Un condensador elèctric és un dels elements del circuit elèctric de qualsevol dispositiu electrònic, la funció principal del qual és emmagatzemar energia i després tornar-la al circuit. La indústria ofereix una gran varietat de condensadors, que es diferencien en tipus, capacitats, mides i aplicacions.
Contingut
Principi de funcionament i característiques dels condensadors
El dispositiu del condensador consta de dues plaques-plaques metàl·liques separades per una fina capa de dielèctric. La relació de les mides i la disposició de les plaques i la característica del material dielèctric determina l'índex de capacitat.
El desenvolupament del disseny de qualsevol tipus de condensador té com a objectiu l'obtenció de la màxima capacitat en funció de les dimensions mínimes per estalviar espai a la placa de circuit imprès del dispositiu. Una de les formes més populars en aparença és en forma de barril, a l'interior del qual es retorcen plaques metàl·liques amb un dielèctric entre elles.El primer condensador, inventat a la ciutat de Leiden (Països Baixos) l'any 1745, es va anomenar "gerro de Leiden".
El principi de funcionament del component és la capacitat de carregar i descarregar. La càrrega és possible a causa de la presència de les plaques a poca distància les unes de les altres. Les càrregues properes, separades per un dielèctric, s'atreuen entre si i romanen a les plaques, i el propi condensador emmagatzema així energia. Després de desconnectar la font d'alimentació, el component està preparat per al retorn d'energia al circuit, la descàrrega.
Paràmetres i propietats que determinen el rendiment, la qualitat i la durabilitat del treball:
- capacitat elèctrica;
- capacitat específica;
- desviació permesa;
- força elèctrica;
- inductància pròpia;
- absorció dielèctrica;
- pèrdues;
- estabilitat;
- fiabilitat.
La capacitat d'emmagatzemar càrrega determina la capacitat d'un condensador. Quan calculeu la capacitat, heu de saber:
- àrea de cobertura;
- distància entre plaques;
- constant dielèctrica del material dielèctric.
Per augmentar la capacitat, cal augmentar l'àrea de les plaques, reduir la distància entre elles i utilitzar un dielèctric el material del qual té una constant dielèctrica elevada.
Farad (F) s'utilitza per indicar la capacitat, una unitat de mesura que va rebre el seu nom en honor al físic anglès Michael Faraday. Tanmateix, 1 Farad és massa gran. Per exemple, la capacitat del nostre planeta és inferior a 1 farad. En radioelectrònica s'utilitzen valors més petits: microfarad (µF, una milionèsima part de farad) i picofarad (pF, una milionèsima part de microfarad).
La capacitat específica es calcula a partir de la relació entre la capacitat i la massa (volum) del dielèctric.Aquest indicador està influenciat per dimensions geomètriques i s'aconsegueix un augment de la capacitat específica reduint el volum del dielèctric, però això augmenta el risc d'avaria.
La desviació admissible del valor del passaport de la capacitat respecte a la real determina la classe de precisió. Segons GOST, hi ha 5 classes de precisió que determinen l'ús futur. Els components de la classe de precisió més alta s'utilitzen en circuits d'alta responsabilitat.
La rigidesa dielèctrica determina la capacitat de mantenir una càrrega i mantenir les propietats de treball. Les càrregues que queden a les plaques tendeixen entre si, actuant sobre el dielèctric. La força elèctrica és una propietat important d'un condensador, que determina la durada del seu ús. En cas de funcionament inadequat, es produirà una ruptura del dielèctric i el component fallarà.
L'autoinductància es té en compte en els circuits de CA amb inductors. Per als circuits de corrent continu, no es té en compte.
Absorció dielèctrica: l'aparició de tensió a les plaques durant la descàrrega ràpida. El fenomen d'absorció es té en compte per al funcionament segur dels dispositius elèctrics d'alta tensió, ja que en cas de curtcircuit, hi ha perill de vida.
Les pèrdues es deuen a la baixa transmissió de corrent del dielèctric. Quan els components dels dispositius electrònics funcionen en diferents condicions de temperatura i diferents humitats, influeix el factor de qualitat de les pèrdues. També es veu afectat per la freqüència de funcionament. A baixes freqüències, les pèrdues en el dielèctric afecten, a altes freqüències - en el metall.
L'estabilitat és un paràmetre del condensador que també es veu afectat per la temperatura ambient.Els seus efectes es divideixen en reversibles, caracteritzats per un coeficient de temperatura, i irreversibles, caracteritzats per un coeficient d'inestabilitat de temperatura.
La fiabilitat del condensador depèn principalment de les condicions de funcionament. L'anàlisi de les avaries suggereix que en el 80% dels casos l'avaria és la causa del fracàs.
Depenent de la finalitat, tipus i camp d'aplicació, les mides dels condensadors també difereixen. Els més petits i els més petits, que van des d'uns quants mil·límetres fins a diversos centímetres, s'utilitzen en electrònica, mentre que els més grans s'utilitzen a la indústria.
Propòsit
La propietat d'emmagatzemar i alliberar energia ha determinat l'ús generalitzat de condensadors en l'electrònica moderna. Juntament amb resistències i transistors, són la base de l'enginyeria elèctrica. No hi ha un únic dispositiu modern on no s'utilitzin d'alguna manera.
La seva capacitat de càrrega i descàrrega, juntament amb una inductància amb les mateixes propietats, s'utilitza activament en la tecnologia de ràdio i televisió. Un circuit oscil·latori d'un condensador i inductància és la base per transmetre i rebre senyals. Canviar la capacitat del condensador us permet canviar la freqüència del circuit oscil·latori. Per exemple, les estacions de ràdio poden transmetre a les seves pròpies freqüències i les ràdios es poden connectar a aquestes freqüències.
Una funció important és la suavització de les ondulacions de CA. Qualsevol dispositiu electrònic alimentat amb energia de CA necessita condensadors elèctrics de filtrat per produir CC de bona qualitat.
El mecanisme de càrrega i descàrrega s'utilitza activament en equips fotogràfics.Totes les càmeres modernes utilitzen un flaix per disparar, que es realitza a causa de la propietat de descàrrega ràpida. En aquesta àrea, no és rendible utilitzar bateries que puguin emmagatzemar bé l'energia, però que l'alliberin lentament. I els condensadors, per contra, alliberen instantàniament tota l'energia emmagatzemada, que és suficient per a un flaix brillant.
La capacitat de generar polsos d'alta potència mitjançant condensadors s'utilitza en radars i en la creació de làsers.
Els condensadors fan la funció de contactes extintors d'espurnes en telegrafia i telefonia, així com en telemecànica i automatització, on és necessària la commutació de relés d'alta càrrega.
La regulació de la tensió de línies elèctriques llargues es realitza mitjançant l'ús de dipòsits de compensació.
Els condensadors moderns, a causa de les seves capacitats, s'utilitzen no només en el camp de l'electrònica de ràdio. S'utilitzen en metalls, mineria, indústria del carbó.
Principals varietats
A causa de la varietat d'aplicacions i condicions de funcionament dels dispositius electrònics, hi ha una gran varietat de components que difereixen en tipus i característiques. La divisió principal és per classe i pel tipus de dielèctric utilitzat.
Tipus de condensadors, dividits per classe:
- amb capacitat constant;
- amb capacitat variable;
- afinació.
Els components de capacitat constant s'utilitzen en tots els dispositius electrònics.
Per canviar la capacitat i els paràmetres del circuit, per exemple, la freqüència en circuits oscil·latoris, s'utilitzen condensadors amb capacitat variable.En el seu dispositiu, disposen de diverses seccions de plaques mòbils metàl·liques, la qual cosa garanteix la durabilitat del seu treball.
Els condensadors de tall s'utilitzen per a l'ajustament d'equips una vegada. Estan disponibles en diverses capacitats (des d'uns quants picofarads fins a diversos centenars de picofarads) i estan classificats per a tensions de fins a 60 volts. Sense el seu ús, és impossible ajustar l'equip.
Tipus de condensadors, dividits pel tipus de dielèctric:
- amb dielèctric ceràmic;
- amb pel·lícula dielèctrica;
- electrolític;
- ionistors.
Els de ceràmica es fabriquen en forma d'una petita placa de material ceràmic, sobre la qual es ruixen cables metàl·lics. Aquests condensadors tenen propietats diferents i s'utilitzen tant per a circuits d'alta com de baixa tensió.
Per a circuits de baixa tensió, s'utilitzen més sovint components de mida petita multicapa en resina epoxi o caixes de plàstic amb una capacitat des de desenes de picofarads fins a unitats de microfarads. S'utilitzen en circuits d'alta freqüència d'equips radioelectrònics i poden funcionar en condicions climàtiques severes.
Per als circuits d'alta tensió, es fabriquen condensadors ceràmics més grans amb capacitats des de desenes de picofarads fins a milers de picofarads. S'utilitzen en circuits d'impuls i equips de conversió de tensió.
El dielèctric de pel·lícula és de diferents tipus. El més comú d'ells és el lavsan, que té una gran força. Menys comú és el polipropilè dielèctric, que té pèrdues més baixes i s'utilitza en circuits d'alta tensió, com els circuits d'amplificació de so i els circuits de mitjana freqüència.
S'està iniciant un tipus separat de condensadors de pel·lícula, que s'utilitzen en el moment d'engegar els motors i, a causa de la seva gran capacitat i el seu material dielèctric especial, redueixen la càrrega del motor elèctric. Es caracteritzen per un alt voltatge de funcionament i una potència elèctrica reactiva.
Els condensadors electrolítics es fabriquen amb un disseny clàssic. El cos és d'alumini, a l'interior hi ha plaques metàl·liques enrotllades. L'òxid metàl·lic es diposita químicament en una placa, i un electròlit líquid o sòlid es diposita a la segona, formant un dielèctric. Gràcies a aquest dispositiu, els condensadors electrolítics tenen una gran capacitat, però la peculiaritat del seu ús al llarg del temps és el seu canvi.
A diferència dels condensadors ceràmics i de pel·lícula, els condensadors electrolítics tenen polaritat. Ells, al seu torn, es divideixen en no polars, sense aquest inconvenient, radials, en miniatura i axials. L'abast de la seva aplicació és la informàtica tradicional i la tecnologia moderna de microordinador.
Un tipus especial que ha aparegut relativament recentment són els ionistors. En el seu disseny, són similars als condensadors electrolítics, però es distingeixen per una gran capacitat (fins a unitats de Farad). Tanmateix, el seu ús es limita a una petita tensió màxima d'uns pocs volts. Els supercondensadors s'utilitzen per emmagatzemar memòria: si s'esgota la bateria d'un telèfon mòbil o d'un ordinador en miniatura, la informació emmagatzemada no es perdrà de manera irremeiable.
A més dels components de la versió de sortida, que van aparèixer fa molt de temps i que s'utilitzaven tradicionalment, es produeixen components moderns en la versió SMD o, com també s'anomena, per al muntatge en superfície. Per exemple, la ceràmica es pot produir en diferents mides de caixa, des de la més petita (1 mm per 0,5 mm) fins a la més gran (5,7 mm per 5 mm), i amb les tensions corresponents des de desenes de volts fins a centenars.
Els condensadors electrolítics també es poden produir en paquets de muntatge superficial. Aquests poden ser condensadors electrolítics d'alumini estàndard, o poden ser condensadors de tàntal, que s'assemblen una mica als de ceràmica, però es diferencien d'ells en una capacitat més alta i pèrdues baixes. Poden ser SMD fixats i no fixats.
Una característica dels condensadors de tàntal és una llarga vida útil i pèrdues mínimes amb un límit de capacitat lleugerament inferior, però al mateix temps es distingeixen per un preu elevat. S'utilitzen en circuits d'alta responsabilitat on es requereix una gran capacitat.
Articles semblants:
