Ang isang electric capacitor ay isa sa mga elemento ng electrical circuit ng anumang elektronikong aparato, ang pangunahing pag-andar nito ay upang mag-imbak ng enerhiya at pagkatapos ay ibalik ito pabalik sa circuit. Ang industriya ay nag-aalok ng isang malawak na iba't ibang mga capacitor, naiiba sa mga uri, kapasidad, laki, mga aplikasyon.
Nilalaman
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo at mga katangian ng mga capacitor
Ang aparato ng kapasitor ay binubuo ng dalawang metal plates-plates na pinaghihiwalay ng isang manipis na layer ng dielectric. Ang ratio ng mga sukat at pag-aayos ng mga plato at ang katangian ng dielectric na materyal ay tumutukoy sa capacitance index.
Ang pag-unlad ng disenyo ng anumang uri ng kapasitor ay naglalayong makuha ang pinakamataas na kapasidad batay sa pinakamababang sukat upang makatipid ng espasyo sa naka-print na circuit board ng device. Ang isa sa mga pinakasikat na anyo sa hitsura ay sa anyo ng isang bariles, sa loob kung saan ang mga metal plate ay pinaikot na may isang dielectric sa pagitan nila.Ang unang kapasitor, na naimbento sa lungsod ng Leiden (Netherlands) noong 1745, ay tinawag na "Leiden jar".
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng bahagi ay ang kakayahang mag-charge at mag-discharge. Posible ang pagsingil dahil sa pagkakaroon ng mga plato sa isang maliit na distansya mula sa bawat isa. Ang mga kalapit na singil, na pinaghihiwalay ng isang dielectric, ay naaakit sa isa't isa at nananatili sa mga plato, at ang kapasitor mismo ay nag-iimbak ng enerhiya. Pagkatapos idiskonekta ang pinagmumulan ng kapangyarihan, ang bahagi ay handa na para sa pagbabalik ng enerhiya sa circuit, ang paglabas.
Mga parameter at katangian na tumutukoy sa pagganap, kalidad at tibay ng trabaho:
- kapasidad ng kuryente;
- tiyak na kapasidad;
- pinahihintulutang paglihis;
- lakas ng kuryente;
- sariling inductance;
- dielectric na pagsipsip;
- pagkalugi;
- katatagan;
- pagiging maaasahan.
Ang kakayahang mag-imbak ng singil ay tumutukoy sa kapasidad ng isang kapasitor. Kapag kinakalkula ang kapasidad, kailangan mong malaman:
- lugar ng takip;
- distansya sa pagitan ng mga plato;
- dielectric na pare-pareho ng dielectric na materyal.
Upang madagdagan ang kapasidad, kinakailangan upang madagdagan ang lugar ng mga plato, bawasan ang distansya sa pagitan ng mga ito, at gumamit ng isang dielectric na ang materyal ay may mataas na dielectric na pare-pareho.
Ang Farad (F) ay ginagamit upang tukuyin ang kapasidad - isang yunit ng pagsukat na nakuha ang pangalan nito bilang parangal sa Ingles na physicist na si Michael Faraday. Gayunpaman, ang 1 Farad ay masyadong malaki. Halimbawa, ang kapasidad ng ating planeta ay mas mababa sa 1 farad. Sa electronics ng radyo, ginagamit ang mas maliliit na halaga: microfarad (µF, isang milyon ng isang farad) at picofarad (pF, isang milyon ng isang microfarad).
Ang tiyak na kapasidad ay kinakalkula mula sa ratio ng kapasidad sa mass (volume) ng dielectric.Ang tagapagpahiwatig na ito ay naiimpluwensyahan ng mga geometric na sukat, at ang isang pagtaas sa tiyak na kapasidad ay nakamit sa pamamagitan ng pagbabawas ng dami ng dielectric, ngunit pinatataas nito ang panganib ng pagkasira.
Ang pinahihintulutang paglihis ng halaga ng pasaporte ng kapasidad mula sa aktwal na isa ay tumutukoy sa klase ng katumpakan. Ayon sa GOST, mayroong 5 mga klase ng katumpakan na tumutukoy sa paggamit sa hinaharap. Ang mga bahagi ng pinakamataas na klase ng katumpakan ay ginagamit sa mga circuit na may mataas na responsibilidad.
Tinutukoy ng lakas ng dielectric ang kakayahang humawak ng singil at mapanatili ang mga gumaganang katangian. Ang mga singil na natitira sa mga plato ay may posibilidad sa isa't isa, na kumikilos sa dielectric. Ang lakas ng kuryente ay isang mahalagang pag-aari ng isang kapasitor, na tumutukoy sa tagal ng paggamit nito. Sa kaganapan ng hindi tamang operasyon, ang isang pagkasira ng dielectric ay magaganap at ang bahagi ay mabibigo.
Ang self-inductance ay isinasaalang-alang sa mga AC circuit na may mga inductors. Para sa mga DC circuit, hindi ito isinasaalang-alang.
Dielectric absorption - ang hitsura ng boltahe sa mga plato sa panahon ng mabilis na paglabas. Ang hindi pangkaraniwang bagay ng pagsipsip ay isinasaalang-alang para sa ligtas na operasyon ng mga de-koryenteng aparato na may mataas na boltahe, dahil sakaling magkaroon ng short circuit, may panganib sa buhay.
Ang mga pagkalugi ay dahil sa mababang kasalukuyang paghahatid ng dielectric. Kapag nagpapatakbo ng mga bahagi ng mga elektronikong aparato sa iba't ibang mga kondisyon ng temperatura at iba't ibang kahalumigmigan, ang kadahilanan ng kalidad ng mga pagkalugi ay may impluwensya. Naaapektuhan din ito ng dalas ng pagpapatakbo. Sa mababang frequency, ang mga pagkalugi sa dielectric ay nakakaapekto, sa mataas na frequency - sa metal.
Ang katatagan ay isang parameter ng kapasitor na apektado din ng temperatura ng kapaligiran.Ang mga epekto nito ay nahahati sa nababaligtad, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang koepisyent ng temperatura, at hindi nababago, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang koepisyent ng kawalang-tatag ng temperatura.
Ang pagiging maaasahan ng kapasitor ay pangunahing nakasalalay sa mga kondisyon ng operating. Ang pagsusuri sa mga pagkasira ay nagpapahiwatig na sa 80% ng mga kaso, ang pagkasira ay ang sanhi ng kabiguan.
Depende sa layunin, uri at larangan ng aplikasyon, ang mga sukat ng mga capacitor ay magkakaiba din. Ang pinakamaliit at pinakamaliit, mula sa ilang milimetro hanggang ilang sentimetro, ay ginagamit sa electronics, habang ang pinakamalaki ay ginagamit sa industriya.
Layunin
Ang pag-aari ng pag-iimbak at pagpapalabas ng enerhiya ay natukoy ang malawakang paggamit ng mga capacitor sa modernong electronics. Kasama ng mga resistors at transistors, sila ang batayan ng electrical engineering. Walang isang modernong aparato kung saan hindi sila magagamit sa ilang kapasidad.
Ang kanilang kakayahang mag-charge at mag-discharge, kasama ang isang inductance na may parehong mga katangian, ay aktibong ginagamit sa teknolohiya ng radyo at telebisyon. Ang isang oscillatory circuit ng isang kapasitor at inductance ay ang batayan para sa pagpapadala at pagtanggap ng mga signal. Ang pagpapalit ng kapasidad ng kapasitor ay nagpapahintulot sa iyo na baguhin ang dalas ng oscillatory circuit. Halimbawa, ang mga istasyon ng radyo ay maaaring magpadala sa kanilang sariling mga frequency, at ang mga radyo ay maaaring kumonekta sa mga frequency na iyon.
Ang isang mahalagang function ay ang pagpapakinis ng AC ripples. Ang anumang elektronikong aparato na pinapagana ng AC power ay nangangailangan ng pag-filter ng mga de-koryenteng capacitor upang makagawa ng magandang kalidad ng DC.
Ang mekanismo ng pag-charge at pagdiskarga ay aktibong ginagamit sa mga kagamitang pang-litratista.Ang lahat ng mga modernong camera ay gumagamit ng isang flash para sa pagbaril, na natanto dahil sa mabilis na pag-aari ng paglabas. Sa lugar na ito, hindi kapaki-pakinabang na gumamit ng mga baterya na maaaring mag-imbak ng enerhiya nang maayos, ngunit dahan-dahang ilabas ito. At ang mga capacitor, sa kabaligtaran, ay agad na naglalabas ng lahat ng nakaimbak na enerhiya, na sapat para sa isang maliwanag na flash.
Ang kakayahang makabuo ng mga high-power pulses ng mga capacitor ay ginagamit sa radar at sa paglikha ng mga laser.
Ang mga capacitor ay gumaganap ng papel ng mga spark-extinguishing contact sa telegraphy at telephony, gayundin sa telemechanics at automation, kung saan kailangan ang paglipat ng mga relay na may mataas na load.
Ang regulasyon ng boltahe ng mahabang linya ng kuryente ay isinasagawa sa pamamagitan ng paggamit ng mga tangke ng kompensasyon.
Ang mga modernong capacitor, dahil sa kanilang mga kakayahan, ay ginagamit hindi lamang sa larangan ng radio electronics. Ginagamit ang mga ito sa paggawa ng metal, pagmimina, industriya ng karbon.
Mga pangunahing uri
Dahil sa iba't ibang mga aplikasyon at mga kondisyon ng pagpapatakbo ng mga elektronikong aparato, mayroong isang malawak na iba't ibang mga bahagi na naiiba sa mga uri at katangian. Ang pangunahing dibisyon ay ayon sa klase at ayon sa uri ng dielectric na ginamit.
Mga uri ng mga capacitor, na hinati ayon sa klase:
- na may pare-parehong kapasidad;
- na may variable na kapasidad;
- pag-tune.
Ang mga bahagi ng patuloy na kapasidad ay ginagamit sa bawat elektronikong aparato.
Upang baguhin ang kapasidad at mga parameter ng circuit, halimbawa, ang dalas sa mga oscillatory circuit, ang mga capacitor na may variable na kapasidad ay ginagamit.Sa kanilang device, mayroon silang ilang mga seksyon ng metal movable plates, na nagsisiguro sa tibay ng kanilang trabaho.
Ang mga trimmer capacitor ay ginagamit para sa isang beses na pagsasaayos ng kagamitan. Available ang mga ito sa iba't ibang mga rating ng kapasidad (mula sa ilang picofarad hanggang ilang daang picofarad) at na-rate para sa mga boltahe hanggang 60 volts. Kung wala ang kanilang paggamit, imposibleng maayos ang kagamitan.
Mga uri ng mga capacitor, na hinati sa uri ng dielectric:
- na may ceramic dielectric;
- na may film dielectric;
- electrolytic;
- mga ionistor.
Ang mga ceramic ay ginawa sa anyo ng isang maliit na plato ng ceramic na materyal, kung saan ang mga metal na lead ay na-spray. Ang ganitong mga capacitor ay may iba't ibang mga katangian at ginagamit para sa parehong mataas na boltahe at mababang boltahe na mga circuit.
Para sa mga circuit na may mababang boltahe, ang mga multilayer na maliliit na bahagi sa epoxy resin o mga plastic na kaso na may kapasidad mula sa sampu-sampung picofarad hanggang sa mga yunit ng microfarad ay kadalasang ginagamit. Ginagamit ang mga ito sa mga high-frequency na circuit ng radio-electronic na kagamitan at maaaring gumana sa matinding klimatiko na kondisyon.
Para sa mga circuit na may mataas na boltahe, ang mga malalaking ceramic capacitor ay ginawa na may mga kapasidad mula sampu-sampung picofarad hanggang libu-libong picofarad. Ginagamit ang mga ito sa mga impulse circuit at kagamitan sa conversion ng boltahe.
Ang dielectric ng pelikula ay may iba't ibang uri. Ang pinakakaraniwan sa kanila ay lavsan, na may mataas na lakas. Hindi gaanong karaniwan ang polypropylene dielectric, na may mas mababang pagkalugi at ginagamit sa mga high voltage circuit, tulad ng sound amplification circuit at medium frequency circuit.
Ang isang hiwalay na uri ng mga capacitor ng pelikula ay nagsisimula, na ginagamit sa oras ng pagsisimula ng mga makina at, dahil sa kanilang mataas na kapasidad at espesyal na dielectric na materyal, bawasan ang pagkarga sa de-koryenteng motor. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na operating boltahe at electrical reactive power.
Ang mga electrolytic capacitor ay ginawa sa isang klasikong disenyo. Ang katawan ay gawa sa aluminyo, sa loob ay pinagsama ang mga plato ng metal. Ang metal oksido ay kemikal na idineposito sa isang plato, at ang isang likido o solidong electrolyte ay idineposito sa pangalawa, na bumubuo ng isang dielectric. Salamat sa naturang aparato, ang mga electrolytic capacitor ay may malaking kapasidad, ngunit ang kakaiba ng kanilang paggamit sa paglipas ng panahon ay ang pagbabago nito.
Hindi tulad ng mga ceramic at film capacitor, ang mga electrolytic capacitor ay may polarity. Sila, sa turn, ay nahahati sa non-polar, wala sa disbentaha na ito, radial, miniature, axial. Ang saklaw ng kanilang aplikasyon ay tradisyonal na computer at modernong microcomputer na teknolohiya.
Ang isang espesyal na uri na medyo kamakailan lamang ay lumitaw ay mga ionistor. Sa kanilang disenyo, ang mga ito ay katulad ng mga electrolytic capacitor, ngunit sila ay nakikilala sa pamamagitan ng isang malaking kapasidad (hanggang sa mga yunit ng Farad). Gayunpaman, ang kanilang paggamit ay limitado sa isang maliit na maximum na boltahe ng ilang volts. Ang mga supercapacitor ay ginagamit upang mag-imbak ng memorya: kung ang baterya sa isang mobile phone o maliit na computer ay naubusan, ang nakaimbak na impormasyon ay hindi na mawawala nang hindi na mababawi.
Bilang karagdagan sa mga bahagi sa bersyon ng output, na lumitaw nang matagal na ang nakalipas at tradisyonal na ginagamit, ang mga modernong sangkap ay ginawa sa bersyon ng SMD, o, kung tawagin din ito, para sa pag-mount sa ibabaw. Halimbawa, ang ceramic ay maaaring gawin sa iba't ibang laki ng mga kaso, mula sa pinakamaliit (1 mm by 0.5 mm) hanggang sa pinakamalaki (5.7 mm by 5 mm), at may kaukulang boltahe mula sampu-sampung volts hanggang daan-daan.
Ang mga electrolytic capacitor ay maaari ding gawin sa mga pakete sa ibabaw ng bundok. Ang mga ito ay maaaring mga standard na aluminum electrolytic capacitors, o maaari silang maging tantalum capacitors, na medyo katulad ng mga ceramic, ngunit naiiba sa kanila sa mas mataas na kapasidad at mababang pagkalugi. Maaari silang parehong naka-pin at hindi naka-pin na SMD.
Ang isang tampok ng tantalum capacitors ay isang mahabang buhay at minimal na pagkalugi na may bahagyang mas mababang limitasyon ng kapasidad, ngunit sa parehong oras ay nakikilala sila ng isang mataas na presyo. Ginagamit ang mga ito sa mga circuit na may mataas na responsibilidad kung saan kinakailangan ang mataas na kapasidad.
Mga katulad na artikulo:
