Подбор конденсатора: Расчёт ёмкости конденсатора онлайн / Калькулятор / Элек.ру

А, что такое конденсатор?

Его устройство отличается простотой и надежностью – внутри две параллельные пластины в пространстве между ними установлен диэлектрик необходимый для защиты от поляризации в виде заряда, создающегося проводниками. Но различные виды конденсаторов для электродвигателей отличаются поэтому легко ошибиться в момент приобретения.

Рассмотрим их по отдельности:

Полярные версии не подходят для подключения на основе переменного напряжения, поскольку увеличивается опасность исчезновения диэлектрика, что неминуемо приведет к перегреву и возникновению аварийной ситуации – возгоранию либо появлению короткого замыкания.

Версии неполярного типа отличаются качественным взаимодействием с любым напряжением, что обусловлено универсальным вариантом обкладки – она успешно сочетается с повышенной мощностью тока и различными видами диэлектриков.

Электролитические часто называются оксидными считаются лучшими для работы с электродвигателями на основе низкой частоты, поскольку их максимальная емкость, может, достигать 100000 МКФ. Это возможно за счет тонкого вида оксидной пленки, входящей в конструкцию в качестве электрода.

Теперь ознакомьтесь с фото конденсаторов для электродвигателя – это поможет отличить их по внешнему виду. Такая информация пригодится во время покупки, и поможет приобрести необходимое устройство, поскольку все они похожи. Но помощь продавца тоже, может, оказаться полезной – стоит воспользоваться его знаниями, если не хватает своих.

Если необходим конденсатор для работы с трехфазным электродвигателем

Необходимо правильно рассчитать емкость конденсатора электродвигателя, что можно сделать по сложной формуле или с помощью упрощенного способа. Для этого уточняется мощность электродвигателя на каждые 100 Ватт потребуется около 7-8 мкФ от емкости конденсатора.

Но во время расчетов необходимо учитывать уровень воздействия напряжения на обмоточную часть статора. Нельзя чтобы он превысил номинальный уровень.

Если запуск двигателя, может, происходить лишь на основе максимальной нагрузки придется добавить пусковой конденсатор. Он отличается кратковременностью работы, поскольку используется примерно 3 секунды до момента выхода на пик оборотов ротора.

Необходимо учитывать, что для него потребуется мощность увеличенная в 1,5, а емкость примерно в 2,5 – 3 раза, чем у сетевой версии конденсатора.

Если необходим конденсатор для работы с однофазным электродвигателем

Обычно различные конденсаторы для асинхронных электродвигателей используются для работы с напряжением в 220 В с учетом установки в однофазную сеть.

Но процесс их использования немного сложнее, поскольку трехфазные электродвигатели работают с помощью конструктивного подключения, а для однофазных версий потребуется обеспечить смещенный вращательный момент у ротора. Это обеспечивается с помощью увеличенного количества обмотки для запуска, а фаза смещается усилиями конденсатора.

В чем сложность выбора такого конденсатора?

В принципе большего отличия нет, но различные конденсаторы для асинхронных электродвигателей потребует другого расчета допустимого напряжения. Потребуется около 100 ватт для каждого мкФ емкости устройства. И они отличаются доступными режимами работы электродвигателей:

• Используется пусковой конденсатор и слой дополнительной обмотки (только для процесса пуска) тогда расчет емкости конденсатора – 70 мкФ для 1 кВт от мощности электродвигателя;
• Используется рабочий вариант конденсатора с емкостью в 25 – 35 мкФ на основе дополнительной обмотки с постоянным подключением в процессе всей длительности работы устройства;
• Применяется рабочий вариант конденсатора на основе параллельного подключения пусковой версии.

Но в любом случае необходимо отслеживать уровень разогревания элементов двигателя в процессе его эксплуатации. Если замечено перегревание тогда необходимо принять меры.

В случае с рабочим вариантом конденсатора рекомендуем уменьшить его емкость. Рекомендуем использовать конденсаторы, работающие на основе мощности в 450 или больше В, поскольку они считаются оптимальным вариантом.

Чтобы избежать неприятных моментов до подключения к электродвигателю рекомендуем убедится в работоспособности конденсатора с помощью мультиметра. В процессе создания необходимой связки с электродвигателем пользователь, может, создать полностью работоспособную схему.

Почти всегда выводы обмоток и конденсаторов находятся в клеммной части корпуса электродвигателя. За счет этого можно создать фактически любую модернизацию.

Важно: Пусковая версия конденсатора должна обладать рабочим напряжением не менее 400 В, что связано с появлением всплеска увеличенной мощности до 300 – 600 В, происходящего в процессе пуска либо завершения работы двигателя.

Так, чем отличается однофазный асинхронный вариант электродвигателя? Разберемся в этом подробно:

• Его часто применяют для бытовых приборов;
• Для его запуска используется дополнительная обмотка и потребуется элемент для сдвигания фазы – конденсатор;
• Подключается на основе множества схем с помощью конденсатора;
• Для улучшения пускового момента применяется пусковая версия конденсатора, а рабочие характеристики увеличиваются с помощью рабочего варианта конденсатора.

Теперь вы получили необходимую информацию и знаете, как подключить конденсатор к асинхронному двигателю чтобы обеспечить максимальную эффективность. А также у вас появились знания о конденсаторах и способах их применения.

Фото конденсаторов для электродвигателя

Проверка и замена пускового конденсатора

Для чего нужен пусковой конденсатор?

Пусковой и рабочий конденсаторы служат для запуска и работы элетродвигателей работающих в однофазной сети 220 В.

Поэтому их ещё называют фазосдвигающими.

Место установки — между линией питания и пусковой обмоткой электродвигателя. 

Условное обозначение конденсаторов на схемах

Графическое обозначение на схеме показано на рисунке, буквенное обозначение-С  и порядковый номер по схеме.

Основные параметры конденсаторов

Ёмкость конденсатора-характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.).

Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF).

Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

• 400 В — 10000 часов
• 450 В —  5000 часов
• 500 В —  1000 часов

Проверка пускового и рабочего конденсаторов

Проверить конденсатор можно с помощью измерителя ёмкости конденсаторов, такие приборы выпускаются как отдельно, так и в составе мультиметра- универсального прибора, который может измерять много параметров. Рассмотрим проверку мультиметром.

• обесточиваем кондиционер
• разряжаем конденсатор, закоротив еговыводы
• снимаем одну из клемм (любую)
• выставляем прибор на измерение ёмкости конденсаторов
• прислоняем щупы к выводам конденсатора
• считываем с экрана значение ёмкости

У всех приборов разное обозначение режима измерения конденсаторов, основные типы ниже на картинках.

В этом мультиметре режим выбирается переключателем, его необходимо поставить в режим Fcх.Щупы включить в гнёзда с обозначением Сх.

Переключение предела измерения ёмкости ручное. Максимальное значение 100 мкФ.

У этого измерительного прибора автоматический режим, необходимо только его выбрать, как показано на картинке.

Измерительный пинцет от Mastech также автоматически измеряет ёмкость, необходимо только выбрать режим кнопкой FUNC, нажимая её, пока не появится индикация F.

Для проверки ёмкости, считываем на корпусе конденсатора её значение и ставим заведомо больший предел измерения на приборе. (Если он не автоматический)

К примеру, номинал 2,5 мкФ (μF), на приборе ставим 20 мкФ (μF).

После подсоединения щупов к выводам конденсатора ждём показаний на экране, к примеру время измерения ёмкости 40 мкФ первым прибором — менее одной секунды, вторым — более одной минуты, так что следует ждать.

Если номинал не соответствует указанному на корпусе конденсатора, то его необходимо заменить и если нужно подобрать аналог.

Замена и подбор пускового/рабочего конденсатора

Если имеется оригинальный конденсатор, то понятно, что просто-напросто необходимо поставить его на место старого и всё. Полярность не имеет значения, то есть выводы конденсатора не имеют обозначений плюс «+» и минус «-» и их можно подключить как угодно.

Категорически нельзя применять электролитические конденсаторы (узнать их можно по меньшим размерам, при той же ёмкости, и обозначению плюс и минус на корпусе). Как следствие применения — термическое разрушение. Для этих целей производители специально выпускают неполярные конденсаторы для работы в цепи переменного тока, которые имеют удобное крепление и плоские клеммы, для быстрой установки.

Если нужного номинала нет, то его можно получить параллельным соединением конденсаторов. Общая ёмкость будет равна сумме двух конденсаторов:

С_общ=С₁+С₂+…С_п

То есть, если соединить два конденсатора по 35 мкФ, получим общую ёмкость 70 мкФ, напряжение при котором они смогут работать будет соответствовать их номинальному напряжению.

Такая замена абсолютно равноценна одному конденсатору большей ёмкости.

Если во время замены перепутались провода, то правильное подключение можно посмотреть по схеме на корпусе или здесь: Схема подключения конденсатора к компрессору

Типы конденсаторов

Для запуска мощных двигателей компрессоров применяют маслонаполненные неполярные конденсаторы.

Корпус внутри заполнен маслом для хорошей передачи тепла на поверхность корпуса. Корпус обычно металлический, аллюминиевый. 

Самые доступные конденсаторы такого типа CBB65.

Для запуска менее мощной нагрузки, например двигателей вентиляторов, используют сухие конденсаторы, корпус которых, обычно, пластмассовый.

Наиболее распространённые конденсаторы   этого типа CBB60, CBB61.

Клеммы для удобства соединения сдвоенные или счетверённые.

Схема подключения, подбор и расчёт пускового конденсатора

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки  через  него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора — не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

Ср= Isinφ/2πf U n²

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

Uc= U√(1+n²)

U_c -рабочее напряжение конденсатора

U — напряжение питания двигателя

n — коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят — 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

Проверка и замена пускового/рабочего конденсатора

Трёхфазный двигатель — в однофазную сеть

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 24.2k. Опубликовано 10 марта Обновлено 19 ноября

Пожалуй, наиболее распространённый и простой способ подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть при отсутствии питающего напряжения ~ 380 в – это способ с применением фазосдвигающего конденсатора, через который запитывается третья обмотка электродвигателя. Перед тем, как подключать трехфазный электродвигатель в однофазную сеть убедитесь, что его обмотки соединены “треугольником” (см. рис. ниже, вариант 2), т. к. именно это соединение даст минимальные потери мощности 3х-фазного двигателя при включении его в сеть ~ 220 в.

Мощность, развиваемая трехфазным электродвигателем, включенным в однофазную сеть с такой схемой соединения обмоток может составлять до 75% его номинальной мощности. При этом частота вращения двигателя практически не отличается от его частоты при работе в трёхфазном режиме.

На рисунке показаны клеммные колодки электродвигателей и соответствующие им схемы соединения обмоток. Однако, исполнение клеммной коробки электродвигателя может отличаться от показанного ниже –  вместо клеммных колодок, в коробке может располагаться два разделённых  пучка проводов (по три в каждом).

Эти пучки проводов представляют собой “начала” и “концы” обмоток двигателя. Их необходимо «прозвонить», чтобы разделить обмотки друг от друга и соединить по нужной нам схеме “треугольник” – последовательно, когда конец одной обмотки соединяется с началом другой т. д (С1-С6, С2-С4, С3-С5).

При включении трёхфазного электродвигателя в однофазную сеть, в схему “треугольник” добавляются пусковой конденсатор Сп, который используется кратковременно (только для запуска) и рабочий конденсатор Ср.

В качестве кнопки SB для запуска эл. двигателя небольшой мощности (до 1,5 кВт) можно использовать обычную кнопку “ПУСК”, применяемую в цепях управления магнитных пускателей.

Для двигателей большей мощности стоит заменить её на коммутационный аппарат помощнее – напр, автомат. Единственным неудобством в этом случае будет необходимость ручного отключения конденсатора Сп автоматом после того как электродвигатель наберёт обороты.

Таким образом, в схеме реализована возможность двухступенчатого управления электродвигателем, уменьшая общую ёмкость конденсаторов при “разгоне” двигателя.

Если мощность двигателя невелика (до 1 кВт), то запустить его можно будет и без пускового конденсатора, оставив в схеме лишь рабочий конденсатор Ср.

Рассчитать ёмкость рабочего конденсатора можно формулой:

• С раб = 4800 • I / U, мкФ – для двигателей, включенных в однофазную сеть с соединением обмоток “треугольник”.

• С раб = 2800 • I / U, мкФ – для двигателей, включенных в однофазную сеть с соединением обмоток “звезда”.

Это наиболее точный способ, требующий, однако, измерения тока в цепи электродвигателя. Зная номинальную мощность двигателя, для определения ёмкости рабочего конденсатора лучше воспользоваться следующей формулой:

С раб = 66·Р ном, мкФ, где Р ном – номинальная мощность двигателя.

Упростив формулу, можно сказать, что для работы трёхфазного электродвигателя в однофазной сети, ёмкость конденсатора на каждые 0,1 кВт его мощности должна составлять около 7 мкФ.

Так, для двигателя мощностью 1,1 кВт ёмкость конденсатора должна составлять 77 мкФ. Такую ёмкость можно набрать несколькими конденсаторами, соединёнными друг с другом параллельно (общая ёмкость в этом случае будет равна суммарной), используя следующие типы: МБГЧ, БГТ, КГБ с рабочим напряжением, превышающим напряжение в сети в 1,5 раза.

Рассчитав ёмкость рабочего конденсатора можно определить ёмкость пускового – она должна превышать ёмкость рабочего в 2-3 раза. Применять конденсаторы для запуска следует тех-же типов, что и рабочие, в крайнем случае и при условии очень кратковременного запуска можно применить электролитические – типов К50-3, КЭ-2, ЭГЦ-М, рассчитанных на напряжение не менее 450 в.

Как подключить трёхфазный двигатель к однофазной сети.

подключение двигателя 380 на 220 вольт

правильный подбор конденсаторов для электродвигателя

для соединений и развязки — Блог о пассивных компонентах

Саймон Ндириту из General Dielectrics объясняет некоторые основные рекомендации по выбору конденсаторов для приложений связи и развязки.

Конденсаторы являются основными компонентами как аналоговых, так и цифровых электронных схем. Эти пассивные компоненты играют важную роль в влиянии на рабочее поведение цепей. Характеристики конденсатора различаются в основном в зависимости от используемого диэлектрического материала.Материал диэлектрика определяет значение емкости, энергоэффективность и размер конденсатора. Конденсаторы фиксированной емкости можно разделить на две категории: полярные и неполярные. К неполярным конденсаторам относятся керамические, пленочные и бумажные конденсаторы. Алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы являются полярными компонентами.

В схемах конденсаторы используются для широкого спектра применений, включая хранение электрических зарядов, блокировку компонентов постоянного тока, обход компонентов переменного тока, фильтрацию нежелательных сигналов и т. Д.Область применения конденсатора в первую очередь зависит от его характеристик. Ключевые свойства, которые следует учитывать при выборе конденсатора для конкретного применения, включают значение емкости, номинальное напряжение, частотные характеристики, стоимость и физический размер. Другие свойства конденсатора, которые могут влиять на характеристики электронной схемы, включают температурные характеристики, свойства самовосстановления, старение и воспламеняемость.

Конденсаторы связи используются в электронных схемах для передачи полезного сигнала переменного тока и блокировки нежелательных компонентов постоянного тока.Эти нежелательные сигналы постоянного тока исходят от электронных устройств или предшествующих каскадов электронной схемы. В аудиосистемах компоненты постоянного тока влияют на качество полезного сигнала, внося шум. Кроме того, сигналы постоянного тока влияют на характеристики усилителей мощности и увеличивают искажения. В схемах конденсатор связи включен последовательно с трактом прохождения сигнала. Конденсаторы связи используются как в аналоговых, так и в цифровых электронных схемах. Они находят множество применений в звуковых и радиочастотных системах.

Реактивная природа конденсатора позволяет ему по-разному реагировать на разные частоты. В приложениях связи конденсатор блокирует низкочастотные сигналы постоянного тока и позволяет проходить высокочастотным сигналам переменного тока. Для низкочастотных компонентов, таких как сигналы постоянного тока, конденсатор имеет высокий импеданс, тем самым блокируя их. С другой стороны, конденсатор имеет низкое сопротивление по отношению к высокочастотным компонентам. Это позволяет пропускать высокочастотные сигналы, например, компоненты переменного тока.

В аудиосистемах источники постоянного тока используются для питания аудиосхем.Однако, поскольку аудиосигнал обычно является сигналом переменного тока, составляющая постоянного тока на выходе нежелательна. Чтобы предотвратить появление сигнала постоянного тока на выходном устройстве, конденсатор связи добавлен последовательно с нагрузкой.

Конденсаторы связи являются важными компонентами в схемах усилителя. Они используются для предотвращения помех напряжения смещения транзистора сигналами переменного тока. В большинстве схем усилителей это достигается за счет подачи сигнала на базовый вывод транзистора через конденсатор связи.Когда конденсатор с правильным значением емкости подключается последовательно, полезный сигнал может проходить, в то время как составляющая постоянного тока блокируется.

Наличие компонентов постоянного тока на линии передачи может существенно повлиять на характеристики цифровой цепи. В системах связи конденсаторы связи используются для блокировки нежелательных компонентов постоянного тока. Блокировка компонента постоянного тока помогает минимизировать потери энергии и предотвратить накопление заряда в цифровых схемах.

Типы конденсаторов для применений связи

При выборе конденсатора для приложений связи / блокировки постоянного тока ключевые параметры, которые следует учитывать, включают импеданс, эквивалентное последовательное сопротивление и последовательную резонансную частоту.Значение емкости в первую очередь зависит от частотного диапазона приложения и сопротивления нагрузки / источника. Типы конденсаторов, которые обычно используются для сопряжения, включают пленочные, керамические, танталовые, алюминиевые электролитические и алюминийорганические / полимерные электролитические конденсаторы.

Танталовые конденсаторы обеспечивают высокую стабильность при высоких значениях емкости и доступны в различных вариантах. По сравнению с керамикой эти конденсаторы имеют более высокое ESR и более дорогие.В приложениях связи танталовые конденсаторы более популярны, чем керамические.

Алюминиевые электролитические конденсаторы дешевле танталовых. Они обладают стабильной емкостью и имеют характеристики ESR, аналогичные танталовым конденсаторам. Однако эти конденсаторы имеют относительно большой размер и не рекомендуются для схем с ограниченным пространством на печатной плате. Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в усилителях мощности.

Керамические конденсаторы недорогие и доступны в небольших корпусах для поверхностного монтажа. Эти конденсаторы дешевле танталовых. Хотя керамические конденсаторы обычно используются в аудио- и радиочастотных приложениях, они обычно не подходят для приложений, требующих превосходных характеристик.

Большие физические размеры пленочных конденсаторов ограничивают их применение в связи по переменному току. Если пространство не является проблемой, полипропиленовые и полиэфирные конденсаторы обладают характеристиками, которые делают их хорошим выбором для применения в схемах предварительного усиления.

Некоторые электронные схемы очень чувствительны к скачкам напряжения, и быстрые изменения напряжения могут сильно повлиять на их работу.Разделительные конденсаторы используются в электронных схемах для предотвращения быстрых изменений напряжения, действуя как резервуары электрической энергии. В случае внезапного падения напряжения развязывающий конденсатор обеспечивает электрическую энергию, необходимую для поддержания стабильного напряжения. С другой стороны, при внезапном скачке напряжения конденсатор стабилизирует напряжение, поглощая избыточную энергию.

Помимо стабилизации напряжения в электронных схемах, разделительные конденсаторы также используются для обеспечения прохождения компонентов постоянного тока при замыкании компонентов переменного тока на землю.Конденсаторы, которые используются для обхода шума переменного тока в электронных схемах, также широко известны как обходные конденсаторы. Шунтирующие конденсаторы поглощают шум переменного тока, создавая более чистый сигнал постоянного тока.

Для устранения шума переменного тока параллельно резистору подключают шунтирующий конденсатор. Конденсатор обеспечивает высокое сопротивление низкочастотным сигналам и меньшее сопротивление высокочастотным сигналам. Таким образом, низкочастотные компоненты постоянного тока используют путь резистора, тогда как высокочастотные компоненты переменного тока шунтируются на землю через байпасный конденсатор.Это дает чистый сигнал постоянного тока, свободный от компонентов переменного тока.

Типы конденсаторов для развязки
При выборе конденсатора для развязки очень важно учитывать электрические требования конструкции. Ключевые параметры, которые следует учитывать при выборе байпасного конденсатора, включают самую низкую частоту сигнала переменного тока и значение сопротивления резистора. В большинстве случаев самая низкая частота составляет 50 Гц.

Хотя для развязки / шунтирования доступны различные типы конденсаторов, их характеристики заметно различаются в зависимости от используемого диэлектрического материала и конструкции.Эти два параметра определяют температурную стабильность, линейность, номинальное напряжение, физический размер и стоимость. Типы конденсаторов, которые обычно используются для развязки, включают керамические, танталовые и алюминиевые электролитические конденсаторы.

Характеристики и стоимость керамических конденсаторов делают их популярным вариантом для развязки. Эти конденсаторы имеют низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и эквивалентную последовательную индуктивность (ESL). Кроме того, многослойные керамические конденсаторы (MLCC) доступны в широком диапазоне корпусов и значений емкости.Керамические конденсаторы — отличный вариант для развязки в высокочастотных цепях.

Алюминиевые электролитические конденсаторы переключающего типа обычно используются для развязки в низкочастотных и среднечастотных электронных схемах. Эти конденсаторы недорогие, доступны в широком диапазоне значений емкости и имеют высокое отношение емкости к объему. Однако алюминиевые электролитические конденсаторы изнашиваются в зависимости от температуры и имеют высокое ESR при низких температурах.Эти конденсаторы широко используются для развязки в потребительских товарах.

Твердотельные танталовые конденсаторы имеют высокое напряжение постоянного тока и менее подвержены износу. Кроме того, они демонстрируют впечатляющую стабильность при низких температурах. По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами танталовые конденсаторы имеют более высокое отношение емкости к объему и более низкое ESR. С другой стороны, танталовые конденсаторы дороги и ограничены приложениями с низким напряжением, обычно до 50 В. Эти конденсаторы обычно используются в приложениях с более высокой надежностью.

Пленочные конденсаторы, такие как конденсаторы из полиэстера, полипропилена, тефлона и полистирола, имеют ограниченное применение для развязки. Хотя эти конденсаторы подходят для высоковольтных приложений и менее подвержены износу, стоимость их производства относительно высока. Тем не менее, характеристики этих конденсаторов делают их подходящими вариантами для приложений с высоким напряжением, высоким током и развязкой звука.

Конденсаторы являются основными компонентами как аналоговых, так и цифровых электронных схем.Они используются в широком спектре приложений, включая соединения, развязку, фильтрацию и синхронизацию. Конденсаторы связи пропускают компоненты переменного тока, блокируя компоненты постоянного тока. Разделительные конденсаторы используются в электронных схемах в качестве резервуаров энергии для предотвращения быстрых изменений напряжения. Шунтирующие конденсаторы очищают сигналы постоянного тока, шунтируя нежелательные компоненты переменного тока на землю. Конденсатор в значительной степени определяет производительность, срок службы и надежность электронной схемы. Таким образом, рекомендуется использовать высококачественные компоненты, предпочтительно от франчайзинговых дистрибьюторов или напрямую от производителя.

Видео по теме:

Узнайте больше о пассивных элементах от отраслевых экспертов! — Электронные курсы пассивных компонентов EPCI Academy для студентов и сертифицированные курсы для профессионалов:

Подход к выбору конденсаторов для базовых станций | Керамический конденсатор

По мере того, как высокочастотные высокомощные транзисторы GaN становятся все более популярными в конструкциях PA базовых станций, характеристики PA значительно улучшились, с более высокой мощностью, чем у обычных Si LDMOS-транзисторов, и возможностью обработки высокотемпературных и высокоскоростных (высоких частота) работа.Это означает, что, хотя характеристики транзисторов улучшились, существует потребность в большей долговечности периферийных частей в жестких условиях эксплуатации.

Колебания рабочей температуры могут сильно повлиять на выбор развязывающего конденсатора Vdrain, который требует большой емкости для стабильной работы PA.

Хотя преимуществом электролитического конденсатора является большая емкость, которую можно получить на единицу, существует риск надежности в среде длительного непрерывного использования при высоких температурах, как в случае базовой станции PA.Сегодня широко распространенная конструкция обеспечивает достижение необходимой емкости за счет параллельного подключения от 10 до 20 многослойных керамических конденсаторов размером 3225 микросхемы (гарантия 125 ℃, от 50 до 100 В постоянного тока, от 4,7 до 10 мкФ) для развязки V-стока.

Однако в последнее время мы видим конструкции, в которых используются транзисторы GaN для работы с большим напряжением и которые работают при напряжении стока 48 В, увеличенном с 28 В. Поскольку керамические конденсаторы с высокой диэлектрической проницаемостью обладают характеристиками, которые снижают эффективное значение емкости. по мере увеличения приложенного постоянного напряжения (характеристики смещения постоянного тока) количество конденсаторов, подключенных параллельно, необходимо увеличивать для обеспечения емкости.Между тем, поскольку количество встроенных частей увеличивается из-за требований к нескольким выходам (увеличенному Tx), площадь развязывающего конденсатора должна быть уменьшена.

Murata предлагает линейку конденсаторов с металлическими клеммами, которые могут достигать высокой емкости, занимая небольшую площадь в результате создания многослойных керамических конденсаторов с двумя слоями. Многослойные керамические конденсаторы с большими микросхемами (5750), как правило, избегают из-за трещин, вызванных механическим напряжением, или трещин во время пайки, вызванных температурным циклом, но металлические клеммы могут поглощать это напряжение и успешно минимизировать эти риски.Большая емкость и компактная конструкция конденсаторов для развязки V-стока транзистора могут обеспечить большую свободу при проектировании.

и их значение »Электроника

Понимание соответствующих спецификаций конденсаторов, параметров и характеристик, указанных в технических паспортах, необходимо для выбора правильного конденсатора для любой данной схемы.

Capacitor Tutorial:
Использование конденсатора Типы конденсаторов Электролитический конденсатор Керамический конденсатор Танталовый конденсатор Пленочные конденсаторы Серебряный слюдяной конденсатор Супер конденсатор Конденсатор SMD Технические характеристики и параметры Как купить конденсаторы — подсказки и подсказки Коды и маркировка конденсаторов Таблица преобразования

Спецификации и параметры или характеристики конденсатора должны быть известны и поняты, прежде чем будет сделан выбор в пользу конденсатора в данной цепи.

Электролитический конденсатор, керамический, пленочный, танталовый конденсатор и т. Д. Могут иметь одинаковые значения емкости, но некоторые из их других свойств могут различаться, что делает один тип более подходящим для конкретной схемы, чем другой.

Необходимы основные характеристики конденсатора, такие как номинал, допуск и рабочее напряжение, а также другие характеристики, включая самоиндукцию, ESR, диэлектрическое поглощение и другие. Хотя они не всегда могут быть важны в каждой цепи, необходимо знать и понимать, какие именно.

Хорошее понимание всех различных характеристик и параметров конденсаторов позволяет выбрать правильный конденсатор при выборе и покупке конденсаторов для электронных схем.

Основные характеристики конденсатора

Некоторые из основных характеристик и характеристик конденсаторов, которые необходимо учитывать при выборе и покупке конденсаторов, включают:

• Значение емкости: Номинальная емкость, вероятно, является наиболее важной характеристикой конденсатора.Базовая единица емкости — фарад, хотя большинство конденсаторов имеют значения значительно ниже фарада — наиболее распространенными являются доли, указанные ниже:
  
  • микрофарад, мкФ, миллионная доля фарада, 10 ^-6
  • наонофарад, нФ 1000-миллионная фарада, 10 ^-9
  • пикофарад, пФ миллионная миллионная фарада, 10 ^-12
  Иногда конденсаторы можно маркировать двумя способами. Например, 100 нФ — это то же самое, что 0.1 мкФ. Это означает, что конденсаторы можно маркировать разными способами.

  Стоит отметить, что некоторые суперконденсаторы имеют очень высокие уровни емкости, которые фактически измеряются в фарадах.

  Номинальная емкость может также указываться на определенной частоте, поскольку емкость для некоторых типов конденсаторов, обычно электролитических, будет незначительно изменяться с частотой.

  Очевидно, значение емкости будет определять импеданс, который она обеспечивает на разных частотах.Чем больше емкость, тем меньше сопротивление.

• Допуск: Еще одним ключевым параметром конденсатора является допуск на его значение. В зависимости от конденсатора и его свойств он может быть очень точным или может иметь большой допуск на значение.

  Значение допуска — это степень, в которой фактическое значение емкости конденсатора может отличаться от заявленного или номинального значения, и оно часто выражается в процентах., Хотя для значений в несколько пикофарад оно может быть выражено как фактическое значение, т. Е. .е. 20 пФ ± 1 пФ и т. Д.

  Обычно допуск конденсатора выражается в виде процентного отклонения, выраженного как ± NN%. Значения ± 5% и ± 10% обычно используются для приложений связи и развязки. Для компонентов, используемых в приложениях, где требуются более высокие допуски, существует множество компонентов с допусками ± 1 и ± 2%, а иногда и лучше.

  Керамические конденсаторы, используемые для связи и развязки, обычно рассчитаны на значения ± 5% и ± 10%, хотя некоторые из керамических конденсаторов с более высокими характеристиками, особенно в форматах для поверхностного монтажа, доступны с лучшими керамическими диэлектриками и могут иметь допуски ± 1 и ± 2%.Конденсаторы с пластиковой пленкой традиционно имеют версии с жесткими допусками, хотя обычно они не доступны с корпусами для поверхностного монтажа.

  Электролитические конденсаторы часто имеют допуск от -20% до + 80%, поэтому они обычно не используются там, где важно точное значение.

• Рабочее напряжение: Характеристика конденсатора рабочего напряжения определяет максимальное непрерывное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору. Обычно это напечатано на корпусе и будет упомянуто в техническом описании.Напряжение обычно относится к самому большому напряжению постоянного тока, которое может быть приложено. Также имейте в виду, что когда конденсатор работает в цепи с формой волны переменного тока, наложенной на напряжение постоянного тока, то возникающие напряжения могут быть намного выше значения постоянного тока в состоянии покоя.

  Для некоторых конденсаторов, используемых в приложениях переменного тока, может быть указано значение переменного тока. Имейте в виду, что это относится к среднеквадратичному напряжению, а не к пиковому значению, которое в √2 или 1,414 раза больше.

  Хотя некоторые конденсаторы могут выдерживать кратковременное пиковое напряжение, это может привести к непоправимому выходу из строя других, поэтому стоит остерегаться.В результате некоторые конденсаторы также могут иметь номинальные характеристики перенапряжения — как правило, именно эти конденсаторы могут использоваться для источников питания переменного тока, где возникают скачки напряжения.

  Всегда рекомендуется использовать конденсаторы в пределах их номинального напряжения. Между фактическим напряжением, при котором работает конденсатор, и его номинальным рабочим напряжением существует связь. Чем больше маржа, тем выше надежность.

  Часто руководящие принципы коммерческого проектирования предусматривают, что конденсаторы не должны работать выше 50% от их номинальных значений, а руководящие принципы по проектированию высоконадежного военного оборудования следуют аналогичным рекомендациям.Работа с хорошей маржой обеспечивает высокий уровень надежности.

• Диэлектрик: Диэлектрик — один из ключевых элементов, определяющих многие характеристики конденсатора. В результате конденсаторы часто называют их диэлектриками: электролитическими; тантал, керамика; пластиковая пленка; серебряная слюда; и тому подобное. Поскольку характеристики этих конденсаторов и доступные диапазоны емкости различаются, важно выбрать требуемый диэлектрик, внимательно изучив характеристики и общие характеристики конденсатора в таблице данных.

  Диэлектрик имеет тенденцию определять ряд аспектов работы конденсатора, и поэтому конденсаторы с разными типами диэлектрика, как правило, используются для разных приложений.
  

  • Алюминиевые электролитические конденсаторы: Большая емкость — обычно выше 1 мкФ, большой ток пульсаций, низкочастотная способность — обычно не используется выше 100 кГц или около того, утечка выше, чем у других типов.
  • Танталовые конденсаторы: Высокое значение в очень небольшом объеме — значения обычно выше 1 мкФ, более высокая частота, чем у алюминиево-электролитического, обычно низкое напряжение, очень нетерпимо к перенапряжению и обратному напряжению.
  • Керамические конденсаторы: Значения обычно ниже 1 мкФ, нормально работают при высокой частоте, малом токе утечки; Так как существует несколько видов керамического диэлектрика, проверьте свойства.
  Принимая во внимание различные характеристики, необходимо проверить, какой диэлектрик наиболее подходит для схемы и положение в схеме, где он будет использоваться.
• Рабочая температура: Все конденсаторы имеют ограниченный диапазон рабочих температур, будь то керамические конденсаторы, электролитические конденсаторы, танталовые конденсаторы и т. Д.В этой спецификации подробно описаны пределы, в которых конденсатор будет работать удовлетворительно и в которых он рассчитан.

  Некоторые аспекты, ограничивающие рабочий диапазон конденсатора: напряжение — оно падает с увеличением температуры; ток пульсации — снова меньше с повышением температуры. Спецификация более низкой температуры может определяться рядом факторов. Один из них — это действие электролита в таких компонентах, как электролитические конденсаторы. Рабочая температура особенно важна для электролитических конденсаторов, поскольку их ожидаемый срок службы быстро падает с повышением температуры.

• Температурный коэффициент: Конденсаторы, как и все компоненты, зависят от температуры. Степень относительно мала и не имеет значения в схемах, где значение не является критическим, но в других, где схема зависит от точного значения, например LC осциллятор и т. д., температурный коэффициент может быть очень важным.

  Температурный коэффициент часто выражается как изменение в миллионных долях на градус Цельсия.

• Сопротивление утечки / ток: Спецификация тока утечки или сопротивления утечки указывает величину тока, протекающего через конденсатор.Ток утечки возникает из-за того, что конденсаторы не являются идеальными изоляторами. Если конденсатор заряжается, а затем отсоединяется, он медленно теряет свой заряд. Также, когда он заряжен и непрерывно питается, через него будет течь ток.

  Как ток утечки, так и сопротивление утечки или изоляции указаны в технических характеристиках. Поскольку они связаны законом Ома, их легко перевести между ними. Обычно сопротивление изоляции используется там, где встречаются очень высокие значения сопротивления, а ток часто используется для больших конденсаторов и там, где есть большая утечка.Например: суперконденсаторы и алюминиевые электролитические конденсаторы обычно имеют указанные значения тока утечки, но для керамических конденсаторов или конденсаторов с пластиковой пленкой, где ток утечки незначителен, обычно указываются значения сопротивления.
  Где:
  C = ожидаемая емкость конденсатора
  R _L = сопротивление утечки
  R _ESR = эквивалентное последовательное сопротивление
  L _ESR = эквивалентная последовательная индуктивность (самоиндукция)
  R _DA = Диэлектрическое поглощение
  C _DA = Диэлектрическое поглощение В эквивалентной схеме сопротивление утечки представлено сопротивлением R R _L , которое появляется непосредственно на главном конденсаторе C

  Ток утечки и сопротивление могут иметь большое влияние на многие цепи.Например, в цепи высокого напряжения даже небольшой ток утечки может привести к заметному рассеиванию тепла. В других схемах ток утечки может привести к неправильной работе схемы — это может быть особенно заметно в схемах с высоким импедансом.

  Для конденсаторов, таких как алюминиевые электролитические конденсаторы, для которых указан ток утечки, эта спецификация включает напряжение и температуру. Очевидно, что из закона Ома влияет напряжение, но также увеличивается ток утечки с повышением температуры.

  Для других типов, в которых указано сопротивление утечки, оно указывается в МОм или как значение в Ом x 10 ^X . Сравнение характеристик утечки для разных типов конденсаторов Несмотря на то, что существует несколько типов материализованных пленочных конденсаторов, полипропиленовый конденсатор PP имеет лучшие характеристики в диапазоне от 10 ⁵ до 10 ⁷ .

  Примечание: Очень высокое значение сопротивления утечки может означать, что если конденсатор используется в цепи высокого напряжения, то эти напряжения могут оставаться в течение некоторого времени после выключения устройства, если нет внешнего пути утечки.Будьте осторожны при работе с цепями, в которых присутствует высокое напряжение, так как остаточный заряд может присутствовать в течение некоторого времени после отключения.
  

• ESR: Эквивалентное последовательное сопротивление или ESR является важной характеристикой во многих случаях. Это импеданс конденсатора по переменному току, который особенно важен на высоких частотах. Спецификация ESR включает сопротивление диэлектрического материала, сопротивление постоянному току выводов клемм, сопротивление постоянному току соединений с диэлектриком и сопротивление пластины конденсатора, измеренные на определенной частоте.
• Собственная индуктивность: Конденсаторы — это не просто чистая емкость — они включают в себя различные другие паразитные элементы, помимо основной емкости. Самая важная особенность для высокочастотных / радиочастотных цепей — это собственная индуктивность.

  Обычно индуктивность в конденсаторах относительно мала — она ​​может быть в диапазоне 1–20 нГн, но фактическое значение будет очень зависеть от типа конденсатора и его конструкции. В результате небольшого значения индуктивности эффекты самоиндукции обычно наблюдаются только на высоких частотах.

• Собственная резонансная частота: Собственная резонансная частота конденсатора возникает из-за того, что резонансный контур устанавливается между эквивалентной последовательной индуктивностью и емкостью конденсатора. Это часто указывается отдельно для конденсаторов, которые используются в ВЧ приложениях — иногда может быть включен график отклика, поскольку может быть несколько резонансных частот.

  Кривая импеданса конденсатора, показывающая собственный резонанс На резонансной частоте Fr индуктивный и реактивный импедансы компенсируются, оставляя резистивные элементы цепи, т.е.е. СОЭ. Также помните, что выше резонансной частоты конденсатор будет казаться индуктивным. Резонансная частота обычно связана с радиочастотными цепями, и поэтому обычно могут быть указаны керамические конденсаторы.

• Пульсации тока: Эта спецификация имеет большое значение для цепей, в которых протекают значительные уровни тока. Одно из основных приложений, где это важно, — в цепях питания, особенно в сглаживающих секциях источника питания.Необходимо определить максимальный ток пульсаций в цепи, а затем свериться с таблицей данных, чтобы убедиться, что спецификации тока пульсаций не превышены и, что еще лучше, имеется хороший запас.
  Электролитический конденсатор с выводами с маркировкой, включая максимальный ток Причина, по которой это важно, заключается в том, что высокие уровни пульсаций тока приводят к заметному уровню рассеивания тепла в конденсаторе. Если выделяемое тепло слишком велико, конденсатор может выйти из строя или его срок службы и надежность уменьшатся.

  Пульсации тока обычно связаны с электролитическими конденсаторами, поскольку они, как правило, используются в источниках питания, где наблюдаются более высокие уровни тока. Эта спецификация также применима к суперконденсаторам. Танталовые конденсаторы не любят значительного тока и могут взорваться, если от них ожидается слишком много.

Есть много параметров, которые влияют на общую производительность конденсатора. Выбор правильных конденсаторов для конкретной схемы зависит не только от фактического уровня емкости, но и от других факторов.Это будет зависеть от фактического используемого контура. Такие аспекты, как собственная индуктивность, будут очень важны для ВЧ-цепей, тогда как ток утечки может иметь значение в цепях с высоким импедансом и ток пульсаций в цепях питания.

Знание области применения и ее требований и их соответствие конденсатору с правильными характеристиками — ключ к выбору и покупке правильного конденсатора.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Оптимизация выбора электролитических конденсаторов | Power Electronics

Интеллектуальное управление все чаще используется в автомобильных устройствах, где электрические приводы теперь используются для узлов рулевого управления с гидроусилителем, водяных насосов и компрессоров кондиционеров. Автомобильная среда предъявляет жесткие требования к температуре, ударам, вибрации и пульсации тока, что особенно важно при выборе электролитических конденсаторов. Важно внимательно учитывать ток пульсаций, так как он влияет на нагрев конденсатора и, следовательно, на его срок службы.

Многие приложения требуют только максимального пульсирующего тока на прерывистой основе — например, блок рулевого управления с гидроусилителем, где максимальный ток возникает только при повороте рулевого колеса. Это позволяет оптимизировать выбор электролитического конденсатора. В противном случае выбор конденсатора для удовлетворения требований к непрерывному пиковому току увеличивает ненужные затраты.

Чтобы воспользоваться преимуществами оптимизации конденсаторов без ущерба для качества, проектировщики должны иметь точные тепловые модели.Однако разработчикам не требуется программное обеспечение для теплового моделирования, если производитель конденсатора предоставляет правильные данные. Они могут использовать обычный пакет для моделирования схем, чтобы делать прогнозы температуры. Поскольку «схемы» относительно просты, дизайнеры могут даже использовать бесплатные студенческие версии теплового программного обеспечения.

На рис. 1 показана тепловая модель конденсатора; однако производитель конденсатора должен предоставить данные о «теплоемкости» и тепловом сопротивлении. Например, тепловые характеристики конденсатора Evox Rifa PEG126KL427CM (2700 мкФ, 40 В пост. Тока) составляют:

R _thhc = 7.7 ° C / Вт (тепловое сопротивление, внутренняя точка подключения конденсатора к корпусу)

R _thca = 18 ° C / Вт (тепловое сопротивление, корпус конденсатора относительно окружающей среды, без принудительной подачи воздуха)

C _h = 21 Дж / ° C (теплоемкость, обмотка)

C _c = 2,5 Дж / ° C (теплоемкость, корпус)

Рассмотрим следующий пример применения:

• Конденсатор включен на 5 минут
• Конденсатор ток 20 А, 5 кГц
• Конденсатор отключен на 15 минут
• Температура окружающей среды 93 ° C
• ESR = 8.7 мОм (рассчитано по характеристикам конденсатора)
• Потери мощности = I _{среднеквадратичное значение} ² × ESR = 3,5 Вт

Когда эти условия установлены в PSpice, «напряжение», измеренное в узлах, показанных на рис. 1 , на стр. 34, — собственно температура корпуса и горячей точки. Выходные данные для этого примера представлены в Рис. 2 на странице 34, где горизонтальная ось указывает время, а вертикальная ось — температуру. Конденсатор на самом деле работает выше своего постоянного номинального тока.Это приемлемо, потому что в этих непостоянных условиях пиковая внутренняя температура горячей точки ниже максимально допустимого предела. Таким образом, вы можете использовать меньший по размеру и менее дорогой конденсатор — по сравнению с тем, что было бы указано, если вы пытаетесь выдерживать прерывистый ток на постоянной основе.

Расчетный срок службы конденсатора

Срок службы электролитического конденсатора в основном зависит от скорости диффузии электролита во время работы. Многие факторы (тип электролита, качество уплотнительной системы, температура и т. Д.)) влияют на жизнь. Эти факторы важны при выборе конденсатора. После выбора типа для оценки производитель конденсатора может предоставить базовые показатели срока службы, которые используются для определения фактического ожидаемого срока службы (L _op ) при любых обстоятельствах.

В случае непрерывной работы расчет срока службы относительно прост.

T _h = Температура конденсатора

A = заданный L _op при T _h = 85 ° C

C = Константа температурной зависимости (для конкретного исследуемого конденсатора)

Для прерывистой работы необходимо выполнить интегрирование по одному температурному циклу.

L _op = 1 / (среднее [1 / L _op ″ (t)]) (2)

Где:

среднее [1 / L _op ″ (t)] = [среднее значение с течением времени]

(интегрирование по 1 температурному циклу, Δt = 1 цикл)

Для конденсатора в нашем примере:

A = 97kh при T _h = 85 ° C (ожидаемый срок службы при 85 ° C) (kh = тысячи часов)

C = 11 ° C (степень температурной зависимости)

В исследуемом прерывистом режиме расчетный ресурс эксплуатации Л _оп = 12кх.Хотя это может показаться не очень высоким, он подходит для гидроусилителя рулевого управления. Например, автомобиль, проехавший 100 000 миль со средней скоростью 20 миль в час, соответствует всего 5 000 часам работы. Кроме того, моделирование предполагает, что положение рулевого колеса изменяется в 25% случаев на протяжении всех 100 000 миль. Однако в реальных условиях рулевое колесо поворачивается не так часто. (Корректировки при движении по прямой не засчитываются, потому что в этом случае не будет применяться полный усилитель рулевого управления.)

Глядя на Рис. 3 , вы можете увидеть пример графика, полученного с помощью программного обеспечения Pspice. Если вы можете получить правильные тепловые данные от производителя конденсатора, нет необходимости иметь программное обеспечение теплового моделирования для выполнения анализа.

Для получения дополнительной информации об этой статье, CIRCLE 340 на сервисной карте устройства чтения

конденсаторов — learn.sparkfun.com

Введение

Конденсатор — это двухконтактный электрический компонент.Наряду с резисторами и катушками индуктивности, они являются одними из самых фундаментальных пассивных компонентов , которые мы используем. Вам придется очень внимательно поискать схему, в которой не содержит конденсатора .

Особенностью конденсаторов является их способность накапливать энергию ; они похожи на полностью заряженную электрическую батарею. Колпачки , как мы их обычно называем, имеют самые разные критические приложения в схемах. Общие приложения включают локальное накопление энергии, подавление скачков напряжения и комплексную фильтрацию сигналов.

Рассмотрено в этом учебном пособии

В этом руководстве мы рассмотрим всевозможные темы, связанные с конденсаторами, в том числе:

• Как делается конденсатор
• Как работает конденсатор
• Единицы емкости
• Типы конденсаторов
• Как распознать конденсаторы
• Как емкость сочетается последовательно и параллельно
• Применение конденсаторов общего назначения

Рекомендуемая литература

Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники.Прежде чем перейти к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (по крайней мере, бегло просмотреть) эти:

Обозначения и единицы

Условные обозначения цепей

Есть два распространенных способа изобразить конденсатор на схеме. У них всегда есть две клеммы, которые подключаются к остальной цепи. Символ конденсаторов состоит из двух параллельных линий, которые могут быть плоскими или изогнутыми; обе линии должны быть параллельны друг другу, близко друг к другу, но не соприкасаться (это фактически показывает, как сделан конденсатор.Сложно описать, проще показать:

(1) и (2) — стандартные обозначения цепи конденсатора. (3) представляет собой пример символов конденсаторов в действии в цепи регулятора напряжения.

Символ с изогнутой линией (№2 на фото выше) указывает на то, что конденсатор поляризован, что означает, что это, вероятно, электролитический конденсатор. Подробнее об этом в разделе о типах конденсаторов этого руководства.

Каждый конденсатор должен сопровождаться названием — C1, C2 и т. Д.. — и стоимость. Значение должно указывать на емкость конденсатора; сколько там фарадов. Кстати о фарадах …

Емкость

Не все конденсаторы одинаковы. Каждый конденсатор имеет определенную емкость. Емкость конденсатора говорит вам, сколько заряда он может хранить , большая емкость означает большую емкость для хранения заряда. Стандартная единица измерения емкости называется фарад , сокращенно F .

Получается, что фарад — это лот емкости, даже 0,001Ф (1 миллифарад — 1мФ) — это большой конденсатор. Обычно вы видите конденсаторы с номиналом от пико- (10 ^-12 ) до микрофарад (10 ^-6 ).

Когда вы переходите к диапазону емкости от фарадов до килофарадов, вы начинаете говорить о специальных конденсаторах, которые называются конденсаторами super или ultra .

Теория конденсаторов

Примечание : Материал на этой странице не совсем критичен для понимания новичками в электронике … и к концу все становится немного сложнее. Мы рекомендуем прочитать раздел Как делается конденсатор , остальные, вероятно, можно пропустить, если они вызывают у вас головную боль.

Как делается конденсатор

Схематический символ конденсатора на самом деле очень похож на то, как он сделан.Конденсатор состоит из двух металлических пластин и изоляционного материала, называемого диэлектриком . Металлические пластины расположены очень близко друг к другу, параллельно, но между ними находится диэлектрик, чтобы они не соприкасались.

Ваш стандартный конденсаторный сэндвич: две металлические пластины, разделенные изолирующим диэлектриком.

Диэлектрик может быть изготовлен из любых изоляционных материалов: бумаги, стекла, резины, керамики, пластика или всего, что препятствует прохождению тока.

Пластины изготовлены из проводящего материала: алюминия, тантала, серебра или других металлов. Каждый из них подключен к клеммному проводу, который в конечном итоге подключается к остальной части схемы.

Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — зависит от того, как он устроен. Для большей емкости требуется конденсатор большего размера. Пластины с большей площадью перекрытия поверхности обеспечивают большую емкость, а большее расстояние между пластинами означает меньшую емкость. Материал диэлектрика даже влияет на то, сколько фарад имеет колпачок.Полная емкость конденсатора может быть рассчитана по формуле:

где ε _r — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (постоянное значение, определяемое материалом диэлектрика), A — площадь перекрытия пластин друг с другом, а d — расстояние между пластинами.

Как работает конденсатор

Электрический ток — это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют, чтобы загораться, вращаться или делать то, что они делают.Когда ток течет в конденсатор, заряды «застревают» на пластинах, потому что они не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны — отрицательно заряженные частицы — засасываются одной из пластин, и она становится в целом отрицательно заряженной. Большая масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивает, как заряды, на другой пластине, делая ее заряженной положительно.

Положительный и отрицательный заряды на каждой из этих пластин притягиваются друг к другу, потому что это то, что делают противоположные заряды.Но с диэлектриком, сидящим между ними, как бы они ни хотели соединиться, заряды навсегда останутся на пластине (до тех пор, пока им не будет куда-то идти). Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на электрическую потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на таком конденсаторе, крышка накапливает электрическую энергию так же, как батарея может накапливать химическую энергию.

Зарядка и разрядка

Когда на пластинах конденсатора сливаются положительный и отрицательный заряды, конденсатор становится на заряженным как .Конденсатор может сохранять свое электрическое поле — удерживать свой заряд — потому что положительный и отрицательный заряды на каждой из пластин притягиваются друг к другу, но никогда не достигают друг друга.

В какой-то момент обкладки конденсатора будут настолько заряжены, что просто не смогут принимать больше. На одной пластине достаточно отрицательных зарядов, чтобы они могли отразить любые другие, которые попытаются присоединиться. Здесь вступает в игру емкость , (фарад) конденсатора, которая говорит вам о максимальном количестве заряда, которое может хранить конденсатор.

Если в цепи создается путь, который позволяет зарядам найти другой путь друг к другу, они покинут конденсатор, и разрядит .

Например, в схеме ниже можно использовать батарею для создания электрического потенциала на конденсаторе. Это вызовет нарастание одинаковых, но противоположных зарядов на каждой из пластин, пока они не станут настолько полными, что оттолкнут ток от протекания. Светодиод, расположенный последовательно с крышкой, может обеспечивать путь для тока, а энергия, запасенная в конденсаторе, может использоваться для кратковременного освещения светодиода.

Расчет заряда, напряжения и тока

Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — говорит вам, сколько заряда он может хранить. Сколько заряда хранит конденсатор в настоящее время , зависит от разности потенциалов (напряжения) между его пластинами. Эта взаимосвязь между зарядом, емкостью и напряжением может быть смоделирована следующим уравнением:

Заряд (Q), накопленный в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).

Емкость конденсатора всегда должна быть постоянной известной величиной. Таким образом, мы можем регулировать напряжение, чтобы увеличивать или уменьшать заряд крышки. Больше напряжения означает больше заряда, меньше напряжения … меньше заряда.

Это уравнение также дает нам хороший способ определить значение одного фарада. Один фарад (F) — это способность хранить одну единицу энергии (кулоны) на каждый вольт.

Расчет тока

Мы можем пойти дальше по уравнению заряда / напряжения / емкости, чтобы выяснить, как емкость и напряжение влияют на ток, потому что ток — это скорость потока заряда.Суть отношения конденсатора к напряжению и току такова: величина тока , проходящего через конденсатор , зависит как от емкости, так и от того, как быстро увеличивается или падает напряжение . Если напряжение на конденсаторе быстро растет, через конденсатор будет индуцироваться большой положительный ток. Более медленный рост напряжения на конденсаторе означает меньший ток через него. Если напряжение на конденсаторе стабильное и неизменное, через него не будет проходить ток.

(Это некрасиво и касается вычислений. Это не все, что необходимо, пока вы не перейдете к анализу во временной области, разработке фильтров и прочим грубым вещам, так что переходите к следующей странице, если вам не нравится это уравнение. .) Уравнение для расчета тока через конденсатор:

Часть этого уравнения dV / dt является производной (причудливый способ сказать мгновенной скорости ) напряжения во времени, это эквивалентно выражению «насколько быстро напряжение растет или падает в этот самый момент».Большой вывод из этого уравнения заключается в том, что если напряжение стабильно , производная равна нулю, что означает, что ток также равен нулю . Вот почему ток не может течь через конденсатор, поддерживающий постоянное постоянное напряжение.

Типы конденсаторов

Существуют всевозможные типы конденсаторов, каждый из которых имеет определенные особенности и недостатки, которые делают его лучше для одних приложений, чем для других.

При выборе типа конденсатора необходимо учитывать несколько факторов:

• Размер — Размер как по физическому объему, так и по емкости.Конденсатор нередко является самым большим компонентом в цепи. Также они могут быть очень маленькими. Для большей емкости обычно требуется конденсатор большего размера.
• Максимальное напряжение — Каждый конденсатор рассчитан на максимальное падение напряжения на нем. Некоторые конденсаторы могут быть рассчитаны на 1,5 В, другие — на 100 В. Превышение максимального напряжения обычно приводит к разрушению конденсатора.
• Ток утечки — Конденсаторы не идеальны.Каждая крышка склонна пропускать небольшое количество тока через диэлектрик от одного вывода к другому. Эта крошечная потеря тока (обычно наноампер или меньше) называется утечкой. Утечка заставляет энергию, накопленную в конденсаторе, медленно, но верно истощаться.
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — Выводы конденсатора не на 100% проводящие, они всегда будут иметь небольшое сопротивление (обычно менее 0,01 Ом). Это сопротивление становится проблемой, когда через колпачок проходит большой ток, вызывая потери тепла и мощности.
• Допуск — Конденсаторы также не могут иметь точную, точную емкость. Каждая крышка будет рассчитана на свою номинальную емкость, но, в зависимости от типа, точное значение может варьироваться от ± 1% до ± 20% от желаемого значения.

Конденсаторы керамические

Наиболее часто используемый и производимый конденсатор — керамический конденсатор. Название происходит от материала, из которого сделан их диэлектрик.

Керамические конденсаторы обычно бывают физически и емкостными малыми .Трудно найти керамический конденсатор больше 10 мкФ. Керамический колпачок для поверхностного монтажа обычно находится в крошечных корпусах 0402 (0,4 мм x 0,2 мм), 0603 (0,6 мм x 0,3 мм) или 0805. Керамические колпачки со сквозными отверстиями обычно выглядят как маленькие (обычно желтые или красные) лампочки с двумя выступающими клеммами.

Две крышки в сквозном радиальном корпусе; конденсатор 22 пФ слева и 0,1 мкФ справа. Посередине — крошечная крышка 0,1 мкФ 0603 для поверхностного монтажа.

По сравнению с не менее популярными электролитическими крышками керамические конденсаторы являются более близкими к идеальным (гораздо более низкое последовательное последовательное сопротивление и токи утечки), но их небольшая емкость может быть ограничивающей.Как правило, они также являются наименее дорогим вариантом. Эти колпачки хорошо подходят для высокочастотной связи и развязки.

Электролитический алюминий и тантал

хороши тем, что они могут упаковать много емкости в относительно небольшой объем. Если вам нужен конденсатор емкостью от 1 мкФ до 1 мФ, вы, скорее всего, найдете его в электролитической форме. Они особенно хорошо подходят для высоковольтных приложений из-за их относительно высокого максимального номинального напряжения.

Алюминиевые электролитические конденсаторы, самые популярные из семейства электролитических, обычно выглядят как маленькие жестяные банки с обоими выводами, выходящими снизу.

Ассортимент электролитических конденсаторов для сквозного и поверхностного монтажа. Обратите внимание, что у каждого из них есть метод маркировки катода (отрицательный вывод).

К сожалению, электролитические крышки обычно поляризованы . У них есть положительный вывод — анод — и отрицательный вывод, называемый катодом.Когда напряжение подается на электролитический колпачок, анод должен иметь более высокое напряжение, чем катод. Катод электролитического конденсатора обычно обозначается знаком «-» и цветной полосой на корпусе. Ножка анода также может быть немного длиннее, как еще один признак. Если на электролитический колпачок подать напряжение в обратном направлении, они выйдут из строя (из-за чего лопнет и разорвется) и навсегда. После лопания электролитик будет вести себя как короткое замыкание.

Эти колпачки также известны своей утечкой — позволяя небольшим токам (порядка нА) проходить через диэлектрик от одного вывода к другому. Это делает электролитические колпачки менее чем идеальными для хранения энергии, что, к сожалению, с учетом их высокой емкости и номинального напряжения.

Суперконденсаторы

Если вы ищете конденсатор, предназначенный для хранения энергии, не ищите ничего, кроме суперконденсаторов. Эти колпачки имеют уникальную конструкцию, обеспечивающую высокую емкость или в диапазоне фарад.

Суперконденсатор 1Ф (!). Высокая емкость, но рассчитана только на 2,5 В. Обратите внимание, что они также поляризованы.

Несмотря на то, что они могут хранить огромное количество заряда, суперкаперы не справляются с очень высокими напряжениями. Этот суперконденсатор 10F рассчитан только на максимальное напряжение 2,5 В. Любое большее, чем это, разрушит его. Суперэлементы обычно устанавливаются последовательно для достижения более высокого номинального напряжения (при уменьшении общей емкости).

Основное применение суперконденсаторов — накопление и выделение энергии , как и батареи, которые являются их основным конкурентом.Хотя суперконденсаторы не могут удерживать столько энергии, сколько батарея того же размера, они могут высвобождать ее намного быстрее и обычно имеют гораздо больший срок службы.

прочие

Электролитические и керамические крышки покрывают около 80% типов конденсаторов (а суперкапсы только около 2%, но они супер!). Другой распространенный тип конденсатора — пленочный конденсатор , который отличается очень низкими паразитными потерями (ESR), что делает их идеальными для работы с очень высокими токами.

Есть много других менее распространенных конденсаторов. Переменные конденсаторы могут создавать различные емкости, что делает их хорошей альтернативой переменным резисторам в схемах настройки. Скрученные провода или печатные платы могут создавать емкость (иногда нежелательную), потому что каждый состоит из двух проводников, разделенных изолятором. Лейденские кувшины — стеклянная банка, наполненная проводниками и окруженная ими, — это O.G. семейства конденсаторов. Наконец, конечно, конденсаторы потока (странная комбинация катушки индуктивности и конденсатора) имеют решающее значение, если вы когда-нибудь планируете вернуться в дни славы.

Последовательные / параллельные конденсаторы

Подобно резисторам, несколько конденсаторов могут быть объединены последовательно или параллельно для создания комбинированной эквивалентной емкости. Конденсаторы, однако, складываются таким образом, что полностью противоположны резисторам.

Конденсаторы параллельно

Когда конденсаторы размещаются параллельно друг другу, общая емкость равна сумме всех емкостей .Это аналогично тому, как резисторы добавляются последовательно.

Так, например, если у вас есть три конденсатора номиналом 10 мкФ, 1 мкФ и 0,1 мкФ, подключенные параллельно, общая емкость будет 11,1 мкФ (10 + 1 + 0,1).

Конденсаторы серии

Подобно тому, как резисторы сложно добавить параллельно, конденсаторы становятся неприятными, когда их помещают в серию . Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов Н и является обратной суммой всех обратных емкостей.

Если у вас есть только двух конденсаторов , соединенных последовательно, вы можете использовать метод «произведение над суммой» для расчета общей емкости:

Если продолжить это уравнение, если у вас есть двух одинаковых конденсаторов, соединенных последовательно , общая емкость составляет половину их значения.Например, два последовательно соединенных суперконденсатора по 10Ф дадут общую емкость 5Ф (это также даст возможность удвоить номинальное напряжение всего конденсатора с 2,5 В до 5 В).

Примеры применения

Существует множество приложений для этого изящного маленького (на самом деле, обычно они довольно большие) пассивного компонента. Чтобы дать вам представление об их широком диапазоне использования, вот несколько примеров:

Развязные (байпасные) конденсаторы

Многие конденсаторы, которые вы видите в схемах, особенно те, которые имеют интегральную схему, развязаны.Задача развязывающего конденсатора — подавить высокочастотный шум в сигналах источника питания. Они снимают с источника напряжения крошечные колебания напряжения, которые в противном случае могли бы нанести вред чувствительным микросхемам.

В каком-то смысле развязывающие конденсаторы действуют как очень маленький локальный источник питания для ИС (почти как источник бесперебойного питания для компьютеров). Если в источнике питания очень быстро падает напряжение (что на самом деле довольно часто, особенно когда цепь, которую он питает, постоянно переключает требования к нагрузке), разделительный конденсатор может кратковременно подавать питание с правильным напряжением.Вот почему эти конденсаторы также называются байпасными , конденсаторами; они могут временно действовать как источник питания в обход источника питания.

Разделительные конденсаторы подключаются между источником питания (5 В, 3,3 В и т. Д.) И землей. Нередко для обхода источника питания используют два или более конденсаторов с разным номиналом или даже разных типов, потому что некоторые номиналы конденсаторов будут лучше, чем другие, при фильтрации определенных частот шума.

Хотя кажется, что это может привести к короткому замыканию между питанием и землей, только высокочастотные сигналы могут проходить через конденсатор на землю. Сигнал постоянного тока поступит на ИС, как и нужно. Другая причина, по которой они называются шунтирующими конденсаторами, заключается в том, что высокие частоты (в диапазоне кГц-МГц) обходят ИС, а не проходят через конденсатор, чтобы добраться до земли.

При физическом размещении развязывающих конденсаторов они всегда должны располагаться как можно ближе к ИС.Чем дальше они находятся, тем менее эффективны.

Вот схема физической схемы из схемы выше. Крошечная черная ИС окружена двумя конденсаторами по 0,1 мкФ (коричневые крышки) и одним электролитическим танталовым конденсатором 10 мкФ (высокая прямоугольная крышка черного / серого цвета).

В соответствии с передовой инженерной практикой всегда добавляйте хотя бы один развязывающий конденсатор к каждой ИС. Обычно хорошим выбором является 0,1 мкФ или даже дополнительные конденсаторы на 1 мкФ или 10 мкФ. Это дешевое дополнение, и они помогают убедиться, что микросхема не подвергается сильным провалам или скачкам напряжения.

Фильтр источника питания

могут использоваться для преобразования переменного напряжения, выходящего из вашей стены, в постоянное напряжение, необходимое для большинства электронных устройств. Но сами по себе диоды не могут превратить сигнал переменного тока в чистый сигнал постоянного тока, им нужна помощь конденсаторов! При добавлении параллельного конденсатора к мостовому выпрямителю выпрямленный сигнал выглядит следующим образом:

Может быть преобразован в сигнал постоянного тока близкого к уровню, например:

Конденсаторы — упрямые компоненты, они всегда будут пытаться противостоять резким перепадам напряжения.Конденсатор фильтра будет заряжаться по мере увеличения выпрямленного напряжения. Когда выпрямленное напряжение, поступающее в конденсатор, начинает быстро снижаться, конденсатор получит доступ к своему банку накопленной энергии, и он будет очень медленно разряжаться, передавая энергию нагрузке. Конденсатор не должен полностью разрядиться, пока входной выпрямленный сигнал не начнет снова увеличиваться, заряжая конденсатор. Этот танец разыгрывается много раз в секунду, снова и снова, пока используется источник питания.

Цепь питания переменного тока в постоянный.Крышка фильтра (C1) имеет решающее значение для сглаживания сигнала постоянного тока, посылаемого в цепь нагрузки.

Если вы разорвите любой блок питания переменного тока в постоянный, вы обязательно найдете хотя бы один довольно большой конденсатор. Ниже показаны внутренности настенного адаптера постоянного тока на 9 В. Заметили там конденсаторы?

Конденсаторов может быть больше, чем вы думаете! Есть четыре электролитических крышки, похожие на жестяную банку, в диапазоне от 47 мкФ до 1000 мкФ. Большой желтый прямоугольник на переднем плане — это высоковольтный 0.Крышка из полипропиленовой пленки 1 мкФ. И синяя дискообразная крышка, и маленькая зеленая посередине — керамические.

Хранение и поставка энергии

Кажется очевидным, что если конденсатор накапливает энергию, одно из множества его применений — подача этой энергии в цепь, как аккумулятор. Проблема в том, что конденсаторы имеют гораздо более низкую плотность энергии , чем батареи; они просто не могут вместить столько же энергии, как химическая батарея того же размера (но этот разрыв сокращается!).

Положительным моментом конденсаторов является то, что они обычно служат дольше, чем батареи, что делает их лучшим выбором с экологической точки зрения. Они также способны выдавать энергию намного быстрее, чем аккумулятор, что делает их подходящими для приложений, которым требуется короткий, но большой всплеск мощности. Вспышка камеры может получать питание от конденсатора (который, в свою очередь, вероятно, заряжался от аккумулятора).

Фильтрация сигналов

обладают уникальной реакцией на сигналы различной частоты.Они могут блокировать низкочастотные компоненты или составляющие сигнала постоянного тока, позволяя при этом проходить более высоким частотам. Они как вышибалы в очень эксклюзивном клубе только для высоких частот.

Фильтрация сигналов может быть полезна во всех видах приложений обработки сигналов. Радиоприемники могут использовать конденсатор (среди других компонентов) для отключения нежелательных частот.

Другой пример фильтрации сигнала конденсатора — пассивные кроссоверные схемы внутри громкоговорителей, которые разделяют один аудиосигнал на множество.Последовательный конденсатор блокирует низкие частоты, поэтому оставшиеся высокочастотные части сигнала могут поступать на твитер динамика. При прохождении низких частот в цепи сабвуфера высокие частоты в основном могут быть шунтированы на землю через параллельный конденсатор.

Очень простой пример схемы кроссовера аудио. Конденсатор блокирует низкие частоты, а катушка индуктивности блокирует высокие частоты. Каждый из них может использоваться для доставки нужного сигнала настроенным аудиодрайверам.

Снижение рейтинга

При работе с конденсаторами важно проектировать свои схемы с конденсаторами, которые имеют гораздо более высокий допуск, чем потенциально самый высокий скачок напряжения в вашей системе.

Вот отличное видео от инженера SparkFun Шона о том, что происходит с различными типами конденсаторов, когда вы не можете снизить номинальные параметры конденсаторов и превысить их максимальное напряжение. Вы можете прочитать больше о его экспериментах здесь.

Покупка конденсаторов

Храните на этих маленьких компонентах накопителя энергии или используйте их в качестве начального блока питания.

Наши рекомендации:

Комплект конденсаторов SparkFun

Это комплект, который предоставляет вам базовый ассортимент конденсаторов, чтобы начать или продолжить возиться с электроникой. Нет мес…

Конденсатор керамический 0.1 мкФ

Это очень распространенный конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Используется во всевозможных приложениях для разъединения микросхем от источников питания. 0,1 дюйма с интервалом…

Суперконденсатор — 10Ф / 2.5В

Да, вы правильно прочитали — конденсатор 10 Фарад. Этот маленький колпачок можно зарядить, а затем медленно рассеять на протяжении всего…

Ресурсы и дальнейшее развитие

Уф.Почувствуйте себя экспертом по конденсаторам ?! Хотите узнать больше об основах электроники? Если вы еще этого не сделали, подумайте о прочтении некоторых других распространенных электронных компонентов:

Или, может быть, некоторые из этих руководств привлекут ваше внимание?

Как выбрать типы конденсаторов на основе различных приоритетов

Конденсатор играет жизненно важную роль в современном электронном мире. Каждое устройство требует конденсаторов. Выбор типа конденсатора также очень важен, поскольку он доступен в разных формах и с разными номиналами.Все будет подробно обсуждено, и все пункты изложены простыми словами, которые помогут легко понять. История конденсатора началась с 1745 года, и многие улучшения были внесены выдающимся ученым. Современные конденсаторы, которые мы используем сейчас, были разработаны в 1957 году ученым Х. Беккером. В процессе разработки каждый конденсатор сыграл значительную роль в мире электроники. Жизнь стала такой простой с конденсатором.

Что такое конденсатор?

Конденсатор относится к системе пассивных элементов.Он сохраняет электрический заряд временно и статически в виде статического электрического поля. Он состоит из двух параллельных проводящих пластин, разделенных никакими проводящими пластинами, то есть областью, которая называется диэлектриком. Это будет керамика, алюминий, воздух, вакуум и т. Д.

Формула конденсатора представлена ​​как

C = EA / d

• Емкость (C) пропорциональна диэлектрической проницаемости ℰ диэлектрической среды и пропорциональна площадь двух проводящих пластин (A).
• Величина емкости зависит от расстояния между пластинами (d).
• Чем больше площадь пластин, разделенных небольшим расстоянием, тем больше емкость и они расположены в материале с высокой диэлектрической проницаемостью.
• Изменяя E, d или A, можно легко изменить значение C.
• Единица конденсатора «Фарад». Но обычно его можно найти в микрофарадах, пикофарадах и нанофарадах.

Зарядка конденсатора

Диэлектрик играет ключевую роль в классификации конденсаторов. Следует учитывать следующие факторы:

• Рабочее напряжение
• Размер
• Сопротивление утечки
• Допустимый допуск, стабильность
• Цены

Если требуется более высокое значение емкости (C), чем увеличение перекрестного площадь сечения диэлектрика, или уменьшить расстояние разделения, или использовать диэлектрический материал с более высокой диэлектрической проницаемостью.

Типы конденсаторов

Существуют различные типы конденсаторов:

• Бумажный конденсатор
• Керамический конденсатор
• Электролитный конденсатор
• Полиэфирный конденсатор
• Поликарбонатный конденсатор
• 2 9013 Конденсатор с переменным бумажным потоком простейшая форма конденсаторов.Вощеную бумагу держат между двумя алюминиевыми фольгами, то есть зажатой. Накройте алюминиевую фольгу вощеной бумагой. Снова накройте эту вощеную бумагу другой фольгой. Теперь скатайте это как цилиндр. Наденьте две металлические заглушки на оба конца рулона. Вся эта сборка должна быть заключена в футляр. В процессе скручивания конденсатор с большой площадью поперечного сечения собирается в достаточно меньшем пространстве.
  Бумажный конденсатор

  Керамический конденсатор

  Конструкция керамического конденсатора довольно проста.Между двумя металлическими дисками помещается один тонкий керамический диск, и эти выводы припаяны к металлическим дискам. Все покрыто изолированным защитным покрытием.

  Керамический конденсатор

  Электролитный конденсатор

  Электролитный конденсатор используется для очень больших значений емкости, которые могут быть легко достигнуты с помощью этого типа конденсатора. Он не только страдает от высокого тока утечки, но и от низкого уровня рабочего напряжения этого электролитического конденсатора. Использование электролита в конденсаторе будет поляризованным, что является основным недостатком.

  Электролитический конденсатор

  Для изготовления электролитического конденсатора в качестве диэлектрика используется пленка оксида тантала или оксид алюминия толщиной несколько микрометров. Здесь емкость конденсатора будет очень высокой, поскольку диэлектрик будет таким тонким. Это потому что; толщина диэлектрика обратно пропорциональна емкости. Рабочее напряжение устройства снижено. Частным случаем электролитического конденсатора является тантал. Конденсаторы этого типа меньше по размеру, чем конденсаторы из алюминия при том же значении емкости.Вот почему при очень высоком значении емкости конденсаторы с электролитом алюминиевого типа не используются при высоком значении емкости. В таких случаях используются электролитические конденсаторы танталового типа.

  S Нет	Материал	Диэлектрическая постоянная	Диэлектрическая прочность, В / 0,001 дюйм
  1	Воздух	1	80
  2	Слюда	1800
  3	Фарфор	5	750
  4	Бумага (промасленная)	3-4	1500
  5	Стекло	4	200
  6	Титанаты	100-200	100

  Полиэфирный конденсатор

  Полиэфирный конденсатор также называется майларовым ПЭТ.Это идеальное решение для большого количества конденсаторов. Между двумя обкладками конденсатора помещена полиэфирная пленка для диэлектрика. Его свойства уникальны. Полиэфирный диэлектрик на основе химических эфиров. Полиэфиры включают как синтетические материалы, так и встречающиеся в природе.

  Полиэфирный конденсатор

  Обзор свойств полиэфирного конденсатора Диэлектрик

  90

  S Нет	Свойство	Значение
  1	Температурный коэффициент (ppm / oC)	+ 400_ + 200
  Дрейф емкости	1.5
  3	Диэлектрическая проницаемость (при 1 МГц)	3,2
  4	Диэлектрическая абсорбция (%)	0,2
  5	Коэффициент рассеяния	0,5	6	Сопротивление изоляции (МОм x мкФ)	25000
  7	Максимальная температура (oC)	125

  Применения полиэфирных конденсаторов включают

  • Он справляется с высокими уровнями пикового тока
  • Развязка и приложения связи и блокировка постоянного тока.
  • Полиэфирный конденсатор фильтрует высокие допуски там, где это не требуется.
  • Используется в аудиоприложениях.
  • Питание подается на очень высокий уровень емкости электролитических конденсаторов, где в этом нет необходимости.

  Конденсатор из поликарбоната

  Его диэлектрический материал очень стабилен. Конденсатор из поликарбоната будет иметь высокий допуск. Может работать в диапазоне температур от -55 ° C до + 125 ° C. В дополнение к этому, хороший коэффициент рассеяния и сопротивление изоляции.Эти конденсаторы относятся к группе термопластичных полимеров.

  Конденсатор из поликарбоната

  Конденсатор из поликарбоната очень стабилен и позволяет использовать конденсаторы с высокими допусками, которые можно использовать в любом температурном диапазоне.

  Свойства поликарбоната:

  S No	Параметр	Значение
  1	Объемное сопротивление	Ом · см
  2	Водопоглощение 0.15% Диэлектрик в процессе литья под давлением изготавливается и лучше всего работает как металлизированный. Металлизированные электроды используются только для соединений, конструктивных целей. Металлизированные электроды имеют наплавленные металлические электроды.Он устраняет любое короткое замыкание или неисправность за счет испарения электрода в области короткого замыкания и восстанавливает срок службы конденсатора. Применение поликарбонатных конденсаторов Используется в качестве фильтра, синхронизации и прецизионности для приложений связи Прецизионные конденсаторы там, где это необходимо (менее ± 5%). Используется для переменного тока. Переменный конденсатор В переменном конденсаторе емкость может повторяться и намеренно изменяться электронным или механическим способом.Эти переменные конденсаторы используются в основном в LC-цепях, которые задают резонансную частоту. Конденсатор переменной емкости используется при настройке магнитолы. Его также называют настроечным конденсатором или настроечным конденсатором или переменным реактивным сопротивлением. Он также используется для согласования импеданса в антенных тюнерах. Переменный конденсатор Перед выбором конденсатора необходимо учитывать следующие факторы: Стабильность: Величина конденсатора изменяется со временем и температурой. Стоимость: Это должно быть экономично Точность: +/- 20% не является обычным явлением Утечка: Диэлектрик будет иметь некоторое сопротивление и будет течь по постоянному току. Целевой коэффициент мощности и текущий коэффициент мощности на площадке Средняя и максимальная потребность в кВА или кВт на предлагаемом месте установки Характер нагрузки на площадке. Наличие места на месте установки, силовых кабелей и т. Д. Температурный коэффициент емкости изготовлен с учетом 25 градусов по Цельсию. Допуск конденсатора 00 Код Допуск B ± 0,1 пФ ± 0,5 пФ F ± 1% G ± 2% J ± 5% K ± 10% ± 20% Z + 80%, –20% Поляризация конденсатора будет иметь полярность, тогда как неполяризованная полярность не будет. Поляризация конденсатора Общее использование конденсаторов Используется для сглаживания в приложениях источника питания, когда требуется преобразовать сигнал из переменного в постоянный. Связь сигналов и развязка как конденсаторная связь. Используется для коррекции коэффициента мощности. В радиосистемах LC-генератор подключается для настройки на нужную частоту. Используется для фиксированного времени разряда и заряда конденсаторов. Для хранения энергии. Позволяет пропускать переменный ток и блокирует постоянный ток в цепях. Частота любого сигнала, который вы пытаетесь связать, или шума, который вы пытаетесь подавить Требуемое минимальное / максимальное значение Желаемое значение Тип корпуса / выводов Рабочее / максимальное напряжение Допуск Эквивалент последовательное сопротивление с поляризацией в порядке? Или нужен неполяризованный Рабочая температура Допуск, включая температурный коэффициент Утечка Требования к размеру Целевая цена Ценовой бюджет Предубеждения клиентов Доступность / время выполнения Требования к сроку службы ROH112 Требования к сроку службы Наличие образца Лента и катушка Репутация производителя Таким образом, речь идет о конденсаторе, различных типах конденсаторов и о факторах, которые мы должны проверить перед выбором конденсатора.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или цветовую кодировку конденсаторов при работе, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Каковы практические разветвления конденсаторов ? Фото: Руководство по выбору рабочего конденсатора Руководство по выбору рабочего конденсатора Рабочий конденсатор используется для непрерывной регулировки тока или фазового сдвига обмоток двигателя с целью оптимизации крутящего момента двигателя и эффективности.Поскольку он разработан для непрерывного режима работы, он имеет гораздо меньшую частоту отказов, чем пусковой конденсатор. Индекс Обзор Двойные рабочие и рабочие конденсаторы » Пусковые и рабочие конденсаторы» Технические характеристики Напряжение » Емкость» Частота (Гц) » Форма корпуса» Размер корпуса » Тип соединительной клеммы» Поиск и устранение неисправностей Замена рабочего конденсатора » Причины отказа» Срок службы конденсатора » Dual Run vs.Рабочие конденсаторы Единственное преимущество конструкции двойного рабочего конденсатора заключается в том, что он поставляется в небольшом корпусе всего с 3 подключениями. Помимо этого, нет другой разницы между рабочими и двойными рабочими конденсаторами. Если для монтажа достаточно места, допустимо использование двух отдельных рабочих конденсаторов вместо исходного двойного рабочего конденсатора. Обычно они имеют соединения, отмеченные буквой «C» для «общего», «H» или «Herm» для «герметичного компрессора» и «F» для «вентилятора». У них также будет два разных номинала конденсатора для двух разных частей.Более подробную информацию см. В нашем руководстве по конденсаторам двойного хода. Пусковые и рабочие конденсаторы Пусковые конденсаторы дают большое значение емкости, необходимое для запуска двигателя в течение очень короткого (секунд) периода времени. Они предназначены только для прерывистой работы и катастрофически выйдут из строя, если будут слишком долго находиться под напряжением. Рабочие конденсаторы используются для непрерывного управления напряжением и током обмоток двигателя и поэтому работают в непрерывном режиме. Как правило, они имеют гораздо меньшее значение емкости. Взаимозаменяемы ли пусковой и рабочий конденсаторы? В необычных обстоятельствах рабочий конденсатор может использоваться в качестве пускового конденсатора, но доступные для него значения намного ниже, чем значения, обычно доступные для специальных пусковых конденсаторов. Номинальные значения емкости и напряжения должны соответствовать исходным характеристикам пускового конденсатора. Пусковой конденсатор нельзя использовать в качестве рабочего конденсатора, потому что он не может выдерживать ток непрерывно (всего пару секунд). Посмотрите видеоинструкцию ниже, чтобы узнать о различиях между пусковыми и рабочими конденсаторами. Технические характеристики В большинстве приложений с рабочими конденсаторами используется номинальная емкость 2,5–100 мкФ (микрофарад) и напряжение 370 или 440 В переменного тока. Они также обычно всегда рассчитаны на 50 и 60 Гц. Корпуса имеют круглую или овальную форму, чаще всего используются стальной или алюминиевый корпус и крышка. Концевые заделки обычно представляют собой нажимные-дюймовые клеммы с 2–4 клеммами на клемму подключения. Напряжение: Выберите конденсатор с номинальным напряжением, равным или превышающим исходный конденсатор. Если вы используете конденсатор на 370 вольт, конденсатор на 370 или 440 вольт будет работать, хотя блок на 440 вольт на самом деле прослужит дольше. Рабочий конденсатор будет иметь маркированное напряжение, указывающее допустимое пиковое напряжение, а не рабочее напряжение. Емкость: Выберите конденсатор со значением емкости (указанным в MFD, мкФ или микрофарадах), равным исходному конденсатору.Не отклоняйтесь от исходного значения, так как оно задает рабочие характеристики мотора. Гц: Выберите конденсатор с номинальной частотой Гц оригинала. Почти все конденсаторы tun будут иметь маркировку 50/60. Тип корпуса: Круглый или овальный? Конденсаторы круглого сечения являются наиболее распространенными, но многие двигатели по-прежнему имеют овальную конструкцию. С точки зрения электричества разницы нет. Подгонка — единственный вопрос здесь. Если пространство в монтажной коробке не ограничено, стиль корпуса значения не имеет. Общий размер: Как и стиль корпуса, габаритные размеры не имеют электрического значения. Выберите конденсатор, который поместится в отведенном для этого месте. Тип клеммы: Большинство конструкций клемм рабочего конденсатора включают в себя нажимную вкладку размером 1–4 ¼ «и будут иметь 3 или 4 выступа. Просто убедитесь, что у вас достаточно вкладок на каждую клемму подключения для выполнения необходимых подключений. Выбор продукции Круглый, 370 В перем. Тока Круглый, 370-440 В перем. Тока > Овальный, 370-440 В перем. Тока Устранение неисправностей Когда пора заменить рабочий конденсатор? Как правило, рабочий конденсатор намного превосходит пусковой конденсатор того же двигателя.Конденсатор рабочего двигателя изнашивается по-разному, что немного усложняет задачу определения необходимости его замены. Когда рабочий конденсатор начинает работать за пределами допустимого диапазона, это обычно обозначается падением значения номинальной емкости. Для большинства стандартных двигателей рабочий конденсатор будет иметь «допуск», описывающий, насколько близко к номинальному значению емкости может быть фактическое значение. Обычно это от +/- 5% до 10%. Для большинства двигателей, пока фактическое значение находится в пределах 10% от номинального значения, вы в хорошей форме.Если емкость выходит за пределы этого диапазона, конденсатор следует заменить. Из-за дефекта в конструкции конденсатора или неисправности двигателя, не связанной с конденсатором, рабочий конденсатор иногда вздувается из-за внутреннего давления. Для большинства современных конструкций рабочих конденсаторов это приведет к размыканию цепи и отключению внутренней спиральной мембраны в качестве защитной меры для предотвращения лопания конденсатора. Проверка в данном случае проста: если она вздулась, пора заменить.Если вы не измерили целостность клемм, пришло время заменить. Посмотрите видео ниже о том, как заменить рабочий конденсатор в кондиционере. Причины выхода из строя В зависимости от того, насколько близок рабочий конденсатор к его расчетному сроку службы, может быть несколько факторов, определяющих, почему рабочий конденсатор вышел из строя. Время — Все конденсаторы имеют расчетный срок службы.Несколько факторов можно поменять местами или объединить, чтобы увеличить или уменьшить срок службы рабочего конденсатора, но как только расчетный срок службы превышен, внутренние компоненты могут начать более быстро разрушаться и снижаться производительность. Проще говоря, выход из строя может произойти из-за того, что конденсатор «просто старый». Heat — Превышение расчетного предела рабочей температуры может иметь большое влияние на ожидаемый срок службы рабочего конденсатора. Как правило, у двигателей, которые работают в жарких условиях или с недостаточной вентиляцией, срок службы рабочего конденсатора значительно сокращается.То же самое может быть вызвано излучением тепла от обычно горячего двигателя, в результате чего конденсатор перегревается. Если вы можете держать рабочий конденсатор в холодном состоянии, он прослужит намного дольше. Ток — отказ двигателя приводит к перегрузке конденсатора. Этот сценарий встречается реже, поскольку обычно сопровождается частичным или полным отказом двигателя. Двигатель перегружен или имеет сбой в обмотках, что приводит к нарастанию тока. Это может повлиять на конденсатор. Напряжение — Этот единственный фактор может иметь экспоненциальный эффект в сокращении расчетного срока службы. Рабочий конденсатор должен иметь указанное номинальное напряжение, которое нельзя превышать. В качестве примера возьмем 440 вольт. При 450 вольт срок службы может сократиться на 20%. При 460 вольт срок службы может сократиться на 50%. При 470 вольт срок службы сокращается на 75% и так далее. То же самое можно применить и в обратном направлении, чтобы увеличить срок службы за счет использования конденсатора с номинальным напряжением, значительно превышающим необходимое, хотя и в менее значительной степени. Срок службы конденсатора Средняя точка для качественного конденсатора послепродажного обслуживания (того, который не идет в комплекте с вашим двигателем) составляет от 30 000 до 60 000 часов работы. Установленные на заводе рабочие конденсаторы иногда имеют гораздо меньший расчетный срок службы. В отраслях с высокой конкуренцией, где каждая деталь может иметь значительное влияние на стоимость или где предполагаемое использование двигателя, вероятно, будет прерывистым и нечастым, можно выбрать рабочий конденсатор более низкого класса с расчетным сроком службы всего 1000 часов. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт