Для чего нужен конденсатор в электрической цепи: особенности работы

26.01.2021 | Советы мастеру | | Статью прочитали: 2790 раз

image

Виды конденсаторов

Пожалуй, невозможно найти таких устройств, в конструкции которых не было бы конденсаторов. Несмотря на простое и незамысловатое устройство, конденсаторы играют важную роль в электрической схеме.

Конденсатор состоит из обкладок в виде пластин, которые накапливают электрический заряд. Друг от друга обкладки изолирует диэлектрик, материалы и состав которого во многом влияют на свойства и характеристики конденсаторов.

Конденсаторы классифицируются по многим параметрам, среди которых можно выделить два основных, это емкость и полярность. В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, что такое конденсатор, какие виды конденсаторов бывают, про устройство и применение конденсаторов в радиоэлектронике.

Классификация конденсаторов

Конденсаторы бывают различных видов, с переменной и постоянной емкостью, изолированные и неизолированные, навесного типа и с защелкивающимися выводами. Основная характеристика всех конденсаторов — это емкость и способы её изменения.

image

По типу емкости конденсаторы бывают:

  • Постоянными и переменными. В постоянных конденсаторах нет возможности изменять емкость, в переменных есть. Для этого в конструкции конденсаторов предусмотрена регулировка положения обкладок, посредством которых и изменяется конденсаторная емкость.
  • Нелинейные и подстроечные конденсаторы. Нелинейные конденсаторы могут менять свою емкость в зависимости от воздействия температуры. Ярким примером таких конденсаторов являются вариконды и термоконденсаторы.

Также конденсаторы классифицируются и по способу монтажа. Бывают конденсаторы навесного типа, для установки на печатные платы, с винтовыми выводами и другие.

Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах

Как уже упоминалось выше, между обкладками конденсатора располагается диэлектрик, материалы изготовления которого во многом влияют на свойства конденсатора. Так, например, основным изолятором в низкочастотных конденсаторах служит органическая плёнка.

В конденсаторах постоянного тока в качестве диэлектрика используется бумага и политетрафторэтилен, а также другие, комбинированные материалы.

Что нужно знать про полярность конденсаторов

Есть неполярные конденсаторы, которые могут быть включены в схему без соблюдения полярности, а есть наоборот, такие конденсаторы, где нужно строго соблюдать полярность. В первую очередь это электролитические конденсаторы или как их еще часто называют, оксидные конденсаторы.

При подключении электролитических конденсаторов очень важно придерживаться полярности. При несоблюдении этого правила конденсатор может вздуться, а его корпус разорвёт на части.

Конструктивные особенности конденсаторов

Воздушные конденсаторы — широко применяются в радиоприёмниках и радиостанциях. В качестве изолятора в них используется воздух. Такие конденсаторы хорошо работают на высоких частотах.

Керамические конденсаторы — имеют широкий интервал диэлектрической проницаемости. В свою очередь это позволило заключить в небольшой керамический корпус большие значения конденсаторных емкостей.

Пленочные конденсаторы — способны выдерживать большие токи, но имеют сравнительно небольшую емкость. Пленочные конденсаторы одни из самых стойких конденсаторов к электрическому пробою.

Полимерные конденсаторы — малое сопротивление и высокий импульсный ток, а также постоянный температурный коэффициент, позволили широко использовать полимерные конденсаторы в импульсных источниках и многих других устройствах.

Электролитические конденсаторы — один из самых распространённых видов конденсаторов. Все электролитические конденсаторы являются поляризованными, то есть, при их подключении важно соблюдать правильную полярность.

Популярные ответы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Белогорск — город в России, административный центр Белогорского района, одни из старейших населенных пунктов Амурской области.

Город расположен в азиатской части России (50° 55′ 00” с.ш., 128° 28′ 00” в.д., высота над уровнем моря: 178 м) на Зейско-Буреинской равнине, на левом берегу нижнего течения реки Томь — бассейна реки Зея в 50 км от её устья. Находится в южной части Амурской области, в 116 км от г. Благовещенска (областного центра) и границы с КНР.

Территория города занимает 135,51 м2. Численность постоянного проживающего населения города составляет 75164 человек (данные 2011 года).

