Виды конденсаторов на схемах: Что такое конденсатор, типы конденсаторов и их обозначение на схемах

Что такое конденсатор, типы конденсаторов и их обозначение на схемах

 Конденсаторы (от лат. condenso — уплотняю, сгущаю) — это радиоэлементы с сосредоточенной электрической емкостью, образуемой двумя или большим числом электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (специальной тонкой бумагой, слюдой, керамикой и т. д.). Емкость конденсатора зависит от размеров (площади) обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Важным свойством конденсатора является то, что для переменного тока он представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты.

Основные единици измерения эмкости конденсаторов это: Фарад, микроФарад, наноФарад, пикофарад, обозначения на конденсаторах для которых  выглядят соответственно как: Ф, мкФ, нФ, пФ.

Как и резисторы, конденсаторы разделяют на конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости (КПЕ), подстроечные и саморегулирующиеся. Наиболее распространены конденсаторы постоянной емкости.

Их применяют в колебательных контурах, различных фильтрах, а также для разделения цепей постоянного и переменного токов и в качестве блокировочных элементов.

Конденсаторы постоянной емкости

Условное графическое обозначение конденсатора постоянной емкости —две параллельные липни — символизирует его основные части: две обкладки и диэлектрик между ними (рис. 1).

Рис. 1. Конденсаторы постоянной емкости и их обозначение.

Около обозначения конденсатора на схеме обычно указывают его номинальную емкость, а иногда и номинальное напряжение. Основная единица измерения емкости — фарад (Ф) — емкость такого уединенного проводника, потенциал которого возрастает на один вольт при увеличении заряда на один кулон.

Это очень большая величина, которая на практике не применяется. В радиотехнике используют конденсаторы емкостью от долей пикофарада (пФ) до десятков тысяч микрофарад (мкФ). Напомним, что 1 мкФ равен одной миллионной доле фарада, а 1 пФ — одной миллионной доле микрофарада или одной триллион-ной доле фарада.

Согласно ГОСТ 2.702—75 номинальную емкость от 0 до 9 999 пФ указывают на схемах в пикофарадах без обозначения единицы измерения, от 10 000 пФ до 9 999 мкФ — в микрофарадах с обозначением единицы измерения буквами мк (рис. 2).

Рис. 2. Обозначение единиц измерения для емкости конденсаторов на схемах.

Обозначение емкости на конденсаторах

Номинальную емкость и допускаемое отклонение от нее, а в некоторых случаях и номинальное напряжение указывают на корпусах конденсаторов.

 

В зависимости от их размеров номинальную емкость и допускаемое отклонение указывают в полной или сокращенной (кодированной) форме.

Полное обозначение емкости состоит из соответствующего числа и единицы измерения, причем, как и на схемах, емкость от 0 до 9 999 пФ указывают в пикофарадах (22 пФ, 3 300 пФ и т. д.), а от 0,01 до 9 999 мкФ —в микрофарадах (0,047 мкФ, 10 мкФ и т. д.).

В сокращенной маркировке единицы измерения емкости обозначают буквами П (пикофарад), М (микрофарад) и Н (нанофарад; 1 нано-фарад=1000 пФ = 0,001 мкФ).

При этом емкость от 0 до 100 пФ обозначают в пикофарадах, помещая букву П либо после числа (если оно целое), либо на месте запятой (4,7 пФ — 4П7; 8,2 пФ —8П2; 22 пФ — 22П; 91 пФ — 91П и т. д.).

Емкость от 100 пФ (0,1 нФ) до 0,1 мкФ (100 нФ) обозначают в нанофарадах, а от 0,1 мкФ и выше — в микрофарадах.

В этом случае, если емкость выражена в долях нанофарада или микрофарада, соответствующую единицу измерения помещают на месте нуля и запятой (180 пФ=0,18 нФ—Н18; 470 пФ=0,47 нФ —Н47; 0,33 мкФ —МЗЗ; 0,5 мкФ —МбО и т. д.), а если число состоит из целой части и дроби — на месте запятой (1500 пФ= 1,5 нФ — 1Н5; 6,8 мкФ — 6М8 и т. д.).

Емкости конденсаторов, выраженные целым числом соответствующих единиц измерения, указывают обычным способом (0,01 мкФ —10Н, 20 мкФ — 20М, 100 мкФ — 100М и т. д.). Для указания допускаемого отклонения емкости от номинального значения используют те же кодированные обозначения, что и для резисторов.

Особенности и требования к конденсаторам

В зависимости от того, в какой цепи используют конденсаторы, к ним предъявляют и разные требования. Так, конденсатор, работающий в колебательном контуре, должен иметь малые потери на рабочей частоте, высокую стабильность емкости во времени и при изменении температуры, влажности, давления и т. д.

Потери в конденсаторах, определяемые в основном потерями в диэлектрике, возрастают при повышении температуры, влажности и частоты. Наименьшими потерями обладают конденсаторы с диэлектриком из высокочастотной керамики, со слюдяными и пленочными диэлектриками, наибольшими — конденсаторы с бумажным диэлектриком и из сегнетокерамики.

Это обстоятельство необходимо учитывать при замене конденсаторов в радиоаппаратуре. Изменение емкости конденсатора под воздействием окружающей среды (в основном, ее температуры) происходит из-за изменения размеров обкладок, зазоров между ними и свойств диэлектрика.

В зависимости от конструкции и примененного диэлектрика конденсаторы характеризуются различным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который показывает относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус; ТКЕ может быть положительным и отрицательным. По значению и знаку этого параметра конденсаторы разделяются на группы, которым присвоены соответствующие буквенные обозначения и цвет окраски корпуса.

Для сохранения настройки колебательных контуров при работе в широком интервале температур часто используют последовательное и параллельное соединение конденсаторов, у которых ТКЕ имеют разные знаки. Благодаря этому при изменении температуры частота настройки такого термокомпенсированного контура остается практически неизменной.

Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью. Она тем больше, чем длиннее и тоньше выводы конденсатора, чем больше размеры его обкладок и внутренних соединительных проводников.

Наибольшей индуктивностью обладают бумажные конденсаторы, у которых обкладки выполнены в виде длинных лент из фольги, свернутых вместе с диэлектриком в рулон круглой или иной формы. Если не принято специальных мер, такие конденсаторы плохо работают на частотах выше нескольких мегагерц.

Поэтому на практике для обеспечения работы блокировочного конденсатора в широком диапазоне частот параллельно бумажному подключают керамический или слюдяной конденсатор небольшой емкости.

Однако существуют бумажные конденсаторы и с малой собственной индуктивностью. В них полосы фольги соединены с выводами не в одном, а во многих местах. Достигается это либо полосками фольги, вкладываемыми в рулон при намотке, либо смещением полос (обкладок) к противоположным концам рулона и пропайкой их (рис. 1).

Проходные и опорные конденсаторы

Для защиты от помех, которые могут проникнуть в прибор через цепи питания и наоборот, а также для различных блокировок используют так называемые проходные конденсаторы. Такой конденсатор имеет три вывода, два из которых представляют собой сплошной токонесущий стержень, проходящий через корпус конденсатора.

К этому стержню присоединена одна из обкладок конденсатора. Третьим выводом является металлический корпус, с которым соединена вторая обкладка. Корпус проходного конденсатора закрепляют непосредственно на шасси или экране, а токоподводящий провод (цепь питания) припаивают к его среднему выводу.

Благодаря такой конструкции токи высокой частоты замыкаются на шасси или экран устройства, в то время как постоянные токи проходят беспрепятственно.

На высоких частотах применяют керамические проходные конденсаторы, в которых роль одной из обкладок играет сам центральный проводник, а другой — слой металлизации, нанесенный на керамическую трубку. Эти особенности конструкции отражает и условное графическое обозначение проходного конденсатора (рис. 3).

   Рис. 3. Внешний вид и изображение на схемах проходных и опорных конденсаторов.

Наружную обкладку обозначают либо в виде короткой дуги (а), либо в виде одного (б) или двух (в) отрезков прямых линий с выводами от середины. Последнее обозначение используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана.

С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы, представляющие собой своего рода монтажные стойки, устанавливаемые на металлическом шасси. Обкладку, соединяемую с ним, выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (рис. 3,г).

Оксидные конденсаторы

Для работы в диапазоне звуковых частот, а также для фильтрации выпрямленных напряжений питания необходимы конденсаторы, емкость которых измеряется десятками, сотнями и даже тысячами микрофарад.

Такую емкость при достаточно малых размерах имеют оксидные конденсаторы (старое название — электролитические). В них роль одной обкладки (анода) играет алюминиевый или танталовый электрод, роль диэлектрика — тонкий оксидный слой, нанесенный на него, а роль другой сбкладки (катода) — специальный электролит, выводом которого часто служит металлический корпус конденсатора.

В отличие от других большинство типов оксидных конденсаторов полярны, т. е. требуют для нормальной работы поляризующего напряжения. Это значит, что включать их можно только в цепи постоянного или пульсирующего напряжения и только в той полярности (катод — к минусу, анод — к плюсу), которая указана на корпусе.

Невыполнение этого условия приводит к выходу конденсатора из строя, что иногда сопровождается взрывом!

Полярность включения оксидного конденсатора показывают на схемах знаком «+», изображаемым у той обкладки, которая символизирует анод (рис. 4,а).

Это Общее обозначение поляризованного конденсатора. Наряду с ним специально для оксидных конденсаторов ГОСТ 2.728—74 установил символ, в котором Положительная обкладка изображается узким прямоугольником (рис. 4,6), причем знак ?+» в этом случае можно не указывать.

Рис. 4. Оксидные конденсаторы и их обозначение на принципиальных схемах.

В схемах радиоэлектронных приборов иногда можно встретить обозначение оксидного конденсатора в виде двух узких прямоугольников (рис. 4,в).Это символ неполярного оксидного конденсатора, который может работать в цепях переменного тока (т. е. без поляризующего напряжения).

Оксидные конденсаторы очень чувствительны к перенапряжениям, поэтому на схемах часто указывают не только их номинальную емкость, но и номинальное напряжение.

С целью уменьшения размеров в один корпус иногда заключают два конденсатора, но выводов делают только три (один — общий). Условное обозначение сдвоенного конденсатора наглядно передает эту идею (рис. 4,г).

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ)

Конденсатор переменной емкости состоит из двух групп металлических пластин, одна из которых может плавно перемещаться по отношению к другой. При этом движении пластины подвижной части (ротора) обычно вводятся в зазоры между пластинами неподвижной части (статора), в результате чего площадь перекрытия одних пластин другими, а следовательно, и емкость изменяются.

Диэлектриком в КПЕ чаще всего служит воздух. В малогабаритной аппаратуре, например в транзисторных карманных приемниках, широкое применение нашли КПЕ с твердым диэлектриком, в качестве которого используют пленки из износостойких высокочастотных диэлектриков (фторопласта, полиэтилена и т. п.).

Параметры КПЕ с твердым диэлектриком несколько хуже, но зато они значительно дешевле в производстве и размеры их намного меньше, чем КПБ с воздушным диэлектриком.

С условным обозначением КПЕ мы уже встречались — это символ конденсатора постоянной емкости, перечеркнутый знаком регулирования. Однако из этого обозначения не видно, какая из обкладок символизирует ротор, а какая — статор. Чтобы показать это на схеме, ротор изображают в виде дуги (рис. 5).

Рис. 5. Обозначение конденсаторов переменной емкости.

Основными параметрами КПЕ, позволяющими оценить его возможности при работе в колебательном контуре, являются минимальная и максимальная емкость, которые, как правило, указывают на схеме рядом с символом КПЕ.

В большинстве радиоприемников и радиопередатчиков для одновременной настройки нескольких колебательных контуров применяют блоки КПЕ, состоящие из двух, трех и более секций.

Роторы в таких блоках закреплены на одном общем валу, вращая который можно одновременно изменять емкость всех секцйй. Крайние пластины роторов часто делают разрезными (по радиусу). Это позволяет еще на заводе отрегулировать блок так, чтобы емкости всех секций были одинаковыми в любом положении ротора.

Конденсаторы, входящие в блок КПЕ, на схемах изображают каждый в отдельности. Чтобы показать, что они объединены в блок, т. е. управляются одной общей ручкой, стрелки, обозначающие регулирование, соединяют штриховой линией механической связи, как показано на рис. 6.

Рис. 6. Обозначение сдвоенных конденсаторов переменной емкости.

При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую связь не показывают, ограничиваясь тЬлько соответствующей нумерацией секций в позиционном обозначении (рис. 6, секции С 1.1, С 1.2 и С 1.3).

В измерительной аппаратуре, например в плечах емкостных мостов, находят применение так называемые дифференциальные конденсаторы (от лат. differentia — различие).

У них две группы статорных и одна — роторных пластин, расположенные так, что когда роторные пластины выходят из зазоров между пластинами одной группы статора, они в то же время входят между пластинами другой.

При этом емкость между пластинами первого статора и пластинами ротора уменьшается, а между пластинами ротора и второго статора увеличивается. Суммарная же емкость между ротором и обоими статорами остается неизменной. Такие «конденсаторы изображают на схемах, как показано на рис 7.

Рис. 7. Дифференциальные конденсаторы и их обозначение на схемах.

Подстроечные конденсаторы. Для установки начальной емкости колебательного контура, определяющей максимальную частоту его настройки, применяют подстроечные конденсаторы, емкость которых можно изменять от единиц пикофарад до нескольких десятков пикофарад (иногда и более).

Основное требование к ним — плавность изменения емкости и надежность фиксации ротора в установленном при настройке положении. Оси подстроечных конденсаторов (обычно короткие) имеют шлиц, поэтому регулирование их емкости возможно только с применением инструмента (отвертки). В радиовещательной аппаратуре наиболее широко применяют конденсаторы с твердым диэлектриком.

Рис. 8. Подстроечные конденсаторы и их обозначение.

Конструкция керамического подстроечного конденсатора (КПК) одного из наиболее распространенных типов показана на рис. 8,а. Он состоит из керамического основания (статора) и подвижно закрепленного на нем керамического диска (ротора).

Обкладки конденсатора—тонкие слои серебра — нанесены методом вжигания на статор и наружную сторону ротора. Емкость изменяют вращением ротора. В простейшей аппаратуре применяют иногда проволочные подстроечные конденсаторы.

Такой элемент состоит из отрезка медной проволоки диаметром 1 … 2 и длиной 15 … 20 мм, на который плотно, виток к витку, намотан изолированный провод диаметром-0,2… 0,3 мм (рис. 8,б). Емкость изменяют отматыванием провода, а чтобы обмотка не сползла, ее пропитывают каким-либо изоляционным составом (лаком, кЛеем и т. п.).

Подстроечные конденсаторы обозначают на схемах основным символом, перечеркнутым знаком подстроечного регулирования (рис. 8,в).

Саморегулируемые конденсаторы

Используя в качестве диэлектрика специальную керамику, диэлектрическая проницаемость которой сильно зависит от напряженности электрического поля, можно получить конденсатор, емкость которого зависит от напряжения на его обкладках.

Такие конденсаторы получили название варикондов (от английских слов vari (able) — переменный и cond(enser) —конденсатор). При изменении напряжения от нескольких вольт до номинального емкость вариконда изменяется в 3—6 раз.

Рис. 9. Вариконд и его обозначение на схемах.

Вариконды можно использовать в различных устройствах автоматики, в генераторах качающейся частоты, модуляторах, для электрической настройки колебательных контуров и т. д.

Условное обозначение вариконда — символ конденсатора со знаком нелинейного саморегулирования и латинской буквой U (рис. 9,а).

Аналогично построено обозначение термоконденсаторов, применяемых в электронных наручных часах. Фактор, изменяющий емкость такого конденсатора—температуру среды — обозначают символом t°(pис. 9, б). Вместе с тем что такое конденсатор часто ищут что такое резистор?

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Виды конденсаторов.

Устройство и особенности. Параметры и работа

Все виды конденсаторов имеют одинаковое основное устройство, оно состоит из двух токопроводящих пластин (обкладок), на которых концентрируются электрические заряды противоположных полюсов, и слоя изоляционного материала между ними.

Применяемые материалы и величина обкладок с разными параметрами слоя диэлектрика влияют на свойства конденсатора.

Конденсаторы делятся на виды по следующим факторам.

Назначению:

• Общего назначения. Это популярный вид конденсаторов, которые используют в электронике. К ним не предъявляются особые требования.
• Специальные. Такие конденсаторы обладают повышенной надежностью при заданном напряжении и других параметров при запуске электродвигателей и специального оборудования.

Изменению емкости:

• Постоянной емкости. Не имеют возможности изменения емкости.
• Переменной емкости. Они могут изменять значение емкости при воздействии на них температуры, напряжения, регулировки положения обкладок. К конденсаторам переменной емкости относятся:
  — Подстроечные конденсаторы не предназначены для постоянной работы, связанной с быстрой настройкой емкости. Они служат только для одноразовой наладки оборудования и периодической подстройки емкости.
  — Нелинейные конденсаторы изменяют свою емкость от воздействия температуры и напряжения по нелинейному графику. Конденсаторы, емкость которых зависит от напряжения, называются варикондами, от температуры – термоконденсаторами.

Способу защиты:

• Незащищенные работают в обычных условиях, не имеют никакой защиты.
• Защищенные конденсаторы выполнены в защищенном корпусе, поэтому могут работать при высокой влажности.
• Неизолированные имеют открытый корпус и не имеют изоляции от возможного соприкосновения с различными элементами схемы.
• Изолированные конденсаторы выполнены в закрытом корпусе.
• Уплотненные имеют корпус, заполненный специальными материалами.
• Герметизированные имеют герметичный корпус, полностью изолированы от внешней среды.

Виду монтажа:

• Навесные делятся на несколько видов с;
  — ленточными выводами;
  — опорным винтом;
  — круглыми электродами;
  — радиальными или аксиальными выводами.
• Конденсаторы с винтовыми выводами оснащены резьбой для соединения со схемой, применяются в силовых цепях. Подобные выводы проще фиксировать на охлаждающих радиаторах для снижения тепловых нагрузок.
• Конденсаторы с защелкивающимися выводами являются новой разработкой, при монтаже на плату они защелкиваются. Это очень удобно, так как нет необходимости использовать пайку.
• Конденсаторы, предназначенные для поверхностной установки, имеют особенность конструкции: части корпуса являются выводами.
• Емкости для печатной установки изготавливают с круглыми выводами для расположения на плате.

По материалу диэлектрика:

Сопротивление изоляции между пластинами зависит от параметров изоляционного материала. Также от этого зависят допустимые потери и другие параметры.

• Конденсаторы с неорганическим изолятором из стеклокерамики, стеклоэмали, слюды. На диэлектрический материал нанесено металлическое напыление или фольга.
• Низкочастотные конденсаторы включают в себя изоляционный материал в виде слабополярных органических пленок, у которых диэлектрические потери зависят от частоты тока.
• Высокочастотные содержат пленки из фторопласта и полистирола.
• Импульсные высокого напряжения имеют изолятор из комбинированных материалов.
• В конденсаторах постоянного напряжения в качестве диэлектрика используется политетрафторэлитен, бумага, либо комбинированный материал.
• Низковольтные работают при напряжении до 1,6 кВ.
• Высоковольтные функционируют при напряжении свыше 1,6 кВ.
• Дозиметрические конденсаторы служат для работы с малым током, имеют незначительный саморазряд и большое сопротивление изоляции.
• Помехоподавляющие емкости уменьшают помехи, возникающие от электромагнитного поля, имеют низкую индуктивность.
• Емкости с органическим изолятором выполнены с применением конденсаторной бумаги и различных пленок.
• Вакуумные, воздушные, газонаполненные конденсаторы обладают малыми диэлектрическими потерями, поэтому их применяют в аппаратуре с высокой частотой тока и напряжения.

Форме пластин:

• Сферические.
• Плоские.
• Цилиндрические.

Полярности:

• Электролитические конденсаторы называют оксидными. При их подключении обязательным является соблюдение полярности выводов. Электролитические конденсаторы содержат диэлектрик, состоящий из оксидного слоя, образованный электрохимическим способом на аноде из тантала или алюминия. Катодом является электролит в жидком или гелеобразном виде.
• Неполярные конденсаторы могут включаться в схему без соблюдения полярности.

Конструктивные особенности

Воздушные виды конденсаторов

В качестве диэлектрика используется воздух. Такие виды конденсаторов хорошо зарекомендовали себя при работе на высокой частоте, в качестве настроечных конденсаторов с изменяемой емкостью. Подвижная пластина конденсатора является ротором, а неподвижную называют статором. При смещении пластин друг относительно друга, изменяется общая площадь пересечения этих пластин и емкость конденсатора. Раньше такие конденсаторы были очень популярны в радиоприемниках для настраивания радиостанций.

Керамические

Такие конденсаторы изготавливают в виде одной или нескольких пластин, выполненных из специальной керамики. Металлические обкладки изготавливают путем напыления слоя металла на керамическую пластину, затем соединяют с выводами. Материал керамики может применяться с различными свойствами.

Их разнообразие обуславливается широким интервалом диэлектрической проницаемости. Она может достигать нескольких десятков тысяч фарад на метр, и имеется только у такого вида емкостей. Такая особенность керамических емкостей позволяет создавать большие значения емкостей, которые сопоставимы с электролитическими конденсаторами, но для них не важна полярность подключения.

Керамика имеет нелинейную сложную зависимость свойств от напряжения, частоты и температуры. Из-за небольшого размера корпуса эти виды конденсаторов применяются в компактных устройствах.

Пленочные

В таких конденсаторах в качестве диэлектрика выступает пластиковая пленка: поликарбонат, полипропилен или полиэстер.

Обкладки конденсатора напыляют или выполняют в виде фольги. Новым материалом служит полифениленсульфид.

Параметры пленочных конденсаторов:

• Применяются для резонансных цепей.
• Наименьший ток утечки.
• Малая емкость.
• Высокая прочность.
• Выдерживают большой ток.
• Устойчивы к электрическому пробою (выдерживают большое напряжение).
• Наибольшая эксплуатационная температура до 125 градусов.

Полимерные

Имеют отличие от электролитических емкостей наличием полимерного материала, вместо оксидной пленки между обкладками. Они не подвергаются утечке заряда и раздуванию.

Параметры полимера обеспечивают значительный импульсный ток, постоянный температурный коэффициент, малое сопротивление. Полимерные модели способны заменить электролитические модели в фильтрах импульсных источников и других устройствах.

Электролитические

От бумажных электролитические конденсаторы отличаются материалом диэлектрика, которым является оксид металла, созданный электрохимическим методом на плюсовой обкладке.

Вторая пластина выполнена из сухого или жидкого электролита. Электроды обычно выполнены из тантала или алюминия. Все электролитические емкости считаются поляризованными, и способны нормально работать только на постоянном напряжении при определенной полярности.

Если не соблюдать полярность, то может произойти необратимый химический процесс внутри емкости, которая приведет к выходу его из строя, или даже взрыву, так как будет выделяться газ.

К электролитическим можно отнести суперконденсаторы, которые называют ионисторами. Они обладают очень большой емкостью, достигающей тысячи Фарад.

Танталовые электролитические

Устройство танталовых электролитов имеет особенность в электроде из тантала. Диэлектрик состоит из пентаоксида тантала.

Параметры:

• Незначительный ток утечки, в отличие от алюминиевых видов.
• Малые размеры.
• Невосприимчивость к внешним воздействиям.
• Малое активное сопротивление.
• Высокая чувствительность при ошибочном подключении полюсов.

Алюминиевые электролитические

Положительным выводом является электрод из алюминия. В качестве диэлектрика использован триоксид алюминия. Они применяются в импульсных блоках и являются выходным фильтром.

Параметры:

• Большая емкость.
• Корректная работа только на низких частотах.
• Повышенное соотношение емкости и размера: конденсаторы других видов при одной емкости имели бы большие размеры.
• Большая утечка тока.
• Низкая индуктивность.

Бумажные

Диэлектриком между фольгированными пластинами служит особая конденсаторная бумага. В электронных устройствах бумажные виды конденсаторов обычно работают в цепях высокой и низкой частоты.

Металлобумажные конденсаторы обладают герметичностью, высокой удельной емкостью, качественной электрической изоляцией. В их конструкции применяется вакуумное металлическое напыление на бумажный диэлектрик, вместо фольги.

Бумажные конденсаторы не обладают высокой механической прочностью. В связи с этим его внутренности располагают в металлическом корпусе, который защищает его устройство.

Похожие темы:

• Суперконденсаторы. Устройство и применение. Виды и работа
• Лейденская банка. Виды и устройство. Работа и применение
• Ионистор. Устройство, применение, работа. Авто-пусковое устройство
• Свойства полупроводников. Устройство и принцип действия

Определение, схема, работа, использование [PDF]

В этом посте вы узнаете , что такое конденсатор? Его определение , схема, работа, технические характеристики, применение, цветовая маркировка емкости и типы конденсаторов с картинками .

Вы также можете загрузить PDF-файл этой статьи в конце.

Конденсаторы и типы

Конденсаторы Электрический или электронный компонент, сохраняющий электрические заряды. По сути, конденсатор состоит из двух параллельных пластин из проводящих материалов и диэлектрического материала (воздух, слюда, бумага, пластик и т. д.), помещенного между ними, как показано на рисунке.

Capacitor

Specifications of Capacitors

The specifications of capacitors are:

1. Capacitance value
2. Voltage rating
3. Temperature coefficient
4. Frequency range
5. Dielectric constant
6. Dielectric strength
7. Power factor

1. Capacitance Value

Стоимость конденсатора измеряется с точки зрения значения его емкости и выражается в фарадах, микрофарадах и нанофарадах.

2. Номинальное напряжение

Номинальное напряжение — это рабочее напряжение конденсатора, измеряемое в вольтах.

3. Температурный коэффициент

Температурный коэффициент представляет собой стабильность значения емкости при изменении температуры. Выражается в ppm/°c.

4. Диапазон частот

Диапазон частот — это максимальная частота, до которой конденсатор может безопасно работать.

5. Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость — это свойство диэлектрика, влияющее на значение емкости. Его можно определить как отношение емкости.

6. Диэлектрическая прочность

Диэлектрическая прочность – это способность конденсатора выдерживать напряжение на единицу толщины диэлектрического материала без пробоя. Измеряется в кВ/мм или кВ/см. Это зависит от толщины диэлектрика, температуры и частоты питания.

7. Коэффициент мощности

Коэффициент мощности показывает минимальные потери в конденсаторе. Он указывает долю входной мощности, рассеиваемой в виде тепловых потерь в конденсаторе. Снижение коэффициента мощности лучше будет качество конденсатора.

Обратная величина коэффициента мощности является добротностью (Q) конденсатора. Если коэффициент мощности равен 0,001, то добротность (Q) равна 1000. Таким образом, чем выше, тем лучше качество конденсатора.

Читайте также: Типы резисторов и их обозначения.

Типы конденсаторов

Ниже приведены три различных типа конденсаторов:

1. Фиксированные конденсаторы
2. Слюдяные конденсаторы
3. Керамические конденсаторы
4. Бумажные конденсаторы
5. Пластиковые конденсаторы
6. Электролитические конденсаторы
7. Пленочные конденсаторы
8. Регулируемые конденсаторы
9. Переменные конденсаторы

Конденсаторы постоянной емкости Символ

Пример: Слюдяной конденсатор, бумажный конденсатор, пластиковый конденсатор и т. д.

Конденсатор постоянной емкости Пример 2

Различные конденсаторы постоянной емкости показаны на рисунке. В зависимости от используемого диэлектрического материала постоянные конденсаторы подразделяются на:

1. Слюдные конденсаторы
2. Керамические конденсаторы
3. бумажные конденсаторы
4. Пластиковые конденсаторы
5. Электролитические конденсаторы
6. Пленка

#1 MICA Capacit. В качестве альтернативы используются листы слюды и металлическая фольга. Количество листов слюды и металлической фольги определяет значение емкости.

Конструктивные детали показаны на рисунке, из которого видно, что чередующиеся металлические провода (1,3,5) и (2,4,6) соединены вместе, образуя 2 отдельных комплекта, и подсоединен подводящий провод к этим двум наборам для внешнего подключения. Весь блок помещается в металлический корпус или герметизируется смолой.

Применение слюдяных конденсаторов:

1. В цепях настройки и связи радио- и телевизионных систем.
2. В измерительном приборе в качестве стандартных конденсаторов.

#2 Керамические конденсаторы

В этих конденсаторах в качестве диэлектрического материала используется керамика. Керамический материал формируется в виде тонкого диска или трубки путем смешивания титаната бария, талька и силиката магния в различных соотношениях.

На поверхность керамического корпуса нанесена металлическая пленка из меди, к которой крепятся выводы проводов. Вся сборка покрыта пластиком для внешней защиты.

Области применения керамических конденсаторов:

1. Внутренние цепи и согласующие цепи.
2. В качестве компонента муфты и байпаса.
3. Цепь фильтров с резистором.
4. В транзисторной схеме.
5. В телевизионных передатчиках и приемниках.

#3 Бумажные конденсаторы

На рисунке показаны детали конструкции бумажного конденсатора, в котором бумага выступает в качестве диэлектрического материала.

Здесь бумага помещается между двумя металлическими алюминиевыми фольгами и скручивается в цилиндрическую форму. Два подводящих провода соединены с металлической фольгой для внешнего подключения. Весь блок погружают в воск и помещают в металлический корпус.

Применение бумажных конденсаторов:

1. В качестве статора в однофазных двигателях настольных вентиляторов, кофемолок, водяных охладителей и т. д.
2. В цепях фильтров и системах электропитания.

#4 Пластиковые конденсаторы

Конструктивные детали пластикового конденсатора показаны на рисунке, который состоит из пластика в качестве диэлектрического материала.

Две алюминиевые фольги и пластиковую (полиэфирную) пленку держат попеременно и сворачивают в цилиндрическую форму. Медные выводы припаяны к двум металлическим фольгам, и весь блок снабжен литьем из смолы.

Применение пластиковых конденсаторов:

1. Для синхронизирующих цепей
2. В схемах настройки и
3. В интегральных схемах

является необходимым.

Здесь в качестве диэлектрического материала выступает оксидная пленка, полученная в результате химической реакции.

Электролитические конденсаторы далее классифицируются на:

1. Электролитический конденсатор мокрого типа
2. Электролитический конденсатор сухого типа

1. Электролитический конденсатор мокрого типа Электролитический конденсатор мокрого типа

Детали конструкции показаны на рисунке, который состоит из алюминиевого стержня, помещенного в основание. в алюминиевом контейнере. Теперь постоянный ток проходит через c с помощью источника постоянного тока, подключенного между стержнем и контейнером.

Тонкая пленка оксида нанесена на стержень, подключенный к положительному выводу источника. Таким образом, стержень действует как положительный полюс конденсатора. Источник выключается, когда стержень полностью покрыт оксидной пленкой. Таким образом, стержень действует как (+) ve клемма, контейнер как (-) ve клемма с оксидной пленкой в ​​качестве диэлектрического материала.

2. Электролитический конденсатор сухого типа Электролитический конденсатор сухого типа (B)

Детали конструкции электролитических конденсаторов сухого типа показаны на рисунке, который содержит два алюминиевых листа, разделенных слоем сетчатого сепаратора, пропитанного жидким химическим веществом. борной кислоты. Медные подводящие провода припаяны к алюминиевой фольге для внешнего соединения.

Напряжение постоянного тока подается на медные выводы, которые осаждают пленку оксида алюминия на фольгу, подключенную к положительному выводу источника питания. так что фольга действует как (+) ve клемма, а другая фольга действует как (-) ve клемма. Теперь фольга свернута в цилиндрическую форму и заключена в алюминиевую или пластиковую трубку.

Применение электролитических конденсаторов:

1. В качестве фильтров в цепях выпрямителей.
2. В телевизионных и радиоприемниках для настройки.
3. В качестве шунтирующего конденсатора в схемах усилителя.

Иногда вместо алюминиевой фольги используется танталовая (Ta) фольга с пятиокисью тантала в качестве диэлектрика, а название конденсатора становится танталовым электролитическим конденсатором. Детали конструкции танталового конденсатора такие же, как у алюминиевого электролитического конденсатора.

#6 Пленочный конденсатор

Конденсатор этого типа имеет изолирующую пластиковую пленку в качестве диэлектрика, которая сочетается с бумагой в качестве носителя для электродов. Электроды пленочных конденсаторов металлизированы алюминием или цинком, нанесенным непосредственно на поверхность полиэтиленовой пленки.

Эти два проводящих слоя скручены в цилиндрическую обмотку, которая обычно имеет плоскую форму. Причина, по которой они изготавливаются плоской формы, заключается в уменьшении требований к монтажному пространству на печатной плате. Они используются в электронных устройствах, микроэлектронике переменного и постоянного тока и электронных схемах.

#2 Регулируемые конденсаторы

Конденсаторы, номинал которых можно регулировать, называются регулируемыми конденсаторами. Они всегда подключаются либо последовательно, либо параллельно с постоянными конденсаторами. Эти типы конденсаторов используются там, где требуется небольшое изменение емкости.

Регулируемые конденсаторы Символ

Пример: Триммер и паддеры.

Регулируемый конденсатор Рис. 1

Триммеры показаны на рисунке.

Регулируемый конденсатор Рис. 2

Регулируемые конденсаторы представляют собой очень маленькие конденсаторы, которые используются в качестве вторичных конденсаторов. Они соединены последовательно или параллельно с постоянными конденсаторами. Если регулируемый конденсатор включен последовательно с постоянным конденсатором, то он называется подстроечным. Если он подключен параллельно с постоянным конденсатором, то он называется паддером.

Регулируемый конденсатор чашечного типа:

На рисунке показан триммер/наполнитель чашечного типа, в котором значение емкости можно изменять, изменяя расстояние между чашками. Он содержит фиксированную нижнюю чашку, над которой верхняя чашка крепится с помощью винта, который может вращаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.

Вращением винта, к которому крепится верхняя чашка, можно отрегулировать расстояние между верхней и нижней чашками, чтобы получить требуемое значение емкости. Эти чашки изготовлены из алюминия, а воздух действует как диэлектрический материал.

Применение регулируемых конденсаторов:

1. В цепи связи в радиоприемниках.
2. В цепях настройки для тонкой настройки.

#3 Переменные конденсаторы

Изображение: Amazon

Конденсаторы, значение емкости которых можно непрерывно изменять, называются переменными конденсаторами. На рисунке показаны детали конструкции переменных конденсаторов, состоящих из 2 наборов полукруглых пластин, из которых один набор неподвижно называется статором, а другой набор называется подвижным ротором.

В этих типах конденсаторов ротор прикреплен к валу, который вращает пластины ротора в неподвижных пластинах или из них. Это вращение ротора увеличивает или уменьшает площадь контакта между ротором и статором, что изменяет значение емкости. Когда 2 или 3 комплекта размещены на одном валу, они называются групповыми конденсаторами или групповыми конденсаторами (рис. B).

Применение Переменных конденсаторов:

1. В схемах включения радио для выбора радиостанций.
2. В генераторе для регулировки резонансной частоты.

Читайте также: Что такое генератор постоянного тока и как он работает?

Различия между триммерами и паддерами

Применение конденсаторов

1. Конденсаторы, используемые для хранения электроэнергии.
2. Для сопротивления изменению приложенного напряжения.
3. Для блокировки постоянного тока и разрешить переменный ток; через это.
4. Улучшает р.с. цепи.
5. Для запуска однофазного переменного тока мотор.
6. Для передачи высокочастотных сигналов и блокировки низкочастотных сигналов.

---

Вот и все, спасибо за внимание. если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями. Дайте нам знать в комментариях, если у вас есть какие-либо вопросы о « типов конденсаторов ».

Хотите бесплатные PDF-файлы, не выходя из дома? Тогда подпишитесь на нашу рассылку.

Адрес электронной почты

Скачать PDF этой статьи:

Скачать PDF

Подробнее о машинах в блоге:

• Какие существуют типы станков с ЧПУ и как они работают?
• Что важно для шлифовального станка?
• Разница между станками с ЧПУ, ЧПУ и DNC [объяснение]

Что такое конденсатор — типы, формула, символ, принцип работы, единица измерения

Узнайте, что такое конденсатор — типы, формула, символ, принцип работы, Ед. изм.

Здесь мы узнаем Что такое конденсатор — Типы, формула, символ, принцип работы, единица измерения, электролитический конденсатор, применение и функция подробно описаны.

Различные типы конденсаторов

Содержание

Что такое конденсатор?

Конденсатор представляет собой электронный компонент, характеризующийся способностью накапливать электрический заряд. Конденсатор — это пассивный электрический компонент, который может накапливать энергию в электрическом поле между парой проводников (, называемых пластинами ).

Простыми словами можно сказать, что конденсатор — это устройство, используемое для накопления и высвобождения электричества, обычно в результате химического воздействия. Также называется ячейкой хранения, вторичной ячейкой, конденсатором или аккумулятором. Лейденская банка была ранним примером конденсатора.

Конденсаторы — еще один элемент, используемый для управления потоком заряда в цепи. Название происходит от их способности накапливать заряд, как у небольшой батареи.

Конденсаторы состоят из двух проводящих поверхностей, разделенных изолятором; к каждой поверхности подведен провод.

Что такое конденсатор и как он работает

Символ и единица измерения конденсатора

В электронике обычно используются два символа конденсатора. Один символ для поляризованных конденсаторов, а другой для неполяризованных конденсаторов.

Конденсатор Обозначение поляризованных и неполяризованных конденсаторов

На приведенной выше диаграмме символ с одной изогнутой пластиной представляет собой поляризованный конденсатор. Изогнутая пластина представляет собой катод ( минус ) конденсатора, а другая пластина — анод ( плюс ). Иногда к положительной стороне добавляется еще и плюсик.

Единица СИ емкости равна фарад ( Символ : F ). Единица названа в честь Майкла Фарадея, великого английского физика.

Конденсатор емкостью 1 фарад, когда он заряжен электрическим зарядом в 1 кулон, имеет разность потенциалов между обкладками 1 вольт.

Типы конденсаторов

Существует несколько типов конденсаторов для различных применений и функций. Ниже приведены основные и наиболее распространенные типы:

1. Керамические конденсаторы

Сквозные и поверхностные керамические конденсаторы

Это неполяризованные конденсаторы, изготовленные из двух или более чередующихся слоев керамики и металла. Керамика действует как диэлектрик, а металл действует как электроды.

Керамические конденсаторы также называются дисковыми конденсаторами .

Трехзначный код обычно печатается на корпусе конденсаторов этого типа, чтобы указать их емкость в пикофарадах. Первые две цифры представляют емкость конденсатора, а третья цифра представляет количество нулей, которые необходимо добавить.

2. Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор сквозного и поверхностного монтажа

Конденсаторы этого типа обычно используются там, где требуется большая емкость. Анод электролитических конденсаторов выполнен из металла и покрыт оксидным слоем, используемым в качестве диэлектрика. Другой электрод может быть либо влажным нетвердым, либо твердым электролитом.

Электролитические конденсаторы поляризованы. Это означает, что при подаче на него постоянного напряжения необходимо соблюдать правильную полярность. Проще говоря, положительный вывод конденсатора должен быть подключен к положительному выводу, а отрицательный — к отрицательному. Невыполнение этого требования приведет к повреждению конденсатора.

Эти конденсаторы сгруппированы в следующие 3 типа в зависимости от их диэлектрика:

1. Алюминиевые электролитические конденсаторы.
2. Танталовые электролитические конденсаторы.
3. Конденсаторы электролитические ниобиевые.

3. Пленочный конденсатор

Пленочный конденсатор сквозного и поверхностного монтажа

Это наиболее распространенный тип конденсатора, используемый в электронике.

Пленочные конденсаторы или конденсаторы из пластиковой пленки неполяризованы. Здесь в качестве диэлектрика выступает изолирующая пластиковая пленка. Электроды этих типов конденсаторов могут быть металлическими алюминием или реактивным металлом цинка. Их наносят на одну или обе стороны полиэтиленовой пленки, образуя металлизированный пленочный конденсатор. Иногда поверх пленки накладывается отдельная металлическая фольга, образуя пленочный или фольговый конденсатор.

Пленочные конденсаторы доступны в различных формах и размерах и имеют ряд преимуществ перед конденсаторами бумажного типа. Они очень надежны, имеют долгий срок службы и имеют меньшие допуски. Они также хорошо работают в условиях высокой температуры окружающей среды.

4. Конденсатор переменной емкости

Конденсатор переменной емкости сквозного и поверхностного монтажа

Это неполяризованные конденсаторы переменной емкости. Они имеют подвижные и неподвижные пластины для определения емкости. Обычно они используются в передатчиках и приемниках, транзисторных радиоприемниках и т. д.

Эти конденсаторы сгруппированы как:

1. Подстроечные конденсаторы; и
2. Подстроечные конденсаторы

Как работает конденсатор?

Конденсатор можно представить в виде двух больших металлических пластин, разделенных воздухом, хотя на самом деле они обычно состоят из тонкой металлической фольги или пленки, разделенных полиэтиленовой пленкой или другим твердым изолятором и свернутых в компактный пакет. Рассмотрим подключение конденсатора к батарее.

Простой конденсатор, подключенный к батарее через резистор

Как только соединение выполнено, заряд стекает с клемм аккумулятора, по проводу и на пластины, положительный заряд на одной пластине, отрицательный заряд на другой.

Почему? Однознаковые заряды на каждом терминале хотят уйти друг от друга. В дополнение к этому отталкиванию есть притяжение к заряду противоположного знака на другой соседней пластине. Первоначально ток большой, потому что в некотором смысле заряды не могут сразу сказать, что провод никуда не уходит, что нет полного замыкания провода.

Начальный ток ограничен сопротивлением проводов или, возможно, реальным резистором. Но по мере того, как на пластинах накапливается заряд, отталкивание заряда препятствует потоку большего заряда, и ток уменьшается. В конце концов сила отталкивания от заряда на пластине становится достаточно сильной, чтобы уравновесить силу от заряда на клемме аккумулятора, и весь ток прекращается.

Зависимость тока в цепи от времени

Наличие разделенных зарядов на пластинах означает, что между пластинами должно быть напряжение, и это напряжение равно напряжению батареи, когда весь ток прекращается. Ведь так как точки соединены проводниками, на них должно быть одинаковое напряжение; даже если в цепи есть резистор, на резисторе нет напряжения, если ток равен нулю, согласно закону Ома.

Количество заряда, которое накапливается на пластинах для создания напряжения, является мерой емкости конденсатора, его емкости, измеряемой в фарадах (f). Соотношение C = Q/V, где Q — заряд в кулонах.

Большие конденсаторы имеют пластины с большой площадью для хранения большого количества заряда, разделенные небольшим расстоянием, что подразумевает небольшое напряжение. Конденсатор в один фарад чрезвычайно велик, и обычно мы имеем дело с микрофарадами (мкф), одной миллионной фарады, или пикофарадами (пф), одной триллионной (10-12) фарада.

Снова рассмотрим приведенную выше схему. Предположим, мы перерезали провода после того, как весь ток прекратился. Заряд на пластинах теперь захвачен, поэтому между клеммными проводами все еще есть напряжение. Заряженный конденсатор теперь выглядит как батарея.

Если бы мы подключили к нему резистор, ток протекал бы, когда положительные и отрицательные заряды стремились нейтрализовать друг друга. В отличие от батареи, здесь нет механизма замены заряда на пластинах, удаленных током, поэтому напряжение падает, ток падает, и, наконец, в цепи не остается ни чистого заряда, ни перепадов напряжения.

Динамика тока, заряда пластин и напряжения во времени выглядит точно так же, как на графике выше. Эта кривая представляет собой экспоненциальную функцию: exp(-t/RC) . Напряжение, ток и заряд падают примерно до 37% от их начальных значений за время R × C секунд, которое называется характеристическим временем или постоянной времени цепи.

Постоянная времени RC является мерой того, насколько быстро схема может реагировать на изменения условий, например, подключение батареи к незаряженным конденсаторам или подключение резистора к заряженному конденсатору. Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно; для протекания заряда требуется время, особенно если этому потоку противостоит большой резистор. Таким образом, конденсаторы используются в цепи для гашения быстрых изменений напряжения.

Комбинации конденсаторов

Как и резисторы, конденсаторы можно соединять двумя основными способами: параллельно и последовательно .

Как рассчитать емкость конденсатора?

Из физической конструкции конденсаторов должно быть очевидно, что параллельное соединение двух конденсаторов дает большее значение емкости. Параллельное соединение приводит к большей площади пластины конденсатора, что означает, что они могут удерживать больше заряда при том же напряжении. Таким образом, формула полной емкости в параллельной цепи: СТ=C1+C2…+Cn.

Та же форма уравнения для резисторов, соединенных последовательно, что может сбивать с толку, если не думать о физике происходящего.

Емкость последовательного соединения ниже, чем у любого конденсатора, потому что при заданном напряжении во всей группе на каждой пластине будет меньше заряда.