Видове кондензатори, техните характеристики и предназначение

Натрупването и преобразуването на електрическата енергия може да се отдаде на основните задачи, които решават спомагателните елементи на радиосъоръженията. Кондензаторът принадлежи към пасивните компоненти и действа като вид капацитет за входящия заряд. Дизайнът на стандартни устройства осигурява плоски електроди, които са разделени от тънки диелектрици. По-сложните видове кондензатори могат да съдържат няколко електродни слоя, образуващи цилиндрична намотка. Има и други отличителни черти, които определят възможността за използване на елементи за определено оборудване.

Кондензатори с предназначение

Към днешна дата почти никоя област на радиотехниката, в която тези устройства не биха били използвани. Най-често срещаните комбинации от кондензатори с резистори и индуктори, участващи в изграждането на електрически вериги. Такива възли поддържат функциите на честотните филтри, колебателните вериги и линиите за обратна връзка. Друг често срещан проблем е изглаждането на напрежението, което се изисква във вторичните източници на енергия. В лазерните системи, флаш системите и магнитните ускорители се използва електрически кондензатор за еднократно зареждане с висока мощност. И обратно електротехнически устройства оборудвани с тези елементи, за да компенсират енергията на реактивната мощност. Въпреки че такива елементи не могат да се разглеждат като пълни капацитивни устройства за съхранение на енергия в някои системи те действат и като носители на информация.

Етикетиране на устройството

За да се определи визуално дали кондензатор принадлежи към определена категория, се използват специални символи. Първата индикация е капацитивният потенциал, изразен от микрофарад (μF). Могат да се използват и други мерни единици, които също ще бъдат обозначени със съответната маркировка. Видът на използвания в конструкцията материал не винаги е посочен - като правило се произвеждат немаркиращи керамични и филмови неполярни модели. На свой ред, обозначението на танталови кондензатори съответства на резистори - с изключение на наличието на знака µ и числата 104 или 107. Такива устройства могат да бъдат оранжеви, жълти или черни. Маркировката на знака показва също параметри на размерите и капацитет. Високоволтовите и електролитни модели са обозначени с максималната стойност на напрежението, а за променливите кондензатори е показан капацитетен диапазон.

Основни функции

Основният работен параметър е капацитетът, от който зависи способността на даден модел да акумулира такса. Необходимо е да се раздели номиналната и действителната мощност, тъй като на практика използването на втората стойност може да бъде по-малко. Обхватът на стойностите може да варира от 1 до 50 μF, а в някои случаи максимумът достига 10 000 μF. Показателят за енергийна плътност също е важен, до голяма степен зависи от дизайна на продукта. Най-голямата плътност се характеризира с големи формати кондензатори, при които масата на плочата с електролит значително надвишава теглото на кутията. Например, с капацитет от 10 000 μF с напрежение от 0,45 kW и маса от около 2 kg, плътността може да достигне 600-800 J / kg. Точно такъв модел е полезен за дългосрочно съхранение на енергия. Освен това работните свойства на кондензаторите се определят от толеранса. Става въпрос само за грешката в съотношението между реалния и номиналния капацитет. Тази стойност се изразява като процент и средна стойност 20-30%. В някои области на радиотехническите продукти се използват с 1% толеранс.

Керамични кондензатори

Това са устройства на базата на дискови керамични елементи с диелектрици на бариев титанат. Такъв кондензатор може да се използва в системи с напрежение до 50 000 V, но е важно да се има предвид, че той има минимална температурна стабилност и широк диапазон от промени в капацитета. Сред предимствата може да се отбележи малък ток на утечка, скромен размер (с голям капацитет на зареждане) и възможност за работа при висока честота. Що се отнася до целта, керамични кондензатори се използват в схеми с пулсиращ, променлив и постоянен ток. Най-често се използват модели с капацитет до 0,5 микрофарад. В този процес този тип кондензатор се справя добре с външни натоварвания, включително механични удари. Не може да се каже, че керамичният корпус се отличава с дълъг експлоатационен период и дълготрайност, но запазва техническите си свойства в посочения период.

Модели от полиестер

В диаграмите устройства от този тип са обозначени с маркировката K73-17 или CL21. Черупката им е оформена от метализиран филм, а за тялото се използва епоксидно съединение. Само наличието на този пълнител в дизайна прави полиестерните кондензатори устойчиви на температурни, физически и химически въздействия. Този набор от качествени характеристики доведе до широкото разпространение на кондензатори К73-17 при производството на осветителни устройства. Средният капацитет на устройството е 15 µF при максимално напрежение от около 1500 V. Характеристиките са скромни, но това не пречи на използването на кондензатор в същите импулсни и променливотокови вериги. Освен това ниската цена на устройството допринася за нейната популярност в радио пазара.

Кондензатор на базата на полипропилен

Също така е сравнително евтина опция за задвижване. електрически заряд които в същото време се различават по ниски коефициенти на загуби и висока диелектрична трайност. Предимствата включват оптимална хигроскопичност. Това означава, че един от основните врагове на радиоелементите под формата на влага в полипропиленовите кондензатори не е ужасно. Като изолатори се използват метализирани ленти или фолио. В най-новите версии се използва и технологията на саморемонтиращата се обвивка, която повишава надеждността и дълготрайността на кондензатора.

Устройството може да работи на по-високи честоти при запазване на достатъчна мощност. Това качество позволява използването на кондензатори в индукционни отоплителни системи, допълнени с водно охлаждане. Използването на такива елементи в оборудването на 220 V електрически двигатели също е широко разпространено, като в този случай те действат като изходни компоненти. Тази функция най-добре се реализира от модели с работен капацитет в диапазона от 1-100 микрофарада и напрежение от 440 V. Но това не са единствените синтетични дискове. Какво представляват термопластичните кондензатори? Полисулфонът и поликарбонатните елементи заслужават внимание. Първите се характеризират с ниска влагопоглъщане и способност за поддържане на високо напрежение при температурни капки, а вторите в процеса демонстрират оптимална електрическа стабилност.

Танталови кондензатори

Основата на устройството е оформен от танталов пентоксид с окисно електролитно пълнене. Кондензаторът има високо съотношение капацитет-обем, широка гама от поддържани температури и компактност. Такива компоненти се използват в производството на малки уреди, компютри и друго компютърно оборудване. Следните видове кондензатори могат да бъдат разграничени в това семейство: полярни и неполярни, твърдотелни и течни. Най-атрактивни от гледна точка на производителността са твърдотелни устройства, тъй като те се характеризират с възможност за поддържане на високо напрежение. Въпреки това, при условия на критично превишаване на допустимата стойност на тока, те могат да се провалят. Капацитетът на танталовите модели е 1000 микрофарада, но в сравнение с електролитни аналози, тяхната собствена индуктивност е много по-ниска, което позволява използването на елемента при високи честоти.

Характеристики на моделите с високо напрежение

Елементи от този тип могат да се използват в системи с високи нива на напрежение, достигащи 15 000 V. В същото време, капацитетът на високоволтовите кондензатори е малък - около 50-100 nF. Керамиката е по-често използвана като диелектричен материал. Благодарение на това се поддържат високи натоварвания и тялото предпазва пълнежа от повреда на плочата.

Стъклените вакуумни продукти също са често срещани, които също поддържат напрежения над 10 000 V. Те са колби с концентрични електроди, които осигуряват малки загуби на честота в процеса. Приложете високоволтови кондензатори от този тип за решаване на критични радиочестотни проблеми с индуктивно нагряване. Но такива компоненти са по-скъпи, крехки и големи по размер.

Многослойни и еднослойни структури

Обикновено тази класификация се прилага за кондензатори от керамика. Така, еднослойни кондензатори (диск) имат просто устройство, но това не се отразява на намаляването на размера. В повечето случаи те са по-масивни от многослойните. В резултат на това капацитетът на устройството се увеличава, но големите размери все още ограничават разпространението им в определени области.

Що се отнася до многослойните елементи, те по принцип са сходни по отношение на производителността на дисковете, но потенциалът на устройствата е дори по-висок. Също така значително предимство е надеждността и издръжливостта. Форм-факторът, в който се извършват многослойните кондензатори, ги прави по-малко чувствителни към агресивни среди, което разширява обхвата на приложение. Такива компоненти се използват главно в скъпо професионално оборудване.

Импрегнирани маслени кондензатори

Това е отделна група от радио елементи, които са базирани на хартиени пълнители. Те се третират със специални разтвори като восък и епоксидни смоли. Какви са кондензатори тип масло? Принципно различни модели за директен и променлив ток. Първите се използват за честотно филтриране, усилване на напрежението и елиминиране електрическа дъга. В промишлеността се използват кондензатори за импрегниране на масло за системи с променлив ток. Такова устройство има голям капацитет и може да обработва големи пикови натоварвания. Като правило се използва като стартов компонент за електродвигатели. Допълнителните функции включват разделяне на фазите, корекция на мощността и изравняване на напрежението.

Отрицателни фактори за използване на кондензатори

Един от основните проблеми при използването на кондензатори е високата вероятност от експлозия, дължаща се на прегряване, която се дължи на големи течове. Също така увеличаване на риска от счупване на елемента могат да бъдат разположени радиатори с висока топлинна радиация. Какви видове кондензатори са най-податливи на експлозии? Най-често това се случва с електролитни устройства, снабдени с ненадеждни заграждения. Оптимизацията на конструкцията с цел намаляване на размера на продукта принуждава производителите да използват тънки черупки, така че може да има разпръскване на части от кондензатора и пръскане на електролита със силно прегряване или при повишено вътрешно налягане.

заключение

Както най-простите еднослойни, така и многослойните високоволтови модели на кондензатори изпълняват важни задачи за радиосъоръженията. Като минимум те регулират текущите параметри, които с подобни размери не могат да бъдат осигурени от друг технически компонент. В същото време електрическият кондензатор изобщо не е идеалното решение, което предизвиква постоянно търсене на нови формати на неговото изпълнение. Производителите на усъвършенствано оборудване експериментират с дизайни, пълнители и физически свойства, опитвайки се да предложат оптималните потребителски качества на това устройство. Сред най-важните целеви параметри в това отношение са устойчивостта на кондензатора на товари, широки работни диапазони, минимално радиационно натоварване и висок експлоатационен живот.