خازن های ثابت انواع خازن ها، طبقه بندی آنها

از خازن های الکتریکی برای ذخیره برق استفاده می شود. ساده ترین خازن از دو صفحه فلزی - صفحات و یک دی الکتریک واقع بین آنها تشکیل شده است. اگر منبع تغذیه به خازن وصل شود، بارهای مخالف بر روی صفحات ظاهر می شود و میدان الکتریکی ظاهر می شود که آنها را به ملاقات، به یکدیگر جذب می کند. این شارژها پس از خاموش شدن منبع تغذیه باقی می مانند، انرژی در میدان الکتریکی بین صفحات ذخیره می شود.

در خازن های سرامیکی، دی الکتریک از سرامیک های باکیفیت است: اولتراپورسلین، تیکوند، اولتراستئاتیت و غیره. پوشش لایه ای از نقره است که بر روی سطح قرار گرفته است. در مدارهای جداسازی تقویت کننده های فرکانس بالا از خازن های سرامیکی استفاده می شود.

در خازن های قطبی الکترولیتی، دی الکتریک یک لایه اکسیدی است که روی یک فویل فلزی رسوب می کند. آستر دیگر از یک نوار کاغذی آغشته به الکترولیت تشکیل شده است.

در خازن های اکسید حالت جامد، دی الکتریک مایع با یک پلیمر رسانای ویژه جایگزین می شود. این به شما امکان می دهد عمر سرویس (و قابلیت اطمینان) را افزایش دهید. معایب خازن های اکسید جامد قیمت بالاتر و محدودیت های ولتاژ (تا 35 ولت) است.

خازن های الکترولیتی اکسیدی و حالت جامد با ظرفیت خازنی بالا، با اندازه های نسبتا کوچک مشخص می شوند. این ویژگی با این واقعیت تعیین می شود که ضخامت اکسید - دی الکتریک بسیار کوچک است.

هنگام گنجاندن خازن های اکسیدی در مدار، قطبیت باید رعایت شود. در صورت نقض قطبیت، خازن های الکترولیتی منفجر می شوند، خازن های حالت جامد به سادگی از کار می افتند. برای جلوگیری کامل از احتمال انفجار (برای خازن های الکترولیتی)، برخی از مدل ها مجهز به شیرهای ایمنی هستند (برای خازن های جامد موجود نیستند). محدوده خازن های اکسیدی (الکترولیتی و حالت جامد) مدارهای جداسازی تقویت کننده های فرکانس صوتی، صاف کردن فیلترهای منابع تغذیه DC است.

خازن های فیلم متالیزه در منابع تغذیه ولتاژ بالا استفاده می شود.

جدول 2.
ویژگی های خازن ها و خازن های میکا بر پایه پلی استر و پلی پروپیلن.

خازن های میکا با قرار دادن صفحات میکا بین صفحات فویل یا برعکس - با فلز کردن صفحات میکا ساخته می شوند. خازن های میکا در دستگاه های بازتولید صدا، فیلترهای نویز فرکانس بالا و ژنراتورها استفاده می شوند. خازن های مبتنی بر پلی استر خازن های عمومی هستند، در حالی که خازن های مبتنی بر پلی پروپیلن در مدارهای DC ولتاژ بالا استفاده می شوند.

جدول 3
ویژگی های خازن های میکا بر پایه پلی کربنات، پلی استایرن و تانتالیم.

خازن های پلی کربنات در فیلترها، نوسان سازها و مدارهای زمان بندی استفاده می شوند. خازن های مبتنی بر پلی استایرن و تانتالیوم نیز در مدارهای زمان بندی و جداسازی استفاده می شوند. آنها خازن های عمومی در نظر گرفته می شوند.
در خازن های کاغذ فلزی برای مصارف عمومی، صفحات با پاشیدن فلز بر روی کاغذ آغشته به یک ترکیب خاص و پوشانده شده با لایه نازکی از لاک ساخته می شوند.

2. گزینه دوم - علامت گذاری نه به صورت پیکو، بلکه در میکروفاراد انجام می شود و حرف μ به جای نقطه اعشار قرار می گیرد.

3. گزینه سوم.

برای خازن های شوروی، به جای "p" لاتین، "p" قرار داده شد.

انحراف مجاز ظرفیت اسمی بر اساس حروف الفبا مشخص می شود، اغلب این حرف از کدی پیروی می کند که ظرفیت را تعیین می کند (در همان خط).

خازن هایی با وابستگی خطی به دما

به دنبال آن ولتاژ بر حسب ولت، اغلب به شکل یک عدد معمولی است.
برای مثال خازن در این تصویر با دو خط مشخص شده است. اولین (104J) - به این معنی است که ظرفیت آن 0.1uF (104) است، انحراف مجاز ظرفیت از ± 5٪ (J) تجاوز نمی کند. دومی (100 ولت) ولتاژ بر حسب ولت است.

علامت گذاری خازن های SMD (SMD).

ابعاد خازن های SMD کوچک است، بنابراین علامت گذاری آنها بسیار مختصر است. ولتاژ کار اغلب با یک حرف (گزینه 2 و 3 در شکل زیر) مطابق با (گزینه 2 در شکل)، یا با استفاده از یک کد الفبایی دو رقمی (گزینه 1 در شکل) کدگذاری می شود. هنگام استفاده از دومی، روی بدنه هنوز هم می توانید دو (و نه یک حرف) را با یک عدد پیدا کنید (گزینه 3 در شکل).

حرف اول می تواند هم کد سازنده باشد (که همیشه جالب نیست)، یا نشان دهنده ولتاژ نامی (اطلاعات مفیدتر) باشد، دوم - مقدار رمزگذاری شده در picoFarads (مانتیسا). رقم - توان (نشان می دهد که چند صفر باید به مانتیس اضافه شود).
به عنوان مثال، EA3 می تواند به این معنی باشد که ولتاژ نامی خازن 16 ولت (E) و ظرفیت 1.0 * 1000 = 1 نانوفاراد، BF5، به ترتیب، ولتاژ 6.3 ولت (V)، ظرفیت 1.6 * 10000 = 1.6 است. میکروفاراد و غیره

استفاده از هرگونه مطالب در این صفحه در صورت وجود لینک به سایت مجاز است

خازن عنصری از مدار الکتریکی است که به عنوان یک وسیله ذخیره شارژ عمل می کند.

کاربردهای زیادی برای این دستگاه وجود دارد که دلیل گستردگی بالای آن هاست. آنها در موادی که از آنها ساخته شده اند، هدف، محدوده پارامتر اصلی متفاوت هستند. اما ویژگی اصلی یک خازن ظرفیت آن است.

اصل عملکرد خازن

طرح

در نمودارها، خازن به شکل دو خط موازی نشان داده شده است که به یکدیگر متصل نیستند:

این مربوط به ساده ترین طراحی آن است - دو صفحه (صفحه) که توسط یک دی الکتریک از هم جدا شده اند. اجرای واقعی این محصول اغلب شامل روکش های پیچیده شده در یک رول با یک لایه دی الکتریک یا اشکال عجیب و غریب دیگر است، اما ماهیت همان است.

ظرفیت الکتریکی توانایی یک هادی برای ذخیره بارهای الکتریکی است. هر چه یک هادی در یک اختلاف پتانسیل معین بار بیشتری داشته باشد، ظرفیت خازنی بیشتر است. رابطه بین بار Q و پتانسیل φ با فرمول بیان می شود:

که در آن Q بار بر حسب کولن (C)، φ پتانسیل بر حسب ولت (V) است.

ظرفیت با فاراد (F) اندازه گیری می شود که از درس های فیزیک به یاد دارید. در عمل، واحدهای کوچکتر رایج تر هستند: میلی فاراد (mF)، میکروفاراد (uF)، نانوفاراد (nF)، پیکوفاراد (pF).

ظرفیت ذخیره سازی به پارامترهای هندسی هادی، ثابت دی الکتریک محیطی که در آن قرار دارد بستگی دارد. بنابراین، برای یک کره از مواد رسانا، با فرمول بیان می شود:

C=4peε0R

که در آن ε0-8.854 10^−12 F/m ثابت الکتریکی و ε گذردهی محیط (مقدار جدول برای هر ماده) است.

در زندگی واقعی، ما اغلب مجبوریم نه با یک هادی، بلکه با سیستم هایی از این قبیل سر و کار داشته باشیم. بنابراین، در یک خازن تخت معمولی، ظرفیت خازن به طور مستقیم با مساحت صفحات و معکوس با فاصله بین آنها متناسب خواهد بود:

C=εε0S/d

ε در اینجا ثابت دی الکتریک فاصله بین صفحات است.

ظرفیت سیستم های موازی و سریال

اتصال موازی ظرفیت ها یک خازن بزرگ با همان لایه دی الکتریک و مساحت کل صفحات است، بنابراین ظرفیت کل سیستم مجموع ظرفیت هر یک از عناصر است. ولتاژ در اتصال موازی یکسان خواهد بود و بار بین عناصر مدار توزیع می شود.

C=C1+C2+C3

اتصال سری خازن ها با یک بار مشترک و یک ولتاژ توزیع شده بین عناصر مشخص می شود. بنابراین، این ظرفیت نیست که خلاصه می شود، بلکه متقابل آن است:

1/C=1/C1+1/C2+1/C3

از فرمول ظرفیت یک خازن منفرد، می توان نتیجه گرفت که با عناصر یکسان متصل به صورت سری، می توان آنها را به عنوان یک خازن بزرگ با سطح پوشش یکسان، اما با ضخامت دی الکتریک کلی نشان داد.

راکتانس

همانطور که از طراحی آن مشخص است، خازن نمی تواند جریان مستقیم را هدایت کند. در چنین مداری فقط می توان آن را شارژ کرد. اما در مدارهای AC عالی کار می کند و دائماً شارژ می شود. اگر محدودیت های ناشی از خواص دی الکتریک نباشد (در صورت تجاوز از حد ولتاژ می توان آن را شکست)، این عنصر به طور نامحدود شارژ می شود (به اصطلاح خازن ایده آل، چیزی شبیه یک جسم سیاه و یک گاز ایده آل) در یک مدار DC، و جریان از آن عبور نمی کند. به بیان ساده، مقاومت یک خازن در مدار DC بی نهایت است.

با جریان متناوب، وضعیت متفاوت است: هرچه فرکانس در مدار بیشتر باشد، مقاومت عنصر کمتر است. چنین مقاومتی راکتانس نامیده می شود و با فرکانس و ظرفیت نسبت عکس دارد:

Z=1/2πfC

که در آن f فرکانس بر حسب هرتز است.

ذخیره انرژی

انرژی ذخیره شده توسط یک خازن شارژ شده را می توان با فرمول بیان کرد:

E=(CU^2)/2=(q^2)/2C

که در آن U ولتاژ بین صفحات و q بار انباشته شده است.

خازن در مدار نوسانی

در مدار بسته حاوی سیم پیچ و خازن می توان جریان متناوب تولید کرد.

پس از شارژ خازن، شروع به تخلیه خود می کند و قدرت جریان فزاینده ای ایجاد می کند. انرژی خازن تخلیه شده برابر با صفر می شود، اما انرژی مغناطیسی سیم پیچ حداکثر خواهد بود. تغییر در مقدار جریان باعث ایجاد EMF خود القای سیم پیچ می شود و با اینرسی جریان را به صفحه دوم می گذراند تا زمانی که به طور کامل شارژ شود. در حالت ایده آل، چنین نوساناتی بی نهایت هستند، اما در واقعیت به سرعت از بین می روند. فرکانس نوسان به پارامترهای سیم پیچ و خازن بستگی دارد:

که در آن L اندوکتانس سیم پیچ است.

خازن ممکن است اندوکتانس خاص خود را داشته باشد که با افزایش فرکانس جریان در مدار قابل مشاهده است. در حالت ایده آل، این مقدار ناچیز است و می توان آن را نادیده گرفت، اما در واقعیت، زمانی که صفحات به صورت صفحات نورد هستند، این پارامتر را نمی توان نادیده گرفت، به خصوص در مورد فرکانس های بالا. در چنین مواردی خازن دو عملکرد را با هم ترکیب می کند و نوعی مدار نوسانی با فرکانس تشدید خاص خود است.

ویژگی های عملکرد

علاوه بر ظرفیت خازن، خود القایی و ظرفیت انرژی فوق، خازن های واقعی (و نه ایده آل) دارای تعدادی ویژگی هستند که هنگام انتخاب این عنصر برای مدار باید در نظر گرفته شوند. این شامل:

برای درک اینکه تلفات از کجا می آیند، لازم است توضیح دهیم که نمودارهای جریان و ولتاژ سینوسی در این عنصر چیست. هنگامی که خازن به حداکثر شارژ می شود، جریان در صفحات آن صفر است. بر این اساس، هنگامی که جریان حداکثر است، ولتاژ وجود ندارد. یعنی ولتاژ و جریان در فاز با زاویه 90 درجه جابجا می شوند. در حالت ایده آل، یک خازن فقط توان راکتیو دارد:

Q=UIsin 90

در واقع صفحات خازن مقاومت خاص خود را دارند و بخشی از انرژی صرف گرم کردن دی الکتریک می شود که باعث تلفات آن می شود. اغلب آنها بی اهمیت هستند، اما گاهی اوقات نمی توان آنها را نادیده گرفت. مشخصه اصلی این پدیده مماس تلفات دی الکتریک است که نسبت توان فعال (که با تلفات کوچک در دی الکتریک داده می شود) و توان راکتیو است. این مقدار را می توان از نظر تئوری با نشان دادن ظرفیت واقعی در قالب یک مدار معادل معادل - موازی یا سری اندازه گیری کرد.

تعیین مماس تلفات دی الکتریک

با اتصال موازی، تلفات با نسبت جریان تعیین می شود:

tgδ = Ir/Ic = 1/(ωCR)

در مورد اتصال سری، زاویه با نسبت ولتاژ محاسبه می شود:

tgδ = Ur/Uc = ωCR

در واقع، برای اندازه گیری tgδ، از دستگاهی استفاده می کنند که بر اساس مدار پل مونتاژ شده است. برای تشخیص تلفات عایق در تجهیزات ولتاژ بالا استفاده می شود. از پل های اندازه گیری می توان برای اندازه گیری سایر پارامترهای شبکه نیز استفاده کرد.

ولتاژ محاسبه شده

این پارامتر روی برچسب نشان داده شده است. حداکثر ولتاژ قابل اعمال به صفحات را نشان می دهد. فراتر از امتیاز می تواند منجر به خرابی خازن و خرابی آن شود. این پارامتر به خواص دی الکتریک و ضخامت آن بستگی دارد.

قطبیت

برخی از خازن ها دارای پلاریته هستند، یعنی باید به طور کاملاً مشخص به مدار متصل شوند. این به دلیل این واقعیت است که مقداری الکترولیت به عنوان یکی از صفحات استفاده می شود و یک فیلم اکسید روی الکترود دیگر به عنوان دی الکتریک عمل می کند. هنگامی که قطبیت معکوس می شود، الکترولیت به سادگی فیلم را از بین می برد و خازن کار نمی کند.

ضریب دمایی ظرفیت

به صورت ΔC/CΔT بیان می شود که ΔT تغییر دمای محیط است. اغلب، این وابستگی خطی و ناچیز است، اما برای خازن هایی که در شرایط تهاجمی کار می کنند، TKE به شکل نمودار نشان داده می شود.

خرابی خازن به دو دلیل اصلی است - خرابی و گرم شدن بیش از حد. و اگر در صورت خرابی، برخی از انواع آنها قابلیت خوددرمانی را داشته باشند، گرمای بیش از حد در نهایت منجر به تخریب می شود.

گرمای بیش از حد هم به دلایل خارجی (گرمایش عناصر مدار همسایه) و هم به دلایل داخلی، به ویژه مقاومت سری صفحات است. در خازن های الکترولیتی منجر به تبخیر الکترولیت و در خازن های نیمه هادی اکسیدی به تجزیه و واکنش شیمیایی بین تانتالیوم و اکسید منگنز می شود.

خطر تخریب این است که اغلب با احتمال اتفاق می افتد انفجارسپاه

طراحی فنی خازن ها

خازن ها را می توان به چند گروه طبقه بندی کرد. بنابراین بسته به قابلیت تنظیم ظرفیت به ثابت، متغیر و تنظیم تقسیم می شوند. در شکل آنها می توانند استوانه ای، کروی و مسطح باشند. شما می توانید آنها را بر اساس هدف تقسیم کنید. اما متداول ترین طبقه بندی مربوط به نوع دی الکتریک است.

خازن های کاغذی

کاغذ به عنوان دی الکتریک، اغلب کاغذ روغنی استفاده می شود. به عنوان یک قاعده، چنین خازن هایی با اندازه بزرگ متمایز می شوند، اما گزینه هایی در طراحی کوچک، بدون روغن کاری نیز وجود داشت. آنها به عنوان دستگاه های تثبیت کننده و ذخیره سازی استفاده می شوند و به تدریج با مدل های فیلم مدرن تر جایگزین وسایل الکترونیکی مصرفی می شوند.

در غیاب روغن کاری، آنها یک اشکال قابل توجه دارند - آنها حتی با بسته بندی مهر و موم شده به رطوبت هوا واکنش نشان می دهند. کاغذ خیس اتلاف انرژی را افزایش می دهد.

دی الکتریک به شکل فیلم های آلی

فیلم ها را می توان از پلیمرهای آلی مانند:

• پلی اتیلن ترفتالات؛
• پلی آمید؛
• پلی کربنات؛
• پلی سولفون؛
• پلی پروپیلن؛
• پلی استایرن؛
• فلوئوروپلاست (پلی تترا فلوئورواتیلن).

در مقایسه با خازن های قبلی، چنین خازن هایی از نظر اندازه فشرده تر هستند، با افزایش رطوبت تلفات دی الکتریک را افزایش نمی دهند، اما بسیاری از آنها در هنگام گرم شدن بیش از حد در معرض خطر خرابی قرار دارند و آنهایی که این عیب را ندارند گران تر هستند.

دی الکتریک معدنی جامد

این می تواند میکا، شیشه و سرامیک باشد.

مزیت این خازن ها پایداری آنها و خطی بودن وابستگی ظرفیت خازن به دما، ولتاژ اعمالی و برای برخی حتی به تشعشع است. اما گاهی اوقات چنین وابستگی به خودی خود مشکل ساز می شود و هر چه کمتر مشخص شود، محصول گران تر می شود.

دی الکتریک اکسید

با آن خازن های آلومینیومی، جامد و تانتالیومی تولید می شود. آنها قطبیت دارند، بنابراین اگر اشتباه وصل شوند و از درجه ولتاژ فراتر رود، خراب می شوند. اما در عین حال دارای ظرفیت خوب، فشرده و پایدار در عملکرد هستند. با عملکرد مناسب می توانند حدود 50 هزار ساعت کار کنند.

وکیوم

چنین وسایلی یک فلاسک شیشه ای یا سرامیکی با دو الکترود است که هوا از آن خارج می شود. عملاً هیچ تلفاتی در آنها وجود ندارد ، اما ظرفیت کم و شکنندگی دامنه کاربرد آنها را برای ایستگاه های رادیویی محدود می کند ، جایی که مقدار خازن چندان مهم نیست ، اما مقاومت در برابر گرما از اهمیت اساسی برخوردار است.

لایه الکتریکی دوتایی

اگر نگاه کنید که یک خازن برای چیست، می توانید بفهمید که این نوع کاملاً آن نیست. بلکه یک منبع تغذیه اضافی یا پشتیبان است که برای آن استفاده می شود. برخی از دسته های چنین دستگاه هایی - یونیستورها - حاوی کربن فعال و یک لایه الکترولیت هستند، برخی دیگر روی یون های لیتیوم کار می کنند. ظرفیت این دستگاه ها می تواند تا صدها فاراد باشد. معایب آنها شامل هزینه بالا و مقاومت فعال با جریان های نشتی است.

خازن هر چه باشد، دو پارامتر اجباری وجود دارد که باید در علامت گذاری منعکس شود - این ظرفیت و ولتاژ نامی آن است.

علاوه بر این، روی بیشتر آنها یک علامت الفبایی از ویژگی های آن وجود دارد. مطابق با استانداردهای روسیه، خازن ها با چهار کاراکتر مشخص می شوند.

حرف اول K به معنی "خازن" است، عدد بعدی نوع دی الکتریک است و به دنبال آن نشانگر مقصد به شکل یک حرف است. آخرین نماد می تواند به معنای نوع ساخت و شماره توسعه باشد، این در حال حاضر به سازنده بستگی دارد. نکته سوم اغلب نادیده گرفته می شود. چنین علامت گذاری روی محصولات به اندازه کافی بزرگ استفاده می شود که می توان آن را قرار داد. طبق GOST، رمزگشایی به این صورت خواهد بود:

حروف اول:

1. K یک خازن ثابت است.
2. سی تی تریمر است.
3. KP - خازن متغیر.

گروه دوم نوع دی الکتریک است:

در خازن های کوچک ، همه اینها را نمی توان قرار داد ، بنابراین از علامت گذاری مختصر در آنجا استفاده می شود که از روی عادت حتی ممکن است به ماشین حساب و گاهی اوقات یک ذره بین نیاز داشته باشد. این علامت گذاری ظرفیت خازن، رتبه ولتاژ و انحراف از پارامتر اصلی را رمزگذاری می کند. اعمال پارامترهای باقی مانده منطقی نیست: اینها معمولاً خازن های سرامیکی هستند.

علامت گذاری خازن های سرامیکی

گاهی اوقات همه چیز با آنها ساده است - ظرفیت با یک عدد و واحد مشخص می شود: pF - picofarad، nF - nanofarad، μF - microfarad، mF - millifarad. یعنی کتیبه 100nF را می توان مستقیما خواند. اسم به ترتیب عدد و حرف V است. اما گاهی اوقات این نیز مناسب نیست، بنابراین از اختصارات استفاده می شود. بنابراین، اغلب ظرفیت در سه رقم (103، 109، و غیره) قرار می گیرد، که در آن آخرین عدد به معنای تعداد صفر است، و دو عدد اول - ظرفیت در پیکوفاراد. اگر عدد 9 در انتها باشد، صفر وجود ندارد و بین دو عدد اول کاما قرار می گیرد. با عدد 8 در پایان، کاما یک کاراکتر دیگر به عقب منتقل می شود.

برای مثال، نام 109 مخفف 1 picofarad و 100-10 picofarad است. 681-680 پیکوفاراد، یا 0.68 نانوفاراد، و 104-100 هزار pF یا 100nF

شما اغلب می توانید اولین حرف واحد اندازه گیری را به عنوان کاما پیدا کنید: p50-0.5 pF، 1n5-1.5 nF، 15μ - 15 μF، 15m - 15 mF. گاهی R به جای p نوشته می شود.

پس از سه رقم، ممکن است حرفی وجود داشته باشد که نشان دهنده گسترش پارامتر ظرفیت است:

اگر مشخصه مدار را در واحدهای SI محاسبه کنید، برای یافتن ظرفیت خازن بر حسب فاراد، باید توان های عدد 10 را به خاطر بسپارید:

1. -3 - میلی فاراد؛
2. -6 - میکروفاراد؛
3. -9 - نانوفاراد;
4. -12 - پیکوفاراد.

بنابراین 01 pF 0.1 * 10^-12 F است.

در دستگاه های SMD، ظرفیت بر حسب پیکوفاراد با یک حرف نشان داده می شود و عدد بعد از آن توان 10 است که این مقدار باید در آن ضرب شود.

اگر نوشتن کامل آن مشکل دارد، می توان ولتاژ نامی کار را با یک حرف به همین ترتیب مشخص کرد. در روسیه، استاندارد زیر برای تعیین حروف فرقه پذیرفته شده است:

با وجود لیست ها و جداول، هنوز هم بهتر است رمزگذاری یک سازنده خاص را مطالعه کنید - آنها ممکن است در کشورهای مختلف متفاوت باشند.

برخی از خازن ها با شرح دقیق تری از ویژگی های آنها همراه هستند.

خازن - این یک عنصر از یک مدار الکتریکی است که با اندازه کوچک قادر به جمع آوری بارهای الکتریکی با مقدار کافی بزرگ است.. ساده ترین مدل خازن دو الکترود است که بین آنها دی الکتریک وجود دارد. نقش دی الکتریک در آن توسط کاغذ، هوا، میکا و سایر مواد عایق انجام می شود که وظیفه آنها جلوگیری از تماس صفحات است.

خواص

ظرفیت. این ویژگی اصلی یک خازن است. بر حسب فاراد اندازه گیری می شود و با فرمول زیر (برای خازن تخت) محاسبه می شود:

که در آن C، q، U به ترتیب ظرفیت، بار، ولتاژ بین صفحات هستند، S مساحت صفحات، d فاصله بین آنها، ثابت دی الکتریک است، ثابت دی الکتریک برابر با 8.854*10^ است. -12 F/M

قطبیت خازن;

ولتاژ محاسبه شده;

ظرفیت خاص و موارد دیگر.

مقدار ظرفیت خازن بستگی دارد

منطقه بشقاب. این از فرمول مشخص است: ظرفیت به طور مستقیم با شارژ متناسب است. طبیعتاً با افزایش مساحت صفحات، مقدار شارژ بیشتری دریافت می کنیم.

فواصل بین صفحات. هر چه آنها نزدیکتر باشند، شدت میدان الکتریکی حاصل بیشتر می شود.

دستگاه خازن

رایج ترین خازن ها تخت و استوانه ای هستند. تخت ها از صفحات دور از یکدیگر تشکیل شده اند
دوست برای مسافت کوتاه استوانه ای، با استفاده از سیلندرهایی با طول مساوی و قطرهای مختلف مونتاژ شده است. همه خازن ها اساسا یکسان هستند. تفاوت عمدتاً در این است که چه ماده ای به عنوان دی الکتریک استفاده می شود. با توجه به نوع محیط دی الکتریک، خازن ها به صورت مایع، خلاء، جامد، هوا طبقه بندی می شوند.

خازن چگونه شارژ و دشارژ می شود؟

هنگامی که به منبع جریان مستقیم متصل می شود، صفحات خازن شارژ می شوند، یکی پتانسیل مثبت و دیگری منفی می شود. بین صفحات، با علامت مخالف، اما از نظر مقدار برابر، بارهای الکتریکی یک میدان الکتریکی ایجاد می کنند. هنگامی که ولتاژها هم روی صفحات و هم در منبع جریان عرضه شده یکسان می شوند، حرکت الکترون ها متوقف می شود و شارژ خازن به پایان می رسد. برای مدت زمان معینی، خازن بارها را حفظ می کند و عملکردهای یک منبع مستقل برق را انجام می دهد. در این حالت، ممکن است مدت زمان زیادی باشد. اگر به جای منبع، یک مقاومت در مدار گنجانده شود، خازن روی آن تخلیه می شود.

فرآیندهای در حال انجام در کندانسور

هنگامی که دستگاه به AC یا DC متصل می شود، فرآیندهای مختلفی در آن رخ می دهد. جریان DC از مدار با خازن عبور نمی کند. از آنجایی که یک دی الکتریک بین صفحات آن وجود دارد، مدار در واقع باز است.

جریان متناوب، با توجه به این واقعیت که به طور دوره ای تغییر جهت می دهد، می تواند از خازن عبور کند. در این حالت تخلیه و شارژ دوره ای خازن اتفاق می افتد. در سه ماهه اول دوره، شارژ به حداکثر می رسد، برق در آن ذخیره می شود، در سه ماهه بعدی خازن تخلیه می شود و انرژی الکتریکی به شبکه باز می گردد. در مدار جریان متناوب، خازن علاوه بر مقاومت فعال، یک جزء راکتیو نیز دارد. علاوه بر این، در یک خازن، جریان ولتاژ را 90 درجه هدایت می کند، این مهم است که هنگام ترسیم نمودارهای برداری در نظر گرفته شود.

کاربرد

خازن ها در مهندسی رادیو، الکترونیک، اتوماسیون استفاده می شوند. خازن یک عنصر ضروری است که در بسیاری از شاخه های مهندسی برق، در شرکت ها، در پیشرفت های علمی استفاده می شود. به عنوان مثال، در صورت لزوم، به عنوان جداکننده جریان عمل می کند: AC و DC، در صورت لزوم در نصب خازن استفاده می شود.

در تمامی دستگاه های رادیویی و الکترونیکی به جز ترانزیستورها و میکرو مدارها از خازن استفاده می شود. در برخی مدارها تعداد آنها بیشتر و در برخی دیگر کمتر است، اما عملاً هیچ مدار الکترونیکی بدون خازن وجود ندارد.

در عین حال، خازن ها می توانند وظایف مختلفی را در دستگاه ها انجام دهند. اول از همه، اینها ظرفیت های موجود در فیلترهای یکسو کننده و تثبیت کننده است. با کمک خازن ها سیگنالی بین مراحل تقویت کننده مخابره می شود، فیلترهای پایین گذر و بالا گذر ساخته می شوند، فواصل زمانی در تأخیرهای زمانی تعیین می شود و فرکانس نوسان در ژنراتورهای مختلف انتخاب می شود.

خازن ها منشأ شجره خود هستند، که در اواسط قرن 18 توسط دانشمند هلندی پیتر ون موشنبروک در آزمایشات خود استفاده می شد. او در شهر لیدن زندگی می کرد، بنابراین حدس زدن اینکه چرا این بانک به این نام خوانده می شود دشوار نیست.

در واقع، این یک ظرف شیشه ای معمولی بود که داخل و خارج آن با فویل قلع - استانیول پوشانده شده بود. از آن برای همان اهداف آلومینیوم مدرن استفاده می شد، اما پس از آن هنوز آلومینیوم کشف نشده بود.

تنها منبع برق در آن روزها یک دستگاه الکتروفور بود که قادر به ایجاد ولتاژ تا چند صد کیلو ولت بود. از او بود که کوزه لیدن شارژ شد. کتاب‌های درسی فیزیک موردی را توصیف می‌کنند که موشنبروک قوطی‌اش را از طریق زنجیره‌ای متشکل از ده نگهبان که دست‌های یکدیگر را گرفته بودند تخلیه کرد.

در آن زمان هیچ کس نمی دانست که عواقب آن می تواند غم انگیز باشد. این ضربه کاملا حساس بود، اما کشنده نبود. به این نتیجه نرسید، زیرا ظرفیت شیشه لیدن ناچیز بود، ضربه بسیار کوتاه مدت بود، بنابراین قدرت تخلیه کم بود.

نحوه عملکرد خازن

دستگاه خازن عملاً هیچ تفاوتی با شیشه لیدن ندارد: همه همان دو صفحه که توسط یک دی الکتریک از هم جدا شده اند. اینگونه است که خازن ها در مدارهای الکتریکی مدرن به تصویر کشیده می شوند. شکل 1 یک دستگاه شماتیک از یک خازن تخت و یک فرمول برای محاسبه آن را نشان می دهد.

شکل 1. دستگاه یک خازن تخت

در اینجا S مساحت صفحات بر حسب متر مربع، d فاصله بین صفحات بر حسب متر، C ظرفیت خازنی بر حسب فاراد، ε گذردهی محیط است. تمام مقادیر موجود در فرمول در سیستم SI نشان داده شده است. این فرمول برای ساده ترین خازن تخت معتبر است: شما به سادگی می توانید دو صفحه فلزی را در کنار هم قرار دهید که از آنها نتیجه گیری می شود. هوا می تواند به عنوان دی الکتریک عمل کند.

از این فرمول می توان فهمید که ظرفیت خازن هر چه بیشتر است ، مساحت صفحات بزرگتر و فاصله بین آنها کمتر است. برای خازن هایی با هندسه متفاوت، فرمول ممکن است متفاوت باشد، به عنوان مثال، برای ظرفیت یک هادی یا. اما وابستگی ظرفیت به مساحت صفحات و فاصله بین آنها مانند خازن تخت است: هر چه مساحت بزرگتر و فاصله کوچکتر باشد، ظرفیت خازنی بیشتر می شود.

در واقع، صفحات همیشه صاف ساخته نمی شوند. برای بسیاری از خازن‌ها، مانند خازن‌های کاغذی فلزی، صفحه‌ها فویل آلومینیومی هستند که به همراه یک دی الکتریک کاغذی به شکل یک گلوله محکم به شکل یک محفظه فلزی در می‌آیند.

برای افزایش قدرت الکتریکی، کاغذ خازن نازک با ترکیبات عایق، اغلب روغن ترانسفورماتور، آغشته می شود. این طراحی به شما امکان می دهد خازن هایی با ظرفیت تا چند صد میکروفاراد بسازید. خازن ها با سایر دی الکتریک ها تقریباً به همین ترتیب چیده شده اند.

فرمول هیچ محدودیتی در مساحت صفحات S و فاصله بین صفحات d ندارد. اگر فرض کنیم که صفحات را می توان خیلی دور از هم جدا کرد و در عین حال مساحت صفحات را می توان کاملاً ناچیز کرد، آنگاه مقداری ظرفیت، هرچند کوچک، همچنان باقی می ماند. چنین استدلالی حاکی از آن است که حتی فقط دو هادی که در کنار یکدیگر قرار دارند دارای ظرفیت الکتریکی هستند.

این شرایط به طور گسترده ای در فناوری فرکانس بالا استفاده می شود: در برخی موارد، خازن ها به سادگی به شکل خطوط سیم کشی چاپ شده یا حتی فقط دو سیم به هم پیچیده در عایق پلی اتیلن ساخته می شوند. رشته سیمی یا کابل معمولی نیز ظرفیت خازنی دارد و با افزایش طول آن افزایش می یابد.

علاوه بر خازن C، هر کابلی دارای مقاومت R نیز می باشد. هر دوی این ویژگی های فیزیکی در طول کابل توزیع می شوند و هنگام ارسال سیگنال های پالسی، مانند یک مدار RC یکپارچه عمل می کنند که در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2.

در شکل، همه چیز ساده است: اینجا مدار است، اینجا سیگنال ورودی است و اینجا در خروجی است. ضربه فراتر از تشخیص تحریف شده است، اما این به عمد انجام شد، که مدار برای آن مونتاژ شد. در این بین، ما در مورد تأثیر ظرفیت کابل بر روی سیگنال پالس صحبت می کنیم. به جای یک پالس، چنین "زنگ" در انتهای دیگر کابل ظاهر می شود، و اگر پالس کوتاه باشد، ممکن است اصلا به انتهای دیگر کابل نرسد، حتی ممکن است ناپدید شود.

واقعیت تاریخی

در اینجا کاملاً مناسب است که داستان چگونگی نصب کابل ماوراء اقیانوس اطلس را یادآوری کنیم. اولین تلاش در سال 1857 با شکست مواجه شد: نقطه های تلگراف - خط تیره ها (نبض های مستطیلی) تحریف شدند به طوری که هیچ چیز در انتهای دیگر خط 4000 کیلومتری از هم جدا نمی شد.

دومین تلاش در سال 1865 انجام شد. در این زمان، فیزیکدان انگلیسی W. Thompson نظریه انتقال داده ها را در خطوط طولانی ایجاد کرده بود. در پرتو این نظریه، کابل کشی موفق تر بود، سیگنال ها دریافت شدند.

برای این شاهکار علمی، ملکه ویکتوریا به دانشمند نشان شوالیه و عنوان لرد کلوین اعطا کرد. این نام شهر کوچکی در ساحل ایرلند بود، جایی که کابل کشی از آنجا آغاز شد. اما این فقط یک کلمه است و حالا به حرف آخر فرمول یعنی گذردهی محیط ε برگردیم.

کمی در مورد دی الکتریک

این ε در مخرج فرمول است، بنابراین افزایش آن مستلزم افزایش ظرفیت خواهد بود. برای اکثر دی الکتریک های مورد استفاده، مانند هوا، لوسان، پلی اتیلن، فلوروپلاست، این ثابت عملاً با خلاء یکسان است. اما در عین حال، بسیاری از مواد وجود دارند که ثابت دی الکتریک آنها بسیار بیشتر است. اگر یک کندانسور هوا با استون یا الکل پر شود، ظرفیت آن 15 ... 20 برابر افزایش می یابد.

اما چنین موادی، علاوه بر ε بالا، رسانایی نسبتاً بالایی نیز دارند، بنابراین برای چنین خازنی بدی است که شارژ نگه دارد، به سرعت خود را از طریق خود تخلیه می کند. این پدیده مضر جریان نشتی نام دارد. بنابراین، مواد ویژه ای برای دی الکتریک ها در حال توسعه هستند که با ظرفیت خازن های خاص، جریان های نشتی قابل قبولی را فراهم می کنند. این چیزی است که چنین تنوعی از انواع و انواع خازن ها را توضیح می دهد که هر کدام برای شرایط خاصی طراحی شده اند.

آنها بالاترین ظرفیت ویژه (نسبت ظرفیت / حجم) را دارند. ظرفیت "الکترولیت ها" تا 100000 میکروفاراد می رسد، ولتاژ کاری تا 600 ولت. چنین خازن هایی فقط در فرکانس های پایین و اغلب در فیلترهای منبع تغذیه به خوبی کار می کنند. خازن های الکترولیتی با توجه به قطبیت متصل می شوند.

الکترودهای موجود در چنین خازن هایی یک لایه نازک از اکسید فلز هستند، به همین دلیل است که این خازن ها اغلب خازن های اکسید نامیده می شوند. یک لایه نازک هوا بین چنین الکترودهایی عایق چندان قابل اعتمادی نیست؛ بنابراین، یک لایه الکترولیت بین صفحات اکسیدی وارد می شود. اغلب اینها محلولهای غلیظ اسیدها یا قلیاها هستند.

شکل 3 یکی از این خازن ها را نشان می دهد.

شکل 3. خازن الکترولیتی

برای تخمین اندازه خازن از یک جعبه کبریت ساده در کنار آن عکس گرفته شد. علاوه بر ظرفیت به اندازه کافی بزرگ در شکل، می توانید درصد تحمل را نیز مشاهده کنید: نه بیشتر و نه کمتر از 70٪ اسمی.

در آن روزها که کامپیوترها بزرگ بودند و کامپیوتر نامیده می شدند، چنین خازن هایی در درایوهای دیسک (در HDD مدرن) وجود داشتند. ظرفیت اطلاعاتی چنین درایوهایی اکنون فقط می تواند باعث لبخند شود: دو دیسک با قطر 350 میلی متر 5 مگابایت اطلاعات ذخیره می کردند و وزن خود دستگاه 54 کیلوگرم بود.

هدف اصلی ابرخازن های نشان داده شده در شکل، حذف سرهای مغناطیسی از ناحیه کار دیسک در صورت قطع ناگهانی برق بود. چنین خازن هایی می توانند شارژ را برای چندین سال ذخیره کنند که در عمل آزمایش شد.

در زیر با خازن‌های الکترولیتی، آزمایش‌های ساده‌ای برای درک آنچه که یک خازن می‌تواند انجام دهد، پیشنهاد می‌شود.

برای کار در مدارهای AC، خازن های الکترولیتی غیر قطبی تولید می شود، اما به دلایلی تهیه آنها بسیار دشوار است. به منظور دور زدن این مشکل، "الکترولیت های" معمولی قطبی در سری های ضد روشن می شوند: مثبت-منفی-منفی- پلاس.

اگر یک خازن الکترولیتی قطبی به مدار جریان متناوب متصل شود، ابتدا گرم می شود و سپس صدای انفجار شنیده می شود. خازن های قدیمی داخلی در همه جهات پراکنده هستند، در حالی که خازن های وارداتی دارای دستگاه خاصی برای جلوگیری از شلیک های بلند هستند. این، به عنوان یک قاعده، یا یک شکاف متقاطع در پایین خازن است، یا یک سوراخ با یک پلاگین لاستیکی که در آنجا قرار دارد.

آنها واقعاً خازن های الکترولیتی با ولتاژ افزایش یافته را دوست ندارند، حتی اگر قطبیت مشاهده شود. بنابراین، هرگز لازم نیست که "الکترولیت ها" را در مداری قرار دهیم که در آن ولتاژی نزدیک به حداکثر ولتاژ برای یک خازن معین انتظار می رود.

گاهی اوقات در برخی از انجمن های معتبر، مبتدیان این سوال را می پرسند: "خازن 470μF * 16V است، اما من 470μF * 50V دارم، آیا می توانم آن را بگذارم؟". بله، البته می توانید، اما تعویض معکوس غیرقابل قبول است.

خازن می تواند انرژی را ذخیره کند

نمودار ساده نشان داده شده در شکل 4 به درک این جمله کمک می کند.

شکل 4. مدار با یک خازن

شخصیت اصلی این مدار یک خازن الکترولیتی C با ظرفیت کافی است به طوری که فرآیندهای تخلیه شارژ به آرامی و حتی بسیار واضح انجام می شود. این امکان مشاهده عملکرد مدار را به صورت بصری با استفاده از یک لامپ معمولی از یک چراغ قوه فراهم می کند. این فانوس ها مدت هاست که جای خود را به چراغ های LED مدرن داده اند، اما لامپ های آنها هنوز فروخته می شود. بنابراین، مونتاژ یک مدار و انجام آزمایشات ساده بسیار آسان است.

شاید کسی بگوید: «چرا؟ از این گذشته ، همه چیز واضح است و اگر توضیحات را نیز بخوانید ... ". به نظر می رسد که در اینجا چیزی برای بحث وجود ندارد، اما هر چیزی، حتی ساده ترین چیز، اگر درک آن از طریق دست باشد، برای مدت طولانی در ذهن باقی می ماند.

بنابراین، طرح مونتاژ شده است. چگونه کار می کند؟

در موقعیت سوئیچ SA نشان داده شده در نمودار، خازن C از منبع تغذیه GB از طریق مقاومت R در مدار شارژ می شود: + GB __ R __ SA __ C __ -GB. جریان شارژ در نمودار با فلش با شاخص iz نشان داده شده است. فرآیند شارژ یک خازن در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5. فرآیند شارژ خازن

شکل نشان می دهد که ولتاژ در خازن در امتداد یک خط منحنی افزایش می یابد که در ریاضیات نمایی نامیده می شود. جریان شارژ مستقیماً ولتاژ شارژ را منعکس می کند. با افزایش ولتاژ خازن، جریان شارژ کمتر می شود. و فقط در لحظه اولیه با فرمول نشان داده شده در شکل مطابقت دارد.

پس از مدتی، خازن از 0 ولت به ولتاژ منبع تغذیه، در مدار ما تا 4.5 ولت شارژ می شود. کل سوال این است که چگونه می توان این زمان را تعیین کرد، چه مدت باید منتظر ماند، چه زمانی خازن شارژ می شود؟

ثابت زمانی "tau" τ = R*C

این فرمول به سادگی مقاومت و ظرفیت یک مقاومت و خازن متصل به سری را چند برابر می کند. اگر بدون غفلت از سیستم SI، مقاومت را بر حسب اهم و ظرفیت را بر حسب فاراد جایگزین کنیم، نتیجه در ثانیه خواهد بود. این مدت زمان لازم برای شارژ خازن تا 36.8 درصد ولتاژ منبع تغذیه است. بر این اساس، برای شارژ تقریباً 100٪، 5 * τ زمان می برد.

اغلب، با غفلت از سیستم SI، مقاومت بر حسب اهم را به فرمول و ظرفیت را در میکروفاراد جایگزین می‌کنند، سپس زمان بر حسب میکروثانیه خواهد بود. در مورد ما، راحت تر است که نتیجه را در چند ثانیه بدست آوریم، که برای آن فقط باید میکروثانیه ها را در یک میلیون ضرب کنید، یا، ساده تر، کاما شش رقمی را به سمت چپ حرکت دهید.

برای مدار نشان داده شده در شکل 4، با ظرفیت خازن 2000uF و مقاومت 500Ω، ثابت زمانی τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 میکروثانیه یا دقیقاً یک ثانیه خواهد بود. بنابراین، شما باید حدود 5 ثانیه صبر کنید تا خازن به طور کامل شارژ شود.

اگر پس از زمان مشخص شده کلید SA به موقعیت مناسب منتقل شود، خازن C از طریق لامپ EL تخلیه می شود. در این مرحله، یک فلاش کوتاه وجود دارد، خازن تخلیه می شود و نور خاموش می شود. جهت تخلیه خازن با فلش با ip شاخص نشان داده شده است. زمان تخلیه نیز با ثابت زمانی τ تعیین می شود. نمودار تخلیه در شکل 6 نشان داده شده است.

شکل 6. نمودار تخلیه خازن

خازن جریان مستقیم عبور نمی کند

یک طرح ساده تر، که در شکل 7 نشان داده شده است، به تأیید این عبارت کمک می کند.

شکل 7. نمودار با یک خازن در مدار DC

اگر سوئیچ SA بسته باشد، فلاش کوتاه لامپ دنبال می شود که نشان می دهد خازن C از طریق لامپ شارژ شده است. نمودار شارژ نیز در اینجا نشان داده شده است: در لحظه بسته شدن سوئیچ، جریان حداکثر است، با شارژ شدن خازن، کاهش می یابد و پس از مدتی به طور کامل متوقف می شود.

اگر خازن از کیفیت خوبی برخوردار باشد، یعنی. با جریان نشتی کم (خود تخلیه)، بستن مجدد کلید باعث فلاش نمی شود. برای دریافت فلاش دیگر، خازن باید تخلیه شود.

خازن در فیلترهای قدرت

خازن معمولاً بعد از یکسو کننده قرار می گیرد. اغلب یکسو کننده ها به صورت تمام موج ساخته می شوند. رایج ترین مدارهای یکسو کننده در شکل 8 نشان داده شده است.

شکل 8. مدارهای یکسو کننده

یکسو کننده های نیمه موج نیز معمولاً اغلب در مواردی که قدرت بار ناچیز است استفاده می شود. با ارزش ترین کیفیت چنین یکسو کننده ها سادگی است: فقط یک دیود و یک سیم پیچ ترانسفورماتور.

برای یکسو کننده تمام موج، ظرفیت خازن فیلتر را می توان با فرمول محاسبه کرد.

C \u003d 1000000 * Po / 2 * U * f * dU، که در آن C ظرفیت خازن μF است، Po قدرت بار W، U ولتاژ در خروجی یکسو کننده V، f فرکانس ولتاژ متناوب است. هرتز، dU دامنه ریپل V است.

عدد بزرگی در عدد 1000000 ظرفیت خازنی را از فاراد سیستم به میکروفاراد تبدیل می کند. دو در مخرج تعداد نیم چرخه یکسو کننده است: برای نیم موج، یک در جای خود ظاهر می شود.

C \u003d 1000000 * Po / U * f * dU،

و برای یکسو کننده سه فاز، فرمول به شکل C \u003d 1000000 * Po / 3 * U * f * dU خواهد بود.

ابرخازن - یونیستور

به تازگی، کلاس جدیدی از خازن های الکترولیتی ظاهر شده است، به اصطلاح. از نظر خواص، شبیه باتری است، با این حال، با چندین محدودیت.

یونیستور در مدت زمان کوتاهی به معنای واقعی کلمه در چند دقیقه به ولتاژ اسمی شارژ می شود، بنابراین توصیه می شود از آن به عنوان منبع تغذیه پشتیبان استفاده کنید. در واقع، یونیستور یک دستگاه غیر قطبی است، تنها چیزی که قطبیت آن را تعیین می کند شارژ در کارخانه است. برای اینکه در آینده این قطبیت اشتباه نشود، با علامت + نشان داده می شود.

شرایط عملکرد یونیستورها نقش مهمی ایفا می کند. در دمای 70 درجه سانتیگراد با ولتاژ 0.8 اسمی، ماندگاری تضمین شده بیش از 500 ساعت نیست. اگر دستگاه با ولتاژ 0.6 ولتاژ اسمی کار کند و دما از 40 درجه تجاوز نکند، عملکرد صحیح برای 40000 ساعت یا بیشتر امکان پذیر است.

رایج ترین استفاده از یونیستور در منابع تغذیه پشتیبان است. اساساً اینها تراشه های حافظه یا ساعت های الکترونیکی هستند. در این مورد، پارامتر اصلی یونیستور یک جریان نشتی کوچک، تخلیه خود آن است.

استفاده از یونیستورها در ارتباط با پنل های خورشیدی بسیار امیدوارکننده است. همچنین بر غیر بحرانی بودن شرایط شارژ و تعداد عملا نامحدود چرخه های شارژ-دشارژ تأثیر می گذارد. یکی دیگر از ویژگی های ارزشمند این است که یونیستور نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد.

تا کنون، می‌توان گفت که خازن‌های الکترولیتی چگونه و کجا کار می‌کنند، علاوه بر این، عمدتاً در مدارهای DC. عملکرد خازن ها در مدارهای AC در مقاله دیگری مورد بحث قرار خواهد گرفت -.

آنها از نظر شیوع و درجه استفاده، پس از مقاومت ها، دومین جزئیات در مدارهای الکترونیکی هستند. در واقع، در هر دستگاه الکترونیکی، چه یک مولتی ویبراتور با 2 ترانزیستور یا یک مادربرد کامپیوتر، از این عناصر رادیویی در همه آنها استفاده می شود.

یک خازن توانایی ذخیره شارژ و سپس آزاد کردن آن را دارد. ساده ترین خازن شامل 2 صفحه است که توسط یک لایه دی الکتریک نازک از هم جدا شده اند. ظرفیت خازن به ظرفیت خازن و فرکانس جریان آن بستگی دارد. یک خازن جریان متناوب را هدایت می کند و جریان مستقیم را عبور نمی دهد. ظرفیت خازن هر چه بزرگتر باشد، مساحت صفحات (صفحات) خازن بزرگتر است و هر چه بزرگتر باشد، لایه دی الکتریک بین آنها نازکتر است.

ظرفیت خازن های متصل به موازات اضافه می شود. ظرفیت خازن های متصل به سری طبق فرمول نشان داده شده در شکل زیر محاسبه می شود:

خازن ها در دو ظرفیت ثابت و متغیر عرضه می شوند. دومی نامیده می شود و به اختصار KPI (خازن متغیر) نامیده می شود. خازن های با ظرفیت ثابت هم قطبی و هم غیر قطبی هستند. شکل زیر یک نمایش شماتیک از یک خازن قطبی را نشان می دهد:

خازن های قطبی خازن های الکترولیتی هستند. خازن های تانتالیومی نیز تولید می شوند که از نظر پایداری بالاتر با خازن های الکترولیتی آلومینیومی تفاوت دارند، اما قیمت بیشتری نیز دارند. خازن های الکترولیتی نسبت به خازن های غیر قطبی در معرض پیری سریع تری هستند. خازن های قطبی دارای الکترودهای مثبت و منفی، مثبت و منفی هستند. عکس زیر یک خازن الکترولیتی را نشان می دهد:

برای خازن های الکترولیتی شوروی، قطبیت روی کیس با علامت مثبت در الکترود مثبت نشان داده شد. برای خازن های وارداتی، الکترود منفی با علامت منفی نشان داده می شود. اگر حالت های عملکرد خازن های الکترولیتی نقض شود، می توانند متورم شوند و حتی منفجر شوند. برای خازن های الکترولیتی، به منظور جلوگیری از انفجار، بریدگی های مخصوصی روی پوشش کیس در حین ساخت ایجاد می شود:

همچنین، خازن های الکترولیتی در صورتی که به اشتباه روی ولتاژهای بالاتر از آنچه برای آن طراحی شده اند اعمال شوند، می توانند منفجر شوند. در عکس خازن الکترولیتی بالا نوشته 33 میکروفاراد x 100 ولت را مشاهده می کنید که ظرفیت آن 33 میکروفاراد و ولتاژ مجاز تا 100 ولت می باشد. یک خازن غیر قطبی در نمودارها به صورت زیر نشان داده شده است:

تصویر نمودار خازن غیر قطبی

عکس زیر خازن های فیلم و سرامیکی را نشان می دهد:

فیلم

سرامیک

خازن ها بر اساس نوع دی الکتریک متمایز می شوند. خازن هایی با دی الکتریک جامد، مایع و گاز وجود دارد. با دی الکتریک جامد، اینها عبارتند از: کاغذ، فیلم، سرامیک، میکا. همچنین خازن های الکترولیتی که قبلا در بالا توضیح داده شد و خازن های نیمه هادی اکسیدی نیز وجود دارد. این خازن ها با خازن های دیگر تفاوت دارند. من فکر می کنم بسیاری چنین نام گذاری دیجیتالی را روی خازن های وارداتی دیده اند:

شکل بالا نشان می دهد که چگونه می توانید مقدار چنین خازنی را محاسبه کنید. به عنوان مثال، اگر یک خازن با علامت 332 مشخص شود، به این معنی است که ظرفیت آن 3300 پیکوفاراد یا 3.3 نانوفاراد است. در زیر جدولی وجود دارد که با مراجعه به آن می توانید به راحتی مقدار هر خازن را با این علامت محاسبه کنید:

در طراحی SMD خازن هایی وجود دارد که رایج ترین آنها در طرح های رادیویی آماتور است، فکر کنم انواع 0805 و 1206. تصویری از خازن SMD غیر قطبی در شکل های زیر قابل مشاهده است:

این صنعت همچنین خازن های به اصطلاح جامد تولید می کند. در داخل آنها به جای الکترولیت یک پلیمر آلی وجود دارد.

خازن های متغیر

ظرفیت خازن در خازن های متغیر با تغییر مساحت صفحات خازن موازی تنظیم می شود. خازن ها به دو دسته متغییر تقسیم می شوند که دارای دسته ای برای چرخش محور هستند و تریمرها که دارای شکافی برای پیچ گوشتی هستند و همچنین از قطعات متحرک و غیر متحرک تشکیل شده اند.

در شکل، آنها به عنوان روتور و استاتور مشخص شده اند. از چنین خازن هایی در گیرنده های رادیویی برای تنظیم فرکانس پخش مورد نظر استفاده می شود. ظرفیت چنین خازن هایی معمولاً کوچک و برابر با واحد است - حداکثر صدها پیکوفاراد. به این صورت است که یک خازن متغیر در نمودارها نشان داده شده است:

شکل زیر یک خازن تریمر را نشان می دهد. خازن تنظیم در نمودارها به صورت زیر نشان داده شده است:

چنین خازن هایی معمولاً تنها یک بار در هنگام مونتاژ و تنظیم تجهیزات الکترونیکی تنظیم می شوند.

شکل زیر ساختار خازن تریمر را نشان می دهد:

ظرفیت خازن بر حسب فاراد اندازه گیری می شود. اما حتی 1 فاراد نیز ظرفیت بسیار بزرگی است، بنابراین معمولاً از یک میلیونم فاراد، میکروفاراد و همچنین حتی کوچکتر، نانوفاراد و پیکوفاراد برای تعیین استفاده می‌شود. تبدیل از میکروفاراد به پیکوفاراد و بالعکس بسیار آسان است. 1 میکروفاراد برابر با 1000 نانوفاراد یا 1000000 پیکوفاراد است. خازن ها، از جمله، در مدارهای نوسانی گیرنده های رادیویی، در منابع تغذیه برای صاف کردن امواج و همچنین به عنوان جداکننده در تقویت کننده ها استفاده می شوند. بررسی آماده شد AKV.

در مورد مقاله CAPACITOR بحث کنید