Конденсатор: типы, емкость, практика, полезные советы

Подписаться

Конденсатор – электрическая цепь, содержащая две точки для соединения с другими цепями, с заданным значением емкости и небольшой проводимостью. Конденсатор – пассивный электронный компонент, который накапливает заряд и энергию электрического поля. Самая простая конструкция представляет собой два электрода в форме пластин (обкладки), разделенных диэлектриком с толщиной меньшей, чем размеры обкладок. На практике электрический конденсатор состоит из множества слоев диэлектрика и многослойных электродов.

Электрические конденсаторы используют в системах энергоснабжения для стабилизации электрической энергии в условиях переменного тока, для сглаживания пульсирующего тока, для устранения искрения контактов и радиопомех, для создания симметричного трехфазного напряжения и т.д.

Электрические параметры зависят от конструкции конденсатора и свойств используемых материалов. Чтобы правильно подобрать конденсатор для конкретного устройства, необходимо выяснить следующие параметры:


  1. Емкость,
  2. Рабочее напряжение (максимальное напряжение при длительной работе конденсатора без изменения свойств),
  3. Необходимую точность диапазон значений емкости,
  4. Температурный коэффициент емкости,
  5. Стабильность,
  6. Ток утечки диэлектрика при номинальном напряжении и заданной температуре.

Емкость конденсатора (С) определяют по формуле:,

где q ― заряд, накопленный в конденсаторе, U ― разность потенциалов между его электродами. Единица измерения в системе СИ ― фарад (Ф). В практике применяют микрофарад (мкФ) и пикофарад (пФ).

Емкость конденсатора зависит от электродов (форма и размер), их расположения и свойств диэлектрика, который разделяет электроды. Электродами могут быть плоские параллельные и цилиндрические пластины (рис. 1, а, б).

Электродами могут быть  плоские параллельные и цилиндрические  пластины

Емкость конденсатора можно проверить в домашних условиях, для этого понадобится компьютер со звуковой картой и программы C-ESR-метр.

Стабильность параметров конденсаторов может меняться с течением времени. Проверить качество конденсатора можно так:

Конденсаторы различают по возможности изменения емкости на:

  • постоянные – основной класс конденсаторов, не меняют емкости
  • переменные – возможно изменение емкости во время эксплуатации прибора
  • подстроечные – емкость изменяется только при регулировке и не меняется во время эксплуатации прибора

В зависимости от назначения конденсаторы разделяют на классы:

  • общего назначения, применяемые в большинстве приборов. Самые распространенные низковольтные конденсаторы, требования к ним минимальные.
  • специального назначения. Сюда входят импульсные, дозиметрические, помехоподавляюшие, высоковольтные, пусковые и т.д.

Конденсаторы бывают:

  • вакуумные,
  • с газообразным диэлектриком,
  • с жидким диэлектриком,
  • с твёрдым органическим диэлектриком (бумага, пленка, комбинированные),
  • с твердым неорганическим диэлектриком (керамика, стекло, неорганические пленки, слюда),
  • оксидно-полупроводниковые и электролитические конденсаторы. Это конденсаторы с очень большой удельной емкостью. Анодом здесь является оксидный слой на металле, изготовляют его из фольги алюминия, ниобия или тантала. В качестве катода служит электролит или полупроводник, который наносят на оксидный слой.

Электролитические конденсаторы обычно используют при возникновении необходимости в большой емкости. Здесь применяют специальную бумагу, которую пропитывают электролитом. Обкладки делают из алюминия или тантала.

Очень важно не ошибиться в полярности при подключении для избегания взрыва конденсатора.

На корпусе компонента производители всегда указывают знак «минус». Такие конденсаторы работают в сглаживающих фильтрах и разделительных цепях.

Электролитические  конденсаторы

Керамические конденсаторы – это небольшой керамический диск, покрытый с двух сторон проводником. Такие конденсаторы используют в разделительных цепях.

Керамические  конденсаторы

Пленочные конденсаторы имеют более высокую емкость, которая достигается за счет принципа «многослойности», т.е. используют слои диэлектрика, которые чередуются со слоями обкладок. Диэлектриком здесь является тефлон, поликарбонат, металлизированная бумага, полиэстер, полипропилен. Бывают радиальные и аксиальные виды пленочных конденсаторов, они отличаются расположением обкладок и слоев диэлектрик. Такие конденсаторы применяют в высоковольтных источниках питания.

Пленочные  конденсаторы

Слюдяные конденсаторы используют в устройствах воспроизведения звука, различных фильтрах и т.д. В качестве диэлектрика используют природный материал ― слюду, которая имеет как относительно высокую диэлектрическую проницаемость, так и электрическую и механическую прочность.

Расшифровка маркировки конденсатора:

МБМ – металлобумажный малогабаритный

КПК-М – подстроечный керамический малогабаритный

БМТ – бумажный малогабаритный теплостойкий

КТ – керамический трубчатый

МБГО – металлобумажный герметизированный однослойный

МБГЧ – металлобумажный герметизированный однослойный

ПСО – пленочный стирофлексный открытый

КЛС – керамический литой секционный

КД – керамический дисковый

КСО – слюдянной опресованный

МБГ – металлобумажный герметизированный

БМ – бумажный малогабаритный

КМ – керамический монолитный

МБГТ – металлобумажный герметизированный теплостойкий

ПМ – полистироловый малогабаритный

ПО – пленочный открытый

В таблицах 1-3 приведены данные об основных характеристиках конденсаторов разных типов.

Таблица 1. Керамические, электролитические и конденсаторы на основе металлизированной пленки: характеристики

Таблица 2. Слюдяные и конденсаторы с полиэстеровой и полипропиленовой основой: характеристики

Таблица 3. Слюдяные конденсаторы с поликарбонатной, полистиреновой и танталовой основой: характеристики

О цветовой маркировке конденсаторов

Корпус большинства конденсаторов имеет надпись с информацией об их номинальной емкости и рабочем напряжении. Но иногда можно встретить и цветовую маркировку.

На некоторых конденсаторах можно увидеть маркировочную надпись из двух строк. В первой строке содержится информация об их емкости (пФ или же мкФ) и точности (К = 10%, М 20%). Во второй строке – информация о допустимом постоянном напряжении, а также код материала диэлектрика.

Для монолитных керамических конденсаторов характерна маркировка кодом, который состоит из трех цифр. В этом коде третья цифра указывает на то, сколько нулей необходимо приписать к первым двум цифрам, чтобы узнать емкость в пикофарадах.

Так выглядит цветовой код, обозначающий номинал конденсатора

Так  выглядит цветовой код, обозначающий  номинал конденсатора

Пример 1. Что значит код 103, указанный на конденсаторе? Этот код означает, что к числу 10 необходимо дописать три нуля, чтобы получилась емкость конденсатора – это будет 10 000 пФ.
Пример 2. На конденсаторе стоит такая маркировка: 0,22/20 250. Это значит, что емкость данного конденсатора составляет 0,22 мкФ ± 20% и рассчитан он на постоянное напряжение 250 В.

Некоторые замечания и полезные советы. При работе с конденсаторами следует:

  • уменьшать рабочее напряжение при повышении температуры;
  • создавать большой запас прочности по напряжению;
  • обеспечить реальное рабочее напряжения около 0,5 допустимого значения;
  • принудительно понижать рабочие напряжения для частот выше 50-60 Гц или импульсных сигналов;
  • для повышения безопасности в цепь разряда следует подключить резистор, имеющий сопротивление 1 МОм параллельно конденсатору;
  • для выравнивания напряжений в высоковольтных цепях нужно подключить резистор, имеющий сопротивление в диапазоне 220 к0м ― 1 МОм, параллельно каждому конденсатору;
  • керамические проходные конденсаторы устанавливают непосредственно на корпус аппарата или металлический экран;
  • необходимо учитывать амплитуду импульса тока заряда, могущего в разы превосходить допустимое значение, чтобы не ошибиться с выбором конденсатора в качестве фильтра источника электропитания;
  • не допускать ошибок при определении полярности включения для использования электролитического конденсатора как разделительного;
  • электролитические конденсаторы взаимозаменяемы, внимание следует обращать на значение рабочего напряжения.
ВложениеРазмер
capacitor-01.JPG18.86 КБ
capacitor-02.JPG44.21 КБ
capacitor-03.JPG12.71 КБ
capacitor-04.JPG29.16 КБ
capacitor-08.JPG149.78 КБ
+
2
-
24 Апреля 2014, 14:45