Конденсатор_Параметры_конденсатора_Соединение_конденсатора

1.

2.

Конденса́тор (от лат. condens
are — «уплотнять»,
«сгущать») — двухполюсник с
определённым
значением ёмкости и малой
омической проводимостью;
устройство для
накопления заряда и энергии
электрического поля.
Конденсатор является
пассивным электронным
компонентом.
Основа конструкции конденсатора —
две токопроводящие обкладки, между
которыми находится диэлектрик

3.

Конденсатор представляет собой устройство для накопления заряда и
энергии электрического поля.
Конденсатор состоит из двух проводников,
называемых обкладками, которые разделены
между собой диэлектриком.
Емкость конденсатора является одной из
важнейших
его
характеристик
и
определяется
отношением
заряда,
накопленного в конденсаторе к величине
напряжения, приложенного к обкладкам.

4.

5.

Основные элементы конденсатора.
К
основным
конструктивным
элементам
конденсаторов относятся обкладки и основная
изоляция между обкладками.
Кроме того, в силовых конденсаторах можно также
выделить конденсаторные секции, изоляцию между
секциями и корпусом, соединительные проводники и
межсекционные соединения; выводы (изоляторы),
корпус конденсатора, а в электротермических
конденсаторах и охлаждающую систему.

6.

Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа;
справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху —
керамические; снизу — электролитические. На полярных
SMD конденсаторах + обозначен полоской.

7.

Конденсатор в цепи
постоянного
тока может проводить ток в момент включения
его в цепь (происходит заряд или перезаряд
конденсатора), по окончании переходного процесса
ток через конденсатор не течёт, так как его
обкладки разделены диэлектриком. В цепи
же переменного тока он проводит
колебания переменного тока посредством
циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь
так называемым током смещения.

8.

Обозначение
Обозначение
по
по ГОСТ
ГОСТ 2.728-74
Описание
Описание
Конденсатор постоянной
ёмкости
Поляризованный
конденсатор
Подстроечный конденсато
р переменной ёмкости
Варикап
На электрических принципиальных схемах номинальная
ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах
(1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, но нередко и в
нанофарадах.

9.

Фильтры напряжения.
В колебательных контурах.
В схемах динамической памяти.
В импульсных лазерах с оптической накачкой.
В фотовспышках.
В цепях задержки и формирования импульсов.

10.

Емкость.
Точность.
Удельная емкость.
Плотность энергии.
Номинальное напряжение.
Полярность.
Паразитные параметры: саморазряд;
температурный коэффициент; пьезоэффект.
Опасный параметр: взрывоопасность для
электролитических конденсаторов.

11.

Основной характеристикой конденсатора является
его ёмкость, характеризующая способность
конденсатора накапливать электрический заряд.
Электроемкостью конденсатора называют
отношение заряда конденсатора к напряжению
между обкладками:
С =q/U. За единицу электроемкости принят 1
фарад(1Ф).1Ф=1Кл/1В. Чаще используются
меньшие величины 1мкФ=0,000001Ф и
1пФ=0,000000000001Ф

12.

При подключении конденсатора к
батарее
аккумуляторов
происходит
поляризация
диэлектрика
внутри
конденсатора, и на обкладках появляются
заряды - конденсатор заряжается.
Электрические поля окружающих тел
почти не проникают через металлические
обкладки и не влияют на разность
потенциалов между ними.

13.

C = Q/U – электрическая ёмкость, где:
C – ёмкость [В]
Q – кол-во зарядов [Кл]
U – напряжение [В]
С =ɛ ɛₒS/d – параметрическая ёмкость, где:
ε — относительная диэлектрическая
проницаемость среды, заполняющей пространство
между пластинами (в вакууме равна единице),
ε0 — электрическая постоянная, численно равная
8,86×10¯¹² Ф/м
S – площадь пластин конденсатора [м²]
d – расстояние между пластинами конденсатора[м]

14.

Емкость плоского
конденсатора зависит
только от его размеров,
формы и
диэлектрической
проницаемости.
C=
q
U
q
=
=
Ed
q
q
ε ε0 S
=
d
ε ε0 S
d
+
+
-
-
+
+
-
-

15.

Энергия конденсатора
Где W-энергия конденсатора,
С-его электроемкость,
U-напряжение на нем,
q- его заряд

16.

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические)
функционируют только при корректной полярности напряжения из-за
химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При
обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно
выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим
увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с
вероятностью взрыва корпуса.
Современные конденсаторы, разрушившиеся без взрыва из-за специально
разрывающейся конструкции верхней крышки. Разрушение возможно из-за
действия температуры и напряжения, не соответствовавших рабочим, или
старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически
неработоспособны и требуют замены, а если она просто вспучена но еще не
разорвана — скорее всего скоро он выйдет из строя или сильно изменятся
параметры, что сделает его использование невозможным.

17.

18.

Конденсаторы с газообразным и жидким
диэлектриком
Воздушные конденсаторы ;
Газонаполненные конденсаторы
Вакуумные конденсаторы
Конденсаторы с твердым неорганическим
диэлектриком;
Конденсаторы с твердым органическим
диэлектриком;
Электролитические конденсаторы;

19.

Многопластинчатая конструкция

20.

Воздушные конденсаторы с переменной емкостью,
применяются в колебательных контурах,
изменение емкости достигается перемещением
обкладок относительно друг друга.
Применяя ту или иную форму очертания пластин
ротора или статора, можно обеспечить получение
требуемого закона изменения емкости с углом
поворота ротора.
Наиболее широкое распространение получили
пластинчатые конденсаторы с полукруглыми
пластинами (прямоемкостный конденсатор)

21.

22.

В большинстве случаев газонаполненные
конденсаторы применяют в качестве образцовых в
технике высоких напряжений и в контурах мощных
радиостанций. Обычно такие конденсаторы
рассчитаны на напряжения от 10 до 500 кВ,
емкостью от 50 до 1500 пФ и реактивной
мощностью порядка1000÷1500 кВар.

23.

Основной областью применения этой группы конденсаторов
являются контуры высокочастотных электротермических
установок. Поскольку жидкий диэлектрик, как правило, имеет
значение ε более чем в 2 раза выше, чем у газообразных, то это
позволяет увеличить емкость таких конденсаторов, по крайней
мере, также в 2 раза. Однако при проектировании конденса-торов
с жидким диэлектриком нужно учитывать зависимость
электрической прочности Епр от площади электродов и времени
старения масел. Поэтому значение Ераб таких конденсаторов при
одинаковых габаритных размерах может оказаться даже ниже, чем
в газах. Это часто сводит на нет их преимущество в большей
величине ε и приводит к снижению их удельной реактивной
мощности.

24.

Серные конденсаторы небольшой
емкости
50÷150 пФ с высокой удельной
реактивной мощностью до 50 квар,
рассчитанные на напряжение до 10 кВ в
диапазоне частот 1÷10 Мгц.
Полистирольные конденсаторы
изготовляются емкостью
10÷50Пф на
напряжение до 35 кВ.

25.

Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком находят
широкое применение в промышленности.
Большая нагревостойкость и твёрдость неорганических
диэлектриков обеспечивает неизменность расстояния между
обкладками и, тем самым, стабильность ёмкости и малое значение
ТКС. К достоинствам неорганических диэлектриков относятся
также их химическая стабильность, высокое значение ε,
незначительность старения во времени. Это обуславливает их
использование в конденсаторах для высокочастотной аппаратуры.
Основным недостатком указанных материалов является трудность
получения малых толщин, что обуславливает низкие значения Епр
и затрудняет создание конденсаторов с повышенной емкостью.

26.

Слюдяные конденсаторы
Малой мощности (0,1-0,15 кВар, 0,01-0,1 мкФ)
Слюдяные конденсаторы для аппаратуры большой
мощности(C = 470÷300000 пф, U = 3÷60 кВ )
Слюдяные образцовые конденсаторы и магазины
емкостей;
Бентонитовые конденсаторы
Стеклянные конденсаторы
Стеклоэмалевые и стеклокерамические
конденсаторы
Керамические конденсаторы (высоко и
низкочастотные, постоянной емкости и подстроечные,
сегнетокерамические, и.т.д.)

27.

В конструктивном исполнении они могут быть
а) пластинчатые (пакетная);
б) трубчатые;
в) горшковые;
г) дисковые;
Д) литые секционные;

28.

29.

а — с проволочными выводами, б — с ленточными выводами;
1 — проволочный вывод.
2 — поясок.
3 — эмаль,
4 — внутренняя обкладка.
5 — внешняя обкладка,
6 — керамическая трубка.
7 — внутренний ленточный вывод,
8 — внешний ленточный вывод.

30.

1 – центральный стержень
токоподвода;
2 – контактная пластина из
бронзы;
3 – керамический корпус;
4 – крепежный хомут

31.

1 — проволочный вывод.
2 и 4 — обкладки из серебра.
3 — припой.
5 — керамический диск.

32.

33.

Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не
меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают
изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры.
Управление ёмкостью может осуществляться механически,
электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой
(термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для
перестройки частоты резонансного контура.
Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых
изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется
в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для
подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров,
для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется
незначительное изменение ёмкости.

34.

БМ - бумажный малогабаритный
БМТ - бумажный малогабаритный теплостойкий
КД - керамический дисковый
КЛС - керамический литой секционный
КМ - керамический монолитный
КПК-М - подстроечный керамический малогабаритный
КСО - слюдянной опресованный
КТ - керамический трубчатый
МБГ - металлобумажный герметизированный
МБГО - металлобумажный герметизированный однослойный
МБГТ - металлобумажный герметизированный теплостойкий
МБГЧ - металлобумажный герметизированный однослойный
МБМ - металлобумажный малогабаритный
ПМ - полистироловый малогабаритный
ПО - пленочный открытый
ПСО - пленочный стирофлексный открытый

35.

Условное обозначение конденсаторов может быть
сокращенным и полным.
В соответствии с ГОСТ 13 453-68 введена система
обозначений следующего вида:
Первый элемент – буква или сочетание букв,
обозначающие подкласс конденсатора:
К – постоянной емкости,
КТ – подстроечные,
КП – переменной емкости.
Второй элемент – обозначение группы
конденсатора в зависимости от материала
диэлектрика

36.

Обозначение Тип диэлектрика
10-19
Керамические
20-29
Стеклянные, кварцевые и т.п.
30-39
слюдяные
40-49
бумажные
50-59
С оксидным диэлектриком
60-69
С газообразным диэлектриком
70-79
С пленочным диэлектриком

37.

Третий элемент - буква, обозначающая режим работы:
П - для работы в цепях постоянного и переменного тока;
Ч - для цепей переменного тока;
У - в цепях постоянного и переменного импульсных токов
(универсальные);
И - в импульсном режиме;
отсутствие буквы - для цепей постоянного и пульсирующего токов.
Четвертый элемент обозначает исполнение или номер
разработки.
К42У-2 соответственно расшифровываются так:
К - конденсатор,
42 - металлобумажный,
2 — номер конструктивного исполнения,
У -для цепей постоянного и переменного токов, работающих также в
импульсных режимах.

38.

Условные обозначения старых типов
конденсаторов в основу которых брались
различные признаки:
конструктивные разновидности, технологические
особенности, эксплуатационные характеристики,
области применения и т.д. Например:
КД – конденсаторы дисковые,
КМ – конденсаторы монолитные,
КСО – конденсаторы слюдяные опрессованные,
ЭТО – электролитические танталовые объемно –
пористые,
КПК – Конденсаторы подстроечные керамические
и др.

39.

40.

Для получения больших ёмкостей конденсаторы
соединяют параллельно.
С=С₁+С₂+…Сn [мкФ]
При этом напряжение между обкладками всех
конденсаторов одинаково.
Общая ёмкость батареи параллельно соединённых
конденсаторов равна сумме ёмкостей
конденсаторов, входящих в батарею.
всех

41.

При последовательном соединении конденсаторов
заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от
источника питания они поступают только на внешние
электроды, а на внутренних электродах они получаются
только за счёт разделения зарядов, ранее
нейтрализовавших друг друга.
Общая ёмкость батареи последовательно соединённых
конденсаторов равна
СЦ =
[мкФ]