O que é um capacitor em engenharia elétrica. Princípio de operação do condensador

VI. Dependência da capacitância dos capacitores em tempo e temperatura

V. Polarização de dielétricos

IV. Capacidade nominal e tolerâncias

III. Capacidade

Sistema de símbolos e marcação de capacitores

II. Classificação de capacitores

Dependendo da do encontro  distinguir entre capacitores de propósito geral e especiais. O grupo de propósito geral inclui capacitores amplamente utilizados usados ​​na maioria dos tipos e classes de equipamentos (capacitores de baixa tensão). Todos os outros capacitores são especiais. Estes incluem alta tensão, pulso, supressão de interferência, partida, dosimetria, etc.

Pela natureza da mudança de capacidade  distinguir capacitores de capacidade constante, capacitância variável e trim. Para capacitores de capacidade constante, a capacitância é fixa e não muda durante a operação. Capacitores de capacidade variável - permitem uma mudança de capacidade durante a operação do equipamento. O gerenciamento de capacidade pode ser realizado mecanicamente, por tensão elétrica (variconds) e temperatura (capacitores térmicos). A capacitância dos capacitores trimmer varia com ajuste único ou periódico e não muda durante a operação do equipamento.

Por natureza de proteção contra fatores externos  Os capacitores são feitos desprotegidos, protegidos, não isolados, isolados, selados e selados. Os capacitores não protegidos permitem a operação em condições de alta umidade apenas na composição de equipamentos selados. Os capacitores protegidos permitem a operação em qualquer tipo de equipamento. Capacidades não isoladas - não permitem que o chassi toque o equipamento com o chassi. Os capacitores isolados têm um bom revestimento isolante (compostos, plásticos, etc.) e permitem que o corpo toque o chassi ou partes vivas do equipamento. Condensadores compactados - têm uma carcaça selada com materiais orgânicos. Condensadores selados - têm uma construção hermética da carcaça, o que elimina a possibilidade de comunicar o ambiente com seu espaço interno. A vedação é realizada com a ajuda de caixas de cerâmica e metal ou frascos de vidro.

O sistema de símbolos e a marcação de capacitores podem ser encurtados e completos.

De acordo com o sistema atual, o símbolo abreviado consiste em letras e números.

O primeiro elemento é uma letra ou uma combinação de letras, denotando uma subclasse de capacitores: K é uma capacitância constante; CT - trim; KP - capacidade variável; KS - conjuntos de capacitores.

O segundo elemento é um dígito, indica o grupo do capacitor, dependendo do material dielétrico.

O terceiro elemento é um dígito, escrito através de um hífen e indica o número de registro de um tipo específico de capacitor. A composição do terceiro elemento também pode incluir uma designação alfabética.

O símbolo completo do condensador consiste em uma designação, designação e valor reduzidos dos principais parâmetros e características necessárias para o pedido e registro da documentação de projeto, designação do desempenho climático e do documento de entrega.

Por exemplo:

Um capacitor de cerâmica de capacidade constante para uma tensão nominal até 1600 V com número de registro 17 possui um símbolo K10-17 curto;

O condensador cerâmico de cerâmica com número de registro 25 é abreviado como KT4-25;

Condensador de cerâmica K10-7B, versão climática com um coeficiente de temperatura de capacidade igual a uma capacidade nominal de 27 pF, com uma tolerância de ± 10%, fornecida de acordo com o GOST 5.621-70 tem o símbolo completo:

K10-7V-M47-27pF ± 10% de GOST 5.621-70

As anotações codificadas destinam-se a marcar capacitores pequenos e a gravar em circuitos elétricos multi-elementos de pequeno formato. A designação completa consiste no valor da capacidade nominal (dígito) e da unidade de medida (pF, μF, F). Por exemplo: 1,5 pF (1P5 ou 1p5), 0,1 mF, 10 F.

A principal propriedade do capacitor é a sua capacidade, isto é, a capacidade de acumular carga elétrica nas placas. É expressa pela relação:

onde Q  - carga elétrica nas placas do capacitor nos pingentes [Cl];

U  - tensão aplicada às placas [V].

Faradah é uma grande unidade, portanto unidades menores são usadas para estimar a capacidade, entre as quais existe a seguinte relação:

A capacitância de um capacitor depende das suas dimensões geométricas (da área das placas e da distância entre elas) e do tipo de dielétrico (na magnitude da constante dielétrica)

A capacitância de um condensador plano é expressa pela fórmula:

[F] ,

onde S  - a área do revestimento;

h- Espessura dielétrica [m].

Para um condensador plano multi-placa montado a partir de N  As placas conectadas através de um em paralelo:

[F],

onde hÉ a distância entre as placas.

Para um capacitor cilíndrico constituído por dois cilindros condutores coaxiais separados por um dielétrico:

Eles são usados ​​nos temporizadores, porque os resistores fornecem carga e descarga lentas. As bobinas de indutância, juntamente com os capacitores, estão presentes nos circuitos dos circuitos oscilatórios dos dispositivos transmissores de recepção. Em vários projetos de fontes de energia, eles suavizam efetivamente as pulsações de tensão após o processo de rectificação.

Através dos capacitores, ele passa facilmente, mas está atrasado. Isso permite que você faça filtros para diferentes fins. Nos circuitos elétricos e eletrônicos, os capacitores tendem a diminuir os processos, como aumentar ou diminuir a tensão.

Capacitor: princípio da operação

O princípio básico do condensador é a sua capacidade de preservar a carga elétrica. Ou seja, pode ser cobrado ou descarregado no momento certo. Esta propriedade é mais claramente manifestada quando o capacitor é conectado em paralelo ou em série com o indutor nos circuitos de transmissores ou receptores de rádio.

Tal conexão permite obter uma troca periódica de polaridade nas placas. Inicialmente, a primeira placa é carregada com uma carga positiva, e então a segunda placa assume uma carga negativa. Após a descarga total, o carregamento ocorre na direção oposta. Em vez de uma carga positiva, a placa recebe uma carga negativa e, inversamente, a placa negativa é carregada positivamente. Essa mudança de polaridade ocorre após cada carga e descarga. Este princípio de operação é a base dos geradores instalados em dispositivos transceptor analógicos.

A característica principal é a capacitância elétrica

Considerando o princípio do condensador, não se deve esquecer suas características, como a capacidade elétrica. Em primeiro lugar, consiste na capacidade do capacitor de preservar a carga elétrica. Ou seja, quanto maior a capacidade, maior o valor da carga pode ser armazenado.

A medida da capacitância do capacitor é feita em Farad e é denotada pela letra F. No entanto, uma farada é uma capacitância muito grande, portanto, na prática são usadas unidades menores, como micro, nano e picofarads.

Ele apresenta uma certa complexidade, em conexão com várias variantes de marcações.

Como von Kleist não era um líder militar, o padre - ele decidiu pegar uma jarra (garrafa) cheia de água, com o eletrodo colocado lá, passou um longo tempo. Há muitos projetos de capacitores hoje. Implacável para prometer considerar 100%, dar uma idéia dos princípios do condensador, características técnicas. Esperamos que a revisão seja bem-sucedida.

Com cuidado, o condensador funciona: a história do jarro Leyden

É mais fácil começar com uma carga estática. Marcado por cientistas, o condutor é capaz de acumular eletricidade na superfície. A densidade de distribuição é a mesma na área. A principal diferença entre os metais dos dielétricos que acumulam uma carga. Ao viver um pedaço de ferro, os atuais transportadores tendem a ocupar a posição extrema, empurrando um para o outro. Como resultado, eles se acumulam uniformemente sobre a superfície.

Geralmente, geradores são criados, capazes de acumular uma carga de potencial de um milhão de volts. Quando você toca a parte transportadora atual, a pessoa é simplesmente incinerada. Da mesma forma, os capacitores funcionam. Formado por condutores, cuja área é amplamente aumentada. É alcançado por vários métodos. Em capacitores eletrolíticos, a folha de alumínio rola para baixo. Um pequeno cilindro pode conter muitos metros de fita metálica.

Vamos explicar o trabalho. Quando uma carga aparece na superfície metálica (superfície condutora), a distribuição da superfície começa. Em 1745, o sacerdote advogado Ewald Jurgen von Kleist descobriu: enquanto segurava uma jarra de água, ela pode armazenar eletricidade por dentro. A palma serve como revestimento condutor, o volume de líquido (na superfície externa) é diferente. O vidro atua como uma barreira dielétrica. Quando o eletrodo é abaixado na água, os transportadores tendem a ocupar a posição extrema, sulcando a superfície. Através do vidro, o campo atua na palma da sua mão, os processos semelhantes começam (a carga é atraída pelos portadores do sinal oposto).

Mais tarde, a capacidade foi capaz de envolver com papel alumínio, o jarro de Leyden foi o primeiro capacitor capaz na Terra, inventado pelo homem. Aconteceu quando Peter van Mushenbrook ficou impressionado com o poder da energia elétrica recebida durante o experimento. Ficou claro: as experiências são inseguras, a mão deve ser substituída. Cientistas escreveram: a segunda vez que evita experimentar o destino por causa do reino da França. O holandês Daniel Graalat foi o primeiro a unir os bancos de Leyden em paralelo, proporcionando uma maior capacidade para o sistema. Lembra de uma bateria moderna de chumbo-ácido.

É ridículo que tais dispositivos tenham sido utilizados até 1900, a comunicação de rádio que entrou em vigor forçou-nos a procurar novas formas de resolver o problema, em vez disso, utilizaram-se altas freqüências de sinais elétricos. Como resultado, apareceram os primeiros condensadores de papel, a rede oleosa separou entre si duas capas de uma folha dobrada por um cilindro. Gradualmente, com o desenvolvimento da produção, outros materiais foram utilizados como isoladores:

1. Cerâmica.
2. Mica.
3. Papel.

Mas um avanço real no design dos capacitores ocorreu quando as pessoas adivinharam que o dielétrico foi substituído por uma camada de superfície de metal oxidado oxidado. Trata-se de capacitores eletrolíticos. Um cilindro da folha é coberto com óxido. Mais frequentemente, hoje, a gravação é usada (oxidação deliberada do material pela ação de meios agressivos), mas se as especificações técnicas forem amplas, a anodização é usada. Permitindo obter uma superfície lisa, perto do eletrodo do sinal oposto.

As placas são folhas oxidadas e papel impregnado com eletrólito. Separado pela camada mais fina de óxido, permitindo obter capacidades deslumbrantes, unidades - dezenas de microfaras de volume relativamente pequeno. As características técnicas dos capacitores são simplesmente deslumbrantes. O segundo rolo de papel alumínio servirá como um simples condutor de eletricidade, é um contato. O óxido tem uma propriedade incrível - conduz a corrente em uma direção. Ao conectar o capacitor eletrolítico ao lado errado, ocorre uma explosão (destruição do dielétrico, fervura do eletrólito, formação de vapor, ruptura do corpo).

Ao se recusar a servir como dielétrico, a camada separadora torna-se um condutor. Devido a um aumento acentuado na temperatura da região, uma reação de avalanche começa entre o metal e o eletrólito, e o condensador incha. Vistos muitos radioamadores, evitem contar, o processo de um pouco de diversão proporcionará um visualizador atento.

Por que um capacitor dielétrico

Observou-se: se o material isolante é colocado entre as placas do capacitor, a capacitância aumenta. Cientistas perplexos dos homens, descobriu o conceito de permissividade dielétrica. Acontece que, de acordo com o teorema de Gauss, a força de campo das placas pode estar relacionada à capacitância do capacitor. Acontece que o isolador garante a acumulação de cargas por metais, coletando os portadores do sinal oposto. Assumimos que os leitores adivinharam: criam um campo direcionado ao original, causando um enfraquecimento, aumentando a capacidade da estrutura.

Capacitor dielétrico

As tabelas mostram: o papel, a cerâmica não deixam os melhores materiais. Os valores do ácido sulfúrico atingem 150 unidades, quase duas ordens de grandeza mais altas. E na forma pura, a substância é um isolador. Portanto, talvez venha um dia em que o princípio do condensador será realizado não por uma solução, ácido sulfúrico, raça pura. As baterias de chumbo conhecidas acumulam energia (reação) de forma diferente. As variantes consideradas não são as únicas, elas são mais amplas.

Globalmente, os capacitores são divididos em duas famílias:

1. Eletrolítico (polar).
2. Não-polar.

Eles disseram sobre o arranjo do primeiro. A diferença é limitada pelo material das placas. O óxido de titânio é fornecido com uma permitividade de cerca de cem. Claramente, o material é preferível para a criação de produtos de alta qualidade. As mordidas de custo. O titanato de bário demonstra maior permitividade dielétrica. Praticamente qualquer capacitor é formado por placas. O dielétrico adiciona capacidade ao produto. Mais frequentemente, os melhores modelos de capacitores contêm metais valiosos, paládio e platina.

Marcação, características técnicas dos capacitores

A marcação dos condensadores contém o parâmetro da tensão de operação máxima permitida. A designação é dada de acordo com o GOST 25486, então os refinamentos atingem os padrões da indústria. Por exemplo, o valor nominal é ajustado de acordo com o GOST 28364. É praticamente impossível encontrar um padrão separado para capacitores eletrolíticos. No entanto, os autores fizeram, os leitores são convidados a estudar GOST 27550. No caso, qualquer tipo de capacitores contém as seguintes marcas:

Marcação da habitação

• Logotipo do fabricante.
• Tipo de condensador.

É difícil dizer definitivamente, a maioria dos capacitores eletrolíticos estão equipados com a letra de marcação K, várias figuras, muitas vezes separadas por um hífen. Seguindo a lógica, encontraremos na Internet o padrão correspondente, ou outros materiais.

• De acordo com as regras do GOST 28364, a denominação consiste em 3-5 caracteres, uma é a letra.

P significa o prefixo pico, n - nano, m - micro. Se a denominação for adicionada com uma parte fracionada, leva o último lugar, depois da letra. A série capacitiva (incompleta) dos valores é dada em GOST 28364 por exemplos. Os padrões deste padrão são praticamente implementados? Não é para capacitores eletrolíticos. Aparentemente, é causada por grandes denominações. Facilmente no K50-6 você encontrará uma inscrição como 2000 uF. De acordo com o GOST 28364, deve parecer 2m0. Os capacitores eletrolíticos usam o GOST 11076. Além da notação codificada (GOST 28364), é permitido um registro tradicional (2000 uF). Você vê, a nomeação de capacitores geralmente determina a maneira de marcar. As células eletrolíticas geralmente fazem parte integrante dos filtros do circuito de potência. Aqui, é necessário um valor nominal maior, a funcionalidade é muito diferente da dos capacitores dos ramos de ramificação dos circuitos de CA.

• Se, segundo os padrões anteriores, a tensão de trabalho fosse marcada com a marcação do capacitor em primeiro lugar, nos modelos modernos, é vice-versa. A designação é expressa em volts.

Designações de capacitores eletrolíticos

É a tensão de trabalho, não a quebra. As plantas de condensação são facilmente queimadas, queimadas por valores mais elevados. A camada do dielétrico é mais fina e a quebra é mais fácil. Há uma contradição entre a distância que separa as placas (menor que o valor nominal) e a vontade de aumentar a tensão de trabalho.

• A tolerância da capacitância é muitas vezes silenciada.

O processo de envelhecimento exibe o valor nominal para os limites operacionais. Podemos dizer que o que você precisa de um capacitor para você não produzir com a ajuda de produtos expirados. No entanto, os radioaficionados fazem o mesmo. Chame um capacitor, determine um novo valor, usando a ajuda de um testador, use-o.

• Os litros B são para condensadores de todo clima.
• Antes de carregar o capacitor, tente entender se é polar (eletrolítico).

O produto é capaz de explodir. Claro, o capacitor polar não pode ser conectado ao circuito de CA. Um único tipo de marcação não é fornecido, o documento especifica: os requisitos podem ser especificados pelas especificações da indústria. Por exemplo, sinais mais / menos. Nos produtos importados, o pólo negativo é marcado por uma faixa clara de um casco escuro.

• A designação é completada pela data de emissão (mês, ano), preço.

Claramente, o último em condições econômicas atuais é irrelevante. Você pode, por exemplo, apontar - antes da anexação da Crimeia, tantos, depois - desse valor. Claro, seria possível aplicar o CU, como era costume após a perestroquina, os produtores seguiam de forma simples - eles ignoravam as pequenas coisas (custo).

Observe que o capacitor pode armazenar uma carga por um longo período de tempo. Está cheio de perigo para obter um choque elétrico. Qualquer reparador que trabalha com equipamentos de rádio sabe: o início do reparo da fonte de energia pulsada é precedido pelo processo de descarga do capacitor. Mais frequentemente, ele é feito com a ajuda de uma lâmpada, que é proibida por padrões, aparafusada em um cartucho. Dois fios nus estão conectados às partes que transportam a corrente do circuito, o impulso acende a espiral por um curto período de tempo. A propósito, o design é frequentemente inserido no lugar dos fusíveis para ver se a corrente ainda é grande no circuito (significa um mau funcionamento, necessita de diagnósticos adicionais).

Detectar uma falha de capacitor requer habilidade, se conhecimento específico estiver disponível. Você precisa ter um multímetro simples em suas mãos. Nós já fomos informados sobre como testar o capacitor com um testador, direcionando os leitores para a revisão apropriada, deixando-nos com a permissão do respeitável público.