Χρήσιμα υλικά. Πυκνωτές: σκοπός, συσκευή, αρχή λειτουργίας

Πυκνωτής - Αυτό είναι ένα στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος που, με μικρό μέγεθος, είναι ικανό να συσσωρεύει ηλεκτρικά φορτία αρκετά μεγάλου μεγέθους.. Το απλούστερο μοντέλο ενός πυκνωτή είναι δύο ηλεκτρόδια, μεταξύ των οποίων υπάρχει οποιοδήποτε διηλεκτρικό. Ο ρόλος του διηλεκτρικού σε αυτό παίζεται από χαρτί, αέρα, μαρμαρυγία και άλλα μονωτικά υλικά, το καθήκον των οποίων είναι να αποτρέψει την επαφή των πλακών.

Ιδιότητες

Χωρητικότητα. Αυτή είναι η κύρια ιδιότητα ενός πυκνωτή. Μετρήθηκε σε Farads και υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο (για έναν πυκνωτή παράλληλης πλάκας):

όπου C, q, U είναι αντίστοιχα η χωρητικότητα, το φορτίο, η τάση μεταξύ των πλακών, S είναι το εμβαδόν των πλακών, d είναι η απόσταση μεταξύ τους, είναι η διηλεκτρική σταθερά, είναι η διηλεκτρική σταθερά ίση με 8,854*10^ -12 F/m..

Πολικότητα πυκνωτή;

Μετρημένη ηλεκτρική τάση;

Ειδική χωρητικότητα και άλλα.

Η τιμή χωρητικότητας του πυκνωτή εξαρτάται από

Περιοχή πιάτων. Αυτό είναι σαφές από τον τύπο: η χωρητικότητα είναι ευθέως ανάλογη της φόρτισης. Φυσικά, αυξάνοντας το εμβαδόν των πλακών, παίρνουμε μεγαλύτερη ποσότητα φόρτισης.

Αποστάσεις μεταξύ των πιάτων. Όσο πιο κοντά βρίσκονται, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που προκύπτει.

Συσκευή πυκνωτή

Οι πιο συνηθισμένοι πυκνωτές είναι επίπεδοι και κυλινδρικοί. Οι επίπεδες αποτελούνται από πλάκες σε απόσταση μεταξύ τους
φίλος σε μικρή απόσταση. Κυλινδρικό, συναρμολογημένο με χρήση κυλίνδρων ίσου μήκους και διαφορετικής διαμέτρου. Όλοι οι πυκνωτές είναι βασικά ίδιοι. Η διαφορά έγκειται κυρίως στο υλικό που χρησιμοποιείται ως διηλεκτρικό. Οι πυκνωτές ταξινομούνται ανάλογα με τον τύπο του διηλεκτρικού μέσου, το οποίο μπορεί να είναι υγρό, κενό, στερεό ή αέρα.

Πώς φορτίζεται και εκφορτίζεται ένας πυκνωτής;

Όταν συνδέεται σε πηγή συνεχούς ρεύματος, οι πλάκες του πυκνωτή φορτίζονται, το ένα αποκτά θετικό δυναμικό και το άλλο αρνητικό. Μεταξύ των πλακών, ηλεκτρικά φορτία αντίθετου πρόσημου, αλλά ίσα σε αξία, δημιουργούν ηλεκτρικό πεδίο. Όταν οι τάσεις γίνουν ίδιες τόσο στις πλάκες όσο και στην πηγή του παρεχόμενου ρεύματος, η κίνηση των ηλεκτρονίων θα σταματήσει και η φόρτιση του πυκνωτή θα τερματιστεί. Για ορισμένο χρονικό διάστημα, ο πυκνωτής διατηρεί φορτία και λειτουργεί ως αυτόνομη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορεί να παραμείνει σε αυτή την κατάσταση για αρκετό καιρό. Εάν αντί για πηγή, συμπεριλάβετε μια αντίσταση στο κύκλωμα, ο πυκνωτής θα εκφορτιστεί σε αυτό.

Διεργασίες που συμβαίνουν σε έναν πυκνωτή

Όταν η συσκευή είναι συνδεδεμένη σε εναλλασσόμενο ή συνεχές ρεύμα, θα προκύψουν διαφορετικές διεργασίες σε αυτήν. Συνεχές ρεύμα δεν θα ρέει μέσω του κυκλώματος με έναν πυκνωτή. Δεδομένου ότι υπάρχει ένα διηλεκτρικό μεταξύ των πλακών του, το κύκλωμα είναι στην πραγματικότητα ανοιχτό.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα, λόγω του γεγονότος ότι αλλάζει περιοδικά κατεύθυνση, μπορεί να περάσει από έναν πυκνωτή. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται περιοδική εκφόρτιση και φόρτιση του πυκνωτή. Κατά το πρώτο τρίμηνο της περιόδου, η φόρτιση πηγαίνει στο μέγιστο, αποθηκεύεται ηλεκτρική ενέργεια σε αυτό, το επόμενο τρίμηνο ο πυκνωτής αποφορτίζεται και η ηλεκτρική ενέργεια επιστρέφει πίσω στο δίκτυο. Σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, ένας πυκνωτής έχει, εκτός από την ενεργό αντίσταση, και ένα αντιδραστικό εξάρτημα. Επιπλέον, σε έναν πυκνωτή, το ρεύμα οδηγεί την τάση κατά 90 μοίρες, αυτό είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη κατά την κατασκευή διανυσματικών διαγραμμάτων.

Εφαρμογή

Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται στη ραδιομηχανική, την ηλεκτρονική και τον αυτοματισμό. Ο πυκνωτής είναι ένα αναντικατάστατο στοιχείο που χρησιμοποιείται σε πολλούς κλάδους ηλεκτρολόγων μηχανικών, σε επιχειρήσεις και στην επιστημονική έρευνα. Για παράδειγμα, εάν είναι απαραίτητο, λειτουργεί ως διαχωριστής ρεύματος: εναλλασσόμενο και άμεσο, χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις πυκνωτών, εάν είναι απαραίτητο

Πολλοί άνθρωποι ενδιαφέρονται για το αν οι πυκνωτές έχουν τύπους; Υπάρχουν πολλοί πυκνωτές στα ηλεκτρονικά. Οι δείκτες όπως η χωρητικότητα, η τάση λειτουργίας και η ανοχή είναι οι κύριοι. Ο τύπος του διηλεκτρικού από τον οποίο αποτελούνται δεν είναι λιγότερο σημαντικός. Αυτό το άρθρο θα εξετάσει λεπτομερέστερα ποιοι τύποι πυκνωτών βασίζονται στον τύπο του διηλεκτρικού.

Ταξινομήσεις πυκνωτών

Οι πυκνωτές είναι κοινά εξαρτήματα στα ραδιοηλεκτρονικά. Ταξινομούνται σύμφωνα με πολλούς δείκτες. Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ποια μοντέλα, ανάλογα με τη φύση της αλλαγής της τιμής, αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς πυκνωτές. Τύποι πυκνωτών:

1. Συσκευές με σταθερή χωρητικότητα.
2. Συσκευές με μεταβλητή χωρητικότητα.
3. Μοντέλα συντονισμού.

Ο τύπος του διηλεκτρικού του πυκνωτή μπορεί να είναι διαφορετικός:

• χαρτί;
• μεταλλικό χαρτί?
• μαρμαρυγίας;
• Τεφλόν;
• πολυανθρακικό?
• ηλεκτρολύτη.

Σύμφωνα με τη μέθοδο εγκατάστασης, αυτές οι συσκευές προορίζονται για έντυπη και επιτοίχια εγκατάσταση. Σε αυτήν την περίπτωση, οι τύποι περιβλημάτων πυκνωτών SMD είναι:

• κεραμικός;
• πλαστική ύλη;
• μέταλλο (αλουμίνιο).

Θα πρέπει να γνωρίζετε ότι οι συσκευές από κεραμικά, φιλμ και μη πολικούς τύπους δεν φέρουν σήμανση. Ο δείκτης χωρητικότητάς τους κυμαίνεται από 1 pF έως 10 μF. Και οι τύποι ηλεκτρολυτών έχουν σχήμα βαρελιών σε περίβλημα αλουμινίου και επισημαίνονται.

Ο τύπος τανταλίου παράγεται σε θήκες ορθογώνιου σχήματος. Αυτές οι συσκευές διατίθενται σε διαφορετικά μεγέθη και χρώματα: μαύρο, κίτρινο και πορτοκαλί. Έχουν επίσης κωδικές σημάνσεις.

Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές από αλουμίνιο

Η βάση των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών αλουμινίου είναι δύο λεπτές στριμμένες λωρίδες αλουμινίου. Ανάμεσά τους υπάρχει χαρτί που περιέχει ηλεκτρολύτη. Η ένδειξη χωρητικότητας αυτής της συσκευής είναι 0,1-100.000 uF. Παρεμπιπτόντως, αυτό είναι το κύριο πλεονέκτημά του σε σχέση με άλλους τύπους. Η μέγιστη τάση είναι 500 V.

Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν αυξημένη διαρροή ρεύματος και μείωση της χωρητικότητας με αυξανόμενη συχνότητα. Ως εκ τούτου, οι πλακέτες χρησιμοποιούν συχνά έναν κεραμικό πυκνωτή μαζί με έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή.

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτός ο τύπος διαφέρει ως προς την πολικότητα. Αυτό σημαίνει ότι ο αρνητικός ακροδέκτης βρίσκεται σε αρνητική τάση, σε αντίθεση με τον αντίθετο ακροδέκτη. Εάν δεν τηρείτε αυτόν τον κανόνα, τότε πιθανότατα η συσκευή θα αποτύχει. Επομένως, συνιστάται η χρήση του σε κυκλώματα με συνεχές ή παλμικό ρεύμα, αλλά σε καμία περίπτωση εναλλασσόμενο ρεύμα.

Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές: τύποι και σκοπός

Υπάρχει ένα ευρύ φάσμα τύπων ηλεκτρολυτικών πυκνωτών. Αυτοί είναι:

• πολυμερές;
• πολυμερές ακτινωτό;
• με χαμηλή διαρροή ρεύματος.
• τυπική διαμόρφωση?
• με ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.
• μικρογραφία;
• μη πολικό?
• με σκληρή έξοδο?
• χαμηλή αντίσταση.

Πού χρησιμοποιούνται οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές; Τύποι πυκνωτών αλουμινίου χρησιμοποιούνται σε διάφορες συσκευές ραδιοφώνου, εξαρτήματα υπολογιστών, περιφερειακές συσκευές όπως εκτυπωτές, συσκευές γραφικών και σαρωτές. Χρησιμοποιούνται επίσης σε κατασκευαστικό εξοπλισμό, βιομηχανικά όργανα μέτρησης, όπλα και χώρο.

Πυκνωτές KM

Υπάρχουν και πήλινοι πυκνωτές τύπου KM. Χρησιμοποιούνται:

• σε βιομηχανικό εξοπλισμό?
• κατά τη δημιουργία οργάνων μέτρησης που χαρακτηρίζονται από δείκτες υψηλής ακρίβειας.
• στα ραδιοηλεκτρονικά?
• στη στρατιωτική βιομηχανία.

Οι συσκευές αυτού του τύπου χαρακτηρίζονται από υψηλό επίπεδο σταθερότητας. Η βάση της λειτουργικότητάς τους είναι οι παλμικοί τρόποι σε κυκλώματα με εναλλασσόμενο και σταθερό ρεύμα. Χαρακτηρίζονται από υψηλό επίπεδο πρόσφυσης κεραμικών επενδύσεων και μεγάλη διάρκεια ζωής. Αυτό εξασφαλίζεται από τη χαμηλή τιμή του συντελεστή χωρητικής μεταβλητότητας θερμοκρασίας.

Με μικρά μεγέθη έχουν υψηλή τιμή χωρητικότητας, που φτάνει τα 2,2 μF. Η μεταβολή της τιμής του στο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας για αυτόν τον τύπο κυμαίνεται από 10 έως 90%.

Οι τύποι της ομάδας Η, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται ως προσαρμογείς ή συσκευές μπλοκαρίσματος κ.λπ. Οι σύγχρονες συσκευές από πηλό κατασκευάζονται με συμπίεση υπό πίεση σε ένα ενιαίο μπλοκ από τις λεπτότερες επιμεταλλωμένες κεραμικές πλάκες.

Το υψηλό επίπεδο αντοχής αυτού του υλικού καθιστά δυνατή τη χρήση λεπτών τεμαχίων εργασίας. Ως αποτέλεσμα, ανάλογα με την ένδειξη έντασης, αυξάνεται απότομα.

Οι συσκευές KM είναι πολύ ακριβές. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στην κατασκευή τους χρησιμοποιούνται πολύτιμα μέταλλα και τα κράματά τους: Ag, Pl, Pd. Το παλλάδιο υπάρχει σε όλα τα μοντέλα.

Κεραμικοί πυκνωτές

Το μοντέλο δίσκου έχει υψηλό επίπεδο χωρητικότητας. Η τιμή του κυμαίνεται από 1 pF έως 220 nF και η υψηλότερη τάση λειτουργίας δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 50 V.

Τα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου περιλαμβάνουν:

• χαμηλές απώλειες ρεύματος?
• μικρό μέγεθος;
• χαμηλός ρυθμός επαγωγής?
• ικανότητα λειτουργίας σε υψηλές συχνότητες.
• υψηλό επίπεδο σταθερότητας θερμοκρασίας του δοχείου.
• ικανότητα εργασίας σε κυκλώματα με συνεχές, εναλλασσόμενο και παλμικό ρεύμα.

Η βάση της πολυστρωματικής συσκευής αποτελείται από εναλλασσόμενες λεπτές στρώσεις κεραμικού και μετάλλου.

Αυτός ο τύπος είναι παρόμοιος με έναν δίσκο μονής στρώσης. Αλλά τέτοιες συσκευές έχουν υψηλή χωρητικότητα. Η μέγιστη τάση λειτουργίας δεν αναγράφεται στο περίβλημα αυτών των συσκευών. Όπως και στο μοντέλο μιας στρώσης, η τάση δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 50 V.

Οι συσκευές λειτουργούν σε κυκλώματα με συνεχές, εναλλασσόμενο και παλμικό ρεύμα.

Το πλεονέκτημα των κεραμικών πυκνωτών υψηλής τάσης είναι η ικανότητά τους να λειτουργούν σε υψηλά επίπεδα τάσης. Το εύρος της τάσης λειτουργίας κυμαίνεται από 50 έως 15000 V και η τιμή χωρητικότητας μπορεί να κυμαίνεται από 68 έως 150 pF.

Μπορούν να λειτουργήσουν σε κυκλώματα με συνεχές, εναλλασσόμενο και παλμικό ρεύμα.

Συσκευές τανταλίου

Οι σύγχρονες συσκευές τανταλίου είναι ένας ανεξάρτητος υποτύπος του ηλεκτρολυτικού τύπου από αλουμίνιο. Η βάση των πυκνωτών είναι το πεντοξείδιο του τανταλίου.

Οι πυκνωτές έχουν χαμηλή ονομαστική τάση και χρησιμοποιούνται όταν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια συσκευή με μεγάλη ονομαστική χωρητικότητα, αλλά σε μικρή θήκη. Αυτός ο τύπος έχει τα δικά του χαρακτηριστικά:

• μικρό μέγεθος;
• ο δείκτης μέγιστης τάσης λειτουργίας είναι έως 100 V.
• αυξημένο επίπεδο αξιοπιστίας κατά τη μακροχρόνια χρήση.
• χαμηλός ρυθμός διαρροής ρεύματος.
• ευρύ φάσμα θερμοκρασιών λειτουργίας.
• ο δείκτης χωρητικότητας μπορεί να κυμαίνεται από 47 nF έως 1000 uF.
• Οι συσκευές έχουν χαμηλότερα επίπεδα επαγωγής και χρησιμοποιούνται σε διαμορφώσεις υψηλής συχνότητας.

Το μειονέκτημα αυτού του τύπου είναι η υψηλή ευαισθησία του στην αυξημένη τάση λειτουργίας.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, σε αντίθεση με τον ηλεκτρολυτικό τύπο, ο θετικός ακροδέκτης σημειώνεται με μια γραμμή στο σώμα.

Είδη υποθέσεων

Τι τύποι πυκνωτών τανταλίου υπάρχουν; Οι τύποι πυκνωτών τανταλίου διακρίνονται ανάλογα με το υλικό του περιβλήματος.

1. Θήκη SMD. Για την κατασκευή συσκευασμένων συσκευών που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές επιφανειακής τοποθέτησης, η κάθοδος συνδέεται με τον ακροδέκτη χρησιμοποιώντας εποξειδική ρητίνη γεμάτη ασήμι. Η άνοδος συγκολλάται στο ηλεκτρόδιο και η χορδή κόβεται. Αφού σχηματιστεί η συσκευή, εφαρμόζονται τυπωμένα σημάδια σε αυτήν. Περιέχει έναν δείκτη της ονομαστικής χωρητικότητας τάσης.
2. Κατά τη διαμόρφωση αυτού του τύπου συσκευής περιβλήματος, ο αγωγός ανόδου πρέπει να συγκολληθεί στον ίδιο τον ακροδέκτη της ανόδου και στη συνέχεια να κοπεί από τη χορδή. Σε αυτή την περίπτωση, ο ακροδέκτης της καθόδου συγκολλάται στη βάση του πυκνωτή. Στη συνέχεια, ο πυκνωτής γεμίζεται με εποξειδικό και στεγνώνει. Όπως και στην πρώτη περίπτωση, σημειώνεται

Οι πυκνωτές του πρώτου τύπου είναι πιο αξιόπιστοι. Αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλοι οι τύποι πυκνωτών τανταλίου:

• στη μηχανολογία?
• υπολογιστές και τεχνολογία υπολογιστών·
• εξοπλισμός για τηλεοπτική μετάδοση·
• οικιακές ηλεκτρικές συσκευές?
• διάφορα τροφοδοτικά για μητρικές πλακέτες, επεξεργαστές κ.λπ.

Αναζήτηση νέων λύσεων

Σήμερα, οι πυκνωτές τανταλίου είναι οι πιο δημοφιλείς. Οι σύγχρονοι κατασκευαστές αναζητούν νέες μεθόδους για να αυξήσουν την αντοχή ενός προϊόντος, να βελτιστοποιήσουν τα τεχνικά χαρακτηριστικά του, καθώς και να μειώσουν σημαντικά τις τιμές και να ενοποιήσουν τη διαδικασία παραγωγής.

Για το σκοπό αυτό, γίνονται προσπάθειες μείωσης του κόστους ανά συστατικό στοιχείο. Η επακόλουθη ρομποτοποίηση ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας συμβάλλει επίσης στην πτώση της τιμής του προϊόντος.

Σημαντικό ζήτημα είναι επίσης η μείωση του σώματος της συσκευής διατηρώντας παράλληλα υψηλές τεχνικές παραμέτρους. Ήδη πραγματοποιούνται πειράματα σε νέους τύπους περιβλημάτων σε μικρότερη έκδοση.

Πολυεστερικοί πυκνωτές

Ο δείκτης χωρητικότητας αυτού του τύπου συσκευής μπορεί να κυμαίνεται από 1 nF έως 15 uF. Το εύρος της τάσης λειτουργίας είναι από 50 έως 1500 V.

Υπάρχουν συσκευές με διαφορετικούς βαθμούς ανοχής (η ανοχή χωρητικότητας είναι 5%, 10% και 20%).

Αυτός ο τύπος έχει σταθερότητα θερμοκρασίας, υψηλή χωρητικότητα και χαμηλό κόστος, γεγονός που εξηγεί την ευρεία χρήση τους.

Μεταβλητοί πυκνωτές

Οι τύποι μεταβλητών πυκνωτών έχουν μια ορισμένη αρχή λειτουργίας, η οποία συνίσταται στη συσσώρευση φορτίου σε πλάκες ηλεκτροδίων που μονώνονται από ένα διηλεκτρικό. Αυτές οι πλάκες χαρακτηρίζονται από κινητικότητα. Μπορούν να κινηθούν.

Η κινούμενη πλάκα ονομάζεται ρότορας και η ακίνητη πλάκα ονομάζεται στάτορας. Όταν αλλάξει η θέση τους, η περιοχή τομής και, κατά συνέπεια, ο δείκτης χωρητικότητας του πυκνωτή θα αλλάξει επίσης.

Οι πυκνωτές διατίθενται σε δύο τύπους διηλεκτρικών: αέρα και στερεό.

Στην πρώτη περίπτωση, ο συνηθισμένος αέρας λειτουργεί ως διηλεκτρικό. Στη δεύτερη περίπτωση χρησιμοποιούνται κεραμικά, μαρμαρυγία και άλλα υλικά. Για να αυξηθεί η χωρητικότητα της συσκευής, οι πλάκες του στάτορα και του ρότορα συναρμολογούνται σε μπλοκ τοποθετημένα σε έναν μόνο άξονα.

Οι πυκνωτές με διηλεκτρικό τύπο αέρα χρησιμοποιούνται σε συστήματα με σταθερή ρύθμιση χωρητικότητας (για παράδειγμα, σε μονάδες συντονισμού ραδιοφωνικών δεκτών). Αυτός ο τύπος συσκευής έχει υψηλότερο επίπεδο αντοχής από τις κεραμικές.

Άποψη κατασκευής

Ο πιο συνηθισμένος τύπος είναι οι πυκνωτές κατασκευής. Είναι μεταβλητού τύπου, αλλά έχουν μικρότερη αντοχή στη φθορά, αφού ρυθμίζονται λιγότερο συχνά.

Οι τύποι πυκνωτών αυτής της κατηγορίας περιέχουν επιμεταλλωμένα κεραμικά ως βάση. Το μέταλλο λειτουργεί ως ηλεκτρόδιο και το κεραμικό ως μονωτή.

Ένας πυκνωτής βρίσκεται στα Master Kit (και σε ηλεκτρονικές συσκευές γενικά) σχεδόν τόσο συχνά όσο μια αντίσταση. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να περιγράψουμε τουλάχιστον γενικά τα κύρια χαρακτηριστικά και την αρχή λειτουργίας του.

Αρχή λειτουργίας ενός πυκνωτή

Στην απλούστερη μορφή του, το σχέδιο αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια σε σχήμα πλάκας (που ονομάζονται πλάκες) που χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό του οποίου το πάχος είναι μικρό σε σύγκριση με το μέγεθος των πλακών. Όσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία της περιοχής των πλακών προς το πάχος του διηλεκτρικού, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή. Για να αποφευχθεί η φυσική αύξηση του μεγέθους του πυκνωτή σε τεράστια μεγέθη, οι πυκνωτές γίνονται πολυστρωματικοί: για παράδειγμα, τυλίγονται λωρίδες πλακών και διηλεκτρικών.
Δεδομένου ότι οποιοσδήποτε πυκνωτής έχει διηλεκτρικό, δεν είναι ικανός να μεταφέρει συνεχές ρεύμα, αλλά μπορεί να αποθηκεύσει ένα ηλεκτρικό φορτίο που εφαρμόζεται στις πλάκες του και να το απελευθερώσει την κατάλληλη στιγμή. Αυτό είναι ένα σημαντικό ακίνητο

Ας συμφωνήσουμε: ονομάζουμε ένα ραδιοεξάρτημα πυκνωτή και τη φυσική του ποσότητα - χωρητικότητα. Δηλαδή, είναι σωστό να πούμε: "ο πυκνωτής έχει χωρητικότητα 1 μF", αλλά είναι λάθος να πούμε: "αντικαταστήστε αυτόν τον πυκνωτή στην πλακέτα". Φυσικά, θα σας καταλάβουν, αλλά είναι καλύτερο να ακολουθείτε τους «κανόνες καλών τρόπων».

Η ηλεκτρική χωρητικότητα ενός πυκνωτή είναι η κύρια παράμετρός του
Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή, τόσο περισσότερη φόρτιση μπορεί να αποθηκεύσει. Η ηλεκτρική χωρητικότητα ενός πυκνωτή μετριέται σε Farads και ονομάζεται F.
Το 1 Farad είναι μια πολύ μεγάλη χωρητικότητα (η υδρόγειος έχει χωρητικότητα μικρότερη από 1 F), επομένως, για τον προσδιορισμό της χωρητικότητας στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες βασικές τιμές διαστάσεων - προθέματα: μ (micro), n (nano) και p (pico):
1 microFarad είναι 10-6 (ένα μέρος ανά εκατομμύριο), δηλ. 1000000µF = 1F
1 nanoFarad είναι 10-9 (ένα μέρος στο δισεκατομμύριο), δηλ. 1000nF = 1μF
p (pico) - 10-12 (ένα τρισεκατομμύριο μέρος), δηλ. 1000pF = 1nF

Όπως ο Ομ, έτσι και ο Φαράντ είναι το όνομα ενός φυσικού. Επομένως, ως καλλιεργημένοι άνθρωποι, γράφουμε το κεφαλαίο γράμμα "F": 10 pF, 33 nF, 470 µF.

Ονομαστική τάση πυκνωτή
Η απόσταση μεταξύ των πλακών ενός πυκνωτή (ειδικά ενός πυκνωτή μεγάλης χωρητικότητας) είναι πολύ μικρή, φτάνοντας τις μονάδες ενός μικρομέτρου. Εάν εφαρμοστεί πολύ υψηλή τάση στις πλάκες πυκνωτών, το διηλεκτρικό στρώμα μπορεί να καταστραφεί. Επομένως, κάθε πυκνωτής έχει μια τέτοια παράμετρο όπως η ονομαστική τάση. Κατά τη λειτουργία, η τάση στον πυκνωτή δεν πρέπει να υπερβαίνει την ονομαστική τάση. Αλλά είναι καλύτερο όταν η ονομαστική τάση του πυκνωτή είναι ελαφρώς υψηλότερη από την τάση στο κύκλωμα. Δηλαδή, για παράδειγμα, σε ένα κύκλωμα με τάση 16V, μπορούν να λειτουργήσουν πυκνωτές με ονομαστική τάση 16V (ως έσχατη λύση), 25V, 50V και άνω. Αλλά δεν μπορείτε να εγκαταστήσετε έναν πυκνωτή με ονομαστική τάση 10 V σε αυτό το κύκλωμα. Ο πυκνωτής μπορεί να αποτύχει και αυτό συμβαίνει συχνά με ένα δυσάρεστο κτύπημα και την απελευθέρωση σκληρού καπνού.
Κατά κανόνα, τα σχέδια ραδιοερασιτεχνών για αρχάριους δεν χρησιμοποιούν τάση τροφοδοσίας υψηλότερη από 12 V και οι σύγχρονοι πυκνωτές έχουν συνήθως ονομαστική τάση 16 V ή υψηλότερη. Αλλά είναι πολύ σημαντικό να θυμάστε την ονομαστική τάση του πυκνωτή.

Τύποι πυκνωτών
Θα μπορούσαν να γραφτούν πολλοί τόμοι για διάφορους πυκνωτές. Ωστόσο, αυτό έχει ήδη γίνει από κάποιους άλλους συγγραφείς, οπότε θα σας πω μόνο τα πιο απαραίτητα: οι πυκνωτές μπορεί να είναι μη πολικοί και πολικοί (ηλεκτρολυτικοί).

Μη πολικοί πυκνωτές
Οι μη πολικοί πυκνωτές (ανάλογα με τον τύπο του διηλεκτρικού χωρίζονται σε χαρτί, κεραμικό, μαρμαρυγία...) μπορούν να εγκατασταθούν στο κύκλωμα με οποιονδήποτε τρόπο - σε αυτό είναι παρόμοιοι με αντιστάσεις.
Κατά κανόνα, οι μη πολικοί πυκνωτές έχουν σχετικά μικρή χωρητικότητα: έως 1 μF.

Σήμανση μη πολικών πυκνωτών
Ένας τριψήφιος κωδικός εφαρμόζεται στο σώμα του πυκνωτή. Τα δύο πρώτα ψηφία καθορίζουν την τιμή χωρητικότητας σε picofarads (pF) και το τρίτο - τον αριθμό των μηδενικών. Έτσι, στο παρακάτω σχήμα, ο κωδικός 103 εφαρμόζεται στον πυκνωτή.
10 pF + (3 μηδενικά) = 10000 pF = 10 nF = 0,01 μF.

Οι πυκνωτές με χωρητικότητα έως 10 pF επισημαίνονται με ειδικό τρόπο: το σύμβολο "R" στην κωδικοποίησή τους αντιπροσωπεύει κόμμα. Τώρα μπορείτε να προσδιορίσετε την χωρητικότητα οποιουδήποτε πυκνωτή. Ο παρακάτω πίνακας θα σας βοηθήσει να ελέγξετε τον εαυτό σας.

Κατά κανόνα, σε σχέδια ραδιοερασιτεχνών επιτρέπεται η αντικατάσταση ορισμένων πυκνωτών με παρόμοιους σε ονομαστική αξία. Για παράδειγμα, αντί για πυκνωτή 15 nF, το κιτ μπορεί να εξοπλιστεί με πυκνωτή 10 nF ή 22 nF και αυτό δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία του τελικού σχεδιασμού.
Οι κεραμικοί πυκνωτές δεν έχουν πολικότητα και μπορούν να εγκατασταθούν σε οποιαδήποτε θέση των ακροδεκτών.
Ορισμένα πολύμετρα (εκτός από τα πιο οικονομικά) έχουν λειτουργία μέτρησης της χωρητικότητας των πυκνωτών και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη μέθοδο.

Πολικοί (ηλεκτρολυτικοί) πυκνωτές
Υπάρχουν δύο τρόποι για να αυξήσετε την χωρητικότητα ενός πυκνωτή: είτε να αυξήσετε το μέγεθος των πλακών του είτε να μειώσετε το πάχος του διηλεκτρικού.
Για να ελαχιστοποιηθεί το πάχος του διηλεκτρικού, σε πυκνωτές υψηλής χωρητικότητας (πάνω από αρκετά microfarads) χρησιμοποιείται ένα ειδικό διηλεκτρικό με τη μορφή φιλμ οξειδίου. Αυτό το διηλεκτρικό λειτουργεί κανονικά μόνο εάν η τάση εφαρμόζεται σωστά στις πλάκες πυκνωτών. Εάν αντιστραφεί η πολικότητα της τάσης, ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής μπορεί να αποτύχει. Το σημάδι πολικότητας σημειώνεται πάντα στο σώμα του πυκνωτή. Αυτό μπορεί να είναι είτε ένα σύμβολο "+", αλλά πιο συχνά στους σύγχρονους πυκνωτές το τερματικό "μείον" σημειώνεται με μια λωρίδα στο σώμα. Ένας άλλος, βοηθητικός τρόπος για τον προσδιορισμό της πολικότητας: ο θετικός ακροδέκτης του πυκνωτή είναι μακρύτερος, αλλά μπορείτε να εστιάσετε σε αυτό το σύμβολο μόνο πριν αποκοπούν οι ακροδέκτες του ραδιοφωνικού στοιχείου.
Το PCB έχει επίσης ένα σημάδι πολικότητας (συνήθως ένα σύμβολο "+"). Επομένως, κατά την εγκατάσταση ενός ηλεκτρολυτικού πυκνωτή, φροντίστε να ταιριάζουν τα σημάδια πολικότητας τόσο στο εξάρτημα όσο και στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.
Κατά κανόνα, σε σχέδια ραδιοερασιτεχνών επιτρέπεται η αντικατάσταση ορισμένων πυκνωτών με παρόμοιους σε ονομαστική αξία. Επιτρέπεται επίσης η αντικατάσταση του πυκνωτή με παρόμοιο με υψηλότερη επιτρεπόμενη τάση λειτουργίας. Για παράδειγμα, αντί για κιτ πυκνωτή 330 μF 25 V, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν πυκνωτή 470 μF 50 V και αυτό δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία του τελικού σχεδίου.

Εμφάνιση ηλεκτρολυτικού πυκνωτή(ο πυκνωτής τοποθετήθηκε σωστά στην πλακέτα)

Πολλά έχουν γραφτεί για τους πυκνωτές, αξίζει να προσθέσουμε μερικές χιλιάδες λέξεις ακόμα στα εκατομμύρια που ήδη υπάρχουν; Θα το προσθέσω! Πιστεύω ότι η παρουσίασή μου θα είναι χρήσιμη. Άλλωστε θα γίνει λαμβάνοντας υπόψη.

Τι είναι ένας ηλεκτρικός πυκνωτής

Μιλώντας στα ρωσικά, ένας πυκνωτής μπορεί να ονομαστεί "συσκευή αποθήκευσης". Είναι ακόμα πιο ξεκάθαρο έτσι. Επιπλέον, έτσι ακριβώς μεταφράζεται αυτό το όνομα στη γλώσσα μας. Ένα ποτήρι μπορεί επίσης να ονομαστεί πυκνωτής. Μόνο που συσσωρεύει υγρό από μόνο του. Ή μια τσάντα. Ναι, μια τσάντα. Αποδεικνύεται ότι είναι επίσης μια συσκευή αποθήκευσης. Συσσωρεύει όλα όσα βάζουμε εκεί. Τι σχέση έχει ο ηλεκτρικός πυκνωτής; Είναι το ίδιο με ένα ποτήρι ή μια τσάντα, αλλά συσσωρεύει μόνο ηλεκτρικό φορτίο.

Φανταστείτε μια εικόνα: ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από ένα κύκλωμα, αντιστάσεις και αγωγοί συναντώνται κατά μήκος της διαδρομής του και, μπαμ, εμφανίζεται ένας πυκνωτής (γυαλί). Τι θα συμβεί; Όπως γνωρίζετε, το ρεύμα είναι μια ροή ηλεκτρονίων και κάθε ηλεκτρόνιο έχει ένα ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι, όταν κάποιος λέει ότι ένα ρεύμα διέρχεται από ένα κύκλωμα, φαντάζεστε εκατομμύρια ηλεκτρόνια να ρέουν μέσα από το κύκλωμα. Αυτά τα ίδια ηλεκτρόνια, όταν εμφανίζεται ένας πυκνωτής στη διαδρομή τους, συσσωρεύονται. Όσο περισσότερα ηλεκτρόνια βάλουμε στον πυκνωτή, τόσο μεγαλύτερο θα είναι το φορτίο του.

Τίθεται το ερώτημα: πόσα ηλεκτρόνια μπορούν να συσσωρευτούν με αυτόν τον τρόπο, πόσα θα χωρέσουν στον πυκνωτή και πότε θα «αρκέσει»; Ας ανακαλύψουμε. Πολύ συχνά, για μια απλοποιημένη εξήγηση απλών ηλεκτρικών διεργασιών, χρησιμοποιείται μια σύγκριση με νερό και σωλήνες. Ας χρησιμοποιήσουμε και αυτή την προσέγγιση.

Φανταστείτε έναν σωλήνα μέσα από τον οποίο ρέει νερό. Στο ένα άκρο του σωλήνα υπάρχει μια αντλία που αντλεί με δύναμη νερό σε αυτόν τον σωλήνα. Στη συνέχεια, τοποθετήστε διανοητικά μια ελαστική μεμβράνη κατά μήκος του σωλήνα. Τι θα συμβεί; Η μεμβράνη θα αρχίσει να τεντώνεται και να καταπονείται υπό την επίδραση της πίεσης του νερού στον σωλήνα (πίεση που δημιουργείται από την αντλία). Θα τεντωθεί, θα τεντωθεί, θα τεντωθεί και τελικά η ελαστική δύναμη της μεμβράνης είτε θα εξισορροπήσει τη δύναμη της αντλίας και η ροή του νερού θα σταματήσει είτε η μεμβράνη θα σπάσει (Αν αυτό δεν είναι ξεκάθαρο, τότε φανταστείτε ένα μπαλόνι που θα σκάσει αν το αντλήσεις πολύ)! Το ίδιο συμβαίνει και στους ηλεκτρικούς πυκνωτές. Μόνο εκεί αντί για μεμβράνη χρησιμοποιείται ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο μεγαλώνει όσο φορτίζεται ο πυκνωτής και σταδιακά εξισορροπεί την τάση της πηγής ισχύος.

Έτσι, ο πυκνωτής έχει ένα ορισμένο περιοριστικό φορτίο που μπορεί να συσσωρεύσει και, αφού το ξεπεράσει, θα συμβεί διηλεκτρική βλάβη σε πυκνωτή θα σπάσει και θα πάψει να είναι πυκνωτής. Μάλλον ήρθε η ώρα να σας πούμε πώς λειτουργεί ένας πυκνωτής.

Πώς λειτουργεί ένας ηλεκτρικός πυκνωτής;

Στο σχολείο σας είπαν ότι ένας πυκνωτής είναι ένα πράγμα που αποτελείται από δύο πλάκες και ένα κενό μεταξύ τους. Αυτές οι πλάκες ονομάζονταν πλάκες πυκνωτών και συνδέονταν μαζί τους καλώδια για την παροχή τάσης στον πυκνωτή. Έτσι οι σύγχρονοι πυκνωτές δεν διαφέρουν πολύ. Όλα έχουν επίσης πλάκες και υπάρχει ένα διηλεκτρικό μεταξύ των πλακών. Λόγω της παρουσίας ενός διηλεκτρικού, τα χαρακτηριστικά του πυκνωτή βελτιώνονται. Για παράδειγμα, η χωρητικότητά του.

Οι σύγχρονοι πυκνωτές χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους διηλεκτρικών (περισσότερα για αυτό παρακάτω), τα οποία γεμίζονται μεταξύ των πλακών πυκνωτών με τους πιο εξελιγμένους τρόπους για την επίτευξη ορισμένων χαρακτηριστικών.

Αρχή λειτουργίας

Η γενική αρχή λειτουργίας είναι αρκετά απλή: εφαρμόζεται τάση και συσσωρεύεται το φορτίο. Οι φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν τώρα δεν πρέπει να σας ενδιαφέρουν πολύ, αλλά αν θέλετε, μπορείτε να διαβάσετε σχετικά σε οποιοδήποτε βιβλίο για τη φυσική στην ενότητα ηλεκτροστατική.

Πυκνωτής σε κύκλωμα συνεχούς ρεύματος

Εάν τοποθετήσουμε τον πυκνωτή μας σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα (Εικ. παρακάτω), συνδέσουμε ένα αμπερόμετρο σε σειρά με αυτό και εφαρμόσουμε συνεχές ρεύμα στο κύκλωμα, η βελόνα του αμπερόμετρου θα συσπαστεί για λίγο και μετά θα παγώσει και θα δείξει 0A - δεν υπάρχει ρεύμα στο κύκλωμα. Τι συνέβη;

Θα υποθέσουμε ότι πριν εφαρμοστεί ρεύμα στο κύκλωμα, ο πυκνωτής ήταν άδειος (εκφορτισμένος) και όταν εφαρμόστηκε ρεύμα, άρχισε να φορτίζεται πολύ γρήγορα και όταν φορτίστηκε (το ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των πλακών πυκνωτή εξισορρόπησε την πηγή ισχύος ), τότε το ρεύμα σταμάτησε (εδώ είναι ένα γράφημα της φόρτισης του πυκνωτή).

Αυτός είναι ο λόγος που λένε ότι ένας πυκνωτής δεν επιτρέπει να περάσει συνεχές ρεύμα. Στην πραγματικότητα, περνά, αλλά για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, το οποίο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο t = 3*R*C (Χρόνος φόρτισης του πυκνωτή στο 95% του ονομαστικού όγκου. R είναι η αντίσταση κυκλώματος, C είναι η χωρητικότητα πυκνωτή) Έτσι συμπεριφέρεται ο πυκνωτής σε ρεύμα κυκλώματος συνεχούς ρεύματος Συμπεριφέρεται τελείως διαφορετικά σε μεταβλητό κύκλωμα!

Πυκνωτής σε κύκλωμα AC

Τι είναι το εναλλασσόμενο ρεύμα; Αυτό συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια «τρέχουν» πρώτα εκεί και μετά πίσω. Εκείνοι. η κατεύθυνση της κίνησής τους αλλάζει συνεχώς. Στη συνέχεια, εάν εναλλασσόμενο ρεύμα διατρέχει το κύκλωμα με τον πυκνωτή, τότε είτε ένα φορτίο "+" ή ένα φορτίο "-" θα συσσωρευτεί σε κάθε πλάκα του. Εκείνοι. Εναλλασσόμενο ρεύμα θα ρέει πραγματικά. Αυτό σημαίνει ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει «ανεμπόδιστα» μέσω του πυκνωτή.

Όλη αυτή η διαδικασία μπορεί να μοντελοποιηθεί χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των υδραυλικών αναλογιών. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα ανάλογο κυκλώματος AC. Το έμβολο σπρώχνει το υγρό προς τα εμπρός και προς τα πίσω. Αυτό προκαλεί την περιστροφή της πτερωτής μπρος-πίσω. Αποδεικνύεται ότι είναι μια εναλλασσόμενη ροή υγρού (διαβάζουμε εναλλασσόμενο ρεύμα).

Ας τοποθετήσουμε τώρα ένα πλέγμα πυκνωτή σε μορφή μεμβράνης ανάμεσα στην πηγή δύναμης (έμβολο) και την πτερωτή και να αναλύσουμε τι θα αλλάξει.

Φαίνεται ότι τίποτα δεν θα αλλάξει. Ακριβώς όπως το υγρό εκτελούσε ταλαντωτικές κινήσεις, έτσι συνεχίζει να το κάνει, όπως η φτερωτή ταλαντώθηκε εξαιτίας αυτού, έτσι θα συνεχίσει να ταλαντώνεται. Αυτό σημαίνει ότι η μεμβράνη μας δεν αποτελεί εμπόδιο στη μεταβλητή ροή. Το ίδιο θα ισχύει και για έναν ηλεκτρονικό πυκνωτή.

Το γεγονός είναι ότι αν και τα ηλεκτρόνια που τρέχουν σε μια αλυσίδα δεν διασχίζουν το διηλεκτρικό (μεμβράνη) μεταξύ των πλακών του πυκνωτή, έξω από τον πυκνωτή η κίνησή τους είναι ταλαντωτική (μπρος-πίσω), δηλ. ροές εναλλασσόμενου ρεύματος. Ε!

Έτσι, ο πυκνωτής περνάει εναλλασσόμενο ρεύμα και μπλοκάρει το συνεχές ρεύμα. Αυτό είναι πολύ βολικό όταν πρέπει να αφαιρέσετε το στοιχείο DC στο σήμα, για παράδειγμα, στην έξοδο/είσοδο ενός ενισχυτή ήχου ή όταν θέλετε να κοιτάξετε μόνο το μεταβλητό τμήμα του σήματος (κυματισμός στην έξοδο ενός DC πηγή τάσης).

Αντίδραση πυκνωτή

Ο πυκνωτής έχει αντίσταση! Κατ 'αρχήν, αυτό θα μπορούσε να υποτεθεί από το γεγονός ότι συνεχές ρεύμα δεν διέρχεται από αυτό, σαν να ήταν μια αντίσταση με πολύ υψηλή αντίσταση.

Ένα εναλλασσόμενο ρεύμα είναι ένα άλλο θέμα - περνά, αλλά αντιμετωπίζει αντίσταση από τον πυκνωτή:

f - συχνότητα, C - χωρητικότητα του πυκνωτή. Αν κοιτάξετε προσεκτικά τον τύπο, θα δείτε ότι αν το ρεύμα είναι σταθερό, τότε f = 0 και μετά (να με συγχωρέσουν οι αγωνιστές μαθηματικοί!) X c = άπειρο.Και δεν υπάρχει συνεχές ρεύμα μέσω του πυκνωτή.

