Как се зарежда кондензатор във верига с променлив ток. Принцип на работа на кондензатор

Мина много време, откакто фон Клайст - не военачалник, а свещеник - реши да грабне с ръка буркан (бутилка), пълен с вода с електрод, спуснат там. Днес има голямо разнообразие от дизайни на кондензатори. Ние сме безсилни да обещаем да разгледаме 100%, ще дадем представа за принципите на работа на кондензатора, техническите характеристики. Надяваме се прегледът да е успешен.

Внимавайте, кондензаторът работи: историята на Лайденския буркан

По-лесно е да започнете със статичен заряд. Учените отбелязват, че проводникът е способен да натрупва електричество на повърхността си. Плътността на разпространение е еднаква по площта. Основната разлика между металите и диелектриците, които натрупват заряд. Когато обитават парче желязо, токоносителите са склонни да заемат крайна позиция, отблъсквайки се един друг. В резултат на това те се натрупват равномерно по повърхността.

На принципа са създадени генератори, които могат да акумулират заряд с потенциал от един милион волта. При докосване на част, носеща ток, човек просто ще бъде изпепелен. Кондензаторите работят по подобен начин. Те се образуват от проводници, чиято площ е значително увеличена. Постигнати различни методи. В електролитните кондензатори алуминиевото фолио се навива на руло. Малък цилиндър може да съдържа много метри метална лента.

Нека обясним работата. Когато върху метал (проводяща повърхност) се появи заряд, започва повърхностното разпределение. През 1745 г. свещеникът-адвокат Евалд Юрген фон Клайст открива, че като държи буркан с вода в ръцете си, може да съхранява електричество вътре. Дланта служи като проводяща плоча, обемът на течността (според външна повърхност) - друг. Стъклото действа като диелектрична бариера. Когато електродът се спусне във вода, носителите са склонни да заемат крайно положение, набраздявайки повърхността. Чрез стъклото полето действа върху дланта и в отговор започват подобни процеси (зарядът привлича носители противоположен знак).

По-късно те решават да увият контейнера във фолио и резултатът е буркан Leyden - първият функционален кондензатор на Земята, изобретен от човека. Възникна, когато Питер ван Мушенбрук беше впечатлен от силата на електрическия шок, който получи по време на експеримента. Стана ясно: експериментите не са безопасни, ръката трябва да бъде сменена. Учените пишат: той избягва да изкушава съдбата за втори път в името на кралството на Франция. Датчанинът Даниел Гралат беше първият, който се сети за паралелно свързване на Leyden jar, осигурявайки по-висок капацитет на системата. По дизайн напомня на съвременна оловно-киселинна батерия.

Смешно е, че такива устройства са били използвани до 1900 г., радиокомуникациите, които се използват, ни принудиха да търсим нови начини за решаване на проблема, използваха се относително високи честоти на електрически сигнали. В резултат на това се появяват първите хартиени кондензатори; маслен лист разделя две плочи от фолио, навити в цилиндър една от друга. Постепенно, с развитието на производството, други материали започват да се използват като изолатори:

Керамика.
слюда.
Хартия.

Но истински пробив в дизайна на кондензаторите се случи, когато хората измислиха да заменят диелектрика със слой оксид върху окислената повърхност на метала. Това засяга електролитни кондензатори. Един цилиндър от фолио е покрит с оксид. По-често днес се използва ецване (умишлено окисляване на материала чрез действието на агресивна среда), но ако техническите изисквания са високи, се използва анодиране. Позволявам ви да получите гладка повърхност, плътно прилежаща към електрода с противоположен знак.

Покритията са оксидирано фолио и хартия, импрегнирана с електролит. Те са разделени от тънък слой оксид, което прави възможно получаването на невероятни капацитети, единици до десетки микрофаради при относително малък обем. Техническите характеристики на кондензаторите са просто невероятни. Второ руло алуминиево фолиоще служи като обикновен проводник на електричество, е един контакт. Оксидът има един невероятно свойство- провежда ток в една посока. Когато електролитен кондензатор е свързан с грешната страна, възниква експлозия (разрушаване на диелектрика, кипене на електролита, образуване на пара, разкъсване на корпуса).

Отказвайки да служи като диелектрик, разделителният слой се превръща в проводник. Поради рязкото повишаване на температурата на района започва лавинообразна реакция между метала и електролита и кондензаторът набъбва. Видяно от много радиолюбители, избягваме да ви казваме, че процесът няма да достави забавление за внимателния зрител.

Защо кондензаторът се нуждае от диелектрик?

Беше забелязано, че ако поставите изолационен материал между плочите на кондензатор, капацитетът се увеличава. Учените дълго време озадачени, концепцията беше разкрита диелектрична константа. Оказва се, че според теоремата на Гаус силата на полето на плочите може да бъде свързана с капацитета на кондензатора. Оказва се, че изолаторът осигурява натрупването на заряди от метали, събирайки носители с противоположен знак на повърхността. Вярваме, че читателите са се досетили: те създават поле, насочено към оригиналното, причинявайки отслабване, което увеличава капацитета на структурата.

Кондензатор диелектрик

Таблиците показват: хартия, керамика не излизат най-добрите материали. Стойностите на сярната киселина достигат 150 единици, почти два порядъка по-високи. Освен това в чистата си форма веществото е изолатор. Следователно може би ще дойде денят, когато принципът на работа на кондензатора ще бъде реализиран не с разтвор, а с чиста сярна киселина. Известен оловно киселинни батериите съхраняват енергия по различен начин (реакция). Разгледаните варианти не са единствените, те са по-разпространени.

В световен мащаб ние разделяме кондензаторите на две семейства:

Електролитен (полярно).
Неполярни.

Те разказаха за подредбата на първите. Разликата е ограничена до материала на облицовките. Титановият оксид има диелектрична константа близо до сто. Ясно е, че материалът е за предпочитане за създаване на висококачествени продукти. Разходите са високи. Бариевият титанат показва по-висока диелектрична константа. Почти всеки кондензатор е съставен от пластини. Диелектрикът добавя капацитет към продукта. По-често най-добрите моделикондензаторите съдържат ценни метали, паладий, платина.

Маркировка, технически характеристики на кондензатори

Маркировката на кондензатора съдържа параметър за максимално допустимото работно напрежение. Обозначението се дава в съответствие с GOST 25486, след което поясненията достигат индустриалните стандарти. Например, рейтингът е посочен в съответствие с GOST 28364. Почти невъзможно е да се намери отделен стандарт за електролитни кондензатори. Авторите обаче го направиха, каним читателите да проучат GOST 27550. В случая всички видове кондензатори съдържат следните маркировки:

Маркировка на корпуса

Лого на производителя.
Тип кондензатор.

Трудно е да се каже със сигурност; повечето електролитни кондензатори са маркирани с буквата K, няколко цифри, често разделени с тире. Следвайки логиката, ще намерим съответния стандарт или други материали в Интернет.

Съгласно правилата на GOST 28364 деноминацията се състои от 3-5 знака, един от които е буква.

P означава префикс пико, n - нано, mk - микро. Ако деноминацията е допълнена с дробна част, тя заема последно място, след буквата. Капацитетната серия (непълна) от стойности е дадена от GOST 28364 с помощта на примери. Спазени ли са на практика нормите на този стандарт? Не е за електролитни кондензатори. Причинени, очевидно, от големи деноминации. Можете лесно да видите надпис като 2000 uF на K50-6. Според GOST 28364 трябва да изглежда като 2m0. За електролитни кондензатори се използва GOST 11076. Заедно с кодирани обозначения (GOST 28364) е разрешено традиционно обозначение (2000 μF). Виждате ли, предназначението на кондензаторите често определя начина, по който са етикетирани. Често се появяват електролити интегрална частфилтри за захранване. Тук се нуждаете от по-висок рейтинг, функционалността е много различна от принципа на работа на кондензаторите на разделителните клонове на веригите променлив ток.

Ако според предишните стандарти работното напрежение на кондензатора беше поставено на първо място, в модерни моделиобратно. Обозначението се изразява във волтове.

Обозначения на електролитен кондензатор

Това е работното напрежение, а не напрежението на пробив. Кондензаторните модули лесно изгарят при изгаряне от повишени стойности. По-тънък слойдиелектрик, разбивката става по-лесно. Има противоречие между разстоянието, разделящо плочите (по-малко - по-висок рейтинг) и желанието да се увеличи работното напрежение.

Допустимото отклонение на капацитета често се премълчава.

Процесът на стареене извежда деноминацията извън работните граници. Можем да кажем, че това, за което е необходим кондензатор, не може да бъде произведено с продукти с изтекъл срок на годност. Радиолюбителите обаче го правят по свой начин. Те звънят на кондензатора, определят новата стойност, привличат помощта на тестер и го използват.

Буквата B е за кондензатори с изцяло климатичен дизайн.
Преди да заредите кондензатора, опитайте се да разберете дали е полярен (електролитен).

Продуктът може да експлодира. Разбира се, полярен кондензатор не може да бъде свързан към верига с променлив ток. Не е предоставен единичен вид маркировка, документът предвижда: изискванията могат да бъдат определени по индустрия технически спецификации. Например знаци плюс/минус. При вносни продукти отрицателният полюс е маркиран със светла ивица на тъмно тяло.

Обозначението се допълва от дата на пускане (месец, година), цена.

Ясно е, последното с модерните икономически условияне е от значение. Можете например да посочите - преди анексирането на Крим толкова, след - такава и такава стойност. Разбира се, би било възможно да се приложи cu, както беше обичайно след перестройката, производителите отиват по прост начин– игнорирайте дребните неща (цена).

Моля, имайте предвид, че кондензаторът може за дълго времемагазинна такса. Съществува риск от токов удар. Всеки ремонтник, който работи с радио оборудване, знае: началото на ремонта на импулсно захранване се предхожда от процеса на разреждане на кондензатора. По-често това се прави с помощта на крушка, забранена от стандартите, завинтена в гнездо. Два оголени проводника са свързани към тоководещите части на веригата, импулсът запалва спиралата за кратко време. Между другото, структурата често се поставя на мястото на предпазителите, за да се разбере дали токът във веригата все още е висок (това означава, че има неизправност и изисква допълнителна диагностика).

Идентифицирането на неизправност на кондензатора изисква умения, но е осъществимо със специфични познания. Трябва да имате под ръка обикновен мултицет. Вече ви казахме как да проверите кондензатор с помощта на тестер, насочваме читателите към съответния преглед и с разрешението на уважаваната публика бързаме да си тръгнем.

Те се използват в таймери, тъй като резисторите позволяват бавно зареждане и разреждане. Индуктори заедно с кондензатори присъстват във веригите на осцилаторни вериги на приемни и предавателни устройства. IN различни дизайнизахранващи устройства, те ефективно изглаждат вълните на напрежението след процеса на коригиране.

Лесно преминава през кондензатори, но се забавя. Това прави възможно производството на филтри за различни цели. В електрическите и електронните вериги кондензаторите помагат за забавяне на процеси като увеличаване или намаляване на напрежението.

Кондензатор: принцип на действие

Основният принцип на работа на кондензатора е способността му да съхранява електрически заряд. Тоест, той може да бъде зареден или разреден в точното време. Това свойство се проявява най-ясно, когато паралелно или серийна връзкакондензатор с индуктор във вериги на предавател или радиоприемник.

Тази връзка ви позволява да получавате периодична промяна на полярността на плочите. Първо, първата плоча се зарежда с положителен заряд, а след това втората плоча поема отрицателен заряд. След пълното разреждане се извършва зареждане в обратна посока. Вместо положителен заряд, плочата получава отрицателен заряд и, обратно, отрицателната плоча става положително заредена. Тази промяна на полярността се случва след всяко зареждане и разреждане. Този принцип на работа е в основата на генераторите, инсталирани в аналогови приемо-предавателни устройства.

Основната характеристика е електрическият капацитет

Когато разглеждаме принципа на работа на кондензатора, не трябва да забравяме такава характеристика като електрически капацитет. На първо място, това се крие в способността на кондензатора да задържа електрически заряд. Тоест, колкото по-висок е капацитетът, толкова по-висока стойностможе да се спести такса.

Измерване електрически капацитетКондензаторът се произвежда във фаради и се обозначава с буквата F. Един фарад обаче е много голям капацитет, следователно на практика се използват по-малки единици, като микро-, нано- и пикофаради.

Представлява известна трудност поради различни опциимаркировки.

VI. Зависимост на капацитета на кондензатора от времето и температурата

V. Поляризация на диелектрици

IV. Номинална мощност и допустими отклонения

III. Капацитет

Система от символи и маркировка на кондензатори

II. Класификация на кондензаторите

В зависимост от дестинациятаразграничете обикновените кондензатори и със специално предназначение. Група с общо предназначениевключва широко използвани кондензатори, използвани в повечето видове и класове оборудване (кондензатори за ниско напрежение). Всички останали кондензатори са специални. Те включват високоволтови, импулсни, шумопотискащи, стартови, дозиметрични и др.

По естеството на промяната в капацитетаИма кондензатори с постоянен капацитет, променлив капацитет и кондензатори за настройка. За кондензаторите с постоянен капацитет капацитетът е фиксиран и не се променя по време на работа. Променливи кондензатори - позволяват промяна на капацитета по време на работа на оборудването. Контейнерът може да се управлява механично, електрическо напрежение(variconds) и температура (термични кондензатори). Капацитет настройващи кондензаторипроменя се при еднократни или периодични настройки и не се променя по време на работа на оборудването.

По естеството на защита от външни фактори кондензаторите се правят незащитени, защитени, неизолирани, изолирани, запечатани и запечатани. Незащитените кондензатори позволяват работа при условия висока влажностсамо като част от запечатано оборудване. Защитените кондензатори позволяват работа в оборудване от всякакъв дизайн. Неизолираните кондензатори не позволяват на корпуса им да се допира до шасито на оборудването. Изолираните кондензатори имат добро изолиращо покритие (компаунди, пластмаси и т.н.) и позволяват на тялото да докосва шасито или частите под напрежение на оборудването. Запечатани кондензатори – имат структура на корпуса, запечатана с органични материали. Запечатани кондензатори - имат запечатан дизайн на корпуса, който елиминира възможността за комуникация заобикаляща средасъс своето вътрешно пространство. Запечатването се извършва с помощта на керамика и метални кутииили стъклени колби.

Символната система и маркировката на кондензаторите могат да бъдат съкратени или пълни.

В съответствие със текуща системасъкратено символсе състои от букви и цифри.

Първият елемент е буква или комбинация от букви, обозначаващи подклас кондензатори: K - постоянен капацитет; CT – настройка; KP – променлив капацитет; KS – кондензаторни възли.

Вторият елемент, число, показва групата кондензатор в зависимост от диелектричния материал.

Третият елемент е число, изписано с тире и указва регистрационния номер на конкретен тип кондензатор. Третият елемент може също да включва буквено обозначение.

Пълният символ на кондензатор се състои от съкратено обозначение, обозначение и стойност на основните параметри и характеристики, необходими за поръчване и записване на проектна документация, обозначение на климатичен дизайн и документ за доставка.

Например:

Фиксиран кондензатор керамичен кондензатор Номинално напрежениедо 1600 V s регистрационен номер 17 има съкратен символ K10-17;

Тример керамичен кондензаторс рег. No 25 се изписва съкратено КТ4-25;

Керамичен кондензатор K10-7V, изцяло климатичен дизайн с температурен коефициент на капацитет, равен на номинален капацитет 27pF, с толеранс от ±10%, доставен в съответствие с GOST 5.621-70, има пълен символ:

K10-7V-M47-27pF±10% GOST 5.621-70

Кодираните обозначения са предназначени за маркиране на кондензатори с малък размер и за писане върху многоелементен малък формат електрически схеми. Пълното обозначение се състои от смисъла номинален капацитет(цифра) и обозначения на единици (pF, µF, F). Например: 1,5 pF (1P5 или 1p5), 0,1 µF, 10 F.

Основното свойство на кондензатора е неговият капацитет, тоест способността да се натрупва върху плочите електрически заряд. Изразява се със съотношението:

Където Q– електрически заряд върху пластините на кондензатора в кулони [C];

U– напрежение, приложено към плочите [V].

Фарадът е голяма единица, така че за оценка на капацитета се използват по-малки единици, между които има следната връзка:

Капацитетът на кондензатора зависи от неговите геометрични размери (от площта на плочите и разстоянието между тях) и от вида на диелектрика (от диелектричната константа)

Капацитет плосък кондензаторизразено с формулата:

[F] ,

Където С– облицовъчна площ;

ч– дебелина на диелектрика [m].

За плосък многоплочен кондензатор, сглобен от нплочи, свързани през една паралелно:

[F] ,

Където ч– разстояние между плочите.

За цилиндричен кондензатор, който е два коаксиални проводящи цилиндъра, разделени от диелектрик: