirea lor.
Designul unui condensator ceramic trimmer (CTC) de unul dintre cele mai comune tipuri este prezentat în Fig. 8, a. Este alcătuit dintr-o bază ceramică (stator) și un disc ceramic (rotor) montat mobil pe acesta.
Plăcile condensatorului - straturi subțiri de argint - sunt aplicate prin ardere pe stator și pe exteriorul rotorului. Capacitatea este modificată prin rotirea rotorului. În cele mai simple echipamente, uneori sunt utilizați condensatori de reglaj.
Un astfel de element constă dintr-o bucată de sârmă de cupru cu un diametru de 1 ... 2 și o lungime de 15 ... 20 mm, pe care este înfășurat strâns un fir izolat cu un diametru de 0,2 ... 0,3 mm, întoarceți-vă. a se întoarce (Fig. 8, b). Containerul se schimbă prin desfășurarea firului, iar pentru a preveni alunecarea înfășurării, se impregnează cu un fel de compus izolator (lac, lipici etc.).
Condensatoare trimmer notat pe diagrame prin simbolul principal tăiat de semnul de control de acordare (Fig. 8, c).
Condensatoare autoreglabile
Folosind ceramică specială ca dielectric, a cărei constantă dielectrică depinde puternic de intensitatea câmpului electric, puteți obține un condensator a cărui capacitate depinde de tensiunea de pe plăcile sale.
Astfel de condensatoare sunt numite variconde(din cuvintele engleze vari (able) - variabil și cond (enser) - condensator). Când tensiunea trece de la câțiva volți la valoarea nominală, capacitatea varicondei se modifică de 3-6 ori.
Orez. 9. Varicond și denumirea lui pe diagrame.
Variconde poate fi utilizat în diverse dispozitive de automatizare, în generatoare de frecvență de swing, modulatoare, pentru reglarea electrică a circuitelor oscilatorii etc.
Simbol pentru variconda- un simbol condensator cu semn de autoreglare neliniară și litera latină U (Fig. 9, a).
Denumirea condensatoarelor termice utilizate la ceasurile de mână electronice este construită într-un mod similar. Factorul care modifică capacitatea unui astfel de condensator — temperatura mediului — este desemnat prin simbolul t° (Fig. 9, b). Cu toate acestea, ce este un condensator este adesea căutat
Literatură: V.V. Frolov, Limbajul circuitelor radio, Moscova, 1998.
În plus, condensatorii diferă în capacitatea de a-și schimba capacitatea:
Mulți oameni sunt interesați dacă condensatorii au tipuri? Există mulți condensatori în electronică. Indicatorii precum capacitatea, tensiunea de funcționare și toleranța sunt cei mai importanți. Tipul de dielectric din care sunt compuse nu este mai puțin important. Acest articol va analiza mai detaliat ce tipuri de condensatoare se bazează pe tipul de dielectric.
Clasificarea condensatoarelor.
Condensatorii sunt componente comune în electronica radio. Ele sunt clasificate în funcție de mulți indicatori. Este important de știut care modele, în funcție de natura modificării valorii, reprezintă condensatori diferiți. Tipuri de condensatoare:
1. Dispozitive cu capacitate constantă.
2. Dispozitive cu capacitate variabilă.
3. Modele de construcție.
Tipul de dielectric al condensatorului poate fi diferit:
Hârtie;
- hartie metalica;
- mica; teflon;
- policarbonat;
- electrolit.
Conform metodei de instalare, aceste dispozitive sunt destinate instalării tipărite și montate pe perete. În acest caz, tipurile de carcase de condensatoare SMD sunt:
ceramică;
- plastic;
- metal (aluminiu).
Trebuie să știți că dispozitivele din ceramică, filme și tipuri nepolare nu sunt marcate. Indicatorul lor de capacitate variază de la 1 pF la 10 µF. Și tipurile de electroliți au formă de butoaie într-o carcasă de aluminiu și sunt marcate. Tipul de tantal este produs în carcase de formă dreptunghiulară. Aceste dispozitive vin în diferite dimensiuni și culori: negru, galben și portocaliu. Au, de asemenea, marcaje de cod.
Condensatoare electrolitice din aluminiu.
Baza condensatoarelor electrolitice din aluminiu sunt două benzi subțiri de aluminiu răsucite. Între ele este hârtie care conține electrolit. Indicatorul de capacitate al acestui dispozitiv este de 0,1-100.000 uF. Apropo, acesta este principalul său avantaj față de alte tipuri. Tensiunea maximă este de 500 V.
Dezavantajele includ o scurgere de curent crescută și o scădere a capacității cu creșterea frecvenței. Prin urmare, plăcile folosesc adesea un condensator ceramic împreună cu un condensator electrolitic.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că acest tip diferă în polaritate. Aceasta înseamnă că borna negativă a dispozitivului este la o tensiune negativă, spre deosebire de borna opusă. Dacă nu respectați această regulă, atunci cel mai probabil dispozitivul va eșua. Prin urmare, se recomandă utilizarea în circuite cu curent continuu sau pulsatoriu, dar în niciun caz curent alternativ.
Condensatoare electrolitice: tipuri și scop.
Există o gamă largă de tipuri de condensatoare electrolitice. Sunt:
Polimer;
- polimer radial;
- cu scurgere de curent redus;
- configuratie standard;
- cu o gamă largă de temperatură;
- miniatura;
- nepolar;
- cu o ieșire dură;
- impedanță scăzută.
Sursă:
Unde se folosesc condensatoarele electrolitice? Tipurile de condensatoare din aluminiu sunt utilizate în diferite dispozitive radio, piese de computer, dispozitive periferice, cum ar fi imprimante, dispozitive grafice și scanere. Ele sunt, de asemenea, utilizate în echipamente de construcții, instrumente industriale de măsură, arme și spațiu.
Condensatoare KM
Există și condensatoare de lut de tip KM. Sunt folosite:
- în echipamente industriale;
- la realizarea unor instrumente de masura caracterizate prin indicatori de inalta precizie;
- în electronica radio;
- în industria militară.
Dispozitivele de acest tip se caracterizează printr-un nivel ridicat de stabilitate. Baza funcționalității lor sunt modurile de impuls în circuite cu curent alternativ și constant. Se caracterizează printr-un nivel ridicat de aderență al căptușelilor ceramice și o durată lungă de viață. Acest lucru este asigurat de valoarea scăzută a coeficientului de variabilitate capacitivă a temperaturii.
Condensatoarele KM, cu dimensiunile lor mici, au o valoare mare a capacității, ajungând la 2,2 μF. Modificarea valorii sale în domeniul temperaturii de funcționare pentru acest tip variază de la 10 la 90%.
Tipurile de condensatoare ceramice din grupa H, de regulă, sunt utilizate ca adaptoare sau dispozitive de blocare etc. Dispozitivele moderne de lut sunt realizate prin presarea sub presiune într-un singur bloc al celor mai subțiri plăci ceramice metalizate.
Nivelul ridicat de rezistență al acestui material face posibilă utilizarea pieselor subțiri de prelucrat. Ca urmare, capacitatea condensatorului, proporțională cu indicatorul de volum, crește brusc.
Dispozitivele KM sunt foarte scumpe. Acest lucru se explică prin faptul că la fabricarea lor se folosesc metale prețioase și aliajele lor: Ag, Pl, Pd. Paladiul este prezent în toate modelele.
Condensatoare ceramice.
Modelul de disc are un nivel ridicat de capacitate. Valoarea sa variază de la 1 pF la 220 nF, iar cea mai mare tensiune de funcționare nu trebuie să fie mai mare de 50 V.
Avantajele acestui tip includ:
Pierderi reduse de curent;
- mărime mică;
- rata de inducție scăzută;
- capacitatea de a funcționa la frecvențe înalte;
- nivel ridicat de stabilitate termică a recipientului;
- capacitatea de a lucra în circuite cu curent continuu, alternativ și pulsatoriu.
Baza dispozitivului multistrat este alcătuită din straturi subțiri alternante de ceramică și metal.
Acest tip este similar cu un disc cu un singur strat. Dar astfel de dispozitive au o capacitate mare. Tensiunea maximă de funcționare nu este indicată pe carcasa acestor dispozitive. La fel ca la modelul cu un singur strat, tensiunea nu trebuie să fie mai mare de 50 V.
Dispozitivele funcționează în circuite cu curent continuu, alternativ și pulsatoriu.
Avantajul condensatorilor ceramici de înaltă tensiune este capacitatea lor de a funcționa la niveluri înalte de tensiune. Gama de tensiune de funcționare variază de la 50 la 15000 V, iar valoarea capacității poate varia de la 68 la 150 pF.
Ele pot funcționa în circuite cu curent continuu, alternativ și pulsatoriu.
Dispozitive cu tantal.
Dispozitivele moderne cu tantal sunt un subtip independent al tipului electrolitic din aluminiu. Baza condensatoarelor este pentoxidul de tantal.
Condensatorii au o tensiune nominală scăzută și sunt utilizați atunci când este necesar să se utilizeze un dispozitiv cu o capacitate mare, dar într-un caz mic. Acest tip are propriile sale caracteristici:
Mărime mică;
- tensiunea maximă de funcționare este de până la 100 V;
- nivel crescut de fiabilitate în timpul utilizării pe termen lung;
- rata scăzută de scurgere a curentului; gamă largă de temperaturi de funcționare;
- indicatorul de capacitate poate varia de la 47 nF la 1000 uF;
- dispozitivele au un nivel mai scăzut de inductanță și sunt utilizate în configurații de înaltă frecvență.
Dezavantajul acestui tip este sensibilitatea sa ridicată la creșterea tensiunii de funcționare.
Trebuie remarcat faptul că, spre deosebire de tipul electrolitic, terminalul pozitiv este marcat cu o linie pe corp.
Tipuri de cazuri.
Ce tipuri de condensatoare de tantal există? Tipurile de condensatoare de tantal se disting în funcție de materialul carcasei.
1. Carcasă SMD. Pentru a face dispozitive ambalate care sunt utilizate în aplicații de montare la suprafață, catodul este conectat la terminal folosind o rășină epoxidice umplută cu argint. Anodul este sudat la electrod, iar stringerul este tăiat. După ce dispozitivul este format, i se aplică marcaje imprimate. Conține un indicator al capacității nominale de tensiune.
2. La formarea acestui tip de dispozitiv de carcasă, conductorul anodului trebuie sudat la borna anodului propriu-zis și apoi tăiat de stringer. În acest caz, terminalul catodului este lipit la baza condensatorului. Apoi, condensatorul este umplut cu epoxid și uscat. Ca și în primul caz, i se aplică marcaje.
Condensatoarele de primul tip sunt mai fiabile. Dar toate tipurile de condensatoare de tantal pot fi utilizate:
În inginerie mecanică;
- calculatoare și tehnologie informatică;
- echipamente pentru difuzare de televiziune;
- aparate electrice de uz casnic;
- diverse surse de alimentare pentru placi de baza, procesoare etc.
Căutați noi soluții.
Astăzi, condensatoarele de tantal sunt cele mai populare. Producătorii moderni caută noi metode pentru a crește nivelul de rezistență a produsului, pentru a optimiza caracteristicile sale tehnice, precum și pentru a reduce semnificativ prețurile și pentru a unifica procesul de producție.
În acest scop, se încearcă reducerea costurilor component cu component. Robotizarea ulterioară a întregului proces de producție contribuie și la o scădere a prețului produsului.
O problemă importantă este și reducerea corpului dispozitivului, menținând în același timp parametrii tehnici înalți. Se fac deja experimente pe noi tipuri de carcase într-o versiune mai mică.
Condensatoare din poliester.
Indicatorul de capacitate al acestui tip de dispozitiv poate varia de la 1 nF la 15 uF. Spectrul tensiunii de funcționare este de la 50 la 1500 V.
Există dispozitive cu diferite grade de toleranță (toleranța capacității este de 5%, 10% și 20%).
Acest tip are stabilitate la temperatură, capacitate mare și cost redus, ceea ce explică utilizarea lor pe scară largă.
Condensatoare cu capacitate variabilă.
Tipurile de condensatoare variabile au un anumit principiu de funcționare, care constă în acumularea de sarcină pe plăci de electrozi izolate de un dielectric. Aceste plăci se caracterizează prin mobilitate. Se pot muta.
Placa în mișcare se numește rotor, iar placa staționară se numește stator. Când poziția lor se schimbă, se vor schimba și zona de intersecție și, în consecință, indicatorul de capacitate al condensatorului.
Condensatorii vin în două tipuri de dielectrici: aer și solid.
În primul caz, aerul obișnuit acționează ca un dielectric. În al doilea caz, se utilizează ceramică, mica și alte materiale. Pentru a crește capacitatea dispozitivului, plăcile statorului și rotorului sunt asamblate în blocuri montate pe o singură axă.
Condensatorii cu tip dielectric de aer sunt utilizați în sistemele cu reglare constantă a capacității (de exemplu, în unitățile de acordare a receptorilor radio). Acest tip de dispozitiv are un nivel mai ridicat de durabilitate decât ceramica.
În toate dispozitivele de inginerie radio și electronice, pe lângă tranzistoare și microcircuite, sunt utilizați condensatori. Unele circuite au mai multe, altele au mai puține, dar practic nu există circuit electronic fără condensatori.
În același timp, condensatoarele pot îndeplini o varietate de sarcini în dispozitive. În primul rând, acestea sunt capacități în filtrele redresoarelor și stabilizatorilor. Folosind condensatoare, un semnal este transmis între treptele amplificatorului, sunt construite filtre de trecere joasă și de înaltă, intervalele de timp sunt stabilite în întârzieri și este selectată frecvența de oscilație în diverse generatoare.
Condensatorii își au originea în , care a fost folosit de omul de știință olandez Pieter van Musschenbroeck în experimentele sale de la mijlocul secolului al XVIII-lea. A locuit în orașul Leiden, așa că nu este greu de ghicit de ce acest borcan a fost numit așa.
De fapt, era un borcan de sticlă obișnuit, căptușit în interior și în exterior cu folie de staniol - staniol. A fost folosit în aceleași scopuri ca aluminiul modern, dar aluminiul nu fusese încă descoperit.
Singura sursă de electricitate în acele vremuri era un electrofor, capabil să dezvolte tensiuni de până la câteva sute de kilovolți. Aici a fost încărcat borcanul din Leyden. Manualele de fizică descriu un caz în care Muschenbroek și-a descărcat cutia printr-un lanț de zece paznici care se țineau de mână.
La acea vreme, nimeni nu știa că consecințele ar putea fi tragice. Lovitura a fost destul de sensibilă, dar nu fatală. Nu s-a ajuns la asta, deoarece capacitatea borcanului Leyden era nesemnificativă, pulsul a fost foarte scurt, astfel încât puterea de descărcare a fost scăzută.
Cum funcționează un condensator?
Designul unui condensator nu este practic diferit de un borcan Leyden: aceleași două plăci separate de un dielectric. Exact așa sunt reprezentați condensatorii pe diagramele electrice moderne. Figura 1 prezintă un proiect schematic al unui condensator plat și formula pentru calculul acestuia.
Figura 1. Proiectarea unui condensator cu plăci paralele
Aici S este aria plăcilor în metri pătrați, d este distanța dintre plăci în metri, C este capacitatea în farazi, ε este constanta dielectrică a mediului. Toate cantitățile incluse în formulă sunt indicate în sistemul SI. Această formulă este valabilă pentru cel mai simplu condensator plat: puteți așeza pur și simplu două plăci metalice una lângă alta, din care se trag concluzii. Aerul poate servi ca dielectric.
Din această formulă se poate înțelege că, cu cât aria plăcilor este mai mare și distanța dintre ele este mai mică, cu atât capacitatea condensatorului este mai mare. Pentru condensatoarele cu o geometrie diferită, formula poate fi diferită, de exemplu, pentru capacitatea unui singur conductor sau. Dar dependența capacității de aria plăcilor și distanța dintre ele este aceeași cu cea a unui condensator plat: cu cât aria este mai mare și cu cât distanța este mai mică, cu atât capacitatea este mai mare.
De fapt, plăcile nu sunt întotdeauna făcute plate. Pentru mulți condensatori, de exemplu condensatori metal-hârtie, plăcile sunt folii de aluminiu laminate împreună cu un dielectric de hârtie într-o bilă strânsă, în formă de carcasă metalică.
Pentru a crește rezistența electrică, hârtia subțire de condensator este impregnată cu compuși izolatori, cel mai adesea ulei de transformator. Acest design face posibilă realizarea de condensatoare cu o capacitate de până la câteva sute de microfarad. Condensatorii funcționează aproape în același mod cu alți dielectrici.
Formula nu conține nicio restricție privind aria plăcilor S și distanța dintre plăci d. Dacă presupunem că plăcile pot fi distanțate foarte departe și, în același timp, aria plăcilor poate fi făcută foarte mică, atunci o anumită capacitate, deși mică, va rămâne în continuare. Un astfel de raționament sugerează că chiar și doar doi conductori situati unul lângă celălalt au capacitate electrică.
Această împrejurare este utilizată pe scară largă în tehnologia de înaltă frecvență: în unele cazuri, condensatorii sunt fabricați pur și simplu sub formă de piste de circuit imprimat sau chiar doar două fire răsucite împreună în izolație din polietilenă. Un fir de tăiței obișnuit sau un cablu are și o capacitate și crește odată cu creșterea lungimii.
Pe lângă capacitatea C, orice cablu are și o rezistență R. Ambele proprietăți fizice sunt distribuite pe lungimea cablului, iar atunci când transmit semnale de impuls, ele funcționează ca un lanț RC integrator, prezentat în Figura 2.
Figura 2.
În figură, totul este simplu: aici este circuitul, aici este semnalul de intrare și aici este semnalul de ieșire. Impulsul este distorsionat dincolo de recunoaștere, dar acest lucru se face intenționat, motiv pentru care circuitul a fost asamblat. Între timp, vorbim despre efectul capacității cablului asupra semnalului puls. În loc de puls, un „clopot” ca acesta va apărea la celălalt capăt al cablului, iar dacă pulsul este scurt, atunci este posibil să nu ajungă deloc la celălalt capăt al cablului, poate dispărea complet.
Fapt istoric
Aici este destul de potrivit să ne amintim povestea modului în care a fost așezat cablul transatlantic. Prima încercare din 1857 a eșuat: punctele și liniuțele telegrafice (impulsuri dreptunghiulare) au fost distorsionate, astfel încât să nu se poată desluși nimic la celălalt capăt al unei linii lungi de 4.000 km.
O a doua încercare a fost făcută în 1865. În acest moment, fizicianul englez W. Thompson elaborase o teorie a transmiterii datelor pe linii lungi. În lumina acestei teorii, așezarea cablurilor s-a dovedit a fi mai reușită;
Pentru această ispravă științifică, regina Victoria i-a acordat omului de știință titlul de cavaler și titlul de Lord Kelvin. Acesta a fost numele unui orășel de pe coasta Irlandei, unde a început instalarea cablurilor. Dar acesta este doar un cuvânt și acum să revenim la ultima literă din formulă, și anume, constanta dielectrică a mediului ε.
Un pic despre dielectrici
Acest ε se află în numitorul formulei, prin urmare, creșterea sa va atrage după sine o creștere a capacității. Pentru majoritatea dielectricilor utilizați, cum ar fi aer, lavsan, polietilenă, fluoroplastic, această constantă este aproape aceeași cu cea a vidului. Dar, în același timp, există multe substanțe a căror constantă dielectrică este mult mai mare. Dacă un condensator de aer este umplut cu acetonă sau alcool, capacitatea acestuia va crește de 15...20 de ori.
Dar astfel de substanțe, pe lângă ε ridicat, au și o conductivitate destul de ridicată, astfel încât un astfel de condensator nu va menține bine o încărcare, se va descărca rapid prin el însuși. Acest fenomen dăunător se numește curent de scurgere. Prin urmare, pentru dielectrice sunt dezvoltate materiale speciale, care fac posibilă furnizarea de curenți de scurgere acceptabili cu o capacitate specifică ridicată a condensatoarelor. Acesta este exact ceea ce explică o astfel de varietate de tipuri și tipuri de condensatoare, fiecare dintre acestea fiind proiectat pentru condiții specifice.
Au cea mai mare capacitate specifică (raport capacitate/volum). Capacitatea „electroliților” ajunge până la 100.000 uF, tensiune de funcționare până la 600V. Astfel de condensatoare funcționează bine doar la frecvențe joase, cel mai adesea în filtrele de alimentare. Condensatoarele electrolitice sunt conectate cu polaritatea corectă.
Electrozii din astfel de condensatoare sunt o peliculă subțire de oxid de metal, motiv pentru care acești condensatori sunt adesea numiți condensatori de oxid. Un strat subțire de aer între astfel de electrozi nu este un izolator foarte fiabil, așa că se introduce un strat de electrolit între plăcile de oxid. Cel mai adesea acestea sunt soluții concentrate de acizi sau alcaline.
Figura 3 prezintă un astfel de condensator.
Figura 3. Condensatorul electrolitic
Pentru a estima dimensiunea condensatorului, lângă el a fost fotografiată o simplă cutie de chibrituri. Pe lângă capacitatea destul de mare, în figură se poate vedea și toleranța ca procent: nu mai puțin de 70% din nominal.
În acele vremuri când computerele erau mari și erau numite computere, astfel de condensatori se aflau în unități de disc (în HDD-ul modern). Capacitatea de informare a unor astfel de unități nu poate provoca decât un zâmbet: 5 megaocteți de informații au fost stocați pe două discuri cu un diametru de 350 mm, iar dispozitivul în sine cântărea 54 kg.
Scopul principal al supercondensatorilor afișați în figură a fost acela de a îndepărta capetele magnetice din zona de lucru a discului în timpul unei întreruperi bruște de curent. Astfel de condensatoare ar putea stoca o încărcare timp de câțiva ani, ceea ce a fost testat în practică.
Mai jos, vă vom sugera să faceți câteva experimente simple cu condensatoare electrolitice pentru a înțelege ce poate face un condensator.
Condensatoarele electrolitice nepolare sunt produse pentru funcționarea în circuite de curent alternativ, dar din anumite motive sunt foarte greu de obținut. Pentru a rezolva cumva această problemă, „electroliții” polari convenționali sunt porniți contra-secvențial: plus-minus-minus-plus.
Dacă un condensator electrolitic polar este conectat la un circuit de curent alternativ, acesta se va încălzi mai întâi și apoi va avea loc o explozie. Condensatoarele vechi domestice împrăștiate în toate direcțiile, în timp ce cele importate au un dispozitiv special care le permite să evite loviturile puternice. De regulă, aceasta este fie o crestătură încrucișată pe partea inferioară a condensatorului, fie o gaură cu un dop de cauciuc situat acolo.
Chiar nu le plac condensatoarele electrolitice de înaltă tensiune, chiar dacă polaritatea este corectă. Prin urmare, nu ar trebui să puneți niciodată „electroliți” într-un circuit în care este de așteptat o tensiune apropiată de maximul pentru un anumit condensator.
Uneori, în unele forumuri, chiar de renume, începătorii pun întrebarea: „Diagrama arată un condensator de 470µF * 16V, dar am 470µF * 50V, îl pot instala?” Da, desigur că puteți, dar înlocuirea inversă este inacceptabilă.
Condensatorul poate stoca energie
O diagramă simplă prezentată în Figura 4 vă va ajuta să înțelegeți această afirmație.
Figura 4. Circuit cu condensator
Caracterul principal al acestui circuit este un condensator electrolitic C de o capacitate suficient de mare, astfel încât procesele de încărcare și descărcare să decurgă lent și chiar foarte clar. Acest lucru face posibilă observarea vizuală a funcționării circuitului folosind un bec obișnuit pentru lanternă. Aceste lanterne au făcut loc de mult timp celor moderne cu LED-uri, dar becurile pentru ele sunt încă vândute. Prin urmare, este foarte simplu să asamblați un circuit și să efectuați experimente simple.
Poate cineva va spune: „De ce? La urma urmei, totul este evident, dar dacă citești și descrierea...” Se pare că nu există nimic de obiectat aici, dar orice, chiar și cel mai simplu lucru, rămâne mult timp în cap dacă înțelegerea lui a venit prin mâini.
Deci, circuitul este asamblat. Cum functioneazã?
În poziția comutatorului SA prezentată în diagramă, condensatorul C este încărcat de la sursa de alimentare GB prin rezistorul R din circuit: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Curentul de încărcare din diagramă este indicat de o săgeată cu indicele iз. Procesul de încărcare a condensatorului este prezentat în Figura 5.
Figura 5. Procesul de încărcare a condensatorului
Figura arată că tensiunea pe condensator crește de-a lungul unei linii curbe, numită exponențial în matematică. Curentul de încărcare reflectă direct tensiunea de încărcare. Pe măsură ce tensiunea pe condensator crește, curentul de încărcare devine mai mic. Și numai în momentul inițial corespunde formulei prezentate în figură.
După ceva timp, condensatorul se va încărca de la 0V la tensiunea sursei de alimentare, în circuitul nostru până la 4,5V. Întrebarea este cum să determinăm acest timp, cât să așteptați, când se va încărca condensatorul?
Constanta de timp „tau” τ = R*C
Această formulă înmulțește pur și simplu rezistența și capacitatea unui rezistor și condensator conectate în serie. Dacă, fără a neglija sistemul SI, înlocuim rezistența în Ohmi și capacitatea în Farads, atunci rezultatul se va obține în secunde. Acesta este timpul necesar pentru ca condensatorul să se încarce la 36,8% din tensiunea sursei de alimentare. În consecință, încărcarea la aproape 100% va necesita un timp de 5* τ.
Adesea, neglijând sistemul SI, ei înlocuiesc rezistența în ohmi și capacitatea în microfarad în formulă, apoi timpul va fi în microsecunde. În cazul nostru, este mai convenabil să obțineți rezultatul în secunde, pentru care pur și simplu trebuie să înmulțiți microsecundele cu un milion sau, mai simplu, să mutați virgula zecimală șase locuri la stânga.
Pentru circuitul prezentat în figura 4, cu o capacitate a condensatorului de 2000 μF și o rezistență a rezistenței de 500 Ω, constanta de timp va fi τ = R*C = 500 * 2000 = 1.000.000 de microsecunde sau exact o secundă. Astfel, va trebui să așteptați aproximativ 5 secunde până când condensatorul este complet încărcat.
Dacă, după timpul specificat, comutatorul SA este mutat în poziția corectă, condensatorul C se va descărca prin becul EL. În acest moment va fi o clipire scurtă, condensatorul se va descărca și lumina se va stinge. Direcția de descărcare a condensatorului este indicată de o săgeată cu indicele ip. Timpul de descărcare este determinat și de constanta de timp τ. Graficul de descărcare este prezentat în Figura 6.
Figura 6. Graficul de descărcare a condensatorului
Condensatorul nu trece curent continuu
O diagramă și mai simplă prezentată în Figura 7 vă va ajuta să verificați această afirmație.
Figura 7. Circuit cu un condensator într-un circuit DC
Dacă închideți comutatorul SA, becul va clipi scurt, indicând că condensatorul C s-a încărcat prin bec. Graficul de încărcare este prezentat și aici: în momentul în care comutatorul este închis, curentul este maxim, pe măsură ce condensatorul este încărcat, acesta scade, iar după un timp se oprește complet.
Dacă condensatorul este de bună calitate, de ex. cu un curent de scurgere scăzut (autodescărcare), închiderea repetată a comutatorului nu va duce la un fulger. Pentru a obține un alt blitz, condensatorul va trebui să fie descărcat.
Condensator în filtrele de putere
Condensatorul este de obicei plasat după redresor. Cel mai adesea, redresoarele sunt realizate cu undă completă. Cele mai comune circuite redresoare sunt prezentate în Figura 8.
Figura 8. Circuite redresoare
Redresoarele cu jumătate de undă sunt, de asemenea, folosite destul de des, de regulă, în cazurile în care puterea de sarcină este nesemnificativă. Cea mai valoroasă calitate a unor astfel de redresoare este simplitatea lor: o singură diodă și o înfășurare a transformatorului.
Pentru un redresor cu undă completă, capacitatea condensatorului filtrului poate fi calculată folosind formula
C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, unde C este capacitatea condensatorului μF, Po este puterea de sarcină W, U este tensiunea la ieșirea redresorului V, f este frecvența alternantei tensiunea Hz, dU este amplitudinea ondulației V.
Numărul mare din numărătorul 1.000.000 convertește capacitatea condensatorului din Farad de sistem în microfarad. Cele două din numitor reprezintă numărul de semicicluri ale redresorului: pentru un redresor cu jumătate de undă, va apărea unul în locul său
C = 1000000 * Po / U*f*dU,
iar pentru un redresor trifazat formula va lua forma C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.
Supercondensator - ionistor
Recent, a apărut o nouă clasă de condensatoare electrolitice, așa-numita. În proprietățile sale este similar cu o baterie, deși cu mai multe limitări.
Ionistorul este încărcat la tensiunea nominală într-un timp scurt, literalmente în câteva minute, așa că este recomandabil să îl utilizați ca sursă de alimentare de rezervă. De fapt, ionistorul este un dispozitiv nepolar, singurul lucru care îi determină polaritatea este încărcarea de la producător. Pentru a preveni confundarea acestei polarități în viitor, este indicată cu semnul +.
Condițiile de funcționare ale ionistorilor joacă un rol important. La o temperatură de 70˚C la o tensiune de 0,8 din tensiunea nominală, durabilitatea garantată nu este mai mare de 500 de ore. Dacă dispozitivul funcționează la o tensiune de 0,6 din tensiunea nominală, iar temperatura nu depășește 40 de grade, atunci funcționarea corectă este posibilă timp de 40.000 de ore sau mai mult.
Cea mai comună aplicație a unui ionistor este în sursele de alimentare de rezervă. Acestea sunt în principal cipuri de memorie sau ceasuri electronice. În acest caz, parametrul principal al ionistorului este curentul de scurgere scăzut, autodescărcarea acestuia.
Utilizarea ionistorilor împreună cu bateriile solare este destul de promițătoare. Acest lucru se datorează și lipsei de criticitate a condițiilor de încărcare și numărului practic nelimitat de cicluri de încărcare-descărcare. O altă proprietate valoroasă este că ionistorul nu necesită întreținere.
Până acum am reușit să vă spun cum și unde funcționează condensatorii electrolitici, în principal în circuitele DC. Funcționarea condensatoarelor în circuitele de curent alternativ va fi discutată într-un alt articol -.
