Виды и применения конденсаторов: применение, виды и типы, для чего нужен, как работает, устройство

Применение конденсаторов и их видов кратко – в физике и технике, примеры (10 класс)

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 119.

Обновлено 15 Ноября, 2020

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 119.

Обновлено 15 Ноября, 2020

Одним из видов электротехнических деталей является конденсатор. Он находит применение во многих электрических и практически во всех радиоэлектронных схемах. Кратко рассмотрим различные виды конденсаторов и их применение в технике.

Работа конденсатора

Из курса физики в 10 классе известно, что как электрическое устройство конденсатор способен накапливать некоторый заряд и потом отдавать его. При накоплении заряда через конденсатор проходит ток, и на нём растет напряжение. Когда оно сравняется с внешним напряжением, ток через конденсатор прекратится. Для дальнейшей зарядки внешнее напряжение необходимо увеличить.

Если внешнее напряжение уменьшить, конденсатор сможет отдавать накопленный заряд, при этом ток через него будет протекать в обратном направлении, а напряжение — уменьшаться.

Если приложить к конденсатору переменное напряжение, ток через конденсатор будет проходить постоянно, то заряжая, то разряжая его, хотя конденсатор фактически является разрывом цепи и не проводит постоянный ток.

Все эти особенности предопределили сферы применения конденсаторов.

Сферы применения конденсаторов и их виды

Способность накапливать и очень быстро отдавать заряд находит применение там, где требуются редкие, но мощные импульсы тока. Примеры таких устройств — лампы-вспышки и электрические разрядники.

Способность накапливать заряд важна в «сглаживающих» элементах схем. Если напряжение в схеме имеет пульсации, то подключение конденсатора позволяет значительно их уменьшить: в момент роста напряжения ток будет не только поступать к нагрузке, но и заряжать конденсатор. А в момент снижения напряжения нагрузка получит дополнительное электричество из заряженного конденсатора. Особенно широко сглаживание пульсаций применяется в блоках питания: переменное напряжение из сети после выпрямления имеет «чисто пульсирующий» вид, и, чтобы получить постоянное напряжение, нужен конденсатор с относительно большой емкостью — сотни и тысячи микрофарад. {-14}$ Ф (в зависимости от технологии) и очень малые размеры, что позволяет иметь в микросхемах сотни миллионов таких запоминающих ячеек.

Рис. 3. Интегральный конденсатор в микросхеме.

Что мы узнали?

Конденсаторы большой емкости применяются там, где необходимо быстро отдавать заряд: во вспышках, разрядниках, блоках питания. В радиоэлектронных устройствах используются резонансные и разделительные свойства конденсаторов средних и малых емкостей. Интегральные конденсаторы используются в микросхемах памяти компьютеров.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 119.

А какая ваша оценка?

Виды конденсаторов, их устройство и применение

✅ Дата публикации: 26.01.2021 | 📒 Советы мастеру | 🕵 Комментариев нет

Виды конденсаторов

Содержание статьи:

• 1 Классификация конденсаторов
  • 1. 1 Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах
  • 1.2 Что нужно знать про полярность конденсаторов
• 2 Конструктивные особенности конденсаторов

Пожалуй, невозможно найти таких устройств, в конструкции которых не было бы конденсаторов. Несмотря на простое и незамысловатое устройство, конденсаторы играют важную роль в электрической схеме.

Конденсатор состоит из обкладок в виде пластин, которые накапливают электрический заряд. Друг от друга обкладки изолирует диэлектрик, материалы и состав которого во многом влияют на свойства и характеристики конденсаторов.

Конденсаторы классифицируются по многим параметрам, среди которых можно выделить два основных, это емкость и полярность. В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, что такое конденсатор, какие виды конденсаторов бывают, про устройство и применение конденсаторов в радиоэлектронике.

Классификация конденсаторов

Конденсаторы бывают различных видов, с переменной и постоянной емкостью, изолированные и неизолированные, навесного типа и с защелкивающимися выводами. Основная характеристика всех конденсаторов — это емкость и способы её изменения.

По типу емкости конденсаторы бывают:

• Постоянными и переменными. В постоянных конденсаторах нет возможности изменять емкость, в переменных есть. Для этого в конструкции конденсаторов предусмотрена регулировка положения обкладок, посредством которых и изменяется конденсаторная емкость.
• Нелинейные и подстроечные конденсаторы. Нелинейные конденсаторы могут менять свою емкость в зависимости от воздействия температуры. Ярким примером таких конденсаторов являются вариконды и термоконденсаторы.

Также конденсаторы классифицируются и по способу монтажа. Бывают конденсаторы навесного типа, для установки на печатные платы, с винтовыми выводами и другие.

Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах

Как уже упоминалось выше, между обкладками конденсатора располагается диэлектрик, материалы изготовления которого во многом влияют на свойства конденсатора. Так, например, основным изолятором в низкочастотных конденсаторах служит органическая плёнка.

В конденсаторах постоянного тока в качестве диэлектрика используется бумага и политетрафторэтилен, а также другие, комбинированные материалы.

Что нужно знать про полярность конденсаторов

Есть неполярные конденсаторы, которые могут быть включены в схему без соблюдения полярности, а есть наоборот, такие конденсаторы, где нужно строго соблюдать полярность. В первую очередь это электролитические конденсаторы или как их еще часто называют, оксидные конденсаторы.

При подключении электролитических конденсаторов очень важно придерживаться полярности. При несоблюдении этого правила конденсатор может вздуться, а его корпус разорвёт на части.

Конструктивные особенности конденсаторов

Воздушные конденсаторы — широко применяются в радиоприёмниках и радиостанциях. В качестве изолятора в них используется воздух. Такие конденсаторы хорошо работают на высоких частотах.

Керамические конденсаторы — имеют широкий интервал диэлектрической проницаемости. В свою очередь это позволило заключить в небольшой керамический корпус большие значения конденсаторных емкостей.

Пленочные конденсаторы — способны выдерживать большие токи, но имеют сравнительно небольшую емкость. Пленочные конденсаторы одни из самых стойких конденсаторов к электрическому пробою.

Полимерные конденсаторы — малое сопротивление и высокий импульсный ток, а также постоянный температурный коэффициент, позволили широко использовать полимерные конденсаторы в импульсных источниках и многих других устройствах.

Электролитические конденсаторы — один из самых распространённых видов конденсаторов. Все электролитические конденсаторы являются поляризованными, то есть, при их подключении важно соблюдать правильную полярность.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Различные типы конденсаторов и их применение

Конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных тонким изолирующим слоем. Существуют различные типы конденсаторов , которые производятся во многих формах, стилях и материалах.

Коллекция различных типов конденсаторов

Понимание их основ поможет вам выбрать конденсатор для вашего приложения. Прежде чем перейти к каждому из них, давайте разберемся с основными видами использования конденсатора в цепи.

Конденсаторы широко используются в электрических и электронных схемах.

В электронных схемах используются конденсаторы малой емкости,

• для соединения сигналов между каскадами усилителей.
• в качестве компонентов электрических фильтров и настроенных цепей.
• в составе систем электроснабжения сглаженного выпрямленного тока.

В электрических цепях используются конденсаторы большей емкости,

• для хранения энергии в таких приложениях, как стробоскопы.
• в составе некоторых типов электродвигателей (асинхронный двигатель).
• для коррекции коэффициента мощности в системах распределения электроэнергии переменного тока

Стандартные конденсаторы имеют фиксированное значение емкости, но регулируемые конденсаторы часто используются в настраиваемых цепях.

Прочитайте, как накапливается заряд в конденсаторе.

Содержание

Типы конденсаторов

Теперь мы изучим различные типы конденсаторов и их классификацию. Также в этом разделе вы можете узнать, как эти конденсаторы получили свое название, которым мы их сейчас называем.

Обычно конденсаторы делятся на две общие группы:

1. Конденсаторы постоянной емкости
2. Переменные конденсаторы

Конденсаторы постоянной емкости — это конденсаторы с фиксированными значениями емкости.

В то время как Переменные конденсаторы имеют переменные (подстроечные) или регулируемые (настраиваемые) значения емкости.

Из них наиболее важной группой являются постоянные конденсаторы.

Основная классификация конденсатора

Важными типами постоянных конденсаторов являются:

• Керамические конденсаторы
• Пленочные и бумажные конденсаторы  
• Алюминиевые, танталовые и ниобиевые электролитические конденсаторы
• Полимерные конденсаторы
• Суперконденсатор
• Серебряно-слюдяные, стеклянные, кремниевые, воздушные и вакуумные конденсаторы

Многие конденсаторы получили свои названия из-за используемого в них диэлектрика. Но это не относится ко всем конденсаторам, потому что некоторые старые электролитические конденсаторы названы по конструкции катода. Таким образом, наиболее часто используемые имена просто исторические.

Постоянные конденсаторы включают поляризованные и неполяризованные.

Керамические и пленочные конденсаторы являются примерами неполяризованных конденсаторов . Электролитические и суперконденсаторы входят в группу поляризованных конденсаторов .

Полная классификация постоянных конденсаторов показана на рисунке ниже.

Типы конденсаторов постоянной емкости

В дополнение к показанным выше типам конденсаторов, которые получили свое название в результате исторического развития, существует множество отдельных конденсаторов, названия которых основаны на их применении.

Конденсаторы, получившие свое название в зависимости от их применения, включают следующее:

• Силовые конденсаторы,
• Конденсаторы двигателя,
• Конденсаторы промежуточного контура,
• Подавляющие конденсаторы,
• Разделительные аудиоконденсаторы,
• Осветительные балластные конденсаторы,
• Снабберные конденсаторы,
• Соединительные, развязывающие или шунтирующие конденсаторы.

Часто для этих приложений используется более одного семейства конденсаторов, например. для подавления помех можно использовать керамические конденсаторы или пленочные конденсаторы.

Обзор различных типов конденсаторов

Как мы объяснили выше, существует множество различных типов конденсаторов, которые можно использовать. Если вы знаете основные характеристики каждого из них, вы легко сможете подобрать конденсатор для своего проекта.

Чтобы упростить вашу работу, ниже перечислены основные типы конденсаторов:

1. Керамический конденсатор

Керамический конденсатор — это тип конденсатора, который используется во многих приложениях, от аудио до радиочастот.

Керамический конденсатор

Значения керамического конденсатора варьируются от нескольких пикофарад до примерно 0,1 микрофарад . Типы керамических конденсаторов , безусловно, являются наиболее часто используемым типом конденсаторов , поскольку они дешевы и надежны, а их коэффициент потерь особенно низок, хотя это зависит от конкретного используемого диэлектрика.

Благодаря своим конструктивным особенностям эти конденсаторы широко используются как в выводном, так и в поверхностном исполнении.

2. Электролитический конденсатор

Электролитические конденсаторы представляют собой тип конденсатора, который0003 поляризованный .

Электролитические конденсаторы

Они способны обеспечивать высокие значения емкости – обычно более 1 мкФ . Эти конденсаторы наиболее широко используются в низкочастотных приложениях — источниках питания, развязках и аудиопривязках, поскольку они имеют ограничение по частоте около 100 кГц.

3. Танталовый конденсатор

Как и электролитические конденсаторы, танталовые конденсаторы также поляризованы и имеют очень высокую полярность.0004 уровень емкости для их объема.

Танталовый конденсатор

Однако этот тип конденсатора очень нетерпим к обратному смещению, часто взрываясь при воздействии напряжения.

Конденсаторы этого типа также не должны подвергаться высоким пульсирующим токам или напряжениям, превышающим их рабочее напряжение.

Они доступны как в выводном, так и в поверхностном исполнении.

4. Конденсатор из серебряной слюды

Конденсаторы из серебряной слюды не так широко используются в наши дни , но они по-прежнему предлагают очень высокий уровень стабильности, низкие потери и точность там, где пространство не является проблемой.

Конденсаторы из серебряной слюды

Они в основном используются для ВЧ-приложений , и их максимальное значение ограничено 1000 пФ или около того.

5. Полистироловый пленочный конденсатор

Полистирольные конденсаторы являются относительно дешевыми конденсаторами , но при необходимости предлагают конденсатор с жесткими допусками.

Конденсатор из полистироловой пленки

Они имеют трубчатую форму из-за того, что сэндвич пластина/диэлектрик скручены вместе, но это добавляет индуктивность, ограничивающую их частотную характеристику до нескольких сотен кГц.

Как правило, они доступны только в виде электронных компонентов с выводами.

6. Полиэфирный пленочный конденсатор

Полиэфирные пленочные конденсаторы используются там, где важна стоимость, поскольку они не обеспечивают высоких допусков.

Полиэфирный пленочный конденсатор

Многие полиэфирные пленочные конденсаторы имеют допуск 5% или 10% , что подходит для многих приложений. Как правило, они доступны только в виде электронных компонентов с выводами.

7. Металлизированный полиэфирный пленочный конденсатор

Конденсатор этого типа представляет собой тип конденсатора из полиэфирной пленки , в котором сами полиэфирные пленки металлизированы.

Конденсатор из металлизированной полиэфирной пленки

Преимущество использования этого процесса заключается в том, что, поскольку их электроды тонкие, весь конденсатор может содержаться в относительно небольшом корпусе.

Конденсаторы из металлизированной полиэфирной пленки, как правило, доступны только в виде электронных компонентов с выводами.

8. Поликарбонатный конденсатор

Конденсаторы из поликарбоната используются в приложениях, где надежность и производительность имеют решающее значение .

Конденсатор из поликарбоната

Позволяет нам изготавливать конденсаторы с высокими допусками. Эти конденсаторы будут сохранять свое значение емкости с течением времени.

Кроме того, они имеют низкий коэффициент рассеяния и остаются стабильными в широком диапазоне температур, многие из которых указаны в диапазоне от -55°C до +125°C.

Однако производство поликарбонатных диэлектриков прекращено и их производство в настоящее время очень ограничено.

9. Полипропиленовый конденсатор

Полипропиленовый конденсатор иногда используется, когда требуется конденсатор с более высоким допуском, чем полиэфирные конденсаторы.

Полипропиленовый конденсатор

Как следует из названия, в этом конденсаторе в качестве диэлектрика используется полипропиленовая пленка. Одним из преимуществ конденсатора является то, что его емкость очень мало меняется со временем и приложенным напряжением.

Этот тип конденсатора также используется для низких частот. Обычно с верхним пределом 100 кГц или около того. Как правило, они доступны только в виде электронных компонентов с выводами.

10. Стеклянные конденсаторы

Как видно из названия, в конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика используется стекло . Стеклянные конденсаторы вообще дороже .

Стеклянный конденсатор по размеру по сравнению с монетой.

Несмотря на высокую стоимость, эти конденсаторы обеспечивают очень высокий уровень производительности с точки зрения чрезвычайно низких потерь, высокой допустимой мощности по ВЧ-току, отсутствия пьезоэлектрических помех и других особенностей.

Благодаря этим характеристикам они идеально подходят для многих высокопроизводительных ВЧ-приложений.

11.

SuperCap

SuperCap также известен как суперконденсатор или ультраконденсатор .

SuperCap

Как следует из названия, эти конденсаторы имеют очень большие значения емкости , до нескольких тысяч фарад.

SuperCap находит применение для обеспечения резервного питания памяти, а также в автомобильных приложениях .

Типы конденсаторов и их применение

Конденсатор можно представить как резервуар, в котором накапливается электрический заряд. Чем больше емкость, тем больше зарядов способен хранить конденсатор. Он бывает разных форм, размеров и, конечно же, разных рейтингов. По сути, он состоит из двух пластин, разделенных изолятором или диэлектриком, и имеет достаточное количество применений, и даже в нашей повседневной жизни мы используем его, даже не подозревая об этом.

Эта статья призвана дать вам некоторое представление о типах и использовании одного из наиболее часто используемых пассивных электрических компонентов: конденсатора.

Before we delve into its applications, let us get familiar with the types of capacitors .

Типы конденсаторов

При проектировании схемы для конкретного применения тип конденсатора играет ключевую роль в ее правильном функционировании. Каждый конденсатор имеет определенный набор характеристик, таких как допуск, номинальное напряжение и т. д.

Конденсаторы можно разделить на две категории: переменные и постоянные конденсаторы.

Переменный конденсатор , с другой стороны, будет иметь значение емкости, которое можно изменить. Этот конденсатор имеет две пластины, одна из которых неподвижна, а другая соединена с подвижным валом, а емкость изменяется путем изменения подвижной пластины.

Фиксированный конденсатор , как следует из названия, этот тип конденсатора имеет фиксированное значение емкости. Обе проводящие пластины неподвижны, поэтому значение емкости не может быть изменено.

Из них чаще используется фиксированный тип. В этой статье рассматриваются некоторые из известных типов фиксированных конденсаторов.

Керамические конденсаторы:

В керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используется керамический материал. Вы можете легко идентифицировать его, так как большинство из них имеет форму диска. Диск покрыт керамическим материалом и помещается между двумя выводами. Когда требуется более высокое значение емкости, несколько слоев керамических материалов сплавляются вместе, образуя диэлектрик.

Основным преимуществом этого типа конденсатора является то, что он неполяризованный. Это означает, что вы можете подключить его в любом направлении вашей цепи.

В зависимости от номинальных температур и допусков они подразделяются на три категории: керамические конденсаторы класса 1, класса 2 и класса 3.

Конденсаторы класса 1 являются наиболее стабильными в отношении допустимой температуры и имеют хорошую точность, в то время как конденсаторы класса 3 имеют относительно низкую точность и наименьшую стабильность.

Алюминиевые электролитические конденсаторы:

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют широкий допуск емкости и, следовательно, являются одними из наиболее часто используемых конденсаторов. Здесь в качестве электролита выступает жидкий или гелеобразный материал, наполненный ионами. Этот электролит отвечает за большие значения емкости этих типов конденсаторов. Это поляризованные конденсаторы , поэтому их следует аккуратно подключать к печатной плате, не забывая об их положительных и отрицательных выводах. Они имеют цилиндрическую форму с двумя выводами разной длины.

Более короткий провод обозначает отрицательную клемму, а более длинный — положительную. Поэтому, когда вы используете его в своей схеме, помните золотое правило: «Напряжение на положительной стороне должно быть выше, чем на отрицательной стороне».

Электролит может быть либо твердым полимером, либо влажным электролитом и состоять из ионов алюминия. С более высокими значениями емкости электролитический конденсатор также имеет недостатки. Это включает в себя большие токи утечки, высокие допуски и эквивалентное сопротивление.

Танталовые электролитические конденсаторы:

Танталовые электролитические конденсаторы — это еще один тип электролитических конденсаторов, в которых анод изготовлен из тантала. Использование тантала дает конденсаторам более высокое значение допуска, но более низкое максимальное рабочее напряжение, чем алюминиевый электролитический конденсатор, его нельзя использовать в качестве прямой замены того же самого.

Танталовые конденсаторы имеют очень тонкий диэлектрический слой и, следовательно, более высокое значение емкости на единицу объема. Он показывает сравнительно хорошую стабильность и частотные характеристики, чем конденсаторы других типов.

Тем не менее, танталовые конденсаторы представляют опасность режима потенциального отказа, который может возникнуть во время скачков напряжения, когда анод вступает в непосредственный контакт с катодом. Это может привести к химической реакции в зависимости от силы энергии, выделяемой во время процесса. Поэтому при использовании этого конденсатора вам придется использовать ограничители тока или термопредохранители в качестве превентивной схемы.

Пленочные конденсаторы:

Пленочные конденсаторы, как следует из названия, имеют диэлектрики из тонкой пластиковой пленки. Этот фильм создан с помощью сложного процесса рисования пленки. Пленка может быть как металлизированной, так и необработанной, в зависимости от требований к характеристикам конденсатора. Этот тип конденсатора имеет хорошую стабильность при низкой индуктивности и сравнительно дешевле, чем его аналоги. В зависимости от типа используемого диэлектрика эти пленочные конденсаторы подразделяются на различные категории, такие как полиэфирная пленка, пластиковая пленка и т. д.

Это неполяризованные конденсаторы с желаемыми характеристиками. По сравнению с электролитическим конденсатором он имеет более длительный срок хранения и службы, что делает его более надежным.

Конденсаторы из серебряной слюды:

Конденсаторы из серебряной слюды используют слюду, группу природных минералов, в качестве диэлектрика, который зажат между двумя металлическими листами. Специфическое кристаллическое связывание слюды помогает в производстве очень тонких слоев диэлектрика.
Этот конденсатор популярен своей надежностью и стабильностью при небольшом значении емкостей. Эти конденсаторы с малыми потерями не являются поляризованными и могут быть изготовлены со многими высокими допусками.

Теперь, когда вы получили представление о некоторых конденсаторах и их сильных сторонах, давайте обсудим важные области применения этих конденсаторов.

Какой конденсатор можно использовать где?

Керамические конденсаторы

Это, вероятно, наиболее широко производимые конденсаторы из-за их бесконечного применения. Наиболее известная область, где используются эти конденсаторы, — это резонансный контур передающей станции, который требует высокой точности и большой мощности конденсатора. Благодаря своей неполярности и доступности в широком диапазоне емкостей, номинальных напряжений и размеров, он также популярен в качестве конденсатора общего назначения. Чтобы уменьшить ВЧ-шум в двигателе постоянного тока, можно использовать керамические конденсаторы на щетках двигателя.

Электролитные конденсаторы

Электролитические конденсаторы находят свое применение в приложениях, где требуется высокая емкость без необходимости поляризации переменного тока (например, схема фильтрации). Другие области включают импульсный режим питания, сглаживание входных и выходных сигналов в фильтрах нижних частот. В цепях с большой амплитудой и высокочастотными сигналами их нельзя использовать, так как они будут иметь высокие значения ESR.

Танталовые конденсаторы

Преимущество этих конденсаторов состоит в том, что они имеют низкий ток утечки, а также большую емкость, лучшую стабильность и надежность. Это делает их хорошим выбором для образцов и цепей хранения, цепей фильтрации блоков питания компьютеров и сотовых телефонов. Они доступны в военных версиях, которые не высыхают со временем и, следовательно, служат заменой электролитическим конденсаторам в военных приложениях.

Пленочные конденсаторы

Эти конденсаторы популярны среди любителей силовой электроники. Они используются почти во всех силовых электронных устройствах, рентгеновских аппаратах, фазовращателях и импульсных лазерах. Даже импульсный источник питания использует пленочный конденсатор для коррекции коэффициента мощности. Варианты с более низким напряжением находят свою роль в качестве развязывающих конденсаторов, фильтров и аналого-цифровых преобразователей. Их можно использовать как часть обычных цепей, а также для сглаживания скачков напряжения.

Серебряно-слюдяные конденсаторы

В областях, где требуется низкая емкость, но требуется высокая стабильность, например, в силовых радиочастотных цепях, можно использовать серебряно-слюдяные конденсаторы. Высокое напряжение пробоя делает его пригодным для высоковольтных приложений. Они имеют низкие потери и поэтому широко используются в высокочастотных схемах, таких как генераторы.

В этой статье были рассмотрены наиболее известные типы конденсаторов.