Что такое конденсатор и для чего он используется?
Напечатать
Конденсатор находит применение в различных электроцепях. Он имеет малую проводимость и может накапливать в себе электрические заряды. Аналогичными свойствами обладает аккумулятор, но конденсатор отличается от него способностью мгновенно передавать накопленное электричество. Количество заряда, которое накапливает прибор, носит название «емкость» и определяется в таких единицах измерения, как фарад.
Как работает конденсатор
Ток начинает проходить через конденсатор после подключения электроприбора к сети. Сначала его напряжение обладает низкими значениями, а сила – максимальными. Постепенно в аппарате накапливается заряд, что приводит к повышению напряжения и снижению силы электротока вплоть до ее исчезновения из розничных магазинов. Мы предоставляем качественную продукцию, которая оптимально подходит для использования в любых отраслях.
Во время работы конденсатора положительные ионы накапливаются на одной из его пластин, а электроны – на второй. Поскольку на устройстве имеется диэлектрик, заряд между пластинами не переходит. Именно таким образом устройство получает электроток, накапливает его, а затем передает цепи.
Особенности конструкции
Конденсаторы, представленные на рынке, различаются по своему устройству. Наиболее характерными являются следующие конструкции:
- Трубчатая – обычно используется высокочастотных конденсаторах и выполняется в форме трубки из керамики с серебряным проводящим слоем на поверхности. Толщина стенок трубки составляет 0,25 мм.
- Пакетная – состоит из пакетов, которые представляют собой слой диэлектрика и обкладки. В качестве обкладки может использоваться фольга или специальный материал, который напыляется либо наносится выжиганием на диэлектрические пластины.
- Литая секционированная – представляет собой керамический элемент с двумя пазами, которые наполняются серебряной пастой. В большинстве случаев используется в многослойных монолитных устройствах.
- Дисковая – оснащается керамическим диском, который играет роль диэлектрика. Как и в случае с трубчатой конструкцией, применяется в высокочастотных конденсаторах.
- Рулонная – встречается на низкочастотных пленочных моделях с повышенной емкостью. Состоит из металлической фольги и бумажной ленты, которые скручиваются в рулон.
Как ведет себя конденсатор в сетях с постоянным или переменным током
При использовании в цепи постоянного тока аппарат формирует разрыв, который препятствует течению энергии. При приложении напряжения к обкладкам разряженной детали электроток опять начинает течь, а накопитель заряжается.
Одновременно с этим напряжение увеличивается, сила электротока снижается. Если напряжение постоянное, прибор держит заряд при включенном электропитании. Как только питание отключается, происходит сброс заряда за счет нагрузок в цепи.
В случае с переменным током конденсатор также не пропускает его по цепи. Однако заряд/разряд устройства за 1 период синусоиды случается два раза, благодаря чему электроток может течь через прибор во время его разряда.
Сфера применения
Конденсаторы устанавливаются почти на всё современное оборудование – от холодильников и кондиционеров до автомобилей. По своему назначению устройства бывают общими или узкоспециальными. К первым относят низковольтные модели, применяемся практически в любых видах электроприборов. Ко вторым – конденсаторы пускового, дозиметрического, помехоподавляющего, импульсного и высоковольтного типа.
В процессе эксплуатации устройства решают следующие задачи:
- накапливают электрический заряд;
- минимизируют пульсацию;
- фильтруют высокочастотные помехи;
- создают резонанс с индуктивной катушкой для усиления сигнала;
- разделяют сигналы на элементы постоянного или переменного характера.
Разновидности конденсаторов:
Ключевым параметром, по которому классифицируют конденсаторы, является тип диэлектрика. В зависимости от этого выделяют следующие разновидности аппаратов:
- Электролитические – работают с использованием диэлектрика в виде оксидной пленки. Делятся на два типа – танталовые и алюминиевые. В танталовых моделях применяется катод из диоксида марганца. Они более компактные, но имеют высокую удельную емкость. Алюминиевые устройства обладают большой эффективной индуктивностью, поэтому не могут применяться на сверхвысоких частотах
- Бумажные, металлобумажные – в качестве диэлектрика используют бумагу. Она может быть промасленной или непромасленной. В первом случае устройство отличается крупными габаритами, во втором – небольшими, но может повышать энергетические потери под действием влаги.
- Пленочные, металлопленочные – используют диэлектрик из полимерной пленки, которая размещается между слоями металлической фольги. Пленка может быть полипропиленовой, полиэстеровой, поликарбонатной. Эти модели обладают незначительной емкостью (не более нескольких мкФ), однако работают при напряжении до 1 кВт.
- Керамические – функционируют при помощи пластин из керамики, которые обладают пьезоэлектрическим эффектом. Отличительной особенностью является малая емкость, которая варьируется от 1 пФ до 20–30 мкФ.
Виды соединений конденсаторов между собой
При связи сразу нескольких накопителей используют два типа соединения – параллельное или последовательное.
Параллельное соединение
Часто применяется при соединении конденсаторов и помогает повысить емкость в схеме. С его помощью можно организовать единый накопитель, в котором учитывается суммарная площадь всех токопроводящих пластин. Емкость полученного соединения в этом случае будет состоять из суммы значений каждого присоединяемого устройства.
Последовательное соединение
Встречается реже, но напряжение при использовании последовательного соединения может подаваться на обкладки в больших объемах. Его распределение осуществляется в соответствии с емкостью каждого прибора. Если эти значения одинаковы, то распределение напряжения выполняется в равных объемах.
Технические характеристики
К ключевым параметрам любого накопителя относят емкость, плотность энергии, номинальное напряжение, полярность.
Емкость
Емкость является одним из главных показателей конденсатора. Как говорилось выше, она исчисляется в фарадах и указывает на способность устройства накапливать энергию. Ее параметры зависят от нескольких критериев. В частности, чем тоньше диэлектрик и чем выше площадь обкладок, тем больше емкость прибора. Также на ее значения может влиять материал диэлектрика. Обычно на корпусе накопителя демонстрируется номинальная емкость. Она может существенно отличаться от реальной и варьируется от 1 пФ до тысяч мкФ. Стандартные накопители обладают положительной емкостью, но сейчас разрабатываются так называемые «антиконденсаторы», которые имеют отрицательные значения. Если использовать прибор с емкостью больше или меньше от необходимой, это может повлиять на работу схемы. Так, использование конденсатора с более высокой емкостью для сглаживания пульсации в блоке питания приведет к улучшению ситуации, а при меньших значениях, напротив, вызовет некоторые проблемы.
Удельная емкость
Под удельной емкостью подразумевают соотношение номинальной емкости и объема диэлектрического слоя. Этот параметр повышается с утончением диэлектрика, однако при его увеличении происходит снижение напряжения пробоя.
Полярность
Полярными являются электролитические модели с положительным и отрицательным зарядом. На отечественных накопителях обычно указывают положительный электрод и помещают возле него значок «+». На иностранных устройствах, напротив, помечают отрицательный электрод, рядом с котором можно увидеть значение «-». Полярные накопители работают только при правильном подсоединении полярности. Если подключать их некорректно, это приводит к поломкам устройства. Путаница в полярности влечет за собой разрушение диэлектрического слоя, что способствует повышению силы электротока, закипанию электролита и последующему вздутию конденсатора (иногда даже взрыву). Большинство современных моделей являются неполярными и корректно работают при произвольном подсоединении выводов.
Номинальное напряжение
Данный параметр можно увидеть на корпусе прибора. Под ним подразумевают напряжение, которое позволяет накопителю исправно функционировать весь период эксплуатации с изменениями значений в установленных границах. Важно, чтобы эксплуатационное напряжение не превышало номинальное. В некоторых моделях показатель может уменьшаться при увеличении температуры.
Плотность энергии
Термин используется только в отношении электролитических накопителей. Наибольшие показания плотности отмечаются в габаритных моделях, где вес корпуса имеет более низкие значения в сравнении с весом электролита и обкладок.
Паразитные параметры
Наряду с ключевыми свойствами накопителей, используют «паразитные параметры», которые способны искажать характеристики колебательного контура. К ним относят:
- электрическое сопротивление изоляции (рассчитывается делением напряжения на ток утечки);
- эквивалентная последовательная индуктивность;
- эквивалентное последовательное сопротивление.
Также паразитным параметром считают Vloss – характеристику накопителя, указывающую на размеры падения напряжения после остановки заряда.
Как конденсатор обозначается на схеме
На схемах конденсатор обозначается двумя параллельными линиями, которые указывают вместе с литерой «С». Возле буквенного значения могут стоять порядковый номер прибора на чертеже и параметры его емкости. Если накопитель имеет переменную емкость, две его линии перечеркивают косой чертой. Для подстроечных моделей на косой линии проставляют еще одну черточку.
Маркировка
При маркировке накопителей производители в обязательном порядке указывают 2 параметра – емкость, номинальное напряжение. Во многих случаях приборы маркируют трехчисловым значением, где первые два числа определяют емкость в пФ, а третье – количество нулей, которые нужно прибавить. Если маркировка осуществляется четырьмя числами, то емкость указывается первыми тремя цифрами, а нули – последней.
Иногда накопители маркируют с применением буквенно-числовых символов. В частности:
- особенности конструкции – дисковая (Д), монолитная (М), секционная (С);
- материал диэлектрика – керамический (К), слюдяной (С), бумажный (Б);
- режим по электротоку – универсальный (У), постоянный/переменный (П), постоянный (Ч), импульсный (И);
- защита – с опрессовкой (О), герметизацией (Г).
Проверка работоспособности конденсатора
Если необходимо проверить, является ли накопитель работоспособным, применяют мультиметр. Перед оценкой необходимо выяснить тип прибора в схеме – полярный или неполярный.
Как проверить полярный накопитель
Главное условие правильной проверки этой модели – соблюдение полярности подсоединения щупов. Минусовой нужно прижимать к минусовой ножке, а плюсовой – к плюсу. При неправильном расположении щупов существуют высокие риски поломки конденсатора.
При проверке первым делом следует выпаять деталь и разместить ее на удобной поверхности. Далее мультиметр подключают в режим «прозвона» и начинают касаться щупами выводов аппарата. На полноценную работу накопителя указывает малое значение на экране, которое постепенно увеличивается и доходит до 1.
Если при касании щупами сразу появляется число 1, это говорит о неисправности устройства. Появление на дисплее цифры 0 свидетельствует о том, что в приборе случилось короткое замыкание.
Проверка работоспособности неполярного устройства
Неполярное устройство проверять существенно проще. Перед началом измерений на мультиметре выставляют значение 2 МОм, а затем прикладывают щупы к накопителю в произвольном порядке. При нормальной работе параметры на экране должны быть выше цифры 2. Если они ниже, это говорит о неполадках конденсатора.
Процесс зарядки/разрядки
Чтобы зарядить устройство, его нужно подключить к источнику постоянного электротока. Как только напряжение в источнике электропитания принимает те же значения, что и параметры на обкладках, конденсатор перестает заряжаться. Разрядка устройства обычно осуществляется с целью обезопасить разборку электроприборов. Для этого применяют диэлектрическую отвертку. Если конденсатор имеет большие габариты, для разряда нужно собирать специально разрядное приспособление.
- мультиметр Victor VC9808+
- мультиметр Victor VC890C+
- мультиметр MASTECH M830BZ
- мультиметр MASTECH MY68 (N)
- мультиметр MASTECH MAS838
- мультиметр Victor VC921
- мультиметр Mastech MS8229 5-в-1
- мультиметр MASTECH MAS830B
- мультиметр MASTECH MAS830L
- мультиметр MASTECH M320
- мультиметр MASTECH MY63
- мультиметр MASTECH MY62
- мультиметр Victor VC830L
- мультиметр MASTECH MAS830