День города

Год основания города Белогорска — 1860. В Белогорске день города отмечают 12 июня:

  • в 2012 году — это второй вторник месяца (152 года);
  • в 2013 — вторая среда месяца (153 года);
  • в 2014 — второй четверг месяца (154 года);
  • в 2015 — вторая пятница месяца (155 лет);
  • в 2016 — второе воскресенье месяца (156 лет);
  • в 2017 — второй понедельник месяца (157 лет);
  • в 2018 — второй вторник месяца (158 лет);
  • в 2019 — вторая среда месяца (159 лет);
  • в 2018 — вторая пятница месяца (160 лет).

История

Первое поселение на месте города — село Александровское, основанное в 1860 году переселенцами из Пермской области — семьями крестьян Путиловых, Третьяковых и Могильниковых. В 1883 году рядом с селом Александровским на протоке реки основано село Бочкаревка. В связи со строительством Амурской железной дороги в 1913 году село Бочкаревка становится узловой станцией. В 1926 году село Александровское и станция Бочкаревка преобразованы в город Александровск-на-Томи. В 1931 году город был переименован в Краснопартизанск, в 1935 году — в Куйбышевку-Восточную, а в 1957 году город получил название Белогорск.

Считается, что существующее название города может быть связано с белым цветом кварцевых песков в береговых обрывах местной реки.

Выделившись в самостоятельную административно-территориальную единицу, переменилось не только название, но и преобразился сам город: он стал уютнее и краше. Благоустраиваются микрорайоны, кварталы, улицы, парки и скверы. Продолжается его строительство, идет реформирование жилищно-коммунального хозяйства.

Белогорск — промышленный и железнодорожный узел. Отсюда отходит ветка Транссибирской железнодорожной магистрали на Благовещенск и Байкало-Амурскую магистраль.

Автомобильные дороги областного и федерального значения связывают город с населенными пунктами Амурской области, а также Якутией, Хабаровским и Приморским краями.

Находясь в центре обширной сельскохозяйственной территории, Белогорск является одним из центров по переработке сельскохозяйственного сырья. По производству пищевых продуктов (мясокомбинат, комбинат хлебопродуктов — крупнейший на Дальнем Востоке, завод полуфабрикатов и консервов, маслозавод, макаронная фабрика и др.) он занимает второе место в области, уступая только Благовещенску. Также есть кирпичный и асфальтовый заводы и филиал областного Краеведческого музея.

Фотографии города Белогорска:

  • — фото Белогорска;
  • — ретро-фото Белогорска, Амурской области;
  • — фото Белогорска;
  • — фото Белогорска;
  • — фото городов России: Белогорск;
  • — фото Белогорска (9 мая).

Источники информации:

  • — официальный сайт МО город Белогорск: история города;
  •  — проект «Календарь событий»: Белогорск;
  • — Википедия: Белогорск;
  • — города мира: Белогорск;
  • — Большая советская энциклопедия: Белогорск.

Дополнительно на Геноне:

Последнее редактирование ответа: 27.05.2012

Похожие вопросы

<![endif]–>

Конденсаторы: назначение, характеристики, виды. Примеры использования

Конденсаторы, как и резисторы, наиболее распространённые компоненты в принципиальных схемах. Их основное назначение  –  распределённая по электрической  схеме  фильтрация  (сглаживание)  пульсаций  напряжений  питания,  а также использование как времязадающих элементов в генераторах и фильтрах.

Происхождение названия от  латинского  condensatio  –  накапливать. Это устройство  для  накопления  электрических  зарядов  и  энергии  электрического поля  W=C*U2/ 2, где  С  символ основной характеристики конденсатора  –  электрической  ёмкости  (ёмкости).  Этой  же  латинской  буквой  С  принято  обозначать конденсатор в электрических схемах.

Исторический  образ  конденсатора  –  две  параллельно  размещённые  металлические  пластины  (обкладки)  с  диэлектрической  прослойкой  (показан  на рисунке 1.18).

Чем  больше  поверхности  обкладок  и  меньше  расстояние  между  пластинами,  тем  выше  значение  ёмкости  конденсатора.  Диэлектрик,  расположенный между  пластинами  увеличивает  ёмкость.  В  качестве  диэлектрика  может  использоваться  бумага,  слюда,  полимерная  плёнка,  керамика  и  др.  Типовое  расчётное соотношение для ёмкости конденсатора выглядит так:

C = ɛ0*ɛ*S / d [пФ],  (1.6)

где  ɛ ≈  8,85·10-3 пФ/мм  диэлектрическая  проницаемость  вакуума  (диэлектрическая  постоянная),  ɛ  –  относительная  диэлектрическая  проницаемость использованного  диэлектрика,  S  –  площадь  обкладок  [мм2],  d  –  расстояние между обкладками (толщина диэлектрика) [мм] .

Значения  относительной  диэлектрической  проницаемости  для некоторых диэлектриков представлены в таблице 1.7.

Таблица  1.7 –  Значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых диэлектриков

Диэлектрик

ɛ

Вакуум

1

Тефлон

2,1

Бумага

2,1…3,5

Нейлон

3,2

Слюда

7,5

Керамика

10…20

На  принципиальных  электрических  схемах  конденсаторы  обозначаются графемой (показано на  рисунке 1.19 слева):

Примечание   –   В  некоторых случаях общепринятую в принципиальных схемах графему  заменяют  более  сложной  моделью  (показано  на  рисунке  1.19  справа).  Такая  замена обоснована  для  конденсаторов  с  диэлектриком  плохого  качества. 

Резистор  Rут  на  схеме называется  сопротивлением  утечки  и  его  типовое  значение  можно  найти  в  документации.

Утечка  –  это явление перетекания заряда с одной  обкладки на другое через  не идеальный диэлектрик: если заряженный конденсатор отключить от нагрузок, то через некоторое время он разрядится. Время разряда зависит от качества диэлектрика: чем оно выше, тем дольше происходит саморазряд.

В настоящее время постоянные  конденсаторы имеют более сложные конструктивно-технологические решения. При этом конденсаторы различают:

  • по типу диэлектрика: керамические, слюдяные, плёночные, электролитические и др.;
  • по конструктивному решению: конденсаторы для монтажа в отверстия (выводные), для поверхностного монтажа (чип-конденсаторы);
  • по  рабочему  напряжению,  габаритам,  температурному  коэффициенту ёмкости и др.

Конструктивные  разновидности  современных  конденсаторов,  применяемых в электрических цепях с напряжениями до нескольких сотен вольт (низкие напряжения) представлены на рисунке 1.20.

Наиболее широкое применение в настоящее время находят  керамическиеи электролитические конденсаторы. Они могут монтироваться в отверстия или предназначены для поверхностного монтажа.  Типовые сравнительные характеристики конденсаторов представлены в таблице 1.8.

Примечание   –   Следует  иметь  в  виду,  что  электролитические  конденсаторы  при подключению требуют соблюдения  полярности. Для этого на корпусе конденсатора рядом с одним из контактов проставлен знак + (анод) или другой отличительный символ.

Таблица  1.8 – Типовые характеристики современных конденсаторов

Основное, широко используемое в электротехнике соотношение, связанное с электрической ёмкостью:

Q = U*С,     (1.7)

где Q – заряд, накопленный в конденсаторе (измеряется в кулонах), U – напряжение, до которого заряжен конденсатор.

На  практике  применяют  постоянные,  переменные  и  подстроечные  конденсаторы (представлены на рисунке 1.21).

Постоянными  принято называть конденсаторы, основной параметр которых  –  электрическая  ёмкость, должен поддерживаться неизменным. Любые отклонения от расчётных значений – нежелательная погрешность.

Переменный  и  подстроечный  конденсаторы имеют конструктивные особенности,  позволяющие  изменять  ёмкость  с  помощью  инструмента  или  вручную.

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:

Переменные и подстроечные конденсаторы

Переменные  (регулирующие)  конденсаторы  предназначены  для  интенсивной  регулировки  так,  как  это  делалось  при  настройке  частоты  вещания  в старых  радиоприёмниках.  Это конденсаторы с воздушным диэлектриком сегодня используются редко.

Подстроечный конденсатор это переменный конденсатор малой ёмкости, который  обычно  используется  для  точной  настройки  режимов  работы  электрических схем. Обычно, подстроечный конденсатор используется однократно –  в ходе процедуры настройки, или изредка.

После манипуляций настройки  регулировочный  винт  контрится  (закрашивается),  чтобы  во  время  дальнейшей эксплуатации  изделия  его  положение  не  сдвинулось  от  случайных  механических воздействий (например, вибраций). Количество подстроек у таких конденсаторов лимитировано несколькими десятками полных поворотов.

Переменные  и  подстроечные  конденсаторы  в  современной  электронике применяются редко. Широко их используют только в радиотехнике. Внешний вид таких конденсаторов представлен на рисунке 1.22.

Средства измерений ёмкости конденсаторов

Colibri. Измеритель сопротивления, ёмкости, индуктивности.

Диапазоны основных режимов измерений мультиметра Colibri представлены в таблице 1.9.

Таблица  1.9 – Диапазоны основных режимов измерений мультиметра Colibri

Параметры

Значение

Погрешность измерения

Сопротивление

0,05 Ом … 9,9 МОм

0,5 %

Ёмкость

0,5 пФ … 4999 мкФ

1 %

Индуктивность

0,5 мкГн … 999 мГн

1 %

Измеритель RCL  (представлен на  рисунке  1.23) предназначен для измерения параметров чип-компонентов во впаянном их состоянии!

Профессиональный  прецизионный  измеритель AMM-3038

АММ-3038.  Профессиональный  прецизионный  измеритель  LCR  в настольном исполнении, измеряемые параметры  представлены  на рисунке  1.24 и в таблице 1.10.

Параметры

Диапазон измеряемых значений

Сопротивление

R

0,00001 Ом … 99,9999 МОм

Проводимость

G

0,00001 мкСм … 99,9999 См

Ёмкость

C

0,00001 пФ … 9,99999 Ф

Индуктивность

L

0,00001 мкГн … 99,9999 кГн

Добротность

Q

0,00001 … 99999,9

Базовая погрешность измерения составляет ±0,05%.

  • Вы здесь:  
  • Главная
  • Обучение
  • Техническая учеба АиМ
  • Конденсаторы: назначение, характеристики, виды. Примеры использования

Практически во всех электронных устройствах, от самых простых до высокотехнологичных, таких как материнские платы компьютеров, можно встретить один неизменно присутствующий элемент, являющийся пассивным компонентом. Но к сожалению, мало кто знает как устроен и для чего нужен конденсатор, и какие виды этого накопителя бывают.

Содержание

Просто о сложном

Итак, это небольшое устройство для накопления электрического поля или заряда похоже на обычную банку, ту, в которой маринуют помидоры или хранят муку. Она точно так же в себе накапливает сухое вещество или жидкость, которую в неё поместят. Аналогия проста: по цепи бегут электроны, а на своей дороге встречают проводников, которые ведут их в «банку», где они и накапливаются, усиливая заряд.

Для того чтобы выяснить, много ли элекрончиков так можно собрать, и в какой момент накопление прекратится (банка лопнет), электрический процесс обычно сравнивают с водопроводом. Если представить трубу, в которой течёт вода, закачиваемая туда насосом, то где-то в центре трубопровода нужно вообразить мягкую мембрану, растягивающуюся под давлением жидкости. Очевидно, что она будет растягиваться до определённого предела, пока не разорвётся или, если попалась очень крепкая, не уравновесит силу насоса.

Такой пример показывает, как работает конденсатор, только мембрана заменяется электрическим полем, которое увеличивается по мере зарядки накопителя (работы насоса), уравновешивая напряжение источника питания. Очевидно, что этот процесс не бесконечный, и предельный заряд существует, по достижении которого «банка» выйдет из строя и перестанет выполнять свои функции.

Устройство и принцип работы

Конденсатор — устройство, состоящее из двух пластин (обкладок), имеющих между собой пустоту. Напряжение к нему подаётся через проводки, подсоединённые к пластинкам. Современные приборы, по сути, не сильно отличаются от макетов на уроках физики, они также состоят из диэлектрика и обкладок. Следует отметить, что именно вещество или его отсутствие (вакуум), плохо проводящее электричество, изменяет характеристики накопителя.

