Polaariset ja ei-polaariset kondensaattorit - mikä on ero. Mikä on kondensaattori?Käytetään tämän mallin kondensaattorin ominaisuuksia

Sen jälkeen, kun kappaleiden jako johtimiin ja ei-johtaviksi oli perustettu ja sähköstaattisilla koneilla tehdyt kokeet yleistyivät, oli täysin luonnollista yrittää "kerätä" sähkövarauksia jonkinlaiseen lasiastiaan, joka voisi varastoida ne. Monista tällaisiin kokeisiin osallistuneista fyysikoista kuuluisin oli hollantilainen Leidenin professori Muschenbroek (Muschenbreck) (1692-1761).

Tietäen, että lasi ei johda sähköä, hän (vuonna 1745) otti vedellä täytetyn lasipurkin (kolvin), pudotti siihen sähkökoneen johtimessa riippuvan kuparilangan ja otti purkin oikeaan käteensä ja kysyi hänen avustajansa pyörittämään palloautoja. Samalla hän oletti oikein, että johtimesta tulevat varaukset kerääntyisivät lasipurkkiin.

Kun hän tunsi, että purkkiin oli kertynyt riittävä määrä varauksia, hän päätti irrottaa kuparilangan vasemmalla kädellä. Samaan aikaan hän tunsi voimakkaan iskun, hänestä tuntui, että "loppu oli tullut". Kirjeessä Reaumurille Pariisiin (vuonna 1746) hän kirjoitti, että "ne suosittelen sinua olemaan toistamatta tätä uutta ja kauheaa kokemusta" ja että "edes Ranskan kruunun vuoksi hän ei suostu joutumaan sellaiseen kauheaan shokkiin .”

Näin keksittiin Leyden-purkki (nimetty Leidenin kaupungin mukaan) ja pian ensimmäinen yksinkertainen kondensaattori, yksi yleisimmistä sähkölaitteista.

Muschenbruckin kokeilu loi aidon sensaation paitsi fyysikkojen, myös monien sähkökokeista kiinnostuneiden amatöörien keskuudessa.

Riippumatta Muschenbruckista, samassa 1745, saksalainen tiedemies E.G. ryhtyi myös luomaan Leyden-purkin. Kleist. Fyysikot eri maista alkoivat tehdä kokeita Leyden-purkilla ja vuosina 1746-1747. Ensimmäiset teoriat Leyden-purkista kehittivät kuuluisa amerikkalainen tiedemies B. Franklin ja fysiikan kabinetin pitäjä, englantilainen W. Watson. On mielenkiintoista huomata, että Watson yritti määrittää sähkön etenemisnopeuden "saattamalla" sen "käymään" 12 000 jalkaa.

Yksi Leyden-purkin keksinnön tärkeimmistä seurauksista oli sähköpurkausten vaikutuksen toteaminen ihmiskehoon, mikä johti sähkölääketieteen syntymiseen.

Apotti Nollet toisti Muschenbruckin kokeen Ranskan kuninkaan läsnäollessa. Hän muodosti 180 vartijan ketjun, jotka pitivät kädestä, joista ensimmäinen piti tölkkiä kädessään ja viimeinen kosketti lankaa ja veti kipinän. ”Iskun tunsivat kaikki kerralla; oli uteliasta nähdä monenlaisia eleitä ja kuulla kymmenien ihmisten välitön huuto." Tästä sotilasketjusta sai alkunsa termi "sähköpiiri".

Vähitellen Leyden-purkin muotoilua paranneltiin: vesi korvattiin hautelilla, jonka jälkeen ulkopinta peitettiin ohuilla lyijylevyillä; Myöhemmin sisä- ja ulkopinnat alettiin peittää tinafoliolla, ja tölkki sai nykyaikaisen ulkonäön.

Purkilla tehdyssä tutkimuksessa todettiin (vuonna 1746 englantilainen B. Wilson), että astiaan kerätyn sähkön määrä on verrannollinen vuorausten kokoon ja kääntäen verrannollinen eristävän pilarin paksuuteen. 70-luvulla XVIII vuosisadalla metallilevyjä alettiin erottaa ei lasilla, vaan ilmaraolla - näin ilmestyi yksinkertaisin kondensaattori.

materiaalien mukaan.

Kondensaattorit, kuten vastukset, ovat radiotekniikan laitteiden lukuisimpia elementtejä. Tietoja kondensaattorin ominaisuuksista- "varasto" Olen jo puhunut sähkövarauksista. Samalla hän sanoi, että kondensaattorin kapasitanssi on sitä suurempi, mitä suurempi on sen levyjen pinta-ala ja mitä ohuempi niiden välinen dielektrinen kerros.

Sähköisen kapasitanssin perusyksikkö on farad (lyhennetty F, nimetty englantilaisen fyysikon M. Faradayn mukaan. Kuitenkin 1 F - Tämä on erittäin suuri kapasiteetti. Esimerkiksi maapallon kapasitanssi on alle 1 F. Sähkö- ja radiotekniikassa käytetään kapasitanssin yksikköä, joka vastaa faradin miljoonasosaa, jota kutsutaan mikrofaradiksi (lyhennettynä μF). Yhdessä faradissa on 1 000 000 mikrofaradia, eli 1 mikrofaradi = 0,000 001 F. Mutta tämä kapasitanssiyksikkö on usein liian suuri. Siksi on olemassa vielä pienempi kapasitanssiyksikkö, jota kutsutaan pikofaradiksi (lyhennettynä pF), joka on mikrofaradin miljoonasosa, eli 0,000001 µF; 1 µF = 1 000 000 pF. Kaikille kondensaattoreille, olivatpa ne vakioita tai muuttuvia, on pääasiallisesti tunnusomaista niiden kapasitanssit, jotka ilmaistaan pikofaradeina ja mikrofaradeina, vastaavasti.

Piirikaavioissa kondensaattoreiden kapasitanssit 1 - 9999 pF on merkitty kokonaisluvuilla, jotka vastaavat niiden kapasitanssia näissä yksiköissä ilman merkintää pF, ja kondensaattoreiden kapasitanssit 0,01 μF (10 000 pF) ja enemmän.— mikrofaradin osissa tai mikrofaradeissa ilman merkintää μF. Jos kondensaattorin kapasitanssi on yhtä suuri kuin kokonaisluku mikrofaradeja, toisin kuin kapasitanssin merkintä pikofaradeissa, pilkku ja nolla sijoitetaan viimeisen merkitsevän numeron jälkeen. Esimerkkejä kondensaattorien kapasiteeteista kaavioissa: C1 = 47 vastaa 47 pF, C2 = 3300 vastaa 3300 pF; C3 = 0,47 vastaa 0,047 uF (47 000 pF); C4 = 0,1 vastaa 0,1 uF; C5 = 20,0 vastaa 20 µF.

Kondensaattori yksinkertaisimmassa muodossaan koostuu kahdesta levystä, jotka on erotettu eristeellä. Jos kondensaattori on kytketty tasavirtapiiriin, tämän piirin virta pysähtyy. Kyllä, tämä on ymmärrettävää: tasavirta ei voi virrata eristimen läpi, joka on kondensaattorin eriste. Kondensaattorin sisällyttäminen tasavirtapiiriin vastaa sen katkaisemista (emme ota huomioon päällekytkentähetkeä, kun kondensaattorin lyhytaikainen latausvirta ilmestyy piiriin). Kondensaattori ei toimi näin vaihtovirtapiirissä. Muista: jännitteen napaisuus vaihtovirtalähteen liittimissä muuttuu ajoittain. Tämä tarkoittaa, että jos sisällytät kondensaattorin tällaisella virtalähteellä saatavaan piiriin, sen levyt latautuvat vuorotellen tämän virran taajuudella. Tämän seurauksena piirissä virtaa vaihtovirtaa.

Kondensaattori, kuten vastus ja kela, tarjoaa vastuksen vaihtovirralle, mutta se on erilainen eri taajuuksilla virroille. Se voi siirtää hyvin korkeataajuisia virtoja ja samalla olla lähes eriste matalataajuuksisille virroille. Esimerkiksi radioamatöörit käyttävät joskus sähkövalaistusverkkojohtoja ulkoisten antennien sijasta ja yhdistävät niihin vastaanottimet 220 kapasiteetin kondensaattorin kautta.– 510 pF. Valittiinko tämä kondensaattori sattumalta? Ei, ei sattumalta. Tällaisen kapasiteetin kondensaattori läpäisee hyvin korkeataajuisia virtoja, jotka ovat välttämättömiä vastaanottimen toiminnalle, mutta sillä on suuri vastustuskyky verkossa virtaavalle 50 Hz:n vaihtovirralle. Tässä tapauksessa kondensaattorista tulee eräänlainen suodatin, joka kulkee korkeataajuisen virran läpi ja estää matalataajuisen virran.

Kondensaattorin kapasitanssi vaihtovirtaan riippuu sen kapasitanssista ja virran taajuudesta: mitä suurempi on kondensaattorin kapasitanssi ja virran taajuus, sitä pienempi sen kapasitanssi. Tämä kondensaattorin vastus voidaan määrittää riittävällä tarkkuudella käyttämällä seuraavaa yksinkertaistettua kaavaa

RC = 1/6fC
π (tarkemmin 6.28, koskaπ = 3,14).

missä RC on kondensaattorin kapasitanssi, Ohm; f - virran taajuus, Hz; C on tämän kondensaattorin kapasitanssi, F; numero 6 - arvo 2 pyöristettynä kokonaisiksi yksiköiksiπ (tarkemmin 6.28, koskaπ = 3,14).

Selvitetään tämän kaavan avulla, kuinka kondensaattori käyttäytyy suhteessa vaihtovirtoihin, jos käytämme antennina virtajohtoja. Oletetaan, että tämän kondensaattorin kapasitanssi on 500 pF (500 pF = 0,0000000005 F). Verkkotaajuus 50 Hz. Otetaan radioaseman keskimääräiseksi kantoaaltotaajuudeksi 1 MHz (1 000 000 Hz), joka vastaa aallonpituutta 300 m. Mikä vastus tällä kondensaattorilla on radiotaajuudelle?

Rc = = 1/(6·1000000·0,0000000005) ~=300 ohmia.

Entä vaihtovirta?

Rc = 1/(6·50·0,0000000005) ~= 7 MOhm.

Ja tässä on tulos: 500 pF:n kapasiteetin kondensaattori tarjoaa 20 000 kertaa vähemmän vastusta korkeataajuiselle virralle kuin matalataajuiselle virralle. Vilpittömästi? Pienemmän kapasiteetin kondensaattori tarjoaa entistä suuremman vastuksen verkon vaihtovirralle.

Kondensaattorin kapasitanssi vaihtovirtaan pienenee kapasitanssin ja virran taajuuden kasvaessa ja päinvastoin kasvaa sen kapasitanssin ja virran taajuuden pienentyessä.

Kondensaattorin ominaisuutta olla välittämättä tasavirtaa ja johtaa eri taajuisia vaihtovirtoja eri tavoin käytetään erottamaan sykkivät virrat komponentteihinsa, säilyttämään joidenkin taajuuksien virrat ja kuljettamaan läpi muiden taajuuksien virtoja.

Miten vakiokondensaattorit rakennetaan?

Kaikissa vakiokapasiteettisissa kondensaattoreissa on johtavat levyt ja niiden välissä - keramiikkaa, kiillettä, paperia tai muuta kiinteää dielektristä materiaalia. Käytetyn eristeen tyypin mukaan kondensaattoreita kutsutaan keraamiksi, kiilleksi tai paperiksi. Joidenkin keraamisten vakiokondensaattorien ulkonäkö on esitetty kuvassa. 1

Riisi. 1. Keraamiset

He käyttävät erityistä keramiikkaa eristeenä, levyillä— ohuita kerroksia hopeoitua metallia kerrostettu keramiikan pinnalle, ja johtimet ovat messinki hopeoituja lankoja tai liuskoja, jotka on juotettu levyihin. Kondensaattorin kotelot on peitetty päältä emalilla.

Yleisimmät keraamiset kondensaattorit ovat KDK (Ceramic Disc Capacitor) ja KTK (Ceramic Tubular Capacitor) tyypit: KTK-tyyppisessä kondensaattorissa yksi levy asetetaan ohutseinämäisen keraamisen putken sisäpinnalle ja toinen ulkopinnalle. Joskus putkimaiset kondensaattorit sijoitetaan suljettuihin posliinikoteloihin metallisuojuksilla päissä. Nämä ovat KGK-tyyppisiä kondensaattoreita.

Keraamisilla kondensaattoreilla on suhteellisen pienet kapasitanssit - jopa useita tuhansia pikofaradeja. Ne sijoitetaan niihin piireihin, joissa suurtaajuinen virta kulkee (antennipiiri, värähtelypiiri) niiden välistä viestintää varten.

Pienen kokoisen, mutta suhteellisen suuren kapasiteetin kondensaattorin saamiseksi se ei ole valmistettu kahdesta, vaan useista levyistä, jotka on pinottu ja erotettu toisistaan dielektrillä (kuva 2). Tässä tapauksessa jokainen vierekkäisten levyjen pari muodostaa kondensaattorin. Kytkemällä nämä levyparit rinnakkain saadaan merkittävän kapasiteetin omaava kondensaattori.

Riisi. 2. Kiillekondensaattorit

Näin on suunniteltu kaikki kondensaattorit, joissa on kiilledielektrisyys. Heidän lautasensa— Levyt ovat alumiinifoliolevyjä tai hopeakerroksia, jotka on kerrostettu suoraan kiillelle, ja johdot ovat hopeoituja lankapaloja. Tällaiset kondensaattorit on valettu muovilla. Nämä ovat KSO-kondensaattoreita. Niiden nimi sisältää numeron, joka kuvaa kondensaattorien muotoa ja kokoa, esimerkiksi: KSO-1, KSO-5. Mitä suurempi luku, sitä suurempi kondensaattorin koko. Jotkut kiillekondensaattorit valmistetaan keraamisissa, vedenpitävissä koteloissa. Niitä kutsutaan SGM-tyyppisiksi kondensaattoreiksi. Kiillekondensaattorien kapasitanssi vaihtelee välillä 47 - 50 000 pF (0,05 µF). Kuten keraamiset, ne on tarkoitettu korkeataajuisiin piireihin sekä käytettäväksi lukituksena ja suurtaajuuspiirien väliseen kommunikaatioon.

Paperikondensaattoreissa (kuva 3) eriste on parafiinikyllästettyä ohutta paperia ja levyt ovat folio. Paperinauhat kansien kanssa rullataan rullaksi ja asetetaan pahvi- tai metallikoteloon. Mitä leveämmät ja pidemmät levyt ovat, sitä suurempi on kondensaattorin kapasitanssi.

Riisi. 3. Paperi- ja metalli-paperikondensaattorit, joiden kapasiteetti on vakio

Paperikondensaattoreita käytetään pääasiassa matalataajuisissa piireissä sekä virtalähteiden estämiseen. Paperieristeisiä kondensaattoreita on monenlaisia. Ja kaikissa niissä on kirjain B (paperi). BM-tyypin (Small Paper) kondensaattorit on suljettu metalliputkiin, jotka on täytetty päistään erityisellä hartsilla.

KB-kondensaattoreissa on sylinterimäiset pahvikotelot. KBG-I-tyypin kondensaattorit sijoitetaan posliinikoteloihin, joissa on metalliset päädyt, jotka on kytketty levyihin, joista ulottuvat kapeat lyijyterälehdet.

Kondensaattoreita, joiden kapasiteetti on jopa useita mikrofaradia, valmistetaan metallikoteloissa. Näitä ovat KBG-MP-, KBG-MN- ja KBGT-tyyppiset kondensaattorit. Niitä voi olla kaksi tai kolme yhdessä rakennuksessa.

MBM-tyyppisten (Metal-Paper Small-sized) kondensaattorien eriste on lakattua kondensaattoripaperia ja levyt ovat alle mikronin paksuisia metallikerroksia kerrostettuna paperin toiselle puolelle. Tämän tyyppisten kondensaattoreiden ominaisuus— kyky parantaa itseään eristeen sähköisen hajoamisen jälkeen.

Erityinen ryhmä vakiokapasiteettisia kondensaattoreita ovat elektrolyyttiset kondensaattorit (kuva 4).

Riisi. 4. Elektrolyyttikondensaattorit

Elektrolyyttikondensaattori muistuttaa sisäiseltä rakenteeltaan jonkin verran paperikondensaattoria. Se sisältää kaksi alumiinifolionauhaa. Yhden niistä pinta on peitetty ohuella oksidikerroksella. Alumiiniliuskojen välissä on erityisellä paksulla nesteellä kyllästetty huokoinen paperinauha.— elektrolyyttiä. Tämä nelikerroksinen nauha rullataan ja asetetaan alumiiniseen lieriömäiseen kuppiin tai patruunaan.

Kondensaattorin eriste on oksidikerros. Positiivinen levy (anodi) on nauha, jossa on oksidikerros. Se on yhdistetty kehosta eristettyyn terälehteen. Toinen, negatiivinen levy (katodi) paperi, joka on kyllästetty elektrolyytillä teipillä, jossa ei ole oksidikerrosta, on yhdistetty metallirunkoon. Siten keho on negatiivinen pääte, ja siitä eristetty terälehti on elektrolyyttikondensaattorin positiivisen levyn napa. Näin suunnitellaan erityisesti KE- ja K50-3-tyyppiset kondensaattorit. KE-2-kondensaattorit eroavat KE-tyyppisistä kondensaattoreista vain paneeliin asennettavassa muoviholkissa, jossa on kierre ja mutteri. K50-3-kondensaattorien alumiinikotelot ovat patruunan muotoisia, joiden halkaisija on 4,5– 6 ja pituus 15-20 mm. johtopäätöksiä— lanka Tyypin K50-6 kondensaattorit on suunniteltu samalla tavalla. Mutta niiden elektrodiliittimet (levyt) on eristetty koteloista.

Piirikaavioissa elektrolyyttikondensaattorit on kuvattu samalla tavalla kuin muut vakiokapasitanssin kondensaattorit - kahdella " viivoja, mutta laita merkki positiivisen puolen lähelle« + » .

Elektrolyyttikondensaattoreiden kapasitanssit ovat suuret— fraktioista useisiin tuhansiin mikrofaradeihin. Ne on suunniteltu käytettäviksi piireissä, joissa on sykkiviä virtoja, kuten AC-tasasuuntaajasuodattimia, kytkentään matalataajuisten piirien välillä. Tässä tapauksessa kondensaattorin negatiivinen elektrodi on kytketty piirin negatiiviseen napaan ja positiiviseen— positiivisella napallaan. Jos kytkentänapaisuutta ei noudateta, elektrolyyttikondensaattori saattaa epäonnistua.

Elektrolyyttikondensaattorien nimelliskapasitanssit on kirjoitettu niiden koteloihin. Todellinen kapasiteetti voi olla huomattavasti suurempi kuin nimelliskapasiteetti.

Jokaisen kondensaattorin tärkein ominaisuus on kapasitanssin lisäksi myös sen nimellisjännite, eli jännite, jolla kondensaattori voi toimia pitkään menettämättä ominaisuuksiaan. Tämä jännite riippuu kondensaattorin dielektrisen kerroksen ominaisuuksista ja paksuudesta. Eri tyyppiset keraamiset, kiille-, paperi- ja metalli-paperikondensaattorit on suunniteltu nimellisjännitteille 150 - 1000 V tai enemmän.

Elektrolyyttikondensaattoreita valmistetaan nimellisjännitteillä useista volteista 30:een- 50 V ja 150 - 450 - 500 V. Tässä suhteessa ne jaetaan kahteen ryhmään: pienjännite ja korkea jännite. Ensimmäisen ryhmän kondensaattoreita käytetään piireissä, joissa on suhteellisen pieni jännite, ja toisen ryhmän kondensaattoreita— piireissä, joissa on suhteellisen korkea jännite.

Kun valitset malliisi kondensaattoreita, kiinnitä aina huomiota niiden nimellisjännitteisiin. Piirissä, jonka jännite on pienempi kuin nimellisjännite, kondensaattorit voidaan kytkeä päälle, mutta piirissä, jonka jännite on suurempi kuin nimellisjännite, niitä ei voida kytkeä päälle. Jos kondensaattorilevyillä on jännite, joka ylittää sen nimellisjännitteen, dielektri rikkoutuu. Rikkoutunut kondensaattori on käyttökelvoton.

Nyt muuttuvista kondensaattoreista.

Yksinkertaisimman säädettävän kondensaattorin rakenne on esitetty kuvassa. 5. Yksi sen vuorauksesta - staattori on paikallaan. Toinen roottori— kiinnitetty akseliin. Kun akseli pyörii, levyjen limitysalue ja sen mukana kondensaattorin kapasitanssi muuttuvat.

Riisi. 5. Yksinkertaisin säädettävä kondensaattori

Vastaanottimien viritetyissä värähtelypiireissä käytettävät säädettävät kondensaattorit koostuvat kahdesta levyryhmästä (kuva 6, a), jotka on valmistettu alumiinilevystä tai messingistä. Roottorilevyt on yhdistetty akselilla. Staattorilevyt on myös kytketty ja eristetty roottorista. Kun akseli pyörii, staattoriryhmän levyt tulevat vähitellen roottoriryhmän levyjen välisiin ilmaraoihin, jolloin kondensaattorin kapasitanssi muuttuu tasaisesti. Kun roottorilevyt on poistettu kokonaan staattorilevyjen välisistä rakoista, kondensaattorin kapasitanssi on pienin; sitä kutsutaan kondensaattorin alkukapasitanssiksi. Kun roottorilevyt ovat täysin työnnettyinä staattorilevyjen väliin, kondensaattorin kapasitanssi on suurin, eli suurin tietylle kondensaattorille. Kondensaattorin maksimikapasitanssi on suurempi, mitä enemmän se sisältää levyjä ja sitä pienempi on liikkuvien ja paikallaan olevien levyjen välinen etäisyys.

Kuvassa esitetyissä kondensaattoreissa. 5 ja 6, a, eriste on ilmaa. Pienikokoisissa säädettävissä kondensaattoreissa (kuva 6, b) eriste voi olla paperia, muovikalvoja tai keramiikkaa. Tällaisia kondensaattoreita kutsutaan kiinteiksi dielektrisiksi muuttuviksi kondensaattoreiksi. Pienemmillä mitoilla kuin ilmadielektrisillä kondensaattoreilla niillä voi olla merkittävät maksimikapasitanssit. Juuri näitä kondensaattoreita käytetään pienten transistorivastaanottimien värähtelypiirien virittämiseen.

Riisi. 7. Yksi muuttuvien kondensaattorien lohkon malleista

Yksittäiset kondensaattorit ja säädettävät kondensaattorit, joissa on ilmadielektrisyys, vaativat huolellista käsittelyä. Jopa pieni taivutus tai muu vaurio levyissä johtaa oikosulkuun niiden välillä. Samojen kondensaattorilevyjen korjaus- se on monimutkainen asia.

Kiinteällä eristeellä varustetut kondensaattorit sisältävät myös virityskondensaattoreita, jotka ovat eräänlaisia muuttuvia kondensaattoreita. Useimmiten tällaisia kondensaattoreita käytetään virittämään virtapiirejä resonanssiin, minkä vuoksi niitä kutsutaan virityskondensaattoreiksi. Yleisimpien virityskondensaattorien mallit on esitetty kuvassa. 8. Jokainen niistä koostuu suhteellisen massiivisesta keraamisesta alustasta ja ohuesta keraamisesta kiekosta. Alustan pinnalle (levyn alle) ja levylle levitetään metallikerroksia sektoreiden muodossa, jotka ovat kondensaattorin levyjä. Kun levy pyörii akselinsa ympäri, sektorilevyjen limitysalue muuttuu ja kondensaattorin kapasitanssi muuttuu.

Virityskondensaattorien kapasiteetti ilmoitetaan niiden koteloissa murtoluvun muodossa, jossa osoittaja on pienin ja nimittäjä on tietyn kondensaattorin suurin kapasiteetti. Jos esimerkiksi kondensaattoriin on merkitty 6/30, se tarkoittaa, että sen pienin kapasitanssi on 6 pF ja suurin 30 pF. Trimmerin kondensaattoreilla on yleensä pienin kapasitanssi 2 – 5 pF ja korkein 100 asti– 150 pF. Joitakin niistä, kuten KPK-2, voidaan käyttää säädettävinä kondensaattoreina yksinkertaisten yksipiirivastaanottimien konfigurointiin.

Kondensaattorit, kuten vastukset, voidaan kytkeä rinnan tai sarjaan. Kytkentäkondensaattorit turvautuvat useimmiten tapauksissa, joissa vaaditun arvoista kondensaattoria ei ole käsillä, mutta on muitakin, joista tarvittava kapasitanssi voidaan valmistaa. Jos kytket kondensaattoreita rinnakkain (kuva 8, a), niiden kokonaiskapasitanssi on yhtä suuri kuin kaikkien kytkettyjen kondensaattorien kapasitanssien summa, ts.

Yhteys = C1 + C2 + C3 jne.

Joten esimerkiksi jos C1 = 33 pF ja C2 = 47 pF, näiden kahden kondensaattorin kokonaiskapasitanssi on: Yhteensä = 33 + 47 = 80 pF. Kun kondensaattorit kytketään sarjaan (kuva 8, b), niiden kokonaiskapasitanssi on aina pienempi kuin ketjun pienin kapasitanssi. Se lasketaan kaavalla

Yhteys = C1 · C2/(C1 + C2)

Oletetaan esimerkiksi, että C1 = 220 pF ja C2 = 330 pF; sitten Yhteensä = 220 · 330/(220 + 330) = 132 pF. Kun kaksi saman kapasitanssin kondensaattoria kytketään sarjaan, niiden kokonaiskapasitanssi on puolet kummankin kapasitanssista.

Riisi. 8. Kondensaattorien rinnakkais (a) ja sarja (b) kytkennät

Kondensaattori

Kondensaattorin suunnittelun perusta on kaksi johtavaa levyä, joiden välissä on eriste

Vasemmalla ovat pinta-asennettavat kondensaattorit; oikealla - kondensaattorit tilavuusasennukseen; päällä - keraaminen; alla - elektrolyyttinen.

Erilaisia kondensaattoreita tilavuusasennukseen

Kondensaattorin ominaisuudet

Tasavirtapiirissä oleva kondensaattori voi johtaa virtaa sillä hetkellä, kun se on kytketty piiriin (kondensaattori latautuu tai latautuu); transienttiprosessin lopussa kondensaattorin läpi ei kulje virtaa, koska sen levyt on erotettu toisistaan dielektrinen. Vaihtovirtapiirissä se suorittaa vaihtovirtavärähtelyjä kondensaattorin syklisen latauksen kautta.

missä on kuvitteellinen yksikkö, on virtaavan sinimuotoisen virran taajuus ja on kondensaattorin kapasitanssi. Tästä seuraa myös, että kondensaattorin reaktanssi on yhtä suuri: . Tasavirralla taajuus on nolla, joten kondensaattorin reaktanssi on ääretön (ihannetapauksessa).

Sähköpiirikaavioissa kondensaattoreiden nimelliskapasitanssi ilmoitetaan yleensä mikrofaradeina (1 µF = 10 6 pF) ja pikofaradeina, mutta usein nanofaradeina. Kun kapasiteetti on enintään 0,01 µF, kondensaattorin kapasitanssi ilmoitetaan pikofaradeina, mutta mittayksikköä ei saa ilmoittaa, ts. jälkiliite "pF" jätetään pois. Kun ilmoitat kapasiteetin nimellisarvon muissa yksiköissä, ilmoita mittayksikkö (picoFarad). Kuten myös kaavioissa oleville suurjännitekondensaattoreille, niiden maksimikäyttöjännite ilmoitetaan voltteina (V) tai kilovolteina (kV) kapasitanssin nimeämisen jälkeen. Esimerkiksi: "10 mikronia x 10 V". Osoita kapasiteetin muutosalueen, esimerkiksi: “10 – 180”. Tällä hetkellä kondensaattoreita valmistetaan nimelliskapasiteetilla desimaalilogaritmisista arvojen E3, E6, E12, E24 sarjoista, ts. arvoja on 3, 6, 12, 24 per vuosikymmen, joten arvot sopivalla toleranssilla (scatter) kattavat koko vuosikymmenen.

Kondensaattorien ominaisuudet

Pääasetukset

Kapasiteetti

Kondensaattorin pääominaisuus on sen kapasiteettia. Kondensaattorin nimitys ilmaisee nimelliskapasitanssin arvon, kun taas todellinen kapasitanssi voi vaihdella merkittävästi useista tekijöistä riippuen. Kondensaattorin todellinen kapasitanssi määrää sen sähköiset ominaisuudet. Siten kapasitanssin määritelmän mukaan levyn varaus on verrannollinen levyjen väliseen jännitteeseen ( q = CU ). Tyypilliset kapasitanssiarvot vaihtelevat pikofaradeista satoihin mikrofaradeihin. On kuitenkin olemassa kondensaattoreita, joiden kapasiteetti on jopa kymmeniä faradeja.

Tasaisen kondensaattorin, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä, joiden kummankin pinta-ala on etäisyyden päässä toisistaan, kapasitanssi SI-järjestelmässä ilmaistaan kaavalla: , missä on väliaineen suhteellinen dielektrisyysvakio, joka täyttää välisen tilan. levyt (tämä kaava pätee vain, kun paljon pienempiä kuin levyjen lineaariset mitat).

Suuren kapasiteetin saamiseksi kondensaattorit kytketään rinnan. Tässä tapauksessa kaikkien kondensaattorien levyjen välinen jännite on sama. Akun kokonaiskapasiteetti rinnakkain kytkettyjen kondensaattoreiden määrä on yhtä suuri kuin kaikkien akkuun sisältyvien kondensaattorien kapasitanssien summa.

Jos kaikilla rinnakkain kytketyillä kondensaattoreilla on sama etäisyys levyjen välillä ja samat dielektriset ominaisuudet, nämä kondensaattorit voidaan esittää yhtenä suurena kondensaattorina, joka on jaettu pienemmän alueen fragmentteihin.

Kun kondensaattorit kytketään sarjaan, kaikkien kondensaattorien varaukset ovat yhtä suuret. Akun kokonaiskapasiteetti peräkkäin kytketyt kondensaattorit on yhtä suuri kuin

tai

Tämä kapasiteetti on aina pienempi kuin akun mukana tulevan kondensaattorin minimikapasiteetti. Sarjakytkennällä kondensaattoreiden hajoamismahdollisuus kuitenkin pienenee, koska jokainen kondensaattori vastaa vain osan jännitelähteen potentiaalierosta.

Jos kaikkien sarjaan kytkettyjen kondensaattorien levyjen pinta-ala on sama, nämä kondensaattorit voidaan esittää yhtenä suurena kondensaattorina, jonka levyjen välissä on pino kaikkien sen muodostavien kondensaattoreiden dielektrisiä levyjä.

Erityinen kapasiteetti

Kondensaattoreille on ominaista myös erityinen kapasitanssi - kapasitanssin suhde dielektrisen tilavuuteen (tai massaan). Ominaiskapasitanssin maksimiarvo saavutetaan dielektrin minimipaksuudella, mutta samalla sen läpilyöntijännite pienenee.

Nimellisjännite

Toinen, yhtä tärkeä kondensaattorien ominaisuus on nimellisjännite - kondensaattoriin merkitty jännitearvo, jolla se voi toimia tietyissä olosuhteissa käyttöikänsä aikana säilyttäen parametrit hyväksyttävissä rajoissa.

Nimellisjännite riippuu kondensaattorin rakenteesta ja käytettyjen materiaalien ominaisuuksista. Käytön aikana kondensaattorin jännite ei saa ylittää nimellisjännitettä. Monissa kondensaattoreissa sallittu jännite laskee lämpötilan noustessa.

Vastakkaisuus

Kondensaattorit, jotka romahtivat ilman räjähdystä lämpötilan ja jännitteen vuoksi, jotka eivät sovellu käyttöolosuhteisiin.

Monet oksididielektriset (elektrolyyttiset) kondensaattorit toimivat vain, kun jännitteen napaisuus on oikea elektrolyytin ja dielektrisen vuorovaikutuksen kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Kun jännitteen napaisuus käännetään, elektrolyyttikondensaattorit epäonnistuvat yleensä eristeen kemiallisen tuhoutumisen seurauksena, minkä seurauksena virta kasvaa, elektrolyytin kiehuminen sisällä ja tämän seurauksena kotelon räjähdysmahdollisuus.

Elektrolyyttikondensaattorien räjähdykset ovat melko yleisiä. Räjähdysten pääasiallinen syy on kondensaattorin ylikuumeneminen, joka johtuu useimmissa tapauksissa vuodosta tai vastaavan sarjaresistanssin lisääntymisestä ikääntymisestä (koskee pulssilaitteita). Muiden osien ja henkilövahinkojen vähentämiseksi nykyaikaiset suuren kapasiteetin kondensaattorit asentavat venttiilin tai tekevät loven runkoon (näet sen usein X-, K- tai T-kirjaimen lopussa). Kun sisäinen paine kasvaa, venttiili avautuu tai kotelo tuhoutuu lovea pitkin, haihtunut elektrolyytti tulee ulos syövyttävänä kaasuna ja paine laskee ilman räjähdystä tai sirpaleita.

Oikeilla kondensaattoreilla on kapasitanssin lisäksi myös oma resistanssi ja induktanssi. Suurella tarkkuudella todellisen kondensaattorin vastaava piiri voidaan esittää seuraavasti:

Kondensaattorin sähköeristysvastus - r

Eristysresistanssi on kondensaattorin resistanssi tasavirralle, jonka antaa r = U / I ut, Missä U- kondensaattoriin syötetty jännite, I ut- vuotovirta.

Vastaava sarjavastus - R

Vastaava sarjavastus (ESR, englanti. ESR) johtuu pääasiassa kondensaattorin levyjen ja johtimien materiaalin sähkövastuksesta ja niiden välisestä koskettimesta (koskettimista) sekä häviöistä eristeessä. Tyypillisesti ESR kasvaa kondensaattorin läpi kulkevan virran taajuuden kasvaessa.

Useimmissa tapauksissa tämä parametri voidaan jättää huomiotta, mutta joskus (esim. jos käytetään elektrolyyttikondensaattoreita kytkentävirtalähteen suodattimissa) riittävän pieni arvo voi olla elintärkeä laitteen luotettavuuden kannalta (katso esim. Kondensaattoriplagia ) .

Ekvivalentti sarjainduktanssi - L

Vastaava sarjainduktanssi johtuu pääasiassa kondensaattorilevyjen ja johtojen sisäisestä induktanssista. Matalilla taajuuksilla (jopa muutama kilohertsi) sitä ei yleensä oteta huomioon sen merkityksettömyyden vuoksi.

Häviötangentti

Häviötangentti on kompleksisen dielektrisyysvakion imaginaari- ja reaaliosien suhde.

Lämpötilakerroin (TKE)

TKE - suhteellinen kapasitanssin muutos, kun ympäristön lämpötila muuttuu yhden Celsius-asteen (Kelvin). Näin ollen kapasitanssin arvo lämpötilan funktiona esitetään lineaarisella kaavalla:

missä Δ T- lämpötilan nousu °C tai °K suhteessa normaaleihin olosuhteisiin, joissa kapasitanssiarvo on määritelty. TKE:tä käytetään luonnehtimaan kondensaattoreita, joiden kapasitanssi on lineaarisesti riippuvainen lämpötilasta. TKE:tä ei kuitenkaan ole määritetty kaikille kondensaattoreille. Kondensaattoreissa, joiden kapasitanssi on epälineaarinen riippuvuus lämpötilasta, ja kondensaattoreilla, joiden kapasitanssi vaihtelee suuresti ympäristön lämpötilan vaikutuksesta, on merkintä kapasitanssin suhteellisesta muutoksesta käyttölämpötila-alueella.

Dielektrinen absorptio

Jos ladattu kondensaattori puretaan nopeasti nollajännitteeseen kytkemällä matalaresistanssinen kuorma, ja poista sitten kuorma ja tarkkaile jännitettä kondensaattorin liittimissä, näemme, että jännite nousee hitaasti. Tätä ilmiötä kutsutaan dielektrinen absorptio tai

Kondensaattori on sähköpiirin osa, joka toimii varauksen tallennuslaitteena.

Tälle laitteelle on nykyään monia käyttöalueita, mikä selittää niiden laajan valikoiman. Ne eroavat materiaaleista, joista ne on valmistettu, tarkoituksesta ja pääparametrin laajuudesta. Mutta kondensaattorin pääominaisuus on sen kapasiteetti.

Kondensaattorin toimintaperiaate

Design

Kaavioissa kondensaattori on merkitty kahtena rinnakkaisena linjana, joita ei ole kytketty toisiinsa:

Tämä vastaa sen yksinkertaisinta rakennetta - kaksi levyä (levyä), jotka on erotettu eristeellä. Tämän tuotteen varsinainen muotoilu koostuu useimmiten levyistä, jotka on kääritty rullalle, jossa on kerros dielektrisiä tai muita hienoja muotoja, mutta olemus pysyy samana.

Sähkökapasiteetti on johtimen kyky kerätä sähkövarauksia. Mitä enemmän varausta johdin voi pitää tietyllä potentiaalierolla, sitä suurempi on kapasitanssi. Varauksen Q ja potentiaalin φ välinen suhde ilmaistaan kaavalla:

missä Q on varaus coulombeina (C), φ on potentiaali voltteina (V).

Kapasitanssi mitataan faradeina (F), jotka muistat fysiikan tunneista. Käytännössä pienemmät yksiköt ovat yleisempiä: millifarad (mF), mikrofarad (µF), nanofarad (nF), pikofarad (pF).

Varastointikapasiteetti riippuu johtimen geometrisista parametreista ja väliaineen dielektrisyysvakiosta, jossa se sijaitsee. Joten johtavasta materiaalista valmistetulle pallolle se ilmaistaan kaavalla:

C = 4πεε0R

jossa ε0-8.854·10^−12 F/m on sähkövakio ja ε on väliaineen dielektrisyysvakio (taulukkoarvo jokaiselle aineelle).

Todellisessa elämässä joudumme usein olemaan tekemisissä ei yhden johtimen, vaan tällaisten järjestelmien kanssa. Joten tavallisessa litteässä kondensaattorissa kapasitanssi on suoraan verrannollinen levyjen pinta-alaan ja käänteisesti niiden väliseen etäisyyteen:

C = εε0S/d

ε tässä on levyjen välisen välikkeen dielektrisyysvakio.

Rinnakkais- ja sarjajärjestelmien kapasiteetti

Kondensaattorien rinnakkaiskytkentä edustaa yhtä suurta kondensaattoria, jolla on sama dielektrinen kerros ja levyjen kokonaispinta-ala, joten järjestelmän kokonaiskapasitanssi on kunkin elementin kapasitanssien summa. Rinnakkaisliitännän jännite on sama ja varaus jakautuu piirielementtien kesken

C=C1+C2+C3

Kondensaattorien sarjakytkennälle on ominaista yhteinen varaus ja hajautettu jännite elementtien välillä. Siksi kapasiteettia ei lasketa yhteen, vaan sen käänteinen:

1/C=1/С1+1/С2+1/С3

Yhden kondensaattorin kapasitanssin kaavasta voidaan päätellä, että identtisillä elementeillä, jotka on kytketty sarjaan, ne voidaan esittää yhtenä suurena, jolla on sama levypinta-ala, mutta dielektrisen kokonaispaksuudella.

Reaktanssi

Kondensaattori ei voi johtaa tasavirtaa, kuten sen suunnittelusta näkyy. Tällaisessa piirissä se voi vain ladata. Mutta AC-piireissä se toimii hyvin, latautuu jatkuvasti. Elleivät eristeen ominaisuuksista johtuvat rajoitukset (se voidaan rikkoa, kun jänniteraja ylittyy), tätä elementtiä ladattaisiin loputtomasti (ns. ideaalkondensaattori, jotain aivan mustaa kappaletta ja ideaalikaasua ) tasavirtapiirissä, ja sen läpi kulkeva virta ei kulje. Yksinkertaisesti sanottuna DC-piirissä olevan kondensaattorin resistanssi on ääretön.

Vaihtovirralla tilanne on erilainen: mitä korkeampi taajuus piirissä, sitä pienempi elementin vastus. Tätä vastusta kutsutaan reaktanssiksi, ja se on kääntäen verrannollinen taajuuteen ja kapasitanssiin:

Z = 1/2πfC

missä f on taajuus hertseinä.

Energia varasto

Varatun kondensaattorin varastoima energia voidaan ilmaista kaavalla:

E=(CU^2)/2=(q^2)/2C

missä U on levyjen välinen jännite ja q on kertynyt varaus.

Kondensaattori värähtelevässä piirissä

Suljetussa piirissä, joka sisältää kelan ja kondensaattorin, voidaan tuottaa vaihtovirtaa.

Kondensaattorin latauksen jälkeen se alkaa purkautua itsestään, jolloin virta kasvaa. Purkautuneen kondensaattorin energiasta tulee nolla, mutta käämin magneettinen energia on maksimi. Virran arvon muutos aiheuttaa kelan itseinduktiivisen emf:n ja se ohjaa inertian avulla virtaa kohti toista levyä, kunnes se on täysin latautunut. Ihannetapauksessa tällaiset värähtelyt ovat loputtomia, mutta todellisuudessa ne kuolevat nopeasti pois. Värähtelytaajuus riippuu sekä kelan että kondensaattorin parametreista:

missä L on kelan induktanssi.

Kondensaattorilla voi olla oma induktanssi, joka voidaan havaita virran taajuuden kasvaessa piirissä. Ihannetapauksessa tämä arvo on merkityksetön ja voidaan jättää huomiotta, mutta todellisuudessa, kun levyt ovat rullattuja levyjä, tätä parametria ei voida jättää huomiotta, varsinkin kun on kyse korkeista taajuuksista. Tällaisissa tapauksissa kondensaattori yhdistää kaksi toimintoa ja edustaa eräänlaista värähtelypiiriä omalla resonanssitaajuudellaan.

Suorituskykyominaisuudet

Edellä mainitun kapasitanssin, itseinduktanssin ja energiaintensiteetin lisäksi todellisilla kondensaattoreilla (ja ei ihanteellisilla) on useita ominaisuuksia, jotka on otettava huomioon valittaessa tätä elementtiä piiriin. Nämä sisältävät:

Ymmärtääksesi, mistä häviöt tulevat, on tarpeen selittää, mitkä ovat tämän elementin sinimuotoisen virran ja jännitteen kaaviot. Kun kondensaattori on ladattu maksimissaan, sen levyissä oleva virta on nolla. Vastaavasti kun virta on suurin, jännitettä ei ole. Eli jännite ja virta ovat eri vaiheissa 90 asteen kulmassa. Ihannetapauksessa kondensaattorilla on vain loisteho:

Q = UI 90:ssä

Todellisuudessa kondensaattorilevyillä on oma vastus, ja osa energiasta kuluu eristeen lämmittämiseen, mikä aiheuttaa energiahäviöitä. Useimmiten ne ovat merkityksettömiä, mutta joskus niitä ei voida jättää huomiotta. Tämän ilmiön pääominaisuus on dielektrisen häviön tangentti, joka on pätötehon (joka saadaan aikaan pienistä häviöistä eristeessä) ja loistehon suhde. Tämä arvo voidaan mitata teoreettisesti esittämällä todellinen kapasiteetti vastaavan vastaavan piirin muodossa - rinnakkain tai sarjassa.

Dielektrisen häviön tangentin määritys

Rinnakkaisliitännässä häviöiden määrä määräytyy virtojen suhteen:

tgδ = Ir/Ic = 1/(ωCR)

Sarjakytkennän tapauksessa kulma lasketaan jännitesuhteella:

tgδ = Ur/Uc = ωCR

Todellisuudessa tgδ:n mittaamiseen he käyttävät laitetta, joka on koottu käyttämällä siltapiiriä. Sitä käytetään suurjännitelaitteiden eristyshäviöiden diagnosointiin. Mittaussiltojen avulla voit mitata myös muita verkkoparametreja.

Nimellisjännite

Tämä parametri on merkitty etikettiin. Se näyttää suurimman jännitteen, joka voidaan syöttää levyihin. Nimellisarvon ylittäminen voi johtaa kondensaattorin rikkoutumiseen ja sen vikaantumiseen. Tämä parametri riippuu eristeen ominaisuuksista ja sen paksuudesta.

Vastakkaisuus

Joillakin kondensaattoreilla on napaisuus, eli se on kytkettävä piiriin tiukasti määritellyllä tavalla. Tämä johtuu siitä, että jonkinlaista elektrolyyttiä käytetään yhtenä levynä ja toisen elektrodin oksidikalvo toimii dielektrisenä. Kun napaisuus muuttuu, elektrolyytti yksinkertaisesti tuhoaa kalvon ja kondensaattori lakkaa toimimasta.

Kapasitanssin lämpötilakerroin

Se ilmaistaan suhteella ΔC/CΔT, jossa ΔT on ympäristön lämpötilan muutos. Useimmiten tämä riippuvuus on lineaarinen ja merkityksetön, mutta aggressiivisissa olosuhteissa toimiville kondensaattoreille TKE on merkitty kaavion muodossa.

Kondensaattorin vika johtuu kahdesta pääasiallisesta syystä - rikkoutumisesta ja ylikuumenemisesta. Ja jos jotkin niiden tyypit pystyvät korjaamaan itsensä rikki, ylikuumeneminen johtaa tuhoon ajan myötä.

Ylikuumeneminen johtuu sekä ulkoisista syistä (naapuripiirielementtien kuumeneminen) että sisäisistä syistä, erityisesti levyjen sarjavastaavaresistanssista. Elektrolyyttikondensaattoreissa se johtaa elektrolyytin haihtumiseen ja okhajoamiseen ja kemialliseen reaktioon tantaalin ja mangaanioksidin välillä.

Tuhoamisen vaara on, että se tapahtuu usein todennäköisyydellä räjähdys kotelot.

Kondensaattorien tekninen suunnittelu

Kondensaattorit voidaan luokitella useisiin ryhmiin. Joten riippuen kyvystä säädellä kapasiteettia, ne jaetaan vakioihin, muuttuviin ja säädettäviin. Muodossa ne voivat olla sylinterimäisiä, pallomaisia ja litteitä. Voit jakaa ne tarkoituksen mukaan. Mutta yleisin luokitus on dielektrisen tyypin mukaan.

Paperiset kondensaattorit

Paperia käytetään dielektrisenä, hyvin usein öljyttynä paperina. Pääsääntöisesti tällaiset kondensaattorit ovat kooltaan suuria, mutta oli myös pieniä versioita ilman öljyämistä. Niitä käytetään stabilointi- ja tallennuslaitteina, ja ne korvataan vähitellen kulutuselektroniikasta nykyaikaisemmilla filmimalleilla.

Öljytyksen puuttuessa niillä on merkittävä haittapuoli - ne reagoivat ilman kosteuteen jopa suljetussa pakkauksessa. Märkä paperi lisää energiahukkaa.

Dielektrinen orgaanisten kalvojen muodossa

Kalvot voidaan valmistaa orgaanisista polymeereistä, kuten:

polyeteenitereftalaatti;
polyamidi;
polykarbonaatti;
polysulfoni;
polypropeeni;
polystyreeni;
fluoroplastinen (polytetrafluorieteeni).

Edellisiin verrattuna tällaiset kondensaattorit ovat kooltaan kompaktimpia eivätkä lisää dielektrisiä häviöitä kosteuden lisääntyessä, mutta monet niistä ovat vaarassa epäonnistua ylikuumenemisen vuoksi, ja ne, joilla tätä haittaa ei ole, ovat kalliimpia.

Kiinteä epäorgaaninen dielektri

Se voi olla kiilleä, lasia ja keramiikkaa.

Näiden kondensaattorien etuna on niiden stabiilisuus ja kapasitanssin riippuvuuden lineaarisuus lämpötilasta, syötetystä jännitteestä ja joissain tapauksissa jopa säteilystä. Mutta joskus tällainen riippuvuus itsessään tulee ongelmaksi, ja mitä vähemmän se on, sitä kalliimpi tuote.

Oksididielektrinen

Sillä valmistetaan alumiini-, solid-state- ja tantaalikondensaattoreita. Niissä on napaisuus, joten ne epäonnistuvat, jos ne on kytketty väärin ja jännite ylittyy. Mutta samalla niillä on hyvä kapasiteetti, ne ovat kompakteja ja vakaasti toimivia. Oikealla toiminnalla ne voivat työskennellä noin 50 tuhatta tuntia.

Tyhjiö

Tällaisia laitteita ovat lasi- tai keraaminen pullo, jossa on kaksi elektrodia, joista ilma pumpataan pois. Niissä ei käytännössä ole häviöitä, mutta niiden alhainen kapasiteetti ja hauraus rajoittavat niiden käyttöalueen radioasemille, joissa kapasitanssin koolla ei ole niin suurta merkitystä, mutta lämmönkestävyydellä on perustavanlaatuinen merkitys.

Sähköinen kaksikerroksinen

Jos katsot, mihin kondensaattoria tarvitaan, voit ymmärtää, että tämä tyyppi ei ole juuri se. Pikemminkin se on lisä- tai varavirtalähde, mihin niitä käytetään. Jotkut tällaisten laitteiden luokat - ionistorit - sisältävät aktiivihiiltä ja elektrolyyttikerroksen, toiset toimivat litiumioneilla. Näiden laitteiden kapasiteetti voi olla jopa satoja faradeja. Niiden haittoja ovat korkeat kustannukset ja aktiivinen vastus vuotovirroilla.

Olipa kondensaattori mikä tahansa, on kaksi pakollista parametria, jotka on otettava huomioon merkinnässä - nämä ovat sen kapasitanssi ja nimellisjännite.

Lisäksi useimmissa niistä on sen ominaisuuksien numeerinen ja aakkosellinen nimitys. Venäläisten standardien mukaisesti kondensaattorit on merkitty neljällä merkillä.

Ensimmäinen kirjain K tarkoittaa "kondensaattoria", seuraava numero on eristeen tyyppi, jota seuraa kohdeosoitin kirjaimen muodossa; viimeinen kuvake voi tarkoittaa sekä suunnittelutyyppiä että kehitysnumeroa, tämä riippuu jo valmistajasta. Kolmas kohta unohtuu usein. Tällaisia merkintöjä käytetään tuotteissa, jotka ovat riittävän suuria niihin mahtumaan. GOST:n mukaan dekoodaus näyttää tältä:

Ensimmäiset kirjaimet:

K on vakiokondensaattori.
CT on trimmeri.
KP on muuttuva kondensaattori.

Toinen ryhmä on eristetyyppi:

Kaikkea tätä ei voi laittaa pieniin kondensaattoreihin, joten käytetään lyhennettyjä merkintöjä, jotka, jos et ole tottuneet siihen, voivat vaatia jopa laskimen ja joskus suurennuslasin. Tämä merkintä koodaa kapasitanssin, jännitteen nimellisarvon ja poikkeamat pääparametrista. Ei ole mitään järkeä tallentaa jäljellä olevia parametreja: nämä ovat yleensä keraamisia kondensaattoreita.

Keraamisten kondensaattorien merkintä

Joskus kaikki on yksinkertaista niiden kanssa - kapasiteetti on merkitty numerolla ja yksiköillä: pF - picofarad, nF - nanofarad, μF - microfarad, mF - millifarad. Eli 100nF-kirjoitus voidaan lukea suoraan. Nimitys on vastaavasti numero ja kirjain V. Mutta joskus tämäkään ei sovi, joten käytetään lyhenteitä. Kapasiteetti mahtuu siis usein kolmeen numeroon (103, 109 jne.), joista viimeinen tarkoittaa nollien määrää ja kaksi ensimmäistä kapasiteettia pikofaradeina. Jos numero 9 on lopussa, nollia ei ole, ja kahden ensimmäisen väliin sijoitetaan pilkku. Kun numero 8 on lopussa, pilkkua siirretään yhden paikan taaksepäin.

Esimerkiksi nimitys 109 tarkoittaa 1 pikofaradia ja 100–10 pikofaradia; 681–680 picofaradia tai 0,68 nanofaradia ja 104–100 tuhatta pF tai 100 nF

Mittayksikön ensimmäinen kirjain löytyy usein pilkuna: p50–0,5 pF, 1n5–1,5 nF, 15μ – 15 µF, 15m – 15 mF. Joskus p:n sijaan kirjoitetaan R.

Kolmen numeron jälkeen voi olla kirjain, joka ilmaisee kapasiteettiparametrin leviämisen:

Jos lasket piirin ominaisuudet SI-yksiköissä, niin kapasitanssin löytämiseksi faradeissa sinun on muistettava luvun 10 eksponentit:

-3 - millifaradia;
-6 - mikrofaradit;
-9 - nanofaradit;
-12 on picofarads.

Siten 01 pF on 0,1 *10^-12 F.

SMD-laitteissa kapasitanssi pikofaradeissa on merkitty kirjaimella ja sen jälkeen oleva numero on 10:n potenssi, jolla tämä arvo on kerrottava.

kirje	C	kirje	C	kirje	C	kirje	C
A	1	J	2,2	S	4,7	a	2,5
B	1,1	K	2,4	T	5,1	b	3,5
C	1,2	L	2,7	U	5,6	d	4
D	1,3	M	3	V	6,2	e	4,5
E	1,5	N	3,3	W	6,8	f	5
F	1,6	P	3,6	X	7,5	m	6
G	1,8	K	3,9	Y	8,2	n	7
Y	2	R	4,3	Z	9,1	t	8

Nimelliskäyttöjännite voidaan merkitä kirjaimella samalla tavalla, jos sen kirjoittaminen kokonaan on ongelmallista. Venäjällä on otettu käyttöön seuraava standardi nimellisarvojen kirjainmerkinnöille:

kirje	V	kirje	V
minä	1	K	63
R	1,6	L	80
M	2,5	N	100
A	3,2	P	125
C	4	K	160
B	6,3	Z	200
D	10	W	250
E	16	X	315
F	20	T	350
G	25	Y	400
H	32	U	450
S	40	V	500
J	50

Luetteloista ja taulukoista huolimatta on silti parempi tutkia tietyn valmistajan koodausta - ne voivat vaihdella eri maissa.

Joidenkin kondensaattoreiden mukana tulee tarkempi kuvaus niiden ominaisuuksista.

Kondensaattori on yleinen kaksinapainen laite, jota käytetään erilaisissa sähköpiireissä. Sillä on vakio tai muuttuva kapasiteetti, ja sille on ominaista alhainen johtavuus; se pystyy keräämään sähkövirran varauksen ja siirtämään sen muihin sähköpiirin elementteihin.
Yksinkertaisimmat esimerkit koostuvat kahdesta levyelektrodista, jotka on erotettu eristeellä ja jotka keräävät vastakkaisia varauksia. Käytännössä käytämme kondensaattoreita, joissa on suuri määrä levyjä, jotka on erotettu eristeellä.

Kondensaattori alkaa latautua, kun elektroninen laite liitetään verkkoon. Kun laite on kytketty, kondensaattorin elektrodeilla on paljon vapaata tilaa, joten piiriin tuleva sähkövirta on suurin. Kun se täytetään, sähkövirta pienenee ja katoaa kokonaan, kun laitteen kapasiteetti on täysin täytetty.

Sähkövirran varauksen vastaanottoprosessissa elektronit (hiukkaset, joilla on negatiivinen varaus) kerätään yhdelle levylle ja ionit (hiukkaset, joilla on positiivinen varaus) kerätään toiselle. Positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten välinen erotin on eriste, jota voidaan käyttää erilaisissa materiaaleissa.

Kun sähkölaite on kytketty virtalähteeseen, sähköpiirin jännite on nolla. Kun säiliöt täyttyvät, piirin jännite kasvaa ja saavuttaa arvon, joka on yhtä suuri kuin virtalähteen taso.

Kun sähköpiiri irrotetaan virtalähteestä ja kuorma on kytketty, kondensaattori lakkaa vastaanottamasta varausta ja siirtää kertyneen virran muihin elementteihin. Kuorma muodostaa piirin levyjensä väliin, joten kun virta katkaistaan, positiivisesti varautuneet hiukkaset alkavat liikkua kohti ioneja.

Piirin alkuvirta, kun kuorma on kytketty, on yhtä suuri kuin negatiivisesti varautuneiden hiukkasten jännite jaettuna kuormitusvastuksen arvolla. Virran puuttuessa kondensaattori alkaa menettää varausta ja kun kondensaattoreiden varaus pienenee, piirin jännitetaso ja virta pienenevät. Tämä prosessi päättyy vasta, kun laitteessa ei ole varausta jäljellä.

Yllä oleva kuva näyttää paperikondensaattorin suunnittelun:
a) lohkon käämitys;
b) itse laite.
Tässä kuvassa:

Paperi;
Folio;
Lasi eriste;
Kansi;
Kehys;
Pahvi tiiviste;
Kääriminen;
Osat.

Kondensaattorin kapasiteetti pidetään sen tärkeimpänä ominaisuutena; aika, joka kuluu laitteen lataamiseen täyteen, kun laite kytketään sähkövirtalähteeseen, riippuu siitä suoraan. Laitteen purkuaika riippuu myös kapasiteetista sekä kuorman koosta. Mitä suurempi vastus R, sitä nopeammin kondensaattori tyhjenee.

Esimerkkinä kondensaattorin toiminnasta harkitse analogisen lähettimen tai radiovastaanottimen toimintaa. Kun laite liitetään verkkoon, induktoriin kytketyt kondensaattorit alkavat kerääntyä varausta, elektrodit kerääntyvät joillekin levyille ja ionit toisille. Kun kapasiteetti on ladattu täyteen, laite alkaa purkautua. Varauksen täydellinen menetys johtaa latauksen alkamiseen, mutta päinvastaiseen suuntaan, eli levyt, joilla oli tällä kertaa positiivinen varaus, saavat negatiivisen varauksen ja päinvastoin.

Kondensaattorien tarkoitus ja käyttö

Tällä hetkellä niitä käytetään lähes kaikessa radiotekniikassa ja erilaisissa elektroniikkapiireissä.
Vaihtovirtapiirissä ne voivat toimia kapasitanssina. Esimerkiksi kun kytket kondensaattorin ja hehkulampun akkuun (tasavirta), lamppu ei syty. Jos liität tällaisen piirin vaihtovirtalähteeseen, hehkulamppu hehkuu ja valon voimakkuus riippuu suoraan käytetyn kondensaattorin kapasitanssin arvosta. Näiden ominaisuuksien ansiosta niitä käytetään nykyään laajalti piireissä suodattimina, jotka vaimentavat korkeataajuisia ja matalataajuisia häiriöitä.

Kondensaattoreita käytetään myös erilaisissa sähkömagneettisissa kiihdyttimissä, valosalamissa ja lasereissa, koska ne pystyvät varastoimaan suuren sähkövarauksen ja siirtämään sen nopeasti muihin matalaresistanssisiin verkkoelementteihin, jolloin syntyy voimakas pulssi.

Toisiovirtalähteissä niitä käytetään tasoittamaan aaltoilua jännitteen tasaamisen aikana.

Mahdollisuus säilyttää latausta pitkään mahdollistaa niiden käytön tiedon tallentamiseen.

Vastuksen tai virtageneraattorin käyttäminen kondensaattorilla varustetussa piirissä mahdollistaa laitteen kapasitanssin lataus- ja purkausajan pidentämisen, joten näitä piirejä voidaan käyttää ajoituspiirien luomiseen, joilla ei ole korkeita vaatimuksia ajallisen stabiilisuuden suhteen.

Erilaisissa sähkölaitteissa ja korkeammissa harmonisissa suodattimissa tätä elementtiä käytetään kompensoimaan loistehoa.