Конденсатор К52-11, К52-11А | АО «Новосибирский завод радиодеталей «Оксид»
Объемно-пористые танталовые герметизированные полярные конденсаторы постоянной ёмкости.
Изготавливаются с категориями качества «ВП» (ОЖ0.464.234ТУ), в соответствии с требованиями ОСТ В 11 0026-84, и «ОТК» (РАЮС.673543.005ТУ), согласно требованиям ГОСТ Р 55756.
Предназначены для работы в качестве встроенных элементов внутреннего монтажа аппаратуры в цепях постоянного и пульсирующего токов и в импульсном режиме.
Изготавливаются в климатическом исполнении В («ВП») по ГОСТ В 20.39.404-81 и исполнении В по ГОСТ 15150 («ОТК»).
Изготавливаются двух типов: К52-11 и К52-11А.
| Номинальное напряжение, В | Номинальная емкость К52-11, мкФ | Номинальная емкость К52-11А, мкФ | Размеры в мм | Масса, г, не более | ||||
| D | H | h* | h1max | d | ||||
| 6,3 | 150 | 470 | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| 330 | — | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| 680 | — | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
| 10 | — | 330 | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| — | 680 | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| — | 1 500 | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
| 16 | 100 | 220 | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| 220 | 470 | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| 470 | 1 000 | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
| 25 | 68 | 150 | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| 150 | 330 | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| 330 | 680 | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
| 32 | 47 | 100 | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| 100 | 220 | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| 220 | 470 | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
| 50 | 33 | 68 | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| 68 | 150 | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| 150 | 330 | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
| 63 | 22 | 47 | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| 47 | 100 | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| 100 | 220 | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
| 100 | 15 | — | 4,8 | 18 | 3,5 | 6,5 | 0,6 | 3,5 |
| 33 | — | 6,0 | 20 | 4,3 | 5,0 | 6,5 | ||
| 68 | — | 7,5 | 22 | 0,8 | 10,0 | |||
Допускаемое отклонение ёмкости: ± 10%; ± 20%; ± 30%.
Время сохранения паяемости выводов: 12 месяцев.
Верхняя частота диапазона, в котором должны отсутствовать резонансные частоты, составляет 3 000 Гц.
Ток утечки не более значений:
Iут. = 0,002 Сном.∙Uном.+ I (для конденсаторов К52-11)
Iут. = 0,003 Сном.∙Uном.+ 1 (для конденсаторов К52-11А)
Тангенс угла потерь, %: 8…45;
Полное сопротивление, Ом: 1…10.
Стойкость к внешним воздействующим факторам| Воздействующий фактор и его характеристики | Значение характеристики |
| Синусоидальная вибрация: | |
| диапазон частот, Гц | 1 – 3 000 |
| амплитуда ускорения, м∙с-2 (g) | 200 (20) |
| Механический удар: | |
| одиночного действия: | |
| пиковое ударное ускорение, м∙с-2 (g) | 15 000 (1 500) |
| длительность действия, мс | 0,1-2 |
| многократного действия: | |
| ударное ускорение, м∙с-2 (g) | 1 500 (150) |
| длительность действия, мс | 1-5 |
| Линейное ускорение, м∙с-2 (g) | 2 000 (200) |
Минимальный срок сохраняемости в отапливаемом помещении или в хранилище с регулируемыми влажностью и температурой, или во всех местах хранения конденсаторов, вмонтированных в защищенную аппаратуру или находящихся в защищенном комплекте ЗИП, составляет 15 лет.
Условное обозначение при заказе:
Конденсатор К52-11А-50 В-150 мкФ ± 20 %-В ОЖ0.464.234ТУ («ВП»)
Конденсатор К52-11А-50 В-150 мкФ ± 20 % РАЮС.673543.005ТУ («ОТК»)
Стойкость к воздействию климатических и биологических факторов| Воздействующий фактор и его характеристики | Значение характеристики |
| Атмосферное пониженное давление: | |
| рабочее, Па (мм рт. ст.) | 133∙10-6 (10-6) |
| предельное, Па (мм рт. ст.) | 12 000 (90) |
| Повышенное давление воздуха, кПа (кгс/см2) | 294 (3) |
| Повышенная температура среды: | |
| рабочая, °С | плюс 85 |
| предельная, °С | плюс 70 |
| Пониженная температура среды: | |
| рабочая, °С | минус 60 |
| предельная, °С | минус 60 |
| Смена температур: | |
| От рабочей повышенной температуры среды до предельной пониженной температуры среды, °С | плюс 85 минус 60 |
| Атмосферные конденсированные осадки (иней и роса) | требования предъявляются |
| Соляной (морской) туман | требования предъявляются |
| Плесневые грибы | требования предъявляются |
Минимальная наработка:
5 000 ч при температуре от минус 60 °С до 85 °С;
10 000 ч при температуре от минус 60 °С до 70 °С;
Минимальная наработка в облегченных режимах:
20 000 ч при температуре от минус 60 °С до 70 °С и напряжении 0,6U
40 000 ч при температуре от минус 60 °С до 60 °С и напряжении (0,2-0,6)Uном для конденсаторов Uном > 50В;
60 000 ч при температуре от минус 60 °С до 85 °С и напряжении (0,2-0,6)Uном для конденсаторов Uном ≤ 50В;
70 000 ч при температуре от минус 60 °С до 55 °С и напряжении (0,2-0,5)Uном.
Конденсаторы допускают эксплуатацию при температуре 125 °С и напряжении, равном 0,7Uном, в течение 1 000 ч.
Сделать заявку на продукцию
Имя
Телефон
СообщениеИнтересует: Конденсатор К52-11, К52-11А
Возможно вас ещё заинтересуют
Резисторы Р1-12 ОН
Резисторы постоянные непроволочные толстопленочные безвыводные общего применения. Предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного тока и в импульсном режиме для монтажа на поверхность плат и в гибридные интегральные микросхемы.
Открыть карточку продукта »
Чип-конденсатор K53-81
Конденсаторы танталовые оксидно-полупроводниковые защищенные полярные постоянной емкости. Изготавливаются с категорией качества «ОТК». Предназначены для работы в качестве встроенных элементов внутри комплектных изделий.
Открыть карточку продукта »
Конденсатор К52-2
Конденсаторы танталовые объемно-пористые полярные уплотненные постоянной емкости.
Изготавливаются с категориями качества «ВП», «ОС» и «ОТК». Изготавливаются в климатических исполнениях В («ВП») и УХЛ («ВП», «ОС») и исполнении В.
Открыть карточку продукта »
Все о конденсаторах
Конденсатор — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.
Во всех радиотехнических и электронных устройствах кроме транзисторов и микросхем применяются конденсаторы. В одних схемах их больше, в других меньше, но совсем без конденсаторов не бывает практически ни одной электронной схемы.
При этом конденсаторы могут выполнять в устройствах самые разные задачи. Прежде всего, это емкости в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов. С помощью конденсаторов передается сигнал между усилительными каскадами, строятся фильтры низких и высоких частот, задаются временные интервалы в выдержках времени и подбирается частота колебаний в различных генераторах.
Свою родословную конденсаторы ведут от лейденской банки, которую в середине XVIII века в своих опытах использовал голландский ученый Питер ван Мушенбрук. Жил он в городе Лейдене, так что нетрудно догадаться, почему так называлась эта банка.
Собственно это и была обыкновенная стеклянная банка, выложенная внутри и снаружи оловянной фольгой – станиолем. Использовалась она в тех же целях, как и современная алюминиевая, но тогда алюминий открыт еще не был.
Единственным источником электричества в те времена была электрофорная машина, способная развивать напряжение до нескольких сотен киловольт. Вот от нее и заряжали лейденскую банку. В учебниках физики описан случай, когда Мушенбрук разрядил свою банку через цепь из десяти гвардейцев взявшихся за руки.
В то время никто не знал, что последствия могут быть трагическими. Удар получился достаточно чувствительным, но не смертельным. До этого не дошло, ведь емкость лейденской банки была незначительной, импульс получился очень кратковременным, поэтому мощность разряда была невелика.
Как устроен конденсатор
Устройство конденсатора практически ничем не отличается от лейденской банки: все те же две обкладки, разделенные диэлектриком. Именно так на современных электрических схемах изображаются конденсаторы. На рисунке 1 показано схематичное устройство плоского конденсатора и формула для его расчета.
Рисунок 1. Устройство плоского конденсатора
Здесь S – площадь пластин в квадратных метрах, d – расстояние между пластинами в метрах, C — емкость в фарадах, ε – диэлектрическая проницаемость среды. Все величины, входящие в формулу, указаны в системе СИ. Эта формула справедлива для простейшего плоского конденсатора: можно просто расположить рядом две металлические пластины, от которых сделаны выводы. Диэлектриком может служить воздух.
Из этой формулы можно понять, что емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними.
Для конденсаторов с другой геометрией формула может быть иной, например, для емкости одиночного проводника или электрического кабеля. Но зависимость емкости от площади пластин и расстояния между ними та же, что и у плоского конденсатора: чем больше площадь и чем меньше расстояние, тем больше емкость.
На самом деле пластины не всегда делаются плоскими. У многих конденсаторов, например металлобумажных, обкладки представляют собой алюминиевую фольгу свернутую вместе с бумажным диэлектриком в плотный клубок, по форме металлического корпуса.
Для увеличения электрической прочности тонкая конденсаторная бумага пропитывается изолирующими составами, чаще всего трансформаторным маслом. Такая конструкция позволяет делать конденсаторы с емкостью до нескольких сотен микрофарад. Примерно так же устроены конденсаторы и с другими диэлектриками.
Формула не содержит никаких ограничений на площадь пластин S и расстояние между пластинами d. Если предположить, что пластины можно развести очень далеко, и при этом площадь пластин сделать совсем незначительной, то какая-то емкость, пусть небольшая, все равно останется.
Подобное рассуждение говорит о том, что даже просто два проводника, расположенные по соседству, обладают электрической емкостью.
Этим обстоятельством широко пользуются в высокочастотной технике: в некоторых случаях конденсаторы делаются просто в виде дорожек печатного монтажа, а то и просто двух скрученных вместе проводков в полиэтиленовой изоляции. Обычный провод–лапша или кабель также обладают емкостью, причем с увеличением длины она увеличивается.
Кроме емкости C, любой кабель обладает еще и сопротивлением R. Оба этих физических свойства распределены по длине кабеля, и при передаче импульсных сигналов работают как интегрирующая RC – цепочка, показанная на рисунке 2.
Рисунок 2.
На рисунке все просто: вот схема, вот входной сигнал, а вот он же на выходе. Импульс искажается до неузнаваемости, но это сделано специально, для чего и собрана схема. Пока же речь идет о влиянии емкости кабеля на импульсный сигнал. Вместо импульса на другом конце кабеля появится вот такой «колокол», а если импульс короткий, то он может и вовсе не дойти до другого конца кабеля, вовсе пропасть.
Исторический факт
Здесь вполне уместно вспомнить историю о том, как прокладывали трансатлантический кабель. Первая попытка в 1857 году потерпела неудачу: телеграфные точки – тире (прямоугольные импульсы) искажались так, что на другом конце линии длиной 4000 км разобрать ничего не удалось.
Вторая попытка была предпринята в 1865 году. К этому времени английский физик У. Томпсон разработал теорию передачи данных по длинным линиям. В свете этой теории прокладка кабеля оказалась более удачной, сигналы принять удалось.
За этот научный подвиг королева Виктория пожаловала ученого рыцарством и титулом лорда Кельвина. Именно так назывался небольшой город на побережье Ирландии, где начиналась прокладка кабеля. Но это просто к слову, а теперь вернемся к последней букве в формуле, а именно, к диэлектрической проницаемости среды ε.
Немножко о диэлектриках
Эта ε стоит в знаменателе формулы, следовательно, ее увеличение повлечет за собой возрастание емкости.
Для большинства используемых диэлектриков, таких как воздух, лавсан, полиэтилен, фторопласт эта константа практически такая же, как у вакуума. Но вместе с тем существует много веществ, диэлектрическая проницаемость которых намного выше. Если воздушный конденсатор залить ацетоном или спиртом, то его емкость возрастет раз в 15…20.
Но подобные вещества обладают кроме высокой ε еще и достаточно высокой проводимостью, поэтому такой конденсатор заряд держать будет плохо, он быстро разрядится сам через себя. Это вредное явление называется током утечки. Поэтому для диэлектриков разрабатываются специальные материалы, которые позволяют при высокой удельной емкости конденсаторов обеспечивать приемлемые токи утечки. Именно этим и объясняется такое разнообразие видов и типов конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретных условий.
Электролитический конденсатор
Наибольшей удельной емкостью (соотношение емкость / объем) обладают электролитические конденсаторы.
Емкость «электролитов» достигает до 100 000 мкФ, рабочее напряжение до 600В. Такие конденсаторы работают хорошо только на низких частотах, чаще всего в фильтрах источников питания. Электролитические конденсаторы включаются с соблюдением полярности.
Электродами в таких конденсаторах является тонкая пленка из оксида металлов, поэтому часто эти конденсаторы называют оксидными. Тонкий слой воздуха между такими электродами не очень надежный изолятор, поэтому между оксидными обкладками вводится слой электролита. Чаще всего это концентрированные растворы кислот или щелочей.
На рисунке 3 показан один из таких конденсаторов.
Рисунок 3. Электролитический конденсатор
Чтобы оценить размеры конденсатора рядом с ним сфотографировался простой спичечный коробок. Кроме достаточно большой емкости на рисунке можно разглядеть еще и допуск в процентах: ни много ни мало 70% от номинальной.
В те времена, когда компьютеры были большими и назывались ЭВМ, такие конденсаторы стояли в дисководах (по-современному HDD).
Информационная емкость таких накопителей теперь может вызвать лишь улыбку: на двух дисках диаметром 350 мм хранилось 5 мегабайт информации, а само устройство весило 54 кг.
Основным назначением показанных на рисунке суперконденсаторов был вывод магнитных головок из рабочей зоны диска при внезапном отключении электроэнергии. Такие конденсаторы могли хранить заряд несколько лет, что было проверено на практике.
Чуть ниже с электролитическими конденсаторами будет предложено проделать несколько простых опытов, чтобы понять, что может делать конденсатор.
Для работы в цепях переменного тока выпускаются неполярные электролитические конденсаторы, вот только достать их почему-то очень непросто. Чтобы как-то эту проблему обойти, обычные полярные «электролиты» включают встречно-последовательно: плюс-минус-минус-плюс.
Если полярный электролитический конденсатор включить в цепь переменного тока, то сначала он будет греться, а потом раздастся взрыв. Отечественные старые конденсаторы разлетались во все стороны, импортные же имеют специальное приспособление, позволяющее избежать громких выстрелов.
Это, как правило, либо крестовая насечка на донышке конденсатора, либо отверстие с резиновой пробкой, расположенное там же.
Очень не любят электролитические конденсаторы повышенного напряжения, даже если полярность соблюдена. Поэтому никогда не надо ставить «электролиты» в цепь, где предвидится напряжение близкое к максимальному для данного конденсатора.
Иногда в некоторых, даже солидных форумах, начинающие задают вопрос: «На схеме означен конденсатор 470µF * 16V, а у меня есть 470µF * 50V, можно ли его поставить?». Да, конечно можно, вот обратная замена недопустима.
Конденсатор может накапливать энергию
Разобраться с этим утверждением поможет простая схема, показанная на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема с конденсатором
Главным действующим лицом этой схемы является электролитический конденсатор C достаточно большой емкости, чтобы процессы заряда – разряда протекали медленно, и даже очень наглядно. Это дает возможность наблюдать работу схемы визуально с помощью обычной лампочки от карманного фонаря.
Фонари эти давно уступили место современным светодиодным, но лампочки для них продаются до сих пор. Поэтому, собрать схему и провести простые опыты очень даже просто.
Может быть, кто-то скажет: «А зачем? Ведь и так все очевидно, да если еще и описание почитать…». Возразить тут, вроде, нечего, но любая, даже самая простая вещь остается в голове надолго, если ее понимание пришло через руки.
Итак, схема собрана. Как она работает?
В положении переключателя SA, показанном на схеме, конденсатор C заряжается от источника питания GB через резистор R по цепи: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Зарядный ток на схеме показан стрелкой с индексом iз. Процесс заряда конденсатора показан на рисунке 5.
Рисунок 5. Процесс заряда конденсатора
На рисунке видно, что напряжение на конденсаторе возрастает по кривой линии, в математике называемой экспонентой. Ток заряда прямо-таки зеркально отражает напряжение заряда. По мере того, как напряжение на конденсаторе растет, ток заряда становится все меньше.
И только в начальный момент соответствует формуле, показанной на рисунке.
Через некоторое время конденсатор зарядится от 0В до напряжения источника питания, в нашей схеме до 4,5В. Весь вопрос в том, как это время определить, сколько ждать, когда же конденсатор зарядится?
Постоянная времени «тау» τ = R*C
В этой формуле просто перемножаются сопротивление и емкость последовательно соединенных резистора и конденсатора. Если, не пренебрегая системой СИ, подставить сопротивление в Омах, емкость в Фарадах, то результат получится в секундах. Именно это время необходимо для того, чтобы конденсатор зарядился до 36,8% напряжения источника питания. Соответственно для заряда практически до 100% потребуется время 5* τ.
Часто, пренебрегая системой СИ, подставляют в формулу сопротивление в Омах, а емкость в микрофарадах, тогда время получится в микросекундах. В нашем случае результат удобнее получить в секундах, для чего придется микросекунды просто умножить на миллион, а проще говоря, переместить запятую на шесть знаков влево.
Для схемы, показанной на рисунке 4, при емкости конденсатора 2000мкФ и сопротивлении резистора 500Ω постоянная времени получится τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 микросекунд или ровно одна секунда. Таким образом, придется подождать приблизительно 5 секунд, пока конденсатор зарядится полностью.
Если по истечении указанного времени переключатель SA перевести в правое положение, то конденсатор C разрядится через лампочку EL. В этот момент получится короткая вспышка, конденсатор разрядится и лампочка погаснет. Направление разряда конденсатора показано стрелкой с индексом iр. Время разряда также определяется постоянной времени τ. График разряда показан на рисунке 6.
Рисунок 6. График разряда конденсатора
Конденсатор не пропускает постоянный ток
Убедиться в этом утверждении поможет еще более простая схема, показанная на рисунке 7.
Рисунок 7. Схема с конденсатором в цепи постоянного тока
Если замкнуть переключатель SA, то последует кратковременная вспышка лампочки, что свидетельствует о том, что конденсатор C зарядился через лампочку.
Здесь же показан и график заряда: в момент замыкания переключателя ток максимальный, по мере заряда конденсатора уменьшается, а через некоторое время прекращается совсем.
Если конденсатор хорошего качества, т.е. с малым током утечки (саморазряда) повторное замыкание выключателя к вспышке не приведет. Для получения еще одной вспышки конденсатор придется разрядить.
Конденсатор в фильтрах питания
Конденсатор ставится, как правило, после выпрямителя. Чаще всего выпрямители делаются двухполупериодными. Наиболее распространенные схемы выпрямителей показаны на рисунке 8.
Рисунок 8. Схемы выпрямителей
Однополупериодные выпрямители также применяются достаточно часто, как правило, в тех случаях, когда мощность нагрузки незначительна. Самым ценным качеством таких выпрямителей является простота: всего один диод и обмотка трансформатора.
Для двухполупериодного выпрямителя емкость конденсатора фильтра можно рассчитать по формуле
C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, где C емкость конденсатора мкФ, Po мощность нагрузки Вт, U напряжение на выходе выпрямителя В, f частота переменного напряжения Гц, dU амплитуда пульсаций В.
Большое число в числителе 1000000 переводит емкость конденсатора из системных Фарад в микрофарады. Двойка в знаменателе представляет собой число полупериодов выпрямителя: для однополупериодного на ее месте появится единица
C = 1000000 * Po / U*f*dU,
а для трехфазного выпрямителя формула примет вид C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.
Суперконденсатор – ионистор
В последнее время появился новый класс электролитических конденсаторов, так называемый ионистор. По своим свойствам он похож на аккумулятор, правда, с несколькими ограничениями.
Заряд ионистора до номинального напряжения происходит в течение короткого времени, буквально за несколько минут, поэтому его целесообразно использовать в качестве резервного источника питания. По сути ионистор прибор неполярный, единственное, чем определяется его полярность это зарядкой на заводе – изготовителе. Чтобы в дальнейшем эту полярность не перепутать она указывается знаком +.
Большую роль играют условия эксплуатации ионисторов.
При температуре 70˚C при напряжении 0,8 от номинального гарантированная долговечность не более 500 часов. Если же прибор будет работать при напряжении 0,6 от номинального, а температура не превысит 40 градусов, то исправная работа возможна в течение 40 000 часов и более.
Наиболее распространенное применение ионистора это источники резервного питания. В основном это микросхемы памяти или электронные часы. В этом случае основным параметром ионистора является малый ток утечки, его саморазряд.
Достаточно перспективным является использование ионисторов совместно с солнечными батареями. Здесь также сказывается некритичность к условию заряда и практически неограниченное число циклов заряд-разряд. Еще одно ценное свойство в том, что ионистор не нуждается в обслуживании.
Пока получилось рассказать, как и где работают электролитические конденсаторы, причем, в основном в цепях постоянного тока.
Ранее ЭлектроВести писали, что в новом исследовании ученые создали микропленочный ультратонкий конденсатор для накопления энергии, который может приклеиваться к поверхности как стикер.
Батарея прикрепляется с помощью ультракоротких лазерных импульсов, которые частично расплавляют ее, позволяя удерживаться почти на любой поверхности.
По материалам: electrik.info.
2 = -1\$. Это все, что вам нужно в этих расчетах. Причина: взятие сложного корня многозначно, а вот возведение в квадрат безусловно понятно. Так что избегайте брать корень, если вы можете сделать это с квадратурой.И да, я определенно предпочитаю считать реактивное сопротивление конденсатора \$ C \$ отрицательным, чтобы выразить разность фаз между током и напряжением, по сравнению с теми же вещами в/на катушке индуктивности.
На мой взгляд, даже лучше различать величину и значение реактивного сопротивления: используйте символ вставки, чтобы различать их, как мы уже делали для напряжения или тока: \$ V \$ и \$ \ шляпа V \$ и \$i \$ и \$\шляпа i\$. Эти специальные символы трудно увидеть в обычном текстовом режиме, но в этом специальном формате, удобном для математики, они действительно выглядят красиво.
Я предлагаю сделать то же самое с \$ X \$, поэтому для конденсатора \$ C \$ определите \$X = -\frac{1}{\omega C}\$ и \$|X| = \hat X = \frac{1}{\omega C}\$ и с этого момента, когда вы хотите обратиться к величине реактивного сопротивления, используйте \$ \hat X \$. Задача решена.
Говоря о реактивном сопротивлении, мы также должны говорить о восприимчивости, которая является не обратной величиной реактивного сопротивления, а мнимой частью проводимости.
Пример: если комплексный «импеданс» \$Z = R + jX\$ с действительным \$R\$ = «сопротивление» и действительный X = «реактивное сопротивление», то комплексный «адмиттанс» \$W\$ определяется как \$W = 1/Z\$ можно снова записать как \$W = G + jY\$ , где вещественное \$G\$ = «проводимость» и действительное \$Y \$ = «сопротивление». Обратите внимание, что в этих определениях все \$R, X, G\$ и \$Y\$ являются действительными числами и могут иметь знак, даже \$R\$ и \$G\$ вообще. 92} = \омега С $$ которое, как и ожидалось, является положительным числом: \$ Y > 0 \$
Заметим, что для конденсатора \$ C \$ реактивное сопротивление \$ X = — \frac {1}{Y} \$ , где \$ Y \$ = проводимость \$ C \$ .
Заметим также, что изменение знака означает, что фаза тоже перевернута, и так и должно быть: потому что на конденсаторе его напряжение на нем на 90 градусов отстает от тока через него.
Если вы посмотрите на реактивное сопротивление («сопротивление переменному току») конденсатора) \$ \frac {V_C}{I_C} = Z_C \$ вы должны получить отрицательный знак, отражающий, что напряжение отстает от тока и то получается, что реактивное сопротивление \$X\$ конденсатора \$C\$ должно иметь отрицательный знак.
Глядя на \$ \frac {I_C}{V_C} = Y_C \$, вы смотрите на ток по отношению к напряжению, и, поскольку ток на 90 градусов опережает напряжение, электрическая проводимость («AC-проводимость») конденсатора \$Y_C\$ должен быть положительным.
Конденсаторы: все, что вам нужно знать | ОРЕЛ
Нет, мы не говорим о Grand Theft Auto! Открывать крышку в мире электроники нехорошо, если только вам не нравится смотреть, как ваш электролитический конденсатор сгорает в огне.
Конденсаторы играют важную роль в семействе пассивных электронных компонентов, и их можно использовать повсеместно.
Помните вспышку в своем цифровом фотоаппарате? Конденсаторы делают это возможным. Или возможность изменить канал на вашем телевизоре? Снова конденсаторы. Эти ребята — маленькие батарейки, которые «могут», и вам нужно знать о них все, что известно, прежде чем вы начнете работать над своим первым проектом в области электроники.
Это как бутерброд с мороженым
Проще говоря, конденсатор хранит электрический заряд , как батарея. Также упоминается как колпачки , вы найдете этих ребят в приложениях, требующих накопления энергии, подавления напряжения и даже фильтрации сигналов. И как они выглядят? Ну, бутерброд с мороженым!
Что бы вы сделали с баром КлондайкⓇ? Сравните его с конденсатором, конечно! (Источник изображения)
Подумайте о том восхитительном бутерброде с мороженым, которым вы наслаждались в тот знойный летний день.
У вас есть вкусная корочка с двух сторон, а кремовая плитка ванильного мороженого находится посередине. Эта композиция из двух внешних слоев и одного внутреннего слоя и есть то, как выглядит конденсатор. Вот из чего они сделаны:
- Запуск снаружи. В верхней и нижней части конденсатора вы найдете набор металлических пластин, также называемых проводниками. Электрический заряд находит эти металлические пластины очень привлекательными.
- Сидя посередине. Среди этих двух металлических пластин вы найдете изолятор или материал, к которому не притягивается электричество. Этот изолятор обычно называют диэлектриком, и он может быть изготовлен из бумаги, стекла, резины, пластика и т. д.
- Соединение вместе. Две металлические пластины сверху и снизу крышки соединены двумя электрическими клеммами, которые соединяют ее с остальной частью цепи. Один конец конденсатора подключается к питанию, а другой течет к земле.
Внутреннее устройство конденсатора, у нас есть две металлические пластины, внутренняя диэлектрическая и соединительные клеммы.
Конденсаторы всех форм и размеров
Конденсаторыбывают разных форм и размеров, каждый из которых определяет, насколько хорошо они могут удерживать заряд. Три наиболее распространенных типа конденсаторов, с которыми вы столкнетесь, включают керамический конденсатор, электролитический конденсатор и суперконденсатор:
Керамические конденсаторы
Это конденсаторы, с которыми вы, вероятно, будете работать в своем первом проекте электроники с использованием макетной платы. В отличие от своих электролитических аналогов, керамические конденсаторы держат меньший заряд, но и пропускают меньше тока. Они также оказались самыми дешевыми конденсаторами из всех, так что запасайтесь! Вы можете быстро идентифицировать сквозной керамический конденсатор, глядя на маленькие желтые или красные лампочки с двумя торчащими выводами.
Три типа керамических конденсаторов, которые вы будете использовать на макетных платах. (Источник изображения)
Электролитические конденсаторы
Эти ребята выглядят как маленькие жестяные банки, которые вы найдете на печатной плате, и могут удерживать огромный электрический заряд в своей крошечной площади.
Это также единственный тип поляризованных конденсаторов, а это означает, что они будут работать только при определенной ориентации. На этих электролитических конденсаторах есть положительный контакт, называемый анодом, и отрицательный контакт, называемый катодом. Анод всегда должен быть подключен к более высокому напряжению. Если вы подключите его наоборот, с катодом, получающим более высокое напряжение, то приготовьтесь к взрыву колпачка!
Электролитический конденсатор, обратите внимание на положительный и более длинный контакт (анод) и более короткий отрицательный контакт (катод). (Источник изображения)
Несмотря на способность удерживать большое количество электрического заряда, электролитические конденсаторы также хорошо известны тем, что они пропускают ток быстрее, чем керамические конденсаторы. Из-за этого они не лучший выбор, когда вам нужно сохранить энергию.
Суперконденсаторы
Supercaps — супергерои семейства конденсаторов, способные хранить большое количество энергии! К сожалению, суперконденсаторы не очень хорошо справляются с избыточным напряжением, и вы окажетесь без конденсатора, если превысите максимальное напряжение, указанное в техническом описании.
ПОП!
В отличие от электролитических конденсаторов, вы обнаружите, что суперконденсаторы используются для хранения и разрядки энергии, как батарея. Но, в отличие от батареи, суперконденсаторы высвобождают весь свой заряд сразу, и вы никогда не получите от них срок службы, который вы бы получили от обычной батареи.
Посмотрите на этот мускулистый суперкап ! Он имеет огромную емкость 3000F. (Источник изображения)
Обозначения конденсаторов
Определить конденсатор на вашей первой схеме очень просто, так как они бывают только двух типов: стандартные и поляризованные. Посмотрите на символ стандартного конденсатора ниже. Вы заметите, что это всего лишь две простые строки с пробелом между ними. Это две металлические пластины, которые вы найдете сверху и снизу физического конденсатора.
Поляризованный конденсатор выглядит немного по-другому и имеет дугообразную линию в нижней части, а также положительный вывод наверху. Эта положительная клемма очень важна и указывает, как должен быть подключен этот поляризованный конденсатор.
Положительная сторона всегда подключается к источнику питания, а сторона дуги подключается к земле.
Два наиболее распространенных типа конденсаторов, которые вы можете увидеть на схемах для США: стандартный и поляризованный.
Кто изобрел эти вещи?
Хотя многие считают английского химика Майкла Фарадея пионером современного конденсатора, он не был первым, кто его изобрел. То, что сделал Фарадей, было важно — он продемонстрировал первые практические образцы конденсатора и способы его использования для накопления электрического заряда в своих экспериментах. И благодаря Фарадею у нас также есть способ измерить заряд, который может удерживать конденсатор, известный как емкость и измеряемый в фарадах!
Блестящий английский химик Майкл Фарадей, пионер конденсаторов, которые мы используем сегодня. (Источник изображения)
До Майкла Фарадея некоторые записи указывают на то, что покойный, покойный немецкий ученый Эвальд Георг фон Клейст изобрел первый конденсатор в 1745 году.
Несколько месяцев спустя голландский профессор по имени Питер ван Мусшенбрук придумал аналогичный конструкции, ныне известной как Лейденская банка. Странное время, верно? Однако все это было просто совпадением, и оба ученых получили равные заслуги в своих первоначальных изобретениях конденсатора.
Самый ранний образец конденсатора, лейденская банка. (Источник изображения)
Знаменитый Benjamin Franklin позже усовершенствовал дизайн лейденской банки, созданный Musschenbroek. Франклин также смог обнаружить, что использование плоского куска стекла было отличной альтернативой использованию целой банки. Так родился первый плоский конденсатор, получивший название «Площадь Франклина».
Крышки в действии — как они работают
Давайте подробно рассмотрим, как работают эти мощные конденсаторы, на практическом примере. Вы уже пользовались цифровой камерой, верно? Тогда вы знаете, что есть несколько коротких моментов между тем, когда вы нажимаете кнопку, чтобы сделать снимок, и тем, когда выключается вспышка.
Что здесь происходит? К вспышке прикреплен конденсатор, который заряжается после того, как вы нажмете кнопку, чтобы сделать снимок. Как только этот конденсатор полностью заряжается от батареи камеры, вся эта энергия вырывается наружу ослепляющей вспышкой света!
Обратите внимание, конденсатор, который делает возможной вспышку в этой камере. (Источник изображения)
Так как же все это произошло? Вот взгляд изнутри на таинственный мир конденсатора:
- Начинается с оплаты. Электрический ток от источника питания сначала поступает в конденсатор и застревает на первой пластине. Почему он застревает? Потому что есть изолятор, который не пропускает отрицательно заряженную электронику.
- Накопление зарядов. По мере того, как все больше и больше электронов прилипает к этой первой пластине, она становится отрицательно заряженной и в конечном итоге отталкивает все лишние электроны, с которыми не может справиться, на другую пластину.
Затем эта вторая пластина становится положительно заряженной. - Заряд сохранен. Пока две пластины конденсатора продолжают заряжаться, отрицательные и положительные электроны отчаянно пытаются соединиться, но этот надоедливый изолятор посередине не позволяет им, создавая электрическое поле. Вот почему колпачок продолжает удерживать и накапливать заряд, потому что существует бесконечный источник напряжения между отрицательной и положительной сторонами двух пластин, которые не разрешены.
- Заряд высвобождается. Рано или поздно две пластины в нашем конденсаторе не смогут удерживать заряд, так как они на пределе своих возможностей. Но что происходит сейчас? Если в вашей цепи есть путь, по которому электрический заряд перетекает в другое место, то все электроны в вашей кепке будут 9Разрядка 0042, , наконец, заканчивают их напряжение, поскольку они ищут другой путь друг к другу.
Затем эта вторая пластина становится положительно заряженной.Измерение этого заряда
Как можно измерить, сколько заряда хранится в конденсаторе? Каждый колпачок рассчитан на определенную емкость.
Измеряется в фарадах в честь английского химика Майкла Фарадея. Поскольку один фарад удерживает тонну электрического заряда, вы обычно видите конденсаторы, измеряемые в пикофарадах или микрофарадах. Вот полезная диаграмма, показывающая, как распределяются эти измерения:
| Имя | Сокращение | Фарады |
| Пикофарад | пФ | 0,000000000001 Ф |
| Нанофарада | нФ | 0,000000001 Ф |
| Микрофарад | мкФ | 0,000001 Ф |
| Милифарад | мФ | 0,001 Ф |
| Килофарад | кФ | 1000 Ф |
Теперь, чтобы выяснить, сколько заряда в данный момент хранится в конденсаторе, вам понадобится следующее уравнение:
В этом уравнении общий заряд представлен как (Ом) , и отношение этого заряда можно найти, умножив емкость конденсатора ( C ) на приложенное к нему напряжение ( В ).
Здесь следует отметить одну вещь: емкость конденсатора напрямую связана с его напряжением. Таким образом, чем больше вы увеличиваете или уменьшаете источник напряжения в цепи, тем больше или меньше заряда будет иметь ваш конденсатор.
Емкость в параллельных и последовательных цепях
При параллельном соединении конденсаторов в цепи общую емкость можно найти, сложив вместе все емкости по отдельности.
Получить общую емкость в параллельной цепи так же просто, как 1+1, просто сложите их все вместе! (Источник изображения)
При последовательном соединении конденсаторов общая емкость вашей цепи пропорциональна сумме всех емкостей. Вот краткий пример: если у вас есть два конденсатора по 10 Ф, соединенных последовательно, то их общая емкость составит 5 Ф.
Получить общую емкость в последовательной цепи немного сложнее. Емкость уменьшается вдвое. (Источник изображения)
Использование колпачков в работе
Теперь, когда у нас есть четкое представление о том, что такое конденсаторы, как они работают и как их измеряют, давайте рассмотрим три распространенных приложения, в которых используются конденсаторы.
Сюда входят такие приложения, как развязывающие конденсаторы, накопители энергии и емкостные сенсорные датчики.
Развязывающий конденсатор
В наши дни вам будет трудно найти схему, которая не включает интегральную схему или ИС. В этих типах схем конденсаторы выполняют важную работу, удаляя все высокочастотные шумы, присутствующие в сигналах источника питания, которые питают ИС.
Почему это необходимая работа для нашего конденсатора? Любое колебание напряжения может быть фатальным для микросхемы и даже привести к неожиданному отключению питания микросхемы. Размещая конденсаторы между ИС и источником питания, они гасят колебания напряжения, а также действуют как второй источник питания, если первичный источник питания падает достаточно, чтобы отключить ИС.
Развязывающий конденсатор для контроля колебаний напряжения.
Аккумулятор энергии
Конденсаторы имеют много общих характеристик с батареями, включая их способность накапливать энергию.
Однако, в отличие от батареи, конденсаторы не могут удерживать такую же мощность. Но хотя они не могут угнаться за количеством, они компенсируют это своим энтузиазмом, чтобы разрядиться как можно быстрее! Конденсаторы могут отдавать энергию намного быстрее, чем батарея, что делает их идеальными для питания вспышки в камере, настройки радиостанции или переключения каналов на телевизоре.
Емкостные сенсорные датчики
Одно из последних достижений в области применения конденсаторов связано с бурным развитием технологий сенсорных экранов. Стеклянные экраны, из которых состоят эти сенсорные датчики, имеют очень тонкое прозрачное металлическое покрытие. Когда ваш палец касается экрана, это создает падение напряжения, определяя точное местоположение вашего пальца!
Емкостные датчики прикосновения в действии с защитной накладкой и печатной платой. (Источник изображения)
Практичность — выбор конденсатора
Давайте перейдем к сфере практичности и поговорим о том, на что следует обратить внимание при выборе следующего конденсатора.
Необходимо учитывать пять переменных, в том числе:
- Размер. Сюда входят как физический размер вашего конденсатора, так и его общая емкость. Не удивляйтесь, если выбранный вами конденсатор является самой большой частью вашей печатной платы, так как чем больше емкость вам нужна, тем больше они получаются.
- Допуск — Как и их аналоги резисторов, конденсаторы также имеют переменный допуск. Вы найдете допуск для конденсаторов в диапазоне от ± 1% до ± 20% от его рекламируемого значения.
- Максимальное напряжение — Каждый конденсатор имеет максимальное напряжение, которое он может выдержать. Иначе он взорвется! Вы найдете максимальное напряжение от 1,5 В до 100 В.
- Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — Как и любой другой физический материал, выводы конденсатора имеют очень небольшое сопротивление. Это может стать проблемой, если вам нужно помнить о тепле и потерях мощности.
- Ток утечки — В отличие от наших батарей, конденсаторы будут пропускать накопленный заряд.
