Caracteristica principală a unui condensator. Condensatoare

LA categorie:

Productie de echipamente radio

Condensatoare fixe

Condensatoarele fixe sunt utilizate în diverse scheme pentru a separa componentele AC și DC ale curentului și a netezi ondularea tensiunilor redresorului. În combinație cu alte elemente de circuit, condensatoarele formează circuite rezonante utilizate pe scară largă în echipamentele radio.

Condensatoarele fixe sunt clasificate în funcție de capacitatea lor nominală, clasa de precizie, tensiunea nominală de funcționare, scop, materialul dielectric și caracteristicile de proiectare.

Valorile nominale ale capacităților condensatorului sunt stabilite de GOST 2519 - 60.

La fabricarea condensatoarelor, valoarea efectivă a capacității diferă de valoarea nominală indicată în marcaj. Abaterea admisibilă a capacității de la valoarea nominală se numește toleranță. Conform acestui principiu, toți condensatorii sunt împărțiți în cinci clase: 0, 1, II, III, IV, toleranțele lor sunt respectiv ±2%; ±5%; ±10%; ±20% și de la -20 la +50%.

În funcție de scop, există condensatoare de buclă, de separare, de blocare și de filtrare.

Pe baza materialului dielectric, condensatorii sunt împărțiți în mica, ceramică, hârtie, metal-hârtie, hârtie-ulei, film, sticlă-smalț, sticlă-ceramică, electrolitică, aer, vid, umplute cu gaz.

Pe baza designului lor, condensatoarele sunt împărțite în tubulare, disc, butoi, oală, sertizate și sigilate, plate și cilindrice etc.

Indiferent de tip, condensatorul se caracterizează prin tensiunea de funcționare. Tensiunea de funcționare este tensiunea sub care plăcile condensatoarelor pot rămâne mult timp fără defectarea dielectricului care le separă. Tensiunea de funcționare este exprimată în volți.

Mare valoare Pentru funcționarea normală a condensatorului, acesta are o rezistență de izolație. Când rezistența de izolație este scăzută, apar scurgeri care perturbă funcționarea normală a circuitului. Pierderile într-un condensator sunt caracterizate de tangenta pierderilor dielectrice, care exprimă raportul dintre puterea pierderilor active și putere reactiva condensator.

La condensatoarele de putere redusă, pierderile de energie sunt cauzate în principal de conductivitate dielectrică și histerezis dielectric, adică pierderi datorate rotației moleculelor polare în direcția câmpului atunci când se aplică tensiune pe plăci. Pierderile în plăci și cabluri sunt mici, deci sunt de obicei neglijate.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale unui condensator este stabilitatea - valoarea constantă a capacității condensatorului în timpul funcționării. Modificarea capacității poate fi fie temporară, fie ireversibilă. Principalul factor care afectează stabilitatea capacității unui condensator este efectul temperaturii. mediuși încălzirea condensatorului datorită puterii disipate pe acesta. Pe măsură ce temperatura crește, dimensiunile geometrice ale materialului cresc, ceea ce presupune o schimbare temporară (până când temperatura revine la valoarea inițială) a capacității.

Cu toate acestea, o creștere a temperaturii poate duce și la modificări ireversibile ale capacității. De exemplu, într-un condensator, poate apărea o rearanjare a golurilor de aer dintre plăci și dielectric. O modificare ireversibilă a capacității are loc și din cauza îmbătrânirii dielectricului, care constă într-o modificare a constantei sale dielectrice.

Măsurile de combatere a modificărilor capacității condensatoarelor sunt impregnarea acestora cu compuși speciali (ulei de ricin, cerezină, vaselină etc.) și argintarea plăcilor de mica în loc de folosirea foliei metalice. În cazuri deosebit de critice, condensatoarele sunt sigilate.

La marcarea condensatorilor, indicați tipul, nominal tensiune de operare, capacitatea nominală (în picofaradi sau microfaradi), clasa de precizie (abaterea admisă de la capacitatea nominală în procente).

Mica și condensatoarele cu email de sticlă au indicii suplimentare de apartenență la grupul TKE ( coeficient de temperatură recipiente) sub forma literelor A, B, C, D pentru mica si P, O, M, P pentru smaltul sticlei. Coeficientul de temperatură al capacității condensatoarelor ceramice este indicat printr-un cod de culoare: corpurile condensatoarelor sunt vopsite în culorile grupului TKE.

Orez. 1. Condensatoare mica: a -KSO; b – KSG

Condensatorii KSO pot funcționa în intervalul de temperatură de la 60 la 4 70 ° C, la o umiditate relativă a aerului de până la 80% (pe termen scurt - până la 98%) și la o presiune atmosferică de cel puțin 5 mm Hg. cm (pentru condensatoare pentru tensiuni de funcționare de până la 500 V). La instalarea condensatoarelor KSO în circuite diverse tipuri echipamente, trebuie amintit că au TKE diferite.

În plus, sunt produse condensatoare de mica turnate rezistente la temperatură KSOT, precum și condensatoare de înaltă fiabilitate K31U-ZE.

Pe lângă condensatoarele turnate, sunt produse condensatoare de mica sigilate in carcase metalice si ceramice.

Condensatoarele KSG (condensatoare de mica sigilate) in carcase metalice (Fig. 39, b) vin in doua tipuri: KSG-1 si KSG-2. Condensatorii KSG -1 sunt utilizați pentru capacități nominale de 470 - 20.000 pF și KSG -2 - de la 0,02 la 0,1 μF la o tensiune de funcționare de 500 și 1000 V. Acești condensatori sunt disponibili în clasele de precizie 0, I, II și III.

Condensatoarele SGM (mică etanșată de dimensiuni mici) în carcase ceramice rezistente la umiditate, lipite la capete, au plăci de argint depuse pe mica. Sunt produse în patru tipuri de dimensiuni generale: SGM -1, SGM -2, SGM -3 și SGM -4. Greutatea condensatoarelor SGM de la 3 la 10 g, valorile nominale capacități de la 100 la 10.000 pf cu toleranțe de clase de precizie 0 I, II și III. Sunt proiectate pentru tensiuni de funcționare de la 250 la 1500 V. Într-o atmosferă umedă, acești condensatori funcționează mai stabil decât condensatorii KSO.

Mica este folosită pentru a face condensatori de mica premium- moscovit. Plăcile condensatoarelor sunt realizate din folie metalică subțire (aluminiu, plumb-staniu sau cupru) cu o grosime de 7 - 100 microni.

Argintul este folosit ca plăci ale condensatoarelor foarte stabile, care sunt arse sau aplicate prin pulverizare.

Condensatoare ceramice. Condensatoarele ceramice sunt împărțite în funcție de design în tubulare și disc. Mai frecvente sunt condensatoarele tubulare KTK și KT (condensatoarele tubulare ceramice). Condensatorul KTK (Fig. 40, a) este un tub ceramic cu pereți subțiri, ale cărui suprafețe exterioare și interioare sunt acoperite cu straturi subțiri de argint. Terminalele de pe plăci sunt realizate din sârmă de cupru placată cu argint.

Condensatoarele KTM (condensatoarele tubulare mici) au un design similar cu condensatoarele KTK, dar dimensiunile lor sunt mai mici.

Așa-numitele condensatoare ceramice suport KO sunt foarte convenabile pentru instalare. În ele, căptușeala exterioară este conectată la un șurub, care servește atât la întărirea condensatorului pe un șasiu metalic (panou), cât și la împământarea fiabilă a acestei căptușeli. Căptușeala interioară are o ieșire în formă de petală.

În echipamentele radio destinate să funcționeze în condiții de umiditate ridicată, se recomandă utilizarea condensatoarelor tubulare KGK (condensatoare ceramice sigilate) având o carcasă ceramică rezistentă la umiditate.

Baza condensatoarelor KDK și KD (condensatoare cu discuri ceramice) este îngustată de o placă ceramică realizată sub formă de disc. Căptușelile sale sunt straturi subțiri de argint depuse pe fiecare dintre suprafețele acestei plăci. Condensatorii KDK (Fig. 2, c), în funcție de diametrul discului, sunt împărțiți în trei tipuri:

Orez. 2. Condensatoare ceramice: a - KTK; b-KGK: v-KDK

Condensatoarele KDM (condensatoare cu disc mici), destinate echipamentelor de dimensiuni mici asamblate pe dispozitive semiconductoare, au un diametru de 4 mm. Terminalele KDK și KDM sunt fire lipite pe plăci.

Condensatoarele KDU (condensatoare cu disc pentru circuite cu undă ultrascurtă) au același diametru ca și KDK, dar concluziile lor sunt făcute sub formă de petale scurte și late.

În condensatoarele KDO (condensatori de suport de disc), una dintre plăci este lipită de capul șurubului, care servește la fixarea condensatorului de șasiu și pentru a conecta în siguranță această placă la șasiu. A doua placă are o ieșire în formă de petală.

Orez. 3. Sectiune condensator hartie: 1 - hartie condensator: 2 - folie

Ca dielectric în condensatoarele ceramice, se utilizează ceramică specială pentru condensatoare, caracterizată printr-o constantă dielectrică relativ mare și pierderi reduse. Condensatoarele KTK sunt produse cu capacități de la 2 la 100 pF, iar condensatoarele KDK sunt produse de la 1 la 75 pF în clasele de precizie 0, I, II și III. Condensatoarele KDM sunt fabricate cu capacități nominale de la 1 la 220 pF conform claselor de precizie I, II și III, iar condensatoarele KTM cu o capacitate de la 1 la 10.000 pf tot conform claselor de precizie I, II și III.

Recent, condensatoarele ceramice cu valori mari de capacitate (aproximativ 0,01 μF) cu dimensiuni mici de CLS (ceramic cast sectioned), KP (placă ceramică) și KPS (placă ceramică feroelectrică) au găsit o utilizare pe scară largă în echipamentele radio bazate pe dispozitive semiconductoare.

Condensatoare de hârtie. În condensatoarele de hârtie, hârtia de condensator cu o grosime de 4 până la 10 microni este folosită ca dielectric, iar folie de aluminiu sau staniu cu o grosime de 7-7,5 microni este folosită ca plăci.

Secțiunea condensatorului de hârtie este alcătuită din benzi de folie metalică 2, între care se așează hârtie de condensator /; numărul de straturi de hârtie trebuie să fie de cel puțin două. Cu un strat de hârtie, probabilitatea de defalcare rapidă a condensatorului va crește foarte mult, deoarece hârtia conține o anumită cantitate de incluziuni conductoare electric.

În producția de echipamente radio, se folosesc în principal condensatoare KBG (condensatoare de hârtie sigilate). Acest tip de condensator are o serie de varietăți:
— KBG-I - într-o carcasă cilindrică din ceramică sau sticlă;
— KBG-M1 și KBG-M2 - într-o carcasă metalică cu unul sau mai multe borne izolate de carcasă (Fig. 42, b); KBG-MP - în carcasă metalică dreptunghiulară, plată;
— KBG -MN-în carcasă metalică dreptunghiulară, normală.

Valorile capacității nominale ale condensatoarelor KBG-I, KBG-MN, KBG-MP de la 470 pf la 10 µf la tensiuni de funcționare de 200, 400, 600, 1000 și 1500 V, iar condensatoarele KBG-M1 și KBG-M2 de la 0,1 la 0,25 µF la tensiuni de operare de 200, 400 sau 600 V.

Pentru echipamentele de dimensiuni mici bazate pe dispozitive semiconductoare, sunt produse condensatoare speciale BM, BGM (hartie de dimensiuni mici sigilate - Fig. 42, e) și BGMT (condensatoare de hârtie rezistente la căldură de dimensiuni mici sigilate).

Capacitate nominale ale condensatoarelor BM: de la 510 la 2200 pF la o tensiune de funcționare de 300 V; de la 3300 pF la 0,03 µF la o tensiune de operare de 200 V; 0,04 și 0,05 µF la o tensiune de funcționare de 150 V. Acești condensatori sunt fabricați conform claselor de precizie II și III.

Condensatoarele BGM (BGM -1 și BGM -2) sunt produse cu directivitate de funcționare, trebuie remarcat condensatoarele sigilate de dimensiuni mici K40P-1, K40P-2 sigilate, K40P-3 neetanșate, precum și K40U-rezistente la căldură. 9 (până la + 125 ° C) .

Orez. 4. Condensatoare de hârtie: a - KBG-I; b - CBG-M; c -CBG-MP; g - CBG-MN; 3 -BGM; e - BM

Tehnologia de fabricație a condensatoarelor de hârtie include secțiuni de înfășurare, presare, uscare, impregnare și asamblare.

Condensatoare metalice din hârtie. Condensatoarele metal-hartie sunt utilizate pe scara larga deoarece au dimensiuni relativ mici (volum si greutate mic pe unitatea de capacitate) si in acelasi timp au proprietati izolante bune. Plăcile condensatorului metal-hârtie sunt realizate sub forma unui strat de metal cu o grosime de până la sutimi de micron. Metalul este aplicat pe banda de hârtie prin evaporare sub vid.

Condensatoarele din hârtie metalică sunt produse în carcase metalice sigilate de formă dreptunghiulară sau cilindrică. Sunt marcate MBGP (hârtie metalică sigilată într-o carcasă formă dreptunghiulară), MBGC (hârtie metalică sigilată într-un corp cilindric), MB GO (hârtie metalică sigilată, un strat de dielectric), MBGCH (frecvență hârtie metalică sigilată), MB G (hârtie metalică sigilată rezistentă la căldură).

În funcție de scop, acești condensatori sunt fabricați cu o capacitate de 0,025 până la 30 μF pentru tensiuni de funcționare de la 160 la 1500 V. Condensatoarele .MBM (hârtie metalică de dimensiuni mici) pentru o tensiune de operare de 160 V sunt destinate utilizării în echipamente care utilizează dispozitive semiconductoare. Unele tipuri de condensatoare metal-hârtie sunt prezentate în Fig. 5.

Zincul, aluminiul și nichelul sunt de obicei folosite ca acoperire metalică a condensatoarelor metal-hârtie. Deoarece stratul de metal aplicat pe hârtie este foarte subțire și predispus la oxidare, durata de valabilitate a hârtiei metalizate în aer liber este limitată. Acoperirile din aluminiu și nichel sunt mai puțin susceptibile la coroziune în comparație cu zincul.

Condensatorii metal-hârtie se autovindecă după o defecțiune electrică. Auto-vindecarea are loc datorită faptului că stocat în condensator sau furnizat acestuia din exterior energie electrica se dovedește a fi suficient pentru a evapora stratul de metal la locul defalcării și, prin urmare, a izola zona deteriorată de restul acoperirii metalice. Condensatoarele acoperite cu zinc au cele mai bune proprietăți de auto-vindecare.

Efectul de auto-vindecare face posibilă producerea de condensatoare din metal-hârtie cu un singur strat de dielectric, spre deosebire de condensatoarele cu plăci de folie.

Condensatoarele metal-hârtie, ca și cele obișnuite din hârtie, sunt supuse impregnării, care este precedată de uscare completă în vid.

Condensatoare cu film. Filmele organice cu molecule înalte sunt utilizate ca dielectric în condensatoarele din acest grup. Unele tipuri de condensatoare cu film sunt prezentate în 6. În producția lor, peliculele de polistiren și fluoroplastic sunt cele mai utilizate pe scară largă. Polistirenul este un dielectric nepolar și, prin urmare, este utilizat pe scară largă pentru producerea de condensatoare care funcționează atât în circuite de joasă cât și de înaltă frecvență.

Orez. 5. Condensatoare metal-hartie: a - MBGP; b - MBGC; c -MBGO; g -MBGT

Condensatoarele din polistiren se caracterizează printr-o tangentă de pierdere dielectrică mică într-un domeniu larg de frecvență, un coeficient de temperatură relativ scăzut al capacității (-150-10-6 per GS) și rezistență ridicată de izolație. Un dezavantaj semnificativ al condensatoarelor din polistiren. este rezistența lor scăzută la căldură (limită temperatura de functionare 60-70°C).

Condensatorii în care fluoroplastic-4 servește ca dielectric au rezistență ridicată la căldură. Acești condensatori pot funcționa pentru o perioadă lungă de timp la temperaturi de până la 200 și chiar 250 ° C sub sarcină pe termen scurt. Fluoroplastul-4 este nepolar. Dielectricii organici polari includ fluoroplastic-3. Condensatorii în care fluoroplastic-3 servește ca dielectric sunt utilizați numai în circuite de joasă frecvență sau DC datorită valorii crescute a tangentei de pierderi dielectrice.

Secțiunile de condensatoare cu film de polistiren sunt fabricate pe mașini de bobinat convenționale utilizate în producția de condensatoare de hârtie. Folia de aluminiu este folosită ca plăci în condensatoarele cu film de polistiren. Grosimea foliei 15-20 microni\ grosimea foliei 7,5 microni.

Pentru a reduce dimensiunea condensatoarelor, se utilizează folie de polistiren metalizat, în timp ce fiabilitatea condensatorului este menținută și dimensiunile de gabarit sunt reduse de 5-6 ori comparativ cu condensatoarele cu căptușeală din folie de aluminiu.

Orez. 6. Condensatoare de film: O-PGT; b-PM; e-PSO; g-FGTI

Zincul este folosit ca metal de bază pentru căptușeli, care se depune pe un strat subțire de cositor. Acești condensatori se numesc condensatori cu peliculă metalică. Condensatoarele cu film metalic sunt închise în carcase metalice dreptunghiulare cu izolatori ceramici sau în carcase tubulare din aluminiu umplute cu rășină epoxidică la capete.

Pentru fabricarea condensatoarelor din fluoroplastic-4, se folosește o peliculă cu o grosime de 5 până la 40 de microni. Căptușelile din ele sunt folii de aluminiu cu o grosime de 7,5 microni. Condensatoarele fluoroplastice sunt împărțite în două grupe: de joasă tensiune, a cărui carcasă cilindrică este din aluminiu și are capace din fluoroplastic-4 pe părțile laterale, asigurate prin rularea marginilor carcasei și de înaltă tensiune - din ceramică. carcase cilindrice, pe ambele fețe ale carcasei în care sunt sudate capace Invar, care asigură etanșare în vid. Carcasa de inalta tensiune

Condensatorul este umplut sub presiune cu azot pentru a preveni posibila defectare electrică între marginile plăcilor și ionizarea gazului.

Industria produce condensatoare cu film de polistiren PO (deschis) și PM (de dimensiuni mici) și fluoroplastic pentru echipamente radio tensiune joasă(nu mai mult de 1 kW) condensatori FT (rezistenți la căldură până la +200 °C). Dintre noile tipuri de condensatoare de film, putem remarca condensatoarele K72P-6 (rezistente la căldură, până la +200 ° C), K73P-2 (film metalic) și K76P-1 (film de lac).

Condensatoare electrolitice. Condensatoarele electrolitice sunt împărțite în înaltă tensiune cu o tensiune de funcționare de 250-450 V (capacitate de câteva sute de microfaradi), utilizate în principal în filtrele de netezire ale redresoarelor și filtrelor de decuplare, în circuitele anodice ale rețelelor de ecran și de joasă tensiune cu un tensiune de funcționare de 6-60 V (capacitate de până la câteva mii de microfarad) utilizată în tehnologia semiconductoarelor.

Prima grupă include condensatoare EC (condensatoare electrolitice), fabricate cu capacități nominale de la 5 la 2000 μF și tensiune de funcționare de la 8 la 500 V. Prin design, vin în trei tipuri: KE-1, KE-2 și KE-3.

Acest grup include, de asemenea, condensatoare EGC (condensatoare cilindrice sigilate electrolitic) cu o capacitate de la 5 la 50 microfarad pentru tensiuni de funcționare de la 6 la 500 V.

Al doilea grup include condensatoare EM (electrolitice de dimensiuni mici) și EMI (miniatură electrolitică). Sunt proiectate pentru a funcționa în circuite de curent continuu și pulsatoriu ale unităților de tranzistori de dimensiuni mici. Tensiune DC nominală 3 V la condensatoare EMI și de la 4 la 150 V la condensatoare EM, capacitate nominală 0,5; 1,25 și 10 µF pentru EMI și de la 0,5 la 50 µF pentru EM. Abateri admise valoarea capacității reale din valoarea nominală: de la +80 la -20% pentru condensatoare cu o capacitate de 0,5 µF, de la + 200 la -10% pentru condensatoare cu o capacitate de 1,25 și 10 µF. Intervalul de temperatură de funcționare este de la -20 la +50 ° C, cu o umiditate relativă a aerului de cel mult 98% și o presiune atmosferică de 720-780 mm Hg. Artă.

Dintre noile tipuri de condensatoare electrolitice din aluminiu de dimensiuni mici, industria produce condensatoare K50-3 pentru tensiuni de funcționare de la 6 la 450 V, K50-ZI (impuls), K50-6 (nepolar) etc.

În fig. Figura 7 prezintă tipurile unor condensatoare electrolitice, în care dielectricul este un film de oxid format pe folie de aluminiu, care acționează ca prima placă (anod) a condensatorului, a doua placă este electrolitul în contact cu pelicula de oxid. A doua bandă de folie (catod) servește drept conductor de curent către electrolit.

Filmul de oxid are o grosime de 0,01-1,5 microni și are conductivitate unipolară (unilaterală), astfel încât condensatorii electrolitici pot funcționa numai în circuite de curent continuu sau pulsatoriu.

Conform metodei de proiectare și fabricație, condensatoarele electrolitice sunt lichide (umede), al căror anod de aluminiu oxidat se află într-un electrolit lichid sau semilichid și uscat, obținut prin înfășurarea benzilor de folie de aluminiu (anod oxidat și neoxidat). catod) și separate printr-o pastă impregnată cu tampon fibros sau electrolit semi-lichid.

Condensatoarele electrolitice uscate sunt cele mai utilizate. Pentru anozii acestor condensatori, un material care conține de la 99,8 la 99,99% aluminiu și cantitate minima glandă.

Folia de anod de aluminiu folosită la condensatoarele electrolitice are o grosime de 50-150 microni.

Cerințe mai puțin stricte se aplică aluminiului utilizat pentru fabricarea catozilor; conține până la 0,4% impurități. Grosimea foliei catodice este de 7,5-16 microni.

În condensatoarele electrolitice uscate, pentru așezarea între benzile de aluminiu se folosesc tipuri speciale de hârtie și țesături de bumbac impregnate cu electroliți.

Recent, industria a produs pe scară largă condensatoare electrolitice cu un dielectric din peliculă de oxid de tantal, care, în comparație cu aluminiul, are o constantă dielectrică mai mare.

Orez. 7. Condensatoare electrolitice: a - KE 3; b -KE-1-OM; c -KE-2M; d - KEG -2; d - KEG -1M

Condensatoarele de tantal au dimensiuni semnificativ mai mici, mai fiabile și au mai bune caracteristici electrice decât condensatoarele pe bază de film de oxid de aluminiu. Capacitatea n tangenta de pierdere dielectrică a unui condensator de tantal uscat se modifică ușor odată cu schimbările de temperatură până la -60 ° C.

Condensatoarele de tantal lichid au un anod cilindric din pulbere de tantal presată, tratată termic în vid. Tratament termic necesare pentru sinterizarea boabelor de pulbere de tantal. Structura anodică poroasă rezultată este caracterizată de o suprafață activă mare, care ajută la creșterea capacității condensatorului. Această metodă mărește suprafața efectivă a anodului de 40-50 de ori în comparație cu suprafața etanșă a cilindrului.

Dielectricul din condensator este o peliculă subțire de oxid de tantal pe suprafața boabelor, iar rolul celei de-a doua plăci este îndeplinit de un electrolit acid.

În fig. Figura 8 prezintă dispozitivul unui condensator de tantal electrolitic lichid IT.

Condensatorul ETO (tantal electrolitic cu un anod poros volumetric) are mai multe varietăți: ETO -1, ETO -2 și ETO -3,4. O modificare de acest tip sunt condensatoarele K52-2 și K52-3.

Din condensatoare uscate de tantal sunt produse condensatoare ET (tantal electrolitic) și ETN (nepolare).

O dezvoltare ulterioară a designului condensatoarelor din acest grup sunt condensatoarele de tantal cu electrolit solid. Anodul unui astfel de condensator este realizat sub forma unui cilindru din tantal sinterizat poros. Se obține electrolitic un strat de dielectric (oxid de tantal) pe suprafața particulelor comprimate. Rolul celei de-a doua plăci în acest condensator este jucat de un strat de dioxid de mangan, aplicat prin metoda pirolizei (descompunerii) nitratului de mangan.

Orez. 8. Proiectarea unui condensator electrolitic de tantal lichid ETO cu anod poros volumetric: I - ieșire; 2 - inel de textolit; 3 - capac taptal; 4 - inel cauciuc: 5 - electrolit; 6 - anod; 7 - căptușeală din metal rezistent chimic; 8 - corp din otel; 9 - iesire catod; 10 - tan tal rod; inel 11-fluoroplastic

Caracteristica de temperatură a unui condensator cu un electrolit solid se compară favorabil cu cea a condensatoarelor electrolitice de tantal lichid, în special la temperaturi sub zero, când electroliții lichizi se îngroașă sau se solidifică. Pierderile într-un condensator cu un electrolit solid depind puțin de temperatură și rămân la același nivel până la temperaturi foarte scăzute. În plus, atunci când funcționează la frecvențe înalte, caracteristicile condensatoarelor sunt, de asemenea, mai favorabile decât cele ale condensatoarelor de tantal de tip lichid. Depozitarea pe termen lung a condensatoarelor cu un anod de tantal poros și electrolit solid a arătat că caracteristicile lor electrice practic nu se schimbă în timp.

Condensatoare din sticlă email (Fig. 9). În condensatoarele din acest grup, dielectricul este format din straturi subțiri de smalț de sticlă, iar plăcile sunt filme de argint aplicate pe straturile de smalț de sticlă prin ardere. Compoziția aproximativă a smalțului: 15-25% Si02; 3-11% Na20 + K20; 15-25% PbO, restul sunt oxizi ai altor metale divalente.

Condensatoarele de sticlă-smalț KS-1 și KS-2 au un interval de temperatură de funcționare de la -60 la +100°C; rezistență de izolare de cel puțin 20 000 Mom; tangenta de pierdere la o temperatură de +20±5°C nu este mai mare de 15-1Q-4, iar la + 100±5°C nu este mai mare de 20-10-4, coeficientul de temperatură al capacității în temperatură intervalul de la +20 la 100°C este + (65±35)-10-6; abateri admise ±2, ±5, ±10, ±20%.

Condensatorii de sticlă-smalț sunt utilizați în echipamentele radio împreună cu cele de mica și ceramică.

Particularitățile de fixare a cablurilor condensatoarelor KS pe corp creează unele inconveniente la formarea cablurilor, ceea ce provoacă adesea defecte (delaminare de lipire). Prin urmare, condensatorii KS trebuie manipulați cu grijă în timpul tuturor operațiunilor, inclusiv al reglajului.

Condensatoarele cu email de sticlă de capacitate constantă KS-1 sunt proiectate pentru funcționarea în circuite DC și DC. AC, precum și în circuitele de impulsuri. Interval de temperatură de funcționare de la -60 la +100 °C; umiditate relativă până la „98%, tensiune nominală DC 300 V. Stabilitatea temperaturii recipientului nu este mai mare de 0,1%. Abateri permise ale valorilor reale ale rezervorului de la valorile nominale: ±2% și ±5%.

Orez. 9. Condensator din sticla email

Condensatoare reglate. Condensatorii trimmer (trimmer) sunt utilizați pentru a regla circuitele oscilatorii de înaltă frecvență în timpul procesului de reglare. Sunt fabricate cu un dielectric aer sau ceramic, iar bazele ceramice sunt folosite pentru a crește stabilitatea capacității.

Orez. 10. Condensatoare trimmer: a - cu dielectric de aer; b - cu un dielectric ceramic; 1 - stator; 2 - rotor; 3 - concluzii; 4 - orificii pentru fixare

Condensatoarele ceramice de acordare KPK sunt proiectate pentru o tensiune de funcționare de 250 V și sunt utilizate în principal pentru reglarea circuitelor de înaltă frecvență în receptoare.

Condensatoarele KPK-1 au valori minime de capacitate de 2, 4, 6 și 8 pF și valori maxime de 7, 15, 25 și, respectiv, 30 pF.

Condensatoarele KPK-2 și KPK-3 au capacități minime de 6, 10 și 25 pF și capacități maxime de 60, 100 și 150 pF.

Pentru echipamentele de dimensiuni mici, sunt produse condensatoarele de reglare KPK-MN (de dimensiuni mici pentru instalarea pe perete) și KPK-MP (de dimensiuni mici pentru montarea circuitului imprimat).

Condensator(din lat. condensare- „compact”, „îngroșat”, sau din lat. condensatie- „acumulare”) - o rețea cu două terminale cu o anumită valoare sau variabilă a capacității și conductivitate scăzută; un dispozitiv pentru acumularea sarcinii și energiei unui câmp electric.

Condensatorul este pasiv componenta electronica. În forma sa cea mai simplă, designul constă din doi electrozi în formă de placă (numiți căptușeli), separate printr-un dielectric a cărui grosime este mică în comparație cu dimensiunile plăcilor (vezi figura). Condensatoarele utilizate practic au multe straturi de electrozi dielectrici și multistrat, sau benzi de dielectric și electrozi alternanți, rulate într-un cilindru sau paralelipiped cu patru margini rotunjite (datorită înfășurării).

Un condensator dintr-un circuit de curent continuu poate conduce curentul în momentul în care este conectat la circuit (încărcarea sau reîncărcarea condensatorului are loc la sfârșitul procesului de tranziție, nu curge curent prin condensator, deoarece plăcile sale sunt separate de a). dielectric. Într-un circuit de curent alternativ, acesta conduce oscilații de curent alternativ prin reîncărcarea ciclică a condensatorului, închizându-se cu așa-numitul curent de polarizare.

În metoda analogiei hidraulice, condensatorul este o membrană flexibilă introdusă într-o țeavă. Animația prezintă membrana întinsă și contractată de fluxul de apă, în mod analog cu încărcarea și descărcarea unui condensator de către un curent electric.

Din punctul de vedere al metodei de amplitudine complexă, condensatorul are o impedanță complexă

Unde j - unitate imaginară, ω - frecventa ciclica ( rad/s) curent sinusoidal care curge, f - frecventa in Hz, C - capacitatea condensatorului ( farad). De asemenea, rezultă că reactanța condensatorului este egală cu: . Pentru curent continuu, frecvența este zero, prin urmare reactanța condensatorului este infinită (ideal).

Frecvența de rezonanță a condensatorului este

La f > f p Un condensator dintr-un circuit de curent alternativ se comportă ca un inductor. Prin urmare, este recomandabil să utilizați un condensator numai la frecvențe f< f p , unde rezistența sa este de natură capacitivă. De obicei, frecvența maximă de funcționare a unui condensator este de aproximativ 2-3 ori mai mică decât frecvența de rezonanță.

Un condensator poate stoca energie electrică. Energia unui condensator încărcat:

Unde U - tensiunea (diferența de potențial) la care este încărcat condensatorul și q - sarcina electrica.

Desemnarea condensatoarelor în diagrame. În Rusia condiționat simboluri grafice condensatorii de pe circuite trebuie să respecte GOST 2.728-74] sau standard international IEEE 315-1975:

Pe electric scheme de circuite Capacitatea nominală a condensatoarelor este de obicei indicată în microfaradi (1 μF = 1 10 6 pF = 1 10 −6 F) și picofaradi, dar adesea în nanofaradi (1 nF = 1 10 −9 F). Cu o capacitate de cel mult 0,01 μF, capacitatea condensatorului este indicată în picofarads, în timp ce este permis să nu se indice unitatea de măsură, adică postfixul „pF” este omis. Când indicați capacitatea nominală a unei capacități în alte unități, indicați unitatea de măsură. Pentru condensatoarele electrolitice, precum și pentru condensatoarele de înaltă tensiune, în diagrame, după desemnarea capacității, tensiunea maximă de funcționare a acestora este indicată în volți (V) sau kilovolți (kV). De exemplu: „10 µF x 10 V”. Pentru condensatoarele variabile, indicați intervalul de modificare a capacității, de exemplu: „10 - 180”. În prezent, condensatoarele sunt fabricate cu capacități nominale din serii zecimale logaritmice de valori E3, E6, E12, E24, adică există 3, 6, 12, 24 de valori pe deceniu, astfel încât valorile cu toleranța (spread) adecvată acoperă întregul deceniu.

Caracteristicile condensatoarelor

Parametri principali Capacitate Principala caracteristică a unui condensator este sa capacitate, care caracterizează capacitatea condensatorului de a acumula sarcină electrică. Denumirea unui condensator indică valoarea capacității nominale, în timp ce capacitatea reală poate varia semnificativ în funcție de mulți factori. Capacitate reală condensatorul o determină proprietăți electrice. Astfel, conform definiției capacității, sarcina de pe placă este proporțională cu tensiunea dintre plăci ( q = CU). Valorile tipice ale capacității variază de la unități de picofarad la mii de microfarad. Cu toate acestea, există condensatori (ionistori) cu o capacitate de până la zeci de farazi.

Capacitatea unui condensator cu plăci paralele constând din două plăci metalice paralele cu o zonă S fiecare situat la distanta d unul de celălalt, în sistemul SI se exprimă prin formula: , unde - permisivitatea mediu care umple spațiul dintre plăci (în vid egal cu unitatea) este o constantă electrică, numeric egală cu 8,854187817·10 −12 F/m. Această formulă este valabilă numai atunci când d mult mai mici decât dimensiunile liniare ale plăcilor.

Pentru a obține capacități mari, condensatoarele sunt conectate în paralel. În acest caz, tensiunea dintre plăcile tuturor condensatoarelor este aceeași. Capacitate totală a bateriei paralel a condensatoarelor conectate este egală cu suma capacităților tuturor condensatoarelor incluse în baterie.

Dacă toți condensatorii conectați în paralel au aceeași distanță între plăci și aceleași proprietăți dielectrice, atunci acești condensatori pot fi reprezentați ca un condensator mare, împărțit în fragmente dintr-o zonă mai mică.

Când condensatoarele sunt conectate în serie, încărcările tuturor condensatoarelor sunt aceleași, deoarece acestea sunt furnizate de la sursa de alimentare numai la electrozii externi, iar pe electrozii interni se obțin numai datorită separării sarcinilor care s-au neutralizat anterior unele pe altele. . Capacitate totală a bateriei secvenţial condensatorii conectați este egal cu

Această capacitate este întotdeauna mai mică decât capacitatea minimă a condensatorului inclus în baterie. Cu toate acestea, cu o conexiune în serie, posibilitatea de defectare a condensatoarelor este redusă, deoarece fiecare condensator reprezintă doar o parte din diferența de potențial a sursei de tensiune.

Dacă aria plăcilor tuturor condensatoarelor conectate în serie este aceeași, atunci acești condensatori pot fi reprezentați ca unul condensator mare, între plăcile cărora se află o stivă de plăci dielectrice ale tuturor condensatoarelor sale constitutive.

Capacitate specifică Condensatorii sunt, de asemenea, caracterizați prin capacitatea specifică - raportul dintre capacitate și volumul (sau masa) dielectricului. Valoarea maximă a capacității specifice este atinsă la grosimea minima dielectric, dar acest lucru îi reduce tensiunea de defalcare.

Densitatea energetică Densitatea de energie a unui condensator electrolitic depinde de proiectare. Densitatea maximă se realizează cu condensatoare mari, unde masa carcasei este mică în comparație cu masa plăcilor și a electrolitului. De exemplu, condensatorul EPCOS B4345 cu o capacitate de 12.000 μF, o tensiune maximă admisă de 450 V și o greutate de 1,9 kg are o densitate de energie la tensiune maxima este 639 J/kg sau 845 J/l. Acest parametru este deosebit de important atunci când se utilizează un condensator ca dispozitiv de stocare a energiei, urmat de eliberarea sa instantanee, de exemplu, într-un pistol Gauss.

Un condensator (capac) este o „baterie” mică care se încarcă rapid atunci când există tensiune în jurul său și se descarcă rapid înapoi atunci când nu există suficientă tensiune pentru a menține o încărcare.

Caracteristica principală a unui condensator este capacitatea sa. Este indicat prin simbol C, unitatea sa de măsură este Farad. Cu cât capacitatea este mai mare, cu atât condensatorul poate menține mai multă sarcină la o anumită tensiune. De asemenea decât Mai mult capacitatea, cel Mai puțin viteza de încărcare și descărcare.

Valori tipice utilizate în microelectronică: de la zeci de picofarads (pF, pF = 0,000000000001 F) la zeci de microfarads (μF, μF = 0,000001). Cele mai comune tipuri de condensatoare sunt ceramice și electrolitice. Cele ceramice au dimensiuni mai mici și au de obicei o capacitate de până la 1 µF; nu le pasă care dintre contacte va fi conectată la plus și care la minus. Condensatoarele electrolitice au capacități de la 100 pF și sunt polari: un contact specific trebuie conectat la pozitiv. Piciorul corespunzător plusului se face mai lung.

Un condensator este format din două plăci separate printr-un strat dielectric. Plăcile acumulează sarcină: una este pozitivă, cealaltă este negativă; creând astfel tensiune în interior. Dielectricul izolator împiedică transformarea tensiunii interne în curent intern, care ar egaliza plăcile.

Încărcare și descărcare

Luați în considerare această diagramă:

În timp ce comutatorul este în poziția 1, tensiunea este creată pe condensator - se încarcă. Încărca Q pe placă la un anumit moment în timp se calculează prin formula:

C- capacitate, e- exponent (constant ≈ 2,71828), t- timpul de la începutul încărcării. Sarcina de pe a doua placă este întotdeauna exact aceeași ca valoare, dar cu semnul opus. Dacă rezistorul Rîndepărtați, va rămâne doar o mică rezistență a firelor (aceasta va deveni valoarea R) și încărcarea va avea loc foarte rapid.

Prin trasarea funcției pe un grafic, obținem următoarea imagine:

După cum puteți vedea, sarcina nu crește uniform, ci invers exponențial. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce sarcina se acumulează, aceasta creează din ce în ce mai multă tensiune inversă Vc, care „rezistă” V în.

Totul se termină cu asta Vc devine egală ca valoare V în iar curentul nu mai curge cu totul. În acest moment se spune că condensatorul a atins punctul de saturație (echilibru). Încărcarea ajunge la maxim.

Amintindu-ne de Legea lui Ohm, putem descrie dependența curentului din circuitul nostru atunci când încărcăm un condensator.

Acum că sistemul este în echilibru, puneți comutatorul în poziția 2.

Plăcile condensatoarelor au sarcini de semne opuse, creează tensiune - apare un curent prin sarcină (Load). Curentul va curge în direcția opusă față de direcția sursei de alimentare. Descărcarea se va produce și în sens invers: la început încărcarea se va pierde rapid, apoi, cu o scădere a tensiunii creată de aceasta, din ce în ce mai lent. Dacă pentru Q 0 desemnați sarcina care a fost inițial pe condensator, apoi:

Aceste valori de pe grafic arată astfel:

Din nou, după un timp, sistemul va ajunge într-o stare de repaus: toată încărcarea se va pierde, tensiunea va dispărea și fluxul de curent se va opri.

Dacă utilizați din nou comutatorul, totul va începe într-un cerc. Deci condensatorul nu face altceva decât să rupă circuitul când tensiunea este constantă; și „funcționează” când tensiunea se schimbă brusc. Această proprietate determină când și cum este utilizată în practică.

Aplicare în practică

Printre cele mai comune în microelectronică sunt următoarele modele:

Condensator de rezervă (capac de bypass) - pentru a reduce ondulațiile de tensiune de alimentare

Filtru condensator - pentru a separa componentele de tensiune constantă și în schimbare, pentru a izola semnalul

Condensator de rezerva

Multe circuite sunt proiectate pentru a oferi o putere constantă și stabilă. De exemplu, 5 V. Sursa de alimentare le furnizează. Dar sistemele ideale nu există și, în cazul unei schimbări bruște a consumului de curent al dispozitivului, de exemplu, atunci când o componentă este pornită, sursa de alimentare nu are timp să „reacționeze” instantaneu și pe termen scurt. are loc căderea de tensiune. În plus, în cazurile în care firul de la sursa de alimentare la circuit este suficient de lung, acesta începe să acționeze ca o antenă și, de asemenea, introduce zgomot nedorit în nivelul de tensiune.

De obicei, abaterea de la tensiunea ideală nu depășește o miime de volt, iar acest fenomen este absolut nesemnificativ atunci când vine vorba de alimentarea, de exemplu, a LED-urilor sau a unui motor electric. Dar în circuitele logice, în care comutarea între zero logic și unul logic are loc pe baza modificărilor tensiunilor mici, zgomotul sursei de alimentare poate fi confundat cu un semnal, ceea ce va duce la comutare incorectă, care, ca un efect de domino, va pune sistemul. într-o stare imprevizibilă.

Pentru a preveni astfel de defecțiuni, un condensator de rezervă este plasat direct în fața circuitului

În momentele în care tensiunea este plină, condensatorul este încărcat până la saturație și devine o sarcină de rezervă. De îndată ce nivelul de tensiune pe linie scade, condensatorul de rezervă acționează ca o baterie rapidă, eliberând încărcătura acumulată anterior pentru a umple golul până când situația revine la normal. O astfel de asistență la sursa principală de alimentare apare de un număr mare de ori în fiecare secundă.

Dacă gândim din alt punct de vedere: condensatorul extrage componenta alternativă din tensiunea continuă și, trecând prin el însuși, o duce de la linia de alimentare la pământ. Acesta este motivul pentru care condensatorul de rezervă este numit și „condensator bypass”.

Ca rezultat, tensiunea netezită arată astfel:

Condensatoarele tipice utilizate în aceste scopuri sunt condensatoarele ceramice cu o valoare nominală de 10 sau 100 nF. Celulele electrolitice mari sunt prost potrivite pentru acest rol, deoarece sunt mai lente și nu își vor putea elibera rapid încărcarea în aceste condiții, unde zgomotul este de înaltă frecvență.

Într-un singur dispozitiv, condensatorii de rezervă pot fi prezenți în multe locuri: în fața fiecărui circuit, care este o unitate independentă. De exemplu, Arduino are deja condensatori de rezervă care asigură funcționarea stabilă a procesorului, dar înainte de a alimenta ecranul LCD conectat la acesta, trebuie să-l instalezi pe al tău.

Filtru condensator

Un condensator de filtru este folosit pentru a elimina semnalul de la senzor, care îl transmite sub forma unei tensiuni variabile. Exemple de astfel de senzori sunt un microfon sau o antenă Wi-Fi activă.

Să ne uităm la schema de conectare pentru un microfon electret. Microfonul electret este cel mai comun și omniprezent: exact în asta se folosește telefoane mobile, în accesorii pentru calculatoare, sisteme de sonorizare.

Microfonul necesită alimentare pentru a funcționa. În stare de tăcere, rezistența sa este mare și se ridică la zeci de kiloohmi. Când este expus la sunet, poarta tranzistorului cu efect de câmp construit în interior se deschide și microfonul își pierde rezistența internă. Pierderea și restabilirea rezistenței are loc de mai multe ori în fiecare secundă și corespunde fazei undei sonore.

La ieșire, ne interesează doar tensiunea în acele momente în care există sunet. Dacă nu ar exista condensator C, ieșirea ar fi întotdeauna afectată suplimentar tensiune constantă nutriţie. C blochează această componentă constantă și permite trecerea numai a abaterilor, care corespund sunetului.

Sunetul audibil, care ne interesează, este în intervalul de frecvență joasă: 20 Hz - 20 kHz. Pentru a izola semnalul sonor de tensiune, și nu zgomotul de putere de înaltă frecvență, ca C Se folosește un condensator electrolitic lent de 10 µF. Dacă s-ar folosi un condensator rapid, să zicem 10 nF, semnalele non-audio ar trece la ieșire.

Rețineți că semnalul de ieșire este furnizat ca tensiune negativă. Adică, atunci când ieșirea este conectată la masă, curentul va curge de la sol la ieșire. Valorile de vârf ale tensiunii în cazul unui microfon sunt de zeci de milivolți. Pentru a inversa tensiunea și a crește valoarea acesteia, ieșirea V afară de obicei conectat la un amplificator operațional.

Conectarea condensatoarelor

În comparație cu conexiunea rezistențelor, calculul valorii finale a condensatoarelor arată invers.

La conexiune paralelă capacitatea totală se însumează:

Când este conectat în serie, capacitatea finală este calculată folosind formula:

Dacă există doar doi condensatori, atunci cu o conexiune în serie:

În cazul special a doi condensatori identici, capacitatea totală conexiune serială egală cu jumătate din capacitatea fiecăruia.

Caracteristici limită

Documentația pentru fiecare condensator indică maximul tensiune admisibilă. Depășirea acestuia poate duce la defectarea dielectricului și la explozia condensatorului. Pentru condensatoarele electrolitice, polaritatea trebuie respectată. În caz contrar, fie electrolitul se va scurge, fie va avea loc din nou o explozie.

Un condensator este format din două plăci separate printr-un strat dielectric. Dacă plăcilor se aplică o tensiune constantă, atunci o placă va fi încărcată pozitiv, cealaltă negativ. După deconectarea condensatorului, încărcările de pe plăci vor rămâne, ceea ce permite acestui dispozitiv să fie folosit ca dispozitiv de stocare a energiei electrice. Cantitatea de energie acumulată (capacitate) depinde de aria plăcilor, de materialul acestora, de proprietățile și de tipul de dielectric așezat între plăci. Unitatea de măsură de bază pentru capacitate este faradul (F). Aceasta este o valoare destul de mare în practică, se folosesc de obicei fracții de farad - microfarads (μF), nanofarads (nF), picofarads (pF).

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

Al doilea parametru al oricărui condensator, care este foarte important, este tensiunea nominală (de funcționare) a condensatorului. Aceasta este tensiunea furnizată plăcilor, care nu poate fi depășită, altfel condensatorul se va defecta. Tensiunea în volți și capacitatea sunt adesea indicate pe corpul condensatorului însuși.

Următorul parametru nu este inerent tuturor tipurilor de condensatoare - polaritatea. Dacă condensatorul este polar, atunci la bornele sale poate fi aplicată numai tensiune constantă, cu „+” al sursei pe placa pozitivă, „-” pe placa negativă. Polaritatea este, de asemenea, indicată pe carcasă, adesea prin marcarea unui terminal (fie „+” fie „-“).

Așa este indicată polaritatea pe condensatoarele SMD

Banda „minus” este situată vizavi de ieșirea „-”.

Iar pe condensatoarele domestice „semnul plus” poate fi plasat direct pe corp (pe lateral sau la capăt)

Acest tip are întotdeauna un „minus” pe corp

Dacă condensatorul este nepolar, atunci poate funcționa în circuite AC și DC, iar în al doilea caz nu este necesară monitorizarea polarității tensiunii.

Pe scheme electrice condensatorii sunt desemnați după cum urmează:

Aici există un condensator nepolar în stânga, iar al doilea și al treilea simbol corespund unui condensator polar, iar în a treia imagine semnul „+” poate fi absent.

Și ca exemplu:

Condensatorii din diagrame sunt desemnați prin simbolul C, astfel încât condensatorul C1 este nepolar cu o capacitate de 100 nanofarads, C2 este polar, cu o capacitate de 30 microfarads pentru o tensiune nominală de 15 V.

Important! Puteti inlocui condensatorul cu orice capacitate adecvata si tip adecvat, dar la o tensiune NU MAI MAI SĂCĂ decât cea indicată în diagramă. Mai sus te rog.

Condensatoare fixe

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