Суть принципа работы конденсатора проста: дали напряжение, и заряд начал накапливаться. Для примера следует рассмотреть как ведёт себя накопитель в двух вариантах электрической цепи:

  • Постоянный ток. Если в цепь с подключённым к ней конденсатором подать ток, то можно увидеть, что стрелка на амперметре начнёт двигаться, а потом быстро вернётся в исходное положение. Это объясняется просто: устройство быстро зарядилось, то есть источник питания был уравновешен обкладками накопителя, и тока не стало. Поэтому часто говорят, что в условиях постоянного тока конденсатор не работает. Такое утверждение неправильное, всё функционирует, но очень непродолжительное время.
  • Переменный ток — это когда электроны двигаются сначала в одну, а затем в другую сторону. Если представить такую цепь с подключённым к ней накопителем, то на обеих обкладках конденсатора будут попеременно накапливаться положительные и отрицательные заряды. Это говорит о том, что переменный ток свободно протекает через устройство.

Поскольку конденсатор задерживает постоянный ток, но пропускает переменный, отсюда формируются и сферы его назначения, например, для устройств, в которых нужно убрать постоянную составляющую в сигнале. Вполне очевидно, что накопитель обладает сопротивлением, а вот мощность на нём не выделяется, поэтому он не греется.

Основные виды

Рядовой пользователь не всегда знает о том, каким конденсатором снабжено его устройство. А ведь каждый вид имеет свои недостатки и преимущества, а также эксплуатационные особенности. Существуют две большие группы этих устройств, предназначенные для электрической цепи с переменным и постоянным током. Но всё-таки основная классификация ведётся по типу диэлектрика, который находится между облатками конденсатора. Основные виды:

  • Керамические. Имеют маленький размер, малый ток утечки и небольшую индуктивность. Отлично работают в условиях высоких частот, в цепях пульсирующего, постоянного и переменного тока. Представлены в различном диапазоне напряжений и ёмкостей, в зависимости от того, для чего конденсатор предназначен.
  • Слюдяные. В настоящее время почти не используются и не выпускаются. В накопителях такого типа диэлектриком служит слюда. Рабочее напряжение таких конденсаторов в диапазоне — 200−1500 В.
  • Бумажные. В алюминиевых облатках заключена конденсаторная бумага. Выдерживают напряжение 160−1500 В.
  • Полиэстеровые. Максимальная ёмкость не превышает 15 мФ, рабочее напряжение — 50−1500 В.
  • Полипропиленовые. Выгодно выделяются на фоне остальных собратьев двумя преимуществами. Первое — маленький допуск ёмкости (+/- 1%), второе — до 3 кВ рабочего напряжения.

Отдельно стоит отметить электролитические конденсаторы. Главное их отличие от других видов — подключения только к цепи постоянного или пульсирующего тока. Такие накопители имеют полярность — это особенность их конструкции, поэтому неправильное подключение ведёт к вздутию или взрыву устройства. Они обладают большой ёмкостью, что делает конденсатор электролитический пригодным для применения в выпрямительных цепях.

Сферы применения

Можно смело сказать, что конденсаторы используют практически во всех электронных и радиотехнических схемах. Чтобы иметь представление о том, где и зачем нужен конденсатор, следует вспомнить его способность сохранять заряд и разряжаться в нужное время, а также пропускать переменный ток и не пропускать постоянный. А это значит, что такие устройства используются во многих технических сферах, например:

  • телефонии;
  • в производстве счётных и запоминающих устройств;
  • автоматике;
  • при создании измерительных приборов и многих других.

Электрические накопители можно встретить как в телевизорах, так и в приборах радиолокации, где необходимо формировать импульс большой мощности, для чего и служит конденсатор. Невозможно встретить блок питания без этих устройств или сетевой фильтр.

Нужно сказать, что накопители применяют и в сферах, не связанных с электрикой, например, в производстве металла и добыче угля, где используют конденсаторные электровозы.

Современные бытовые приборы, компьютеры, электроинструмент, сложные станки и промышленное оборудование не смогли бы нормально функционировать без такого устройства, как конденсатор (накопитель электрического заряда, кондер). Несмотря на простую конструкцию и часто небольшие размеры, эти накопители играют большую роль в работе различных электрических схем, выполняя большой набор функций: от выпрямления напряжения до фильтрации токов с определёнными частотами. В этой статье будет рассказано о том, что собой представляет и как работает конденсатор, каких видов бывает. Также будут рассмотрено, где применяется и для чего служит конденсатор, как маркируется.

image Современный электролитический конденсатор

История

Прототип современного конденсатора был сконструирован в 1745 году одновременно двумя учеными: голландским физиком Питером ван Мушенбруком и немецким лютеранским клириком Эвальдом Юргеном фон Клейстом. Первый назвал свое изобретение «Лейденской банкой», второй – медицинской банкой. Сходство в названиях было неслучайным – устройство, как немца, так и голландца, представляло собой стеклянную банку с двумя оловянными обкладками, расположенными на ее наружной и внутренней поверхностях, с вставленной в горлышко пробкой из диэлектрика, которую пронизывал металлический стержень с цепью. Заряжалось такое устройство от очень популярной в те времена электрофорной машины. Накапливаемый при этом на обкладках заряд был небольшой – не более 1 микрокулона.

Изобретённые в 1745 году «банки» в течение последующих 200 лет практически не изменились. Только в середине 50-х годов XX века во время активного развития производства различных радиодеталей стали выпускаться первые накопители сравнительно небольших размеров. При этом они стали использоваться в различных бытовых приборах, электрическом инструменте, позднее – компьютерах.

К сведению. Современные радиодетали данного вида обладают большим разнообразием форм, размеров и характеристик: от самых больших и мощных ионисторов до мелких накопителей, применяемых в печатных платах компьютеров, в контроллерах бытовой техники.

Читайте также:  Многооборотные подстроечные резисторы типоразмера 3296. Продолжаем сборку Линейного ЛабБП… 2 часть…

image «Лейденская банка» и современный накопитель заряда

Конденсаторы с переменной емкостью

Изначально людям хватало описанных выше конденсаторов из пары пластин. Затем этот прибор получил своё развитие. Начали появляться устройства в виде шаров, дисков и цилиндров. Это было необходимо для того, чтобы повысить ёмкость конденсатора C, ведь она в первую очередь связана с площадью обкладок S и расстоянием между ними d. Это наглядно видно из формулы. По ней выполняется расчёт ёмкости конденсатора.

Эти нестандартные геометрические формы со временем перестали удовлетворять потребностям экспериментаторов. Поэтому были разработаны новые приборы с переменной ёмкостью. Они имеют подвижные пластины. Это позволяет легко менять площадь их взаимного пересечения, тем самым влияя на величину ёмкости конденсатора. Самый распространённый и всем знакомый пример данного электронного прибора – это колебательный контур в радио. Все люди хотя бы раз подстраивали приёмник. Именно эта «крутилка» есть переменный конденсатор. При ее вращении изменяется ёмкость, соответственно, резонансная частота колебательного контура радиоприёмника. Это, в свою очередь, настраивает радио на другую станцию.

image

Устройство

Конденсатор — для чего нужен, устройство и принцип работы

Устройство простейшего конденсатора включает в себя следующие компоненты:

  • Корпус цилиндрической формы;
  • Две обкладки – скрученные в рулон две полоски токопроводящего материала (алюминиевой или медной фольги);
  • Слой диэлектрика (бумаги) между обкладками;
  • Два электрода, припаянные к обкладкам и применяемые для соединения устройства с электрической цепью.

image Как устроен простой конденсатор

image
image
image
image

Принцип работы

Резистор — что это такое и для чего нужен

Принцип работы конденсатора следующий:

  1. При подключении электродов накопителя к источнику питания на его обкладках начинает накапливаться заряд. Значение напряжения при этом на обкладках очень быстро увеличивается.
  2. Как только напряжение на обкладках становится таким же, как у источника питания, накопитель считается заряженным.
  3. Если к заряженному конденсатору подключить нагрузку, через нее начинает протекать электрический ток. Заряд, накопленный на обкладках, при этом расходуется – происходит разряд кондера.

Подбор конденсатора для электродвигателя

Для питания двигателя на 380 В от однофазной сети 220 В к нему потребуется подобрать рабочий конденсатор. Если мощность двигателя превышает примерно 1,5 кВт, то потребуется пусковая ёмкость.

Важно! Такие схемы скорее пригодны для включения моторов с низкой механической нагрузкой на валу (например, вентиляторов). Для более серьёзных агрегатов лучше использовать полноценную трёхфазную сеть.

Сам по себе подбор рабочего конденсатора весьма сложен. Упрощённо мощно считать, что его ёмкость Cр должна составлять 70 uF на каждый 1 кВт двигателя. Т.е., если мощность двигателя составляет 400 Вт, то потребуется конденсатор на 28 uF.

Ёмкость для запуска мотора Cп должна быть примерно в 2,75 больше, чем рабочая. При этом по достижении двигателем холостого хода пусковой конденсатор должен обязательно исключаться из цепи контактами В2.

Читайте также:  Конденсаторы.Расчет емкости плоского воздушного конденсатора.

Практика показывает, что вычислять ёмкости – не такое сложное дело. Эти знания требуются людям, чья профессия так или иначе связана с электричеством, особенно электронщикам. Поэтому специалистам нужно твёрдо знать, как и какой конденсатор подбирается для конкретных целей.

Основные характеристики

Флюс для пайки — что это такое и для чего он нужен

К основным характеристикам накопителей относятся следующие:

  • Ёмкость – это способность конденсатора к накоплению электрического заряда определенной величины. Измеряется емкость в Фарадах.
  • Удельная ёмкость – соотношение емкости к объему (массе) диэлектрика.
  • Плотность энергии – соотношение выделяемой при разряде накопителя энергии к его объему. Выражается в Дж/кг или Дж/л.
  • Номинальное (рабочее) напряжение – разность потенциалов, при которой накопитель наиболее эффективно выполняет свои функции. Измеряется в вольтах (В).
  • Опасность разрушения (взрыва) – данная характеристика оценивает вероятность разрушения конденсатора в процессе работы.

На заметку. Современные накопители имеют емкость значительно меньше 1 Фарада. Основными единицами измерения, используемыми для данных конденсаторов, являются нано,- пико,- и микрофарады.

Электроемкость

На предыдущих уроках мы знакомились с элементарными электрическими понятиями и принципами, в частности, мы говорили об электризации – явлении перераспределения заряда. Разговор о более глубоком исследовании этого явления начнем с опыта.

Изначально пусть нам даны две разные по размеру изолированные банки, подключенные к электроскопу (рис. 1):

Рис. 1

Теперь к каждой из банок поднесли одинаково заряженное тело. Естественно, с каждой банкой произойдет процесс электризации, и стрелки обоих электроскопов разойдутся. Однако оказалось, что электроскоп большей банки показал меньшее отклонение (рис. 2):

Рис. 2

Данный опыт доказывает, что различные тела электризуются одним и тем же зарядом по-разному (конкретно большая банка одним и тем же зарядом зарядилась до меньшего потенциала). И существует некоторая величина, которая показывает способность тела накапливать электрический заряд. Собственно, о ней и пойдет речь.

Определение. Электроемкость (емкость) – величина, равная отношению заряда переданного проводнику к потенциалу этого проводника.

Здесь: – емкость; – переданный заряд; – потенциал, до которого зарядился проводник.

Виды

Основными критериями, используемыми при классификации конденсаторов, являются их полярность, материал диэлектрика, форма корпуса, возможность изменения емкости.

Читайте также:  Основные формулы по физике для 8 класса

В зависимости от полярности, накопители бывают двух видов:

  • Полярные – электролитические накопители, одна из обкладок которых является анодом, вторая – катодом. Используются только в электрической цепи, подключенной к источнику питания постоянного тока. Несоблюдение полярности при подключении такого накопителя может привести к выходу его из строя.
  • Неполярные – накопители, которые не имеют полярности подключения электродов. Используются в цепях, запитываемых переменным током.

В зависимости от материала диэлектрика:

  • Танталовые;
  • Ниобиевые;
  • Керамические;
  • Полиэтилентерефталатные;
  • Полиамидные (пленочный тип);
  • Полипропиленовые.

Реже встречаются старые советские конденсаторы с диэлектриком из слюды или промасленной бумаги.

По форме корпуса накопитель может быть:

  • Цилиндрический;
  • Плоский;
  • Шарообразный.

В зависимости от возможности изменения емкости конденсаторы бывают:

  • Постоянные – наиболее многочисленный и распространённый вид накопителей, обладающих постоянной емкостью.
  • Переменные – регулировка ёмкости таких устройств производится механически или с помощью изменения напряжения, температуры.
  • Посдстроечные – емкость таких накопителей регулируется до включения аппаратуры, в которой они установлены.

Назначение компонента

Из рассмотренных свойств ясно, что нужны конденсаторы не как источники электрического питания, а именно как реактивные элементы схем, чтобы создавать определенные режимы переменного/импульсного тока.

Используются конденсаторы настолько многообразно, что здесь, на уровне «конденсатор для чайников», можно перечислить только бегло их применение:

  • В выпрямителях служат для сглаживания пульсаций тока.
  • В фильтрах (совместно с резисторами и/или индуктивностями) выступают в роли частотно зависимого элемента для выделения или гашения определенной полосы частот.
  • В колебательных контурах используется конденсатор, работающий при генерации синусоидального напряжения.
  • Несут функцию накопителя в устройствах, где нужно обеспечить мгновенное выделение большой энергии в виде импульса — например, в фотовспышках, лазерах и т.д.
  • Используются в схемах точного управления временными событиями с использованием простейших по строению RC-цепей — реле времени, генераторы одиночных импульсов и т.д.
  • Фазосдвигающий конденсатор применяется в схемах питания синхронных и асинхронных, а также однофазных и трехфазных двигателей переменного тока.

Кроме собственно прибора «конденсатор», вполне успешно используются в технике явления, в основе которых лежит электрическая емкость.

Уровень можно измерить, используя факт того, что жидкость, поднимаясь в датчике между проводниками, играющими роль обкладок, меняет диэлектрическую проницаемость среды, а, следовательно, и емкость прибора, что он и показывает как изменение уровня.

Если жидкость — вода, то она и сама может играть роль обкладки

Измерение сверхмалых толщин

Аналогично этому, сверхмалые толщины можно измерять, меняя расстояние между двумя проводниками-обкладками или их эффективную площадь.

Похожие статьи:

  • Что такое паяльный флюс?
  • Электротехнический инвертор
  • Транзистор: описание электронного компонента

Маркировка

Маркировка современных накопителей производится следующими способами:

  • Тремя цифрами – при такой маркировке две первые цифры являются мантиссой, а третья – степенью основания 10;
  • Четырьмя цифрами – в такой маркировке мантиссой являются первые три цифры, четвертая – степень основания 10;
  • Буквенно-цифровая – в таком обозначении цифры обозначают значение емкости, а буква – десятичную запятую (п или p – пикофарады; н – нанофарады; µ или м – микрофарады).

В накопителях, имеющих большой корпус, рабочее напряжение и емкость указываются на нем в виде двух чисел. Так, например, если на корпусе имеется маркировка «1 µF 50V», это означает, что накопитель обладает емкостью 1 микрофарад и рабочим напряжением 50 вольт.

Применение

Основными применениями конденсаторов являются следующие устройства:

  • Фильтры сетевых пульсаций;
  • Частотные фильтры;
  • Балластные блоки питания;
  • Конденсаторный блок питания;
  • Снабберы;
  • Умножитель напряжения трамблера;
  • Зарядный аппарат для автомобильных АКБ;
  • Устройство плавного запуска электродвигателя (пусковой блок);
  • Установка конденсаторной сварки.

Во всех данных устройствах основным назначением конденсатора является сглаживание скачков напряжения. Достигается это благодаря многократно повторяющемуся циклу заряда-разряда накопителя.

Для чего нужны конденсаторы, сферы использования накопителей

Понимать, что собой представляет и для чего нужен конденсатор, какой он имеет принцип действия, необходимо не только занимающемуся ремонтом бытовой и компьютерной техники специалисту, но и простому человеку, не имеющему дело с радиоэлектроникой. Подобные знания помогут самостоятельно найти вышедший из строя накопитель, произвести его замену.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий