Co je to kondenzátor a k čemu slouží? Proč jsou potřeba kondenzátory? Připojení kondenzátoru

V celé radiotechnice a elektronických zařízení Kromě tranzistorů a mikroobvodů se používají kondenzátory. Některé obvody jich mají více, jiné méně, ale prakticky neexistuje elektronický obvod bez kondenzátorů.

Přitom kondenzátory dokážou vykonat největší výkon různé úkoly. V první řadě jsou to kapacity ve filtrech usměrňovačů a stabilizátorů. Pomocí kondenzátorů se signál přenáší mezi zesilovacími stupni, staví se nízké a nízké filtry. vysoké frekvence, časové intervaly se nastavují v časových prodlevách a volí se frekvence kmitání v různých generátorech.

Kondenzátory sahají ke svému původu až do roku , který použil holandský vědec Pieter van Musschenbroeck při svých experimentech v polovině 18. století. Žil ve městě Leiden, takže není těžké uhodnout, proč se tato sklenice tak jmenovala.

Vlastně to byla obyčejná skleněná dóza, uvnitř i zvenčí obložená alobalem - staniolem. Používal se ke stejným účelům jako moderní hliník, ale hliník ještě nebyl objeven.

Jediným zdrojem elektřiny v té době byl elektroforový stroj, schopný vyvinout napětí až několik set kilovoltů. Tady byla nabita Leydenská nádoba. Učebnice fyziky popisují případ, kdy Muschenbroek vypustil plechovku přes řetěz deseti strážců, kteří se drželi za ruce.

Tehdy ještě nikdo netušil, že následky mohou být tragické. Rána byla docela citlivá, ale ne smrtelná. Nedošlo k tomu, protože kapacita Leydenské nádoby byla zanedbatelná, puls byl velmi krátkodobý, takže vybíjecí výkon byl nízký.

Jak funguje kondenzátor?

Konstrukce kondenzátoru se prakticky neliší od Leydenské nádoby: stejné dvě desky oddělené dielektrikem. Přesně tak je to v moderně elektrická schémata jsou zobrazeny kondenzátory. Obrázek 1 ukazuje schematickou strukturu plochého kondenzátoru a vzorec pro jeho výpočet.

Obrázek 1. Návrh paralelního kondenzátoru

Zde S je plocha desek v metrech čtverečních, d je vzdálenost mezi deskami v metrech, C je kapacita ve faradech, ε je dielektrická konstanta média. Všechna množství obsažená ve vzorci jsou uvedena v soustavě SI. Tento vzorec platí pro nejjednodušší plochý kondenzátor: můžete jednoduše umístit dvě kovové desky vedle sebe, ze kterých jsou vyvozeny závěry. Vzduch může sloužit jako dielektrikum.

Z tohoto vzorce lze pochopit, že čím větší je plocha desek a čím menší je vzdálenost mezi nimi, tím větší je kapacita kondenzátoru. U kondenzátorů s jinou geometrií může být vzorec jiný, např. pro kapacitu jednoho vodiče resp. Závislost kapacity na ploše desek a vzdálenosti mezi nimi je však stejná jako u plochého kondenzátoru: čím větší je plocha a čím menší je vzdálenost, tím větší je kapacita.

Ve skutečnosti nejsou desky vždy ploché. U mnoha kondenzátorů, například kondenzátorů z kovového papíru, jsou desky hliníkové fólie srolované spolu s papírovým dielektrikem do těsné koule ve tvaru kovového pouzdra.

Pro zvýšení elektrické pevnosti se tenký kondenzátorový papír napouští izolačními hmotami, nejčastěji transformátorovým olejem. Tato konstrukce umožňuje vyrábět kondenzátory s kapacitou až několik stovek mikrofaradů. Kondenzátory fungují v podstatě stejným způsobem s jinými dielektriky.

Vzorec neobsahuje žádná omezení na plochu desek S a vzdálenost mezi deskami d. Pokud předpokládáme, že desky mohou být umístěny velmi daleko od sebe a zároveň může být plocha desek velmi malá, pak určitá kapacita, i když malá, stále zůstane. Taková úvaha naznačuje, že dokonce jen dva vodiče umístěné vedle sebe mají elektrickou kapacitu.

Tato okolnost je široce používána ve vysokofrekvenční technologii: v některých případech jsou kondenzátory vyrobeny jednoduše ve formě drah tištěných spojů nebo dokonce pouze dvou drátů stočených dohromady v polyetylenové izolaci. Kapacitu má i obyčejný nudlový drát nebo kabel a ta se s rostoucí délkou zvětšuje.

Každý kabel má kromě kapacity C také odpor R. Obě tyto fyzikální vlastnosti jsou rozmístěny po délce kabelu a při přenosu pulzních signálů fungují jako integrující RC řetězec, znázorněný na obrázku 2. Obr.

Obrázek 2

Na obrázku je vše jednoduché: zde je schéma, zde vstupní signál a tady je u východu. Impuls je zkreslený k nepoznání, ale to se děje záměrně, proto byl obvod sestaven. Mezitím mluvíme o vlivu kapacity kabelu na pulzní signál. Místo pulsu se na druhém konci kabelu objeví takový „zvoneček“, a pokud je puls krátký, pak se na druhý konec kabelu nemusí dostat vůbec, může úplně zmizet.

Historický fakt

Zde je docela vhodné připomenout příběh, jak byl položen transatlantický kabel. První pokus v roce 1857 selhal: telegrafní tečky - čárky ( čtvercové pulsy) byly zkresleny tak, že na druhém konci 4000 km dlouhé trati nebylo možné nic rozeznat.

Druhý pokus byl proveden v roce 1865. Do této doby anglický fyzik W. Thompson vyvinul teorii přenosu dat po dlouhých linkách. Ve světle této teorie se ukázalo, že pokládání kabelu bylo úspěšnější;

Za tento vědecký čin udělila královna Viktorie vědci rytířský titul a titul lorda Kelvina. Tak se jmenovalo malé město na pobřeží Irska, kde začalo pokládání kabelu. Ale to je jen slovo a nyní se vraťme k poslednímu písmenu vzorce, konkrétně k dielektrické konstantě média ε.

Něco málo o dielektriku

Toto ε je ve jmenovateli vzorce, takže jeho zvýšení bude znamenat zvýšení kapacity. Pro většinu používaných dielektrik, jako je vzduch, lavsan, polyethylen, fluoroplast, je tato konstanta téměř stejná jako u vakua. Ale zároveň existuje mnoho látek, jejichž dielektrická konstanta je mnohem vyšší. Pokud je vzduchový kondenzátor naplněn acetonem nebo alkoholem, jeho kapacita se zvýší 15...20krát.

Ale takové látky, kromě vysokého ε, mají také docela vysokou vodivost, takže takový kondenzátor nebude dobře držet náboj, rychle se vybije; Tento škodlivý jev se nazývá svodový proud. Pro dielektrika se proto vyvíjejí speciální materiály, které umožňují zajistit přijatelné svodové proudy s vysokou měrnou kapacitou kondenzátorů. To je přesně to, co vysvětluje takovou rozmanitost typů a typů kondenzátorů, z nichž každý je navržen pro specifické podmínky.

Mají nejvyšší měrnou kapacitu (poměr kapacita/objem). Kapacita „elektrolytů“ dosahuje až 100 000 uF, provozní napětí až 600 V. Takové kondenzátory fungují dobře pouze na nízké frekvence, nejčastěji ve filtrech napájecích zdrojů. Elektrolytické kondenzátory jsou zapojeny se správnou polaritou.

Elektrody v takových kondenzátorech jsou tenkým filmem oxidu kovu, a proto se tyto kondenzátory často nazývají oxidové kondenzátory. Tenká vrstva vzduchu mezi takovými elektrodami není příliš spolehlivým izolantem, takže se mezi oxidové desky zavádí vrstva elektrolytu. Nejčastěji se jedná o koncentrované roztoky kyselin nebo zásad.

Obrázek 3 ukazuje jeden takový kondenzátor.

Obrázek 3. Elektrolytický kondenzátor

Pro odhad velikosti kondenzátoru byla vedle vyfotografována jednoduchá krabička od zápalek. Až na dost velká kapacita Na obrázku můžete také vidět toleranci v procentech: ne méně než 70 % nominální hodnoty.

V těch dnech, kdy byly počítače velké a nazývaly se počítači, byly takové kondenzátory v diskových jednotkách (v moderních HDD). Informační kapacita Takové mechaniky už mohou vyvolat jen úsměv: na dvou discích o průměru 350 mm bylo uloženo 5 megabajtů informací a samotné zařízení vážilo 54 kg.

Hlavním účelem superkondenzátorů zobrazených na obrázku bylo odstranit magnetické hlavy z pracovní oblasti disku, když náhlé vypnutí elektřina. Takové kondenzátory by mohly uchovat náboj po dobu několika let, což bylo ověřeno v praxi.

Níže navrhneme provést několik jednoduchých experimentů s elektrolytickými kondenzátory, abychom pochopili, co kondenzátor dokáže.

Pro použití v obvodech AC Nepolární elektrolytické kondenzátory se vyrábí, ale z nějakého důvodu je velmi obtížné je sehnat. Aby se tento problém nějak vyřešil, konvenční polární „elektrolyty“ se zapínají proti sobě: plus-mínus-mínus-plus.

Pokud je polární elektrolytický kondenzátor připojen k obvodu střídavého proudu, nejprve se zahřeje a poté dojde k explozi. Staré domácí kondenzátory rozptýlené ve všech směrech, zatímco importované mají speciální zařízení, které jim umožňuje vyhnout se hlasitým výstřelům. Zpravidla se jedná buď o křížový zářez na spodní straně kondenzátoru, nebo o otvor s tam umístěnou pryžovou zátkou.

Opravdu nemají rádi elektrolytické kondenzátory. vysokého napětí, i když je polarita správná. Proto byste nikdy neměli dávat „elektrolyty“ do obvodu, kde se očekává napětí blízké maximu pro daný kondenzátor.

Někdy na některých, dokonce i renomovaných fórech, začátečníci položí otázku: „Schéma ukazuje kondenzátor 470 µF * 16 V, ale mám 470 µF * 50 V, mohu jej nainstalovat? Ano, samozřejmě můžete, ale zpětná výměna je nepřijatelná.

Kondenzátor může ukládat energii

Pomůže to pochopit toto prohlášení jednoduchý obvod, znázorněné na obrázku 4.

Obrázek 4. Obvod s kondenzátorem

Hlavním znakem tohoto obvodu je elektrolytický kondenzátor C dostatečně velké kapacity, aby procesy nabíjení a vybíjení probíhaly pomalu a dokonce velmi zřetelně. To umožňuje vizuálně sledovat činnost obvodu pomocí běžné žárovky na baterku. Tyto baterky už dávno ustoupily moderním LED, ale žárovky k nim se stále prodávají. Proto je velmi jednoduché sestavit obvod a provádět jednoduché experimenty.

Možná někdo řekne: „Proč? Koneckonců, vše je zřejmé, ale pokud si přečtete také popis...“ Zdá se, že zde není co namítat, ale jakékoli, dokonce i sebevětší jednoduchá věc zůstane v hlavě dlouho, pokud jeho pochopení prošlo rukama.

Takže obvod je sestaven. Jak to funguje?

V poloze přepínače SA znázorněné na schématu se kondenzátor C nabíjí ze zdroje GB přes rezistor R v obvodu: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Nabíjecí proud v diagramu je znázorněn šipkou s indexem iз. Proces nabíjení kondenzátoru je znázorněn na obrázku 5.

Obrázek 5. Proces nabíjení kondenzátoru

Obrázek ukazuje, že napětí na kondenzátoru roste podél zakřivené čáry, která se v matematice nazývá exponenciála. Nabíjecí proud přímo zrcadlí nabíjecí napětí. Jak se napětí na kondenzátoru zvyšuje, nabíjecí proud se snižuje. A pouze v počátečním okamžiku odpovídá vzorci uvedenému na obrázku.

Po nějaké době se kondenzátor nabije z 0V na napětí zdroje, v našem obvodu až 4,5V. Celá otázka je, jak tuto dobu určit, jak dlouho čekat, kdy se nabije kondenzátor?

Časová konstanta "tau" τ = R*C

Tento vzorec jednoduše násobí odpor a kapacitu sériově zapojeného odporu a kondenzátoru. Pokud, aniž bychom zanedbávali soustavu SI, dosadíme odpor v Ohmech a kapacitu ve Faradech, pak výsledek dostaneme v sekundách. To je doba potřebná k nabití kondenzátoru na 36,8 % napětí napájecího zdroje. Nabití na téměř 100 % tedy bude vyžadovat čas 5* τ.

Často, zanedbávajíce soustavu SI, dosadí do vzorce odpor v Ohmech a kapacitu v mikrofaradech, pak bude čas v mikrosekundách. V našem případě je výhodnější získat výsledek v sekundách, pro které stačí mikrosekundy vynásobit milionem, nebo jednodušeji posunout desetinnou čárku o šest míst doleva.

Pro obvod znázorněný na obrázku 4 s kapacitou kondenzátoru 2000 μF a odporem odporu 500 Ω bude časová konstanta τ = R*C = 500 * 2000 = 1 000 000 mikrosekund nebo přesně jedna sekunda. Budete tedy muset počkat přibližně 5 sekund, než se kondenzátor plně nabije.

Pokud po uplynutí stanovené doby přepnete přepínač SA do správné polohy, kondenzátor C se vybije přes žárovku EL. V tuto chvíli dojde ke krátkému záblesku, kondenzátor se vybije a kontrolka zhasne. Směr vybíjení kondenzátoru je znázorněn šipkou s indexem ip. Doba vybíjení je také určena časovou konstantou τ. Graf výboje je na obrázku 6.

Obrázek 6. Graf vybíjení kondenzátoru

Kondenzátor nepropouští stejnosměrný proud

Ještě jednodušší schéma znázorněné na obrázku 7 vám pomůže toto tvrzení ověřit.

Obrázek 7. Obvod s kondenzátorem ve stejnosměrném obvodu

Pokud zavřete spínač SA, žárovka krátce zabliká, což znamená, že se kondenzátor C nabil skrz žárovku. Zde je také znázorněn graf nabíjení: v okamžiku sepnutí spínače je proud maximální, když se kondenzátor nabíjí, klesá a po chvíli se úplně zastaví.

Pokud je kondenzátor dobrá kvalita, tj. při nízkém svodovém proudu (samovybíjení) nepovede opakované sepnutí spínače k ​​záblesku. Chcete-li získat další záblesk, bude nutné vybít kondenzátor.

Kondenzátor ve výkonových filtrech

Kondenzátor je obvykle umístěn za usměrňovačem. Nejčastěji se usměrňovače vyrábějí celovlnné. Nejběžnější obvody usměrňovače jsou znázorněny na obrázku 8.

Obrázek 8. Obvody usměrňovače

Půlvlnné usměrňovače se také používají poměrně často, zpravidla v případech, kdy je zátěžový výkon nevýznamný. Nejcennější kvalitou takových usměrňovačů je jejich jednoduchost: pouze jedna dioda a vinutí transformátoru.

U celovlnného usměrňovače lze kapacitu filtračního kondenzátoru vypočítat pomocí vzorce

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, kde C je kapacita kondenzátoru μF, Po je výkon zátěže W, U je napětí na výstupu usměrňovače B, f je frekvence střídavé napětí Hz, amplituda pulzace dU V.

Velké číslo v čitateli 1 000 000 převádí kapacitu kondenzátoru ze systémových Farads na mikrofarady. Dvojka ve jmenovateli představuje počet půlcyklů usměrňovače: u půlvlnného usměrňovače se na jeho místě objeví jeden

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

a pro třífázový usměrňovač bude vzorec mít tvar C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Superkondenzátor - ionistor

V v poslední době Objevila se nová třída elektrolytických kondenzátorů, tzv. Svými vlastnostmi se podobá baterii, i když s několika omezeními.

Ionistor je nabitý na jmenovité napětí během krátké doby, doslova za pár minut, proto je vhodné jej používat jako záložní zdroj energie. Ve skutečnosti je ionistor nepolární zařízení, jediné, co určuje jeho polaritu, je nabíjení u výrobce. Aby se zabránilo záměně této polarity v budoucnu, je označena znaménkem +.

Velkou roli hrají provozní podmínky ionizátorů. Při teplotě 70˚C při napětí 0,8 jmenovitého napětí není garantovaná životnost delší než 500 hodin. Pokud zařízení pracuje při napětí 0,6 jmenovitého napětí a teplota nepřesahuje 40 stupňů, pak je správný provoz možný po dobu 40 000 hodin nebo déle.

Nejběžnější aplikace ionistoru je ve zdrojích záložní napájení. Jde především o paměťové čipy nebo elektronické hodinky. V tomto případě je hlavním parametrem ionistoru nízký svodový proud, jeho samovybíjení.

Použití ionistorů ve spojení s solární panely. Je to dáno i nekritickostí podmínek nabíjení a prakticky neomezeným počtem cyklů nabíjení-vybíjení. Další cennou vlastností je, že ionistor nevyžaduje údržbu.

Zatím se mi podařilo vám říci, jak a kde fungují elektrolytické kondenzátory, hlavně ve stejnosměrných obvodech. Provoz kondenzátorů v obvodech střídavého proudu bude popsán v jiném článku -.

Kondenzátor (z latinského „condensare“ - „zhutnit“, „zahustit“, v běžném jazyce „conder“) je po rezistoru jedním z nejběžnějších prvků v rádiové elektronice. Skládá se ze dvou desek oddělených dielektrikem o malé tloušťce ve srovnání s tloušťkou těchto desek. V praxi se však tyto povlaky srolují do vícevrstvého bagelu, role ve tvaru válce nebo rovnoběžnostěnu odděleného stejným dielektrikem.

Princip činnosti kondenzátoru

Účtovat. Po připojení ke zdroji energie se na deskách hromadí náboje. Při nabíjení se kladně nabité částice hromadí na jedné desce (ionty) a na druhé záporně nabité částice (elektrony). Dielektrikum slouží jako překážka, která brání částicím ve skoku na druhou desku. Při nabíjení se spolu s kapacitou zvyšuje i napětí na svorkách a dosahuje maxima rovného napětí napájecího zdroje.

Splnit. Pokud po nabití kondenzátoru vypnete napájení a připojíte zátěž, kondenzátor již bude fungovat jako zdroj proudu. Elektrony se začnou pohybovat zátěží, která se po připojení vytvoří uzavřený okruh, na ionty (podle zákona přitažlivosti mezi nepodobnými výboji).

Hlavní parametry kondenzátoru jsou:

1. Nominální kapacita - To je jeho hlavní charakteristika a implikuje objem elektrických nábojů. Kapacita se měří ve Faradech (zkráceně F), v praxi se často nacházejí μF ( 1uF = 0,000001 F), nF ( 1nF = 0,000000001 F), pF (1pF = 0,000000000001 F), protože kapacita 1F je velmi velká. Existuje ale součástka, která může mít kapacitu i větší než 1 Farad, říká se jí ionistr (o něm a dalších vám povím později) .
2. Jmenovité napětí - Tento maximální napětí, při kterém může kondenzátor spolehlivě a dlouho fungovat, se měří samozřejmě ve voltech (zkráceně B). Pokud je napětí překročeno, kondenzátor selže. V případech, kdy je nutné vyměnit kondenzátor a existuje jeden s požadovanou kapacitou, ale je navržen pro vyšší napětí ve srovnání s vadným, můžete jej bezpečně nainstalovat (například kondenzátor 450 µF 10V „vyhořel“, lze jej nahradit 450 µF 25V). Hlavní je, aby se to velikostně vešlo do vaší desky.
3. Tolerance odchylky- přípustná odchylka jeho hodnoty skutečnou kapacitu od toho, co je uvedeno na těle. Uvádí se v procentech. Tolerance pro kondenzátory může dosáhnout 20 - 30%. V zařízeních, kde je vyžadována zvláštní přesnost, se používají kondenzátory s malou tolerancí (1 % nebo méně).
4. Teplotní koeficient kapacity - nachází se na elektrolytických kondenzátorech. Kapacita hliníkového elektrolytického kondenzátoru se mění s teplotou. Jak teplota klesá (zejména pod 0 °C) zvyšuje se viskozita elektrolytu a jeho ESR (konkrétní elektrický odpor) , což vede ke snížení kapacity kondenzátoru.

K čemu se používají kondenzátory a k čemu slouží?

• V obvodu střídavého proudu je zapotřebí kondenzátor jako kapacitní. Pokud je v okruhu s DC zapojte kondenzátor do série s žárovkou, nebude svítit, ale v obvodu se střídavým proudem se rozsvítí. A bude svítit ještě jasněji a čím vyšší je kapacita kondenzátoru, tím jasnější bude světlo. Díky této vlastnosti se kondenzátory často používají k filtraci pulzujícího proudu. (jeho hlavním úkolem v mnoha schématech), dobře potlačuje HF a LF rušení, AC rázy a zvlnění napětí.
• Vzhledem k jeho hlavní rys akumulovat elektrický náboj a poté jej rychle uvolněte a vytvořte impuls, díky čemuž jsou nepostradatelné při výrobě fotoblesků, magnetických urychlovačů, startérů atd.
• Kondenzátory se také používají pro spouštění třífázové motory na jednofázovém zdroji, připojením ke třetí svorce posune fázi o 90 stupňů.
• Díky své schopnosti akumulovat a uvolňovat náboj se kondenzátory používají v obvodech, ve kterých je nutné ukládat informace o dlouhá doba. Ale bohužel je výrazně horší ve své schopnosti akumulovat energii baterie napájení, kvůli samovybíjení a neschopnosti akumulovat větší množství elektřiny.

Ve výkonných automobilových audiosystémech můžete často najít takový prvek, jako je vyrovnávací kondenzátor. Proč je to potřeba a co to je? Pojďme na to přijít.

JE TO VŮBEC NUTNÉ?
Nejprve si připomeňme, co je kondenzátor obecně. Kondenzátor je zařízení, které dokáže akumulovat elektrický náboj, udržet jej v sobě a v případě potřeby jej uvolnit. Kapacita kondenzátorů se měří ve Faradech. 1 Farad je mimochodem velmi slušná hodnota. Aby kondenzátor fungoval, musí být připojen paralelně k baterii (plus na plus a mínus na mínus). Takové zapojení se obvykle označuje jako „zahrnuto ve vyrovnávací paměti s baterií“, odtud název - vyrovnávací kondenzátor. Obvykle jsou umístěny blíže k zesilovačům.
Proč je to tedy potřeba? Není to přídavný zdroj energie, ale jednoduše drží elektrický náboj, takže na první pohled vypadá naprosto zbytečně. Ale přesto to přináší výhody, a to značné.
V každém okamžiku zesilovač spotřebovává jiný proud. Když například bubeník skáče na basový buben nebo v klubové hudbě vytloukají rytmus šťavnaté basové vyhrávky, je to doprovázeno skoky ve spotřebě proudu. Vzhledem k tomu, že napájecí kabely mají určitý odpor (podrobně jsme se tomu věnovali v minulém čísle), kvůli němu v těchto chvílích nevyhnutelně klesá napětí na svorkách zesilovače. Taková nestabilita výkonu je příčinou zkreslení zvukový signál a všechny další doprovodné potíže.
Co se změní, když ke svorkám zesilovače připojíme paralelně kondenzátor? A následující se změní - kondenzátor bude akumulovat náboj z baterie v těch okamžicích, kdy zesilovač spotřebovává malý proud, a rychle jej uvolní, když to zesilovač potřebuje vysoký proud, čímž se kompenzuje úbytek napětí na kabelu. Výsledkem je, že zesilovač dostává stabilnější výkon, což znamená, že je méně zkreslení, basy jsou bohatší a všichni jsou spokojeni.
Námitky zde ale asi budou následovat, prý když je drát dostatečně tlustý, tak na něm bude malá ztráta a proč potom ten kondenzátor? V tomto případě se ale bude hodit i kondenzátor. Proudový odběr zesilovače se obvykle velmi prudce mění a každá běžná baterie je relativně inertní. Je nepochybně schopen dodat velký náboj, ale nedokáže to okamžitě, jak to někdy zesilovač potřebuje. Důsledkem tohoto zpomalení je opět nedostatek výkonu v prvních okamžicích prudkých špiček aktuální spotřeby. Kondenzátor je schopen uvolnit náboj velmi rychle, mnohem rychleji než baterie. Kompenzuje tuto pomalost baterie a zesilovač opět dostává plný výkon.

Kondenzátor kompenzuje negativní dopad odpor napájecího kabelu, ale k tomu musí být instalován co nejblíže k samotnému zesilovači, v ideálním případě by mezi ním a zesilovačem nemělo být více než 10-20 cm napájecího vodiče; V opačném případě je efekt jeho použití snížen téměř na nulu.

Z HISTORIE
Předchůdcem moderních kondenzátorů je Leydenská nádoba, kterou v roce 1745 vynalezl holandský vědec Muschenbroek a jeho student Kuneus, který žil ve městě Leiden. Paralelně a nezávisle na nich vynalezl německý vědec Kleist podobné zařízení zvané „lékařská nádoba“. Zařízení byla schopna akumulovat náboj a s jejich pomocí bylo poprvé možné uměle vyrobit elektřinu. jiskra.

MIMOCHODEM
V jedné z instalací jsem zahlédl jedno zajímavé řešení - v těsné blízkosti zesilovače byla instalována podomácku vyrobená baterie malých kondenzátorů. Pro další zlepšení rychlosti palby byly shuntovány s velmi malými kondenzátory, s kapacitou pouze 0,1-1 mikrofarad. Systém nebyl navržen pro hlasitost, ale pro kvalitu zvuku. Výsledek byl velmi působivý, kondenzátor ovlivnil zvuk nejen nízkých, ale dokonce i středních frekvencí.

MÉNĚ JE LEPŠÍ
Trh nabízí mnoho modelů – od relativně malých „kondérů“ s kapacitou 0,5 faradu až po monstrózní jednotky s kapacitou desítek farad. Který z nich je vždy dobrý?
Je třeba vybrat vhodný kondenzátor podle výkonu zesilovačů. Můžeme vycházet z experimentálně zavedeného pravidla „1 farad na 1000 W“ (přirozeně to neznamená nějakých maximálně 1000 W, měřeno bůhví jak, ale řekněme 1000 W RMS výkon řekněme jednokanálový). basový zesilovač s výkonem 700 W může být podporován 1-faradovým kondenzátorem a 4-kanálový kondenzátor s jmenovitým výkonem 4x100 W je docela vhodný pro kapacitu 0,5 farad.
Je možné nainstalovat větší kondenzátor? Je to možné, ale celá podstata spočívá v tom, že velké kondenzátory jsou obvykle pomalejší - budou vypadat spíše jako další extra pomalá baterie než jako rychlý kondenzátor. Proto má smysl je používat pouze v případě, že stavíte opravdu výkonný audiosystém, určený pro „klobásovou“ hudbu s těžkými basy a nepříliš rychlým zvukovým útokem například na klubovou hudbu ustupuje do pozadí.
Je pravda, že pokud se chystáte na soutěže SPL (neomezený zvukový tlak) nebo jste jen fanouškem hlasité hudby s velmi nízkými a přetrvávajícími basy, pak nemůžete počítat s velkou podporou kondenzátoru. Ostatně celý princip jeho fungování spočívá v uvolnění nahromaděného náboje hned v prvním okamžiku odběru proudu zesilovače. Navíc „prázdná plechovka“ zapojená paralelně se zesilovačem může způsobit více škody než užitku.
Pokud si myslíte, že nutně potřebujete velký kondenzátor, ale nechcete ztratit rychlost jeho reakce na změny signálu, můžete požadovanou kapacitu získat paralelním zapojením několika malých kondenzátorů.

MIMOCHODEM

JAK SPRÁVNĚ NABÍJIT KONDENZÁTOR?
Není žádným tajemstvím, že si musíte pohrát s kabeláží a připojit nejrůznější zařízení se svorkami odstraněnými z baterie; Ale řekněme, že jste vše nainstalovali, připojili a rozhodli se, že je čas to zapnout. A všechno by bylo v pořádku, ale mnoho lidí zapomíná, že při prvním zapnutí je kondenzátor stále vybitý. Jedná se však o zařízení, které je schopno nejen dodat, ale také velmi rychle akumulovat náboj. Jakmile se tedy svorky dotknou baterie, prázdná „nádoba“ se okamžitě začne nabíjet, kondenzátorem protéká obrovský proud a na několik sekund se jednoduše stane propojkou, která zkratuje „+“ a „ Minimálně budou trpět svorky, které se stanou podobnými svařovacím elektrodám, ale o pojistkách se pravděpodobně vůbec nevyplatí Co byste měli dělat, abyste tomu zabránili?
Nejjednodušší možností je použít jakoukoli 12voltovou žárovku. Před zacvaknutím terminálu jej jednoduše připojte na několik sekund mezi svorku baterie a zaklapávací svorku. Kondenzátor se začne nabíjet, ale k prudkému rázu proudu již nedojde. Kondenzátor se bude tiše nabíjet přes žárovku, když se bude nabíjet, bude svítit tlumeněji a stmívače, a když úplně zhasne, bude to znamenat, že je kondenzátor nabitý a můžete terminál bezpečně nasadit a opravit.

Na paralelní připojení kondenzátory, jejich kapacita se sčítá

MIMOCHODEM

Mnoho kondenzátorů je vybaveno obvody "soft charge". nepopiratelná výhoda-nemusí se nabíjet přes žárovku, obvod eliminuje rázový proud při připojení „prázdného“ kondenzátoru Absolutně ale takový obvod je zbytečný odpor v napájecím obvodu, který kondenzátor bohužel dělá , prakticky nepoužitelný Jednou pro časopis Car Music jsme provedli srovnávací test kondenzátory. Vzali zesilovač, propojili jej záměrně tenkým drátem, „naložili“ do něj komplexní signál (pro zájemce sekvence 50Hz pulzů s frekvencí 130 tepů za minutu) a sledovali, na jaké úrovni tohoto signálu napájecí napětí zesilovače by „kleslo“ na práh jeho vypnutí. Takže, když jsme s tímto připojili kondenzátory měkký obvod poplatek, nebyl prakticky žádný rozdíl. Ale asketické „plechovky“, které neměly vůbec nic zbytečného, ​​umožnily zvýšit úroveň signálu, než se zesilovač začne vypínat, na 2,5–3 dB, a to je téměř dvojnásobek, takže si před nákupem desetkrát rozmyslete! „pohodlná klimatizace se zvonky a píšťalkami“, tyto zvonky a píšťalky mohou způsobit více škody než užitku.

Text a kresby Anton Nikolaev, fotografie z různých zdrojů.

Elektronika využívá mnoho různých částí, které dohromady umožňují řadu akcí. Jedním z nich je kondenzátor. A v rámci článku budeme hovořit o tom, co je to za mechanismus, jak to funguje, proč je potřeba kondenzátor a co dělá v obvodech.

Co je to kondenzátor?

Kondenzátor je pasivní elektrické zařízení, které může provádět různé úkoly v obvodech díky své schopnosti akumulovat náboj a energii elektrického pole. Ale hlavní oblast použití je ve filtrech pro usměrňovače a stabilizátory. Díky kondenzátorům se tedy mezi zesilovacími stupni přenáší signál, nastavují se časové intervaly pro časování a staví se horní a dolní propusti. Díky svým vlastnostem se používá i pro volbu frekvence v různých generátorech.

Tento typ kondenzátoru se může pochlubit kapacitou několika stovek mikrofarad. Ostatní členové rodiny této elektronické součástky jsou navrženy podle podobného principu. Jak zkontrolovat kondenzátor a ujistit se, že reálná situace odpovídá to nápisům? Nejjednodušší způsob je použití digitální multimetr. Ohmmetr může také odpovědět na otázku, jak zkontrolovat kondenzátor.

Princip fungování a proč je potřeba kondenzátor

Z označení a schematického obrázku můžeme usoudit, že i dvě kovové desky umístěné vedle sebe mohou fungovat jako jednoduchý kondenzátor. Vzduch bude v tomto případě působit jako dielektrikum. Teoreticky neexistuje žádné omezení na plochu desek a vzdálenost mezi nimi. Proto i při rozprostření na obrovské vzdálenosti a zmenšení jejich velikosti, i když nevýznamné, zůstává zachována určitá kapacita.

Tato vlastnost našla využití ve vysokofrekvenční technologii. Naučili se je tedy vyrábět i ve formě běžných tištěných spojů a také jednoduše zkroucením dvou drátů, které jsou v polyetylenové izolaci. Při použití kabelu se kapacita kondenzátoru (µF) zvyšuje s délkou. Je však třeba chápat, že pokud je vysílaný impuls krátký a drát je dlouhý, nemusí jednoduše dosáhnout svého cíle. Kondenzátor lze použít ve stejnosměrných a střídavých obvodech.

Skladování energie

Jak se kapacita kondenzátoru zvyšuje, procesy jako nabíjení a vybíjení probíhají pomalu. Napětí při tomto elektrické zařízení roste podél zakřivené čáry, která se v matematice nazývá exponenciála. Postupem času se napětí kondenzátoru zvýší z hodnoty 0V na úroveň napájecího zdroje (pokud nedojde k přepálení příliš vysoké hodnoty ten druhý).

Elektrolytický kondenzátor

Na momentálně Elektrolytické kondenzátory se mohou pochlubit nejvyšší specifickou kapacitou v poměru tohoto indikátoru k objemu součásti. Jejich kapacita dosahuje hodnot 100 tisíc mikrofarad a provozní napětí je až 600 V. Dobře však fungují pouze na nízkých frekvencích. K čemu se tento typ kondenzátoru používá? Hlavní oblastí použití jsou filtry Elektrolytické kondenzátory jsou vždy připojeny k obvodům se správnou polaritou. Elektrody jsou vyrobeny z tenkého filmu (který je vyroben z oxidu kovu). Protože tenká vrstva vzduchu mezi nimi není dostatečně dobrý izolant, přidává se sem i vrstva elektrolytu (působí jako koncentrované roztoky zásad nebo kyselin).

Superkondenzátor

Jedná se o novou třídu elektrolytických kondenzátorů nazývaných ionistory. Svými vlastnostmi se podobá baterii, i když platí určitá omezení. Jejich výhoda tedy spočívá v krátké době nabíjení (obvykle několik minut). K čemu se tento typ kondenzátoru používá? Ionistory se používají jako záložní zdroje. Při výrobě se ukáží jako nepolární a kde je plus a kde mínus, je určeno prvním nábojem (ve výrobním závodě).

Teplota a jmenovité napětí mají významný vliv na výkon. Takže při 70 °C a výkonu 0,8 poskytne pouze 500 hodin provozu. Snížením napětí na 0,6 jmenovité hodnoty a teploty na 40 stupňů se jeho životnost zvýší na 40 tisíc hodin. Ionistory najdete v paměťových čipech popř elektronické hodinky. Ale zároveň mají dobré vyhlídky pro jejich využití v solárních bateriích.

Lidé, kteří jsou daleko od techniky, si ani nemyslí, že design moderních elektrických spotřebičů obsahuje různé prvky, díky nimž toto zařízení funguje. Nerozumí ani tomu, o čem mluví, když odborníci kolem nich mluví o technologii. Někdy je ale přemůže zvědavost a začnou se ptát. Například, proč potřebuješ kondenzátor?

Pro uspokojení zvědavosti se pokusíme vysvětlit jeho funkce a identifikovat, ve kterých oblastech našly kondenzátory své uplatnění.

Co je to kondenzátor?

Kondenzátor, lidově známý jako „conder“, je zařízení, které se používá v elektrických obvodech k ukládání elektrická energie. Kondenzátory se používají při filtrování šumu, ve vyhlazovacích filtrech v napájecích zdrojích, mezistupňových komunikačních obvodech a v mnoha dalších oblastech radiotechniky.

Určuje konstrukce a prostředky použitých materiálů elektrické charakteristiky"condera". Kondenzátorové zařízení obsahuje desky (nebo desky) umístěné před sebou. Jsou vyrobeny z vodivého a izolačního materiálu. Jako izolaci lze použít slídu nebo papír.

Kapacita kondenzátoru se může lišit. Zvětšuje se v poměru k ploše desek a k jejímu poklesu dochází v závislosti na vzdálenosti mezi nimi. Provozní napětí kondenzátoru je velmi důležité. Pokud je překročeno maximální napětí, kondenzátor se může rozbít v důsledku dielektrického průrazu.

Jak to všechno začalo

Princip výroby tohoto zařízení byl znám poměrně dlouho díky německému fyzikovi Ewaldu Jurgenovi von Kleistovi a jeho holandskému kolegovi Peteru van Musschenbroeckovi. Byli tvůrci prvního kondenzátoru na světě. Jejich duchovní dítě bylo mnohem primitivnější než jeho moderní protějšky, protože stěny skleněné nádoby fungovaly jako dielektrikum. V dnešní době je technologie mnohem pokročilejší a vytvoření nových materiálů výrazně zlepšilo konstrukci kondenzátoru.

Geniální elektrotechnik Pavel Yablochkov také dokázal dosáhnout vynikajících výsledků ve vývoji kondenzátorů a jejich použití. Na toto téma vytvořil mnoho publikací. Pavel Nikolajevič rozuměl dokonale proč potřebujete kondenzátor , proto byl jedním z prvních, kdo zařadil „conder“ do obvodu střídavého proudu. To mělo velký význam pro rozvoj a etablování elektrotechniky a radiotechniky.

V dnešní době je k dispozici celá řada kondenzátorů, ale všechny se spoléhají na dvě kovové desky, které jsou od sebe izolované.

Kde se používají kondenzátory?

Kondenzátory nás obklopují v mnoha oblastech a zaujímají zvláštní místo v elektronice.

1. Televizní nebo rozhlasová zařízení se bez kondenzátorů neobejdou. Používají se pro usměrňovací filtry, vytváření a konfiguraci oscilační obvody, oddělení obvodů s různými frekvencemi a mnoho dalšího.
2. Radarová technologie je využívá k vytváření pulzů s vyšším výkonem a také k tvarování pulzů.
3. Pro zhášení jisker v kontaktech, oddělení proudů různých frekvencí, oddělení obvodů stejnosměrného a střídavého proudu jsou v telegrafii a telefonii zapotřebí „kondéry“.
4. V telemechanice a automatizaci se používají k vytváření senzorů pro kapacitní princip. Zde také potřebujete zhášení jisker v kontaktech, oddělení proudových obvodů atd.
5. Ve speciálních úložných zařízeních, která se používají ve výpočetní technice.
6. Pro získání silných pulzů v laserové technologii.

Moderní elektroenergetika také využívá celý tento vynález: k připojení potřebného zařízení k přenosovému vedení, ke zvýšení účiníku, k regulaci napětí v distribuční sítě pro ochranu před přepětím, pro elektrické svařování, odrušení rádiového rušení a mnoho dalšího.

Proč potřebujete kondenzátor? více? Pro kovoprůmysl, automobilovou a lékařskou techniku, pro využití atomové energie, ve fotografické technice pro výrobu světelných záblesků a letecké snímkování. Bez kondenzátorů se neobejde ani těžební průmysl. Některé kondenzátory mohou být velmi malé a váží méně než jeden gram, zatímco jejich ostatní „soudruhy“ váží několik tun a jsou více než dva metry vysoké.

Obrovská rozmanitost typů kondenzátorů umožnila jejich použití v různých oblastech činnosti, takže se bez nich neobejdeme.