Αλλά η αντίσταση στο εναλλασσόμενο ρεύμα θα αλλάξει ανάλογα με τη συχνότητά του και την χωρητικότητα του πυκνωτή. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του ρεύματος και η χωρητικότητα του πυκνωτή, τόσο λιγότερο αντιστέκεται σε αυτό το ρεύμα και αντίστροφα. Όσο πιο γρήγορα αλλάζει η τάση
τάση, όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα μέσω του πυκνωτή, αυτό εξηγεί τη μείωση του Xc με την αύξηση της συχνότητας.

Παρεμπιπτόντως, ένα άλλο χαρακτηριστικό του πυκνωτή είναι ότι δεν απελευθερώνει ρεύμα και δεν θερμαίνεται! Ως εκ τούτου, μερικές φορές χρησιμοποιείται για την απόσβεση της τάσης όπου η αντίσταση θα καπνίζει. Για παράδειγμα, για να μειώσετε την τάση δικτύου από 220V σε 127V. Και επιπλέον:

Το ρεύμα σε έναν πυκνωτή είναι ανάλογο με την ταχύτητα της τάσης που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες του

Πού χρησιμοποιούνται οι πυκνωτές;

Ναι, όπου απαιτούνται οι ιδιότητές τους (δεν επιτρέπουν τη διέλευση συνεχούς ρεύματος, δυνατότητα συσσώρευσης ηλεκτρικής ενέργειας και αλλαγή της αντίστασής τους ανάλογα με τη συχνότητα), σε φίλτρα, σε κυκλώματα ταλάντωσης, σε πολλαπλασιαστές τάσης κ.λπ.

Τι τύποι πυκνωτών υπάρχουν;

Η βιομηχανία παράγει πολλούς διαφορετικούς τύπους πυκνωτών. Κάθε ένα από αυτά έχει ορισμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ορισμένα έχουν χαμηλό ρεύμα διαρροής, άλλα έχουν μεγάλη χωρητικότητα και άλλα έχουν κάτι άλλο. Ανάλογα με αυτούς τους δείκτες, επιλέγονται πυκνωτές.

Οι ραδιοερασιτέχνες, ειδικά οι αρχάριοι όπως εμείς, δεν ασχολούνται πολύ και στοιχηματίζουν σε αυτά που μπορούν να βρουν. Ωστόσο, θα πρέπει να γνωρίζετε ποιοι κύριοι τύποι πυκνωτών υπάρχουν στη φύση.

Η εικόνα δείχνει έναν πολύ συμβατικό διαχωρισμό πυκνωτών. Το συνέταξα με το γούστο μου και μου αρέσει γιατί είναι αμέσως σαφές αν υπάρχουν μεταβλητοί πυκνωτές, τι τύποι μόνιμων πυκνωτών υπάρχουν και τι διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται στους κοινούς πυκνωτές. Γενικά ό,τι χρειάζεται ένας ραδιοερασιτέχνης.

Έχουν χαμηλό ρεύμα διαρροής, μικρές διαστάσεις, χαμηλή αυτεπαγωγή και είναι ικανά να λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες και σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, παλμικού και εναλλασσόμενου ρεύματος.

Παράγονται σε ένα ευρύ φάσμα τάσεων και χωρητικοτήτων λειτουργίας: από 2 έως 20.000 pF και, ανάλογα με το σχεδιασμό, αντέχουν τάσεις έως και 30 kV. Αλλά πιο συχνά θα βρείτε κεραμικούς πυκνωτές με τάση λειτουργίας έως και 50 V.

Ειλικρινά, δεν ξέρω αν κυκλοφορούν τώρα. Αλλά προηγουμένως, η μαρμαρυγία χρησιμοποιήθηκε ως διηλεκτρικό σε τέτοιους πυκνωτές. Και ο ίδιος ο πυκνωτής αποτελούνταν από ένα πακέτο πλακών μαρμαρυγίας, σε καθεμία από τις οποίες εφαρμόστηκαν πλάκες και στις δύο πλευρές, και στη συνέχεια τέτοιες πλάκες συλλέχθηκαν σε ένα "πακέτο" και συσκευάστηκαν σε μια θήκη.

Τυπικά είχαν χωρητικότητα από πολλές χιλιάδες έως δεκάδες χιλιάδες picoforads και λειτουργούσαν σε ένα εύρος τάσης από 200 V έως 1500 V.

Πυκνωτές χαρτιού

Τέτοιοι πυκνωτές έχουν χαρτί πυκνωτή ως διηλεκτρικό και λωρίδες αλουμινίου ως πλάκες. Μακριές λωρίδες αλουμινόχαρτου με μια λωρίδα χαρτιού τοποθετημένη ανάμεσά τους τυλίγονται σε ρολό και συσκευάζονται σε ένα περίβλημα. Αυτό είναι το κόλπο.

Τέτοιοι πυκνωτές διατίθενται σε χωρητικότητες που κυμαίνονται από χιλιάδες picoforads έως 30 microforads και μπορούν να αντέξουν τάσεις από 160 έως 1500 V.

Φήμες λένε ότι βραβεύονται πλέον από τους audiophiles. Δεν εκπλήσσομαι - έχουν επίσης καλώδια αγωγών μονής όψης...

Κατ 'αρχήν, συνηθισμένοι πυκνωτές με πολυεστέρα ως διηλεκτρικό. Το εύρος χωρητικότητας είναι από 1 nF έως 15 mF σε τάση λειτουργίας από 50 V έως 1500 V.

Οι πυκνωτές αυτού του τύπου έχουν δύο αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα. Πρώτον, μπορούν να κατασκευαστούν με πολύ μικρή ανοχή μόνο 1%. Έτσι, αν λέει 100 pF, τότε η χωρητικότητά του είναι 100 pF +/- 1%. Και το δεύτερο είναι ότι η τάση λειτουργίας τους μπορεί να φτάσει έως και τα 3 kV (και η χωρητικότητα από 100 pF έως 10 mF)

Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές

Αυτοί οι πυκνωτές διαφέρουν από όλους τους άλλους στο ότι μπορούν να συνδεθούν μόνο σε κύκλωμα συνεχούς ή παλμικού ρεύματος. Είναι πολικές. Έχουν ένα συν και ένα μείον. Αυτό οφείλεται στον σχεδιασμό τους. Και αν ένας τέτοιος πυκνωτής ενεργοποιηθεί αντίστροφα, πιθανότατα θα διογκωθεί. Και πριν εξερράγησαν επίσης χαρούμενα, αλλά ανασφαλή. Υπάρχουν ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές από αλουμίνιο και ταντάλιο.

Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές αλουμινίου σχεδιάζονται σχεδόν σαν πυκνωτές χαρτιού, με τη μόνη διαφορά ότι οι πλάκες ενός τέτοιου πυκνωτή είναι χαρτί και ταινίες αλουμινίου. Το χαρτί εμποτίζεται με ηλεκτρολύτη και εφαρμόζεται ένα λεπτό στρώμα οξειδίου στη λωρίδα αλουμινίου, το οποίο λειτουργεί ως διηλεκτρικό. Εάν εφαρμόσετε εναλλασσόμενο ρεύμα σε έναν τέτοιο πυκνωτή ή τον επαναφέρετε στις πολικότητες εξόδου, ο ηλεκτρολύτης θα βράσει και ο πυκνωτής θα αποτύχει.

Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές έχουν αρκετά μεγάλη χωρητικότητα, γι' αυτό, για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται συχνά σε κυκλώματα ανορθωτή.

Μάλλον αυτό είναι όλο. Στο παρασκήνιο μένουν πυκνωτές με διηλεκτρικό από πολυανθρακικό, πολυστυρένιο και πιθανώς πολλούς άλλους τύπους. Αλλά νομίζω ότι αυτό θα είναι περιττό.

Συνεχίζεται...

Στο δεύτερο μέρος σκοπεύω να δείξω παραδείγματα τυπικών χρήσεων πυκνωτών.

Πυκνωτές

Πυκνωτής – ένα από τα πιο κοινά ραδιοστοιχεία. Ο ρόλος ενός πυκνωτή σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα είναι να αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο, να διαχωρίζει εξαρτήματα ρεύματος συνεχούς ρεύματος και εναλλασσόμενου ρεύματος, ρεύμα κυματισμού φίλτρου και πολλά άλλα.

Δομικά, ο πυκνωτής αποτελείται από δύο αγώγιμες πλάκες μονωμένες με διηλεκτρικό. Ανάλογα με το σχεδιασμό και τον σκοπό του πυκνωτή, το διηλεκτρικό μπορεί να είναι αέρας, χαρτί, κεραμικά ή μαρμαρυγία.

Οι κύριες παράμετροι των πυκνωτών είναι:

Ονομαστική χωρητικότητα. Η χωρητικότητα μετριέται σε Faradah (F). Η χωρητικότητα του 1 Farad είναι πολύ μεγάλη. Για παράδειγμα, η υδρόγειος έχει χωρητικότητα μικρότερη από 1 F, ή ακριβέστερα περίπου 710 microfarads. Είναι αλήθεια ότι εδώ πρέπει να καταλάβετε ότι οι φυσικοί αγαπούν τις αναλογίες. Όταν μιλούν για την ηλεκτρική χωρητικότητα της υδρογείου, εννοούν ότι ως παράδειγμα παίρνουν μια μεταλλική μπάλα στο μέγεθος του πλανήτη Γη και η οποία είναι μοναχικός αγωγός. Αυτό είναι απλώς μια αναλογία. Στην τεχνολογία, υπάρχει ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που έχει χωρητικότητα μεγαλύτερη από 1 Farad - αυτός είναι ένας ιονιστής.

Βασικά, στην ηλεκτρονική και τη ραδιομηχανική, χρησιμοποιούνται πυκνωτές με χωρητικότητα ίση με το ένα εκατομμυριοστό του φαράντ - microfarad ( 1uF = 0,000001 F ). Χρησιμοποιούνται επίσης πυκνωτές με χωρητικότητα από δεκάδες έως εκατοντάδες νανοφαράντ ( 1nF = 0,000000001 F ) και picofarads (1pF = 0,000000000001 F). Η ονομαστική χωρητικότητα αναγράφεται στο σώμα του πυκνωτή.

Για να μην μπερδεύεστε στις συντομογραφίες (μF, nF, pF) και για να μάθετε πώς να μετατρέπετε τα microfarads σε picofarads και τα nanofarads σε microfarads, πρέπει να γνωρίζετε τη συντομογραφία των αριθμητικών μεγεθών.

Μετρημένη ηλεκτρική τάση. Αυτή είναι η τάση στην οποία ο πυκνωτής εκτελεί τις λειτουργίες του. Εάν ξεπεραστεί η επιτρεπόμενη τιμή, ο πυκνωτής θα σπάσει, δηλαδή θα μετατραπεί σε συνηθισμένο αγωγό. Το εύρος των επιτρεπόμενων τάσεων λειτουργίας των πυκνωτών κυμαίνεται από αρκετά βολτ έως αρκετά κιλοβολτ ( 1 κιλοβολτ – 1.000 βολτ ). Η ονομαστική τάση σημειώνεται στο σώμα του πυκνωτή.

Ο πυκνωτής απεικονίζεται στα διαγράμματα κυκλώματος όπως φαίνεται στο σχήμα.

Εκτός από τους συμβατικούς, υπάρχουν και ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές. Η χωρητικότητά τους είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών, επομένως, οι διαστάσεις είναι επίσης σημαντικά μεγαλύτερες. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών είναι πόλωση. Εάν οι συνηθισμένοι πυκνωτές μπορούν να συγκολληθούν σε ένα κύκλωμα χωρίς να ανησυχείτε για την πολικότητα της τάσης που εφαρμόζεται στον πυκνωτή, τότε ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής πρέπει να συμπεριληφθεί στο κύκλωμα αυστηρά σύμφωνα με την πολικότητα της τάσης. Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές έχουν το ένα θετικό τερματικό και το άλλο αρνητικό.

Ονομασία ηλεκτρολυτικού πυκνωτή στα διαγράμματα.

Επίσης χρησιμοποιείται ευρέως κούρδισμα πυκνωτές. Οι πυκνωτές trimmer είναι απαραίτητοι σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ακριβής ρύθμιση της χωρητικότητας σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα. Σε τέτοιους πυκνωτές, η χωρητικότητα ρυθμίζεται μία φορά ή πολύ σπάνια.

Ορίζεται ως εξής.

Μαζί με τους πυκνωτές trimmer, υπάρχουν και πυκνωτές μεταβλητή χωρητικότητα . Σε αντίθεση με τους πυκνωτές συντονισμού, οι μεταβλητοί πυκνωτές χρησιμοποιούνται για συχνή ρύθμιση της χωρητικότητας. Σε έναν απλό (μη ψηφιακό) δέκτη, ο συντονισμός σε έναν ραδιοφωνικό σταθμό γίνεται με χρήση μεταβλητού πυκνωτή.

Ιδιότητες πυκνωτών

• Πυκνωτής δεν περνά συνεχές ρεύμακαι είναι μονωτής γι' αυτόν.

  Για το εναλλασσόμενο ρεύμα, ένας πυκνωτής δεν αποτελεί εμπόδιο. Η αντίσταση (χωρητικότητα) του πυκνωτή στο εναλλασσόμενο ρεύμα μειώνεται με την αύξηση της χωρητικότητας και της συχνότητας ρεύματος και αντίστροφα αυξάνεται με τη μείωση της χωρητικότητας και της συχνότητας ρεύματος.

Η ιδιότητα ενός πυκνωτή να παρέχει διαφορετική αντίσταση στο εναλλασσόμενο ρεύμα έχει βρει ευρεία εφαρμογή. Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται για φιλτράρισμα, διαχωρισμό ορισμένων συχνοτήτων από άλλες, διαχωρισμό της μεταβλητής συνιστώσας από τη σταθερή...

Έτσι μοιάζουν οι σταθεροί πυκνωτές.



Ηλεκτρολυτικό πυκνωτή. Η μεγάλη έξοδος είναι θετική, η σύντομη είναι αρνητική.



Επίπεδος ηλεκτρολυτικός πυκνωτής. Ενδείκνυται στο σώμα ονομαστική χωρητικότητα – 22 µF (22), Μετρημένη ηλεκτρική τάση – 16 Volt (16V). Μπορεί να φανεί ότι η χωρητικότητα υποδεικνύεται μόνο με αριθμούς. Η χωρητικότητα των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών υποδεικνύεται σε microfarads.



Στο πλάι του αρνητικού ακροδέκτη του πυκνωτή, υπάρχει ένα μαύρο ημικύκλιο στο επάνω μέρος της θήκης.