- Что такое конденсатор
- Принцип работы конденсаторов в настоящее время
- Как устроены конденсаторы в наше время
- Пакетная
- Трубчатая
- Дисковая
- Литая секционированная
- Рулонная
- Где используются конденсаторы
- Поведение конденсатора в цепях постоянного и переменного электрического тока напряжения заряда
- Виды и классификация конденсаторов в настоящее время
- Электролитические конденсаторы
- Пленочные и металлопленочные конденсаторы
- Керамические конденсаторы
- Бумажные и металлобумажные конденсаторы
- Разница между пускозарядный и рабочим конденсаторами
- Неполярные конденсаторы
- Конденсаторы переменной емкости
- Пленочные конденсаторы
- Керамические конденсаторы
- SMD конденсаторы
- Полярные конденсаторы
- Электролитические конденсаторы
- Танталовые конденсаторы
- Резисторы
- Основные характеристики конденсаторов
- Емкость
- Удельная емкость
- Плотность энергии
- Номинальное напряжение
- Полярность
- Паразитные показатели конденсаторов
- Обозначение конденсаторов на схеме
- Особенности соединения нескольких конденсаторов в цепи
- Последовательное
- Параллельное
- Маркировка конденсаторов
- Сокращенные обозначения
- Формула сопротивления конденсатора
- Как проверить работоспособность конденсатора
- Проверка полярного конденсатора
- Проверка неполярного конденсатора
- Признаки неисправности конденсатора
- Основные причины «вздутия» конденсатора
- Как зарядить и разрядить конденсатор
- Самостоятельная замена конденсатора
- Как подобрать конденсатор
- Какие характеристики учитывают при выборе
- Можно ли поставить конденсатор большей емкости
- Наиболее распространённые в России модели
Что такое конденсатор
Конденсатор, или, как говорят теперь в народе, «кондер», образован от латинского «конденсатус», что означает «сгущенный, уплотненный». Это пассивный популярный резистор, обладающий в настоящее время свойством удерживать на своих двух пластинах переменный электрический заряд напряжения тока, если, конечно, предварительно не зарядить его каким-либо компонентом электрического питания.
В общих чертах конденсатор в наше время можно рассматривать как батарею питания или аккумулятор питания переменного заряда электрического напряжения тока. Но вся разница в том, что любой аккумулятор или батарея имеют в своем составе переменный электрический заряд идеального источника питания напряжения тока, а у конденсатора этого переменного электрического заряда внутреннего источника питания напряжения тока нет.
Принцип работы конденсаторов в настоящее время
Когда цепь подключена к источнику питания переменного заряда электрического напряжения тока, тот начинает течь через конденсатор. В начале прохождения питания переменного электрического микро тока через конденсатор его заряд напряжения имеет максимальное значение, а напряжение минимальное. По мере накопления заряда получаем, что электрический ток полностью падает, а напряжение питания растет.
В процессе накопления переменного заряда на одной из двух обкладках пластиной накапливаются электроны, а на другой — положительные ионы. Заряд электрического тока между двумя пластинами не течет из-за наличия диэлектрика. Таким образом оно накапливает переменный заряд напряжения электрического тока. Это явление называется накоплением электрических зарядов напряжения тока, а конденсатор — накопителем электрического поля напряжения.
Как устроены конденсаторы в наше время
Структура современных конденсаторов в наше время бывает разнообразной, но можно выделить несколько типовых вариантов:
Пакетная
Применяется в стеклоэмалевых, керамических и стеклокерамических конденсаторах. Пакеты состоят из чередующихся слоев обкладок и диэлектрика. Обкладки двумя пластинами могут быть изготовлены из фольги или могут быть нанесены на диэлектрические обкладки напылением или вжиганием.
Каждый пакетный конденсатор имеет две обкладки: верхнюю и нижнюю пластину с контактами на торцах пакета. Выводы делаются из проволоки или ленточных полосок. Пакет опрессован, загерметизирован, покрыт защитной эмалью.
Трубчатая
Она может быть в высокочастотных конденсаторах. Они представляют собой керамическую трубку с толщиной стенки 0,25 мм. На ее внешнюю и внутреннюю стороны методом вжигания наносится токопроводящий слой серебра. Снаружи обрабатывается изолирующим веществом. Внутренняя обкладка пластин выведена на внешний слой и прикреплена к гибкому выводу.
Дисковая
Она, как и трубчатая, используется при изготовлении высокочастотных конденсаторов.
Диэлектрик дисковых конденсаторов представляет собой керамический диск. На него вжигаются две серебряные пластины, к которым крепятся гибкие выводы.
Литая секционированная
Используется в монолитных многослойных керамических конденсаторах, применяемых в наше время современными устройствами, в том числе с интегральными схемами. Деталь с 2 пазами изготовлена из литой керамики. Пазы заполнены серебряной пастой, которая фиксируется методом вживания. Гибкие выводы припаяны к серебряным вставкам.
Рулонная
Типична для бумажно-пленочных НЧ конденсаторов с большой емкостью. Бумажная лента и металлическая фольга сворачиваются в рулон. В металлобумажных конденсаторах на бумажную ленту нанесен слой металла толщиной до 1 мкм.
Где используются конденсаторы
Конденсаторы используются практически во всех современных типах нашего времени: сабвуферах, электродвигателях, автомобилях, насосах, электро инструментах, кондиционерах, холодильниках, мобильных телефонах и т.д.
По выполняемым функциям они делятся на общего назначения и узкоспециализированные.
Конденсаторы общего назначения представляют собой переменные низковольтные накопительные виды, используемые в большинстве типов электрического оборудования.
К узкоспециализированным относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие дозиметрические и пусковые конденсаторы.
Поведение конденсатора в цепях постоянного и переменного электрического тока напряжения заряда
В цепях постоянного электрического тока напряжения заряд конденсатора образует разрыв, препятствующий протеканию тока. Если к обкладке двух пластин элементов без заряда приложить напряжение, потечет ток. При этом конденсатор будет иметь заряд, электрический ток упадет, а напряжение на обкладках двух пластин возрастет. Когда достигается равенство напряжений заряда на обкладках двух пластин и источнике питания, ток прекращается.
При постоянном напряжении конденсатор удерживает заряд при включенном питании. После выключения происходит сброс заряда напряжения через нагрузки, присутствующие в цепи.
Конденсатор с зарядом также не пропускает переменный электрический ток. Но за один период синусоиды аккумулятор дважды получает заряд и разряжается, поэтому ток напряжения имеет возможность протекать через конденсатор в период его разрядки.
Виды и классификация конденсаторов в настоящее время
Конденсаторы разных типов приспособлены к разным условиям эксплуатации, предназначены для выполнения определенных задач и имеют разные побочные эффекты.
Основной характеристикой, по которой классифицируют конденсаторы, является тип диэлектрика. Именно диэлектрический материал определяет многие характеристики конденсатора.
Электролитические конденсаторы
В электролитических конденсаторах анод — металлическая обкладка двух пластин, диэлектрик — оксидная пленка, катод — твердый, жидкий или гелеобразный электролит. Наличие гелеобразного электролита делает устройство полярным, то есть ток может течь через него только в одном направлении. Представителями этого семейства являются алюминиевые и танталовые конденсаторы.
Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют емкость от 0,1 до нескольких тысяч микрофарад. Обычно они используются на звуковых частотах. Электрохимическая ячейка плотно упакована, что обеспечивает большую эффективную индуктивность: она не позволяет использовать алюминиевые накопители на СВЧ.
В танталовых конденсаторах катод сделан из диоксида марганца. Сочетание большой площади обкладки двух пластин анода и диэлектрических характеристик оксида тантала обеспечивает высокую удельную емкость заряда (емкость на единицу объема или массы диэлектрика). Это означает, что танталовые конденсаторы намного компактнее алюминиевых конденсаторов той же емкости заряда.
Танталовые переменные конденсаторы имеют свои минусы. Устройства первых поколений грешат сбоями, возможны возгорания. Они могут возникать при подаче слишком большого заряда напряжения электрического тока, которое изменяет структурное состояние обкладки диэлектрика. Дело в том, что оксид тантала в аморфном состоянии является хорошим диэлектриком обкладки. При подаче большого переменного заряда напряжения электрического тока оксид тантала переходит из аморфного состояния в кристаллическое и становится проводником. Кристаллический оксид тантала еще больше увеличивает напряжение тока, что приводит к воспламенению. Современные танталовые переменные конденсаторы производятся по передовым технологиям и практически не выходят из строя, не вздуваются, не воспламеняются.
Пленочные и металлопленочные конденсаторы
Пленочные конденсаторы имеют диэлектрический слой обкладки тока полимерной пленки, зажатый между слоями металлофольги.
Такие приборы имеют небольшую емкость заряда (от 100 пФ до нескольких микрофарад), но могут работать при высоких напряжениях, до 1000 В.
Существует целое семейство пленочных конденсаторов, но все типы характеризуются малой емкостью и индуктивностью заряда. Из-за малой индуктивности они используются в высокочастотных цепях.
Основные отличия конденсаторов с разными типами пленки:
- конденсаторы с обкладкой диэлектрика в виде полипропиленовой пленки применяются в схемах, где предъявляются высокие требования к температурной и частотной стабильности тока. Они подходят для систем питания, подавления электромагнитных помех;
- конденсаторы с обкладкой диэлектрика в виде полиэфирной пленки недорогие и могут выдерживать высокие температуры пайки. Стабильность частот, по сравнению с полипропиленовыми типами, не такая высокая;
- конденсаторы с поликарбонатной обкладкой диэлектрика и полистиреновой пленкой, использовавшиеся в старых схемах, сегодня уже не актуальны.
Керамические конденсаторы
В керамических конденсаторах в качестве обкладки диэлектрика используются керамические обкладки пластин.
Керамические конденсаторы характеризуются небольшой емкостью заряда- от одного пФ до нескольких десятков микрофарад.
Керамика обладает пьезоэлектрическим эффектом (способностью обкладки диэлектриком поляризоваться под действием механического напряжения), поэтому некоторые типы этих конденсаторов обладают микрофонным эффектом. Это нежелательное явление, когда часть электрической цепи тока воспринимает вибрации, как микрофон, вызывая помехи.
Бумажные и металлобумажные конденсаторы
Обкладка диэлектрика, используемая в этих конденсаторах, представляет собой бумагу, часто промасленную. Устройства из промасленной бумаги достаточно габаритные. Модели с непромасленной бумагой более компактны, но имеют существенный недостаток — увеличивают потери энергии под воздействием влаги даже в герметичной упаковке. В последнее время они редко используются.
Разница между пускозарядный и рабочим конденсаторами
Чтобы лучше понять, зачем нужен конденсатор, каковы особенности его применения, нужно знать его отличия от рабочего. Основные из них следующие:
- у них разные места установки. Рабочий — это часть цепи рабочих обмоток двигателя. Он является частью цепи запуска двигателя;
- конденсаторы различаются временем работы. Он включается в цепь в первые несколько секунд после пуска. Затем он отключается вручную или автоматически. Рабочий выполняет свои обязанности в течение всего времени работы двигателя;
- каждый из них имеет свои функции. Стартер обеспечивает изменение фаз между обмотками для обеспечения основного напряжения при начальном запуске двигателя. Рабочий обеспечивает чередование фаз, необходимое для нормальной работы электродвигателя;
- каждый тип конденсатора имеет различные требования к рабочему напряжению. Пускозарядкая установка должна быть рассчитана на превышение напряжения питающего в 2-3 раза. Рабочий должен быть рассчитан на напряжение, которое в 1,15 раза больше входного.
В обоих случаях чаще всего применяют конденсаторы типов МБГО, МБГЧ.
Неполярные конденсаторы
К неполярным конденсаторам относятся конденсаторы, для которых полярность тока не важна. Эти конденсаторы симметричны. Обозначение неполярных конденсаторов в электрических схемах выглядит так:
Конденсаторы переменной емкости
Эти типы конденсаторов имеют воздушную обкладку диэлектриком и могут изменять свою емкость под действием внешнего напряжения, например, руки человека. Ниже на фото советские типы таких конденсаторов переменной емкости.
Современные выглядят немного лучше
Переменный конденсатор отличается от подстроечного только тем, что его крутят чаще, чем подстроечный. Второй крутят раз в жизни.
На схемах обозначаются следующим образом:
Слева на схеме — переменный, справа схеме — подстроечный.
Пленочные конденсаторы
Пленочные конденсаторы являются наиболее распространенными в большом семействе конденсаторов. Они так называются потому, что вместо диэлектрика тока здесь используется тонкая пленка, которая может состоять из полиэстера, полипропилена, поликарбоната, тефлона и многого другого. Такие конденсаторы идут номиналом от 5 пФ и до 100 мкФ. Их можно сделать по принципу бутерброда: пример показан на схеме.
И рулета:
Посмотрим на советский пленочный конденсатор К73-9:
Что у него внутри?
Как и ожидалось, рулон фольги с диэлектрической пленкой
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы — эти конденсаторы получаются из связи керамики или фарфора с серебряным покрытием. Берут диск, напыляют серебро параллельно с двух сторон, делают выводы и все! Конденсатор готов!Это простейший плоский конденсатор, расположенный на схеме, о котором мы говорили ранее в этой статье.
Хотите больше емкости? Без проблем! Складываем диски в бутерброд и увеличиваем емкость, как показано на схеме.
Керамические конденсаторы могут выглядеть так:
керамические каплевидные конденсаторы
SMD конденсаторы
Конденсаторы SMD представляют собой керамические конденсаторы, построенные по принципу бутерброда, представленного на схеме.
Их применяют в микроэлектронике, так как они малогабаритны и удобны в условиях промышленного производства с использованием роботов, которые автоматически размещают SMD-компоненты на плате. Конденсаторы такого типа легко найти на платах ваших мобильных телефонов, на материнских платах компьютеров, а также в современных устройствах.
Полярные конденсаторы
Для полярных конденсаторов очень важно не перепутать выводы напряжения тока местами при установке. Положительную сторону необходимо соединить с плюсом на схеме, а отрицательную — с минусом. Полярные конденсаторы обозначаются так же, как и их аналоги. Единственным отличием является указание полярности напряжения такого конденсатора. Так они могут выглядеть на схемах:
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы применяются в электронике и электротехнике, где требуются огромные значения емкости. Также называются «электролитами».
Конструктивно электролитические конденсаторы очень похожи на пленочные конденсаторы, которые также собраны по принципу рулета, но с одним лишь отличием. Вместо диэлектрика здесь используется оксид алюминия.
Давайте посмотрим на один из этих электролитических конденсаторов.
Снимаем его корпус и видим тот самый рулет
Разворачиваем «рулет» и видим, что между двумя обкладками пластин из металлической фольги у нас находится пропитанная каким-то раствором бумага.
Некоторые ошибочно полагают, что бумага и есть сам диэлектрик. Но как она может быть диэлектриком, если она погружена в раствор, проводящий электричество?
Фактически диэлектриком в данном случае является тончайший слой оксида алюминия, который производится электрохимическим методом в заводских условиях. Все это выглядит так на схеме:
Слой оксида алюминия настолько тонкий, что можно делать конденсаторы невероятной емкости при малых габаритах. Вы не забыли формулу емкости для плоского конденсатора, не так ли?
d здесь — тот самый слой оксида алюминия. Чем он тоньше, тем выше емкость.
На полярных конденсаторах часто можно увидеть такой значок со стрелкой, указывающий на минусовый вывод конденсатора.
То есть в электрических цепях с постоянным напряжением тока обязательно следует соблюдать правило: больше за большее, меньше за меньшее. Если смешать, то конденсатор может взорваться.
Танталовые конденсаторы
Танталовые конденсаторы доступны во влажном и сухом исполнении. Хотя, в сухом варианте их гораздо больше. Здесь в качестве диэлектрика используется оксид тантала. Он обладает лучшими свойствами, чем оксид алюминия. Если самым большим недостатком электролитических конденсаторов является их высокий ток утечки, то танталовые конденсаторы лишены этого недостатка. Их минус в том, что они рассчитаны на меньший заряд напряжения, чем электролиты. Танталовые конденсаторы также поляризованы, как и электролитические конденсаторы.
Танталовые конденсаторы могут выглядеть так
или так
Резисторы
Также существует особый класс конденсаторов — резисторы. Их также иногда называют суперконденсаторами или золотыми конденсаторами. Нет, не потому, что там есть золото. Сам принцип действия резистора дороже золота. Для получения максимальной емкости нам нужно намазать «сгущенку» (диэлектрик) тонким слоем или увеличить форму блинов (металлических пластин). Так как бесконечно увеличивать слой блинов очень дорого, разработчики решили уменьшить слой диэлектрика. Поскольку диэлектрический слой между обкладками резистора, т.е. «слой сгущенки», составляет от 5 до 10 нанометров, емкость резистора достигает впечатляющих величин! Представьте, какой заряд может накопить такой суперконденсатор!
Емкость таких конденсаторов может достигать до десятка фарад или НФ. Поверьте, это много. Резисторы выглядят как обычные таблетки, а также могут напоминать цилиндрические конденсаторы. Чтобы отличить их от конденсаторов, достаточно посмотреть на указанную на них емкость. Если есть единицы Фарад, то это однозначно резистор!
резистор
большой резистор
Сегодня резисторы получили широкое применение в электронике и электротехнике. Они заменяют маленькие батареи с низким зарядом напряжением, потому что резистор по структуре еще не может быть сделан на заряд напряжение более нескольких вольт. Но можно соединить их последовательно и набрать нужное напряжение заряда. Но это удовольствие не из дешевых.
Они также очень быстро набирают заряд, так как сопротивление их ограничено только выводами. А по закону Ома, чем меньше сопротивление напряжения, тем больше ток, протекающий по нему, а значит, тем быстрее получает заряд резистор. Ионистору можно давать заряд и убирать заряд почти бесконечно.
Основные характеристики конденсаторов
Емкость
Этот показатель характеризует способность конденсатора накапливать электрический заряд напряжения. Емкость тем больше, чем больше площадь проводящих обкладок и меньше толщина диэлектрического слоя. Кроме того, эта характеристика зависит от материала диэлектрика. Номинальная емкость указана на аппарате. Реальная, в зависимости от условий эксплуатации, может в значительной степени отличаться от номинальной. Стандартные номиналы емкости варьируются от пикофарад до нескольких тысяч микрофарад. Некоторые модели могут иметь емкость в несколько десятков фарад.
Классические конденсаторы имеют положительную емкость, то есть чем больше приложенное напряжение, тем больше накопленный заряд. Но сегодня разрабатываются аппараты с уникальными свойствами, которые ученые называют «антиконденсаторами». Они имеют отрицательную емкость, то есть при увеличении напряжения их заряд станет меньше и обратно. Внедрение таких антиконденсаторов в электронную промышленность ускорит работу компьютеров и снизит риск их перегрева.
Что произойдет, если вы установите диск с большей или меньшей емкостью, чем требуется? Если мы говорим о сглаживании пульсаций напряжения в блоках питания, то установка конденсатора емкостью выше требуемой (в разумных пределах — до 90% от номинала) в большинстве случаев улучшает ситуацию. Установка конденсатора меньшей емкости может ухудшить сигнал схемы. В остальных случаях возможность установки элемента с показателями, отличными от указанных схемах, определяется конкретно для каждого случая.
Удельная емкость
Отношение номинальной емкости к объему (или массе) диэлектрика. Чем тоньше слой диэлектрика, тем выше удельная емкость, но ниже напряжение пробоя.
Плотность энергии
Это понятие относится к электролитическим конденсаторам. Максимальная плотность характерна для больших конденсаторов, у которых масса корпуса значительно меньше массы обкладок и электролита.
Номинальное напряжение
Значение напряжения отражается на корпусе и характеризует напряжение, при котором конденсатор работает в течение срока службы при колебаниях величин в заданных пределах. Рабочее напряжение не должно превышать номинальное значение. Для многих конденсаторов номинальное напряжение уменьшается с повышением температуры.
Полярность
Полярные конденсаторы представляют собой электролитические конденсаторы с положительным и отрицательным зарядом. В приборах отечественного производства на положительном электроде обычно ставили знак «+». На импортных приборах указывается отрицательный электрод, возле которого стоит знак «-». Такие конденсаторы могут выполнять свои функции только при правильном подключении полярности напряжения. Этот факт объясняется химическими особенностями реакции электролита с диэлектриком.
Что будет, если поменять полярность конденсатора? Обычно в этом случае аппарат выходят из строя. Это связано с химическим разрушением диэлектрика, что вызывается увеличением напряжения тока, вскипанием электролита и, как следствие, вздутием корпуса и вероятным взрывом.
Большинство накопителей заряда относятся к группе неполярных конденсаторов. Они обеспечивают правильную работу при любом порядке подключения выводов проводов в цепи.
Паразитные показатели конденсаторов
Конденсаторы, помимо основных характеристик, имеют так называемые «паразитные параметры», искажающие рабочие свойства колебательного контура. Их необходимо учитывать при проектировании схемы.
К таким параметрам относятся самосопротивление и индуктивность, которые делятся на следующие составляющие:
- электрическое сопротивление изоляции (r), которое определяется по формуле: r = U/Iут, в которой U — напряжение питания, Iут — ток утечки;
- эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR). Эта величина зависит от электрического сопротивления материала обкладок, выводов, контактов между ними, потерь в диэлектрическом слое. ESR увеличивается с увеличением частоты тока, подаваемого на накопитель. В большинстве случаев эта характеристика не является существенной. Исключение составляют электролитические накопители, устанавливаемые в фильтрах импульсных источников напряжения питания;
- эквивалентная последовательная индуктивность — L. На низких частотах этот параметр из-за собственной индуктивности обкладок и выводов не учитывается.
Паразитные параметры также включают Vloss, незначительную величину, выраженную в процентах, которая показывает, насколько сильно падает напряжение сразу после прекращения зарядки конденсатора.
Обозначение конденсаторов на схеме
На чертежах конденсатор с постоянной емкостью обозначен двумя параллельными разделенными черточками — обкладками. Они подписываются буквой «С». Рядом с буквой ставится порядковый номер элемента на схеме и значение емкости в пикофарадах или микрофарадах.
В конденсаторах переменной емкости параллельные линии перечеркнуты диагональной линией со стрелкой. Подстроечные модели обозначаются двумя параллельными линиями, перечеркнутыми диагональной линией с черточкой на конце. Положительно заряженная обкладка указывается на обозначении полярных конденсаторов.
Обозначение на схеме по ГОСТ 2.728-74 | Описание |
![]() |
Конденсатор с постоянной емкостью |
![]() |
Поляризованный конденсатор (полярный) |
![]() |
Подстроечный конденсатор переменной емкости |
![]() |
Варикап |
Особенности соединения нескольких конденсаторов в цепи
Соединение нескольких конденсаторов друг с другом может быть последовательным или параллельным.
Последовательное
Последовательное соединение позволяет подавать на обкладки большее напряжение, чем на отдельную часть. Напряжение имеет разделение в соответствии с емкостью каждого накопителя. Если емкости частей равны, то и напряжение распределяется поровну.
Общая емкость в такой цепи находится по формуле:
Собщ = 1/(1/С1+1/С2…+1/Сn)
Если провести расчеты, то становится понятно, что увеличение напряжения в цепи достигается значительным падением емкости. Например, если в цепи последовательно соединить два конденсатора по 10 мкФ, то общая емкость будет всего 5 мкФ.
Параллельное
Это наиболее распространенный на практике способ увеличения общей емкости в цепи. Параллельное соединение позволяет создать большой конденсатор с общей площадью токопроводящих пластин. Общая емкость системы представляет собой сумму емкостей соединенных частей.
С общ = С1+С2+…+Сn
Активное напряжение на всех элементах будет одинаковым.
Маркировка конденсаторов
В маркировке конденсатора, независимо от его типа, есть два обязательных параметра: емкость и номинальное напряжение. Наиболее распространена цифровая маркировка, которая указывает величину сопротивления. Используются три или четыре цифры.
Кратко суть трехзначной маркировки: первые две цифры слева обозначают емкость в пикофарадах. Самая правая цифра показывает, сколько нулей нужно добавить к цифрам слева. Результат будет в пикофарадах. Пример: 154 = 15×104 пФ. На конденсаторах иностранного производства пФ обозначается как mmf.
В четырехзначном коде емкость в пикофарадах указывается в первых трех цифрах, а четвертая указывает на количество добавляемых нулей. Например: 2353=235×103 пФ.
Буквенно-цифровой знак, содержащий букву R, указывающую на расположение десятичной запятой, также может использоваться для обозначения емкости. Например, 0R8=0,8 пФ.
На корпусе значение напряжения обозначается цифрой, за которой следуют буквы: V, WV (что означает «рабочее напряжение»). Если нет указания допустимого напряжения, то конденсатор можно использовать только в низковольтных цепях.
Кроме емкости и напряжения на корпусе могут быть указаны и другие характеристики:
- диэлектрический материал. Б — бумажный, С — слюдяной, К — керамический;
- степень защиты от внешних воздействий. Г — герметичное исполнение, О — опресованный корпус;
- структура. М — монолитная, Б — бочонок, Д — дисковая, С — секционный вариант;
- режим по току. И — импульсный, У — универсальный, Ч — только постоянный ток, П — переменный/постоянный.
Сокращенные обозначения
В стандартном исполнении изготавливаются конденсаторы постоянной емкости (К) и подстроечные (КТ). Переменные (КП) создаются по индивидуальным заказам. Ниже приведены отдельные характеристики по ГОСТ 13 453-68.
Диэлектрический материал:
- Б — бумага;
- МП — комбинация металл/пленка;
- С — слюда;
- Э — электролит;
- К — керамика.
В зависимости от степени защиты от внешних воздействий различают герметичное исполнение (Г) и опресованный корпус (О).
Конструкция:
- М — монолит;
- Б — бочонок;
- Д — диск;
- С — секционная версия.
Режим работы (по току):
- И — импульсный;
- У — универсальный (импульсный, постоянный и переменный);
- Ч — только постоянный;
- П — переменный/постоянный.
Другие особенности:
- А — конденсатор, предназначенный для работы в диапазоне УКВ;
- М — компактные размеры;
- Т — гарантируется сохранение технических показателей при повышении температуры;
- Б — изделие приспособлено для установки в сетях высокого напряжения.
В условном обозначении на схеме указывают (по номеру позиции):
- Тип конденсатора (К, КТ или КП).
- Код по диэлектрику и основным показателям (керамика К10 для напряжения до 1600 В).
- Режим работы по току.
- Производственная серия или другое технологическое обозначение.
Дополнительная информация:
- вы можете выбрать продукцию по комбинированной (цифровой и буквенной), цветовой маркировке;
- на компактный корпус наносятся сокращенные варианты (вместо 1000мкФ — 1000м);
- класс точности указывается латинскими буквами (U ±);
- номинальный заряд напряжения (Q-160В) кодируется таким же образом.
Формула сопротивления конденсатора
С помощью физико-математических преобразований физики и математики открыли формулу для расчета сопротивления конденсатора:
где, XC — сопротивление конденсатора, Ом
П — константа, которая приблизительно равна 3,14
F — частота, измеряется в Герцах
C — емкость, измеряемая в Фарадах
Итак, установите в этой формуле частоту, равную нулю Герц. Частота ноль Герц — это постоянный ток. Что случится? 1/0=бесконечность или очень высокое сопротивление, т.е. произойдет разрыв цепи.
Как проверить работоспособность конденсатора
Для проверки работоспособности конденсатора используйте мультиметр. Перед проверкой накопителя необходимо определить, какое устройство находится в цепи: полярное (электролитическое) или неполярное.
Проверка полярного конденсатора
При проверке полярного конденсатора необходимо соблюдать правильную полярность подключения щупов: плюс должен быть прижат к плюсовой ножке, минус — к минусовой. Если поменять полярность, конденсатор выйдет из строя.
После выпайки она помещается на свободное место. Мультиметр включается в режим измерения сопротивления («прозвонки»).
Щупы касаются клемм аппарата с соблюдением полярности. Правильная ситуация, когда на экране появляется первое значение, которое начнет постепенно увеличиваться. Максимальное значение, которое должно быть достигнуто для работы устройства, равно 1. Если вы просто прикоснулись щупами к клеммам и на экране сразу появилась цифра 1, значит, устройство неисправно. Появление на экране «0» означает, что внутри произошло короткое замыкание.
Проверка неполярного конденсатора
В этом случае проверка очень проста. Диапазон измерения устанавливается на 2 МОм. Щупы присоединяются к выводам конденсатора в любом порядке. В итоге значение должно быть больше двух. Если на дисплее отображается значение менее 2 МОм, техника неисправна.
Признаки неисправности конденсатора
Перед выбором конденсатора нужно выпаять неисправный прибор и определить его величину. Признаком неисправности этого элемента может быть:
- «вздутие», деформация крышки;
- уменьшение емкости и комплексного электрического сопротивления (импеданса) — для определения его значения используется омметр; его щупы прикладывают к одному из заранее отпаянных выводов конденсатора; в случае обрыва стрелка на приборе отклонится в сторону «бесконечности»; о неисправности конденсатора также свидетельствует уменьшение его емкости.
Косвенными признаками выхода из строя одного или нескольких конденсаторов являются нестабильность работы компьютера, его периодические «зависания», перезагрузки, увеличение энергопотребления одного из узлов или полный выход из строя.
ВАЖНО! Крайне нежелательно затягивать с заменой конденсатора, участвующего в цепи питания важнейших элементов, например, процессора. Это может привести к его выходу из строя.
Основные причины «вздутия» конденсатора
Можно подобрать нужный конденсатор, впаять его и через пару дней обнаружить, что он снова вышел из строя. Основной причиной быстрой поломки этих элементов является перегрев при:
- недостаточной вентиляции корпуса и его перегреве выше +45°С;
- установке блока питания недостаточной мощности: она должна быть на 10-15% больше, чем та, которая используется компьютером в момент наибольшей производительности; в противном случае в цепи возникают загрузки тока и, как следствие, перегрев элементов.
Выход из строя конденсатора также возможен при:
- несоблюдении полярности электролитических элементов при пайке;
- механическом повреждении устройства.
Как зарядить и разрядить конденсатор
Для зарядки устройства его подключают к источнику питания постоянного тока. Зарядка останавливается, когда напряжение источника питания сравнивается по величине с напряжением на обкладках. Разрядить конденсатор может быть необходимо для безопасной разборки электронных устройств и бытовых приборов. Конденсаторы электронных устройств разряжаются обычной диэлектрической отверткой. Для разрядки крупных накопителей, которые устанавливаются в бытовых приборах, нужно собрать специальное разрядное устройство.
Самостоятельная замена конденсатора
Итак, мы разобрались, как выбрать конденсатор. Осталось его припаять. Для этого:
- Обработайте обе ножки вздувшегося конденсатора флюсом.
- Нагрейте их, меняя один за другим с помощью паяльника, пока они не расплавятся.
- Снимите заменяемую часть.
- Обработайте открытые отверстия отсосом припоя до полной очистки.
- Вставьте новый конденсатор (в электролитических обязательно соблюдайте полярность).
- Обрежьте лишнюю длину ножек так, чтобы элемент выступал над пластинами на пару миллиметров.
- Обработайте их флюсом и припаяйте.
- Тщательно очистите место припоя ватным тампоном, смоченным в спирте.
Заменить неисправный конденсатор можно за несколько минут. В том случае, если устройство подобрано правильно и не перегревается при работе, оно прослужит долго.
Как подобрать конденсатор
Для лучшего понимания правильного алгоритма действий можно изучить процесс выбора конденсатора при подключении электродвигателя к разным источникам питания.
В упрощенном варианте специалисты принимают 6-7 мкФ на каждые 0,1 кВт потребляемой мощности. При значительном механическом воздействии обмотка может сгореть. Мягкий запуск электродвигателя обеспечивается дополнительным конденсатором. Выполняет он свои функции за 2-5 секунд. Емкость выбирают в 2,5-3,5 раза больше, чем результат предыдущего расчета. Номинальное напряжение на 50-70% превышает рабочие нормы сети электроснабжения.
Асинхронный двигатель подключается к однофазному источнику питания. В этом варианте необходимо создать сдвиг фазы для запуска вращения ротора. Пуск обеспечивается отдельной обмоткой. В этой цепи устанавливается специальный конденсатор. Для упрощенной схемы выбора на каждые 0,1 кВт потребляемой мощности берется от 8 до 12 мкФ.
ВАЖНО! Во избежание перегрева и повреждения данный вид индуктивных нагрузок рекомендуется подключать через конденсаторы с рабочим напряжением не менее 450 В.
Какие характеристики учитывают при выборе
Монтаж конденсатора должен производиться строго в соответствии со стандартами. Его выбор делается на основании следующей информации:
- тип двигателя (однофазный или трехфазный) и способ соединения обмоток (треугольник или звезда);
- используемая электрическая сеть. В бытовых условиях чаще всего можно встретить 220 В. Также используется питающее напряжение 380 В при условии, что сеть трехфазная. Последний вариант часто используется в промышленных условиях;
- мощность двигателя;
- коэффициент мощности в большинстве случаев = 0,9;
- КПД электродвигателя.
Эти данные можно получить из инструкции по эксплуатации электродвигателя. Данные электросети должны быть доступны из других источников питания. Для расчетов можно воспользоваться онлайн-калькулятором или произвести расчеты самостоятельно.
Есть дополнительные полезные характеристики, которые также необходимо учитывать:
- допустимое отклонение от расчетного значения;
- диапазон температур, в котором техника должна работать. Для некоторых разновидностей выход за рамки может привести к поломке;
- уровень сопротивления используемого диэлектрика;
- тангенс угла потерь.
Они не являются базовыми, поэтому о них часто забывают. Однако чем тщательнее будет подобран конденсатор, тем надежнее и долговечнее будет работать двигатель.
Также нужно обратить внимание на размер и расположение элемента. Как правило, по мере увеличения емкости размеры увеличиваются. Иногда может быть выбор между брендами разных производителей. Следует выбирать тех, которые изготавливают более качественные и надежные детали.
Можно ли поставить конденсатор большей емкости
Точный ответ на поставленный в этом разделе вопрос можно дать после изучения конкретной схемы. Если нужно подобрать деталь для фильтра (колебательного контура), нужны аналогичные параметры. В противном случае частотная характеристика не будет соответствовать замыслу конструктора.
За счет сглаживания пульсаций в блоке питания такое изменение вместо штатного изделия может быть эффективным. В некоторых случаях для ограничения тока в цепи потребуется подобрать подходящий резистор. Через него можно будет разрядить конденсатор, не повредив его. Окончательное решение принимается с учетом рассмотренных выше факторов. Важны условия эксплуатации , тепловые и механические нагрузки резистора. Разумное увеличение затрат на этапе приобретения надежных комплектующих резистора продлит срок службы функционального.
Наиболее распространённые в России модели
Чаще всего в продаже можно встретить следующие марки:
- конденсаторы марки СВВ-60 в металлизированном полипропиленовом исполнении. Они относительно дорогие;
- пленки марки HTC имеют достаточно высокий уровень качества, но стоят чуть меньше СВВ-60;
- Э92 — дешевый вариант пускозарядных конденсаторов. Они уступают предыдущим двум вариантам по качеству и надежности.
Есть также ряд других моделей, но они менее распространены.