A kondenzátor működési elve és műszaki jellemzői

Előző

Tartalom:

  • Hogyan működik a kondenzátor: a Leyden jar története
  • Miért van szükség dielektrikumra a kondenzátorban?
  • A kondenzátorok jelölése és műszaki jellemzői

Azt kell mondanunk, hogy nagyon sok idő telt el azóta, hogy von Kleist – nem katonai vezető, hanem pap – úgy döntött, hogy egy tégely vizet tart a kezében, és egy elektródát eresztett bele. Ezért manapság meglehetősen sok kondenzátor-konstrukció létezik. Nem ígérjük, hogy mindegyiket figyelembe vesszük, de képet adunk olyan dolgokról, mint a kondenzátor működési elve és műszaki jellemzői. Reméljük, hogy a felülvizsgálat sikeres lesz.

Hogyan működik a kondenzátor: a Leyden jar története

A legegyszerűbb statikus töltéssel kezdeni. Megállapították, hogy a vezető képes elektromosságot felhalmozni a felületén. Ráadásul az eloszlás sűrűsége a teljes területen azonos. Ez a legfontosabb különbség a fémek és a dielektrikumok között, amelyben a töltés kis területen halmozódik fel. A fémekben lévő áramhordozók általában a szélső pozíciót foglalják el, mivel taszítják egymást. Ennek eredményeként egyenletesen halmozódnak fel a teljes felületen.

Ezen az elven még több millió voltos potenciálú töltést felhalmozni képes generátorokat is készítettek. Egy áramvezető alkatrész megérintésekor az ember egyszerűen hamuvá ég. A kondenzátorok hasonlóan működnek. Vezetőkből állnak, amelyek területe jelentősen megnövekedett. És ezt különféle módszerekkel érik el. Például az elektrolit kondenzátorokban az alumínium fóliát tekercsben hengerelik. Ennek eredményeként egy kis henger sok méternyi fémszalagot tartalmazhat. (Lásd még: A mágneses indító működési elve és műszaki jellemzői)

A kondenzátorok típusai

Most magyarázzuk el, hogyan működik. Amikor egy fémen (és bármely vezető felületen) töltés jelenik meg, akkormegindul a felszínen való eloszlás. 1745-ben Ewald Jürgen von Kleist pap és ügyvéd felfedezte, hogy ha egy kannát vizet tart a kezében, elektromosságot tárolhat benne. Ebben az esetben a tenyér szolgál az egyik vezető burkolatként, és a folyadék térfogata (a külső felületen) egy másik. Az üveg dielektromos gát. Amikor az elektródát vízbe merítjük, a hordozók általában a szélső pozíciót foglalják el a teljes felületen. Az üvegen keresztül a mező a tenyéren hat, ahol hasonló folyamatok indulnak be (a töltés az ellenkező előjelű hordozókat vonzza).

Később rájöttek, hogy a tartályt fóliával tekerjék be, és előkerült a Leyden tégely - az első működőképes kondenzátor a Földön, amelyet az ember talált fel. Ez azután történt, hogy Peter van Muschenbroeket áramütés érte a folyamat során szerzett tapasztalat ereje. Világossá vált számára, hogy az ilyen kísérletek veszélyesek, és a kezet ki kell cserélni valamire. Ő maga írta, hogy másodszor nem próbálkozik így a sorssal, még a francia királyság kedvéért sem. A dán Daniel Gralat volt az első, aki kitalálta, hogy párhuzamosan köti össze a Leyden bankokat, nagyobb kapacitást biztosítva ezzel az egész rendszernek. Már tervezésénél is hasonló volt egy modern ólom-savas akkumulátorhoz.

Vicces, de a hasonló eszközöket egészen 1900-ig használták, amikor is a rádiókommunikáció bevezetése arra kényszerített, hogy új megoldásokat keressenek a probléma megoldására abból a szempontból, hogy viszonylag magas frekvenciájú elektromos jeleket alkalmaztak. Ennek eredményeként megjelentek az első papírkondenzátorok, ahol olajos vászon választott el egymástól két hengerré hengerelt fólialapot. Fokozatosan, a termelés fejlődésével a következő anyagokat kezdték használni szigetelőként, például:

  • Kerámia.
  • Csillámpala.
  • Papír.

    • De az igazi áttörés a kondenzátorok tervezésében abban a pillanatban történt, amikor az emberek kitalálták a dielektrikum minőségétvigyen fel oxidréteget a fémfelületre. Természetesen elektrolit kondenzátorokról beszélünk. Ezekben az egyik fóliahenger oxiddal volt bevonva. Leggyakrabban maratást alkalmaznak erre (az anyag szándékos oxidációja agresszív környezet hatására), de ha a műszaki jellemzőkre vonatkozó követelmények magasak, akkor eloxálást alkalmaznak. Ez lehetővé teszi, hogy simább felületet kapjon az ellenkező előjelű elektródához szorosan.

    Mi az ötlet? Oxidált fólia és elektrolittal impregnált papír fedőként szolgál. Csak a legvékonyabb oxidréteg választja el őket, ami lehetővé teszi lenyűgöző kapacitások elérését az egységben és több tíz mikrofarad elérését viszonylag kis térfogatban. Ebben az esetben a kondenzátorok műszaki jellemzői egyszerűen lenyűgözőek. A második tekercs alumínium fólia egyszerű elektromos vezetőként szolgál, ez az egyik érintkező. Az oxidnak van egy furcsa tulajdonsága - csak egy irányba vezeti az áramot. Ezért, ha az elektrolit kondenzátort rossz oldalon csatlakoztatják, robbanás következik be.

    Vagyis az elválasztó réteg ahelyett, hogy dielektrikumként szolgálna, vezetővé válik. Ezen a területen a hőmérséklet éles emelkedése miatt a fém és az elektrolit között lavinaszerű reakció kezdődik, aminek következtében a kondenzátor megduzzad. Sok rádióamatőr látta ezt, és mondanom sem kell, kevés a móka a folyamatban. (Lásd még: Fénycsövek és lámpák műszaki jellemzői)

    Miért van szükség dielektrikumra a kondenzátorban?

    Észrevettük, hogy ha szigetelő anyagot helyezünk a kondenzátor lemezei közé, a kapacitás megnő. A tudósok sokáig tanácstalanok voltak ezen, amíg fel nem fedezték a dielektromos állandó fogalmát. Kiderül, hogy Gauss tétele szerint a lemezek közötti térerősség a kondenzátor kapacitásával hozható összefüggésbe. ÉSkiderül, hogy a szigetelő a fémek általi töltések felhalmozódására úgy reagál, hogy ellentétes előjelű hordozókat gyűjt össze a felületén. Úgy gondoljuk, hogy az olvasók már sejtették, hogy ők viszont feléjük irányuló mezőt hoznak létre, ami az egész szerkezet gyengülését, kapacitásának növelését okozza.

    működési

    Dielektrikum a kondenzátorban

    El kell mondani, hogy a táblázatok szerint a papír és a kerámia nem a legjobb anyag. A kénsav értékei elérik a 150 egységet, ami majdnem két nagyságrenddel magasabb. Ezenkívül ez az anyag tiszta formájában szigetelő. Ezért talán eljön az a nap, amikor a kondenzátor működési elvét nem oldattal, hanem tiszta formájában valósítja meg a kénsav. Az ólom akkumulátorokhoz még nem jutottunk el, de teljesen más módon tárolják az energiát. Így a mérlegelt lehetőségek nem az egyedüliek, de nagyon gyakoriak.

    Globálisan a kondenzátorok két csoportra oszthatók:

  • Elektrolitikus (poláris).
  • Nem poláris.

    • Már elmondtuk, hogyan rendeződnek az elsők. A különbség a burkolatok anyagában lehet. Például a titán-oxid dielektromos állandója közel száz. Nyilvánvaló, hogy az ilyen anyagok jobbak a kiváló minőségű termékek létrehozásához. De a költség csíp. FYI, a bárium-titanát még magasabb dielektromos állandóval rendelkezik. Tehát szinte minden kondenzátor burkolatokból áll. A dielektrikum pedig a termék kapacitásának növelését szolgálja. Leggyakrabban a legjobb kondenzátormodellek nemesfémeket tartalmaznak, mint például palládium, platina stb.

    A kondenzátorok jelölése és műszaki jellemzői

    Tudni kell, hogy a kondenzátorok címkézése általában olyan paramétert tartalmaz, mint a maximálisan megengedett üzemi feszültség. A jelölést a GOST 25486 szerint adják meg, majd a pontosítások követik az ipari szabványokat. Például névlegesa GOST 28364 szerint telepítve. És szinte lehetetlen külön szabványt találni elektrolit kondenzátorokkal. Mi azonban megtettük, és azt javasoljuk olvasóinknak, hogy vessenek egy pillantást a GOST 27550-re. Minden típusú kondenzátor házán a következő jelölés található:

    Jelölés a felületen

    • Gyártó logója.
    • Kondenzátor típusa.

    Itt nehéz bármit is biztosan mondani, de a legtöbb elektrolitkondenzátoron K betű és számos szám található, gyakran kötőjellel elválasztva. Ennek megfelelően megfelelő szabványt vagy egyéb anyagokat találhat az interneten.

    • A GOST 28364 szabályai szerint a címlet 3, 4 vagy 5 szimbólumból áll, amelyek közül az egyik egy betű.

    Az n a pico előtagot, az n a nano-t, a μ pedig a mikrot jelenti. Ha a megnevezésben törtrész van, akkor az az utolsó helyre kerül, a betű után. A kapacitív sorozatok (hiányos) értékeket ugyanabban a GOST 28364-ben adják meg példákkal. Teljesülnek-e a gyakorlatban ennek a szabványnak a normái? Csak elektrolit kondenzátorokhoz nem. Ezt valószínűleg a nagy felekezetek okozzák. Ezért bármelyik K50-6-on könnyen találhat olyan feliratot, mint 2000 μF. A GOST 28364 szerint 2m0-nek kell kinéznie. Az elektrolit kondenzátorok esetében ebben a részben a GOST 11076 szabványt használják, amelyben a kódolt jelölésekkel együtt (például a GOST 28364 szerint) megengedett a szokásos (2000 μF) bejegyzés. Látod, a kondenzátorok rendeltetése gyakran meghatározza a címkézés módját. Például az elektrolit gyakran a szűrők összetevőjeként szolgál az áramellátási láncban. Itt nagy névleges értékre van szükség, és a funkcionalitás nagyon eltér attól, ahogyan a kondenzátor működik az ágak felosztásában és a váltakozó áramú áramkörökben.

    • Ha a korábbi normák szerint a kondenzátor jelölésében az üzemi feszültség volt az első,akkor a modern modellekben általában minden éppen az ellenkezője. A jelölés voltban van megadva.

    Jelölés voltban

    És ez pontosan az üzemi feszültség, nem az áttörési feszültség. Tudni kell, hogy a kondenzátoregységek könnyen égnek magas értékeken. Ha más dolgok megegyeznek, minél vékonyabb a dielektromos réteg, annál könnyebb. Ebben az értelemben ellentmondás van a burkolatok közötti távolság (minél kisebb, annál nagyobb a névlegesnél) és az üzemi feszültség növelésének vágya között.

    • A kapacitástűrés gyakran nincs megadva.

    Ezenkívül az öregedés folyamatában a névleges érték meghaladja a működési határokat. Elmondható, hogy amihez kell kondenzátor, azt ilyen elavult termékek segítségével már nem tudod elkészíteni. A rádióamatőrök azonban megtehetik a maguk módján. Például csörögtesse meg a kondenzátort, határozza meg az új besorolását egy teszter segítségével, és használja saját felelősségére.

    • A betűnek a teljes éghajlati kondenzátorokra kell vonatkoznia.
    • A kondenzátor töltése előtt próbálja megérteni, hogy poláris-e.

    Ellenkező esetben a termék felrobbanhat. És természetesen polárkondenzátort soha nem szabad váltóáramú áramkörbe beépíteni. Ezen a számlán nincs egyetlen jelölési típus, de egyetértés van abban, hogy a követelményeket az iparági műszaki feltételek határozzák meg. Például lehet plusz és mínusz jel. Az importált termékeken a negatív pólust általában egy sötét tokon lévő világos csík jelzi.

    • A megjelölést a kiadás dátumával (hónap, év) és árral egészítik ki.

    Nyilvánvaló, hogy ez utóbbi a modern gazdasági körülmények között már nem releváns. Lehetséges például - a Krím annektálása előtt - ennyire, utána - ezt az értéket feltüntetni. Természetesen lehetne EU-t alkalmazni, ahogy nálunk egykor elfogadott volt, de a gyártók egyszerűbben mennekmellesleg - nem figyelnek olyan apróságokra, mint a költség.

    Vegye figyelembe, hogy a kondenzátor hosszú ideig képes tárolni a töltöttségét. Ez áramütésveszélyt jelent. Minden rádióberendezéssel dolgozó szerelő tudja, hogy mielőtt bemászik egy kapcsolóüzemű tápegységbe, át kell gondolnia, hogyan kell kisütni a kondenzátort. Leggyakrabban ezt a szabványok által tiltott, a patronba csavart villanykörte segítségével teszik. Az áramkör áramvezető részeihez két csupasz vezeték kapcsolódik, és az impulzus rövid időre begyújtja a spirált. Mellesleg, ugyanazt a kialakítást gyakran helyezik be a biztosítékok helyett, hogy megértsék, nagy-e az áramkör ebben az áramkörben (hiba jelenlétét és további diagnosztika szükségességét jelenti).

    A kondenzátor meghibásodásának észlelése bizonyos készségeket igényel, de speciális ismeretekkel ez teljesen megvalósítható. Ehhez legalább a legegyszerűbb multiméternek kéznél kell lennie. A kondenzátor tesztelővel történő ellenőrzéséről már volt szó, ezért az olvasókat a megfelelő áttekintésre irányítjuk, mi magunk pedig a tisztelt nyilvánosság engedélyével sietünk eltérni.

    Következő

    Olvassa el továbbá: