Kondansatörler haqqında hər şey. Kondansatör dizaynı: komponent nə edir və nə üçün lazımdır? Kondansatör birbaşa cərəyanı keçmir

Kondansatör, görünür, elektrik yüklərini uzun müddət bir yerdə saxlamağı öyrəndikləri ilk cihazdır.

Bəzi dielektrikləri sürtünmə ilə doldursanız, məsələn, eyni klassik tarağı yunla ovuşdursanız, yük bir müddət onun səthində qalacaq. Bununla birlikdə, onu yığmaq və ya hər hansı bir şəkildə istifadə etmək mümkün olmayacaq: hər cür zibilin tarağa cəlb edilməsi ilə bir neçə hiylədən başqa, ondan heç bir şey çıxmayacaq. Sürtünmə ilə metalı doldurmaq ümumiyyətlə mümkün deyil. Onun bir şəkildə qəbul edəcəyi bütün yüklər səthdə saxlanılmır, lakin dərhal istifadə olunan metalın bütün kütləsinə səpilir. Və ya həmişə nəm olan hava ilə təmasda olan geniş sahə sayəsində ondan qaçırlar, bu da işi qeyri-mümkün edir.

Əks işarəli yükləri bir-birinə cəlb etmək xüsusiyyətinə görə elektrik enerjisinin yığılması ilə çıxış etmək mümkün idi. İki vərəq folqa bir-birinə sıxılırsa, onların arasına nazik bir yaxşı dielektrik təbəqəsi qoyulursa, onda belə bir sendviç müxtəlif işarəli yükləri olan gövdələrlə müxtəlif folqa təbəqələrinə toxunaraq doldurula bilər. Fərqli işarələrin yükləri bir-birinə cəlb olunur və folqa içərisində mütləq bir-birinə doğru qaçacaq. Folqa təbəqələri arasında dielektrik olmasaydı, onlar boşalacaqdılar. Və ittihamlar yalnız hər birinin öz folqa vərəqinə yayılacaq və bir-birini cəlb edərək, kifayət qədər uzun müddət içində qalacaq.

Buna kondansatör deyilir. Folqa sahəsi nə qədər böyükdürsə, tutum da bir o qədər böyükdür. Böyük bir sahəyə nail olmaq üçün izolyatorlu folqa yuvarlanır - iki folqa zolağı və iki kağız zolağı - və kontakt boyunca hər bir zolaqdan çıxan bir bankaya qoyulur. Kavanozun çölü möhürlənir ki, içəriyə nəm daxil olmasın. Kağız lentinin parafinlə hopdurulmasının səbəbi hər yerdə olan nəmdir.

a) cihaz, b) görünüş

1 – folqa lövhələri, 2 – boşqabların daxili terminalları,
3 – mumlu kağız, 4 – metal qutu, 5 – məftil

Şəkil sadə bir folqa avtomobil kondansatörünün necə işlədiyini göstərir. Bir tel ilə bir boşqabdan xaricə çıxarılan bir kontakta malikdir, digəri isə ikinci plitə ilə daxili birləşdirilmiş metal bir qutudur.

Elektrik dövrəsində bir kondansatörün işləməsi

Biz elektrik enerjisini hərəkət, yüklərin hərəkəti və s. baxımından anlamaqdan çoxdan uzaqlaşmışıq. İndi biz adi şeylərin gərginliklər, cərəyanlar, güc olduğu elektrik sxemləri baxımından düşünürük. Və biz yalnız bəzi cihazların dövrədə necə işlədiyini başa düşmək üçün yüklərin davranışını nəzərə alırıq.

Məsələn, ən sadə birbaşa cərəyan dövrəsindəki bir kondansatör sadəcə açıq dövrədir. Plitələr bir-birinə toxunmur. Buna görə, bir dövrədə bir kondansatörün işləmə prinsipini başa düşmək üçün hələ də yüklərin davranışına qayıtmalısınız.

Kondansatörün doldurulması

Batareya, kondansatör, rezistor və keçiddən ibarət sadə elektrik dövrəsini yığaq.

ε c – batareyanın emf, C – kondansatör, R – rezistor, K – açar

Keçid heç bir yerdə açılmadıqda, dövrədə cərəyan yoxdur. Onu pin 1-ə bağlasanız, batareyadan gələn gərginlik kondansatora axacaq. Kondansatör tutumu kifayət qədər yüklənməyə başlayacaq. Dövrədə əvvəlcə kifayət qədər böyük olacaq bir yük cərəyanı axacaq və kondansatör doldurulduqca, tamamilə sıfıra qədər azalacaq.

Kondansatör batareyanın özü ilə eyni işarəli bir yük alacaq. İndi K açarını açaraq, qırıq bir dövrə alırıq, lakin indi onun iki enerji mənbəyi var: batareya və kondansatör.

Kondansatör boşalması

İndi açarı 2-ci vəziyyətə keçirsəniz, kondansatör plitələrində yığılan yük R müqaviməti ilə boşalmağa başlayacaq.

Üstəlik, birincisi, maksimum gərginlikdə cərəyan maksimum olacaq, dəyəri Ohm qanununa görə kondansatördəki gərginliyi bilməklə hesablana bilər. Cərəyan axacaq, yəni kondansatör boşalacaq və gərginliyi azalacaq. Müvafiq olaraq, cərəyan getdikcə azalacaq. Və kondansatördə heç bir yük qalmadıqda, cərəyan dayanacaq.

Bu iki halda təsvir edilən vəziyyət maraqlı xüsusiyyətlərə malikdir:

1. Bir kondansatör ilə bir dövrədə işləyən sabit gərginlikli bir elektrik batareyası, buna baxmayaraq, alternativ cərəyan istehsal edir: şarj edərkən maksimum dəyərdən 0-a qədər dəyişir.
2. Müəyyən bir yükə malik olan kondansatör, bir rezistor vasitəsilə boşaldıqda, maksimum dəyərdən 0-a qədər dəyişən bir cərəyan verəcəkdir.
3. Hər iki halda, qısa bir hərəkətdən sonra cərəyan dayanır. Hər iki halda kondansatör daha sonra açıq bir dövrə göstərir - cərəyan artıq axmır.

Təsvir edilən proseslər keçid adlanır. Onlar reaktiv elementlər quraşdırıldıqda sabit təchizatı gərginliyi olan elektrik sxemlərində baş verir. Keçici proseslərdən keçdikdən sonra reaktiv elementlər elektrik dövrəsində cərəyan və gərginlik rejimlərinə təsir etməyi dayandırır. Keçici prosesin başa çatdığı vaxt həm C kondansatörünün tutumundan, həm də yükün R aktiv müqavimətindən asılıdır. Aydındır ki, onlar nə qədər böyükdürsə, keçid prosesi başa çatana qədər tələb olunan vaxt intervalı bir o qədər uzun olur.

Keçid prosesinin vaxtını xarakterizə edən parametr, Yunan "tau" hərfi ilə qeyd olunan verilmiş bir dövrə üçün "zaman sabiti" adlanır:

Ohmdakı müqavimətin və faraddakı tutumun məhsulu, bu ölçü vahidlərinə diqqətlə baxsanız, əslində saniyələrdə bir dəyər verir.

Bununla belə, bir kondansatörün boşaldılmasının keçici prosesi hamar bir prosesdir. Yəni, kobud desək, heç vaxt bitmir.

U c – kondansatördəki gərginlik (volt), U 0 – yüklənmiş kondansatörün ilkin gərginliyi, t – vaxt (san)

Şəkil göstərir ki, kondansatör "həmişə" boşalacaq, çünki üzərində nə qədər az yük qalırsa, dövrədən daha az cərəyan keçəcək, buna görə də boşalma prosesi bir o qədər yavaş olacaq. Proses eksponentdir. Zaman dəyərləri zaman sabitinin qatları olan dəyərlər üçün saniyələrlə tərtib edilir. Bəzi dəyərlərdə proses demək olar ki, tam hesab edilə bilər, məsələn, 5 t-da, kondansatördəki gərginlik təxminən 0,7% qaldıqda.

Keçici prosesin tamamlandığı rejim stasionar və ya sabit cərəyan rejimi adlanır.

Dəyişən gərginlik üzərində işləmə prinsipi

Mexanikada kütlə ətalət xüsusiyyətinə malik olduğu kimi, elektrikdə də kondansatördəki yük də ətalət nümayiş etdirir. Həqiqətən, hər hansı bir elektrik prosesi zamanı o, doldurulmağa başlayır (əgər kontaktlarındakı gərginlik içindəki yüklə eyni polariteye malikdirsə) və ya boşalmağa (qütblülük əksinədirsə). Bu, dövrədəki cərəyanların modelinə təsir göstərir və sinusoidal cərəyanda gərginlik və cərəyan arasında bir faza sürüşməsi kimi görünür.

Əslində, alternativ cərəyan dövrəsində davamlı olaraq keçici bir proses baş verir.

Dəyişən gərginlik U kondansatörü ya doldurur, ya da boşaldır, nəticədə gərginlik salınımları dövründən vaxtla 90° yerdəyişən cərəyan I onun içinə keçir.

Kondansatörün alternativ cərəyandan keçdiyinə inanılır və "kondansatörün görünən müqaviməti" parametri təqdim olunur. Bu, C kondansatörünün tutumundan və alternativ gərginliyin tezliyindən asılıdır ω.

Bu, inertial, reaktiv komponentləri olan dövrələrin hesablamalarında istifadə olunan reaktivlikdir. Yəni, kondensatorlar və induktorlar harada istifadə olunursa.

Komponentin məqsədi

Nəzərdən keçirilən xüsusiyyətlərdən aydın olur ki, kondensatorlar elektrik enerjisi mənbəyi kimi deyil, müəyyən alternativ/pulse cərəyan rejimləri yaratmaq üçün dəqiq olaraq reaktiv dövrə elementləri kimi lazımdır.

Kondansatörlər o qədər müxtəlif üsullarla istifadə olunur ki, burada "butaforlar üçün kondansatör" səviyyəsində onların tətbiqlərini qısaca sadalaya bilərik:

• Düzləşdiricilərdə onlar cərəyan dalğalarını hamarlamaq üçün istifadə olunur.
• Filtrlərdə (rezistorlar və/yaxud endüktanslarla birlikdə) onlar müəyyən tezlik diapazonunu seçmək və ya sıxışdırmaq üçün tezlikdən asılı element kimi çıxış edirlər.
• Salınım sxemləri sinusoidal gərginlik yaratmaq üçün işləyən bir kondansatör istifadə edir.
• Onlar nəbz şəklində böyük enerjinin ani buraxılmasını təmin etmək lazım olan cihazlarda saxlama cihazı kimi xidmət edir - məsələn, foto flaşlarda, lazerlərdə və s.
• Onlar strukturda ən sadə RC sxemlərindən - vaxt relelərindən, tək impuls generatorlarından və s. istifadə edərək zaman hadisələrinin dəqiq idarə edilməsi üçün sxemlərdə istifadə olunur.
• Faza dəyişən kondansatör sinxron və asinxron, həmçinin bir fazalı və üç fazalı AC mühərrikləri üçün enerji təchizatı sxemlərində istifadə olunur.

"Kondensator" cihazının özündən əlavə, elektrik tutumuna əsaslanan hadisələr texnologiyada olduqca uğurla istifadə olunur.

Səviyyə, plitələr rolunu oynayan keçiricilər arasında sensorda yüksələn mayenin mühitin dielektrik davamlılığını və nəticədə cihazın tutumunu dəyişdirməsi faktından istifadə edərək ölçülə bilər. səviyyə.

Eyni şəkildə, ultra kiçik qalınlıqlar iki keçirici plitələr və ya onların effektiv sahəsi arasındakı məsafəni dəyişdirməklə ölçülə bilər.

Ən sadə (düz) kondansatörün prinsipiŞəkildə göstərilmişdir. 1.

düyü. 1. Yastı kondansatörün dizayn prinsipi.

1 örtük,
2 dielektrik

Belə bir kondansatörün tutumu məlum düsturla müəyyən edilir

Düsturla müəyyən edilir

Folqa astarları və çox qatlı film dielektrikindən istifadə edirsinizsə, təxminən 0,1 J/kq-dan 1 J/kq-a qədər və ya 0,03 mVt/kq-dan 0,3 mVt/kq-a qədər olan xüsusi saxlama qabiliyyəti olan rulon tipli kondansatörlər hazırlaya bilərsiniz. Aşağı xüsusi saxlama qabiliyyətinə görə, bu tip kondansatörlər əhəmiyyətli miqdarda enerjinin uzunmüddətli saxlanması üçün uyğun deyil, lakin onlar alternativ cərəyan sxemlərində reaktiv güc mənbələri və tutumlu reaktivlər kimi geniş istifadə olunur.

Enerji çox daha səmərəli şəkildə saxlanıla bilər elektrolitik kondansatörler, dizayn prinsipi Şəkildə göstərilmişdir. 2.

düyü. 2..

1 metal təbəqə və ya folqa (alüminium, tantal və s.),
2 metal oksid dielektrik (Al2O3, Ta2O5 və ya başqaları),
elektrolit (H3BO3, H2SO4, MnO2 və ya başqaları) və qliserinlə hopdurulmuş 3 kağız və s.

Bu vəziyyətdə dielektrik təbəqənin qalınlığı adətən 0,1 µm daxilində qaldığından, bu kondansatörlər çox böyük bir tutumla (1 F-ə qədər), lakin nisbətən aşağı gərginlik üçün (adətən bir neçə volt) istehsal edilə bilər.

Daha böyük tutuma malik ola bilər ultrakondensatorlar (superkondansatörler, ionistorlar), plitələri mikroməsaməli qrafitdən hazırlanmış elektrolit ilə elektrolit arasındakı interfeysdə nanometrin onda bir neçəsi qalınlığında ikiqat elektrik təbəqəsidir (şək. 3).

düyü. 3..

1 mikroməsaməli qrafit elektrod,
2 elektrolit

Belə kondansatörlərin plitələrinin təsirli sahəsi, gözenekliliyə görə, elektrod kütləsinin qramı üçün 10.000 m2-ə çatır ki, bu da çox kiçik kondansatör ölçüləri ilə çox yüksək tutum əldə etməyə imkan verir. Hal-hazırda, 2,7 V-a qədər gərginlik və 3 kF-a qədər güc üçün ultrakondansatörlər istehsal olunur. Onların xüsusi saxlama qabiliyyəti adətən 0,5 Wh/kq ilə 50 Wh/kq arasında dəyişir və 300 Wh/kq-a qədər xüsusi saxlama qabiliyyəti olan prototiplər var.

İstehsal texnologiyası ultrakondensatorlarçox mürəkkəbdir və onlarda saxlanılan enerji vahidinin dəyəri buna görə də digər kondansatörlərinkindən xeyli yüksəkdir və 50.000?/kVt/saata çatır. Buna baxmayaraq, dizaynın sadəliyi, kiçik ölçüləri, etibarlılığı, yüksək səmərəliliyi (95% və ya daha çox) və davamlılığı (bir neçə milyon yükləmə-boşaltma dövrü) səbəbindən həm avtomobillərdə, həm də elektrokimyəvi deyil, sənaye elektrik stansiyalarında istifadə edilməyə başlandı. batareyalar və digər enerji saxlama vasitələri. Qısa impulslar şəklində enerji istehlak edildikdə (məsələn, daxili yanma mühərriklərinin başlanğıcını gücləndirmək üçün) və ya saxlama cihazının sürətli (saniyəlik) doldurulması tələb olunduqda onlar xüsusilə faydalıdır. Məsələn, 2005-ci ildə Şanxayda ultrakondensatorlu avtobusların sınaq istismarına başlanılıb, onların kondensatorlarının akkumulyatoru avtobus hər dayanacaqda dayanarkən doldurulur.

Ən qədim kondansatör və eyni zamanda ən qədim elektrik enerjisi akkumulyatoru kəhrəba cisimləri hesab edilə bilər, onların elektrikləşdirilməsi yun parça ilə sürtüldükdə eramızdan əvvəl 590-cı ildə Yunan filosofu Thales tərəfindən kəşf edilmişdir. X. O, bu hadisəni elektron adlandırdı (yunanca elektron “kəhrəba” sözündəndir). 17-ci əsrdə icad edilən ilk elektrostatik generatorlar da sferik və ya silindrik kondansatörlər idi, onların səthində boşalma fenomeninə səbəb olmaq üçün kifayət qədər elektrik yükü toplana bilərdi. İlk həqiqi kondansatör gücləndirici kolba hesab olunur, 11 oktyabr 1745-ci ildə həvəskar fizik, Kammin kilsəsinin dekanı Evald Yurgen fon Kleyst (1700–1748) tərəfindən suyun elektrikləşdirilməsi üzrə təcrübələr zamanı icad edilmişdir (şək. 4). ;

düyü. 4. Ewald Jürgen von Kleist tərəfindən kondansatör.

1 şüşə su ilə doldurulur
su ilə birlikdə üst örtüyü təşkil edən 2 dırnaq,
elektrostatik generatora 3 tel,
4 metal lövhə (alt astar).
U gərginliyi

Bu cihaz iki plitəni və onların arasındakı dielektrikləri aydın şəkildə ayırd edə bilir. İlk düz kondansatör 1747-ci ildə London həkimi Con Bevis (1693-1771) tərəfindən hazırlanmışdır və kondansatör termininin özü (İtalyanca kondensator, "qalınlaşmaq") 1782-ci ildə Universitetdə eksperimental fizika professoru Alessandro Volta tərəfindən təqdim edilmişdir. Pavia (Pavia, Alessandro Volta, 1745-1827). İlk elektrolitik kondansatörlər 1853-cü ildə Köniqsberq Fiziologiya İnstitutunun rəhbəri (Koniqsberq, Almaniya) Herman fon Helmholtz (1821-1894) tərəfindən hazırlanmışdır və məsaməli qrafit elektrodlu ilk ultrakondansatör 1954-cü ildə bir tədqiqatçı tərəfindən patentləşdirməyə təqdim edilmişdir. elektrik mühəndisliyi konserni General Electric (General Electric, ABŞ) Howard I. Becker. Ultrakondensatorların praktik tətbiqləri 21-ci əsrin ilk illərində sürətlə inkişaf etməyə başladı.

Kondensatorlar haqqında çox şey yazılıb, artıq mövcud olan milyonlarla sözə bir neçə min söz əlavə etməyə dəyərmi? Mən onu əlavə edəcəyəm! Təqdimatımın faydalı olacağına inanıram. Axı bu, nəzərə alınmaqla həyata keçiriləcək.

Elektrik kondansatörü nədir

Rus dilində danışan bir kondansatörü "saxlama cihazı" adlandırmaq olar. Bu şəkildə daha aydın olur. Üstəlik, bu ad dilimizə məhz belə çevrilir. Şüşəni kondansatör də adlandırmaq olar. Yalnız öz içində maye toplayır. Və ya çanta. Bəli, çanta. Məlum olub ki, o, həm də saxlama cihazıdır. Oraya qoyduğumuz hər şeyi toplayır. Elektrik kondansatörünün bununla nə əlaqəsi var? Bu, şüşə və ya çanta ilə eynidir, lakin o, yalnız elektrik yükünü toplayır.

Bir şəkil təsəvvür edin: elektrik cərəyanı bir dövrədən keçir, rezistorlar və keçiricilər onun yolu boyunca görüşür və bam, bir kondansatör (şüşə) görünür. Nə olacaq? Bildiyiniz kimi, cərəyan elektronların axınıdır və hər bir elektronun elektrik yükü var. Beləliklə, kimsə dövrədən cərəyanın keçdiyini söylədikdə, dövrədən milyonlarla elektronun axdığını təsəvvür edirsiniz. Məhz bu elektronlar, onların yolunda bir kondansatör görünəndə toplanır. Kondansatora nə qədər çox elektron qoysaq, onun yükü bir o qədər çox olar.

Sual yaranır: bu şəkildə nə qədər elektron toplana bilər, nə qədəri kondansatora sığacaq və nə vaxt “kifayət qədər” olacaq? Gəlin öyrənək. Çox tez-tez sadə elektrik proseslərinin sadələşdirilmiş izahı üçün su və borularla müqayisə istifadə olunur. Gəlin bu yanaşmadan da istifadə edək.

Suyun axdığı bir boru təsəvvür edin. Borunun bir ucunda suyu bu boruya zorla vuran nasos var. Sonra zehni olaraq boruya bir rezin membran qoyun. Nə olacaq? Membran borudakı su təzyiqinin (nasos tərəfindən yaradılan təzyiq) təsiri altında uzanmağa və gərginləşməyə başlayacaq. O, uzanacaq, uzanacaq, uzanacaq və nəticədə membranın elastik qüvvəsi ya nasosun qüvvəsini tarazlaşdıracaq və suyun axını dayanacaq, ya da membran qırılacaq (Əgər bu aydın deyilsə, onda bir şar təsəvvür edin ki, bu çox vurularsa partlayır)! Eyni şey elektrik kondansatörlərində də olur. Yalnız orada bir membran əvəzinə, kondansatör doldurulduqca böyüyən və enerji mənbəyinin gərginliyini tədricən tarazlaşdıran bir elektrik sahəsi istifadə olunur.

Beləliklə, kondansatörün müəyyən bir məhdudlaşdırıcı yükü var ki, onu yığa bilər və onu aşdıqdan sonra baş verəcəkdir. kondansatördə dielektrik parçalanma qırılacaq və kondansatör olmaqdan çıxacaq. Yəqin ki, bir kondansatörün necə işlədiyini söyləməyin vaxtı gəldi.

Elektrik kondansatörü necə işləyir?

Məktəbdə sizə deyirdilər ki, kondansatör iki lövhədən və onların arasında boşluqdan ibarət bir şeydir. Bu plitələrə kondensator plitələri deyilirdi və kondansatörə gərginlik vermək üçün onlara naqillər bağlanırdı. Beləliklə, müasir kondansatörlər çox fərqli deyil. Onların hamısının da lövhələri var və plitələr arasında bir dielektrik var. Dielektrik varlığı sayəsində kondansatörün xüsusiyyətləri yaxşılaşdırılır. Məsələn, onun tutumu.

Müasir kondansatörlər, müəyyən xüsusiyyətlərə nail olmaq üçün ən mürəkkəb üsullarla kondansatör plitələri arasında doldurulmuş müxtəlif növ dielektriklərdən istifadə edirlər (aşağıda daha ətraflı).

Əməliyyat prinsipi

Əməliyyatın ümumi prinsipi olduqca sadədir: gərginlik tətbiq olunur və yük yığılır. İndi baş verən fiziki proseslər sizi çox da maraqlandırmamalıdır, amma istəsəniz bu haqda elektrostatika bölməsində fizika üzrə istənilən kitabda oxuya bilərsiniz.

DC dövrəsindəki kondansatör

Kondensatorumuzu elektrik dövrəsinə yerləşdirsək (aşağıdakı şəkil), onunla ardıcıl olaraq bir ampermetr qoşsaq və dövrəyə birbaşa cərəyan tətbiq etsək, ampermetr iynəsi qısa müddətə büküləcək, sonra isə donub 0A göstərir - dövrədə cərəyan yoxdur. Nə olub?

Güman edəcəyik ki, dövrəyə cərəyan tətbiq edilməzdən əvvəl kondansatör boş idi (boşaldı) və cərəyan tətbiq edildikdə, çox tez doldurulmağa başladı və doldurulduqda (kondansatör plitələri arasındakı elektrik sahəsi enerji mənbəyini balanslaşdırdı) ), sonra cərəyan dayandı (burada kondansatör yükünün qrafiki var).

Buna görə də deyirlər ki, bir kondansatör birbaşa cərəyanın keçməsinə imkan vermir. Əslində, o keçir, lakin çox qısa müddətə, t = 3*R*C düsturundan istifadə etməklə hesablana bilər (Kondensatorun nominal həcmin 95%-ə qədər doldurulma vaxtı. R dövrə müqavimətidir, C kondansatörün tutumu) DC dövrə cərəyanında kondansatör belə davranır Dəyişən dövrədə tamamilə fərqli davranır!

AC dövrəsindəki kondansatör

Alternativ cərəyan nədir? Bu, elektronların əvvəlcə orada, sonra geri “qaçanması”dır. Bunlar. onların hərəkət istiqaməti hər zaman dəyişir. Sonra, əgər alternativ cərəyan kondansatör ilə dövrədən keçirsə, onun hər bir lövhəsində ya “+” yükü, ya da “-” yükü yığılacaq. Bunlar. AC cərəyanı həqiqətən axacaq. Bu o deməkdir ki, alternativ cərəyan kondansatör vasitəsilə "maneəsiz" axır.

Bütün bu proses hidravlik analogiya metodundan istifadə etməklə modelləşdirilə bilər. Aşağıdakı şəkildə bir AC dövrəsinin analoqu göstərilir. Piston mayeni irəli və geri itələyir. Bu, çarxın irəli və geri dönməsinə səbəb olur. Bu, mayenin alternativ axını olduğu ortaya çıxır (biz alternativ cərəyanı oxuyuruq).

İndi güc mənbəyi (porşen) ilə pervane arasında membran şəklində bir kondansatör medelini yerləşdirək və nəyin dəyişəcəyini təhlil edək.

Deyəsən heç nə dəyişməyəcək. Necə ki, maye salınımlı hərəkətlər etdi, o da bunu etməyə davam edər, çarx bu səbəbdən salındığı kimi, salınmağa da davam edəcəkdir. Bu o deməkdir ki, membranımız dəyişən axın üçün maneə deyil. Eyni şey elektron kondansatör üçün də doğru olacaq.

Fakt budur ki, bir zəncirdə işləyən elektronlar kondansatörün plitələri arasında dielektrikdən (membrandan) keçməsə də, kondansatördən kənarda onların hərəkəti salınımlıdır (geri və irəli), yəni. alternativ cərəyan axınları. Eh!

Beləliklə, kondansatör alternativ cərəyandan keçir və birbaşa cərəyanı bloklayır. Siqnaldakı DC komponentini çıxarmaq lazım olduqda, məsələn, səs gücləndiricisinin çıxışında/girişində və ya siqnalın yalnız dəyişən hissəsinə baxmaq lazım olduqda (DC-nin çıxışında dalğalanma) bu çox rahatdır. gərginlik mənbəyi).

Kondansatör reaktivliyi

Kondansatörün müqaviməti var! Prinsipcə, bu, çox yüksək müqavimətə malik bir rezistor kimi, birbaşa cərəyanın ondan keçməməsi ilə qəbul edilə bilər.

Alternativ cərəyan başqa bir məsələdir - keçir, lakin kondansatördən müqavimət yaşayır:

f - tezlik, C - kondansatörün tutumu. Formula diqqətlə baxsanız, görərsiniz ki, cərəyan sabitdirsə, f = 0 və sonra (mübariz riyaziyyatçılar məni bağışlasın!) X c = sonsuzluq. Və kondansatör vasitəsilə birbaşa cərəyan yoxdur.

Lakin alternativ cərəyana müqavimət onun tezliyindən və kondansatörün tutumundan asılı olaraq dəyişəcək. Cərəyanın tezliyi və kondansatörün tutumu nə qədər yüksəkdirsə, bu cərəyana bir o qədər az müqavimət göstərir və əksinə. Gərginlik nə qədər tez dəyişir
gərginlik, kondansatördən keçən cərəyan nə qədər böyükdürsə, bu, artan tezlik ilə Xc-nin azalmasını izah edir.

Yeri gəlmişkən, kondansatörün başqa bir xüsusiyyəti odur ki, gücü buraxmır və qızdırmır! Buna görə də, bəzən rezistorun siqaret çəkəcəyi yerlərdə gərginliyi azaltmaq üçün istifadə olunur. Məsələn, şəbəkə gərginliyini 220V-dan 127V-a endirmək üçün. Və daha bir şey:

Kondansatördəki cərəyan onun terminallarına tətbiq olunan gərginliyin sürətinə mütənasibdir

Kondansatörlər harada istifadə olunur?

Bəli, onların xassələri tələb olunan yerdə (sabit cərəyanın keçməsinə imkan verməmək, elektrik enerjisini toplamaq və tezlikdən asılı olaraq müqavimətini dəyişmək qabiliyyəti), filtrlərdə, salınım dövrələrində, gərginlik çarpanlarında və s.

Hansı növ kondansatörlər var?

Sənaye çox sayda müxtəlif növ kondansatör istehsal edir. Onların hər birinin müəyyən üstünlükləri və mənfi cəhətləri var. Bəziləri aşağı sızma cərəyanına malikdir, digərləri böyük bir tutuma malikdir, digərləri isə başqa bir şeyə malikdir. Bu göstəricilərdən asılı olaraq kondansatörlər seçilir.

Radio həvəskarları, xüsusən də bizim kimi yeni başlayanlar çox narahat olmur və tapa biləcəklərinə mərc etmirlər. Buna baxmayaraq, təbiətdə hansı əsas kondansatör növlərinin olduğunu bilməlisiniz.

Şəkildə kondansatörlərin çox şərti ayrılması göstərilir. Mən onu öz zövqümə uyğun tərtib etdim və xoşuma gəldi, çünki dəyişən kondansatörlərin olub-olmadığı, daimi kondansatörlərin hansı növləri var və ümumi kondansatörlərdə hansı dielektriklərdən istifadə edildiyi dərhal aydın olur. Ümumiyyətlə, radio həvəskarına lazım olan hər şey.

Onlar aşağı sızma cərəyanına, kiçik ölçülərə, aşağı endüktansa malikdirlər və yüksək tezliklərdə və DC, pulsasiya edən və dəyişən cərəyan sxemlərində işləməyə qadirdirlər.

Onlar geniş çeşiddə iş gərginliyi və gücündə istehsal olunur: 2-dən 20.000 pF-ə qədər və dizayndan asılı olaraq 30 kV-a qədər gərginliyə tab gətirirlər. Ancaq ən çox 50V-ə qədər işləmə gərginliyi olan keramika kondansatörləri tapa bilərsiniz.

Düzünü desəm, indi onların azad edilib-edilmədiyini bilmirəm. Lakin əvvəllər slyuda belə kondansatörlərdə dielektrik kimi istifadə olunurdu. Və kondansatörün özü bir paket slyuda plitələrindən ibarət idi, hər birinə hər iki tərəfə plitələr qoyuldu və sonra bu cür lövhələr bir "paketə" yığıldı və qutuya yığıldı.

Onlar adətən bir neçə mindən on minlərlə pikoforad tutumuna malik idilər və 200 V-dan 1500 V-a qədər gərginlik diapazonunda işləyirdilər.

Kağız kondansatörlər

Belə kondansatörlərdə dielektrik kimi kondansatör kağızı, plitələr kimi alüminium zolaqlar var. Aralarında bir kağız zolağı olan alüminium folqa uzun zolaqları yuvarlanır və bir korpusa yığılır. Bu hiylədir.

Belə kondansatörlər minlərlə pikoforadadan 30 mikroforada qədər olan tutumlarda olur və 160-dan 1500 V-a qədər gərginliyə tab gətirə bilir.

Şayiələrə görə, onlar indi audiofillər tərəfindən mükafatlandırılır. Təəccüblənmirəm - onların da birtərəfli keçirici naqilləri var...

Prinsipcə, dielektrik kimi polyester olan adi kondansatörlər. Kapasitans diapazonu 50 V-dan 1500 V-a qədər işləmə gərginliyində 1 nF-dən 15 mF-ə qədərdir.

Bu tip kondansatörlərin iki danılmaz üstünlüyü var. Birincisi, onlar yalnız 1% çox kiçik bir tolerantlıqla edilə bilər. Beləliklə, əgər 100 pF deyirsə, onda onun tutumu 100 pF +/- 1% -dir. İkincisi, onların işləmə gərginliyi 3 kV-a (və tutumu 100 pF-dən 10 mF-ə qədər) çata bilər.

Elektrolitik kondensatorlar

Bu kondansatörlər bütün digərlərindən fərqlənir ki, onlar yalnız birbaşa və ya pulsasiya edən cərəyan dövrəsinə qoşula bilərlər. Onlar qütbdür. Onların müsbət və mənfi cəhətləri var. Bu, onların dizaynı ilə bağlıdır. Və belə bir kondansatör tərs işə salınarsa, çox güman ki, şişəcək. Və əvvəl onlar da şən, lakin təhlükəli şəkildə partladılar. Alüminium və tantaldan hazırlanmış elektrolitik kondansatörlər var.

Alüminium elektrolitik kondansatörlər demək olar ki, kağız kondansatörlər kimi dizayn edilmişdir, yeganə fərq belə bir kondansatörün plitələrinin kağız və alüminium zolaqlar olmasıdır. Kağız elektrolitlə emprenye edilir və dielektrik kimi fəaliyyət göstərən alüminium zolağına nazik bir oksid təbəqəsi tətbiq olunur. Belə bir kondansatörə alternativ cərəyan tətbiq etsəniz və ya onu çıxış polaritelərinə qaytarsanız, elektrolit qaynayacaq və kondansatör uğursuz olacaq.

Elektrolitik kondansatörlər kifayət qədər böyük bir tutuma malikdirlər, buna görə də, məsələn, rektifikator dövrələrində tez-tez istifadə olunur.

Yəqin ki, hamısı budur. Pərdə arxasında polikarbonat, polistirol və ehtimal ki, bir çox başqa növdən hazırlanmış dielektrikli kondansatörlər qalır. Amma düşünürəm ki, bu, artıqlıq olacaq.

Davamı üçün...

İkinci hissədə mən kondansatörlərin tipik istifadə nümunələrini göstərməyi planlaşdırıram.

Elektronika bir sıra hərəkətləri təmin edən bir çox fərqli hissədən istifadə edir. Onlardan biri kondansatördür. Məqalə çərçivəsində bunun hansı mexanizm olduğunu, necə işlədiyini, kondansatörün nə üçün lazım olduğunu və dövrələrdə nə etdiyini danışacağıq.

Kondansatör nədir?

Kondansatör, yük və elektrik sahəsinin enerjisini toplamaq qabiliyyətinə görə dövrələrdə müxtəlif vəzifələri yerinə yetirə bilən passiv elektrik cihazıdır. Lakin tətbiqlərin əsas çeşidi rektifikatorlar və stabilizatorlar üçün filtrlərdədir. Beləliklə, kondansatörlər sayəsində gücləndirici mərhələlər arasında bir siqnal ötürülür, zamanlama üçün vaxt intervalları təyin edilir, yüksək və aşağı keçid filtrləri qurulur. Xüsusiyyətlərinə görə müxtəlif generatorlarda tezlik seçimi üçün də istifadə olunur.

Bu tip kondansatör bir neçə yüz mikrofarad tutumuna malikdir. Bu elektronik komponentin ailəsinin digər üzvləri oxşar prinsipə uyğun olaraq hazırlanmışdır. Kondansatörü necə yoxlamaq və işlərin həqiqi vəziyyətinin yazılara uyğun olduğundan əmin olmaq olar? Ən asan yol rəqəmsal multimetrdən istifadə etməkdir. Bir ohmmetr də kondansatörü necə yoxlamaq sualına cavab verə bilər.

İş prinsipi və nə üçün bir kondansatör lazımdır

Təyinatdan və sxematik şəkildən belə nəticəyə gələ bilərik ki, hətta bir-birinin yanında yerləşən iki metal plitə də sadə bir kondansatör kimi çıxış edə bilər. Bu vəziyyətdə hava dielektrik kimi çıxış edəcəkdir. Nəzəri olaraq, plitələrin sahəsi və aralarındakı məsafədə heç bir məhdudiyyət yoxdur. Buna görə də, hətta böyük məsafələrə yayıldıqda və ölçülərini azaltdıqda, əhəmiyyətsiz olsa belə, müəyyən bir tutum saxlanılır.

Bu xüsusiyyət yüksək tezlikli texnologiyada istifadə tapmışdır. Beləliklə, onları hətta adi çap dövrə izləri şəklində, həmçinin polietilen izolyasiyada olan iki teli bükməklə düzəltməyi öyrəndilər. Kabeldən istifadə edərkən kondansatörün tutumu (µF) uzunluqla artır. Ancaq başa düşmək lazımdır ki, ötürülən nəbz qısadırsa və tel uzundursa, o, sadəcə təyinat yerinə çatmaya bilər. Bir kondansatör DC və AC dövrələrində istifadə edilə bilər.

Enerji saxlama

Kondansatörün tutumu artdıqca, yükləmə və boşalma kimi proseslər yavaş gedir. Verilmiş elektrik cihazındakı gərginlik əyri xətt boyunca artır, riyaziyyatda buna eksponensial deyilir. Vaxt keçdikcə kondansatör gərginliyi 0V dəyərindən enerji təchizatı səviyyəsinə qədər artacaq (sonuncunun çox yüksək dəyərləri səbəbindən yanmazsa).

Elektrolitik kondansatör

Hal-hazırda, elektrolitik kondansatörlər bu göstəricinin hissənin həcminə nisbəti baxımından ən yüksək xüsusi tutumla öyünür. Onların tutumu 100 min mikrofarad dəyərlərə çatır və işləmə gərginliyi 600 V-ə qədərdir. Lakin onlar yalnız aşağı tezliklərdə yaxşı işləyirlər. Bu tip kondansatör nə üçün istifadə olunur? Əsas tətbiq sahəsi elektrolitik kondansatörlər həmişə düzgün polarite ilə dövrələrə bağlıdır. Elektrodlar nazik bir filmdən (metal oksiddən hazırlanır) hazırlanır. Onların arasında nazik bir hava təbəqəsi kifayət qədər yaxşı bir izolyator olmadığı üçün burada bir elektrolit təbəqəsi də əlavə olunur (qələvilərin və ya turşuların konsentratlı məhlulları onun rolunu oynayır).

Superkondensator

Bu ionistorlar adlanan yeni elektrolitik kondansatörlər sinfidir. Müəyyən məhdudiyyətlər tətbiq olunsa da, onun xüsusiyyətləri onu batareyaya bənzədir. Beləliklə, onların üstünlüyü qısa şarj müddətində (adətən bir neçə dəqiqə) olur. Bu tip kondansatör nə üçün istifadə olunur? İonistorlar ehtiyat enerji təchizatı kimi istifadə olunur. İstehsal zamanı onlar qeyri-qütblü olurlar və harada artı və harada mənfi ilk yüklə müəyyən edilir (istehsalat zavodunda).

Temperatur və nominal gərginlik performansa əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Beləliklə, 70˚C və 0,8 gücdə yalnız 500 saat işləmə imkanı verəcəkdir. Gərginliyi nominal dəyərin 0,6-ya və temperaturu 40 dərəcəyə endirməklə, onun xidmət müddəti 40 min saata qədər artacaq. İonistorları yaddaş çiplərində və ya elektron saatlarda tapa bilərsiniz. Lakin eyni zamanda, onların günəş batareyalarında istifadəsi üçün yaxşı perspektivləri var.

Kondansatörlər elektrik yükünü saxlamaq üçün istifadə olunan elektron komponentlərdir. Kondansatörlər müxtəlif formalara malik ola bilər, lakin içərisində həmişə oxşardırlar.

Bir kondansatör, bir qayda olaraq, bir dielektrik ilə bir-birindən izolyasiya edilmiş iki elektrik keçirici lövhədən (elektrodlardan) ibarətdir.
Yığılmış yükün böyüklüyü (tutumu) elektrodların səthi və aralarındakı məsafə ilə müəyyən edilir. Daha böyük sahə və daha qısa məsafə daha yüksək tutumu təmin edir.

Gücü hesablamaq üçün aşağıdakı əlaqədən istifadə edirik:

C = e x A / d

• C = faradlarda tutum
• A = m2-də sahə
• d = elektrodlar arasındakı məsafə
• e = dielektrik dielektrik davamlılığı

Kapasitansın ölçü vahidi faraddır. Bir farad, 1 kulon yükün 1 voltluq plitələr arasında gərginlik yaratdığı tutumdur.

Diaqramlarda kondansatör təyinatı:

Kondansatör parametrləri arasındakı əlaqəni daha yaxşı başa düşmək üçün aşağıdakı sadələşdirilmiş ekvivalent dövrəni nəzərdən keçirin:

• Rs aparıcıların və elektrodların, elektrolitlərin, həmçinin dielektrikdəki itkilərin ardıcıl müqavimətidir.
• Ls aparıcıların və elektrodun induktivliyidir.
• C - tutum.
• Rr dielektrikdəki izolyasiya müqavimətidir.

Kondansatörlərin növləri

Daimi kondensatorlar

Kağız kondansatörlər(KLMP, KSMP) əsasən plastik olanlarla əvəz edilmişdir. Kağız kondansatörlərin yüksək dielektrik sabitliyinə baxmayaraq, onlar plastikdən daha böyük və daha bahalıdır.

Kağız kondansatörlərin üstünlükləri impuls gərginliyinə qarşı müqavimət, aşağı karbon tərkibi (təxminən 3%, plastik kondansatörlər üçün 40...70% ilə müqayisədə), yaxşı özünü müalicəyə və aşağı yanğın riskinə səbəb olur. Hal-hazırda kağız kondansatörlər yalnız səs-küyün qarşısını almaq üçün istifadə olunur.

Polistirol və polyester kondansatörlər(KSF, MKSE, MKSF, MKSP) kondansatörlər metallaşdırılmış polyester filmdən hazırlanır.

Mika kondansatörləri(KSO) çox qatlı, keramika kondansatörləri ilə eyni şəkildə qurulmuş, elektrod gümüşdən hazırlana bilər. Mika, keyfiyyətinin xüsusilə yüksək olduğu Hindistanın mədənlərində çıxarılan bir mineraldır.

Bu material çox sərt və davamlıdır və elektrodlarla təchiz oluna bilən nazik plitələrə bölünməsi ilə fərqlənir.
İzolyasiya müqaviməti, itkilər və sabitlik kimi elektrik xüsusiyyətləri ən yaxşı süni dielektriklər və keramika ilə kifayət qədər müqayisə edilə bilər.

Mika kondansatörləri isə nisbətən böyük və bahalıdır və nəticədə əsasən polipropilen kondansatörlərlə əvəz olunur. Mika kondansatörləri tez-tez yalnız aşağı itkiləri deyil, həm də yüksək tezlik və temperatur sabitliyini tələb edən yüksək tezlikli dövrələrdə istifadə olunur. Onlar 1 pF-dən 0,1 µF-ə qədər tutumla istehsal olunur.

Seramik kondensatorlar(KCP, KFP, KCHR, KFR) metal örtüklü (elektrodlar) bir və ya bir neçə keramika lövhədən hazırlanır. Bir qat dielektrik olan bir keramika kondansatörü "tək qatlı" adlanır. Bir kondansatör bir neçə qat dielektrikdən ibarət olduqda, çox qatlı adlanır. Seramik kondansatörlər 0,5 pF-dən bir neçə yüz mikrofarada qədər olan tutumlarla istehsal olunur. 10 µF-dən çox tutumu olan kondansatörlər yüksək qiymətə görə olduqca nadirdir.

Elektrolitik kondensatorlar(KEN, KEO, SME, T, UL, KERMS) alüminium və ya tantal elektrodlarına malikdir. Anodun səthi (müsbət terminal) dielektrik rolunu oynayan çox nazik bir oksid təbəqəsi ilə örtülmüşdür. Oksid təbəqəsi ilə katod (mənfi qütb) arasındakı məsafəni azaltmaq üçün aşağı müqavimətə malik elektrolit istifadə olunur.

Alüminium yaş elektrolitik kondensatorlar. Onların tərkibində bor turşusu, etilen qlikol, duz və həlledicidən ibarət elektrolit var. Elektrodlar məsaməli bir səth yaratmaq üçün turşu banyosunda işlənir. Beləliklə, səth sahəsi 300 dəfəyə qədər artır.

Tantal kondensatorları. Onlar əla elektrik xassələri olan bir dielektrik kimi tantal oksidinə malikdirlər. Kondansatör anodu tantal tozunun sinterlənməsi ilə hazırlanır. Həcmin təxminən 50%-i məsamələrdən ibarətdir, nəticədə daxili səth sahəsi xarici səthdən 100 dəfə böyükdür.

Turşu vannasında əmələ gələn tantal oksidinin təbəqəsini örtdükdən sonra kondansatör bütün məsamələri dolduran manqan dioksidin məhluluna batırılır. Elektrik keçirici gümüş boyadan ibarət olan katodla təmas onun qrafit şəklində karbon təbəqəsi ilə örtülməsi ilə həyata keçirilir.

Dəyişən kondensatorlar

Bu kondansatörlər hava dielektrik dəyişən tutumu (AM, FM) və ya keramikadan dönən kondansatörlərdir.
Hava kondansatörü iki paralel plitə birləşməsindən (rotor və stator) hazırlanır, bu da öz mövqeyini dəyişdirir, buna görə belə bir kondansatörün tutumu da dəyişir.

Kondansatör parametrləri

• Nominal tutum- tutum dəyəri. Təcrübədə faktiki tutum, ətraf mühitin temperaturunun dəyişməsi səbəbindən dielektrik dielektrik sabitinin dəyişməsi ilə əlaqəli toleransları nəzərə alaraq nominal tutuma bərabərdir. Tolerantlıq dəyərləri dielektrik növündən asılıdır.
• Nominal gərginlik- kondansatördə ola biləcək maksimum icazə verilən gərginlik. Bu gərginlik adətən DC gərginliyi və pik AC gərginliyinin cəmidir.
• Kondansatör izolyasiya müqaviməti- bu, müəyyən bir gərginliyin birbaşa cərəyanına bir kondansatörün elektrik müqavimətidir. Dielektrik keyfiyyətini və onun istehsal keyfiyyətini xarakterizə edir.