Kapasitor elektrik adalah salah satu elemen litar elektrik mana-mana peranti elektronik, fungsi utamanya adalah untuk menyimpan tenaga dan kemudian mengembalikannya semula ke litar. Industri ini menawarkan pelbagai jenis kapasitor, berbeza dalam jenis, kapasiti, saiz, aplikasi.
Prinsip operasi dan ciri-ciri kapasitor
Peranti kapasitor terdiri daripada dua plat logam-plat yang dipisahkan oleh lapisan nipis dielektrik. Nisbah saiz dan susunan plat dan ciri bahan dielektrik menentukan indeks kemuatan.
Pembangunan reka bentuk mana-mana jenis kapasitor bertujuan untuk mendapatkan kapasitansi maksimum berdasarkan dimensi minimum untuk menjimatkan ruang pada papan litar bercetak peranti. Salah satu bentuk yang paling popular dalam penampilan adalah dalam bentuk tong, di dalamnya plat logam dipintal dengan dielektrik di antara mereka.Kapasitor pertama, yang dicipta di bandar Leiden (Belanda) pada tahun 1745, dipanggil "balang Leiden".
Prinsip operasi komponen adalah keupayaan untuk mengecas dan menyahcas. Pengecasan mungkin disebabkan oleh kehadiran plat pada jarak yang kecil antara satu sama lain. Caj berdekatan, dipisahkan oleh dielektrik, tertarik antara satu sama lain dan melekat pada plat, dan kapasitor itu sendiri menyimpan tenaga. Selepas memutuskan sambungan sumber kuasa, komponen bersedia untuk pemulangan tenaga dalam litar, nyahcas.
Parameter dan sifat yang menentukan prestasi, kualiti dan ketahanan kerja:
- kapasiti elektrik;
- kapasiti khusus;
- sisihan yang dibenarkan;
- kekuatan elektrik;
- induktansi sendiri;
- penyerapan dielektrik;
- kerugian;
- kestabilan;
- kebolehpercayaan.
Keupayaan untuk menyimpan cas menentukan kapasiti kapasitor. Apabila mengira kapasiti, anda perlu tahu:
- kawasan penutup;
- jarak antara plat;
- pemalar dielektrik bahan dielektrik.
Untuk meningkatkan kapasitansi, adalah perlu untuk meningkatkan luas plat, mengurangkan jarak antara mereka, dan menggunakan dielektrik yang bahannya mempunyai pemalar dielektrik yang tinggi.
Farad (F) digunakan untuk menandakan kapasiti - unit ukuran yang mendapat namanya sebagai penghormatan kepada ahli fizik Inggeris Michael Faraday. Walau bagaimanapun, 1 Farad terlalu besar. Sebagai contoh, kapasiti planet kita kurang daripada 1 farad. Dalam elektronik radio, nilai yang lebih kecil digunakan: mikrofarad (µF, sepersejuta farad) dan picofarad (pF, sepersejuta mikrofarad).
Kapasiti spesifik dikira daripada nisbah kemuatan kepada jisim (isipadu) dielektrik.Penunjuk ini dipengaruhi oleh dimensi geometri, dan peningkatan dalam kapasiti tertentu dicapai dengan mengurangkan jumlah dielektrik, tetapi ini meningkatkan risiko kerosakan.
Sisihan yang dibenarkan bagi nilai pasport kapasiti daripada yang sebenar menentukan kelas ketepatan. Menurut GOST, terdapat 5 kelas ketepatan yang menentukan penggunaan masa hadapan. Komponen kelas ketepatan tertinggi digunakan dalam litar tanggungjawab tinggi.
Kekuatan dielektrik menentukan keupayaan untuk memegang cas dan mengekalkan sifat kerja. Caj yang tinggal pada plat cenderung antara satu sama lain, bertindak ke atas dielektrik. Kekuatan elektrik adalah sifat penting kapasitor, yang menentukan tempoh penggunaannya. Sekiranya berlaku operasi yang tidak betul, kerosakan dielektrik akan berlaku dan komponen akan gagal.
Kearuhan sendiri diambil kira dalam litar AC dengan induktor. Untuk litar DC, ia tidak diambil kira.
Penyerapan dielektrik - penampilan voltan pada plat semasa nyahcas pantas. Fenomena penyerapan diambil kira untuk operasi selamat peranti elektrik voltan tinggi, sejak sekiranya berlaku litar pintas, terdapat bahaya kepada kehidupan.
Kerugian adalah disebabkan oleh penghantaran arus rendah dielektrik. Apabila mengendalikan komponen peranti elektronik dalam keadaan suhu yang berbeza dan kelembapan yang berbeza, faktor kualiti kerugian mempunyai pengaruh. Ia juga dipengaruhi oleh kekerapan operasi. Pada frekuensi rendah, kehilangan dalam dielektrik menjejaskan, pada frekuensi tinggi - dalam logam.
Kestabilan ialah parameter kapasitor yang turut dipengaruhi oleh suhu ambien.Kesannya dibahagikan kepada boleh balik, dicirikan oleh pekali suhu, dan tidak boleh balik, dicirikan oleh pekali ketidakstabilan suhu.
Kebolehpercayaan kapasitor terutamanya bergantung pada keadaan operasi. Analisis kerosakan menunjukkan bahawa dalam 80% kes kerosakan adalah punca kegagalan.
Bergantung pada tujuan, jenis dan bidang aplikasi, saiz kapasitor juga berbeza. Yang terkecil dan terkecil, bersaiz dari beberapa milimeter hingga beberapa sentimeter, digunakan dalam elektronik, manakala yang terbesar digunakan dalam industri.
Tujuan
Sifat menyimpan dan melepaskan tenaga telah menentukan penggunaan kapasitor secara meluas dalam elektronik moden. Bersama dengan perintang dan transistor, mereka adalah asas kejuruteraan elektrik. Tidak ada satu peranti moden yang tidak akan digunakan dalam beberapa kapasiti.
Keupayaan mereka untuk mengecas dan melepaskan, bersama-sama dengan induktansi yang mempunyai sifat yang sama, digunakan secara aktif dalam teknologi radio dan televisyen. Litar berayun bagi kapasitor dan induktansi adalah asas untuk menghantar dan menerima isyarat. Menukar kapasitansi kapasitor membolehkan anda menukar kekerapan litar berayun. Sebagai contoh, stesen radio boleh menghantar pada frekuensi mereka sendiri, dan radio boleh menyambung kepada frekuensi tersebut.
Fungsi penting ialah melicinkan riak AC. Mana-mana peranti elektronik yang dikuasakan oleh kuasa AC memerlukan penapisan kapasitor elektrik untuk menghasilkan DC berkualiti baik.
Mekanisme pengecasan dan pelepasan digunakan secara aktif dalam peralatan fotografi.Semua kamera moden menggunakan denyar untuk penangkapan, yang direalisasikan kerana sifat nyahcas pantas. Di kawasan ini, adalah tidak menguntungkan untuk menggunakan bateri yang boleh menyimpan tenaga dengan baik, tetapi perlahan-lahan melepaskannya. Dan kapasitor, sebaliknya, dengan serta-merta melepaskan semua tenaga yang disimpan, yang cukup untuk kilat terang.
Keupayaan untuk menjana denyutan kuasa tinggi oleh kapasitor digunakan dalam radar dan penciptaan laser.
Kapasitor melaksanakan peranan kenalan pemadam percikan dalam telegrafi dan telefon, serta telemekanik dan automasi, di mana penukaran geganti bermuatan tinggi diperlukan.
Peraturan voltan talian kuasa panjang dijalankan melalui penggunaan tangki pampasan.
Kapasitor moden, kerana keupayaannya, digunakan bukan sahaja dalam bidang elektronik radio. Ia digunakan dalam kerja logam, perlombongan, industri arang batu.
Varieti utama
Disebabkan kepelbagaian aplikasi dan keadaan pengendalian peranti elektronik, terdapat pelbagai jenis komponen yang berbeza dari segi jenis dan ciri. Pembahagian utama adalah mengikut kelas dan mengikut jenis dielektrik yang digunakan.
Jenis kapasitor, dibahagikan mengikut kelas:
- dengan kapasiti tetap;
- dengan kapasiti berubah-ubah;
- penalaan.
Komponen kemuatan malar digunakan dalam setiap peranti elektronik.
Untuk menukar kapasitansi dan parameter litar, sebagai contoh, frekuensi dalam litar berayun, kapasitor dengan kapasitans berubah-ubah digunakan.Dalam peranti mereka, mereka mempunyai beberapa bahagian plat alih logam, yang memastikan ketahanan kerja mereka.
Kapasitor pemangkas digunakan untuk pelarasan peralatan sekali sahaja. Ia boleh didapati dalam pelbagai penarafan kemuatan (daripada beberapa picofarad hingga beberapa ratus picofarad) dan dinilai untuk voltan sehingga 60 volt. Tanpa penggunaannya, adalah mustahil untuk memperhalusi peralatan.
Jenis kapasitor, dibahagikan dengan jenis dielektrik:
- dengan dielektrik seramik;
- dengan dielektrik filem;
- elektrolitik;
- ionistor.
Yang seramik dibuat dalam bentuk plat kecil bahan seramik, di mana plumbum logam disembur. Kapasitor sedemikian mempunyai sifat yang berbeza dan digunakan untuk kedua-dua litar voltan tinggi dan voltan rendah.
Untuk litar voltan rendah, komponen bersaiz kecil berbilang lapisan dalam resin epoksi atau bekas plastik dengan kapasiti daripada berpuluh-puluh picofarad hingga unit mikrofarad paling kerap digunakan. Ia digunakan dalam litar frekuensi tinggi peralatan radio-elektronik dan boleh beroperasi dalam keadaan iklim yang teruk.
Untuk litar voltan tinggi, kapasitor seramik yang lebih besar dibuat dengan kapasiti daripada berpuluh-puluh picofarad hingga beribu-ribu picofarad. Ia digunakan dalam litar impuls dan peralatan penukaran voltan.
Dielektrik filem adalah pelbagai jenis. Yang paling biasa ialah lavsan, yang mempunyai kekuatan tinggi. Kurang biasa ialah dielektrik polipropilena, yang mempunyai kehilangan yang lebih rendah dan digunakan dalam litar voltan tinggi, seperti litar penguatan bunyi dan litar frekuensi sederhana.
Jenis kapasitor filem yang berasingan sedang dimulakan, yang digunakan pada masa menghidupkan enjin dan, disebabkan oleh kapasiti tinggi dan bahan dielektrik khas, mengurangkan beban pada motor elektrik. Mereka dicirikan oleh voltan operasi tinggi dan kuasa reaktif elektrik.
Kapasitor elektrolitik dibuat dalam reka bentuk klasik. Badannya diperbuat daripada aluminium, di dalamnya terdapat plat logam yang digulung. Oksida logam didepositkan secara kimia pada satu plat, dan elektrolit cecair atau pepejal didepositkan pada plat kedua, membentuk dielektrik. Terima kasih kepada peranti sedemikian, kapasitor elektrolitik mempunyai kapasiti yang besar, tetapi keanehan penggunaannya dari masa ke masa adalah perubahannya.
Tidak seperti kapasitor seramik dan filem, kapasitor elektrolitik mempunyai kekutuban. Mereka, seterusnya, dibahagikan kepada bukan kutub, tanpa kelemahan ini, jejari, kecil, paksi. Skop aplikasi mereka adalah komputer tradisional dan teknologi mikrokomputer moden.
Jenis khas yang telah muncul agak baru-baru ini ialah ionistor. Dalam reka bentuk mereka, mereka serupa dengan kapasitor elektrolitik, tetapi ia dibezakan oleh kapasiti yang besar (sehingga unit Farad). Walau bagaimanapun, penggunaannya terhad kepada voltan maksimum yang kecil iaitu beberapa volt. Superkapasitor digunakan untuk menyimpan ingatan: jika bateri dalam telefon mudah alih atau komputer kecil kehabisan, maklumat yang disimpan tidak akan hilang tanpa dapat dikembalikan.
Sebagai tambahan kepada komponen dalam versi keluaran, yang muncul lama dahulu dan yang digunakan secara tradisional, komponen moden dihasilkan dalam versi SMD, atau, sebagaimana ia juga dipanggil, untuk pemasangan permukaan. Sebagai contoh, seramik boleh dihasilkan dalam pelbagai saiz kes, daripada yang paling kecil (1 mm dengan 0.5 mm) kepada yang terbesar (5.7 mm dengan 5 mm), dan dengan voltan yang sepadan dari puluhan volt hingga ratusan.
Kapasitor elektrolitik juga boleh dihasilkan dalam pakej pelekap permukaan. Ini boleh menjadi kapasitor elektrolitik aluminium standard, atau ia boleh menjadi kapasitor tantalum, yang kelihatan sedikit seperti seramik, tetapi berbeza daripadanya dalam kapasiti yang lebih tinggi dan kerugian yang rendah. Mereka boleh disematkan dan tidak disematkan SMD.
Ciri kapasitor tantalum adalah jangka hayat yang panjang dan kerugian minimum dengan had kapasitans yang sedikit lebih rendah, tetapi pada masa yang sama ia dibezakan dengan harga yang tinggi. Ia digunakan dalam litar tanggungjawab tinggi di mana kapasiti tinggi diperlukan.
Artikel yang serupa:
