Урок 1.8 Конденсаторы

                      

Конденсаторы — это, как и резисторы, широко распространенные радиоэлементы, применяемые в различных электронных схемах.

Основное свойство конденсаторов – накапливать и отдавать заряд. Простейший конденсатор состоит из двух пластин разделенных диэлектриком.

Если пластины подключить к источнику питания, то на них накопится электрический заряд, конденсатор зарядится. Если отключить конденсатор от источника питания, заряд на его пластинах будет сохраняться. При подключении нагрузки к выводам конденсатора, заряд на его пластинах (это есть разность потенциалов), вызовет ток через нагрузку, что приведет к разряду конденсатора. Время разряда будет зависеть от емкости конденсатора и сопротивления нагрузки.

В соответствии с конструкцией и свойствами конденсаторы применяются для отделения переменного тока от постоянного, как накопители в фильтрах блоков питания, как составная часть колебательного контура и т.д.

Конденсаторы обладают реактивным (зависящим от частоты) сопротивлением. Его величина определяется по формуле:

Х_с =  1/2πfC

Где

Х_с — реактивное сопротивление емкости, Ом;

2π коэффициент равный   2× 3,14;

f     частота, Гц;

С емкость, Ф (фарада).

Из формулы видно, что если частота равна 0, т.е. ток постоянный, то сопротивление емкости Х_с бесконечно большое. Другими словами, конденсаторы постоянный ток не пропускают.

Второй вывод, который можно сделать, глядя на формулу. Чем выше частота, тем меньше сопротивление конденсатора.

Основные параметры конденсаторов:

— емкость;

— допустимое напряжение;

— допустимое отклонение от указанного номинала;

— температурный коэффициент емкости;

Основные типы конденсаторов:

— постоянные;

— подстроечные;

— переменные;

— нелинейные.

В цепи переменного тока конденсатор постоянно заряжается и разряжается, поэтому ток через конденсатор опережает напряжение на 90⁰.

На рисунке ниже приведены графики, поясняющие, как изменяется напряжение на конденсаторе и ток через него в цепи постоянного тока в начальный момент при замыкании выключателя. В момент замыкания выключателя скорость изменения напряжения на конденсаторе максимальна (т.е. при замыкании выключателя напряжение меняется мгновенно от 0 до напряжения источника питания «U_ип»). Сопротивление емкости при этом минимально и ток «I_c» максимальный, конденсатор начинает заряжаться. По мере заряда конденсатора напряжение на нем «U_c» , растет, а ток падает.

Единицей измерения емкости конденсатора является Фарада (Ф).

Это очень большая емкость и на практике почти не применяется. Наиболее широкое применение получили:

микрофарады (мкФ), нанофарады (нФ), пикофарады (пФ).

1Ф = 1000 000 мкФ

1 мкФ = 1000 нФ

1 нФ = 1000 пФ

Постоянные конденсаторы в свою очередь делятся на два больших класса:

обычные (емкости от пФ до единиц мкФ), не имеют полярности;

электролитические (емкости от единиц мкФ до стен тысяч мкФ ), имеют маркировку плюс и минус на выводах и требуют строгого соблюдения полярности.

Маркировка конденсаторов постоянной емкости, особенно малых номиналов, настолько обширна и разнообразна, что этому вопросу посвящены целые справочные книги. Если на конденсаторе не нанесена прямая надпись, а именно:

емкость в пФ, нФ или мкФ;

допустимое напряжение в В;

допуск в %;

температурный коэффициент емкости (ТКЕ), % / ºС;

то нужно воспользоваться справочниками. Со временем приобретается опыт и будет проще. В конце урока в качестве примера приведены реальные примеры маркировки конденсаторов.

При последовательном соединении конденсаторов общая емкость определяется по формуле:

1/Cобщ=1/С1 +1/С2 +1/С3

Если конденсаторов два, то при последовательном соединении суммарная емкость равна произведению емкостей, деленному на их сумму.

При параллельном соединении суммарная емкость равна сумме всех соединенных емкостей. Допустимое напряжение равно наименьшему из допустимых напряжений соединенных конденсаторов.

Собщ = С1 + С2 + С3

Основными дефектами конденсаторов является пробой (замыкание или разрушение). Для электролитических конденсаторов характерно высыхание и как следствие, уменньшение емкости. Проверяется омметром при отключении от схемы или заменой заведомо исправным.

В таблице ниже показано как конденсаторы обозначаются на схемах и как они выглядят наяву:

Обозначение на схеме	Тип	Фото
	Постоянные
	Постоянныеэлектролитические
	Подстроечные
	Переменные

Примеры обозначений конденсаторов

Фото	Расшифровка обозначения
	Тип конденсатора: К15-5Емкость: 680 пикофарад. Допустимое отклонение емкости: ±20%. Допустимое рабочее напряжение 6300 В. ТКЕ H20( ±20 %    при           -60…+850С). Дата изготовления декабрь 1974г (12-74)
	Емкость 220 нанофарад. Допустимое отклонение емкости ±15% (l). Допустимое рабочее напряжение 250 В. Дата изготовления август 1989 г (89-08)
	150 пикофарад. Последняя цифра 1 указывает количества нулей. Остальные параметры указаны на упаковке.
	Здесь 15 и три нуля 15000 пикофарад, или 15 нанофарад, или 0,015 микрофарад
	22 и четыре нуля 220000 пикофарад, или 220 нанофарад, или 0,22 микрофарады