Основната характеристика на кондензатора. Кондензатори

Да секатегория:

Производство на радиооборудване

Постоянни кондензатори

Използват се постоянни кондензатори различни схемиза разделяне на променливите и постоянните компоненти на тока и изглаждане на пулсациите на напрежението на токоизправителя. В комбинация с други елементи на веригата, кондензаторите образуват резонансни вериги, широко използвани в радио оборудване.

Кондензаторите с постоянен капацитет се класифицират според стойността на номиналния капацитет, класа на точност, номиналното работно напрежение, предназначението, диелектричния материал и конструктивните характеристики.

Номиналните стойности на капацитета на кондензатора са определени от GOST 2519 - 60.

При производството на кондензатори действителната стойност на капацитета се различава от номиналната стойност, посочена в маркировката. Допустимото отклонение на капацитета от номинала се нарича толеранс. Съгласно този принцип всички кондензатори са разделени на пет класа: 0, 1, II, III, IV, техните допустими отклонения са съответно ± 2%; ±5%; ±10%; ±20% и -20 до +50%.

В зависимост от предназначението се различават контурни, разделителни, блокиращи и филтриращи кондензатори.

Според диелектричния материал кондензаторите се разделят на слюдени, керамични, хартиени, метало-хартиени, хартиено-маслени, филмови, стъкло-емайлирани, стъклокерамични, електролитни, въздушни, вакуумни, газови.

По дизайн кондензаторите се разделят на тръбни, дискови, варелни, гърневи, пресовани и запечатани, плоски и цилиндрични и др.

Независимо от вида на кондензатора се характеризира с работно напрежение. Работното напрежение е напрежението, под което пластините на кондензатора могат да бъдат дълго време без пробив на диелектрика, който ги разделя. Работното напрежение се изразява във волтове.

Голямо значениеза нормална работа на кондензатора има съпротивлението на неговата изолация. При ниско съпротивление на изолацията възниква изтичане, което нарушава нормалната работа на веригата. Загубите в кондензатор се характеризират с тангенса на диелектричните загуби, който изразява отношението на мощността на активната загуба към реактивна мощносткондензатор.

В кондензаторите с ниска мощност загубите на енергия се причиняват главно от проводимостта на диелектрика и диелектричния хистерезис, т.е. загубите, дължащи се на въртенето на полярните молекули в посоката на полето, когато напрежението се прилага към плочите. Загубите в плочите и изводите са малки, така че обикновено се пренебрегват.

Една от най-важните характеристики на кондензатора е стабилността - неизменността на стойността на капацитета на кондензатора по време на работа. Промяната в капацитета може да бъде временна или необратима. Основният фактор, влияещ върху стабилността на капацитета на кондензатора, е ефектът от температурата. околен святи нагряване на кондензатора поради разсейваната върху него мощност. С повишаване на температурата геометричните размери на материала се увеличават, което води до временна (докато температурата се върне към първоначалната си стойност) промяна в капацитета.

Повишаването на температурата обаче може също да доведе до необратими промени в капацитета. Например, в кондензатор може да възникне пренареждане на въздушните междини между плочите и диелектрика. Необратима промяна в капацитета възниква и поради стареенето на диелектрика, което се състои в промяна на неговата диелектрична константа.

Мерките за борба с промените в капацитета на кондензаторите са тяхното импрегниране със специални съединения (рициново масло, церезин, вазелин и др.) И посребряване на слюдени плочи вместо използване на метално фолио. В особено критични случаи кондензаторите са запечатани.

Когато маркирате кондензатори, посочете типа, номинален работно напрежение, номинален капацитет (в пикофаради или микрофаради), клас на точност (допустимо отклонение от номиналния капацитет в проценти).

Кондензаторите от слюда и стъклен емайл имат допълнителни признаци за принадлежност към групата TKE ( температурен коефициентконтейнери) под формата на букви A, B, C, G за слюда и R, O, M, P за стъклен емайл. Температурният коефициент на капацитет на керамичните кондензатори е обозначен с цветен код: корпусите на кондензаторите са боядисани в цветовете на групата TKE.

Ориз. 1. Слюдени кондензатори: a - KSO; b - KSG

Кондензаторите KSO могат да работят в температурен диапазон от 60 до 4 70 ° C, при относителна влажност на въздуха до 80% (за кратко време - до 98%) и при атмосферно налягане не по-ниско от 5 mm Hg. cm (за кондензатори за работно напрежение до 500 V). При инсталиране на KSO кондензатори в схеми различни видовеоборудване трябва да се помни, че те имат различни TKE.

Освен това се произвеждат термоустойчиви формовани слюдени кондензатори KSOT, както и кондензатори с повишена надеждност K31U-ZE.

В допълнение към кондензаторите под налягане се предлагат запечатани слюдени кондензатори в метални и керамични кутии.

Кондензаторите KSG (херметически затворени слюдени кондензатори) в метални кутии (фиг. 39, b) са от два вида: KSG -1 и KSG -2. Кондензаторите KSG -1 се използват за номинален капацитет от 470 - 20000 pF, а KSG -2 - от 0,02 до 0,1 микрофарада при работно напрежение 500 и 1000 V. Тези кондензатори се предлагат в 0, I, II и III класове на точност.

SGM кондензатори (малки по размер херметически затворени слюда) във влагоустойчиви керамични корпуси, запоени в краищата, имат сребърни пластини, нанесени върху слюда. Произвеждат се по габаритни размери от четири вида: SGM -1, SGM -2, SGM -3 и SGM -4. Теглото на кондензаторите SGM е от 3 до 10 g, номинални стойностимощности от 100 до 10 000 pf с допустими отклонения за 0 I, II и III класове на точност. Предназначени са за работно напрежение от 250 до 1500 V. Във влажна атмосфера тези кондензатори работят по-последователно от KSO кондензаторите.

За производството на слюдени кондензатори се използва слюда от най-висок клас, мусковит. Кондензаторните пластини се изработват от тънко метално фолио (алуминиево, оловно-калаено или медно) с дебелина 7 - 100 микрона.

Като плочи на високостабилни кондензатори се използва сребро, което се изгаря или нанася чрез пръскане.

керамични кондензатори. Керамичните кондензатори са разделени по дизайн на тръбни и дискови. По-често срещани са тръбните кондензатори KTK и KT (тръбни керамични кондензатори). Кондензаторът KTK (фиг. 40, а) е тънкостенна керамична тръба, външната и вътрешната повърхност на която са покрити с тънки слоеве сребро. Изводите от плочите са от посребрена медна тел.

Кондензаторите KTM (тръбни кондензатори с малък размер) имат дизайн, подобен на кондензаторите KTK, но размерите им са по-малки.

Много удобни за монтаж са така наречените еталонни керамични кондензатори КО. При тях външната облицовка е свързана с болт, който едновременно служи за укрепване на кондензатора върху метално шаси (панел) и за надеждно заземяване на тази облицовка. Вътрешната подплата има изход под формата на венчелистче.

В радиооборудване, проектирано да работи при висока влажност, се препоръчва използването на тръбни кондензатори KGK (херметично затворени керамични кондензатори) с влагоустойчива керамична обвивка.

Основата на кондензаторите KDK и KD (дискови керамични кондензатори) е стеснена от керамична плоча, направена под формата на диск. Неговите плочи са тънки слоеве сребро, отложени върху всяка от повърхностите на тази плоча. KDK кондензаторите (фиг. 2, c), в зависимост от диаметъра на диска, са разделени на три типа:

Ориз. 2. Керамични кондензатори: a -CPC; b-KGK : v-KDK

Кондензаторите KDM (дискови кондензатори с малък размер), предназначени за оборудване с малки размери, сглобено на полупроводникови устройства, имат диаметър 4 mm. Изводите на KDK и KDM са проводници, запоени към плочите.

Кондензаторите KDU (дискови кондензатори за вериги с ултрависока вълна) имат същия диаметър като FDC, но техните заключения са направени под формата на къси широки венчелистчета.

В кондензаторите KDO (кондензатори за поддържане на дискове) една от плочите е запоена към главата на болта, който служи за закрепване на кондензатора към шасито и надеждното свързване на тази плоча към шасито. Втората подплата има терминал под формата на венчелистче.

Ориз. 3. Хартиена кондензаторна секция: 1 - кондензаторна хартия: 2 - фолио

Като диелектрик в керамичните кондензатори се използва специална кондензаторна керамика, която се характеризира с относително висока диелектрична константа и ниски загуби. Кондензаторите KTK се произвеждат с капацитет от 2 до 100 pF, а кондензаторите KDK - от 1 до 75 pF по 0, I, II и III класове на точност. Кондензаторите KDM се произвеждат за номинален капацитет от 1 до 220 pF по I, II и III клас на точност, а кондензаторите KTM с капацитет от 1 до 10 000 pF също по I, II и III клас на точност.

Напоследък керамични кондензатори с големи стойностикапацитет (от порядъка на 0,01 микрофарада) с малки размери на KLS (отлята керамика, секционирана), KP (керамична ламела) и KPS (керамична ламела фероелектрик).

хартиени кондензатори. В хартиените кондензатори като диелектрик се използва кондензаторна хартия с дебелина от 4 до 10 микрона, а като плочи се използва алуминиево или оловно-калаено фолио с дебелина 7-7,5 микрона.

Хартиената кондензаторна секция се състои от ленти от метално фолио 2, между които е поставена кондензаторна хартия /; броят на слоевете хартия трябва да бъде най-малко два. С един слой хартия вероятността от бързо разпадане на кондензатора ще се увеличи значително, тъй като хартията съдържа определен брой електропроводими включвания.

При производството на радиооборудване се използват основно кондензатори KBG (запечатани хартиени кондензатори). Този тип кондензатор има няколко разновидности:
- KBG-I - в цилиндричен корпус от керамика или стъкло;
- KBG -M1 и KBG -M2 - в метален корпус с един или повече извода, изолирани от корпуса (фиг. 42, b); KBG-MP - в метален правоъгълен корпус, плосък;
- KBG -MN- в метален правоъгълен корпус нормален.

Номинални стойности на капацитет на кондензатори KBG-I, KBG-MN, KBG-MP от 470 pf до 10 микрофарада при работни напрежения от 200, 400, 600, 1000 и 1500 V и кондензатори KBG-M1 и KBG-M2 от 0,1 до 0,25 микрофарада при работни напрежения от 200, 400 или 600 V.

За малогабаритно оборудване на полупроводникови устройства се произвеждат специални кондензатори BM, BGM (хартиени запечатани малки размери - фиг. 42, д) и BGMT (хартиени запечатани малки размери, топлоустойчиви).

Номинални капацитети на BM кондензатори: от 510 до 2200 pF при работно напрежение 300 V; от 3300 pF до 0,03 микрофарада при работно напрежение 200 V; 0,04 и 0,05 микрофарада при работно напрежение 150 V. Тези кондензатори се произвеждат съгласно II и III класове на точност.

Кондензаторите BGM (BGM -1 и BGM -2) се произвеждат с работно напрежение, трябва да се отбележат малки кондензатори под налягане K40P-1, запечатани K40P-2, незапечатани K40P-3, както и устойчиви на топлина K40U -9 (до + 125 ° C) .

Ориз. 4. Хартиени кондензатори: a - KBG -I; b - KBG-M; в -КБГ-МП; d - CBG-MN; 3 - BGM; e - BM

Технологията на производство на хартиени кондензатори включва навиване на секции, пресоване, сушене, импрегниране и монтаж.

Метални кондензатори. Метално-хартиените кондензатори са широко използвани, тъй като имат относително малки размери (малък обем и тегло на единица капацитет) и в същото време имат добри изолационни свойства. Плочите на хартиено-металния кондензатор са направени под формата на метален слой с дебелина до стотни от микрона. Металът се нанася върху хартиената лента чрез изпаряване под вакуум.

Метално-хартиените кондензатори се произвеждат в метални херметизирани кутии с правоъгълна или цилиндрична форма. Те са маркирани с MBGP (запечатана метална хартия в правоъгълна кутия), MBGC (запечатана метална хартия в цилиндрична кутия), MB GO (запечатана метална хартия, един слой диелектрик), MBGCH (запечатана честота с метална хартия), MB G (метално-хартиено запечатано термоустойчиво).

В зависимост от предназначението тези кондензатори се произвеждат с капацитет от 0,025 до 30 микрофарада за работни напрежения от 160 до 1500 V. .MBM кондензатори (метал-хартия с малък размер) за работно напрежение 160 V са предназначени за работа в оборудване, базирано на полупроводникови устройства. Някои видове метало-хартиени кондензатори са показани на фиг. 5.

Цинк, алуминий и никел обикновено се използват като метално покритие на метално-хартиени кондензатори. Тъй като металният слой, нанесен върху хартията, е много тънък и податлив на окисление, времето за излагане на метализираната хартия на открито е ограничено. Покритията от алуминий и никел са по-малко податливи на корозия от цинковите покрития.

Метално-хартиените кондензатори се самовъзстановяват след електрическа повреда. Самовъзстановяването възниква поради факта, че съхраняваните в кондензатора или идващи към него отвън електрическа енергияе достатъчен за изпаряване на металния слой на мястото на разрушаването и по този начин да изолира повредената зона от останалата част от металното покритие. Поцинкованите кондензатори имат най-добри свойства за самовъзстановяване.

Ефектът на самолечение прави възможно производството на кондензатори от метална хартия с един диелектричен слой, за разлика от кондензаторите с фолийни плочи.

Метално-хартиените кондензатори, подобно на обикновените хартиени, се подлагат на импрегниране, което се предхожда от цялостно вакуумно изсушаване.

филмови кондензатори. Като диелектрик в кондензаторите от тази група се използват органични високомолекулни филми. Някои видове филмови кондензатори са показани на 6. В тяхното производство полистиреновите и флуоропластовите филми са получили най-голямо приложение. Полистиролът е неполярен диелектрик и затова се използва широко за производството на кондензатори, работещи както в нискочестотни, така и във високочестотни вериги.

Ориз. 5. Метало-хартиени кондензатори: а - MBGP; b - MBHC; в -MBGO; g-MBGT

Полистиролните кондензатори се характеризират с нисък тангенс на диелектричните загуби в широк честотен диапазон, сравнително нисък температурен коефициент на капацитет (-150-10-6 на GS) и високо изолационно съпротивление. Значителен недостатък на полистиролови кондензатори. е тяхната ниска устойчивост на топлина (крайна работна температура 60-70°С).

Кондензаторите, където PTFE-4 служи като диелектрик, имат висока термична стабилност. Тези кондензатори могат да работят дълго време при температури до 200 и дори 250 ° C с краткотрайно натоварване. Флуоропласт-4 е неполярен. Флуоропласт-3 е един от полярните органични диелектрици. Кондензатори, в които флуоропласт-3 служи като диелектрик, се използват само в нискочестотни вериги или постоянен токпоради увеличената стойност на тангенса на диелектричните загуби.

Секции от полистиролови филмови кондензатори се изработват на конвенционални машини за навиване, използвани при производството на хартиени кондензатори. Алуминиевото фолио се използва като плочи в полистиролови филмови кондензатори. Дебелина на фолиото 15-20 микрона \ дебелина на фолиото 7,5 микрона.

За намаляване на размерите на кондензаторите се използва метализиран полистиренов филм, като същевременно се запазва надеждността на кондензатора, а общите размери се намаляват 5-6 пъти в сравнение с кондензаторите с плочи от алуминиево фолио.

Ориз. 6. Филмови кондензатори: O-PGT; b-PM; e-PSO ; Г-н FGTI

Като основен метал за плочите се използва цинк, който се нанася върху тънък слой калай. Тези кондензатори се наричат кондензатори с метален филм. Кондензаторите с метално покритие са затворени в правоъгълни метални кутии с керамични изолатори или в тръбни алуминиеви кутии, напълнени с епоксидна смола в краищата.

За производството на кондензатори от PTFE-4 се използва филм с дебелина от 5 до 40 микрона. Плочите в тях са алуминиево фолио с дебелина 7,5 микрона. Флуоропластичните кондензатори са разделени на две групи: ниско напрежение, чийто цилиндричен корпус е изработен от алуминий и има PTFE-4 капаци на крайните страни, фиксирани чрез навиване на ръбовете на тялото, и високо напрежение - в керамични цилиндрични кутии , от двете страни на корпуса на който са заварени инварови капачки, което осигурява вакуумно запечатване. Корпус с високо напрежение

Кондензаторът се пълни под налягане с азот, за да се предотврати евентуален електрически пробив между ръбовете на плочите и йонизация на газа.

Индустрията произвежда филмови полистиренови кондензатори PO (отворени) и PM (малки) и флуоропласт за радио оборудване ниско напрежение(не повече от 1 kV) FT кондензатори (топлоустойчиви до +200 °С). От новите видове филмови кондензатори могат да се отбележат кондензаторите K72P-6 (топлоустойчиви, до +200 ° C), K73P-2 (метален филм) и K76P-1 (лакиран филм).

електролитни кондензатори. Електролитните кондензатори се разделят на високоволтови с работно напрежение 250-450 V (капацитет от няколкостотин микрофарада), използвани главно в изглаждащи филтри на токоизправители и разединителни филтри, в анодните вериги на екранни решетки и ниско напрежение с работно напрежение от 6-60 V (капацитет до няколко хиляди микрофарада), използвано в полупроводниковата технология.

Първата група включва кондензатори КЕ (електролитни кондензатори), произведени за номинален капацитет от 5 до 2000 микрофарада и работно напрежение от 8 до 500 V. По дизайн те са три вида: КЕ-1, КЕ-2 и КЕ-3.

Тази група включва и EGC кондензатори (електролитно запечатани цилиндрични кондензатори) с капацитет от 5 до 50 микрофарада за работни напрежения от 6 до 500 V.

Втората група включва кондензатори EM (електролитни малки) и EMI (електролитни миниатюрни). Предназначени са за работа във вериги с постоянен и пулсиращ ток на малогабаритни транзисторни блокове. Номинално постоянно напрежение 3 V на EMI кондензатори и 4 до 150 V на EM кондензатори, номинален капацитет 0,5; 1,25 и 10 микрофарада за EMI и от 0,5 до 50 микрофарада за EM. Допустими отклонениядействителната стойност на капацитета от номинала: от +80 до -20% за кондензатори с капацитет 0,5 микрофарада, от + 200 до -10% за кондензатори с капацитет 1,25 и 10 микрофарада. Работният температурен диапазон е от -20 до +50°C при относителна влажност на въздуха не повече от 98% и атмосферно налягане 720-780 mm Hg. Изкуство.

Сред новите видове малки алуминиеви електролитни кондензатори, индустрията произвежда кондензатори K50-3 за работни напрежения от 6 до 450 V, K50-ZI (импулсен), K50-6 (неполярни) и др.

На фиг. 7 показва видовете някои електролитни кондензатори, диелектрикът в които е оксиден филм, образуван върху алуминиево фолио, който играе ролята на първа плоча (анод) на кондензатора, втората плоча е електролитът в контакт с оксидния филм. Втората фолийна лента (катод) служи като токоприемник към електролита.

Оксидният филм има дебелина от 0,01-1,5 микрона и има еднополюсна (едностранна проводимост), следователно електролитните кондензатори могат да работят само в вериги с постоянен или пулсиращ ток.

Според дизайна и метода на производство електролитните кондензатори са течни (мокри), чийто окислен алуминиев анод е в течен или полутечен електролит, и сухи, получени чрез навиване на ленти от алуминиево фолио (оксидиран анод и неокислен катод) и разделени чрез фиброзна подложка, импрегнирана с пастообразен или полутечен електролит.

Най-широко използвани са сухите електролитни кондензатори. За анодите на тези кондензатори се използва материал със съдържание от 99,8 до 99,99% алуминий и минималната сумажлеза.

Алуминиевото анодно фолио, използвано в електролитните кондензатори, е с дебелина 50-150 микрона.

По-малко строги изисквания се прилагат за алуминия, използван за производството на катоди; допуска се до 0,4% примеси. Дебелината на катодното фолио е 7,5-16 микрона.

В сухите електролитни кондензатори се използват специални видове хартия и памучна тъкан, импрегнирани с електролити, за полагане между алуминиеви ленти.

Напоследък индустрията широко произвежда електролитни кондензатори с диелектрик, изработен от филм от танталов оксид, който в сравнение с алуминия има по-висока диелектрична константа.

Ориз. 7. Електролитни кондензатори: а - EC 3; b-KE-1-OM; в -КЕ-2М; d - KEG -2; г - КЕГ-1М

Танталовите кондензатори са много по-малки, по-надеждни и имат по-добри електрически характеристики от филмовите кондензатори от алуминиев оксид. Тангенсът на диелектричните загуби на капацитет n на сух танталов кондензатор варира леко при температурни промени до -60 ° C.

Течните танталови кондензатори имат цилиндричен анод, направен от пресован танталов прах, който е термично обработен във вакуум. Топлинна обработканеобходими за синтероване на зърна от танталов прах. Получената пореста структура на анода се характеризира с голяма активна повърхност, което увеличава капацитета на кондензатора. Този метод увеличава активната повърхност на анода 40-50 пъти в сравнение с херметичната повърхност на цилиндъра.

Диелектрикът в кондензатора е тънък слой от танталов оксид върху повърхността на зърната, а киселинният електролит играе ролята на втора облицовка.

На фиг. 8 показва устройството на течен електролитен танталов кондензатор IT.

Кондензаторът ETO (електролитен тантал с обемен порест анод) има няколко разновидности: IT -1, IT -2 и IT -3.4. Модификация от този тип са кондензатори K52-2 и K52-3.

От сухи танталови кондензатори се произвеждат кондензатори ET (електролитен тантал) и ETN (неполярни).

По-нататъшно конструктивно развитие на тази група кондензатори са танталовите кондензатори с твърд електролит. Анодът на такъв кондензатор е направен под формата на цилиндър от порест синтерован тантал. Диелектричният слой (танталов оксид) върху повърхността на компресираните частици се получава чрез електролиза. Ролята на втората облицовка в този кондензатор се играе от слой от манганов диоксид, отложен чрез пиролиза (разлагане) на манганов нитрат.

Ориз. 8. Устройството на течния електролитен танталов кондензатор ETO с обемно-порест анод: I - изход; 2 - текстолитов пръстен; 3 - таптален капак; 4 - гумен пръстен: 5 - електролит; 6 - анод; 7 - вложка от химически устойчив метал; 8 - стоманена кутия; 9 - изход на катода; 10 - жълтокафява въдица; 11 - флуоропластичен пръстен

Температурната характеристика на капацитета на кондензатор с твърд електролит се сравнява благоприятно с характеристиките на течните електролитни танталови кондензатори, особено при ниски температури, когато течните електролити се сгъстяват или втвърдяват. Загубите в кондензатор с твърд електролит зависят малко от температурата и остават на същото ниво до много ниски температури. Освен това, когато работят на висока честота, характеристиките на кондензаторите също са по-благоприятни от тези на танталовите кондензатори от течен тип. Дългосрочното съхранение на кондензатори с порест танталов анод и твърд електролит показа, че техните електрически характеристики практически не се променят с времето.

Стъклоемайлирани кондензатори (фиг. 9). В кондензаторите от тази група диелектрикът е тънки слоеве стъклен емайл, а плочите са сребърни филми, отложени върху стъклено-емайловите слоеве чрез изгаряне. Приблизителен състав на емайла: 15-25% Si02; 3-11% Na20 + K20; 15-25% PbO, останалите са оксиди на други двувалентни метали.

Стъклоемайлираните кондензатори KS-1 и KS-2 имат работен температурен диапазон от -60 до +100 ° C; изолационно съпротивление не по-малко от 20 OOO Mom; тангенсът на ъгъла на загуба при температура от +20±5°C е не повече от 15-1Q-4, а при + 100±5°C не е повече от 20-10-4, температурният коефициент на капацитет в температурния диапазон от +20 до 100°C е равно на + (65±35)-10-6; допустими отклонения ±2, ±5, ±10, ±20%.

Стъклоемайлираните кондензатори се използват в радиооборудването заедно със слюдените и керамичните.

Характеристиките на закрепване на проводниците на кондензаторите на COP към тялото създават известно неудобство при формирането на проводниците, което често причинява брак (отделяне на спойка). Следователно кондензаторите CC трябва да се обработват внимателно при всички операции, включително настройка.

Стъкло-емайлираните кондензатори с постоянен капацитет KS-1 са предназначени за работа във вериги с постоянен и променлив ток, както и в импулсни вериги. Работен температурен диапазон от -60 до +100 °С; относителна влажност до 98%, Номинално напрежение DC 300 V. Температурната стабилност на контейнера е не повече от 0,1%. Допустими отклонения на действителните стойности на мощностите от номиналните: ± 2% и ± 5%.

Ориз. 9. Стъклен емайлиран кондензатор

настроени кондензатори. Тримерните кондензатори (тримери) се използват за регулиране на високочестотни колебателни вериги по време на процеса на настройка. Изработени са с въздушен или керамичен диелектрик и се използват керамични основи за повишаване на стабилността на капацитета.

Ориз. 10. Тримерни кондензатори: а - с въздушен диелектрик; b - с керамичен диелектрик; 1 - статор; 2 - ротор; 3 - заключения; 4 - монтажни отвори

PDA керамичните тримерни кондензатори са проектирани за работно напрежение от 250 V и се използват главно за настройка на високочестотни вериги в приемници.

Кондензаторите KPK-1 имат минимални стойности на капацитет от 2, 4, 6 и 8 pF и максимални стойности съответно от 7, 15, 25 и 30 pF.

Кондензаторите KPK-2 и KPK-3 имат минимален капацитет от 6, 10 и 25 pF и максимален от 60, 100 и 150 pF.

За оборудване с малки размери се произвеждат настройващи кондензатори KPK-MN (малки за повърхностен монтаж) и KPK-MP (малки за печатно окабеляване).

Кондензатор(от лат. кондензатор- “уплътнявам”, “удебелявам” или от лат. кондензация- „натрупване“) - двутерминална мрежа с определена или променлива стойност на капацитет и ниска проводимост; устройство за натрупване на заряд и енергия на електрическо поле.

Кондензаторът е пасивен електронен компонент. В най-простата си форма дизайнът се състои от два пластиновидни електрода (наречени облицовки), разделени от диелектрик, чиято дебелина е малка в сравнение с размерите на плочите (виж фиг.). Практически използваните кондензатори имат много диелектрични слоеве и многослойни електроди или ленти от редуващи се диелектрик и електроди, навити в цилиндър или паралелепипед със заоблени четири ръба (поради навиване).

Кондензатор в DC верига може да провежда ток в момента, в който е свързан към веригата (кондензаторът се зарежда или презарежда), в края на процеса на преход токът не протича през кондензатора, тъй като неговите пластини са разделени чрез диелектрик. Във верига с променлив ток той провежда колебания на променлив ток чрез циклично презареждане на кондензатора, затваряйки се с така наречения ток на отклонение.

В метода на хидравличната аналогия, кондензаторът е гъвкава мембрана, вкарана в тръба. Анимацията показва разтягане и свиване на мембрана под действието на воден поток, което е подобно на зареждането и разреждането на кондензатор под въздействието на електрически ток.

От гледна точка на метода на комплексните амплитуди, кондензаторът има комплексен импеданс

Където й - въображаема единица, ω - циклична честота ( рад/сек) протичащ синусоидален ток, f - честота в Hz, ° С - капацитет на кондензатора ( фарад). От това също следва, че реактивното съпротивление на кондензатора е: За постоянен ток честотата е нула, следователно реактивното съпротивление на кондензатора е безкрайно (в идеалния случай).

Резонансната честота на кондензатора е

При f > fp Кондензаторът в AC верига се държи като индуктор. Поради това е препоръчително кондензаторът да се използва само при честоти f< f p където съпротивлението му е капацитивно. Обикновено максималната работна честота на кондензатора е около 2-3 пъти по-ниска от резонансната.

Кондензаторът може да съхранява електрическа енергия. Енергия на зареден кондензатор:

където U - напрежение (потенциална разлика), до което е зареден кондензаторът, и р - електрически заряд.

Обозначаване на кондензатори на диаграмите. В Русия графичните символи на кондензаторите на диаграмите трябва да отговарят на GOST 2.728-74] или международния стандарт IEEE 315-1975:

На електрически електрически схеминоминалният капацитет на кондензаторите обикновено се посочва в микрофаради (1 μF = 1 10 6 pF = 1 10 -6 F) и пикофаради, но често в нанофаради (1 nF = 1 10 -9 F). С капацитет не повече от 0,01 μF, капацитетът на кондензатора е посочен в пикофаради, докато е допустимо да не се посочва мерната единица, т.е. постфиксът „pF“ е пропуснат. Когато обозначавате номиналния капацитет в други единици, посочете мерната единица. За електролитни кондензатори, както и за високоволтови кондензатори в диаграмите, след определяне на номиналния капацитет, тяхното максимално работно напрежение се посочва във волтове (V) или киловолти (kV). Например: "10uF x 10V". За променливи кондензатори е посочен диапазонът на промяна на капацитета, например: "10 - 180". В момента кондензаторите с номинален капацитет се произвеждат от десетична логаритмична серия от стойности E3, E6, E12, E24, т.е. има 3, 6, 12, 24 стойности на десетилетие, така че стойностите със съответния толеранс (разсейване) покриват цялата декада.

Характеристики на кондензаторите

Основни параметри КапацитетОсновната характеристика на кондензатора е неговата капацитетхарактеризиращ способността на кондензатора да съхранява електрически заряд. Стойността на номиналния капацитет се появява в обозначението на кондензатора, докато действителният капацитет може да варира значително в зависимост от много фактори. Реален капацитеткондензаторът го определя електрически свойства. И така, по дефиниция на капацитет, зарядът на плочата е пропорционален на напрежението между плочите ( q=CU). Типичните стойности на капацитета варират от пикофаради до хиляди микрофаради. Има обаче кондензатори (йонистори) с капацитет до десетки фаради.

Капацитет на плосък кондензатор, състоящ се от две успоредни метални пластини с площ Свсяка разположена на разстояние дедин от друг, в системата SI се изразява с формулата: , където - диелектричната константана средата, запълваща пространството между плочите (във вакуум тя е равна на единица) е електрическата константа, числено равна на 8,854187817 10 −12 F/m. Тази формула е валидна само когато дмного по-малък от линейните размери на плочите.

За да се получи голям капацитет, кондензаторите се свързват паралелно. В този случай напрежението между плочите на всички кондензатори е еднакво. Общ капацитет на батерията паралеленсвързаните кондензатори е равен на сумата от капацитетите на всички кондензатори, включени в батерията.

Ако всички кондензатори, свързани паралелно, имат еднакво разстояние между плочите и свойствата на диелектрика, тогава тези кондензатори могат да бъдат представени като един голям кондензатор, разделен на фрагменти с по-малка площ.

Когато кондензаторите са свързани последователно, зарядите на всички кондензатори са еднакви, тъй като те се подават от източника на захранване само към външните електроди, а на вътрешните електроди се получават само поради разделянето на заряди, които преди това са се неутрализирали взаимно . Общ капацитет на батерията последователносвързаните кондензатори е

Или

Този капацитет винаги е по-малък от минималния капацитет на кондензатора, включен в батерията. Въпреки това, когато са свързани последователно, възможността за повреда на кондензаторите се намалява, тъй като всеки кондензатор представлява само част от потенциалната разлика на източника на напрежение.

Ако площта на плочите на всички последователно свързани кондензатори е една и съща, тогава тези кондензатори могат да бъдат представени като един голям кондензатор, между плочите на който има купчина диелектрични плочи на всички кондензатори, които го съставят.

Специфичен капацитетКондензаторите се характеризират и със специфичен капацитет - съотношението на капацитета към обема (или масата) на диелектрика. Максималната стойност на специфичния капацитет се постига при минималната дебелина на диелектрика, но напрежението му на пробив намалява.

Енергийна плътностЕнергийната плътност на електролитния кондензатор зависи от конструкцията. Максималната плътност се постига при големи кондензатори, където масата на корпуса е малка в сравнение с масата на плочите и електролита. Например, за кондензатор EPCOS B4345 с капацитет 12 000 uF, максимално допустимо напрежение 450 V и маса 1,9 kg, енергийната плътност при максимално напрежениее 639 J/kg или 845 J/l. Този параметър е особено важен при използване на кондензатор като устройство за съхранение на енергия, последвано от незабавното му освобождаване, например в пистолет на Гаус.

Кондензаторът (capacitor, cap) е малка „батерия“, която бързо се зарежда, когато има напрежение около нея и бързо се разрежда обратно, когато няма достатъчно напрежение, за да задържи заряда.

Основната характеристика на кондензатора е неговият капацитет. Той е маркиран със символа ° С, мерната му единица е фарад. Колкото по-голям е капацитетът, толкова повече заряд може да задържи кондензаторът при дадено напрежение. Също така отколкото Повече ▼капацитет, на по-малкоскорост на зареждане и разреждане.

Типичните стойности, използвани в микроелектрониката, са от десетки пикофаради (pF, pF = 0.000000000001 F) до десетки микрофаради (μF, μF = 0.000001). Най-често срещаните видове кондензатори са керамични и електролитни. Керамичните са по-малки и обикновено имат капацитет до 1 микрофарад; те не се интересуват кой от контактите ще бъде свързан към плюса и кой - към минуса. Електролитните кондензатори имат капацитет от 100 pF и са полярни: към плюса трябва да се свърже определен контакт. Кракът, съответстващ на плюса, е по-дълъг.

Кондензаторът се състои от две пластини, разделени от диелектричен слой. Плочите натрупват заряд: едната е положителна, другата е отрицателна; Това създава вътрешно напрежение. Изолационният диелектрик предотвратява превръщането на вътрешно напрежение във вътрешен ток, което би изравнило плочите.

Зареждане и разреждане

Помислете за тази схема:

Докато ключът е в позиция 1, върху кондензатора се създава напрежение - той се зарежда. Зареждане Qвърху табелата в определен момент от време се изчислява по формулата:

° С- капацитет, д- експонента (константа ≈ 2.71828), T- време от началото на зареждането. Зарядът на втората пластина винаги е абсолютно еднакъв по стойност, но с обратен знак. Ако резисторът Рпремахнат, остава само малко съпротивление на проводниците (то ще стане стойността Р) и зареждането ще бъде много бързо.

След като изобразим функцията на графиката, получаваме следната картина:

Както можете да видите, зарядът не нараства равномерно, а обратно експоненциално. Това се дължи на факта, че докато зарядът се натрупва, той създава все повече обратно напрежение. Vcкоито "се съпротивляват" V в.

Всичко свършва с Vcстава равен по стойност V ви токът спира да тече. В този момент се казва, че кондензаторът е достигнал точката си на насищане (равновесие). Тогава зарядът достига своя максимум.

Спомняйки си закона на Ом, можем да изобразим зависимостта на силата на тока в нашата верига при зареждане на кондензатор.

Сега, когато системата е в равновесие, поставете превключвателя в позиция 2.

На плочите на кондензатора, заряди с противоположни знаци, те създават напрежение - ток се появява през товара (Натоварване). Токът ще тече в обратна посока в сравнение с посоката на захранването. Разреждането ще се случи и в обратна посока: първоначално зарядът ще се загуби бързо, след това, с падане на напрежението, създадено от него, ще бъде по-бавно и по-бавно. Ако за Q0обозначете заряда, който първоначално е бил на кондензатора, след това:

Тези стойности на графиката изглеждат така:

Отново след известно време системата ще спре: целият заряд ще се загуби, напрежението ще изчезне, токът ще спре да тече.

Ако използвате превключвателя отново, всичко ще започне в кръг. По този начин кондензаторът не прави нищо, освен да отваря веригата, когато напрежението е постоянно; и "работи", когато напрежението се промени драстично. Това е негово свойство и определя кога и как ще се прилага на практика.

Приложение в практиката

Сред най-често срещаните в микроелектрониката са следните модели:

Резервен кондензатор (байпас капачка) - за намаляване на пулсациите на захранващото напрежение

Филтърен кондензатор (филтърна капачка) - за разделяне на постоянните и променящите се компоненти на напрежението, за осветяване на сигнала

Резервен кондензатор

Много вериги са проектирани да получават постоянно, стабилно захранване. Например 5 V. Те се захранват от източник на захранване. Но идеални системи не съществуват и в случай на рязка промяна в текущото потребление на устройство, например, когато компонент е включен, захранването няма време да „реагира“ мигновено и краткосрочно възниква спад на напрежението. Освен това, в случаите, когато проводникът от захранването към веригата е достатъчно дълъг, той започва да работи като антена и също така въвежда нежелан шум в нивото на напрежение.

Обикновено отклонението от идеалното напрежение не надвишава една хилядна от волта и това явление е абсолютно незначително, когато става въпрос за захранване, например, на светодиоди или електродвигател. Но в логически схеми, където превключването на логическа нула и логическо едно се извършва въз основа на промени в малки напрежения, шумът от мощността може да бъде сбъркан със сигнал, което ще доведе до неправилно превключване, което, според принципа на доминото, ще постави системата в непредсказуемо състояние състояние.

За да се предотвратят подобни повреди, резервен кондензатор се поставя директно пред веригата.

В моменти, когато напрежението е пълно, кондензаторът се зарежда до насищане и се превръща в резервен заряд. Веднага щом нивото на напрежението на линията спадне, резервният кондензатор действа като бърза батерия, като се отказва от натрупания преди това заряд, за да запълни празнината, докато ситуацията се върне към нормалното. Такава помощ на основния източник на енергия се случва огромен брой пъти всяка секунда.

Ако мислите от друга гледна точка: кондензаторът разделя AC компонента от DC напрежението и преминавайки през себе си, го отвежда от електропровода към земята. Ето защо резервният кондензатор се нарича още "байпасен кондензатор".

В резултат на това изгладеното напрежение изглежда така:

Типичните кондензатори, които се използват за тази цел, са керамични кондензатори от 10 или 100 nF. Големите електролитни не са подходящи за тази роля, т.к. те са по-бавни и няма да могат бързо да освободят заряда си в тези условия, където шумът е с висока честота.

В едно устройство резервните кондензатори могат да присъстват на много места: пред всяка верига, която е независима единица. Така например Arduino вече има резервни кондензатори, които осигуряват стабилна работа на процесора, но преди да захранвате LCD екрана, свързан към него, трябва да инсталирате свой собствен.

филтърен кондензатор

Филтърният кондензатор се използва за улавяне на сигнала от сензора, който го предава под формата на променящо се напрежение. Примери за такива сензори са микрофон или активна Wi-Fi антена.

Помислете за схемата на свързване на електретен микрофон. Електретният микрофон е най-често срещаният и повсеместен: именно той се използва в мобилни телефони, в компютърни аксесоари, оповестителни системи.

Микрофонът изисква захранване, за да функционира. В състояние на тишина съпротивлението му е голямо и възлиза на десетки килоома. Когато е засегнат от звук, вратата на вградения вътре транзистор с полеви ефекти се отваря и микрофонът губи вътрешно съпротивление. Загубата и възстановяването на съпротивление се случва много пъти всяка секунда и съответства на фазата на звуковата вълна.

На изхода се интересуваме от напрежението само в онези моменти, когато има звук. Ако нямаше кондензатор ° С, изходът винаги ще бъде допълнително засегнат от постоянно наляганехранене. ° Сблокира този DC компонент и позволява само отклоненията, които съответстват на звука.

Чуваемият звук, който ни интересува, е в нискочестотния диапазон: 20 Hz - 20 kHz. За да изолирате звуковия сигнал от напрежението, а не високочестотния шум на мощността, т.к ° Сизползва се бавен електролитен кондензатор с номинална стойност 10 микрофарада. Ако се използва бърз кондензатор, да речем 10 nF, неаудио сигнали ще преминат през изхода.

Имайте предвид, че изходът се доставя като отрицателно напрежение. Тоест, когато изходът е свързан към земята, токът ще тече от земята към изхода. Пиковите стойности на напрежението в случай на микрофон са десетки миливолта. За да обърнете напрежението обратно и да увеличите стойността му, изходът V аутобикновено се свързва към операционен усилвател.

Свързване на кондензатори

В сравнение със свързващите резистори, изчислението на крайната стойност на кондензаторите изглежда обратното.

При паралелна връзкаобщият капацитет се сумира:

При последователно свързване общият капацитет се изчислява по формулата:

Ако има само два кондензатора, тогава със серийна връзка:

В конкретния случай на два еднакви кондензатора, общият капацитет серийна връзкаравен на половината от капацитета на всеки.

Гранични характеристики

В документацията за всеки кондензатор е посочен максимумът допустимо напрежение. Излишъкът му може да доведе до разрушаване на диелектрика и експлозия на кондензатора. При електролитни кондензатори трябва да се спазва полярността. В противен случай или електролитът ще изтече, или отново ще има експлозия.

Кондензаторът се състои от две пластини, разделени от диелектричен слой. Ако към плочите се приложи постоянно напрежение, тогава едната плоча ще бъде заредена положително, а другата отрицателно. След като кондензаторът бъде изключен, зарядите върху плочите ще останат, което прави възможно използването на това устройство като устройство за съхранение на електрическа енергия. Количеството натрупана енергия (капацитет) зависи от площта на плочите, техния материал, свойства и вида на диелектрика, положен между плочите. Основната единица за капацитет е фарад (F). Това е доста голяма стойност, на практика обикновено се използват фракции от фарад - микрофарад (μF), нанофарад (nF), пикофарад (pF).

1F = 1000000uF;
1uF = 1000nF;
1nF = 1000pF.

Вторият параметър на всеки кондензатор, който е много важен, е номиналното (работно) напрежение на кондензатора. Това е напрежението, подадено към плочите, което не трябва да се превишава, в противен случай кондензаторът ще се повреди. Напрежението във волтове и капацитетът често са посочени върху тялото на самия кондензатор.

Следващият параметър не е присъщ на всички видове кондензатори - полярност. Ако кондензаторът е полярен, тогава към неговите клеми може да се приложи само постоянно напрежение, а "+" на източника е на положителната плоча, "-" на отрицателната. Полярността също е указана на кутията, по-често чрез маркиране на един изход (или „+“ или „-“).

Ето как се обозначава полярността на smd кондензатори

Лентата с "минуси" се намира срещу изхода "-"

А на домашните кондензатори знакът плюс може да стои директно върху корпуса (отстрани или от края)

Този тип "минус" винаги е върху тялото

Ако кондензаторът е неполярен, тогава той може да работи в AC и DC вериги, а във втория случай не е необходимо да се следи полярността на напрежението.

На електрически схемикондензаторите са обозначени, както следва:

Тук отляво е неполярен кондензатор, а второто и третото обозначение съответстват на полярен кондензатор, а в третата фигура знакът "+" може да отсъства.

И като пример:

Кондензаторите в диаграмите са обозначени със символа C, така че кондензаторът C1 е неполярен с капацитет 100 nanofarads, C2 е полярен, с капацитет 30 microfarads за номинално напрежение 15 V.

важно! Можете да замените кондензатора с всеки подходящ капацитет и подходящ тип, но с напрежение НЕ ПО-НИСКО от посоченото на диаграмата. По-горе моля.

Постоянни кондензатори

http://website/wp-content/plugins/svensoft-social-share-buttons/images/placeholder.png