Конденсатор воздушный, электролитический, пленочный, слюдяной, керамический, бумажный, масляный, полипропиленовый особенности, характеристики, применение

Особенности конденсаторов разных типов. Применение. Типовые схемы (10+)

Электрический конденсатор. Принцип работы, применение, классификация - Виды конденсаторов. Типовые схемы

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Воздушные конденсаторы

Диэлектриком в таких конденсаторах выступает воздух. Достоинства: простота изготовления переменных конденсаторов, предназначенных для механической регулировки емкости, рассчитанных на постоянные механические воздействия. Недостатки: нестабильность, зависимость от температуры и влажности среды, ненадежность, большие габариты, маленькая емкость на единицу объема, относительно низкая электрическая прочность, ограниченная пробоем воздуха между пластинами. Такие конденсаторы бывают обычно только переменные. Применять эту технологию в других случаях признано нецелесообразным.

Бумажные конденсаторы

Диэлектриком является бумага, пропитанная трансформаторным маслом. Достоинства: высокая надежность и электрическая прочность. Для конденсаторов, рассчитанных на высокое напряжение - достаточная высокая емкость на единицу объема, низкий ток утечки. Многие силовые конденсаторы делают именно по такой технологии: складывают две пластины с бумагой между ними, сворачивают в рулон, помещают рулон в банку, банку заполняют трансформаторным маслом и запаивают. Недостатки: большой вес, большая собственная индуктивность и собственное сопротивление.

Электролитические (оксидные) конденсаторы

Диэлектриком является слой оксидов на поверхности активного металла (обычно, алюминия). Конденсатор производится путем помещения ленты из активного металла в электролит. На поверхности металла сразу образуется пленка прочного окисла. Она изолирует металл от электролита. Особенностью большинства электролитических конденсаторов является полярность. Они держат расчетное напряжение при одной полярности, но быстро разрушаются при другой полярности напряжения. Это вызвано особенностями химических процессов между металлом пластины и электролитом. Для пленки оксида характерно постепенно разрушаться, трескаться. При правильной полярности такие микротрещины моментально затягиваются новым оксидом. При неправленой полярности сразу начинает восстанавливаться металл. Трещина расползается по всей пластине. Существуют специальные приемы борьбы с этим эффектом, так что в продаже есть неполярные электролитические конденсаторы, но они дороже полярных. Достоинства: высокая емкость на единицу объема, единицу массы. Недостатки: полярность, низкая надежность и электрическая прочность, высокие потери, токи утечки, шумы, нестабильность, быстрый износ, потеря свойств со временем, высокие внутренние индуктивность и сопротивление.

Слюдяные конденсаторы

Диэлектрик - слюда. Такие конденсаторы используют тот факт, что слюда сама способна накапливать энергию. Ее диэлектрическая проницаемость намного больше единицы, так что при меньших габаритах удается накопить больше энергии. Достоинства: высокая емкость на единицу объема, единицу массы, высокая электрическая прочность. Недостатки: нелинейность, нестабильность параметров, зависимость емкости от силы тока, высокая цена. Слюда вообще ведет себя в электрическом поле странно.

Керамические конденсаторы

Конденсаторы на основе керамики. Достоинства: низкие шумы, высокая температурная и временная стабильность, надежность, низкие потери, электрическая прочность. Недостатки: плохие массогабаритные характеристики.

Пленочные конденсаторы

Конденсаторы на основе разнородных синтетических пленок. Такие конденсаторы могут обладать самыми разными свойствами в зависимости от применяемых пленок. Их чаше всего используют электрических схемах.

Полипропиленовые, тефлоновые, ... конденсаторы

Диэлектриком является полипропилен, тефлон или другие специальные полимеры высокой электрической прочности и сопротивления. Такие конденсаторы имеют очень высокое сопротивление диэлектрика. Саморазряд в них идет очень медленно. Они имеют очень маленький уровень шума.

Конденсаторы классифицируются по точности маркировки. Есть серии конденсаторов с маркировкой емкостью с точностью 30%, 20%, 10%, 5%, 1% и т. д.

Реактивное сопротивление конденсатора

Конденсатор не обладает классическим омическим сопротивлением. Если к конденсатору приложить фиксированное напряжение, что ток через него течь не будет (за исключением совсем небольшого тока утечки). Но если к конденсатору приложено переменное напряжение, то за счет периодической зарядки и разрядки пластин, в цепи появится ток.

Конденсатор не обладает классическим омическим сопротивлением. Если к конденсатору приложить фиксированное напряжение, что ток через него течь не будет (за исключением совсем небольшого тока утечки). Но если к конденсатору приложено переменное напряжение, то за счет периодической зарядки и разрядки пластин, в цепи появится ток.

При чем ток через конденсатор не зависит от напряжения в текущий момент, а зависит от скорости изменения напряжения, то есть от производной функции зависимости напряжения от времени. Так, если на конденсатор подано синусоидальное напряжение, то ток будет иметь форму косинуса. Именно благодаря такому фазовому сдвигу на конденсаторе не рассеивается тепловая энергия.

Кстати отсутствие рассеивания тепловой энергии на конденсаторе является некоторой иллюзией. Во-первых, через конденсатор протекает ток, этот ток протекает также через цепи питания, провода и нагревает их. Во-вторых, у самого конденсатора есть внутреннее сопротивление пластин и выводов. На нем тоже выделяется тепло. У всех конденсаторов есть ограничения по максимальному току, особенно это характерно для электролитических конденсаторов, которые обладают большой емкостью и большим сопротивлением пластин (помните, что в электролитических конденсаторах одной из пластин является электролит, который ток проводит довольно плохо). Превышение этого тока приводит к нагреву конденсатора, снижению надежности, старению, пробою или отгоранию проводников.

Если рассматривать синусоидальное напряжение и оперировать понятиями действующего напряжения и тока, то можно написать формулу, напоминающую закон Ома для резисторов. [Действующий ток через конденсатор] = [Действующее напряжение на конденсаторе] / [Z], где [Z] = 1 / (2 * ПИ * [Частота напряжения] * [Емкость конденсатора]). Эта формула полезна при расчете конденсаторных делителей переменного напряжения и фильтров высших и низших частот.

Особенности применения конденсаторов в схемах

Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно.

[Емкость параллельно соединенных конденсаторов] = [Емкость C1] + [Емкость C2]

[Емкость последовательно соединенных конденсаторов] = 1 / (1 / [Емкость C1] + 1 / [Емкость C2])

На рисунке приведены типовые схемы на конденсаторах. (А) - Емкостный делитель переменного напряжения. [Напряжение на нижнем конденсаторе] = [Входное напряжение] * [Емкость верхнего конденсатора] / ([Емкость нижнего конденсатора] + [Емкость верхнего конденсатора]) (Б) - Фильтр высших частот. (В) - Фильтр низших частот. (Г) - Демфер.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.