Конденсаторы являются второй, по распространенности и степени использования, после резисторов, деталью в электронных схемах. Действительно, в любом электронном устройстве, будь то мультивибратор на 2 транзисторах или материнская плата компьютера, во всех них находят применение эти радиоэлементы.
Конденсатор обладает свойством накапливать заряд и впоследствии отдавать его. Простейший конденсатор представляет собой 2 пластины, разделенные тонким слоем диэлектрика.
Емкостное сопротивление конденсатора зависит от его емкости и частоты тока. Конденсатор проводит переменный ток и не пропускает постоянный.
Емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин (обкладок) конденсатора, и тем больше, чем тоньше слой диэлектрика между ними.
Устройство простейшего конденсатора
Емкости параллельно соединенных конденсаторов складываются. Емкости последовательно соединенных конденсаторов считаются по формуле, приведенной на рисунке ниже:
Формулы соединение конденсаторов
Конденсаторы бывают как постоянной, так и переменной емкости. Последние так и называются и сокращенно пишутся КПЕ (конденсатор переменной емкости). Конденсаторы постоянной емкости бывают как полярные, так и неполярные. На рисунке ниже изображено схематическое изображение полярного конденсатора:
Полярный конденсатор изображение на схеме
К полярным относятся электролитические конденсаторы. Выпускаются также танталовые конденсаторы, которые отличаются от алюминиевых электролитических, более высокой стабильностью, но и стоят дороже. Электролитические конденсаторы подвержены, по сравнению с неполярными более быстрому старению. Полярные конденсаторы имеют положительный и отрицательный электроды, плюс и минус.
Фото электролитический конденсатор
У советских электролитических конденсаторов полярность обозначалась на корпусе знаком плюс у положительного электрода. У импортных конденсаторов обозначается отрицательный электрод знаком минус.
При нарушении режимов работы электролитических конденсаторов они могут вздуться и даже взорваться.
У электролитических конденсаторов во избежания взрыва, делают при их изготовлении специальные насечки на крышке корпуса:
Фото конденсатора с насечками
Также электролитические конденсаторы могут взорваться, если на них по ошибке подать напряжение выше того, на которое они были рассчитаны. На фото электролитического конденсатора приведенного выше, видно надпись 33 мкФ х 100 В., это означает его емкость, равную 33 микрофарад и допустимое напряжение до 100 вольт. Неполярный конденсатор на схемах обозначается следующим образом:
- Неполярный конденсатор изображение на схеме
- На фото ниже изображены пленочный и керамический конденсаторы:
- Плёночный
Конденсаторы различают по виду диэлектрика. Существуют конденсаторы с твердым, жидким и газообразным диэлектриком. С твердым диэлектриком это: бумажные, пленочные, керамические, слюдяные.
Также существуют электролитические, о которых уже было рассказано выше и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Эти конденсаторы отличаются от всех остальных большой удельной емкостью.
Многие, думаю, встречали на импортных конденсаторах такое цифровое обозначение:
Расшифровка цифровой маркировки конденсаторов
На рисунке выше видно, как можно посчитать номинал такого конденсатора. Например, если на конденсаторе нанесена маркировка 332, то это означает, что он имеет емкость 3300 пикофарад или 3.3 нанофарад. Ниже приведена таблица, сверяясь с которой можно легко посчитать номинал любого конденсатора с такой маркировкой:
- Ёмкость 10 нанофарад (0.01 мкФ)
- Конденсаторы с номинальным значением до 100 пикофорад маркируются буквой П или латинской P, например:
- 1пФ — 1П0 или 1Р0
- 1,5 пФ — 1П5 или 1Р5
- 15 пФ — 15П или 15 Р
- 15,2 пФ — 15П2
- Конденсаторы с номинальным значением от 100 пикофарад до 0,1микроофарад маркируются в нанофарадах буквой Н или латинской n, например:
- 100 пФ (0,1нФ) — Н10 или n10
- 150 пФ(0,15 нФ)- Н15
- 1000 пФ(1нФ) — 1Н0 или 1n0
- 1500 пФ(1,5 нФ)- 1Н5
- 0,01 мкФ (10 нФ) — 10Н или 10n
- 0,068 мкФ (68 пФ) — 68Н
- Конденсаторы с номинальным значением от 0,1микрофарад и выше маркируются буквой М, например
0,1 мкФ — М10 (на некоторых видах конденсаторов такая емкость может обозначаться и в нанофарадах латинской буквой n, например 100 n=100 нФ=0,1 мкФ и т.д.)
- 0,15 мкФ — М15
- 0,22 мкФ — М22
- 1мкФ — 1М0
- 1,5 мкФ — 1М5
- 15 мкФ — 15М
- 150 мкФ — 150М
- Примеры маркировки конденсаторов
- Емкость от 0 до 9999 пФ может быть указана без обозначения единицы измерения:
- 22 = 22p = 22П = 22пФ
- Если емкость меньше 10пФ, то обозначение может быть таким:
- 1R5 = 1П5 = 1,5пФ
- Так же конденсаторы маркируют в нанофарадах (нФ), 1 нанофарад равен 1000пФ и микрофарадах (мкФ):
- 10n = 10Н = 10нФ = 0,01мкФ = 10000пФ
- Н18 = 0,18нФ = 180пФ
- 1n0 = 1Н0 = 1нФ = 1000пФ
- 330Н = 330n = М33 = m33 = 330нФ = 0,33мкФ = 330000пФ
- 100Н = 100n = М10 = m10 = 100нФ = 0,1мкФ = 100000пФ
- 1Н5 = 1n5 = 1,5нФ = 1500пФ
- 22М = 22мкФ
- 4n7 = 4Н7 = 0,0047мкФ = 4700пФ
- 6М8 = 6,8мкФ
- Маркировка числовым кодом
- Если код трехзначный, то первые две цифры обозначают значение, третья – количество нулей, результат в пикофарадах.
- Например: код 104, к первым двум цифрам приписываем четыре нуля, получаем 100000пФ = 100нФ = 0,1мкФ.
- 472 = 4700пФ
- 473 = 47000пФ
- Если код четырехзначный, то первые три цифры обозначают значение, четвертая – количество нулей, результат тоже в пикофарадах.
- 4722 = 47200пФ = 47,2нФ
Существуют конденсаторы и в SMD исполнении, наиболее распространены в радиолюбительских конструкциях я думаю типы 0805 и 1206. Изображение неполярного SMD конденсатора можно видеть на рисунках ниже:
Фото SMD конденсатора
Далее показано фото электролитических SMD конденсаторов:
Промышленностью выпускаются и так называемые твердотельные конденсаторы. Внутри у них вместо электролита находится органический полимер. Переменные конденсаторы Как и резисторы, некоторые специальные конденсаторы могут изменять свою ёмкость, если это необходимо в процессе настройки. На рисунке изображено устройство конденсатора переменной емкости:
Рисунок как устроен переменный конденсатор
Регулируется емкость в переменных конденсаторах изменением площади параллельно расположенных пластин конденсатора. Делятся конденсаторы на переменные, которые имеют ручку для вращения вала, и подстроечные, которые имеют шлиц под отвертку, и также состоят из подвижной и не подвижной частей.
Фото переменный конденсатор На рисунке они обозначены как ротор и статор. Такие конденсаторы используются в радиоприемниках для настройки на нужную частоту радиовещания. Емкость таких конденсаторов обычно бывает небольшой и равняется единицам – максимум сотням пикофарад. Так обозначается на схемах конденсатор переменной емкости:
На следующем рисунке показан подстроечный конденсатор. Подстроечный конденсатор обозначается на схемах следующим образом:
Такие конденсаторы обычно регулируются только один раз при сборке и настройке радиоэлектронной аппаратуры.
Фото подстроечный конденсатор
На следующем рисунке изображено строение подстроечного конденсатора:
Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Но даже 1 Фарад, это очень большая емкость, поэтому для обозначения обычно используют миллионные доли Фарад, микрофарады, а также еще более мелкие, нанофарады и пикофарады.
Перевести из микрофарад в пикофарады и обратно очень легко. 1 микрофарад равен 1000 нанофарад или 1000000 пикофарад.
Конденсаторы, помимо прочего, применяются в колебательных контурах радиоприемников, в блоках питания для сглаживания пульсаций, а также в качестве разделительных в усилителях.
Проверка конденсаторов
Берем мультик и ставим его крутилку на прозвонку или на измерение сопротивления и щупами дотрагиваемся до выводов кондера.
Так как у нас мультик на прозвонке и на измерении сопротивления вырабатывает постоянный ток, значит, в какой то момент времени ток будет течь, следовательно, в этот момент сопротивление кондера будет минимальным.
Далее мы продолжаем держать щупы на выводах кондера и, сами того не понимая, заряжаем кондер. А пока мы его заряжаем, его сопротивление начинает также расти, пока не будет очень большое. Давайте глянем на практике, как все это выглядит.
Вот в этом момент мы только-только коснулись щупами выводов кондера.
Держим и видим, что сопротивление у нас растет
и пока не станет очень большим
Очень удобен в проверке кондеров аналоговый мультик, потому что можно без труда отслеживать плавное движение стрелки, чем мерцание цифр на цифровом мультик
Если же у нас при прикасании щупов к кондеру, мультик начинает пищать и показывать нулевое сопротивление, значит в кондере произошло короткое замыкание. А если у нас сразу же показывается единичка на мультике, значит внутри кондера произошел обрыв. Кондеры с такими эффектами считаются нерабочими и их можно смело выбрасывать в мусорку.
Неполярные кондеры проверяются проще. Ставим предел измерения на мультике на мегаОмы и касаемся щупами выводов кондера. Если сопротивление меньше 2 МегаОм, то скорее всего кондер неисправен.
Кондеры полярные и неполярные номиналом меньше чем, 0,25мкФ могут с помощью мультика проверяться только на КЗ. Чтобы проверить все таки их на работоспособность, нужен специальный прибор — LC — метр или универсальный R/L/C/Transistor-metr, но и некоторые мультиметры могут также измерять емкость кондеров, имея внутри себя такую функцию.
Например мой мультиметр может без труда определить емкость кондера до 200 микроФарад. Имейте ввиду, что внутри мультиметра есть плавкий предохранитель. Если он перегорает, то некоторые функции мультиметра теряются.
На моем мультике при перегорании внутреннего предохранителя у меня не работала функция измерения силы тока и измерение емкости кондеров.
В заключении хотелось бы рассказать еще об одном способе проверки кондера, но он действует только на кондеры большой емкости. Для этого способа используется замечательное свойство кондера — заряжаться и копить заряд.
Заряжаем кондер, приличным напряжением, но не более чем написано на кондере, в течение пару секунд, и потом аккуратно замыкаем контакты кондера какой нибудь железкой. Железка должна быть изолирована от рук, а то испытаете всю мощь разряда кондера на себе))). Должна появиться искра.
Запечатлеть искру у меня не получается на фото 🙁 , так что уж извиняйте.
- ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного.
- Простите за качество некоторых картинок (чем богаты).
- Берегите себя и своих близких!
маркировка и обозначение конденсаторов, керамических танталовых и прочих
Конденсаторы необходимы для накопления в себе энергии, с целью дальнейшей ее передачи далее по схеме в определенное время.
Самый элементарный конденсатор состоит из пластин, сделанных из металла. Они называются обкладки. Также обязательно должен присутствовать диэлектрик, расположенный между ними.
Каждый конденсатор имеет свою маркировку, которая наносится на него во время производства.
Любой человек, который занимается составлением схем и увлекается пайкой, должен понимать ее и уметь читать. В маркировке содержится вся информация о технических характеристиках данного конденсатора.
Если к нему подключить питание, на обкладках конденсатора возникнет разнополярное напряжение и тем самым возникнет поле, которое будет притягивать их друг другу.
Этот заряд накапливается между этими пластинами.
Основная единица измерения – фарады. Она зависит от размера пластин и расстояния между ними и величины проницаемости. В данной статье подробно рассмотрены все тонкости маркировки конденсаторов. Также статья содержит видеоролик и подробный файл с материалом по данной тематике.
Единицы измерения
-
Проще всего рассчитывается емкость плоского конденсатора. Если линейные размеры пластин-обкладок значительно превышают расстояние между ними то справедлива формула: - C= e*S/d
- e – это величина электрической проницаемости диэлектрика, расположенного между обкладками.
- S – площадь одной из обкладок(в метрах).
- d – расстояние между обкладками(в метрах).
- C – величина емкости вфарадах.
Что такое фарада? У конденсатора емкостью в одну фараду, напряжение между обкладками поднимается на один вольт, при получении электрической энергии количеством в один кулон. Такое количество энергии протекает через проводник в течении одной секунды, при токе в 1 ампер. Свое название фарада получила в честь знаменитого английского физика – М. Фарадея.
1 Фарада – это очень большая емкость. В обыденной практике используют конденсаторы гораздо меньшей емкости и для обозначения применяются производные от фарады:
- 1 Микрофарада – одна миллионная часть фарады.10-6
- 1 нанофарада – одна миллиардная часть фарады. 10-9
- 1 пикофарада -10-12 фарады.
| код | пикофарады, пФ, pF | нанофарады, нФ, nF | микрофарады, мкФ, μF |
| 109 | 1.0 пФ | ||
| 159 | 1.5 пФ | ||
| 229 | 2.2 пФ | ||
| 339 | 3.3 пФ | ||
| 479 | 4.7 пФ | ||
| 689 | 6.8 пФ | ||
| 100 | 10 пФ | 0.01 нФ | |
| 150 | 15 пФ | 0.015 нФ | |
| 220 | 22 пФ | 0.022 нФ | |
| 330 | 33 пФ | 0.033 нФ | |
| 470 | 47 пФ | 0.047 нФ | |
| 680 | 68 пФ | 0.068 нФ | |
| 101 | 100 пФ | 0.1 нФ | |
| 151 | 150 пФ | 0.15 нФ | |
| 221 | 220 пФ | 0.22 нФ | |
| 331 | 330 пФ | 0.33 нФ | |
| 471 | 470 пФ | 0.47 нФ | |
| 681 | 680 пФ | 0.68 нФ | |
| 102 | 1000 пФ | 1 нФ | |
| 152 | 1500 пФ | 1.5 нФ | |
| 222 | 2200 пФ | 2.2 нФ | |
| 332 | 3300 пФ | 3.3 нФ | |
| 472 | 4700 пФ | 4.7 нФ | |
| 682 | 6800 пФ | 6.8 нФ | |
| 103 | 10000 пФ | 10 нФ | 0.01 мкФ |
| 153 | 15000 пФ | 15 нФ | 0.015 мкФ |
| 223 | 22000 пФ | 22 нФ | 0.022 мкФ |
| 333 | 33000 пФ | 33 нФ | 0.033 мкФ |
| 473 | 47000 пФ | 47 нФ | 0.047 мкФ |
| 683 | 68000 пФ | 68 нФ | 0.068 мкФ |
| 104 | 100000 пФ | 100 нФ | 0.1 мкФ |
| 154 | 150000 пФ | 150 нФ | 0.15 мкФ |
| 224 | 220000 пФ | 220 нФ | 0.22 мкФ |
| 334 | 330000 пФ | 330 нФ | 0.33 мкФ |
| 474 | 470000 пФ | 470 нФ | 0.47 мкФ |
| 684 | 680000 пФ | 680 нФ | 0.68 мкФ |
| 105 | 1000000 пФ | 1000 нФ | 1 мкФ |
Будет интересно➡ Что такое ионистор?
Маркировка четырьмя цифрами
Эта маркировка аналогична описанной выше, но в этом случае первые три цифры определяют мантиссу, а последняя — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах. Например, 1622 = 162*102 пФ = 16200 пФ = 16.2 нФ.
Буквенно-цифровая маркировка
При такой маркировке буква указывает на десятичную запятую и обозначение (мкФ, нФ, пФ), а цифры — на значение емкости:
15п = 15 пФ , 22p = 22 пФ , 2н2 = 2.2 нФ , 4n7 = 4,7 нФ , μ33 = 0.33 мкФ
Очень часто бывает трудно отличить русскую букву «п» от английской «n». Иногда для обозначения десятичной точки используется буква R. Обычно так маркируют емкости в микрофарадах, но если перед буквой R стоит ноль, то это пикофарады, например: 0R5 = 0,5 пФ , R47 = 0,47 мкФ , 6R8 = 6,8 мкФ.
Материал в тему: Что такое кондесатор
Планарные керамические конденсаторы
Керамические SMD конденсаторы обычно или вообще никак не маркируются кроме цвета (цветовую маркировку не знаю, если кто расскажет — буду рад, знаю только, что чем светлее — тем меньше емкость) или маркируются одной или двумя буквами и цифрой.
Пример:
N1 /по таблице определяем мантиссу: N=3.3/ = 3.3*101пФ = 33пФ
S3 /по таблице S=4.7/ = 4.7*103пФ = 4700пФ = 4,7нФ
Иногда применяется кодирование латинской буквой. Для расшифровки следует пользоваться таблицей буквенного кодирования рабочего напряжения.
Таблица маркировки конденсаторов по рабочему напряжению.
Планарные электролитические конденсаторы
Электролитические SMD конденсаторы маркируются двумя способами:
1) Емкостью в микрофарадах и рабочим напряжением, например: 10 6.3V = 10мкФ на 6,3В.
2) Буква и три цифры, при этом буква указывает на рабочее напряжение в соответствии с приведенной ниже таблицей, первые две цифры определяют мантиссу, последняя цифра — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах.
Будет интересно➡ Что такое танталовый конденсатор
Полоска на таких конденсаторах указывает положительный вывод. Пример: по таблице «A» — напряжение 10В, 105 — это 10*105 пФ = 1 мкФ, т.е. это конденсатор 1 мкФ на 10В
Маркировка конденсаторов, перевод величин и обозначения (пФ, нФ, мкФ)
Полезная информация начинающим радиолюбителям по маркировке конденсаторов, обозначениям и переводу величин – пикофарад, нанофарад, микрофарад и других.
Пожалуй, трудно найти электронное устройство, в котором бы вообще не былоконденсаторов.
Поэтому важно уметь по маркировке конденсатора определять его основные параметры, хотя бы основные -номинальную емкость и максимальное рабочее напряжение.
Несмотря на присутствие определенной стандартизации, существует несколько способов маркировки конденсаторов. Однако, существуют конденсаторы и без маркировки, – в этом случае емкость можно определить только измерив её измерителем емкости, что же касается максимального напряжения., здесь, как говорится, медицина бессильна.
Цифро-буквенное обозначение
Если вы разбираете старую советскую аппаратуру, то там все будет довольно просто, – на корпусах так и написано «22пФ», что значит 22 пикофарад, или «1000 мкФ», что значит 1000 микрофарад. Старые советские конденсаторы обычно были достаточного размера чтобы на них можно было писать такие «длинные тексты».
Общемировая, если можно так сказать, цифро-буквенная маркировка предполагает использование букв латинского алфавита:
- p – пикофарады,
- n – нанофарады
- m – микрофарады.
При этом полезно помнить, что если за единицу емкости условно принять пикофарад (хотя, это и не совсем правильно), то буквой «p» будут обозначаться единицы, буквой «n» – тысячи, буквой «m» – миллионы.
При этом, букву будут использовать как децимальную точку. Вот наглядный пример, конденсатор емкостью 2200 пФ, по такой системе будет обозначен 2n2, что буквально значит «2,2 нанофарад».
Или конденсатор емкостью 0,47 мкФ будет обозначен m47, то есть «0,47 микрофарад».
Будет интересно➡ Конденсатор — простыми словами о сложном
Причем у конденсаторов отечественного производства встречается аналогичная маркировка в кириллице, то есть, пикофарады обозначают буквой «П», нанофарады – буквой «Н», микрофарады -буквой «М». А принцип тот же: 2Н2 – это 2,2 нанофарад, М47 – это 0,47 микрофарад. У некоторых типов миниатюрных конденсаторов «мкФ» обозначается буквой R, которая тоже используется как децимальная точка, например:
1R5 =1,5 мкФ.
Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами
Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности.
Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности.
И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.
Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц.
Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике.
Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).
Материал по теме: Как подключить конденсатор
Заключение
В высоковольтных цепях нередко применяют последовательное включение конденсаторов. Для выравнивания напряжений на них, необходимо параллельно каждому конденсатору дополнительно подключить резистор сопротивлением от 220 к0м до 1 МОм.
Для защиты от помех, в цифровых устройствах применяется шунтирование по питанию с помощью пары – электролитический конденсатор большей емкости + слюдяной, либо керамический – меньшей.
Электролитический конденсатор шунтирует низкочастотные помехи, а слюдяной( или керамический) – высокочастотные.
Более подробно о маркировке конденсаторов можно узнать здесь. Если у вас остались вопросы, можно задать их в х на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.
Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:
www.elektrikaetoprosto.ru
www.radiostorage.net
www.gamesdraw.ru
ПредыдущаяСледующая
Что такое конденсатор, его конструкция, принцип работы и виды простым языком
Если вы рассмотрите печатную плату даже самого простого электронного устройства, то обязательно увидите конденсатор, а чаще всего встретите множество этих элементов. Присутствие этих изделий на различных электронных схемах объясняется свойствами данных радиоэлементов, широким диапазоном функций, которые они выполняют.
В настоящее время промышленность поставляет на рынок конденсаторную продукцию различных видов (рис. 1). Параметры изделий варьируются в широких пределах, что позволяет легко подобрать радиодеталь для конкретной цели.
Рис. 1. Распространённые типы конденсаторов
Рассмотрим более подробно конструкции и основные параметры этих вездесущих радиоэлементов.
Что такое конденсатор?
В классическом понимании конденсатором является радиоэлектронное устройство, предназначенное для накопления энергии электрического поля, обладающее способностью накапливать в себе электрический заряд, с последующей передачей накопленной энергии другим элементам электрической цепи. Устройства очень часто используют в различных электрических схемах.
Конденсаторы способны очень быстро накапливать заряд и так же быстро отдавать всю накопленную энергию. Для их работы характерна цикличность данного процесса. Величина накапливаемого электричества и периоды циклов заряда-разряда определяется характеристиками изделий, которые в свою очередь зависят от типа модели. Параметры этих величин можно определить по маркировке изделий.
Конструкция и принцип работы
Простейшим конденсатором являются две металлические пластины, разделённые диэлектриком. Выступать в качестве диэлектрика может воздушное пространство между пластинами. Модель такого устройства изображена на рис. 2.
Рис. 2. Модель простейшего конденсаторного устройства
Если на конструкцию подать постоянное напряжение, то образуется кратковременная замкнутая электрическая цепь. На каждой металлической пластине сконцентрируются заряды, полярность которых будет соответствоать полярности приложенного тока. По мере накопления зарядов ток будет ослабевать, и в определенный момент цепь разорвётся. В нашем случае это произойдёт молниеносно.
При подключении нагрузки накопленная энергия устремится через нагрузочный элемент в обратном направлении. Произойдёт кратковременный всплеск электрического тока в образованной цепи. Количество накапливаемых зарядов (ёмкость, C) прямо зависит от размеров пластин.
Единицу измерения ёмкости принятоназывать фарадой (Ф). 1 F – очень большая величина, поэтому на практике часто применяют кратные величины: микрофарады (1 мкФ = 10-6 F), нанофарады ( 1 нФ = 10-9 F = 10-3 мкФ), пикофарады (1 пкФ = 10-12 F = 10-6 мкФ). Очень редко применяют величину милифараду (1 мФ = 10-3 Ф).
Конструкции современных конденсаторов отличаются от рассматриваемой нами модели. С целью увеличения ёмкости вместо пластин используют обкладки из алюминиевой, ниобиевой либо танталовой фольги, разделённой диэлектриками. Эти слоеные ленты туго сворачивают в цилиндр и помещают в цилиндрический корпус. Принцип работы не отличается от описанного выше.
Существуют также плоские конденсаторы, конструктивно состоящие из множества тонких обкладок, спрессованных между слоями диэлектрика в форме параллелепипеда. Такие модели можно представить себе в виде стопки пластин, образующих множество пар обкладок, соединённых параллельно.
В качестве диэлектриков применяют:
- бумагу;
- полипропилен;
- тефлон;
- стекло;
- полистирол;
- органические синтетические плёнки;
- эмаль;
- титанит бария;
- керамику и различные оксидные материалы.
Отдельную группу составляют изделия, у которых одна обкладка выполнена из металла, а в качестве второй выступает электролит. Это класс электролитических конденсаторов (пример на рисунке 3 ниже).
Они отличаются от других типов изделий большой удельной ёмкостью. Похожими свойствами обладают оксидно-полупроводниковые модели.
Второй анод у них – это слой полупроводника, нанесённый на изолирующий оксидный слой.
Рис. 3. Конструкция радиального электролитического конденсатора
Электролитические модели, а также большинство оксидно-полупроводниковых конденсаторов имеют униполярную проводимость. Их эксплуатация допустима лишь при наличии положительного потенциала на аноде и при номинальных напряжениях. Поэтому следует строго соблюдать полярность подключения упомянутых радиоэлектронных элементов.
На корпусе такого прибора обязательно указывается полярность (светлая полоска со значками «–», см. рис. 4) или значок «+» со стороны положительного электрода на корпусах старых отечественных конденсаторов.
Рисунок 4. Обозначение полярности выводов
Срок службы электролитического конденсатора ограничен. Эти приборы очень чувствительны к высоким напряжениям. Поэтому при выборе радиоэлемента старайтесь, чтобы его рабочее напряжение было значительно выше номинального.
Свойства
Из описания понятно, что для постоянного тока конденсатор является непреодолимым барьером, за исключением случаев пробоя диэлектрика.
В таких электрических цепях радиоэлемент используется для накопления и сохранения электричества на его электродах. Изменение напряжения происходит лишь в случаях изменений параметров тока в цепи.
Эти изменения могут считывать другие элементы схемы и реагировать на них.
В цепях синусоидального тока конденсатор ведёт себя подобно катушке индуктивности. Он пропускает переменный ток, но отсекает постоянную составляющую, а значит, может служить отличным фильтром. Такие радиоэлектронные элементы применяются в цепях обратной связи, входят в схемы колебательных контуров и т. п.
Ещё одно свойство состоит в том, что переменную емкость можно использовать для сдвига фаз. Существуют специальные пусковые конденсаторы (рис.5), применяемые для запусков трёхфазных электромоторов в однофазных электросетях.
Рис. 5. Пусковой конденсатор с проводами
Основные параметры и характеристики
- Ёмкость.
- Важным параметром конденсатора является его номинальная ёмкость. Для плоского конденсатора справедлива формула:
- С = (ε*ε*S) / d,
- где ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, S – размеры обкладок (площадь пластин), d – расстояние между пластинами (обкладками).
Реальная емкость отдельных элементов обычно невелика, но можно получить конструкцию ёмкостью в несколько фарад, если параллельно соединить огромное число обкладок. В этом случае реальная ёмкость равняется сумме всех ёмкостей обкладок.
Максимальные емкости некоторых конденсаторов могут достигать нескольких фарад.
Удельная ёмкость.
Величина, характеризующая отношение ёмкости к объёму или к массе радиодетали. Данный параметр важен в микроэлектронике, где размеры деталей очень важны.
Номинальное напряжение.
Одной из важных электрических характеристик является номинальное напряжение – значение максимальных напряжений, при которых конденсатор может работать без потери значений других его параметров.
При превышении критической величины равной напряжению пробоя происходит разрушение диэлектрика.
Поэтому номинальное напряжение подбирают заведомо большее любых возможных максимальных амплитуд синусоидального тока в цепи конденсатора.
Существуют характеристики, такие как тангенс угла потерь, температурный коэффициент ёмкости, сопротивление утечки, диэлектрическая абсорбция и др., которые интересны только узким специалистам, а их параметры можно узнать из специальных справочников.
Классификация
Основные параметры конденсаторных изделий определяются типом диэлектрика. От материала зависит стабильность ёмкости, тангенс диэлектрических потерь, пьезоэффект и другие. Исходя из этого, классификацию моделей целесообразно осуществлять именно по виду диэлектрика.
По данному признаку различают следующие типы изделий:
- вакуумные;
- с воздушным диэлектриком;
- радиоэлементы, в которых диэлектриком является жидкость;
- с твёрдым неорганическим диэлектриком (стекло, слюда, керамика). Характеризуются малым током утечки;
- модели с бумажным диэлектриком и комбинированные, бумажно-плёночные;
- масляные конденсаторы постоянного тока;
- электролитические;
- категория оксидных конденсаторов, к которым относятся оксидно-полупроводниковые и танталовые конденсаторы;
- твёрдотельные, у которых вместо жидкого электролита используется органический полимер или полимеризованный полупроводник.
В
твёрдотельных моделях срок службы больший, чем у жидко-электролитических и составляет
около 50 000 часов. У них меньшее внутренне сопротивление, то есть ЭПС почти
не зависит от температуры, они не взрываются.
Классифицируют изделия и по другому важному параметру – изменению ёмкости. По данному признаку различают:
- постоянные конденсаторы, то есть те, которые имеют постоянную емкость;
- переменные, у которых можно управлять изменением ёмкости механическим способом либо с помощью приложенного напряжения (варикапы и вариконды), а также путём изменения температуры (термоконденсаторы);
- класс подстроечных конденсаторов, которые используют для подстройки или выравнивания рабочих ёмкостей при настройке контуров, а также с целью периодической подстройки различных схем.
Все существующие конденсаторы можно условно разделить на общие и специальные. К изделиям общего назначения относятся самые распространённые низковольтные конденсаторы (см. рис. 6). К ним не предъявляют особых требований.
Рис. 6. Конденсаторы общего назначения
Все остальные ёмкостные радиоэлементы принадлежат к классу специального назначения:
- импульсные;
- пусковые;
- высоковольтные (см. рис. 7);
- помехоподавляющие,
- дозиметрические и др.;
Рис. 7. Высоковольтные конденсаторы
Изображённые на фото устройства могут работать в высоковольтных цепях сравнительно низкой частоты.
Маркировка
Для маркировки отечественных изделий применялась буквенная система. Сегодня распространена цифровая маркировка. В буквенной системе применялись символы:
- К – конденсатор;
- Б, К, С, Э и т. д
– тип диэлектрика, например: К – керамический, Э – электролитический; - На третьем месте
стоял символ, обозначающий особенности исполнения.
В данной системе маркировки иногда первую букву опускали.
В новой системе маркировки на первом месте может стоять буква К, а после неё идёт буквенно-цифровой код. Для обозначения номинала, вида диэлектрика и номера разработки используют цифры. Пример такой маркировки показан на рисунке 8. Обратите внимание на то, что на корпусе электролитического конденсатора обозначена полярность включения.
- Ёмкость от 0 до 999 пФ указывают в пикофарадах, например: 250p:
- от 1000 до 999999 пФ – в нанофарадах: n180;
- от 1 до 999 мкФ – в микрофарадах: 2μ5;
- от 1000 до 999999 мкФ – в миллифарадах: m150;
- ёмкость, больше значения 999999 мкФ, указывают в фарадах.
Обозначение на схемах
Каждое семейство конденсаторов имеет своё обозначение, позволяющее визуально определить его тип (см. рис. 9).
Рис. 9. Обозначение на схемах
Соединение конденсаторов
Существует два способа соединения: параллельное и последовательное. При параллельном соединении общая ёмкость равна сумме ёмкостей отдельных элементов: Собщ. = С1 + С2 + … + Сn.
Для последовательного соединения расчёт ёмкости рассчитывается по формуле: Cобщ. = ( C1* C2 *…* Cm ) / ( C1 + C2+…+Cn )
Чтобы быстро посчитать общую емкость соединенных конденсаторов лучше воспользоваться нашими калькуляторами:
Применение
Конденсаторы применяются почти во всех областях электротехники. Перечислим лишь некоторые из них:
- построение цепей обратной связи, фильтров, колебательных контуров;
- использование в качестве элемента памяти;
- для компенсации реактивной мощности;
- для реализации логики в некоторых видах защит;
- в качестве датчика для измерения уровня жидкости;
- для запуска электродвигателей в однофазных сетях переменного тока.
С
помощью этого радиоэлектронного элемента можно получать импульсы большой
мощности, что используется, например, в фотовспышках, в системах зажигания карбюраторных
двигателей.
Конденсатор — урок. Физика, 9 класс
Конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля (от лат. kondensator — «уплотнять», «сгущать»).
Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых металлических пластин — обкладок — и слоя диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами пластин.
На схемах электрических цепей конденсатор обозначается: .
Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника тока. При зарядке обе обкладки получают заряды, равные по модулю, но противоположные по знаку. Под зарядом конденсаторов понимают модуль заряда одной из его обкладок. Свойство конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной — электроёмкостью.
Электроёмкость обозначается буквой (C) и определяется по формуле:
C=qU, где (q) — заряд конденсатора, (U) — напряжение между обкладками конденсатора.
Электроёмкость конденсатора зависит от площади перекрытия пластин и расстояния между ними, а также от свойств используемого диэлектрика:
C∼Sd, где (S) — площадь каждой обкладки, (d) — расстояние между обкладками.
За единицу электроёмкости в СИ принимается Фарад (Ф).
Она названа в честь Майкла Фарадея — английского физика. (1) Фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд (1) Кулон создаёт между его обкладками напряжение (1) Вольт: 1 Фарад=1 Кулон1 Вольт.
(1) Ф — это очень большая ёмкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроёмкость, равную дольным единицам Ф: микрофарад (мкФ) — 10−6Ф, пикофарад (пФ) — 10−12 Ф.
Для получения требуемой ёмкости конденсаторы соединяют в батареи.
Если конденсаторы соединены параллельно, то общая ёмкость равна сумме ёмкостей: Cоб=C1+C2+C3.
Если конденсаторы соединены последовательно, то общая ёмкость будет равна: 1Cоб=1C1+1C2+1C3.
При зарядке конденсатора внешними силами совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов. По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора. При разрядке конденсатора за счёт этой энергии может быть совершена работа. Энергия конденсатора есть не что иное, как энергия заключённого внутри него электрического поля.
Энергию электрического поля конденсатора можно рассчитать по формуле: Eэл=q22C.
Из формулы видно, что энергия конденсатора данной электроёмкости тем больше, чем больше его заряд.
Загрузка...
