Конденсатор – небольшой элемент, присутствующий практически в любой электронной схеме. Его значимость безусловна, но вот принцип работы описать могут не многие. Но основной функционал стандартного конденсатора можно описать вполне простыми словами, и сперва необходимо понять, что такое конденсатор, и из чего он состоит.
Рисунок 1: Маркировка конденсаторов и обозначение электродов
Из чего состоит простой конденсатор?
Временно отложив в сторону сложные, многофункциональные конденсаторы, применяющиеся в промышленности и автоматизации некоторых система, необходимо ответить на простой вопрос: «Из каких элементов состоит конденсатор»?
Рисунок 3: Структура конденсатора
Структура конденсатора:
- Первая металлическая пластина, к которой подаётся «+».
- Диэлектрический материал. Это такой материал, который не проводит электрический ток. К наиболее популярным диэлектрикам относятся: стекло, картон, фарфор, резина, некоторые виды смол, дерево.
- Вторая металлическая пластина, на которую приходит «-».
Современный конденсатор по своей форме представляет небольшой бочонок с двумя выводами. При выборе такого бочонка необходимо точно знать его ёмкость – основной рабочий параметр любого конденсатора.
Как найти неисправный конденсатор в телевизоре без приборов
Как работает конденсатор?
При подаче напряжения на конденсатор создаётся электрическое поле на металлических пластинах и элемент заряжается как аккумуляторная батарея небольшой ёмкости. Совсем небольшой ёмкости. Диэлектрик, расположенный между пластинами, не позволяет замкнуть цепь и соединиться зарядам. Получается, что каждый конденсатор является накопительным элементам, так как после отключения напряжения, заряды некоторое время остаются на металлических пластинах.
Рисунок 2: Пример простого полимерного конденсатора
Чтобы высвободить накопившийся заряд, выводы обкладок (металлических пластин) конденсатора необходимо замкнуть.
Современные конденсаторы только внешне могут быть выполнены в виде бочонков, но внутри пластины имеют часто очень разнообразную форму. Например, уникальные спиралевидные или сферические обкладки. Такая форма пластин позволяет в несколько раз увеличить ёмкость элемента без изменения его внешних габаритов.
Зачем применяют конденсаторы
Если устройство и принцип действия конденсатора стали немного понятны, то вопрос «зачем?» остаётся открытым.
Конденсаторы применяются с целью:
- Поддержания разницы потенциалов на другом элементе . Например, есть микроконтроллер – элемент, очень чувствительный к просадкам напряжения и если вольтаж падает, то он автоматически перезапускается. Конденсатор способен поддерживать напряжение именно в такие моменты, продолжая работу микроконтроллера без перерывов.
- Фильтрования . Данный вопрос куда сложнее предыдущего, так как здесь чаще всего задействованы низкие и высокие частоты. Сказать можно одно: конденсаторы применяются с целью фильтрования как высоких, так и низких частот.
Конденсаторы применяются практически во всех современных электронных изделиях. От простого блока питания для смартфона или небольшой коробки управления ёлочной гирляндой и до автоматических шкафов управления серьёзными производственными конвейерами. Следует сразу уточнить, что при неисправности электронной схемы, первое место, куда необходимо обратить своё внимание – это именно конденсаторы.
Чтобы более подробно ознакомиться с работой конденсаторов, надо более глубоко окунуться в дебри электроники, но лучше всего познакомиться с другими элементами, такими как резисторы и диоды. Достаточно сказать, что стоимость конденсатора минимальна, но починка всего устройства иногда выходит в очень крупную сумму.
Источник: dzen.ru
Для чего нужен конденсатор в электронике?
В электронике используется множество различных деталей, которые вместе позволяют осуществлять целый ряд действий. Одной из них является конденсатор. И в рамках статьи будет вестись речь о том, что это за механизм, как работает, для чего нужен конденсатор и что он делает в схемах.
Что называется конденсатором?
Конденсатор – это пассивное электрическое устройство, которое в схемах может выполнять различные задачи благодаря умению копить заряд и энергию электрического поля. Но главный спектр применения – это в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов. Так, благодаря конденсаторам осуществляется передача сигнала между усилительными каскадами, задаются временные интервалы для выдержки времени, строят фильтры высоких и низких частот. Благодаря своим свойствам он также используется для подборки частоты в разных генераторах.
В данном случае интерес с материальной точки зрения представляют не одни конденсаторы. Цена на такую необходимую продукцию может находиться в широком диапазоне. Так, она колеблется от значений в несколько единиц до десятков тысяч рублей. Всё зависит от требований и проблемы, которую должны решать конденсаторы. Цена для большинства из тех, что применяются в любительской радиоэлектронике, будет держаться на уровне нескольких десятков рублей.
Схематическое изображение
Внешне он выглядит как две обкладки, которые разделяются диэлектриком. Чем большую площадь имеют используемые пластины и чем они ближе, тем выше емкость конденсатора. Не зря вначале было применено слово «обкладки», ведь они внешне не всегда плоские. Так, в металлобумажных конденсаторах в качестве своеобразных пластин выступает алюминиевая фольга, которая свернута вместе бумажным диэлектриком в один плотный клубок (который повторяет форму металлического корпуса). Чтобы увеличить электрическую прочность, можно тонкую конденсаторную бумагу пропитать изолирующими составами (к примеру, трансформаторным маслом).
Данный вид конденсаторов может похвастаться емкостью, которая составляет несколько сотен микрофарад. По подобному принципу устроены и другие представители семейства этой детали электроники. А как проверить конденсатор и убедиться, что реальное положение дел соответствует надписям? Наиболее простой способ – воспользоваться цифровым мультиметром. Также ответ на вопрос, как проверить конденсатор, может дать омметр.
Принцип действия и для чего нужен конденсатор
Из обозначения и схематического изображения можно сделать заключение, что в качестве простейшего конденсатора могут выступить даже две металлические пластины, расположенные рядом. В качестве диэлектрика при этом справится воздух. Теоретически нет никакого ограничения на площадь пластин и расстояние между ними. Поэтому даже при разводе на огромные расстояния и уменьшении их размера, пускай и незначительная, но какая-то емкость сохраняется.
Такое свойство нашло использование в высокочастотной технике. Так, их научились делать даже в виде обычных дорожек печатного монтажа, а также просто скручивая два провода, которые находятся в полиэтиленовой изоляции. При использовании кабеля емкость конденсатора (мкф) увеличивается вместе с длиной. Но следует понимать, что если передаваемый импульс короткий, а провод длинный, то он может просто не дойти до точки назначения. Может использоваться конденсатор в цепи постоянного и переменного тока.
Накопление энергии
При увеличении емкости конденсатора такие процессы, как заряд и разряд протекают медленно. Напряжение на данном электрическом устройстве растёт по кривой линии, которая в математике называется экспонентой. Со временем напряжение конденсатора увеличится от значения в 0В до уровня источника питания (если не перегорит из-за слишком высоких значений последнего).
Электролитический конденсатор
На данный момент самой большой удельной емкостью при соотношении этого показателя и объема детали могут похвастаться электролитические конденсаторы. Их показатель вместимости достигает значений в 100 тысяч микрофарад, а рабочее напряжение до 600 В. Но работают они хорошо исключительно на низких частотах. Для чего нужен конденсатор такого типа?
Основная сфера применения – фильтры источников питания. Электролитические конденсаторы в схемы всегда включаются с соблюдением полярности. Электроды делают из тонкой пленки (которая сделана из оксида металлов). Так как тонкий слой воздуха между ними не является достаточно хорошим изолятором, то также сюда добавляется слой электролита (в качестве него выступают концентрированные растворы щелочей или кислот).
Суперконденсатор
Это новый класс электролитических конденсаторов, который называют ионисторами. Его свойства делают его похожим на аккумулятор, хотя и накладываются определённые ограничения. Так, их преимущество заключается в коротком времени заряда (обычно несколько минут). Для чего нужен конденсатор такого типа? Ионисторы используются как резервные источники питания.
При изготовлении они получаются неполярными, и где плюс, а где минус, определяется первой зарядкой (на заводе-производителе).
Значительное влияние на работоспособность оказывает температура и номинальное напряжение. Так, при 70˚C и 0,8 мощности дадут только 500 часов работы. При уменьшении напряжения до 0,6 от номинала, а температуры до 40 градусов срок его службы увеличится до 40 тысяч часов. Найти ионисторы можно в микросхемах памяти или электронных часах. Но вместе с этим имеют неплохие перспективы их использования в солнечных батареях.
Источник: www.syl.ru
Для чего нужен конденсатор в электрической цепи: особенности работы
Практически во всех электронных устройствах, от самых простых до высокотехнологичных, таких как материнские платы компьютеров, можно встретить один неизменно присутствующий элемент, являющийся пассивным компонентом. Но к сожалению, мало кто знает как устроен и для чего нужен конденсатор, и какие виды этого накопителя бывают.
Просто о сложном
Итак, это небольшое устройство для накопления электрического поля или заряда похоже на обычную банку, ту, в которой маринуют помидоры или хранят муку. Она точно так же в себе накапливает сухое вещество или жидкость, которую в неё поместят. Аналогия проста: по цепи бегут электроны, а на своей дороге встречают проводников, которые ведут их в «банку», где они и накапливаются, усиливая заряд.
Для того чтобы выяснить, много ли элекрончиков так можно собрать, и в какой момент накопление прекратится (банка лопнет), электрический процесс обычно сравнивают с водопроводом. Если представить трубу, в которой течёт вода, закачиваемая туда насосом, то где-то в центре трубопровода нужно вообразить мягкую мембрану, растягивающуюся под давлением жидкости. Очевидно, что она будет растягиваться до определённого предела, пока не разорвётся или, если попалась очень крепкая, не уравновесит силу насоса.
Такой пример показывает, как работает конденсатор, только мембрана заменяется электрическим полем, которое увеличивается по мере зарядки накопителя (работы насоса), уравновешивая напряжение источника питания. Очевидно, что этот процесс не бесконечный, и предельный заряд существует, по достижении которого «банка» выйдет из строя и перестанет выполнять свои функции.
Устройство и принцип работы
Конденсатор — устройство, состоящее из двух пластин (обкладок), имеющих между собой пустоту. Напряжение к нему подаётся через проводки, подсоединённые к пластинкам. Современные приборы, по сути, не сильно отличаются от макетов на уроках физики, они также состоят из диэлектрика и обкладок. Следует отметить, что именно вещество или его отсутствие (вакуум), плохо проводящее электричество, изменяет характеристики накопителя.
Суть принципа работы конденсатора проста: дали напряжение, и заряд начал накапливаться. Для примера следует рассмотреть как ведёт себя накопитель в двух вариантах электрической цепи:
- Постоянный ток. Если в цепь с подключённым к ней конденсатором подать ток, то можно увидеть, что стрелка на амперметре начнёт двигаться, а потом быстро вернётся в исходное положение. Это объясняется просто: устройство быстро зарядилось, то есть источник питания был уравновешен обкладками накопителя, и тока не стало. Поэтому часто говорят, что в условиях постоянного тока конденсатор не работает. Такое утверждение неправильное, всё функционирует, но очень непродолжительное время.
- Переменный ток — это когда электроны двигаются сначала в одну, а затем в другую сторону. Если представить такую цепь с подключённым к ней накопителем, то на обеих обкладках конденсатора будут попеременно накапливаться положительные и отрицательные заряды. Это говорит о том, что переменный ток свободно протекает через устройство.
Поскольку конденсатор задерживает постоянный ток, но пропускает переменный, отсюда формируются и сферы его назначения, например, для устройств, в которых нужно убрать постоянную составляющую в сигнале. Вполне очевидно, что накопитель обладает сопротивлением, а вот мощность на нём не выделяется, поэтому он не греется.
Основные виды
Рядовой пользователь не всегда знает о том, каким конденсатором снабжено его устройство. А ведь каждый вид имеет свои недостатки и преимущества, а также эксплуатационные особенности. Существуют две большие группы этих устройств, предназначенные для электрической цепи с переменным и постоянным током. Но всё-таки основная классификация ведётся по типу диэлектрика, который находится между облатками конденсатора. Основные виды:
- Керамические. Имеют маленький размер, малый ток утечки и небольшую индуктивность. Отлично работают в условиях высоких частот, в цепях пульсирующего, постоянного и переменного тока. Представлены в различном диапазоне напряжений и ёмкостей, в зависимости от того, для чего конденсатор предназначен.
- Слюдяные. В настоящее время почти не используются и не выпускаются. В накопителях такого типа диэлектриком служит слюда. Рабочее напряжение таких конденсаторов в диапазоне — 200−1500 В.
- Бумажные. В алюминиевых облатках заключена конденсаторная бумага. Выдерживают напряжение 160−1500 В.
- Полиэстеровые. Максимальная ёмкость не превышает 15 мФ, рабочее напряжение — 50−1500 В.
- Полипропиленовые. Выгодно выделяются на фоне остальных собратьев двумя преимуществами. Первое — маленький допуск ёмкости (+/- 1%), второе — до 3 кВ рабочего напряжения.
Отдельно стоит отметить электролитические конденсаторы. Главное их отличие от других видов — подключения только к цепи постоянного или пульсирующего тока. Такие накопители имеют полярность — это особенность их конструкции, поэтому неправильное подключение ведёт к вздутию или взрыву устройства. Они обладают большой ёмкостью, что делает конденсатор электролитический пригодным для применения в выпрямительных цепях.
Сферы применения
Можно смело сказать, что конденсаторы используют практически во всех электронных и радиотехнических схемах. Чтобы иметь представление о том, где и зачем нужен конденсатор, следует вспомнить его способность сохранять заряд и разряжаться в нужное время, а также пропускать переменный ток и не пропускать постоянный. А это значит, что такие устройства используются во многих технических сферах, например:
- телефонии;
- в производстве счётных и запоминающих устройств;
- автоматике;
- при создании измерительных приборов и многих других.
Электрические накопители можно встретить как в телевизорах, так и в приборах радиолокации, где необходимо формировать импульс большой мощности, для чего и служит конденсатор. Невозможно встретить блок питания без этих устройств или сетевой фильтр.
Нужно сказать, что накопители применяют и в сферах, не связанных с электрикой, например, в производстве металла и добыче угля, где используют конденсаторные электровозы.
Источник: 220v.guru