Виды электрических конденсаторов

Основные параметры

Главные параметры конденсаторов, которые используются при проектировании и ремонте устройств радиоэлектроники, – это емкость и номинальное напряжение. Кроме этого, существует еще несколько дополнительных параметров, которые могут влиять на элементы схемы. Конденсаторы имеют следующие основные характеристики.

Ёмкость

Это самый основной параметр, который характеризует накопление электрического заряда. Расчет значения производится по различным формулам, в зависимости от конструкционных особенностей: плоский, цилиндрический или круглый конденсатор. На практике большая их часть выпускается как разновидности плоского. Емкость современных устройств варьируется от единиц пикофарад до десятков тысяч микрофарад и даже единиц фарад.

Удельная ёмкость

Этот относительный параметр привязывает габариты к величине емкости. Таким образом, чем выше удельная емкость, тем меньше габариты конструкции, однако при этом может упасть электрическая прочность (рабочее напряжение).

Плотность энергии

Данный параметр важен при использовании конденсаторов в качестве накопителей энергии, определяет величину энергии на единицу массы или объема элемента.

Номинальное напряжение

Значение напряжения, при котором сохраняются рабочие параметры в течение срока службы, называется номинальным. Рабочее напряжение должно быть меньше номинального.

Важно! Превышение номинального напряжения чревато выходом элемента из строя. Электролитический конденсатор при этом может разрушиться со взрывом. Вопреки распространенному мнению, элемент, включенный в цепь с напряжением, в несколько раз меньше номинального, сохраняет все остальные параметры

Вопреки распространенному мнению, элемент, включенный в цепь с напряжением, в несколько раз меньше номинального, сохраняет все остальные параметры.

Полярность

Такие виды конденсаторов, как электролитические, зачастую требуют включения в цепь с соблюдением полярности. Поскольку такие элементы используются, в основном, как накопители или фильтры, это не составляет затруднений. Несоблюдение полярности приводит к:

  • несоответствию емкости;
  • повреждению.

Маркировка обязательно содержит информацию о полярности подключения.

Опасность разрушения (взрыва)

Разрушение со взрывом характерно для электролитических конденсаторов. Причиной взрыва является нагрев, который возникает из-за:

  • несоблюдения полярности;
  • расположения рядом с источниками тепла;
  • старения (увеличения утечки и повышения эквивалентного сопротивления).

Для уменьшения последствий разрушения на корпусе в торце ставят предохранительный клапан или формируют насечки на крышке. Такая конструкция гарантирует, что при резком увеличении давления внутри корпуса скопившиеся газы и электролит выделяются через клапан или разрушенную по насечкам крышку. Таким образом, предотвращается взрыв, при котором обкладки и электролит разбрасываются по большой площади и вызывают замыкание элементов плат. Охлаждение устройства снижает вероятность разрушения.

Свойства

Из описания понятно, что для постоянного тока конденсатор является непреодолимым барьером, за исключением случаев пробоя диэлектрика. В таких электрических цепях радиоэлемент используется для накопления и сохранения электричества на его электродах. Изменение напряжения происходит лишь в случаях изменений параметров тока в цепи. Эти изменения могут считывать другие элементы схемы и реагировать на них.

В цепях синусоидального тока конденсатор ведёт себя подобно катушке индуктивности. Он пропускает переменный ток, но отсекает постоянную составляющую, а значит, может служить отличным фильтром. Такие радиоэлектронные элементы применяются в цепях обратной связи, входят в схемы колебательных контуров и т. п.

Ещё одно свойство состоит в том, что переменную емкость можно использовать для сдвига фаз. Существуют специальные пусковые конденсаторы (рис.5), применяемые для запусков трёхфазных электромоторов в однофазных электросетях.

Виды электрических конденсаторов

Пусковой конденсатор с проводами

Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами

Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности. Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.

Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике. Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).

Как вам статья?

Мне нравится82Не нравится35

Павел Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Написать Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

Эквивалентная схема конденсатора

Эквивалентная схема: поскольку пластины в конденсаторе имеют некоторое сопротивление, и поскольку ни один диэлектрик не является идеальным изолятором, не существует такой вещи, как «идеальный» конденсатор. В реальной жизни конденсатор имеет как последовательное сопротивление, так и параллельное сопротивление (сопротивление утечки), взаимодействующие с его чисто емкостными характеристиками:

Рисунок 2 – Эквивалентная схема конденсатора

К счастью, относительно легко изготовить конденсаторы с очень маленьким последовательным сопротивлением и очень высоким сопротивлением утечки!

Цветовая маркировка конденсаторов

На корпусе большинства конденсаторов написаны их номинальная емкость и рабочее напряжение. Однако встречается и цветовая маркировка. Некоторые конденсаторы маркируют надписью в две строки. На первой строке указаны их емкость (пФ или мкФ) и точность (К = 10%, М – 20%). На второй строке приведены допустимое постоянное напряжение и код материала диэлектрика.

Монолитные керамические конденсаторы маркируются кодом, состоящим из трех цифр. Третья цифра показывает, сколько нулей нужно подписать к первым двум, чтобы получить емкость в пикофарадах. Что означает код 103 на конденсаторе? Код 103 означает, что нужно приписать три нуля к числу 10, тогда получится емкость конденсатора – 10 000 пФ. Конденсатор маркирован 0,22/20 250. Это означает, что конденсатор имеет емкость 0,22 мкФ ± 20% и рассчитан на постоянное напряжение 250 В.

Предыдущая
КонденсаторыНесколько фактов об электролитических конденсаторах
Следующая
КонденсаторыЧем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов

Типы конденсаторов

Основная классификация конденсаторов проводится по типу используемого в нем диэлектрика, что определяет главные электротехнические характеристики конденсаторов: величину максимального напряжения, сопротивление изоляции, величину потерь, стабильность ёмкости и т. п.

Основные разновидности по виду диэлектрика:

  1. С жидким диэлектриком.
  2. Вакуумные, у которых обкладки  находятся в вакууме без диэлектрика.
  3. С газообразным диэлектриком.
  4. Электролитические и оксид-полупроводниковые конденсаторы. В качестве диэлектрика выступает оксидный слой металлического анода, а с другой электрод (катод)- это электролит, но в оксид-полупроводниковых- это полупроводниковый слой , нанесённый на оксидный слой с другой стороны. Данный тип конденсаторов обладает самой огромной удельной ёмкостью по сравнению с другими.
  5. Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком— пленочные, бумажные, метало-бумажные, а так же комбинированные — бумажно-плёночные и т. п.
  6. Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком— керамические,  стеклянные, слюдяные, из неорганических плёнок,  а так же комбинированные- стекло-керамические, стекло-эмалевые,  стекло-плёночные и др.
Популярные статьи  Соединение медных проводов через стальные шайбы

Различаются конденсаторы и по возможности изменения своей ёмкости:

  • Самые распространенные постоянные конденсаторы, обладающие постоянной емкостью на протяжении всего срока службы.
  • Переменные конденсаторы  применяются в радиоприемниках и не только. Они при работе аппаратуры обладают возможностью изменения ёмкости с использованием механического метода (реостат), либо изменения электрического напряжения (варикапы, вариконды) или температуры (термоконденсаторы).
  • Подстроечные конденсаторы используются для периодической или разовой подстройки или регулировки  ёмкостей  в  цепях схем, в которых необходимо незначительное изменение ёмкости для нормального функционирования устройств.

По назначению использования конденсаторы делятся на:

  • Низковольтные общего назначения, самый распространенный вид широко используемый в различных схемах.
  • Высоковольтные, используемые в цепях с высоким напряжением.
  • Пусковые, применяемые для запуска электродвигателей.
  • Импульсные, создающие импульс необходимый для работы фотовспышки, лазеров и т. п..
  • Помехоподавляющие и т. п.

Постоянные конденсаторы

Основной  параметр  постоянного  конденсатора  –  номинальная  ёмкость, может  меняться  во  время  эксплуатации,  как  и  у  резистора,  под  воздействием различных  факторов.  Разница  заключается  в  том,  что  скрупулёзно  следить  за такими изменениями обычно не требуется: требования к точности конденсаторов  не  высоки. 

Так,  например,  используемые  в  качестве  фильтров  питания электролитические и керамические конденсаторы могут иметь допуск номинала ± 30% и более.

С максимальной точностью ± 1% изготавливаются некоторые  керамические  конденсаторы,  ёмкость  которых  ограничена  значением  100  нФ.  Они  используются  в  качестве  времязадающих  компонентов  при  создании  активных электрических фильтров или генераторов. Другие важные их отличия – высокая температурная стабильность и большая цена.

Следует  иметь  в  виду,  что  ёмкость  электролитических  конденсаторов может существенно меняться с изменением температуры и с течением времени они сильно деградируют (высыхают).

Конденсаторы выпускаются в соответствии с рядом  Е24, но часто  имеют более ограниченный набор номиналов, который задаётся в технических описаниях. 

Цветовая  маркировка  конденсаторов  похожа  на  аналогичную  для  резисторов,  однако  в  отличие  от  чип-резисторов,  чип-конденсаторы  обычно  не имеют маркировки!

Типовые расчётные соотношения

  1. Выражение для накопленного в конденсаторе заряда

Q = C*U      (1.8)

  1. Последовательное соединение конденсаторов:

Cэ = C1*C2/(C1+C2)     (1.9)

  1. Параллельное соединение конденсаторов:

Cэ = C1+C2   (1.10)

  1. Переходный процесс в RC-цепочке:

Негативные факторы применения конденсаторов

Одной из главных проблем использования конденсаторов является высокая вероятность взрыва при перегревах, которые происходят из-за больших утечек. Также повысить риск поломки элемента могут близко расположенные радиаторы с высоким тепловым излучением. Какие типы конденсаторов наиболее подвержены взрывам? Чаще всего это происходит с электролитическими устройствами, обеспеченными ненадежными корпусами. Оптимизация конструкции с целью уменьшения размеров изделия заставляет производителей использовать тонкие оболочки, поэтому может иметь место разлет частей конденсатора и разбрызгивание электролита при сильном перегреве или в условиях повышенного внутреннего давления.

Электролитический конденсатор

Следующий распространенный тип конденсаторов это —  полярные электролитические конденсаторы, его изображение на электрической схеме выглядит так — 

Электролитический конденсатор так же можно назвать постоянным конденсатором, потому, что их емкость не меняется.

Но электролитические конденсаторы имеют очень важно отличие, знак (+)  возле одного из электродов конденсатора говорит о том, что это полярный конденсатор и при подключении его в цепь нужно соблюдать полярность. Плюсовой электрод необходимо подключить к плюсу источника питания, а минусовой (который без плюсика) соответственно к отрицательному – (на корпусе современных конденсаторов наносят обозначение минусового электрода, а вот плюсовой не обозначают никак)

Виды электрических конденсаторов

Не соблюдение этого правила может привести к выходу конденсатора из строя и даже взрыву, сопровождающемуся разлетом бумаги фольги и нехорошим запахом (от конденсатора конечно…). Электролитические конденсаторы могут иметь очень большую емкость и соответственно накапливать, довольно большой потенциал

Поэтому электролитические конденсаторы даже после отключения питания таят в себе опасность, и при неосторожном обращении ты можешь получить сильный удар электрического тока. Поэтому после снятия напряжения для безопасной работы с электрическим устройством (ремонте электроники, настройке, и т.д.) электролитический конденсатор необходимо разрядить, замкнув накоротко его электроды, (делать это нужно специальным разрядником) особенно это касается конденсаторов большой емкости которые установлены на блоках питания, где есть высокое напряжение

Конденсаторы переменной емкости.

 Виды электрических конденсаторов

Как ты понял из названия переменные конденсаторы могут изменять свою емкость — например при настройке радиоприемников. Еще совсем недавно для настройки радиоприемников на нужную станцию использовались только конденсаторы переменной емкости, вращая ручку настройки приемника тем самым изменяли емкость конденсатора. Переменные конденсаторы используются и посей день в простых недорогих моделях приемников и передатчиков. Конструкция переменного конденсатора очень простая. Конструктивно он состоит из статорных и роторных пластин, роторные пластины подвижные и входят в статорные е касаясь последних. Диэлектриком в таком конденсаторе является воздух. При входе статорных пластин в роторные емкость конденсатора увеличивается, при выходе роторных пластин емкость уменьшается. Обозначение переменного конденсатора выгляди так –

Кодовая маркировка, дополнение

В соответствии со стандартами IEC на практике применяется четыре способа кодировки номинальной емкости.

А. Маркировка 3 цифрами

Первые две цифры указывают на значение емкости в пигофарадах (пф), последняя — количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть «9». При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра «0». Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 — 0.5 пф.

Код Емкость Емкость Емкость
109 1,0 0,001 0,000001
159 1,5 0,0015 0,000001
229 2,2 0,0022 0,000001
339 3,3 0,0033 0,000001
479 4,7 0,0047 0,000001
689 6,8 0,0068 0,000001
100* 10 0,01 0,00001
150 15 0,015 0,000015
220 22 0,022 0,000022
330 33 0,033 0,000033
470 47 0,047 0,000047
680 68 0,068 0,000068
101 100 0,1 0,0001
151 150 0,15 0,00015
221 220 0,22 0,00022
331 330 0,33 0,00033
471 470 0,47 0,00047
681 680 0,68 0,00068
102 1000 1,0 0,001
152 1500 1,5 0,0015
222 2200 2,2 0,0022
332 3300 3,3 0,0033
472 4700 4,7 0,0047
682 6800 6,8 0,0068
103 10000 10 0,01
153 15000 15 0,015
223 22000 22 0,022
333 33000 33 0,033
473 47000 47 0,047
683 68000 68 0,068
104 100000 100 0,1
154 150000 150 0,15
224 220000 220 0,22
334 330000 330 0,33
474 470000 470 0,47
684 680000 680 0,68
105 1000000 1000 1,0

* Иногда последний ноль не указывают.

В. Маркировка 4 цифрами

Возможны варианты кодирования 4-значным числом. Но и в этом случае последняя цифра указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах.

Популярные статьи  Можно ли подключать узип только к фазе и нулю?
Код Емкость Емкость Емкость
1622 16200 16,2 0,0162
4753 475000 475 0,475

С. Маркировка емкости в микрофарадах

Вместо десятичной точки может ставиться буква R.

Код Емкость
R1 0,1
R47 0,47
1 1,0
4R7 4,7
10 10
100 100

D. Смешанная буквенно-цифровая маркировка емкости, допуска, ТКЕ, рабочего напряжения

В отличие от первых трех параметров, которые маркируются в соответствии со стандартами, рабочее напряжение у разных фирм имеет различную буквенно-цифровую маркировку.

Код Емкость
p10 0,1 пФ
Ip5 1,5 пФ
332p 332 пФ
1НО или 1nО 1,0 нФ
15Н или 15n 15 нФ
33H2 или 33n2 33,2 нФ
590H или 590n 590 нФ
m15 0,15мкФ
1m5 1,5 мкФ
33m2 33,2 мкФ
330m 330 мкФ
1mO 1 мФ или 1000 мкФ
10m 10 мФ

Кодовая маркировка электролетических конденсаторов для поверхностного монтажа

Приведенные ниже принципы кодовой маркировки применяются такими известными фирмами, как «Panasonic», «Hitachi» и др. Различают три основных способа кодирования

А. Маркировка 2 или 3 символами

Код содержит два или три знака (буквы или цифры), обозначающие рабочее напряжение и номинальную емкость. Причем буквы обозначают напряжение и емкость, а цифра указывает множитель. В случае двухзначного обозначения не указывается код рабочего напряжения.

Код Емкость Напряжение
А6 1,0 16/35
А7 10 4
АА7 10 10
АЕ7 15 10
AJ6 2,2 10
AJ7 22 10
AN6 3,3 10
AN7 33 10
AS6 4,7 10
AW6 6,8 10
СА7 10 16
СЕ6 1,5 16
СЕ7 15 16
CJ6 2,2 16
CN6 3,3 16
CS6 4,7 16
CW6 6,8 16
DA6 1,0 20
DA7 10 20
DE6 1,5 20
DJ6 2,2 20
DN6 3,3 20
DS6 4,7 20
DW6 6,8 20
Е6 1,5 10/25
ЕА6 1,0 25
ЕЕ6 1,5 25
EJ6 2,2 25
EN6 3,3 25
ES6 4,7 25
EW5 0,68 25
GA7 10 4
GE7 15 4
GJ7 22 4
GN7 33 4
GS6 4,7 4
GS7 47 4
GW6 6,8 4
GW7 68 4
J6 2,2 6,3/7/20
JA7 10 6,3/7
JE7 15 6,3/7
JJ7 22 6,3/7
JN6 3,3 6,3/7
JN7 33 6,3/7
JS6 4,7 6,3/7
JS7 47 6,3/7
JW6 6,8 6,3/7
N5 0,33 35
N6 3,3 4/16
S5 0,47 25/35
VA6 1,0 35
VE6 1,5 35
VJ6 2,2 35
VN6 3,3 35
VS5 0,47 35
VW5 0,68 35
W5 0,68 20/35

В. Маркировка 4 символами

Код содержит четыре знака (буквы и цифры), обозначающие емкость и рабочее напряжение. Буква, стоящая вначале, обозначает рабочее напряжение, последующие знаки — номинальную емкость в пикофарадах (пФ), а последняя цифра — количество нулей. Возможны 2 варианта кодировки емкости: а) первые две цифры указывают номинал в пикофарадах, третья — количество нулей; б) емкость указывают в микрофарадах, знак m выполняет функцию десятичной запятой. Ниже приведены примеры маркировки конденсаторов емкостью 4.7 мкФ и рабочим напряжением 10 В.

С. Маркировка в две строки

Если величина корпуса позволяет, то код располагается в две строки: на верхней строке указывается номинал емкости, на второй строке — рабочее напряжение. Емкость может указываться непосредственно в микрофарадах (мкФ) или в пикофарадах (пф) с указанием количества нулей (см. способ В). Например, первая строка — 15, вторая строка — 35V — означает, что конденсатор имеет емкость 15 мкФ и рабочее напряжение 35 В.

Электрическая емкость конденсатора

Дальнейшие опыты с распределением электричества по поверхности наэлектризованного проводника, проводимые Кулоном и другими естествоиспытателями, позволили установить, что равномерное распределение электричества имеет место только на правильной шаровой поверхности. В общем случае заряд неравномерен и зависит от формы проводника, будучи больше в местах большей кривизны. Отношение количества электричества на части поверхности проводника к величине этой поверхности назвали плотностью (толщиной) электрического слоя. Экспериментально было установлено, что электрическая плотность и электрическая сила особенно велики в местах поверхности, имеющих наибольшую кривизну, особенно на остриях.

Величину, характеризующую зависимость потенциала наэлектризованного проводника от его размеров, формы и окружающей среды, называют электроемкостью проводника и обозначают буквой С. Электроемкость проводника измеряется количеством электричества, необходимым для повышения потенциала этого проводника на единицу:

Будет интересно Как работает выпрямитель напряжения

С = q/ϕ.

За единицу электроемкости в системе СИ принимается 1 фарада (1 Ф). Фарадой называется электроемкость проводника, которому для повышения его потенциала на один вольт нужно сообщить один кулон электричества. Электроемкостью, равной 1 Ф, обладал бы шар радиусом 9·10 6 км, что в 23 раза больше расстояния от Земли до Луны. Если проводник соединить с источником электричества определенного потенциала, то проводник получит электрический заряд, зависящий от емкости проводника. Его емкость, а, следовательно, и количество электричества, которым он заряжается, увеличиваются, если приблизить к нему второй проводник, соединенный с землей.

Конструкция, состоящая из двух проводников, разделенных изолятором, с электрическим полем между ними, все силовые линии которого начинаются на одном проводнике, а заканчиваются на другом, была названа электрическим конденсатором. При этом оба проводника называются обкладками, а изолирующая прокладка – диэлектриком. Процесс накопления зарядов на обкладках конденсатора называется его зарядкой. При зарядке на обеих обкладках накапливаются равные по величине и противоположные по знаку заряды.

Поскольку электрическое поле заряженного конденсатора сосредоточено в пространстве между его обкладками, то электроемкость конденсатора не зависит от окружающих тел. Электроемкость конденсатора измеряется отношением количества электричества на одной из обкладок к разности потенциалов между обкладками:

С = q/ U.

1 Ф – электроемкость такого конденсатора, который может быть заряжен количеством электричества, равным 1 Кл, до разности потенциалов между обкладками, равной 1 В. Например, электрическая емкость плоского конденсатора в системе СИ определяется по соотношению:

С =εε 0 S/ d, где ε – диэлектрическая проницаемость материала, находящегося между обкладками конденсатора; ε 0 – диэлектрическая проницаемость вакуума; S – величина площади поверхности пластины (меньшей, если они не равны); d – расстояние между пластинами.

Если обкладки заряженного конденсатора соединить проводником, то заряды будут переходить с одной обкладки на другую и нейтрализуют друг друга. Этот процесс называется разрядкой конденсатора. Каждый конденсатор рассчитан на определенное напряжение. Если напряжение между обкладками станет слишком большим, то разрядка может произойти и непосредственно через диэлектрик (без соединительного проводника), т.е. получится пробой диэлектрика.

Будет интересно Что такое термопара: об устройстве простыми словами

Пробитый конденсатор к дальнейшему употреблению не пригоден. Для получения электроемкости нужной величины конденсаторы соединяют в батарею. На практике встречается как параллельное, так и последовательное соединение конденсаторов.

Строение конденсатора.

Принцип работы конденсатора

В цепи постоянного тока положительные заряды собираются на одной пластине, отрицательные — на другой. За счет взаимного притяжения частицы удерживаются в приборе, а диэлектрик между ними не дает соединиться. Тоньше диэлектрик — крепче связаны заряды.

Конденсатор берет нужное для заполнения ёмкости количество электричества, и ток прекращается.

При постоянном напряжении в цепи элемент удерживает заряд до выключения питания. После чего разряжается через нагрузки в цепи.

Переменный ток через конденсатор движется иначе. Первая ¼ периода колебания — момент заряда прибора. Амплитуда зарядного тока уменьшается по экспоненте, и к концу четверти снижается до нуля. ЭДС в этот момент достигает амплитуды.

Во второй ¼ периода ЭДС падает, и элемент начинает разряжаться. Снижение ЭДС вначале небольшое и ток разряда, соответственно, тоже. Он нарастает по той же экспоненциальной зависимости. К концу периода ЭДС равна нулю, ток — амплитудному значению.

Виды электрических конденсаторовСмотрите это видео на YouTube

В третьей ¼ периода колебания ЭДС меняет направление, переходит через нуль и увеличивается. Знак заряда на обкладках изменяется на противоположный. Ток уменьшается по величине и сохраняет направление. В этот момент электрический ток опережает по фазе напряжение на 90°.

В катушках индуктивности происходит наоборот: напряжение опережает ток. Это свойство стоит на первом месте при выборе, какие цепи использовать в схеме: RC или RL.

В завершении цикла при последней ¼ колебания ЭДС падает до нуля, а ток достигает амплитудного значения.

«Ёмкость» разряжается и заряжается по 2 раза за период и проводит переменный ток.

Это теоретическое описание процессов. Чтобы понять, как работает элемент в цепи непосредственно в устройстве, рассчитывают индуктивное и емкостное сопротивление цепи, параметры остальных участников, и учитывают влияние внешней среды.

Конденсаторы по способу монтажа

По способу монтажа конденсаторы разделяют на конденсаторы для навесного монтажа и печатного монтажа (SDM-конденсаторы). У первых есть выводы различных форм (ленточные, винтовые, радиальные и т.д.) для соединения с другими электрическими компонентами или печатной платой. У вторых выводами служит часть их собственной поверхности.

Конденсаторы с выводами под винт (то есть имеющие резьбу на выводах) применяются главным образом в блоках питания, в условиях тока большой величины, где требуется надёжно подключить выводы к силовым проводам.

Современные конденсаторы с защёлкивающимися выводами позволяют прочно защелкнуть их на плате, чтобы качественно и без сложностей осуществить пайку.

Реактивное сопротивление конденсатора

Конденсатор не обладает классическим омическим сопротивлением. Если к конденсатору приложить фиксированное напряжение, что ток через него течь не будет (за исключением совсем небольшого тока утечки). Но если к конденсатору приложено переменное напряжение, то за счет периодической зарядки и разрядки пластин, в цепи появится ток.

Конденсатор не обладает классическим омическим сопротивлением. Если к конденсатору приложить фиксированное напряжение, что ток через него течь не будет (за исключением совсем небольшого тока утечки). Но если к конденсатору приложено переменное напряжение, то за счет периодической зарядки и разрядки пластин, в цепи появится ток.

При чем ток через конденсатор не зависит от напряжения в текущий момент, а зависит от скорости изменения напряжения, то есть от производной функции зависимости напряжения от времени. Так, если на конденсатор подано синусоидальное напряжение, то ток будет иметь форму косинуса. Именно благодаря такому фазовому сдвигу на конденсаторе не рассеивается тепловая энергия.

Кстати отсутствие рассеивания тепловой энергии на конденсаторе является некоторой иллюзией. Во-первых, через конденсатор протекает ток, этот ток протекает также через цепи питания, провода и нагревает их. Во-вторых, у самого конденсатора есть внутреннее сопротивление пластин и выводов. На нем тоже выделяется тепло. У всех конденсаторов есть ограничения по максимальному току, особенно это характерно для электролитических конденсаторов, которые обладают большой емкостью и большим сопротивлением пластин (помните, что в электролитических конденсаторах одной из пластин является электролит, который ток проводит довольно плохо). Превышение этого тока приводит к нагреву конденсатора, снижению надежности, старению, пробою или отгоранию проводников.

Если рассматривать синусоидальное напряжение и оперировать понятиями действующего напряжения и тока, то можно написать формулу, напоминающую закон Ома для резисторов. [Действующий ток через конденсатор] = [Действующее напряжение на конденсаторе] / [Z], где [Z] = 1 / (2 * ПИ * [Частота напряжения] * [Емкость конденсатора]). Эта формула полезна при расчете конденсаторных делителей переменного напряжения и фильтров высших и низших частот.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы обычно используются там, где требуются очень большие значения емкости. Электролитические конденсаторы имеют металлический анод, покрытый окисленным слоем, обычно используемым в качестве его диэлектрика. Другой электрод конденсатора — это нетвердый или твердый электролит.

Большинство электролитических конденсаторов поляризованы. Эти конденсаторы классифицируются в соответствии с их диэлектрическим материалом. В основном они делятся на три класса:

  • Алюминиевые электролитические конденсаторы — алюминий выступает в качестве диэлектрика.
  • Танталовые электролитические конденсаторы — оксид тантала действует как его диэлектрик.
  • Электролитические конденсаторы ниобия — оксид ниобия действует как его диэлектрик.

Обычно диэлектрическая проницаемость оксида тантала почти в три раза больше диэлектрической проницаемости диоксида алюминия, но эта диэлектрическая проницаемость определяет только размеры. Обычно используются три типа электролитов:

  • Не твердые (жидкие): эти конденсаторы имеют проводимость около 10 мс/см, и стоят сущие копейки.
  • Твердый оксид марганца: эти конденсаторы имеют проводимость около 100 мс/см, а также обладают высоким качеством и стабильностью.
  • Твердый проводящий полимер: конденсаторы этого типа имеют проводимость примерно 10000 мс/см, а также значение ESR <10 мОм.

Электролитические конденсаторы обычно используются в цепях постоянного питания. Они также используются в устройствах связи для уменьшения пульсаций напряжения из-за их больших значений емкости и небольшого размера. Одним из основных недостатков электролитических конденсаторов является их низкое напряжение.

Заключение

Виды электрических конденсаторов

И простейшие однослойные, и многослойные высоковольтные модели конденсаторов выполняют важные для радиоаппаратуры задачи. Как минимум они корректируют параметры тока, что при схожих размерах не может обеспечить ни один другой технический компонент. В то же время электрический конденсатор вовсе не является идеальным решением, что обуславливает постоянные поиски новых форматов его исполнения. Производители сложной аппаратуры экспериментируют с конструкциями, наполнителями и физическими свойствами, стараясь предлагать оптимальные потребительские качества данного устройства. Среди наиболее важных целевых параметров в этом плане можно назвать устойчивость конденсатора к нагрузкам, широкие рабочие диапазоны, минимальное радиационное воздействие и высокий срок службы.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: