Электрийн конденсатор — Версийн башхалла
[талланза верси] | [талланза верси] |
Чулацам дӀабаьккхина Чулацам тӀетоьхна
Simba16 (дийцар | къинхьегам) ++ |
Simba16 (дийцар | къинхьегам) Нисдарах лаьцна йаздина дац |
||
МогӀа 1:
[[Сурт:Capacitor principle sketch.png|thumb|Конденсаторан конструкцин бух
[[Сурт:Photo-SMDcapacitors.jpg|thumb|250px|Аьрру
[[Сурт:SMD capacitor.jpg|thumb|SMD-конденсатор платин
[[Сурт:Kondensatory-rozne.jpg|thumb|250|Тайп-тайпана конденсатораш]]
'''Конденса́тор''' (
<!--
==
В [[1745 год]]у в [[Лейден]]е немецкий физик [[Клейст, Эвальд|Эвальд Юрген фон Клейст]] и голландский физик [[Мушенбрук, Питер ван|Питер ван Мушенбрук]] случайно создали конструкцию-прототип электрического конденсатора
== Свойства конденсатора ==
МогӀа 17:
<math>\hat Z_C = \frac{1}{j \omega C} = -\frac{j}{\omega C} = -\frac{j}{2\pi f C}</math>,
где '''''j'''''
При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров
[[Резонанс#Электроника|Резонансная частота]] конденсатора равна
МогӀа 31:
<math> W = {C U^2 \over 2} = {qU \over 2 } ={ q^ 2 \over 2C } </math>
где '''''U'''''
== Обозначение конденсаторов на схемах ==
МогӀа 53:
|}
На [[Принципиальная схема|электрических принципиальных схемах]] номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в [[Фарад|микрофарадах]] (1 мкФ = 1·10<sup>6</sup> пФ = 1·10<sup>
В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из [[Ряды номиналов радиодеталей|десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24]], то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.
МогӀа 63:
Основной характеристикой конденсатора является его ''[[электрическая ёмкость|ёмкость]]'', характеризующая способность конденсатора накапливать [[электрический заряд]]. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, [[электрический заряд|заряд]] на обкладке пропорционален [[Электрическое напряжение|напряжению]] между обкладками ({{math|''q {{=}} CU''}}). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы ([[ионистор]]ы) с ёмкостью до десятков фарад.
Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью {{math|''S''}} каждая, расположенных на расстоянии {{math|''d''}} друг от друга, в системе [[СИ]] выражается формулой: <math>\scriptstyle C = \tfrac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}</math>, где <math>\scriptstyle\varepsilon</math>
Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи ''параллельно'' соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.
МогӀа 89:
==== Удельная ёмкость ====
Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью
==== Плотность энергии ====
МогӀа 96:
==== Номинальное напряжение ====
Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение
Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением [[температура|температуры]] допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой [[скорость|скорости]] движения [[носители заряда|носителей заряда]] и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.
МогӀа 105:
==== Опасность разрушения (взрыва) ====
Взрывы электролитических конденсаторов
Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают вышибной предохранительный клапан или выполняют надсечку корпуса (часто её можно заметить в виде креста или в форме букв X, K или Т на торце цилиндрического корпуса, иногда, на больших конденсаторах, она покрыта пластиком). При повышении внутреннего давления вышибается пробка клапана или корпус разрушается по насечке, пары электролита выходят в виде едкого газа и, даже, брызг жидкости. При этом разрушение корпуса конденсатора происходит без взрыва, разбрасывания обкладок и сепаратора.
МогӀа 112:
Старые электролитические конденсаторы выпускались в герметичных корпусах и в конструкции их корпусов не предусматривалась взрывобезопасность. Скорость разлёта осколков при взрыве корпуса устаревших конденсаторов может быть достаточно большой, чтобы травмировать человека.
В отличие от электролитических, взрывоопасность оксиднополупроводниковых (танталовых) конденсаторов связана с тем, что такой конденсатор фактически представляет собой взрывчатую смесь: в качестве горючего служит тантал, а в качестве окислителя
=== Паразитные параметры ===
МогӀа 126:
|[[Файл:Cap_equiv_circ.gif|left]]
|
* {{math|''C''}}
* {{math|''r''}}
* {{math|''R''}}
* {{math|''L''}}
|}
==== Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки ''R<sub>d</sub>'' и саморазряд ====
Сопротивление изоляции
Из-за тока утечки, протекающего через слой диэлектрика между обкладками и по поверхности диэлектрика, предварительно заряженный конденсатор с течением времени теряет заряд (саморазряд конденсатора). Часто, в спецификациях на конденсаторы, сопротивление утечки определяют через [[постоянная времени|постоянную времени ''T'']] саморазряда конденсатора, которая численно равна произведению ёмкости на сопротивление утечки:
МогӀа 139:
: <math>T = R_d C_0</math>
''T''
Хорошие конденсаторы с полимерными и керамическими диэлектриками имеют постоянные времени саморазряда достигающие многих сотен тысяч часов.
==== Эквивалентное последовательное сопротивление
Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС ({{lang-en|[[:en:Equivalent_series_resistance|ESR]]}}), [[внутреннее сопротивление]]) обусловлено, главным образом, электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также учитывает потери в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор, вследствие [[Скин-эффект|поверхностного эффекта]].
МогӀа 150:
Некоторые схемы (например, стабилизаторы напряжения) критичны к диапазону изменения ЭПС конденсаторов в своих цепях. Это связано с тем, что при проектировании таких устройств инженеры учитывают этот параметр в фазочастотной характеристике (ФЧХ) обратной связи стабилизатора. Существенное изменение со временем ЭПС применённых конденсаторов изменяет ФЧХ, что может привести к снижению [[Теория автоматического управления#Запас_устойчивости_САУ|запаса устойчивости]] контуров авторегулирования, и, даже, к самовозбуждению.
Существуют специальные приборы (ESR-метры) для измерения этого достаточно важного параметра конденсатора, по которому можно часто определить пригодность его дальнейшего использования в определённых целях. Этот параметр, кроме собственно ёмкости (ёмкость
==== Эквивалентная последовательная индуктивность
Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. Результатом этой распределенной паразитной индуктивности является превращение конденсатора в [[колебательный контур]] с характерной '''собственной частотой резонанса'''. Эта частота может быть измерена и обычно указывается в параметрах конденсатора либо в явном виде либо в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.
==== Саморазряд ====
Предварительно заряженный конденсатор с течением времени теряет запасённую энергию за счёт тока утечки, протекающего через слой диэлектрика между обкладками. Часто в справочниках на конденсаторы приводится параметр
==== Тангенс угла диэлектрических потерь ====
Тангенс угла диэлектрических потерь
<math>~\rm{tg}\, \delta =\frac{\varepsilon_{im}}{\varepsilon_{re}}=\frac{\sigma}{\omega\varepsilon_{a}}.</math>
Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол <math>\scriptstyle \varphi = \tfrac{\pi}{2} - \delta ,</math> где {{math|δ}}
==== Температурный коэффициент ёмкости (''ТКЕ'') ====
''ТКЕ''
: <math> TKE = \frac{\Delta C}{C \Delta T} </math>.
где <math>\Delta C</math>
Таким образом, изменение ёмкости от температуры (при не слишком больших изменениях температуры) выражается [[линейная функция|линейной]] функцией:
: <math>\scriptstyle C(T) = C_{H.y.} + TKE \cdot C_{H.y.} \cdot \Delta T,</math>,
где <math>\Delta T</math>
''TKE'' применяется для характеристики конденсаторов с практически линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ''ТКЕ'' указывается в спецификациях не для всех типов конденсаторов.
МогӀа 182:
Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение на обкладках снова появится как если бы мы разрядили конденсатор не до нуля. Это явление получило название диэлектрическая абсорбция (диэлектрическое поглощение). Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных [[RC-цепь|''RC''-цепочек]] с различной [[постоянная времени|постоянной времени]]. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора.
Подобный эффект можно наблюдать практически на всех типах диэлектриков. В электролитических конденсаторах он особенно ярок и является следствием [[химическая реакция|химических реакций]] между электролитом и обкладками. У конденсаторов с твердым диэлектриком (например, керамических и слюдяных) эффект связан с остаточной [[Поляризация диэлектриков|поляризацией диэлектрика]]. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с неполярными диэлектриками: [[тефлон]] ([[фторопласт]]), [[полистирол]], [[полипропилен]] и
Эффект зависит от времени зарядки конденсатора, времени закорочения, иногда от температуры. Количественное значение абсорбции принято характеризовать ''коэффициентом абсорбции'', который определяется в стандартных условиях.
МогӀа 189:
==== Пьезоэффект ====
Многие керамические материалы (например, титанат бария, обладающий очень высокой диэлектрической проницаемостью в не слишком сильных электрических полях) обладают [[пьезоэффект]]ом
Также, подобные диэлектрики проявляют и обратный пьезоэффект
==== Самовосстановление ====
В некоторых типах конденсаторов в месте [[электрический пробой|пробоя изоляции]] прогорают обкладки
== Классификация конденсаторов ==
МогӀа 205:
* ''Конденсаторы с [[жидкость|жидким]] диэлектриком''.
* ''Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: '' [[стекло|стеклянные]] (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), [[слюда|слюдяные]], [[керамика|керамические]], тонкослойные из неорганических плёнок.
* ''Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком:'' [[бумага|бумажные]], металлобумажные, плёночные, комбинированные
* ''Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы.'' Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется [[окисел|оксидный]] слой на металлическом [[анод]]е. Вторая обкладка ([[катод]])
{{cite web
| url = http://products.nichicon.co.jp/en/pdf/XJA043/e-pw.pdf
МогӀа 215:
| archiveurl = http://www.webcitation.org/6FbzqeaHw
| archivedate = 2013-04-04
}}</ref>. Рабочая температура
{{cite web
| url = http://petrointrade.ru/wp-content/uploads/Alyuminievye-electroliticheskie-condensatory-Vishay.pdf
МогӀа 226:
| archivedate = 2013-03-27
}}</ref>
* ''[[Твердотельный конденсатор|Твердотельные конденсаторы]]''
[[Файл:Kondens-podstr.JPG|thumb|200px|Керамический подстроечный конденсатор]]
Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:
* ''Постоянные конденсаторы''
* ''[[Переменный конденсатор|Переменные конденсаторы]]''
* ''Подстроечные конденсаторы''
В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, [[дозиметр]]ические, пусковые и другие конденсаторы.
МогӀа 268:
|-
!Масляные конденсаторы переменного тока
|Промасленная бумага|| В основном разрабатывались для обеспечения очень больших ёмкостей для промышленного применения в цепях переменного тока, выдерживая при этом большие токи и высокие пиковые напряжения частотой силовой питающей сети. В их задачи входит пуск и работа электрических моторов переменного тока, разделение фаз, коррекция коэффициента мощности, стабилизация напряжения, работа с контрольным оборудованием и
|-
!Масляные конденсаторы постоянного тока
МогӀа 285:
|-
![[Полиэтилентерефталат]]ные конденсаторы
|Полиэтилентерефталатная плёнка||Меньше чем бумажные или полипропиленовые конденсаторы со схожими характеристиками. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку или их комбинации. ПЭТ конденсаторы почти полностью заменили бумажные для задач, где требуется работа с прямым (постоянным) током. Имеют рабочие напряжения вплоть до 60000 вольт при постоянном токе, а рабочую температуру до 125
|-
!Полиамидные конденсаторы
|[[Полиамид]]||Рабочая температура до 200
|-
![[Каптон]]овые конденсаторы
||Полиимидная плёнка марки Каптон||Аналогичны ПЭТ, но обладают значительно более высокой рабочей температурой (вплоть до 250
|-
!Поликарбонатные конденсаторы
|[[Поликарбонат]]||Имеют лучшее сопротивление изоляции, тангенс угла потерь и диэлектрическую адсорбцию в сравнении с полистирольными конденсаторами. Обладают лучшей влагостойкостью. Температурный коэффициент примерно ±80 ppm. Выдерживают полное рабочее напряжение на всём температурном диапазоне (от −55
|-
!Полисульфоновые конденсаторы
|[[Полисульфон]]||Аналогичны поликарбонатным. Могут выдерживать полное номинальное напряжение на сравнительно высоких температурах. Поглощение влаги около 0,2
|-
!Полипропиленовые конденсаторы
МогӀа 303:
|-
!Полистирольные конденсаторы
|[[Полистирол]]||Отличные плёночные высокочастотные конденсаторы общего применения. Имеют отличную стабильность, высокую влагостойкость и малый отрицательный температурный коэффициент, позволяющий использовать их для компенсации положительного температурного коэффициента других компонентов. Идеальны для маломощных высокочастотных и прецизионных аналоговых задач.||Максимальная рабочая температура ограничена +85
|-
!Фторопластовые конденсаторы
|[[Политетрафторэтилен]]||Отличные плёночные высокочастотные конденсаторы общего применения. Очень низкие диэлектрические потери. Рабочая температура до 250
|-
!Металлизированные полиэтилентерефталатные и поликарбонатные конденсаторы
МогӀа 331:
|-
!Алюминиевые электролитические конденсаторы
|[[Оксид алюминия]]||Огромное отношение ёмкости к объёму, недорогие, полярные. В основном применяются как сглаживающие и питающие конденсаторы в источниках питания. Наработка на отказ конденсатора с максимально допустимой рабочей температурой 105
|-
!Танталовые конденсаторы
МогӀа 361:
Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.
* Конденсаторы (совместно с [[катушка индуктивности|катушками индуктивности]] и/или [[резистор]]ами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, [[фильтр (электроника)|фильтров]], цепей [[Обратная связь (техника)|обратной связи]], [[колебательный контур|колебательных контуров]] и
* При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в [[фотовспышка]]х, [[Пушка Гаусса|электромагнитных ускорителях]], [[Устройство лазера|импульсных лазерах с оптической накачкой]], [[Генератор Маркса|генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ)]], [[генератор Кокрофта-Уолтона|генераторах Кокрофта-Уолтона]] и
* Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента [[Компьютерная память|памяти]] или устройства хранения электрической энергии.
МогӀа 388:
==== Старая система обозначений ====
Буквенная система распространяется на конденсаторы, разработанные до 1960 года. В этой системе первая буква К означает конденсатор, вторая
==== Новая система обозначений ====
В соответствии с новой (цифровой) системой маркировки конденсаторы делятся на группы по виду диэлектрика, назначению и варианту исполнения<ref>''Бодиловский Б. Г.'' Справочник молодого радиста: 4-е изд., перераб. и доп.
-->
МогӀа 399:
== Литература ==
* {{ВТ-ЭСБЕ|Конденсатор, электрический}}
* Учебник физики для средних специальных учебных заведений. Авторы: Л.
== Хьажорагаш ==
{{commonscat|Capacitors|Фото}}
* [http://www.dvo.sut.ru/libr/eqp/031/22.htm К.
* [http://cxem.net/sprav/sprav12.php Конденсаторы. Кодовая маркировка.]
* [http://www.155la3.ru/conder_unknown_1.htm Конденсатор 1934 года. СССР, Московский электротехнический завод им. Орджоникидзе]
|