Polar ve polar olmayan kapasitörler - fark nedir? Ne tür kapasitörler var? Kapasitör çeşitleri, özellikleri Alüminyum elektrolitik kapasitörler

Kapasitörler hakkında çok şey yazıldı, halihazırda var olan milyonlarca kelimeye birkaç bin kelime daha eklemeye değer mi? Ekleyeceğim! Sunumumun faydalı olacağına inanıyorum. Sonuçta dikkate alınarak yapılacaktır.

Elektrik kondansatörü nedir

Rusça konuşursak, kapasitöre "depolama cihazı" denilebilir. Bu şekilde daha da net. Üstelik bu isim dilimize tam olarak bu şekilde çevrilmiştir. Bir cama kapasitör de denilebilir. Sadece kendi içinde sıvı biriktirir. Veya bir çanta. Evet, bir çanta. Aynı zamanda bir depolama cihazı olduğu ortaya çıktı. Oraya koyduğumuz her şeyi biriktirir. Elektrik kondansatörünün bununla ne ilgisi var? Bir bardak ya da torbanın aynısıdır ama yalnızca elektrik yükü biriktirir.

Bir resim hayal edin: Bir elektrik akımı bir devreden geçiyor, dirençler ve iletkenler yolu boyunca buluşuyor ve bam, bir kapasitör (cam) ortaya çıkıyor. Ne olacak? Bildiğiniz gibi akım bir elektron akışıdır ve her elektronun bir elektrik yükü vardır. Dolayısıyla birisi bir devreden akım geçtiğini söylediğinde, siz devreden milyonlarca elektronun aktığını hayal edersiniz. Yollarında bir kapasitör belirdiğinde birikenler de aynı elektronlardır. Kapasitöre ne kadar çok elektron koyarsak yükü o kadar büyük olur.

Şu soru ortaya çıkıyor: Bu şekilde kaç elektron biriktirilebilir, kapasitöre kaç tane sığacak ve ne zaman "yeterli hale gelecek"? Hadi bulalım. Basit elektrik işlemlerinin basitleştirilmiş bir açıklaması için sıklıkla su ve borularla karşılaştırma kullanılır. Biz de bu yaklaşımı kullanalım.

İçinden suyun aktığı bir boru düşünün. Borunun bir ucunda bu boruya kuvvetli bir şekilde su pompalayan bir pompa bulunmaktadır. Daha sonra zihinsel olarak borunun üzerine kauçuk bir membran yerleştirin. Ne olacak? Membran, borudaki su basıncının (pompanın yarattığı basınç) etkisi altında gerilmeye ve gerilmeye başlayacaktır. Esneyecek, esneyecek, esneyecek ve sonunda zarın elastik kuvveti ya pompanın kuvvetini dengeleyecek ve suyun akışı duracak ya da zar kırılacak (Eğer bu net değilse o zaman bir balon hayal edin) çok fazla pompalanırsa patlar)! Aynı şey elektrikli kapasitörlerde de olur. Sadece orada, membran yerine, kapasitör şarj edildikçe büyüyen ve güç kaynağının voltajını kademeli olarak dengeleyen bir elektrik alanı kullanılır.

Bu nedenle, kapasitörün biriktirebileceği belirli bir sınırlayıcı yük vardır ve bu yük aşıldıktan sonra meydana gelir. kapasitörde dielektrik arıza kırılacak ve kapasitör olmaktan çıkacak. Muhtemelen size bir kapasitörün nasıl çalıştığını anlatmanın zamanı geldi.

Bir elektrik kondansatörü nasıl çalışır?

Okulda size kapasitörün iki plaka ve aralarında boşluk bulunan bir şey olduğu söylendi. Bu plakalara kapasitör plakaları adı verildi ve kapasitöre voltaj sağlamak için bunlara teller bağlandı. Yani modern kapasitörler pek farklı değil. Hepsinde de plakalar var ve plakaların arasında dielektrik var. Dielektrik varlığı sayesinde kapasitörün özellikleri iyileştirilir. Örneğin kapasitesi.

Modern kapasitörler, belirli özellikleri elde etmek için kapasitör plakaları arasına en karmaşık yollarla doldurulmuş farklı türde dielektrikler kullanır (bununla ilgili daha fazla bilgi aşağıdadır).

Çalışma prensibi

Genel çalışma prensibi oldukça basittir: voltaj uygulanır ve yük biriktirilir. Şu anda meydana gelen fiziksel süreçler sizi pek ilgilendirmemelidir, ancak isterseniz bunu herhangi bir fizik kitabının elektrostatik bölümünde okuyabilirsiniz.

DC devresindeki kapasitör

Kondansatörümüzü bir elektrik devresine yerleştirirsek (aşağıdaki Şekil), buna seri olarak bir ampermetre bağlarsak ve devreye doğru akım uygularsak, ampermetrenin iğnesi kısa bir süre seğirecek ve ardından donup 0A'yı gösterecektir - devrede akım yok. Ne oldu?

Devreye akım uygulanmadan önce kapasitörün boş (deşarj) olduğunu, akım uygulandığında çok hızlı şarj olmaya başladığını ve şarj edildiğinde (kondansatör plakaları arasındaki elektrik alanının güç kaynağını dengelediğini) varsayacağız. ), ardından akım durdu (burada kapasitör yükünün bir grafiği var).

Bu nedenle kondansatörün doğru akımın geçmesine izin vermediğini söylüyorlar. Aslında geçer, ancak çok kısa bir süre için t = 3*R*C formülü kullanılarak hesaplanabilir (Kapasitörün nominal hacminin %95'ine kadar şarj olma süresi. R devre direncidir, C devre direncidir). kapasitörün kapasitansı) Kapasitör bir DC devre akımında bu şekilde davranır Değişken bir devrede tamamen farklı davranır!

AC devresindeki kapasitör

Alternatif akım nedir? Bu, elektronların önce oraya “koştuğu”, sonra geri döndüğü zamandır. Onlar. hareketlerinin yönü sürekli değişir. Daha sonra, kondansatörlü devreden alternatif akım geçerse, plakaların her birinde "+" yük veya "-" yük birikecektir. Onlar. AC akımı aslında akacaktır. Bu, alternatif akımın kapasitörden "engellenmeden" aktığı anlamına gelir.

Tüm bu süreç hidrolik analojiler yöntemi kullanılarak modellenebilir. Aşağıdaki resim bir AC devresinin analogunu göstermektedir. Piston sıvıyı ileri ve geri iter. Bu, pervanenin ileri geri dönmesine neden olur. Alternatif bir sıvı akışı olduğu ortaya çıkıyor (alternatif akımı okuyoruz).

Şimdi kuvvet kaynağı (piston) ile pervane arasına membran şeklinde bir kondansatör medel yerleştirelim ve nelerin değişeceğini analiz edelim.

Hiçbir şey değişmeyecek gibi görünüyor. Sıvı nasıl salınım hareketleri yapıyorsa, yapmaya da devam edecektir, tıpkı pervanenin bu nedenle salınım yapması gibi, salınmaya da devam edecektir. Bu, membranımızın değişken akışa engel olmadığı anlamına gelir. Aynı şey elektronik kapasitör için de geçerli olacaktır.

Gerçek şu ki, bir zincir halinde ilerleyen elektronlar, kapasitörün plakaları arasındaki dielektrik (zarı) geçmeseler bile, kapasitörün dışında hareketleri salınımlıdır (ileri ve geri), yani. alternatif akım akar. Ah!

Böylece kapasitör alternatif akımı geçirir ve doğru akımı engeller. Bu, örneğin bir ses amplifikatörünün çıkışında/girişinde sinyaldeki DC bileşenini kaldırmanız gerektiğinde veya sinyalin yalnızca değişken kısmına bakmanız gerektiğinde (bir DC çıkışındaki dalgalanma) çok kullanışlıdır. voltaj kaynağı).

Kapasitör reaktansı

Kondansatörün direnci var! Prensip olarak bu, sanki çok yüksek dirence sahip bir dirençmiş gibi doğru akımın içinden geçmediği gerçeğinden varsayılabilir.

Alternatif akım başka bir konudur - geçer, ancak kapasitörün direnciyle karşılaşır:

f - frekans, C - kapasitörün kapasitansı. Formüle dikkatlice bakarsanız, eğer akım sabitse, o zaman f = 0 ve sonra (militan matematikçiler beni bağışlasın!) X c = sonsuzluk. Ve kapasitörden doğru akım geçmiyor.

Ancak alternatif akıma karşı direnç, frekansına ve kapasitörün kapasitansına bağlı olarak değişecektir. Akımın frekansı ve kapasitörün kapasitansı ne kadar yüksek olursa, bu akıma o kadar az direnç gösterir ve bunun tersi de geçerlidir. Voltaj ne kadar hızlı değişirse
voltaj, kapasitörden geçen akım ne kadar büyük olursa, bu, artan frekansla Xc'deki azalmayı açıklar.

Bu arada kapasitörün bir diğer özelliği de elektriği bırakmaması ve ısınmamasıdır! Bu nedenle bazen direncin duman çıkaracağı voltajı azaltmak için kullanılır. Örneğin ağ voltajını 220V'tan 127V'a düşürmek. Ve ilerisi:

Bir kapasitördeki akım, terminallerine uygulanan voltajın hızıyla orantılıdır.

Kapasitörler nerede kullanılır?

Evet, özellikleri gerekli olan her yerde (doğru akım geçirmeme, biriktirme yeteneği) elektrik enerjisi ve frekansa bağlı olarak dirençlerini değiştirir), filtrelerde, salınım devrelerinde, voltaj çarpanlarında vb.

Ne tür kapasitörler var?

Endüstri birçok farklı tipte kapasitör üretmektedir. Her birinin belirli avantajları ve dezavantajları vardır. Bazılarının kaçak akımı düşük, bazılarının kapasitesi büyük, bazılarının ise başka bir şeyi var. Bu göstergelere bağlı olarak kapasitörler seçilir.

Radyo amatörleri, özellikle de bizim gibi yeni başlayanlar, fazla uğraşmazlar ve bulabilecekleri üzerine bahse girerler. Bununla birlikte, doğada hangi ana kapasitör türlerinin bulunduğunu bilmelisiniz.

Resim, kapasitörlerin çok geleneksel bir şekilde ayrılmasını göstermektedir. Kendi zevkime göre derledim ve hoşuma gitti çünkü değişken kapasitörlerin olup olmadığı, ne tür kalıcı kapasitörlerin olduğu ve ortak kapasitörlerde hangi dielektriklerin kullanıldığı hemen anlaşılıyor. Genel olarak bir radyo amatörünün ihtiyaç duyduğu her şey.

Düşük kaçak akıma, küçük boyutlara, düşük endüktansa sahiptirler ve yüksek frekanslarda, DC, darbeli ve alternatif akım devrelerinde çalışabilirler.

Çok çeşitli çalışma voltajlarında ve kapasitelerde üretilirler: 2 ila 20.000 pF arası ve tasarıma bağlı olarak 30 kV'a kadar gerilimlere dayanırlar. Ancak çoğu zaman 50V'a kadar çalışma voltajına sahip seramik kapasitörler bulacaksınız.

Açıkçası şu anda serbest bırakılıp bırakılmadıklarını bilmiyorum. Ancak daha önce mika bu tür kapasitörlerde dielektrik olarak kullanılıyordu. Ve kapasitörün kendisi, her birinin üzerine her iki tarafa da plakaların uygulandığı bir paket mika plakadan oluşuyordu ve daha sonra bu tür plakalar bir "paket" halinde toplanıp bir kasaya paketlendi.

Tipik olarak birkaç bin ila on binlerce pikoforad kapasiteye sahiplerdi ve 200 V ila 1500 V voltaj aralığında çalışıyorlardı.

Kağıt kapasitörler

Bu tür kapasitörlerde dielektrik olarak kapasitör kağıdı ve plaka olarak alüminyum şeritler bulunur. Aralarına bir kağıt şeridi sıkıştırılmış uzun alüminyum folyo şeritleri sarılır ve bir muhafazaya paketlenir. İşin püf noktası bu.

Bu tür kapasitörler binlerce pikoforaddan 30 mikroforada kadar değişen kapasitelerde gelir ve 160 ila 1500 V arasındaki gerilimlere dayanabilir.

Artık müzik tutkunları tarafından ödüllendirildikleri yönünde söylentiler var. Şaşırmadım; tek taraflı iletken kabloları da var...

Prensip olarak, dielektrik olarak polyester içeren sıradan kapasitörler. Kapasitans aralığı 50 V ila 1500 V çalışma voltajında ​​1 nF ila 15 mF arasındadır.

Bu tip kapasitörlerin yadsınamaz iki avantajı vardır. Öncelikle sadece %1 gibi çok küçük bir toleransla yapılabiliyorlar. Yani 100 pF diyorsa kapasitansı 100 pF +/- %1'dir. İkincisi, çalışma voltajının 3 kV'a (ve kapasitansın 100 pF'den 10 mF'ye) ulaşabilmesidir.

Elektrolitik kapasitörler

Bu kapasitörler, yalnızca doğru veya titreşimli bir akım devresine bağlanabilmeleri bakımından diğerlerinden farklıdır. Onlar kutupsaldır. Bunların bir artısı bir de eksisi var. Bu onların tasarımından kaynaklanmaktadır. Ve eğer böyle bir kapasitör ters açılırsa, büyük olasılıkla şişecektir. Ve daha önce de neşeyle ama güvensiz bir şekilde patlamadan önce. Alüminyum ve tantaldan yapılmış elektrolitik kapasitörler vardır.

Alüminyum elektrolitik kapasitörler neredeyse kağıt kapasitörler gibi tasarlanmıştır; tek fark, böyle bir kapasitörün plakalarının kağıt ve alüminyum şeritlerden oluşmasıdır. Kağıt elektrolitle emprenye edilir ve alüminyum şeride dielektrik görevi gören ince bir oksit tabakası uygulanır. Böyle bir kapasitöre alternatif akım uygularsanız veya çıkış polaritelerine geri çevirirseniz, elektrolit kaynayacak ve kapasitör arızalanacaktır.

Elektrolitik kapasitörler oldukça büyük bir kapasiteye sahiptir, bu nedenle örneğin redresör devrelerinde sıklıkla kullanılırlar.

Muhtemelen hepsi bu. Perdenin arkasında polikarbonat, polistiren ve muhtemelen başka birçok türden yapılmış dielektrikli kapasitörler kaldı. Ancak bunun gereksiz olacağını düşünüyorum.

Devam edecek...

İkinci bölümde kapasitörlerin tipik kullanım örneklerini göstermeyi planlıyorum.

Kapasitörler, dirençler gibi, radyo mühendisliği cihazlarının en çok sayıdaki elemanları arasındadır. Bir kapasitörün bazı özellikleri hakkında- "depolamak" Daha önce elektrik yüklerinden bahsetmiştim. Aynı zamanda, bir kapasitörün kapasitansının daha büyük olacağını, plakalarının alanının daha büyük olacağını ve aralarındaki dielektrik katmanın daha ince olacağını söyledi.

Elektriksel kapasitansın temel birimi faraddır (kısaltılmış F, adını İngiliz fizikçi M. Faraday'dan almıştır. Ancak 1 F - Bu çok büyük bir kapasitedir. Örneğin kürenin kapasitansı 1 F'den azdır. Elektrik ve radyo mühendisliğinde, mikrofarad (kısaltılmış μF) adı verilen, faradın milyonda birine eşit bir kapasitans birimi kullanılır. Bir faradda 1.000.000 mikrofarad vardır, yani 1 mikrofarad = 0,000001 F. Ancak bu kapasitans birimi genellikle çok büyüktür. Bu nedenle, bir mikrofaradın milyonda biri olan, yani 0,000001 µF olan pikofarad (kısaltılmış pF) adı verilen daha da küçük bir kapasitans birimi vardır; 1 µF = 1.000.000 pF. İster sabit ister değişken olsun, tüm kapasitörler öncelikle sırasıyla pikofarad ve mikrofarad cinsinden ifade edilen kapasitanslarıyla karakterize edilir.

Açık Devre diyagramları 1 ila 9999 pF arasındaki kapasitörlerin kapasitansı, pF tanımı olmadan bu birimlerdeki kapasitanslarına karşılık gelen tamsayılarla ve 0,01 μF (10000 pF) ve daha fazla kapasitörlerin kapasitansı ile gösterilir.— μF tanımı olmayan bir mikrofaradın veya mikrofaradın fraksiyonlarında. Kapasitörün kapasitansı bir tamsayı mikrofarad sayısına eşitse, pikofaradlardaki kapasitans tanımının aksine, son önemli rakamdan sonra bir virgül ve sıfır yerleştirilir. Diyagramlarda kapasitör kapasitelerinin belirtilmesine örnekler: C1 = 47, 47 pF'ye karşılık gelir, C2 = 3300, 3300 pF'ye karşılık gelir; C3 = 0,47, 0,047 µF'ye (47000 pF) karşılık gelir; C4 = 0,1, 0,1 µF'ye karşılık gelir; C5 = 20,0, 20 µF'ye karşılık gelir.

En basit haliyle bir kapasitör, bir dielektrikle ayrılmış iki plakadan oluşur. Bir DC devresine kondansatör bağlanırsa bu devredeki akım duracaktır. Evet, bu anlaşılabilir bir durumdur: doğru akım, kapasitörün dielektrik maddesi olan yalıtkandan akamaz. Bir DC devresine bir kapasitör eklemek onu kırmaya eşdeğerdir (devrede kısa süreli bir kapasitör şarj akımı göründüğünde açılma anını dikkate almayız). Alternatif akım devresinde bir kapasitörün davranışı bu şekilde değildir. Unutmayın: AC kaynağının terminallerindeki voltajın polaritesi periyodik olarak değişir. Bu, böyle bir akım kaynağıyla çalışan bir devreye bir kapasitör eklerseniz, plakalarının bu akımın frekansında dönüşümlü olarak yeniden şarj edileceği anlamına gelir. Sonuç olarak devrede alternatif akım akacaktır.

Bir direnç ve bir bobin gibi bir kapasitör, alternatif akıma direnç sağlar, ancak farklı frekanslardaki akımlar için farklıdır. Yüksek frekanslı akımları iyi geçirebilir ve aynı zamanda düşük frekanslı akımlar için neredeyse bir yalıtkan olabilir. Örneğin radyo amatörleri, bazen harici antenler yerine elektrik aydınlatma ağı kablolarını kullanır ve alıcıları 220 kapasiteli bir kapasitör aracılığıyla onlara bağlar.– 510 pF'dir. Bu kapasitör tesadüfen mi seçildi? Hayır tesadüfen değil. Böyle bir kapasiteye sahip bir kapasitör, alıcının çalışması için gerekli olan yüksek frekanslı akımları iyi geçirir, ancak ağda akan 50 Hz frekanslı alternatif akıma karşı büyük bir dirence sahiptir. Bu durumda kapasitör, yüksek frekanslı akımı geçiren ve düşük frekanslı akımı bloke eden bir tür filtre haline gelir.

Bir kapasitörün alternatif akıma karşı kapasitansı, kapasitansına ve akım frekansına bağlıdır: kapasitörün kapasitansı ve akımın frekansı ne kadar büyük olursa, kapasitansı da o kadar düşük olur. Bu kapasitör direnci, aşağıdaki basitleştirilmiş formül kullanılarak yeterli doğrulukla belirlenebilir.

RC = 1/6fC
π (daha kesin olarak 6.28, çünküπ = 3,14).

burada RC kapasitörün kapasitansıdır, Ohm; f - akım frekansı, Hz; C, bu kapasitörün kapasitansı F'dir; rakam 6 - değer 2 tam birime yuvarlanırπ (daha kesin olarak 6.28, çünküπ = 3,14).

Bu formülü kullanarak, güç kablolarını anten olarak kullanırsak, kapasitörün alternatif akımlara göre nasıl davrandığını öğrenelim. Bu kapasitörün kapasitansının 500 pF (500 pF = 0,0000000005 F) olduğunu varsayalım. Şebeke frekansı 50 Hz. Radyo istasyonunun ortalama taşıyıcı frekansı olarak 300 m dalga uzunluğuna karşılık gelen 1 MHz'i (1.000.000 Hz) alalım.Bu kapasitörün radyo frekansına karşı direnci nedir?

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

Peki ya alternatif akım?

Rc = 1/(6·50·0,0000000005) ~= 7 MOhm.

Ve sonuç şu: 500 pF kapasiteli bir kapasitör, yüksek frekanslı akıma, düşük frekanslı akıma göre 20.000 kat daha az direnç sağlar. Gerçekten mi? Daha küçük kapasiteli bir kapasitör, ağın alternatif akımına daha da fazla direnç sağlar.

Bir kapasitörün alternatif akıma karşı kapasitansı, kapasitansı ve akım frekansı arttıkça azalır ve bunun tersi de kapasitans ve akım frekansının azalmasıyla artar.

Bir kapasitörün doğru akımı geçmemesi ve farklı frekanslardaki alternatif akımları farklı şekillerde iletme özelliği, titreşimli akımları bileşenlerine ayırmak, bazı frekanslardaki akımları korumak ve diğer frekanslardaki akımları geçirmek için kullanılır.

Sabit kapasitörler nasıl inşa edilir?

Sabit kapasiteli tüm kapasitörlerin iletken plakaları vardır ve aralarında - seramik, mika, kağıt veya başka bir katı dielektrik. Kullanılan dielektrik türüne bağlı olarak kapasitörler sırasıyla seramik, mika veya kağıt olarak adlandırılır. Bazı seramik sabit kapasitörlerin görünümü Şekil 1'de gösterilmektedir. 1

Pirinç. 1. Seramik sabit kapasitans kapasitörleri

Plakalı, dielektrik olarak özel seramikler kullanıyorlar— seramik yüzeyinde biriken ince gümüş kaplı metal katmanları ve kablolar, plakalara lehimlenmiş pirinç gümüş kaplı teller veya şeritlerdir. Kondansatör muhafazalarının üst kısmı emaye ile kaplanmıştır.

En yaygın seramik kapasitörler KDK (Seramik Disk Kapasitör) ve KTK (Seramik Borulu Kapasitör) tipleridir: KTK tipi bir kapasitör için, ince duvarlı bir seramik tüpün iç yüzeyine bir plaka, ikincisi ise dış yüzeyine uygulanır. Bazen boru şeklindeki kapasitörler mühürlü porselen "kutulara" yerleştirilir uçlarında metal kapaklar bulunur. Bunlar KGK tipi kapasitörlerdir.

Seramik kapasitörler nispeten küçük kapasitanslara sahiptir - birkaç bin pikofarad'a kadar. Aralarında iletişim için yüksek frekanslı akımın aktığı devrelere (anten devresi, salınım devresi) yerleştirilirler.

Küçük boyutlu, ancak nispeten büyük kapasiteli bir kapasitör elde etmek için, ikiden değil, birkaç plakadan yapılır, istiflenir ve bir dielektrik ile birbirinden ayrılır (Şekil 2). Bu durumda, her bir bitişik plaka çifti bir kapasitör oluşturur. Bu plaka çiftlerini paralel bağlayarak önemli kapasiteye sahip bir kapasitör elde edilir.

Pirinç. 2. Mika kapasitörler

Mika dielektrikli tüm kapasitörler bu şekilde tasarlanmıştır. Onların tabakları— Plakalar, doğrudan mika üzerine biriktirilen alüminyum folyo tabakaları veya gümüş katmanlarından oluşur ve uçlar, gümüş kaplı tel parçalarıdır. Bu tür kapasitörler plastikle kalıplanmıştır. Bunlar KSO kapasitörleridir. İsimleri, kapasitörlerin şeklini ve boyutunu karakterize eden bir sayı içerir, örneğin: KSO-1, KSO-5. Sayı ne kadar yüksek olursa kapasitörün boyutu da o kadar büyük olur. Bazı mika kapasitörler seramik, su geçirmez kasalarda üretilir. Bunlara SGM tipi kapasitörler denir. Mika kapasitörlerin kapasitansı 47 ila 50.000 pF (0,05 µF) arasında değişir. Seramik olanlar gibi, yüksek frekanslı devreler için olduğu kadar, yüksek frekanslı devreler arasında kilitleme ve iletişim için de kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Kağıt kapasitörlerde (Şekil 3), dielektrik parafin emdirilmiş ince kağıttır ve plakalar folyo. Kağıt şeritleri kapaklarla birlikte rulo haline getirilir ve karton veya metal bir kutuya yerleştirilir. Plakalar ne kadar geniş ve uzun olursa kapasitörün kapasitesi de o kadar büyük olur.

Pirinç. 3. Sabit kapasiteli kağıt ve metal-kağıt kapasitörler

Kağıt kapasitörler esas olarak düşük frekanslı devrelerde ve ayrıca güç kaynaklarını bloke etmek için kullanılır. Kağıt dielektrikli birçok kapasitör türü vardır. Ve hepsinin isminde B (Kağıt) harfi var. BM tipi (Küçük Kağıt) kapasitörler, uçları özel bir reçine ile doldurulmuş metal tüplerin içine yerleştirilmiştir.

KB kapasitörlerinin karton silindirik kasaları vardır. KBG-I tipi kapasitörler, dar kurşun yaprakların uzandığı plakalara bağlanan metal uç kapaklı porselen kutulara yerleştirilir.

Birkaç mikrofarada kadar kapasiteye sahip kapasitörler metal kasalarda üretilmektedir. Bunlar KBG-MP, KBG-MN, KBGT tiplerinin kapasitörlerini içerir. Bir binada iki veya üç tane olabilir.

MBM tipi (Metal-kağıt Küçük boyutlu) kapasitörlerin dielektrikleri vernikli kapasitör kağıdıdır ve plakalar Kağıdın bir tarafında biriken mikrondan daha ince metal katmanları. Bu tip kapasitörlerin karakteristik bir özelliği— bir dielektrikin elektriksel bozulmasından sonra kendi kendini iyileştirme yeteneği.

Özel bir sabit kapasiteli kapasitör grubu elektrolitik olanlardır (Şekil 4).

Pirinç. 4. Elektrolitik kapasitörler

Elektrolitik kapasitör, iç yapısı açısından bir şekilde kağıt kapasitöre benzemektedir. İki adet alüminyum folyo şerit içerir. Bunlardan birinin yüzeyi ince bir oksit tabakasıyla kaplıdır. Alüminyum şeritlerin arasında özel kalın bir sıvı ile emprenye edilmiş gözenekli kağıttan bir şerit bulunur.— elektrolit. Bu dört katmanlı şerit sarılır ve alüminyum silindirik bir kaba veya kartuşa yerleştirilir.

Kapasitörün dielektrik maddesi bir oksit tabakasıdır. Pozitif plaka (anot), oksit tabakasına sahip banttır. Vücuttan izole edilmiş bir taç yaprağına bağlanır. Üzerinde oksit tabakası bulunmayan bir bant aracılığıyla elektrolit ile emprenye edilen ikinci negatif plaka (katot) kağıdı metal gövdeye bağlanır. Böylece, vücut negatif bir terminaldir ve ondan izole edilen taç yaprağı elektrolitik kapasitörün pozitif plakasının terminali. Özellikle KE ve K50-3 tipi kapasitörler bu şekilde tasarlanmıştır. KE-2 kapasitörleri, KE tipi kapasitörlerden yalnızca panele montaj için dişli ve somunlu plastik burç bakımından farklılık gösterir. K50-3 kapasitörlerin alüminyum muhafazaları 4,5 çapında kartuş şeklindedir– 6 ve uzunluğu 15-20 mm. sonuçlar— tel K50-6 tipi kapasitörler benzer şekilde tasarlanmıştır. Ancak elektrot terminalleri (plakaları) muhafazalardan izole edilmiştir.

Devre şemalarında, elektrolitik kapasitörler diğer sabit kapasitans kapasitörleriyle aynı şekilde gösterilmiştir - iki " kısa çizgi, ancak pozitif yönün yakınına bir işaret koyun« + » .

Elektrolitik kapasitörler büyük kapasitanslara sahiptir— fraksiyonlardan birkaç bin mikrofarada kadar. Düşük frekanslı devreler arasında bağlantı için AC doğrultucu filtreler gibi titreşimli akımlara sahip devrelerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu durumda, kapasitörün negatif elektrodu devrenin negatif kutbuna ve pozitif kutbuna bağlanır.— pozitif kutbuyla. Anahtarlama polaritesine uyulmazsa elektrolitik kapasitör arızalanabilir.

Elektrolitik kapasitörlerin nominal kapasitansları kasalarının üzerinde yazılıdır. Gerçek kapasite, nominal kapasiteden önemli ölçüde daha yüksek olabilir.

Herhangi bir kapasitörün kapasitansa ek olarak en önemli özelliği aynı zamanda nominal voltajıdır, yani kapasitörün özelliklerini kaybetmeden uzun süre çalışabileceği voltajdır. Bu voltaj, kapasitörün dielektrik katmanının özelliklerine ve kalınlığına bağlıdır. Çeşitli tiplerdeki seramik, mika, kağıt ve metal-kağıt kapasitörler, 150 ila 1000 V veya daha yüksek nominal gerilimler için tasarlanmıştır.

Elektrolitik kapasitörler birkaç volttan 30 volta kadar nominal voltajlarda üretilir.– 50 V ve 150 ile 450 arası – 500 V. Bu bakımdan alçak gerilim ve yüksek gerilim olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Birinci grubun kapasitörleri nispeten düşük voltajlı devrelerde ve ikinci grubun kapasitörleri kullanılır.— nispeten yüksek voltajlı devrelerde.

Tasarımlarınız için kapasitör seçerken her zaman nominal gerilimlerine dikkat edin. Nominal gerilimden daha düşük bir gerilime sahip bir devrede kapasitörler açılabilir, ancak nominal gerilimden daha yüksek bir gerilime sahip bir devrede bunlar açılamaz. Kondansatör plakalarında nominal voltajını aşan bir voltaj varsa dielektrik kırılacaktır. Kırık bir kapasitör kullanılamaz.

Şimdi değişken kapasitörler hakkında.

En basit değişken kapasitörün yapısı Şekil 2'de gösterilmektedir. 5. Astarlarından biri - stator sabittir. İkinci rotor— aksa bağlanır. Eksen döndüğünde, plakaların örtüşme alanı ve bununla birlikte kapasitörün kapasitansı değişir.

Pirinç. 5. En basit değişken kapasitör

Alıcıların ayarlı salınım devrelerinde kullanılan değişken kapasitörler, alüminyum levha veya pirinçten yapılmış iki grup plakadan (Şekil 6, a) oluşur. Rotor plakaları bir eksenle bağlanmıştır. Stator plakaları da rotora bağlanır ve izole edilir. Eksen döndüğünde, stator grubunun plakaları yavaş yavaş rotor grubunun plakaları arasındaki hava boşluklarına girerek kapasitörün kapasitansının düzgün bir şekilde değişmesine neden olur. Rotor plakaları stator plakaları arasındaki boşluklardan tamamen çıkarıldığında kapasitörün kapasitansı en küçük olur; buna kapasitörün başlangıç ​​kapasitansı denir. Rotor plakaları stator plakaları arasına tamamen yerleştirildiğinde, kapasitörün kapasitansı en büyük, yani belirli bir kapasitör için maksimum olacaktır. Kapasitörün maksimum kapasitansı ne kadar fazla plaka içerirse o kadar büyük olacaktır ve hareketli ve sabit plakalar arasındaki mesafe o kadar küçük olacaktır.

Şekil 2'de gösterilen kapasitörlerde. 5 ve 6, a, dielektrik havadır. Küçük boyutlu değişken kapasitörlerde (Şekil 6, b), dielektrik kağıt, plastik filmler veya seramik olabilir. Bu tür kapasitörlere katı dielektrik değişken kapasitörler denir. Hava dielektrik kapasitörlerinden daha küçük boyutlarıyla önemli maksimum kapasitanslara sahip olabilirler. Küçük boyutlu transistör alıcılarının salınım devrelerini ayarlamak için kullanılanlar bu kapasitörlerdir.

Pirinç. 7. Değişken kapasitör bloğunun tasarımlarından biri

Tek kapasitörler ve hava dielektrikli değişken kapasitör blokları dikkatli kullanım gerektirir. Plakalardaki hafif bükülme veya başka bir hasar bile aralarında kısa devreye neden olur. Aynı kapasitör plakalarının düzeltilmesi- bu karmaşık bir konu.

Katı dielektrikli kapasitörler ayrıca bir tür değişken kapasitör olan ayar kapasitörlerini de içerir. Çoğu zaman, bu tür kapasitörler devreleri rezonansa ayarlamak için kullanılır, bu yüzden bunlara ayarlama kapasitörleri denir. En yaygın ayar kapasitörlerinin tasarımları Şekil 2'de gösterilmektedir. 8. Her biri nispeten masif bir seramik taban ve ince bir seramik diskten oluşur. Tabanın yüzeyine (diskin altında) ve diskin üzerine, kapasitörün plakaları olan sektörler şeklinde metal katmanlar uygulanır. Disk kendi ekseni etrafında döndüğünde, sektör plakalarının örtüşme alanı değişir ve kapasitörün kapasitansı değişir.

Ayar kapasitörlerinin kapasitesi, payın en küçük olduğu ve paydanın verilen kapasitörün en büyük kapasitesi olduğu kesirli bir sayı biçiminde kasalarında gösterilir. Örneğin, bir kapasitörde 6/30 gösteriliyorsa, bu, en küçük kapasitansının 6 pF ve en büyüğünün 30 pF olduğu anlamına gelir. Düzeltici kapasitörler genellikle en küçük kapasitansa sahiptir 2 – 5 pF ve en yüksek 100'e kadar– 150 pF'dir. Bunlardan KPK-2 gibi bazıları, basit tek devreli alıcıları yapılandırmak için değişken kapasitörler olarak kullanılabilir.

Kondansatörler de dirençler gibi paralel veya seri olarak bağlanabilir. Elinizde gerekli değerde bir kapasitörün bulunmadığı durumlarda, kapasitörlerin bağlanmasına en sık başvurulur, ancak gerekli kapasitansın yapılabileceği başkaları da vardır. Kapasitörleri paralel bağlarsanız (Şekil 8, a), toplam kapasitansları bağlı tüm kapasitörlerin kapasitanslarının toplamına eşit olacaktır, yani.

İletişim = C1 + C2 + C3 vb.

Yani örneğin C1 = 33 pF ve C2 = 47 pF ise bu iki kapasitörün toplam kapasitansı şöyle olacaktır: Toplam = 33 + 47 = 80 pF. Kapasitörler seri olarak bağlandığında (Şekil 8, b), toplam kapasitansları her zaman zincirdeki en küçük kapasitanstan daha azdır. Formülle hesaplanır

İletişim = C1 · C2/(C1 + C2)

Örneğin C1 = 220 pF ve C2 = 330 pF olsun; o zaman Toplam = 220 · 330/(220 + 330) = 132pF. Aynı kapasitansa sahip iki kapasitör seri olarak bağlandığında, toplam kapasitansları her birinin kapasitansının yarısı kadar olacaktır.

Pirinç. 8. Kondansatörlerin paralel (a) ve seri (b) bağlantıları

Kondansatör, bir elektrik devresinin yük depolama cihazı olarak görev yapan bir elemanıdır.

Artık bu cihazın birçok uygulama alanı var, bu da onların geniş kapsamını açıklıyor. Yapıldıkları malzemeler, amaç ve ana parametre aralığı bakımından farklılık gösterirler. Ancak ana karakteristik Bir kapasitör onun kapasitansıdır.

Bir kapasitörün çalışma prensibi

Tasarım

Diyagramlarda kapasitör birbirine bağlı olmayan iki paralel çizgi olarak gösterilmiştir:

Bu, en basit tasarımına karşılık gelir - bir dielektrikle ayrılmış iki plaka (plaka). Bu ürünün asıl tasarımı çoğunlukla dielektrik veya diğer süslü şekillerden oluşan bir tabaka ile rulo halinde sarılmış plakalardan oluşur, ancak özü aynı kalır.

Elektrik kapasitesi, bir iletkenin elektrik yüklerini biriktirme yeteneğidir. Bir iletken belirli bir potansiyel farkında ne kadar fazla yük tutabilirse kapasitans da o kadar büyük olur. Q yükü ile potansiyel φ arasındaki ilişki aşağıdaki formülle ifade edilir:

burada Q, coulomb (C) cinsinden yüktür, φ ise volt (V) cinsinden potansiyeldir.

Kapasitans, fizik derslerinden hatırladığınız farad (F) cinsinden ölçülür. Uygulamada daha küçük birimler daha yaygındır: milifarad (mF), mikrofarad (μF), nanofarad (nF), pikofarad (pF).

Depolama kapasitesi iletkenin geometrik parametrelerine ve bulunduğu ortamın dielektrik sabitine bağlıdır. Dolayısıyla iletken malzemeden yapılmış bir küre için şu formülle ifade edilecektir:

C=4πεε0R

burada ε0-8.854·10^−12 F/m elektrik sabitidir ve ε ortamın dielektrik sabitidir (her madde için tablo değeri).

Gerçek hayatta çoğu zaman tek bir iletkenle değil, buna benzer sistemlerle uğraşmak zorundayız. Dolayısıyla, normal bir düz kapasitörde kapasitans, plakaların alanıyla doğru orantılı ve aralarındaki mesafeyle ters orantılı olacaktır:

C=εε0S/d

ε burada plakalar arasındaki aralayıcının dielektrik sabiti.

Paralel ve seri sistemlerin kapasitesi

Kapasitörlerin paralel bağlantısı, aynı dielektrik katmana ve plakaların toplam alanına sahip büyük bir kapasitörü temsil eder, dolayısıyla sistemin toplam kapasitansı, elemanların her birinin kapasitesinin toplamıdır. Paralel bağlantıda voltaj aynı olacak ve yük devre elemanları arasında dağıtılacaktır.​

C=C1+C2+C3

Kondansatörlerin seri bağlantısı, ortak bir yük ve elemanlar arasında dağıtılmış voltaj ile karakterize edilir. Bu nedenle özetlenen kapasite değil, tersidir:

1/C=1/Ç1+1/Ç2+1/Ç3

Tek bir kapasitörün kapasitans formülünden, seri olarak bağlanan aynı elemanlarla, aynı plaka alanına sahip, ancak dielektrikin toplam kalınlığına sahip büyük bir eleman olarak temsil edilebilecekleri sonucuna varılabilir.

Reaktans

Bir kondansatör tasarımından da anlaşılacağı üzere doğru akımı iletemez. Böyle bir devrede yalnızca şarj edilebilir. Ancak AC devrelerinde harika çalışıyor, sürekli şarj oluyor. Dielektrik özelliklerinden kaynaklanan sınırlamalar olmasaydı (voltaj sınırı aşıldığında kırılabilir), bu eleman süresiz olarak şarj edilirdi (sözde ideal kapasitör, tamamen siyah bir cisim ve ideal bir gaz gibi bir şey) ) bir doğru akım devresinde ve içinden geçen akım geçmeyecektir. Basitçe söylemek gerekirse, bir DC devresindeki kapasitörün direnci sonsuzdur.

Alternatif akımda durum farklıdır: Devredeki frekans ne kadar yüksek olursa, elemanın direnci o kadar düşük olur. Bu dirence reaktans denir ve frekans ve kapasitans ile ters orantılıdır:

Z=1/2πfC

burada f hertz cinsinden frekanstır.

Enerji depolama

Yüklü bir kapasitör tarafından depolanan enerji aşağıdaki formülle ifade edilebilir:

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

burada U plakalar arasındaki voltajdır ve q biriken yüktür.

Salınımlı bir devredeki kapasitör

Bir bobin ve bir kapasitör içeren kapalı bir döngüde alternatif akım üretilebilir.

Kapasitör şarj edildikten sonra, artan bir akım vererek kendi kendine deşarj olmaya başlayacaktır. Boşalan kapasitörün enerjisi sıfır olacak, ancak bobinin manyetik enerjisi maksimum olacaktır. Akım değerindeki bir değişiklik, bobinin kendi kendine endüktif emk'sine neden olur ve atalet nedeniyle, tamamen şarj olana kadar ikinci plakaya doğru akım geçirecektir. İdeal durumda, bu tür salınımlar sonsuzdur, ancak gerçekte hızla yok olurlar. Salınım frekansı hem bobinin hem de kapasitörün parametrelerine bağlıdır:

burada L bobinin endüktansıdır.

Bir kapasitör, devredeki akımın frekansı arttıkça gözlemlenebilen kendi endüktansına sahip olabilir. İdeal durumda bu değer önemsizdir ve ihmal edilebilir, ancak gerçekte plakalar sarıldığında, özellikle yüksek frekanslar söz konusu olduğunda bu parametre göz ardı edilemez. Bu gibi durumlarda kapasitör iki işlevi birleştirir ve kendi rezonans frekansına sahip bir tür salınım devresini temsil eder.

Performans özellikleri

Yukarıda belirtilen kapasitans, öz indüktans ve enerji yoğunluğuna ek olarak, gerçek kapasitörler (ve ideal olmayanlar), devre için bu elemanı seçerken dikkate alınması gereken bir takım özelliklere sahiptir. Bunlar şunları içerir:

Kayıpların nereden geldiğini anlamak için bu elemandaki sinüzoidal akım ve gerilim grafiklerinin ne olduğunu açıklamak gerekir. Kapasitör maksimuma şarj edildiğinde plakalarındaki akım sıfırdır. Buna göre akım maksimum olduğunda gerilim yoktur. Yani gerilim ve akım 90 derecelik bir açıyla faz dışıdır. İdeal olarak, bir kapasitörün yalnızca reaktif gücü vardır:

Q=90'da kullanıcı arayüzü

Gerçekte, kapasitör plakalarının kendi dirençleri vardır ve enerjinin bir kısmı dielektrikin ısıtılmasına harcanır ve bu da enerji kayıplarına neden olur. Çoğu zaman önemsizdirler, ancak bazen ihmal edilemezler. Bu olgunun ana özelliği, aktif gücün (dielektrikteki düşük kayıplarla sağlanır) reaktif güce oranı olan dielektrik kayıp tanjantıdır. Bu değer, gerçek kapasitenin paralel veya seri eşdeğer eşdeğer devre şeklinde sunulmasıyla teorik olarak ölçülebilir.

Dielektrik kayıp tanjantının belirlenmesi

Paralel bağlantıda kayıpların miktarı akım oranına göre belirlenir:

tgδ = Ir/Ic = 1/(ωCR)

Seri bağlantı durumunda açı, voltaj oranıyla hesaplanır:

tgδ = Ur/Uc = ωCR

Gerçekte, tgδ'yı ölçmek için bir köprü devresi kullanılarak monte edilmiş bir cihaz kullanırlar. Yüksek gerilim ekipmanlarındaki izolasyon kayıplarını teşhis etmek için kullanılır. Ölçüm köprülerini kullanarak diğer ağ parametrelerini de ölçebilirsiniz.

Nominal gerilim

Bu parametre etikette belirtilmiştir. Plakalara uygulanabilecek maksimum voltajı gösterir. Nominal değerin aşılması, kapasitörün bozulmasına ve arızalanmasına neden olabilir. Bu parametre dielektrik özelliklerine ve kalınlığına bağlıdır.

Polarite

Bazı kapasitörlerin polaritesi vardır, yani devreye kesin olarak tanımlanmış bir şekilde bağlanması gerekir. Bunun nedeni, plakalardan biri olarak bir tür elektrolitin kullanılması ve diğer elektrot üzerindeki oksit filmin dielektrik görevi görmesidir. Polarite değiştiğinde, elektrolit filmi yok eder ve kapasitör çalışmayı durdurur.

Kapasitans sıcaklık katsayısı

ΔC/CΔT oranıyla ifade edilir; burada ΔT sıcaklıktaki değişimdir çevre. Çoğu zaman bu bağımlılık doğrusal ve önemsizdir, ancak agresif koşullarda çalışan kapasitörler için TKE bir grafik şeklinde gösterilir.

Kondansatör arızası iki ana nedenden kaynaklanmaktadır: arıza ve aşırı ısınma. Ve eğer bir arıza durumunda bazı türleri kendi kendini iyileştirme yeteneğine sahipse, aşırı ısınma zamanla yıkıma yol açar.

Aşırı ısınma, hem harici nedenlerden (komşu devre elemanlarının ısınması) hem de dahili nedenlerden, özellikle plakaların seri eşdeğer direncinden kaynaklanır. Elektrolitik kapasitörlerde elektrolitin buharlaşmasına yol açar ve oksit yarı iletken kapasitörlerde parçalanmaya ve tantal ile manganez oksit arasında kimyasal reaksiyona yol açar.

Yıkım tehlikesi, sıklıkla şu olasılıkla ortaya çıkmasıdır: patlama konutlar.

Kapasitörlerin teknik tasarımı

Kondansatörler birkaç gruba ayrılabilir. Yani kapasiteyi düzenleme yeteneğine bağlı olarak sabit, değişken ve ayarlanabilir olarak ayrılırlar. Şekil olarak silindirik, küresel ve düz olabilirler. Bunları amacına göre bölebilirsiniz. Ancak en yaygın sınıflandırma dielektrik türüne göre yapılır.

Kağıt kapasitörler

Kağıt dielektrik olarak kullanılır ve sıklıkla yağlı kağıt kullanılır. Kural olarak, bu tür kapasitörlerin boyutları büyüktür, ancak yağlamasız küçük versiyonlar da vardır. Sabitleme ve depolama cihazları olarak kullanılırlar ve yavaş yavaş tüketici elektroniğinden daha modern film modellerine geçmektedir.

Yağlamanın yokluğunda önemli bir dezavantajları vardır - kapalı ambalajlarda bile hava nemine tepki verirler. Islak kağıt enerji kaybını artırır.

Organik filmler formunda dielektrik

Filmler aşağıdakiler gibi organik polimerlerden yapılabilir:

• polietilen tereftalat;
• poliamid;
• polikarbonat;
• polisülfon;
• polipropilen;
• polistiren;
• floroplastik (politetrafloroetilen).

Öncekilerle karşılaştırıldığında bu tür kapasitörler boyut olarak daha kompakttır ve artan nemle birlikte dielektrik kayıplarını arttırmaz ancak birçoğu aşırı ısınma nedeniyle arızalanma riskiyle karşı karşıyadır ve bu dezavantaja sahip olmayanlar daha pahalıdır.

Katı inorganik dielektrik

Mika, cam ve seramik olabilir.

Bu kapasitörlerin avantajı, kapasitansın sıcaklığa, uygulanan gerilime ve hatta bazı durumlarda radyasyona bağımlılığının kararlılığı ve doğrusallığıdır. Ancak bazen böyle bir bağımlılığın kendisi bir sorun haline gelir ve ne kadar az belirgin olursa, ürün o kadar pahalı olur.

Oksit dielektrik

Bununla birlikte alüminyum, katı hal ve tantal kapasitörler üretilmektedir. Polariteleri vardır, bu nedenle yanlış bağlanırsa ve voltaj değeri aşılırsa arızalanırlar. Ancak aynı zamanda iyi kapasiteye sahipler, kompakt ve kullanımda kararlılar. Doğru çalışmayla yaklaşık 50 bin saat çalışabilirler.

Vakum

Bu tür cihazlar, havanın dışarı pompalandığı iki elektrotlu bir cam veya seramik şişedir. Neredeyse hiç kayıpları yoktur, ancak düşük kapasiteleri ve kırılganlıkları, uygulama kapsamlarını, kapasitans boyutunun o kadar önemli olmadığı ancak ısınmaya karşı direncin temel öneme sahip olduğu radyo istasyonlarıyla sınırlandırmaktadır.

Elektrikli çift katmanlı

Bir kapasitörün ne için gerekli olduğuna bakarsanız bu türün tam olarak o olmadığını anlayabilirsiniz. Aksine, ek veya yedek bir güç kaynağıdır ve bunun için de kullanılırlar. Bu tür cihazların bazı kategorileri - iyonistörler - aktif karbon ve bir elektrolit tabakası içerir, diğerleri ise lityum iyonlarıyla çalışır. Bu cihazların kapasitesi yüzlerce farad'a kadar çıkabilmektedir. Dezavantajları arasında yüksek maliyet ve kaçak akımlara karşı aktif direnç sayılabilir.

Kapasitör ne olursa olsun, işaretlemeye yansıtılması gereken iki zorunlu parametre vardır - bunlar kapasitans ve nominal voltajdır.

Ek olarak, çoğunda özelliklerinin sayısal ve alfabetik bir tanımı vardır. Rus standartlarına uygun olarak kapasitörler dört işaretle işaretlenmiştir.

İlk K harfi “kapasitör” anlamına gelir, sonraki sayı dielektrik tipidir ve ardından harf şeklinde bir hedef göstergesi gelir; son simge hem tasarım tipi hem de geliştirme numarası anlamına gelebilir; bu zaten üreticiye bağlıdır. Üçüncü nokta sıklıkla gözden kaçırılıyor. Bu tür işaretler, onları barındıracak kadar büyük ürünlerde kullanılır. GOST'a göre kod çözme şöyle görünecek:

İlk harfler:

1. K sabit bir kapasitördür.
2. CT bir düzelticidir.
3. KP değişken bir kapasitördür.

İkinci grup dielektrik türüdür:

Bütün bunlar küçük kapasitörlere yerleştirilemez, bu nedenle kısaltılmış işaretler kullanılır; buna alışkın değilseniz, bir hesap makinesi ve bazen bir büyüteç bile gerekebilir. Bu işaret kapasitansı, voltaj değerini ve ana parametreden sapmaları kodlar. Kalan parametreleri kaydetmenin bir anlamı yok: bunlar kural olarak seramik kapasitörlerdir.

Seramik kapasitörlerin işaretlenmesi

Bazen onlarla her şey basittir - kapasite bir sayı ve birimlerle işaretlenir: pF - pikofarad, nF - nanofarad, μF - mikrofarad, mF - milifarad. Yani 100nF yazısı doğrudan okunabilir. Mezhep sırasıyla sayı ve V harfidir. Ancak bazen bu bile uymuyor, bu nedenle kısaltmalar kullanılıyor. Bu nedenle, kapasite genellikle üç haneye (103, 109 vb.) sığar; burada sonuncusu sıfır sayısı anlamına gelir ve ilk ikisi pikofarad cinsinden kapasite anlamına gelir. Sonunda 9 sayısı varsa sıfır yoktur ve ilk ikisinin arasına virgül konur. 8 rakamı sona geldiğinde virgül bir basamak daha geriye alınır.

Örneğin, 109 tanımı 1 pikofarad ve 100-10 pikofarad anlamına gelir; 681–680 pikofarad veya 0,68 nanofarad ve 104–100 bin pF veya 100nF

Ölçü biriminin ilk harfini genellikle virgül olarak bulabilirsiniz: p50–0,5 pF, 1n5–1,5 nF, 15μ – 15 µF, 15m – 15 mF. Bazen p yerine R yazılır.

Üç sayıdan sonra kapasite parametresinin dağılımını gösteren bir harf olabilir:

Devrenin özelliklerini SI birimlerinde hesaplarsanız, farad cinsinden kapasitansı bulmak için 10 sayısının üslerini hatırlamanız gerekir:

1. -3 - milifarad;
2. -6 - mikrofaradlar;
3. -9 - nanofaradlar;
4. -12 pikofaraddır.

Dolayısıyla 01 pF, 0,1 *10^-12 F'dir.

SMD cihazlarda, pikofaradlardaki kapasitans bir harfle gösterilir ve ondan sonraki sayı, bu değerin çarpılması gereken 10'un katıdır.

Nominal çalışma voltajı, tamamen yazılmasında sorun olması durumunda aynı şekilde bir harfle işaretlenebilir. Mezheplerin harflerinin belirlenmesine ilişkin aşağıdaki standart Rusya'da kabul edilmiştir:

Listelere ve tablolara rağmen, belirli bir üreticinin kodlamasını incelemek yine de daha iyidir - bunlar farklı ülkelerde farklılık gösterebilir.

Bazı kapasitörler, özelliklerinin daha ayrıntılı bir açıklamasıyla birlikte gelir.

Bir kondansatör, kondansatör, klima - deneyimli uzmanların buna dediği şey - çeşitli elektrik devrelerinde kullanılan en yaygın unsurlardan biridir. Bir kapasitör, bir elektrik akımı yükünü depolayabilir ve onu bir elektrik devresindeki diğer elemanlara aktarabilir.
En basit kapasitör, bir dielektrikle ayrılmış iki plaka elektrottan oluşur; bu elektrotlar üzerinde farklı polaritede bir elektrik yükü birikir; plakalardan biri pozitif yüke, diğeri negatif yüke sahip olacaktır.

Bir kapasitörün çalışma prensibi ve amacı- Bu sorulara kısaca ve çok net bir şekilde cevap vermeye çalışacağım. Elektrik devrelerinde bu cihazlar çeşitli amaçlarla kullanılabilir, ancak asıl işlevleri elektrik yükünü depolamaktır, yani bir kapasitör elektrik akımını alır, depolar ve daha sonra bunu devreye aktarır.

Bir kapasitör bir elektrik şebekesine bağlandığında, kapasitörün elektrotları üzerinde bir elektrik yükü birikmeye başlar. Şarj başlangıcında kondansatör en fazla elektrik akımını tüketir, kondansatör şarj edildikçe elektrik akımı azalır ve kondansatörün kapasitesi dolduğunda akım tamamen kaybolur.

Elektrik devresinin güç kaynağıyla bağlantısı kesildiğinde ve bir yük bağlandığında, kapasitör şarj almayı durdurur ve biriken akımı diğer elemanlara aktarır, kendisi de bir güç kaynağı haline gelir.

Ana teknik özellikler kapasitör kapasitanstır. Kapasitans, bir kapasitörün elektrik yükünü biriktirme yeteneğidir. Kapasitörün kapasitansı ne kadar büyük olursa, o kadar fazla yük birikebilir ve buna bağlı olarak elektrik devresine geri bırakılabilir. Bir kapasitörün kapasitansı Farad cinsinden ölçülür. Kondansatörler tasarım, yapıldıkları malzeme ve uygulama alanlarına göre farklılık gösterir. En yaygın kapasitör - sabit kapasitör, aşağıdaki gibi belirlenmiştir:

Sabit kapasiteli kapasitörler çok çeşitli malzemelerden yapılır ve metal, kağıt, mika veya seramik olabilir. Bu tür kapasitörler bir elektrik bileşeni olarak tüm elektronik cihazlarda kullanılmaktadır.

Elektrolitik kondansatör

Bir sonraki yaygın kapasitör türü polardır Elektrolitik kapasitörler, elektrik şemasındaki görüntüsü şuna benziyor -

Bir elektrolitik kapasitör, kapasitansı değişmediğinden kalıcı kapasitör olarak da adlandırılabilir.

Ama ha Elektrolitik kapasitörlerÇok önemli bir fark var, kondansatörün elektrotlarından birinin yanındaki (+) işareti bunun polar bir kondansatör olduğunu ve devreye bağlarken polariteye dikkat edilmesi gerektiğini gösterir. Pozitif elektrot bağlanmalıdır güç kaynağının artısı ve negatif (artı işareti olmayan) negatife karşılık gelir - (modern kapasitörlerin gövdesinde negatif elektrotun tanımı uygulanır, ancak pozitif elektrot hiçbir şekilde belirtilmez) ).

Bu kurala uyulmaması, kapasitör arızasına ve hatta folyo kağıdın saçılması ve kötü bir koku (tabii ki kapasitörden gelen...) ile birlikte patlamaya yol açabilir. Elektrolitik kapasitörler çok büyük bir kapasiteye sahip olabilir ve buna göre oldukça büyük bir potansiyel biriktirebilir. Bu nedenle elektrolitik kapasitörler, güç kapatıldıktan sonra bile tehlikelidir ve dikkatsizce kullanılırsa güçlü bir elektrik çarpmasına maruz kalabilirsiniz. Bu nedenle, voltajın kesilmesinden sonra, elektrikli bir cihazla güvenli bir şekilde çalışmak için (elektronik onarımı, kurulumu vb.), elektrolitik kondansatörün elektrotlarına kısa devre yaptırılarak deşarj edilmesi gerekir (bu, özel bir deşarj cihazı ile yapılmalıdır), özellikle büyük Yüksek voltajın olduğu güç kaynaklarına takılan kapasitörler.

Değişken kapasitörler.

Adından da anlaşılacağı gibi değişken kapasitörler, örneğin radyo alıcılarını ayarlarken kapasitanslarını değiştirebilir. Daha yakın zamanlarda, radyo alıcılarını istenen istasyona ayarlamak için yalnızca değişken kapasitörler kullanıldı; alıcı ayarlama düğmesinin döndürülmesi, böylece kapasitörün kapasitansını değiştirdi. Değişken kapasitörler günümüzde basit, ucuz alıcı ve vericilerde hala kullanılmaktadır. Değişken kapasitörün tasarımı çok basittir. Yapısal olarak stator ve rotor plakalarından oluşur, rotor plakaları hareketlidir ve stator plakalarına dokunmadan girer. Böyle bir kapasitördeki dielektrik havadır. Stator plakaları rotor plakalarına girdiğinde kapasitörün kapasitansı artar, rotor plakaları çıktığında kapasitans azalır. Değişken bir kapasitörün tanımı şuna benzer:

KONDANSATÖRLERİN UYGULANMASI

Kondansatörler elektrik mühendisliğinin her alanında yaygın olarak kullanılmaktadır; çeşitli elektrik devrelerinde kullanılırlar.
Alternatif akım devresinde kapasitans görevi görebilirler. Şu örneği ele alalım: Bir kondansatör ve bir ampul bir aküye seri olarak bağlandığında (doğru akım), ampul yanmayacaktır.

Böyle bir devreyi alternatif bir akım kaynağına bağlarsanız, ampul parlayacak ve ışığın yoğunluğu doğrudan kullanılan kapasitörün kapasitans değerine bağlı olacaktır.

Bu nitelikleri sayesinde kapasitörler devrelerde yüksek frekanslı ve düşük frekanslı parazitleri bastıran filtreler olarak kullanılır.

Kondansatörler ayrıca, büyük bir elektrik yükünün hızlı bir şekilde birikmesi ve serbest bırakılmasının gerekli olduğu çeşitli darbe devrelerinde, hızlandırıcılarda, fotoğraf flaşlarında, darbeli lazerlerde, büyük bir elektrik yükünü biriktirme ve onu hızlı bir şekilde sistemin diğer elemanlarına aktarma yeteneği nedeniyle kullanılır. düşük dirençli ağ, güçlü bir darbe yaratıyor.Kondansatörler voltaj düzeltmesi sırasında dalgalanmaları düzeltmek için kullanılır. Kapasitörün şarjı uzun süre tutabilmesi, bunların bilgi depolamak için kullanılmasını mümkün kılar. Ve bu, bir kapasitörün kullanılabileceği her şeyin yalnızca çok kısa bir listesidir.

Elektrik mühendisliği eğitiminize devam ettikçe kapasitörlerin çalışması ve kullanımı da dahil olmak üzere çok daha ilginç şeyler keşfedeceksiniz. Ancak bu bilgiler anlamanız ve ilerlemeniz için yeterli olacaktır.

Bir kapasitör nasıl kontrol edilir

Kapasitörleri kontrol etmek için bir cihaza, test cihazına veya başka bir şeye ihtiyacınız vardır. multimetre. Kapasitansı (C) ölçen özel cihazlar vardır, ancak bu cihazlar maliyetlidir ve bunları bir ev atölyesi için satın almanın çoğu zaman hiçbir anlamı yoktur, özellikle de piyasada kapasitans ölçüm işlevine sahip ucuz Çin multimetreleri bulunduğundan. Test cihazınızın böyle bir işlevi yoksa, normal çevirme işlevini kullanabilirsiniz - multimetre nasıl çalınır dirençleri kontrol ederken olduğu gibi - direnç nedir. Kapasitör "arıza" açısından kontrol edilebilir, bu durumda kapasitörün direnci çok büyüktür, neredeyse sonsuzdur (kapasitörün yapıldığı malzemeye bağlı olarak). Elektrolitik kapasitörler aşağıdaki gibi kontrol edilir - Test cihazını süreklilik modunda açmak, cihazın problarını kapasitörün elektrotlarına (bacaklarına) bağlamak ve multimetre göstergesindeki okumayı izlemek gerekir, multimetre okuması aşağı doğru değişecektir tamamen durana kadar. Bundan sonra probları değiştirmeniz gerekir, okumalar neredeyse sıfıra düşmeye başlayacaktır. Her şey anlattığım gibi olduysa Conder çalışıyor demektir. Okunan değerlerde herhangi bir değişiklik olmazsa veya okumalar anında büyük boyutlara ulaşırsa veya cihaz sıfır gösteriyorsa kondansatör arızalıdır. Kişisel olarak ben “klima cihazlarını” kadranlı göstergeyle kontrol etmeyi tercih ediyorum; ibrenin yumuşak hareketini takip etmek, gösterge penceresinde yanıp sönen rakamları takip etmekten daha kolaydır.

Kapasitör kapasitesi Farad cinsinden ölçülen 1 farad çok büyük bir değerdir. Böyle bir kapasite, boyutları güneşimizin boyutunu 13 kat aşacak metal bir topa sahip olacak. Dünya gezegeni büyüklüğünde bir kürenin kapasitesi yalnızca 710 mikrofarad olacaktır. Tipik olarak elektrikli cihazlarda kullandığımız kapasitörlerin kapasitansı mikrofarad (mF), pikofarad (nF), nanofarad (nF) cinsinden gösterilir. 1 mikrofaradın 1000 nanofarad'a eşit olduğunu bilmelisiniz. Buna göre 0,1 uF, 100 nF'ye eşittir. Ana parametreye ek olarak, gerçek kapasitenin belirtilenden izin verilen sapması ve cihazın tasarlandığı voltaj elemanların gövdesinde belirtilmiştir. Bu aşılırsa cihaz arızalanabilir.

Bu bilgi, kapasitörleri ve bunların fiziksel özelliklerini özel teknik literatürde incelemeye başlamanız ve bağımsız olarak devam etmeniz için yeterli olacaktır. Size başarı ve azim diliyorum!

Elektrik depolarında, kapasitörler çoğunlukla içinde çok sayıda plaka ve dielektrik şeridi bulunan bir silindir şeklinde görülebilir.

Kondansatör - nedir bu?

Kondansatör, akımı biriktirebilen, odaklayabilen veya diğer cihazlara iletebilen 2 elektrottan oluşan bir elektrik devresinin parçasıdır. Yapısal olarak elektrotlar zıt yüklere sahip kapasitör plakalarıdır. Cihazın çalışması için plakaların arasına bir dielektrik yerleştirilir - bu, iki plakanın birbirine temas etmesini önleyen bir elemandır.

Kondansatörün tanımı Latince sıkıştırma, konsantrasyon anlamına gelen “condenso” kelimesinden gelmektedir.

Lehimleme kaplarına yönelik elemanlar, elektrik ve sinyalleri taşımak, ölçmek, yönlendirmek ve iletmek için kullanılır.

Kapasitörler nerede kullanılır?

Her acemi radyo amatörü sıklıkla şu soruyu sorar: kapasitör ne işe yarar? Yeni başlayanlar neden gerekli olduğunu anlamıyorlar ve yanlışlıkla pilin veya güç kaynağının tamamen yerini alabileceğine inanıyorlar.

Tüm radyo cihazlarında kapasitörler, transistörler ve dirençler bulunur. Bu elemanlar, statik değerleri olan devrelerde bir kartı veya modülün tamamını oluşturur ve bu da onu küçük bir ütüden endüstriyel cihazlara kadar her türlü elektrikli cihazın temeli yapar.

Kapasitörlerin en yaygın kullanım alanları şunlardır:

1. HF ve LF paraziti için filtre elemanı;
2. Alternatif akımdaki ve kapasitördeki statik ve voltajdaki ani dalgalanmaları dengeler;
3. Gerilim dalgalanma ekolayzırı.

Kapasitörün amacı ve fonksiyonları kullanım amaçlarına göre belirlenir:

1. Genel amaçlı. Bu, tasarımı yalnızca küçük devre kartlarında bulunan düşük voltajlı elemanları (örneğin televizyon uzaktan kumandası, radyo, su ısıtıcısı vb.) içeren bir kapasitördür;
2. Yüksek voltaj. DC devresindeki kapasitör, yüksek voltajlı endüstriyel ve teknik sistemleri destekler;
3. Nabız. Kapasitif, keskin bir voltaj dalgalanması oluşturur ve bunu cihazın alıcı paneline besler;
4. Başlatıcılar. Uzaktan kumanda veya kontrol ünitesi gibi cihazları başlatmak, açmak/kapatmak için tasarlanmış cihazlarda lehimleme için kullanılır;
5. Gürültü bastırıcı. AC devresindeki kapasitör uydu, televizyon ve askeri ekipmanlarda kullanılmaktadır.

Kapasitör türleri

Kapasitörün tasarımı dielektrik tipine göre belirlenir. Aşağıdaki türlerde gelir:

1. Sıvı. Sıvı formdaki dielektrik nadirdir ve bu tip esas olarak endüstride veya radyo cihazlarında kullanılır;
2. Vakum. Kapasitörde dielektrik yoktur, bunun yerine kapalı bir muhafaza içinde plakalar vardır;
3. Gazlı. Etkileşime dayalı kimyasal reaksiyonlar soğutma ekipmanları, üretim hatları ve tesislerinin üretiminde kullanılır;
4. Elektrolitik kondansatör. Prensip, bir metal anot ve bir elektrotun (katot) etkileşimine dayanmaktadır. Anotun oksit tabakası yarı iletken kısımdır, bunun sonucunda bu tip devre elemanı en verimli olarak kabul edilir;
5. Organik. Dielektrik kağıt, film vb. olabilir. Biriktirilemez, ancak voltaj dalgalanmalarını yalnızca hafifçe dengeler;
6. Kombine. Buna metal-kağıt, kağıt-film vb. dahildir. Dielektrik metal bir bileşen içeriyorsa verimlilik artar;
7. İnorganik. En yaygın olanları cam ve seramiktir. Kullanımları dayanıklılık ve sağlamlığa göre belirlenir;
8. Kombine inorganik. Mükemmel tesviye özelliklerine sahip cam filmi ve cam emaye.

Kapasitör türleri

Radyo kartının elemanları kapasitans değişikliği türüne göre farklılık gösterir:

1. Kalıcı. Hücreler raf ömrünün sonuna kadar sabit voltaj kapasitesini korur. Bu tip en yaygın ve evrenseldir, çünkü her türlü cihazın yapımına uygundur;
2. Değişkenler. Reostat, varikap kullanıldığında veya sıcaklık değiştiğinde kabın hacmini değiştirme yeteneğine sahiptirler. Bir reostat kullanan mekanik yöntem, karta ek bir elemanın lehimlenmesini içerirken, bir variconde kullanıldığında yalnızca gelen voltaj miktarı değişir;
3. Düzelticiler. Minimum yeniden yapılanma ile sistemin verimini hızlı ve verimli bir şekilde artırabileceğiniz en esnek kapasitör türüdür.

Bir kapasitörün çalışma prensibi

Bir güç kaynağına bağlandığında kapasitörün nasıl çalıştığına bakalım:

1. Şarj birikimi. Şebekeye bağlandığında akım elektrolitlere yönlendirilir;
2. Yüklü parçacıklar plaka üzerinde yüklerine göre dağıtılır: negatif olanlar - elektronlara ve pozitif olanlar - iyonlara;
3. Dielektrik, iki plaka arasında bir bariyer görevi görür ve parçacıkların karışmasını önler.

Bir kapasitörün kapasitansı, bir iletkenin yükünün potansiyel gücüne oranı hesaplanarak belirlenir.

Önemli! Dielektrik ayrıca cihazın çalışması sırasında kapasitörde ortaya çıkan voltajı ortadan kaldırabilir.

Kondansatör Özellikleri

Özellikler geleneksel olarak noktalara bölünmüştür:

1. Sapma miktarı. Mağazaya girmeden önce her kondansatörün üretim hattında bir dizi testten geçmesi gerekiyor. Her modeli test ettikten sonra üretici, orijinal değerden izin verilen sapmaların aralığını belirtir;
2. Gerilim değeri. Çoğunlukla 12 veya 220 Volt gerilime sahip elemanlar kullanılır, ancak 5, 50, 110, 380, 660, 1000 ve daha fazla Volt da vardır. Kapasitörün yanmasını ve dielektrik arızasını önlemek için, voltaj rezervine sahip bir eleman satın almak en iyisidir;
3. İzin verilen sıcaklık. Bu parametre 220 Volt ağda çalışan küçük cihazlar için çok önemlidir. Kural olarak, voltaj ne kadar yüksek olursa, çalışma için izin verilen sıcaklık seviyesi de o kadar yüksek olur. Sıcaklık parametreleri elektronik bir termometre kullanılarak ölçülür;
4. Doğru veya alternatif akımın mevcudiyeti. Tasarlanan ekipmanın performansı tamamen buna bağlı olduğundan belki de en önemli parametrelerden biri;
5. Aşama sayısı. Cihazın karmaşıklığına bağlı olarak tek fazlı veya üç fazlı kapasitörler kullanılabilir. Bir elemanı doğrudan bağlamak için tek fazlı yeterlidir, ancak kart bir “şehir” ise, yükü daha düzgün dağıttığı için üç fazlı kullanılması tavsiye edilir.

Kapasite neye bağlıdır?

Kapasitörün kapasitansı dielektrik tipine bağlıdır ve kasa üzerinde uF veya uF olarak ölçülür. Pikofaradlarda 0 ile 9,999 pF arasında değişirken, mikrofaradlarda 10,000 pF ile 9,999 µF arasında değişmektedir. Bu özellikler GOST 2.702 devlet standardında belirtilmiştir.

Not! Elektrolit kapasitesi ne kadar büyük olursa şarj süresi de o kadar uzun olur ve cihazın aktarabileceği yük de o kadar fazla olur.

Cihazın yükü veya gücü ne kadar büyük olursa, deşarj süresi de o kadar kısa olur. Bu durumda, giden elektrik akışının miktarı buna bağlı olduğundan direnç önemli bir rol oynar.

Kapasitörün ana kısmı dielektriktir. Ekipmanın gücünü etkileyen aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1. Yalıtım direnci. Bu, polimerlerden yapılan hem iç hem de dış yalıtımı içerir;
2. Maksimum voltaj. Dielektrik, kapasitörün ne kadar voltaj depolayabileceğini veya iletebileceğini belirler;
3. Enerji kaybı miktarı. Dielektrik konfigürasyonuna ve özelliklerine bağlıdır. Tipik olarak enerji yavaş yavaş veya keskin patlamalarla dağılır;
4. Kapasite seviyesi. Bir kapasitörün kısa bir süre için az miktarda enerji depolayabilmesi için kapasitansın sabit bir hacmini koruması gerekir. Çoğu zaman, belirli bir miktarda voltajın geçilememesi nedeniyle tam olarak başarısız olur;

Bunu bildiğim iyi oldu! Eleman gövdesi üzerinde yer alan “AC” kısaltması alternatif voltajı ifade eder. Kapasitörde biriken voltaj kullanılamaz veya iletilemez - söndürülmesi gerekir.

Kapasitör özellikleri

Kapasitör şu şekilde davranır:

1. Endüktif bobin. Sıradan bir ampul örneğini ele alalım: Yalnızca onu doğrudan bir AC kaynağına bağlarsanız yanacaktır. Bu, kapasite ne kadar büyük olursa ampulün ışık akısı da o kadar güçlü olur kuralına yol açar;
2. Şarj depolama. Özellikleri, hızlı bir şekilde şarj ve deşarj olmasını sağlar, böylece düşük dirençli güçlü bir darbe yaratır. Çeşitli hızlandırıcı türlerinin, lazer sistemlerinin, elektrikli flaşların vb. üretiminde kullanılır;
3. Pil şarj aldı. Güçlü bir eleman, akımın alınan kısmını uzun süre koruyabilme yeteneğine sahipken diğer cihazlar için adaptör görevi görebilir. Şarj edilebilir bir pille karşılaştırıldığında, bir kapasitör zamanla şarjının bir kısmını kaybeder ve aynı zamanda örneğin endüstriyel ölçekte büyük miktarda elektriği barındıramaz;
4. Elektrik motorunun şarj edilmesi. Bağlantı üçüncü terminal üzerinden yapılır (kondansatörün çalışma voltajı 380 veya 220 Volt'tur). Yeni teknoloji sayesinde standart bir ağ kullanarak üç fazlı bir motorun (90 derece faz dönüşüyle) kullanılması mümkün hale geldi;
5. Kompanzatör cihazları. Endüstride reaktif enerjiyi stabilize etmek için kullanılır: gelen gücün bir kısmı, kapasitörün çıkışında çözülür ve belirli bir hacme ayarlanır.

Video