Što je kondenzator i čemu služi? Zašto su potrebni kondenzatori? Spajanje kondenzatora

U cijeloj radiotehnici i elektronički uređaji Osim tranzistora i mikro krugova, koriste se kondenzatori. Neki sklopovi ih imaju više, drugi manje, ali praktički nema elektroničkog sklopa bez kondenzatora.

U isto vrijeme, kondenzatori mogu dati najviše različite zadatke. Prije svega, to su kapaciteti u filtrima ispravljača i stabilizatora. Pomoću kondenzatora signal se prenosi između stupnjeva pojačala, izgrađeni su niski i niski filtri. visoke frekvencije, vremenski intervali se postavljaju u vremenskim kašnjenjima i odabire se frekvencija osciliranja u različitim generatorima.

Kondenzatori vuku svoje podrijetlo od , što je koristio nizozemski znanstvenik Pieter van Musschenbroeck u svojim eksperimentima sredinom 18. stoljeća. Živio je u gradu Leidenu, pa nije teško pogoditi zašto se ova tegla tako zvala.

Zapravo, bila je to obična staklenka, iznutra i izvana obložena limenom - staniolom. Koristio se u iste svrhe kao i moderni aluminij, ali aluminij još nije bio otkriven.

Jedini izvor električne energije u to doba bio je elektroforski stroj, sposoban razviti napon do nekoliko stotina kilovolti. Ovdje je Leydenova posuda bila napunjena. Udžbenici fizike opisuju slučaj kada je Muschenbroek ispraznio svoju limenku kroz lanac od deset gardista koji su se držali za ruke.

Tada nitko nije znao da bi posljedice mogle biti tragične. Udarac je bio dosta osjetljiv, ali ne smrtonosan. Nije došlo do toga, jer je kapacitet Leyden staklenke bio beznačajan, puls je bio vrlo kratkotrajan, pa je snaga pražnjenja bila mala.

Kako radi kondenzator?

Dizajn kondenzatora praktički se ne razlikuje od Leyden staklenke: iste dvije ploče odvojene dielektrikom. Upravo je tako na modernom električni dijagrami prikazani su kondenzatori. Slika 1 prikazuje shematski prikaz strukture ravnog kondenzatora i formulu za njegov izračun.

Slika 1. Dizajn kondenzatora s paralelnim pločama

Ovdje je S površina ploča u kvadratnim metrima, d je udaljenost između ploča u metrima, C je kapacitivnost u faradima, ε je dielektrična konstanta medija. Sve veličine uključene u formulu navedene su u SI sustavu. Ova formula vrijedi za najjednostavniji ravni kondenzator: možete jednostavno postaviti dvije metalne ploče jednu do druge, iz čega se izvode zaključci. Zrak može poslužiti kao dielektrik.

Iz ove formule može se razumjeti da što je veća površina ploča i što je manja udaljenost između njih, to je veći kapacitet kondenzatora. Za kondenzatore s različitom geometrijom, formula može biti drugačija, na primjer, za kapacitet jednog vodiča ili. Ali ovisnost kapacitivnosti o površini ploča i udaljenosti između njih ista je kao kod ravnog kondenzatora: što je veća površina i manja udaljenost, to je veći kapacitet.

Zapravo, tanjuri nisu uvijek ravni. Za mnoge kondenzatore, na primjer kondenzatore metal-papir, ploče su aluminijska folija smotana zajedno s papirnatim dielektrikom u čvrstu kuglu, oblikovanu poput metalnog kućišta.

Za povećanje električne čvrstoće tanki kondenzatorski papir impregnira se izolacijskim spojevima, najčešće transformatorskim uljem. Ovaj dizajn omogućuje izradu kondenzatora kapaciteta do nekoliko stotina mikrofarada. Kondenzatori rade na gotovo isti način s drugim dielektricima.

Formula ne sadrži nikakva ograničenja na području ploča S i udaljenosti između ploča d. Ako pretpostavimo da se ploče mogu razmaknuti vrlo daleko, au isto vrijeme površina ploča može biti vrlo mala, tada će neki kapacitet, iako mali, i dalje ostati. Takvo razmišljanje sugerira da čak i samo dva vodiča koji se nalaze jedan pored drugog imaju električni kapacitet.

Ova se okolnost naširoko koristi u visokofrekventnoj tehnologiji: u nekim slučajevima kondenzatori su napravljeni jednostavno u obliku staza s tiskanim krugom ili čak samo dvije žice upletene zajedno u polietilensku izolaciju. Obična žica ili kabel za rezance također ima kapacitivnost, a ona raste s povećanjem duljine.

Osim kapaciteta C, svaki kabel ima i otpor R. Oba ova fizikalna svojstva raspoređena su duž duljine kabela, a pri prijenosu impulsnih signala rade kao integrirajući RC lanac, prikazan na slici 2.

Slika 2.

Na slici je sve jednostavno: ovdje je dijagram, ovdje ulazni signal, i evo ga na izlazu. Impuls je iskrivljen do neprepoznatljivosti, ali to je učinjeno namjerno, zbog čega je sklop sastavljen. U međuvremenu, govorimo o utjecaju kapacitivnosti kabela na impulsni signal. Umjesto pulsa, na drugom kraju kabela pojavit će se ovakvo "zvono", a ako je puls kratak, možda uopće neće doći do drugog kraja kabela, može potpuno nestati.

Povijesna činjenica

Ovdje je sasvim prikladno prisjetiti se priče o polaganju transatlantskog kabela. Prvi pokušaj 1857. nije uspio: telegrafske točkice - crtice ( kvadratni impulsi) bile su iskrivljene tako da se na drugom kraju linije duge 4000 km nije moglo ništa razaznati.

Drugi pokušaj učinjen je 1865. U to je vrijeme engleski fizičar W. Thompson razvio teoriju prijenosa podataka dugim linijama. U svjetlu ove teorije pokazalo se da je polaganje kabela bilo uspješnije;

Za taj znanstveni pothvat kraljica Viktorija znanstveniku je dodijelila vitešku titulu i titulu lorda Kelvina. Tako se zvao gradić na obali Irske gdje je počelo polaganje kabela. Ali ovo je samo riječ, a sada se vratimo na posljednje slovo u formuli, naime, dielektričnu konstantu medija ε.

Malo o dielektriku

Ovaj ε je u nazivniku formule, stoga će njegovo povećanje dovesti do povećanja kapaciteta. Za većinu korištenih dielektrika, kao što su zrak, lavsan, polietilen, fluoroplastika, ova konstanta je gotovo ista kao i kod vakuuma. Ali u isto vrijeme postoje mnoge tvari čija je dielektrična konstanta mnogo veća. Ako se zračni kondenzator napuni acetonom ili alkoholom, njegov kapacitet će se povećati za 15...20 puta.

Ali takve tvari, osim visokog ε, imaju i prilično visoku vodljivost, pa takav kondenzator neće dobro držati naboj; brzo će se prazniti kroz sebe. Ova štetna pojava naziva se struja curenja. Stoga se za dielektrike razvijaju posebni materijali koji omogućuju postizanje prihvatljivih struja curenja s visokim specifičnim kapacitetom kondenzatora. Upravo to objašnjava takvu raznolikost tipova i tipova kondenzatora, od kojih je svaki dizajniran za specifične uvjete.

Imaju najveći specifični kapacitet (omjer kapacitet/volumen). Kapacitet "elektrolita" doseže do 100 000 uF, radni napon do 600 V. Takvi kondenzatori dobro rade samo na niske frekvencije, najčešće u filtrima napajanja. Elektrolitski kondenzatori spojeni su s ispravnim polaritetom.

Elektrode u takvim kondenzatorima su tanki film od metalnog oksida, zbog čega se ti kondenzatori često nazivaju oksidni kondenzatori. Tanki sloj zraka između takvih elektroda nije baš pouzdan izolator, pa se između oksidnih ploča uvodi sloj elektrolita. Najčešće su to koncentrirane otopine kiselina ili lužina.

Slika 3 prikazuje jedan takav kondenzator.

Slika 3. Elektrolitički kondenzator

Kako bi se procijenila veličina kondenzatora, uz njega je fotografirana obična kutija šibica. Osim dovoljno veliki kapacitet Na slici također možete vidjeti toleranciju kao postotak: ne manje od 70% nominalne vrijednosti.

U one dane kada su računala bila velika i zvala su se računala, takvi su kondenzatori bili u diskovnim pogonima (u modernom HDD-u). Informacijski kapacitet Takvi pogoni sada mogu samo izmamiti osmijeh: dva diska promjera 350 mm pohranila su 5 megabajta informacija, a sam uređaj je težio 54 kg.

Glavna svrha superkondenzatora prikazanih na slici bila je uklanjanje magnetskih glava s radnog područja diska kada iznenadno gašenje struja. Takvi kondenzatori mogu pohraniti naboj nekoliko godina, što je provjereno u praksi.

U nastavku ćemo predložiti nekoliko jednostavnih eksperimenata s elektrolitičkim kondenzatorima kako bismo razumjeli što kondenzator može učiniti.

Za uporabu u krugovima AC nepolarni elektrolitski kondenzatori se proizvode, ali ih je iz nekog razloga vrlo teško nabaviti. Kako bi se nekako zaobišao ovaj problem, konvencionalni polarni "elektroliti" uključuju se u suprotnom slijedu: plus-minus-minus-plus.

Ako se polarni elektrolitski kondenzator spoji na krug izmjenične struje, on će se prvo zagrijati, a zatim će doći do eksplozije. Stari domaći kondenzatori razbacani u svim smjerovima, dok uvezeni imaju poseban uređaj koji im omogućuje izbjegavanje glasnih pucnjeva. To je, u pravilu, križni urez na dnu kondenzatora ili rupa s gumenim čepom koji se tamo nalazi.

Oni stvarno ne vole elektrolitske kondenzatore. visoki napon, čak i ako je polaritet ispravan. Stoga nikada ne biste trebali stavljati "elektrolite" u krug u kojem se očekuje napon blizu maksimalnog za dati kondenzator.

Ponekad na nekim, čak i uglednim forumima, početnici postavljaju pitanje: "Dijagram prikazuje kondenzator od 470µF * 16V, ali ja imam 470µF * 50V, mogu li ga instalirati?" Da, naravno da možete, ali obrnuta zamjena je neprihvatljiva.

Kondenzator može pohraniti energiju

Pomoći će u razumijevanju ove izjave jednostavan sklop, prikazano na slici 4.

Slika 4. Strujni krug s kondenzatorom

Glavni lik ovog kruga je elektrolitički kondenzator C dovoljno velikog kapaciteta da se procesi punjenja i pražnjenja odvijaju sporo, pa čak i vrlo jasno. To omogućuje vizualno promatranje rada kruga pomoću obične žarulje svjetiljke. Ove svjetiljke odavno su ustupile mjesto modernim LED svjetiljkama, ali žarulje za njih još uvijek se prodaju. Stoga je vrlo jednostavno sastaviti krug i provesti jednostavne eksperimente.

Možda će netko reći: “Zašto? Uostalom, sve je očito, ali ako pročitate i opis...” Čini se da se tu nema što prigovoriti, ali bilo što, pa i najviše jednostavna stvar ostaje u glavi dugo vremena ako je njegovo razumijevanje došlo kroz ruke.

Dakle, sklop je sastavljen. kako radi

U položaju prekidača SA prikazanom na dijagramu, kondenzator C se puni iz izvora napajanja GB preko otpornika R u krugu: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Struja punjenja na dijagramu je prikazana strelicom s indeksom iz. Proces punjenja kondenzatora prikazan je na slici 5.

Slika 5. Proces punjenja kondenzatora

Slika pokazuje da napon na kondenzatoru raste duž zakrivljene linije, koja se u matematici naziva eksponencijalna. Struja punjenja izravno odražava napon punjenja. Kako se napon preko kondenzatora povećava, struja punjenja postaje manja. I samo u početnom trenutku odgovara formuli prikazanoj na slici.

Nakon nekog vremena, kondenzator će se napuniti od 0V do napona izvora napajanja, u našem krugu do 4,5V. Cijelo pitanje je kako odrediti ovo vrijeme, koliko dugo čekati, kada će se kondenzator napuniti?

Vremenska konstanta "tau" τ = R*C

Ova formula jednostavno množi otpor i kapacitet serijski spojenog otpornika i kondenzatora. Ako, bez zanemarivanja SI sustava, zamijenimo otpor u Ohmima i kapacitet u Faradima, tada će se rezultat dobiti u sekundama. To je vrijeme potrebno da se kondenzator napuni do 36,8% napona izvora napajanja. U skladu s tim, punjenje do gotovo 100% zahtijevat će vrijeme od 5* τ.

Često, zanemarujući SI sustav, zamjenjuju otpor u Ohmima i kapacitet u mikrofaradima u formulu, tada će vrijeme biti u mikrosekundama. U našem slučaju, zgodnije je dobiti rezultat u sekundama, za što jednostavno morate pomnožiti mikrosekunde s milijunom ili, jednostavnije, pomaknuti decimalnu točku šest mjesta ulijevo.

Za krug prikazan na slici 4, s kapacitetom kondenzatora od 2000 μF i otporom otpornika od 500 Ω, vremenska konstanta će biti τ = R*C = 500 * 2000 = 1.000.000 mikrosekundi ili točno jedna sekunda. Stoga ćete morati pričekati otprilike 5 sekundi dok se kondenzator potpuno ne napuni.

Ako se nakon navedenog vremena sklopka SA pomakne u pravi položaj, kondenzator C će se prazniti kroz žarulju EL. U ovom trenutku doći će do kratkog bljeska, kondenzator će se isprazniti i svjetlo će se ugasiti. Smjer pražnjenja kondenzatora prikazan je strelicom s indeksom ip. Vrijeme pražnjenja također je određeno vremenskom konstantom τ. Grafikon pražnjenja prikazan je na slici 6.

Slika 6. Grafikon pražnjenja kondenzatora

Kondenzator ne prolazi istosmjernu struju

Još jednostavniji dijagram prikazan na slici 7 pomoći će vam da provjerite ovu izjavu.

Slika 7. Strujni krug s kondenzatorom u istosmjernom krugu

Ako zatvorite prekidač SA, žarulja će kratko zatreperiti, što znači da se kondenzator C napunio kroz žarulju. Ovdje je također prikazan grafikon naboja: u trenutku kada je prekidač zatvoren, struja je maksimalna, kako se kondenzator puni, smanjuje se, a nakon nekog vremena potpuno prestaje.

Ako kondenzator dobre kvalitete, tj. s malom strujom curenja (samopražnjenje), opetovano zatvaranje sklopke neće dovesti do bljeska. Da biste dobili drugi bljesak, kondenzator će se morati isprazniti.

Kondenzator u filtrima snage

Kondenzator se obično postavlja iza ispravljača. Najčešće se ispravljači izrađuju s punim valom. Najčešći krugovi ispravljača prikazani su na slici 8.

Slika 8. Ispravljački krugovi

Poluvalni ispravljači također se često koriste, u pravilu, u slučajevima kada je snaga opterećenja beznačajna. Najvrjednija kvaliteta takvih ispravljača je njihova jednostavnost: samo jedna dioda i namot transformatora.

Za punovalni ispravljač, kapacitet filterskog kondenzatora može se izračunati pomoću formule

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, gdje je C kapacitet kondenzatora μF, Po je snaga opterećenja W, U je izlazni napon ispravljača B, f je frekvencija izmjenični napon Hz, dU amplituda pulsiranja V.

Veliki broj u brojniku 1.000.000 pretvara kapacitivnost kondenzatora iz farada sustava u mikrofarade. Dva u nazivniku predstavljaju broj poluciklusa ispravljača: za poluvalni ispravljač jedan će se pojaviti na njegovom mjestu

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

a za trofazni ispravljač formula će imati oblik C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Superkondenzator - ionistor

U u posljednje vrijeme Pojavila se nova klasa elektrolitskih kondenzatora, tzv. Po svojim svojstvima sličan je bateriji, iako uz nekoliko ograničenja.

Ionistor se napuni do nazivnog napona u kratkom vremenu, doslovno u nekoliko minuta, pa ga je preporučljivo koristiti kao rezervni izvor napajanja. Zapravo, ionistor je nepolarni uređaj; jedino što određuje njegov polaritet je punjenje kod proizvođača. Da se u budućnosti ne bi zamijenio ovaj polaritet, označen je znakom +.

Radni uvjeti ionistora igraju veliku ulogu. Na temperaturi od 70˚C i naponu od 0,8 nazivnog napona, zajamčena trajnost nije veća od 500 sati. Ako uređaj radi na naponu od 0,6 nominalnog napona, a temperatura ne prelazi 40 stupnjeva, tada je pravilan rad moguć 40 000 sati ili više.

Najčešća primjena ionistora je u izvorima rezervno napajanje. To su uglavnom memorijski čipovi ili elektronički satovi. U ovom slučaju, glavni parametar ionistora je mala struja curenja, njegovo samopražnjenje.

Upotreba ionistora u kombinaciji s solarne ploče. To je također zbog nekritičnosti uvjeta punjenja i praktički neograničenog broja ciklusa punjenja i pražnjenja. Još jedno vrijedno svojstvo je da ionistor ne zahtijeva održavanje.

Do sada sam vam uspio reći kako i gdje rade elektrolitički kondenzatori, uglavnom u istosmjernim krugovima. O radu kondenzatora u krugovima izmjenične struje raspravljat ćemo u drugom članku -.

Kondenzator (od latinskog "condensare" - "zbijati", "zgusnuti", u uobičajenom jeziku "conder") jedan je od najčešćih elemenata u radioelektronici, nakon otpornika. Sastoji se od dvije ploče odvojene dielektrikom male debljine u odnosu na debljinu ovih ploča. Ali u praksi se ove obloge smotaju u višeslojni bagel, valjak u obliku cilindra ili paralelopipeda odvojen istim dielektrikom.

Princip rada kondenzatora

Naplatiti. Kada je spojen na izvor napajanja, naboji se nakupljaju na pločama. Pri punjenju se pozitivno nabijene čestice nakupljaju na jednoj ploči (ioni), a s druge negativno nabijene čestice (elektroni). Dielektrik služi kao prepreka koja sprječava preskakanje čestica na drugu ploču. Prilikom punjenja, zajedno s kapacitetom, raste i napon na stezaljkama i doseže maksimum jednak naponu izvora napajanja.

pražnjenje. Ako nakon punjenja kondenzatora isključite napajanje i spojite opterećenje, kondenzator će već djelovati kao izvor struje. Elektroni će se početi kretati kroz opterećenje, koje se, kada se poveže, formira zatvoreni krug, na ione (prema zakonu privlačenja između različitih pražnjenja).

Glavni parametri kondenzatora su:

1. Nominalni kapacitet - To je njegova glavna karakteristika i podrazumijeva volumen električnih naboja. Kapacitet se mjeri u faradima (skraćeno F), u praksi se često nalaze μF ( 1uF = 0,000001 F), nF ( 1nF = 0,000000001 F), pF (1pF = 0,000000000001 F), budući da je kapacitet 1F vrlo velik. Ali postoji komponenta koja može imati kapacitet čak i veći od 1 Farada, tako se zove ionistr (Kasnije ću vam reći o njemu i drugima) .
2. Nazivni napon - Ovaj maksimalni napon, pri kojem kondenzator može raditi pouzdano i dugo, mjeri se, naravno, u voltima (skraćeno B). Ako je napon prekoračen, kondenzator neće uspjeti. U slučajevima kada je potrebno promijeniti kondenzator, a postoji jedan s potrebnim kapacitetom, ali je dizajniran za viši napon u odnosu na pokvareni, možete ga sigurno instalirati (na primjer, kondenzator od 450 µF 10V je “pregorio”, može se zamijeniti sa 450 µF 25V). Glavna stvar je da se po veličini uklapa u vašu ploču.
3. Tolerancija odstupanja- dopušteno odstupanje njegove vrijednosti stvarni kapacitet od onog naznačenog na tijelu. Označeno kao postotak. Tolerancija za kondenzatore može doseći 20 – 30%. U uređajima gdje je potrebna posebna preciznost koriste se kondenzatori s malom tolerancijom (1% ili manje).
4. Temperaturni koeficijent kapaciteta - nalaze se na elektrolitskim kondenzatorima. Kapacitet aluminijskog elektrolitskog kondenzatora ovisi o temperaturi. Kako temperatura pada (osobito ispod 0°C) povećava se viskoznost elektrolita i njegov ESR (specifičan električni otpor) , što dovodi do smanjenja kapaciteta kondenzatora.

Za što su potrebni kondenzatori i za što se koriste?

• U krugu izmjenične struje potreban je kondenzator kao kapacitet. Ako je u strujnom krugu sa DC spoji kondenzator u seriju sa žaruljom, neće svijetliti, ali u krugu s izmjeničnom strujom će svijetliti. I još će jače sjati, a što je veći kapacitet kondenzatora, to će svjetlost biti jača. Zbog ovog svojstva, kondenzatori se često koriste za filtriranje pulsirajuće struje. (njegova glavna zadaća u mnogim shemama), dobro suzbija HF i LF smetnje, AC udare i valovitost napona.
• Zbog svoje glavna značajka akumulirati električni naboj a potom ga brzo otpuštaju stvarajući impuls, što ih čini nezamjenjivima u proizvodnji foto bljeskalica, magnetskih akceleratora, startera itd.
• Kondenzatori se također koriste za pokretanje trofazni motori na jednofaznom napajanju, spajanjem na treći terminal pomiče fazu za 90 stupnjeva.
• Zbog svoje sposobnosti nakupljanja i otpuštanja naboja, kondenzatori se koriste u krugovima u kojima je potrebno pohraniti informacije o dugo vremena. Ali nažalost, značajno je inferioran u svojoj sposobnosti akumuliranja energije baterije napajanje, zbog samopražnjenja i nemogućnosti akumuliranja većih količina električne energije.

U snažnim audio sustavima automobila često možete pronaći takav element kao međuspremnik kondenzator. Zašto je to potrebno i što je to? Hajdemo shvatiti.

JE LI UOPĆE POTREBNO?
Prvo se prisjetimo što je uopće kondenzator. Kondenzator je uređaj koji može akumulirati električni naboj, zadržati ga u sebi i osloboditi ga kada je potrebno. Kapacitet kondenzatora mjeri se u faradima. 1 Farad je, usput, vrlo pristojna vrijednost. Da bi kondenzator radio, mora biti spojen paralelno s baterijom (plus na plus i minus na minus). Takva se veza obično naziva "uključena u međuspremnik s baterijom", otuda i naziv - međuspremnik kondenzator. Obično se postavljaju bliže pojačalima.
Pa zašto je to potrebno? Nije dodatni izvor energije, već jednostavno drži električni naboj, pa se na prvi pogled čini apsolutno beskorisnim. Ali, ipak, od toga ima koristi, i to znatne.
U svakom trenutku pojačalo troši različitu struju. Na primjer, kada bubnjar skače po bas bubnju ili u klupskoj glazbi sočni basovi otkucaju ritam, to je popraćeno skokovima u potrošnji struje. Budući da kabeli za napajanje imaju određeni otpor (o tome smo detaljno govorili u prošlom broju), zbog toga u tim trenucima napon na stezaljkama pojačala neizbježno pada. Takva nestabilnost snage je uzrok izobličenja zvučni signal i sve ostale popratne nevolje.
Što će se promijeniti ako spojimo kondenzator paralelno na stezaljke pojačala? A promijenit će se sljedeće - kondenzator će akumulirati naboj iz baterije u onim trenucima kada pojačalo troši malu struju, te će ga brzo osloboditi kada pojačalo zatreba velika struja, čime se kompenzira pad napona na kabelu. Kao rezultat toga, pojačalo dobiva stabilniju snagu, što znači da je manje izobličenja, bas je bogatiji i svi su zadovoljni.
No, tu će vjerojatno uslijediti prigovori, kažu, ako je žica dovoljno debela, onda će na njoj biti malo gubitaka, a čemu onda kondenzator? Ali kondenzator će biti koristan iu ovom slučaju. Potrošnja struje pojačala obično se vrlo oštro mijenja, a svaka obična baterija je relativno inertna. Nedvojbeno je sposoban isporučiti veliko punjenje, ali ne može to učiniti trenutno, onako kako je to ponekad potrebno pojačalu. Posljedica ovog usporavanja je, opet, manjak snage u prvim trenucima oštrih vrhova trenutne potrošnje. Kondenzator može vrlo brzo osloboditi naboj, mnogo brže od baterije. To kompenzira tromost baterije, a pojačalo ponovno dobiva punu snagu.

Kondenzator kompenzira negativan utjecaj otpor napojnog kabela, ali za to mora biti instaliran što je moguće bliže samom pojačalu, u idealnom slučaju ne bi trebalo biti više od 10-20 cm napojne žice između njega i pojačala. Inače, učinak njegove uporabe sveden je na gotovo nulu.

IZ POVIJESTI
Predak modernih kondenzatora je Leydenska posuda, koju su 1745. godine izumili nizozemski znanstvenik Muschenbroek i njegov učenik Kuneus, koji su živjeli u gradu Leidenu. Paralelno i neovisno o njima, njemački znanstvenik Kleist izumio je slične uređaje koji su mogli akumulirati naboj, a uz njihovu pomoć prvi put je bilo moguće proizvesti električnu energiju iskra umjetno.

USPUT
U jednoj od instalacija uočio sam jedno zanimljivo rješenje - domaća baterija malih kondenzatora postavljena je u neposrednoj blizini pojačala. Kako bi se dodatno poboljšala brzina paljbe, bili su spojeni s vrlo malim kondenzatorima, kapaciteta od samo 0,1-1 mikrofarada. Sustav nije dizajniran za glasnoću, već za kvalitetu zvuka. Rezultat je bio vrlo impresivan; kondenzator je utjecao na zvuk ne samo niskih, već i srednjih frekvencija.

MANJE JE BOLJE
Tržište nudi mnogo modela - od relativno malih "kondera" s kapacitetom od 0,5 farada, do monstruoznih jedinica s kapacitetom od desetak farada. Koji je veliki kapacitet uvijek dobar?
Morate odabrati odgovarajući kondenzator prema snazi ​​pojačala. Možemo poći od eksperimentalno utvrđenog pravila “1 farad na 1000 W” (naravno, ne misli se na nekih maksimalnih 1000 W, izmjerenih Bog zna kako, već na 1000 W RMS snage, recimo, jednokanalnog napajanja). bas pojačalo sa snagom od 700 W može se podržati Kondenzator od 1 farada, a 4-kanalni kondenzator s ocjenom od 4x100 W sasvim je prikladan za kapacitet od 0,5 farada.
Je li moguće ugraditi veći kondenzator? Moguće je, ali cijela poanta je u tome što su veliki kondenzatori obično sporiji - više će izgledati kao još jedna ekstra spora baterija nego kao brzi kondenzator. Stoga ih ima smisla koristiti samo ako gradite stvarno moćan audio sustav, dizajniran za "kobasičastu" glazbu s teškim basom i ne prebrzim zvučnim napadom, na primjer, sposobnost kondenzatora da brzo oslobodi naboj blijedi u pozadinu.
Istina, ako idete na SPL (neograničeni zvučni tlak) natjecanja ili ste samo ljubitelj glasne glazbe s vrlo niskim i dugotrajnim basom, tada ne možete računati na veliku podršku od kondenzatora. Uostalom, cijeli princip njegovog rada je oslobađanje akumuliranog naboja u prvom trenutku trenutne potrošnje pojačala. Nadalje, "prazna limenka" spojena paralelno s pojačalom može učiniti više štete nego koristi.
Ako smatrate da vam je apsolutno potreban veliki kondenzator, ali ne želite izgubiti brzinu njegovog odziva na promjene signala, tada možete dobiti potreban kapacitet paralelnim spajanjem nekoliko malih kondenzatora.

USPUT

KAKO ISPRAVNO NAPUNITI KONDENZATOR?
Nije tajna da morate petljati s ožičenjem i spajati sve vrste uređaja s terminalima uklonjenim s baterije; ovo je uobičajeno sigurnosno pravilo. Ali recimo da ste sve instalirali, povezali i odlučili da je vrijeme da ga uključite. I sve bi bilo u redu, ali mnogi ljudi zaboravljaju da je kondenzator još uvijek ispražnjen kada su prvi put uključeni. Ali ovo je uređaj koji je sposoban ne samo isporučiti, već i vrlo brzo akumulirati naboj. Dakle, čim terminali dotaknu bateriju, prazna "tegla" će se odmah početi puniti, ogromna struja teče kroz kondenzator i na nekoliko sekundi on će jednostavno postati kratkospojnik, kratko spojivši "+" i " -” baterije. U najmanju ruku, terminali će postati slični elektrodama za zavarivanje, ali vjerojatno uopće ne vrijedi govoriti o osiguračima. Kako pravilno napuniti kondenzator?
Najlakša opcija je koristiti bilo koju žarulju od 12 volti. Prije nego što pričvrstite terminal, jednostavno ga spojite između terminala baterije i priključka na nekoliko sekundi. Kondenzator će se početi puniti, ali se više neće dogoditi nagli val struje. Kondenzator će se tiho puniti kroz žarulju; ona će svijetliti sve slabije i slabije, a kada se potpuno ugasi, to će značiti da je kondenzator napunjen i možete sigurno staviti i popraviti terminal.

Na paralelna veza kondenzatora, njihov se kapacitet zbraja

USPUT

Mnogi kondenzatori su opremljeni krugovima "mekog punjenja". neporeciva prednost-ne moraju se puniti kroz žarulju, krug eliminira strujni udar pri spajanju "praznog" kondenzatora. , praktički beskoristan za časopis Car Music smo izveli usporedni test kondenzatori. Uzeli su pojačalo, spojili ga namjerno tankom žicom, "napunili" ga složenim signalom (za one koji su zainteresirani, niz impulsa od 50 Hz s frekvencijom od 130 otkucaja u minuti) i pratili na kojoj je razini taj signal napon napajanja pojačala bi "spustio" do praga njegovog isključivanja. Dakle, kada smo spojili kondenzatore s ovim meki krug punjenja, praktički nije bilo razlike. Ali asketske "limenke", u kojima nije bilo ništa suvišno, omogućile su povećanje razine signala, prije nego što pojačalo počne prekidati, na 2,5-3 dB, a to je gotovo dvostruko! Zato razmislite deset puta prije nego što kupite “praktičan klima uređaj sa zvončićima i zviždaljkama”, ova zvona i zviždaljke mogu učiniti više štete nego koristi.

Tekst i crteži Antona Nikolaeva, fotografije iz raznih izvora.

Elektronika koristi mnogo različitih dijelova koji zajedno omogućuju niz radnji. Jedan od njih je kondenzator. A u okviru članka ćemo govoriti o tome kakav je to mehanizam, kako radi, zašto je potreban kondenzator i što radi u krugovima.

Što je kondenzator?

Kondenzator je pasivni električni uređaj koji može obavljati različite zadatke u krugovima zahvaljujući svojoj sposobnosti akumuliranja naboja i energije električnog polja. Ali glavni raspon primjene je u filtrima za ispravljače i stabilizatore. Dakle, zahvaljujući kondenzatorima, signal se prenosi između stupnjeva pojačala, postavljaju se vremenski intervali za mjerenje vremena i izgrađuju se visokopropusni i niskopropusni filtri. Zbog svojih svojstava koristi se i za odabir frekvencije u različitim generatorima.

Ovaj tip kondenzatora može se pohvaliti kapacitetom od nekoliko stotina mikrofarada. Ostali članovi obitelji ove elektroničke komponente dizajnirani su prema sličnom principu. Kako provjeriti kondenzator i uvjeriti se da stvarno stanje odgovara li natpisima? Najlakši način je koristiti digitalni multimetar. Ohmmetar također može odgovoriti na pitanje kako provjeriti kondenzator.

Princip rada i zašto je potreban kondenzator

Iz oznake i shematske slike možemo zaključiti da čak i dvije metalne ploče smještene jedna pored druge mogu djelovati kao jednostavan kondenzator. Zrak će u ovom slučaju djelovati kao dielektrik. Teoretski, nema ograničenja u području ploča i udaljenosti između njih. Stoga, čak i kada se šire na velike udaljenosti i smanjuju njihovu veličinu, čak i ako je neznatna, neki kapacitet se zadržava.

Ovo svojstvo našlo je primjenu u visokofrekventnoj tehnologiji. Tako su ih naučili napraviti čak iu obliku običnih tiskanih staza, kao i jednostavnim uvijanjem dvije žice koje su u polietilenskoj izolaciji. Kada koristite kabel, kapacitet kondenzatora (µF) raste s duljinom. Ali treba shvatiti da ako je odaslani impuls kratak, a žica duga, onda jednostavno ne može doći do odredišta. Kondenzator se može koristiti u istosmjernim i izmjeničnim krugovima.

Skladištenje energije

Kako se kapacitet kondenzatora povećava, procesi poput punjenja i pražnjenja odvijaju se sporo. Napon kod ovoga električni uređaj raste duž krivulje, što se u matematici naziva eksponencijal. S vremenom će napon kondenzatora porasti od vrijednosti od 0V do razine napajanja (ako ne pregori zbog prevelike visoke vrijednosti potonji).

Elektrolitički kondenzator

Na u trenutku Elektrolitički kondenzatori mogu se pohvaliti najvećim specifičnim kapacitetom u omjeru ovog pokazatelja prema volumenu dijela. Njihov kapacitet doseže vrijednosti od 100 tisuća mikrofarada, a radni napon je do 600 V. Ali dobro rade samo na niskim frekvencijama. Za što se koristi ovaj tip kondenzatora? Glavno područje primjene su elektrolitski kondenzatori koji se uvijek spajaju na strujne krugove s ispravnim polaritetom. Elektrode su napravljene od tankog filma (koji je napravljen od metalnog oksida). Budući da tanki sloj zraka između njih nije dovoljno dobar izolator, ovdje se dodaje i sloj elektrolita (kao njega djeluju koncentrirane otopine lužina ili kiselina).

Superkondenzator

Ovo je nova klasa elektrolitskih kondenzatora nazvanih ionistori. Svojstvima ga čini sličnim bateriji, iako postoje određena ograničenja. Dakle, njihova prednost leži u kratkom vremenu punjenja (obično nekoliko minuta). Za što se koristi ovaj tip kondenzatora? Ionistori se koriste kao rezervni izvori napajanja. Tijekom proizvodnje se pokazalo da su nepolarni, a gdje je plus, a gdje minus određuje se prvim punjenjem (u proizvodnom pogonu).

Temperatura i nazivni napon imaju značajan utjecaj na performanse. Dakle, na 70˚C i 0,8 snage će dati samo 500 sati rada. Smanjenjem napona na 0,6 nominalne vrijednosti i temperature na 40 stupnjeva, vijek trajanja će se povećati na 40 tisuća sati. Ionistore možete pronaći u memorijskim čipovima ili elektronski sat. Ali u isto vrijeme, oni imaju dobre izglede za njihovu upotrebu u solarnim baterijama.

Ljudi koji su daleko od tehnologije čak i ne misle da dizajn modernih električnih uređaja sadrži razne elemente koji čine ovu opremu funkcioniraju. Oni uopće ne razumiju o čemu govore kada stručnjaci oko njih govore o tehnologiji. Ali ponekad ih znatiželja nadvlada i počnu postavljati pitanja. Na primjer, zašto ti treba kondenzator?

Kako bismo zadovoljili znatiželju, pokušat ćemo objasniti njegove funkcije i identificirati u kojim područjima su kondenzatori našli svoju primjenu.

Što je kondenzator?

Kondenzator, popularno poznat kao "konder", je uređaj koji se koristi u električnim krugovima za pohranu električna energija. Kondenzatori se koriste u filtriranju šuma, u filtrima za izglađivanje u izvorima napajanja, međustupanjskim komunikacijskim krugovima iu mnogim drugim područjima radiotehnike.

Dizajn i sredstva korištenih materijala određuju električne karakteristike"condera". Kondenzatorski uređaj uključuje ploče (ili ploče) smještene jedna ispred druge. Izrađeni su od vodljivog i izolacijskog materijala. Kao izolacija može se koristiti tinjac ili papir.

Kapacitet kondenzatora može varirati. Povećava se u veličini proporcionalno površini ploča, a smanjuje se ovisno o udaljenosti između njih. Radni napon kondenzatora je vrlo važan. Ako se prekorači maksimalni napon, kondenzator se može slomiti zbog proboja dielektrika.

Kako je sve počelo

Princip proizvodnje ovog uređaja bio je poznat već duže vrijeme, zahvaljujući njemačkom fizičaru Ewaldu Jurgenu von Kleistu i njegovom nizozemskom kolegi Peteru van Musschenbroecku. Oni su bili tvorci prvog svjetskog kondenzatora. Njihova zamisao bila je mnogo primitivnija od modernih kopija, jer su stijenke staklene posude djelovale kao dielektrik. Danas je tehnologija puno naprednija, a stvaranje novih materijala uvelike je poboljšalo dizajn kondenzatora.

Briljantni inženjer elektrotehnike Pavel Yablochkov također je uspio postići izvanredne rezultate u razvoju kondenzatora i njihovoj upotrebi. Autor je mnogih publikacija na ovu temu. Pavel Nikolajevič je savršeno razumio zašto ti treba kondenzator , stoga je bio jedan od prvih koji je uključio "conder" u krug izmjenične struje. To je bilo od velike važnosti za razvoj i uspostavu elektrotehnike i radiotehnike.

Danas su dostupni različiti kondenzatori, ali svi se oslanjaju na dvije metalne ploče koje su međusobno izolirane.

Gdje se koriste kondenzatori?

Kondenzatori nas okružuju u mnogim područjima, zauzimajući posebnu nišu u elektronici.

1. Televizijska ili radio oprema ne mogu bez kondenzatora. Koriste se za filtre ispravljača, izradu i konfiguraciju oscilatorni krugovi, odvajanje krugova s ​​različitim frekvencijama i još mnogo toga.
2. Radarska tehnologija koristi ih za proizvodnju impulsa veće snage i za oblikovanje impulsa.
3. Za gašenje iskri u kontaktima, razdvajanje struja različitih frekvencija, razdvajanje krugova istosmjerne i izmjenične struje potrebni su “konderi” u telegrafiji i telefoniji.
4. U telemehanici i automatizaciji koriste se za izradu senzora za kapacitivni princip. Ovdje vam je potrebno i gašenje iskri u kontaktima, odvajanje strujnih krugova itd.
5. U posebnim uređajima za pohranu koji se koriste u računalnoj tehnici.
6. Za dobivanje snažnih impulsa u laserskoj tehnologiji.

Moderna elektroenergetika također koristi cijeli ovaj izum: za spajanje potrebne opreme na dalekovod, za povećanje faktora snage, za regulaciju napona u distribucijske mreže za zaštitu od prenapona, za električno zavarivanje, suzbijanje radio smetnji i još mnogo toga.

Zašto vam je potreban kondenzator? više? Za metalnu industriju, automobilsku i medicinsku opremu, za korištenje atomske energije, u fotografskoj tehnici za proizvodnju svjetlosnih bljeskova i snimanje iz zraka. Čak ni rudarska industrija ne može bez kondenzatora. Neki kondenzatori mogu biti vrlo maleni i težiti manje od jednog grama, dok drugi njihovi "drugovi" teže nekoliko tona i viši su od dva metra.

Ogromna raznolikost vrsta kondenzatora omogućila je njihovu upotrebu u različitim područjima djelovanja, tako da bez njih ne možemo.