Что собой представляет устройство конденсатора, его назначение и сферы его использования

Что собой представляет устройство конденсатора, его назначение и сферы его использования

Содержание
  1. Дефиниция
  2. Способ функционирования и устройство
  3. Разновидности конденсаторов и их устройство
  4. Главные функциональные параметры и устройство пассивного элемента
  5. В какой сфере используют конденсаторы
  6. Завершение

конденсатор устройство

В различной электрической технике присутствуют некоторые неактивные элементы. Это резистор и конденсатор. Первый можно встретить в мелких и крупных бытовых приборах, измерительном оборудовании.

Главное свойство конденсатора – накапливать энергию в источниках питания, поэтому его можно встретить во всевозможных фильтрах и другие областях.

В рамках данной публикации мы расскажем о том, что собой представляет это устройство, и подробнее поговорим о сферах его использования.

Дефиниция

конденсаторы устройство

Название данного пассивного элемента образовалось в латинском языке, и в переводе означает – накапливание.В науке эта дефиниция используется для обозначения целой группы различных приборов, способных копить в себе энергию.

Узнать, сколько же электрического заряда было накоплено в устройстве можно из формулы, которую мы оставим ниже.

Энергия равняется емкости и квадрату напряженности на его обкладках, деленное на два. Электроток протекает через емкость исключительно во время заряда.

E=〖(CU)〗^2/2

Выражаясь простым языком, данный пассивный элемент способен сохранять в себе энергию силового поля.Самое стандартное наполнение устройства – это два проводника, которые отделяет диэлектрик.

На схемах он обозначается согласно общим принципам электротехнических чертежей. Это две полосы размером 8 миллиметров, дистанция между которыми – 1,5 миллиметра.

Способ функционирования и устройство

kondensator-metalloplenochnyj, устройство

После того, как мы разобрались с условным обозначением пассивных элементов, можно поговорить о том, как же он функционирует.

В то время как проводники устройство конденсатора подсоединяют к источнику питания, заряды от зажимов со знаком «+» и «–» направляются к этим проводникам.

На них начинается скопление электрических зарядов. После того, как емкость зарядов и устройство пассивного элемента приобретает свое минимальное значение, подача электротока останавливается.

Это происходит из-за того, что между проводниками размещен диэлектрик, который не может постоянно пропускать.

После отсоединения конденсатора от питания, на нем остается энергия, которая присутствует и на его выводах. Эти скопившиеся заряды имеют противоположные знаки.

Исходя из этого, тот проводник, который подсоединяли к плюсовому выводу источника питания – будет положительным. А проводник, подключенный к минусовому выводу будет иметь знак «–».

Функционирование этого пассивного элемента основывается на притягивании зарядов на электрической линии разных направленностей.

Если подвести итог, работу конденсатора можно описать так: он сохраняет энергию, которую получил от источника питания.Но в некоторых случаях возможны сбои в работе, которые позволяют энергии утекать.

конденсаторы, устройство

На заметку! Первый конденсатор появился в конце 18 столетия и назывался  – Лейденская банка.Данное изделие могло сохранять в себе энергию и извергать искры во время замыкания проводников.

Разумеется, что данное устройство может принимать и другие формы, к примеру, спирали, цилиндры или сферы.Это связано с тем, что емкость прибора напрямую зависит от площади проводников и,наоборот, касательно дистанции между ними.

Спиральные конденсаторы могут увеличить емкость, в силу увеличения площади проводников. При этом габариты всего изделия остаются прежними. Примеры разных форм конденсаторов показаны на картинке выше.

Разновидности конденсаторов и их устройство

Классифицировать данный пассивный элемент цепи можно по разным параметрам.

  1. По изменению емкости: постоянные; переменные. Размер емкости может меняться тем, кто использует аппарат, или за счет изменения уровня напряженности.
  2. В зависимости от полюса используемого напряжения: неполярные. Функционирует в цепи переменного электротока; полярные. Дают сбой в работе, если подсоединено напряжение с неподходящим полюсом.
  3. По материалу изготовления прибора, который коррелирует со сферой использования:
  • Бумажные и металлобумажные. Имеют маркировку в виде четырех заглавных букв «МБГЧ». Часто встречаются в странах постсоветского образца, работают в цепях переменного электротока и  выглядят, как железный куб;

kondensator-motornyi-tc, устройство

  • Керамические. Также работают в цепи переменного тока. В основном ими отфильтровывают помехи на высокой частоте. Стоят достаточно дорого, поскольку некоторая пропускная способность диэлектрика образует емкость с большим количеством слоев, что схоже с электролитами.
  • Плёночные. Стоят относительно недорого, а применяются почти во всех сферах. Для них характерен небольшой коэффициент утечки энергии, небольшая емкость, способность работать с высокой напряженностью вне зависимости от полюса источника питания.
  • С воздушным диэлектриком. Такая деталь чаще всего используется в радиоприемниках и имеет относительно небольшую емкость. Но преимущество в том, что ее удобно изменять.

kondensator-podstroechnyj, устройство

  • Электролитические. Такие конденсаторы изготавливаются в форме маленьких бочек и служат для фильтрации сетевых импульсов в блоках питания. Способ функционирования и составляющие устройства могут делать размер емкости больше. Но по истечению некоторого времени они сгорают или меняют форму.Здесь между проводниками лежит тонкий слой оксида металла. В блоках питания в основном устанавливают конденсаторы с прослойкой алюминиевых электролитов.А для устройств, которые работают под высоким напряжением, применяют прослойку из тантала, также являющуюся электролитом. У таких устройств происходит намного меньше утечек, и они более стойки к воздействиям окружающей среды. Чего нельзя сказать об алюминиевых диэлектриках.
  • Полимерные. Устойчивы к низким температурам и могут пропускать импульсные электротоки высокого напряжения.

Главные функциональные параметры и устройство пассивного элемента

В том случае, если вам нужно отремонтировать или изготовить какой-нибудь электрический прибор, необходимо подобрать соответствующий конденсатор.

Чтобы правильно это сделать, необходимо прочитать главные функциональные свойства данного пассивного элемента. Потому что от него зависит качественная работа всей электрической линии.

Минимальная величина емкости. Отображает главное свойство всего устройства, показывает, сколько энергии может накопить конденсатор. Данный показатель отображается в фарадах [Ф].

конденсаторы, устройство

Но значения настолько маленькие, что для измерений добавляют отрицательные степени:

  1. Милифарады, мФ – 0, 001 Ф (10-3);
  2. Микрофарады, мкФ – 0, 000 001 Ф (10-6);
  3. Нанофарады, нФ – 0, 000 000 001 Ф (10-9);
  4. Пикофарады, пФ – 0, 000 000 000 001 Ф (10-12).

Показатель минимального уровня напряженности показывает то напряжение, до которого прибор может исправно функционировать длительное время.Если значение будет увеличиваться, 99,9%, что в слое диэлектрика образуется пробоина.

Значения могут быть от десятка вольт (для устройств с электролитами) и доходить до десятка тысяч вольт (для пленочных и керамических конденсаторов).

Во время ремонта показатель минимального напряжения обязан быть выше, чем после поломки. Но никак не ниже.

Показатель допустимого отклонения показывает, какая разница может быть между настоящей емкостью конденсатора и заявленной.

Этот показатель может достигать до 30%. Но некоторые виды приборов, работающих на высокой частоте, допускают отклонение не более чем в 1%. В таких моделях необходима максимальная точность.

Для конденсаторов с электролитами очень важен показатель температуры, к которой устойчива емкость.К примеру, у приборов, изготовленных их металла, во время снижения температуры уменьшается емкость.

А показатель электрического противодействия начинает расти.

виды конденсаторов, устройство

В английском языке он обозначается аббревиатурой ESR. На русском языке она выглядит так – ЭПС, и расшифровывается, как эквивалентное последовательное сопротивление.

Это, по сути, сопротивление на котором при протекании импульсов тока будет выделяться тепло. Что крайне важно для алюминиевых конденсаторов.

В какой сфере используют конденсаторы

А теперь перейдем к главному вопросу данной статьи, – в каких сферах можно встретить пассивный элемент – конденсатор?

Как мы уже говорили, чаще всего конденсатор можно встретить при фильтрации сетевых импульсов в различных блоках питания.

Изображение показывает, в каком месте проложен электролит. Здесь работает правило: чем выше напряженность – тем больше должна быть емкость устройства.

Второе место по применению конденсаторов занимают фильтры устройств, работающих с разной величиной частот.

Именно по такому принципу во многих системах акустики так размещают басы, средние и большие частоты по колонкам без использования посторонних элементов.

kondensator-elektroliticheskij, устройство

Еще одна сфера использования – небольшие блоки питания.Их используют, чтобы зарядить маломощные аккумуляторы, недорогие светодиоды или радиоприемники.

Принцип работы этой схемы заключается в том, что пленочный конденсатор в цепи размещают за прибором, от которого происходит питание. Это ограничивает электроток при помощи реактивной силы противодействия.

Snubber (амортизатор) – этот прибор защищает полупроводниковые ключи и соединения реле от излишнего напряжения, которые возникают при соединении. В некоторых моделях БП, работающих на высокой частоте, применяют амортизаторы из таких пассивных элементов, как конденсатор и резистор.

Благодаря им, главные технологические свойства прибора улучшаются, а нагрузка на элементы снижается, они практически не нагреваются.

Способ функционирования амортизатора основывается на уменьшении параметров роста и нагрузки на ключи. Это происходит за счет действия постоянной времени заряда емкости.

Завершение

kondensator-metalloplenochnyj, устройство

На этом все! Мы рассказали вам, что собой представляет конденсатор, его устройство, и в каких сферах он применяется.

Если данная тема вас заинтересовала, рекомендуем более подробно изучить виды этого пассивного элемента, какие у них есть технические особенности.

К примеру, если необходима аккуратная точность и качество в работе прибора, используют электролиты с маркировкой low-ESR. Их также могут заменить диэлектрики из тантала.

Комментариев нет, будьте первым кто его оставит