Elektronika Radiotechnika Elementy Schematy - Hobby dla każdego



Strona Główna | Artykuły i Schematy | Tutoriale | Pliki do pobrania | Szukaj | Forum | Mapa Serwisu | Zobacz nas na YouTube!
Nawigacja
Strona Główna
Artykuły i Schematy
Elektronika
Elementy
Audio
Auto
Alarmy
Dla domu
Komputer
Radio
Robotyka
Telefonia
Video
Warsztat
Zabawa
Lampy elektronowe
Tutoriale
Pliki do pobrania

FAQ
Szukaj
Forum
Kontakt
O nas

Katalog Stron WWW
Mapa Serwisu
Ostatnio na forum
Najnowsze tematy
Tranzystor MOSFET
Opis silnika MITSUMI...
Dioda zenera
[NA KONKURS]Świetlów...
Generator fali prost...
Wzmacniacz TDA7294
jaka obudowa do stx ...
Jakie dobrać trafo d...
Loga firm elektronic...
Dobór kondensatora f...
Najciekawsze tematy
Brak tematów na forum
Aktualnie online
Gości online: 3

Użytkowników online: 0

Łącznie użytkowników: 12,820
Najnowszy użytkownik: syby05
drukuj komentujKondensatory cz.2.

KONDENSATORY cz.2


Niektóre kondensatory wygładzają kształt przebiegu prądu. Inne przepuszczają sygnały i sprzęgają je ze sobą. Specjalne kondensatory o zmiennej pojemności służą do przestrajania radia i wyszukiwania stacji. Niezależnie jednak od zastosowania wszystkie kondensatory składają się z dwóch przewodników, zwanych okładzinami lub elektrodami, rozdzielonych dielektrykiem.

Jeżeli do okładzin kondensatora doprowadzimy napięcie elektryczne U, to na okładzinach zacznie się gromadzić ładunek elektryczny Q, przy czym na jednej okładzinie zgromadzi się ładunek dodatni, a na drugiej - ujemny. Ładunek zgromadzony na jednej z okładzin nazywamy ładunkiem kondensatora.

Doświadczalnie stwierdzono, że pomiędzy przyłożonym napięciem a ładunkiem kondensatora istnieje związek, a mianowicie ładunek jest wprost proporcjonalny do napięcia, czyli:

Q = CU

przy czym wielkość C nazywamy pojemnością kondensatora.

Pojemnością kondensatora nazywamy więc stosunek ładunku kondensatora do napięcia występującego pomiędzy jego okładzinami. czyli:

C = Q/U

Jednostką pojemności jest 1 farad (1 F).

Pojemność jest własnością kondensatora określającą jego zdolność do gromadzenia ładunku elektrycznego.

Zmiany napięcia doprowadzonego do kondensatora wywołują zmiany ładunku kondensatora, w wyniku tego przez kondensator płynie prąd o natężeniu:

prąd

Doprowadzenie napięcia o kształcie sinusoidalnym powoduje przepływ przez kondensator prądu o takim samym kształcie, lecz przesuniętego w fazie względem napięcia o pewien kąt.

PARAMETRY KONDENSATORÓW

Podstawowymi parametrami kondensatora są pojemność znamionowa wraz z tolerancją oraz napięcie znamionowe i stratność dielektryczna(tangens kąta strat). Do ważniejszych parametrów kondensatora zalicza się napięcie probiercze, dopuszczalne napięcie przemienne, rezystancję izolacji, temperaturowy współczynnik pojemności.
  • Pojemność znamionowa C kondensatora jest to wartość pojemności założona przy wytwarzananiu kondensatora, która z uwzględnieniem tolerancji jest podawana jako jego cecha. W określonych warunkach różnica między pojemnością rzeczywistą a znamionową kondensatora, tj. odchyłka pojemności kondensatora, nie może być większa niż wartość wynikająca z tolerancji.
    Wartości pojemności znamionowej tworzą ciągli liczb, które (podobnie jak dla rezystorów) oznacza się symbolami E3, E6, E12 itd.

    Czynnikiem, który w największym stopniu wpływa na pojemność kondensatora, poza powierzchnią i odległością elektrod, jest zdolność dielektryka (w ujęciu makroskopowym) do przyjęcia ujemnego ładunku w pobliże dodatniej elektrody, i dodatniego ładunku w pobliże elektrody ujemnej, co powoduje że wpływ odległości między elektrodami zmniejsza się.

    W celu obliczenia pojemności kondensatora, korzystamy z następującej zależności:

    C = E x A/d
    gdzie:
    C - pojemność w faradach,
    A - powierzchnia w m2,
    d - odstęp miedzy elektrodami w m,
    E - przenikalność, która właściwie jest iloczynem Eo x Er
    gdzie Eo jest przenikalnością próżni i wynosi 8,85 x 10-12 a Er jest liczbą względną, która określa przenikalność dielektryka w stosunku do przenikalności w próżni Er nazywana jest często stałą dielektryczną lub liczbą pojemnościową.

    Z tego wynika, że wybór dielektryka w decydującym stopniu wpływa na pojemność kondensatora i jego wymiary. Istnieją jednak inne cechy (zalety i wady) materiałów, które powodują, że nie zawsze można stosować materiały o najwyższej stałej dielektrycznej.
  • Napięcie znamionowa Un kondensatora jest to wartość napicia stałego (dla niektórych kondensatorów wartość napięcia przemiennego o określonej częstotliwości, zwykle 50 Hz), które może być długotrwale doprowadzone do kondensatora nie powodując jego uszkodzenia ani jakiejkolwiek trwałej zmiany jego parametrów. Wartości napięcia znamionowego są znormalizowane, przykładowo biorąc, są to wartości 25 V, 63 V, 100 V, 160 V, 250 V, itd. Przez określony czas (zwykle 1 minutę) kondensator powinien także bez żadnej szkody wytrzymać napięcie o większej wartości, nazywane napięciem probierczym Up (w zależności od typu kondensatora Up = 1,4 - 2,5 Un). Wartość obu tych napięć dla danego typu kondensatora zależy również od warunków pracy kondensatora, tj. rodzaju doprowadzonego napięcia (stałe, przemienne, impulsowe) oraz temperatury otoczenia, przy czym zmniejsza się ona ze wzrostem zarówno częstotliwości, jak i temperatury. Jeżeli do kondensatora jest doprowadzone napięcie zmienne, to w pierwszym przybliżeniu można przyjąć warunek, aby suma składowej stałej i składowej przemiennej nie przekraczała wartości napięcia znamionowego określonego dl przebiegu prądu stałego.
  • Stratność kondensatora, tj. jednostkowe straty energii wynikające z pracy kondensatora przy napięciu przemiennym, charakteryzuje tangens kąta strat delta (czyli tg delta). Straty kondensatora są zazwyczaj większe niż samego dielektryku ze względu na występowanie strat w elektrodach i doprowadzeniach. Wartość strat zależy od częstotliwości i temperatury, przy czym przebieg tej zależności jest złożoną funkcją polaryzacji i konduktancji (przewodności) dielektryku kondensatora. W katalogach wartość tg delta podaje się dla ściśle określonej częstotliwości pomiarowej, zwykle 1 kHz lub 1 MHz (dla kondensatorów elektrolitycznych - 100 Hz).
  • Kondensator dla prądu stałego stanowi element charakteryzujący się pewną rezystancją Ri, nazywaną rezystancją izolacji, której wartość zależy przede wszystkim od rodzaju dielektryku, a często także od konstrukcji kondensatora. Dla kondensatorów stałych o niezbyt dużej pojemności, znaczący wpływ na rezystancję izolacji ma materiał obudowy (sposób izolacji). W kondensatorach o większej pojemności, ze względu na coraz silniej uwidaczniający się wpływ rozmiarów dielektryku, bardziej reprezentatywnym parametrem staje się iloczyn rezystancji izolacji i pojemności znamionowej, tj. Ri*C, określający tzw. stałą czasową kondensatora. W przypadku kondensatorów elektrolitycznych zwykle zamiast rezystancji izolacji podaje się prąd upływu Iu. Powoduje on samorozładowanie kondensatora. Może to być czynnikiem krytycznym np. w obwodach czasowych.
Naładowanie i rozładowanie kondensatora zajmuje zawsze pewien czas. Zmiany ładunku wiążą się z kolei z przepływem prądu przez jakąś rezystancję. Przez stałą czasową t rozumiemy czas, który jest potrzebny żeby ładunek osiągnął 63,2% (1 - e-1) maksymalnego napięcia.
t = RC
gdzie: t podany jest w sekundach o ile R podane jest w omach, a C w faradach.
Przyjmuje się, że kondensator jest całkowicie naładowany, po czasie 5t.

  • W celu lepszego zrozumienia zależności między parametrami kondensatora, należy przyjąć następujący uproszczony schemat zastępczy:
    schemat zastępczy

    gdzie:
    Rs - rezystancja szeregowa wyprowadzeń i elektrod, elektrolitu, jak również straty w dielektryku,
    Ls - indukcyjność doprowadzeń i elektrod,
    C - pojemność,
    Rp - rezystancja izolacji w dielektryku.

  • ESR (zastępcza rezystancja szeregowa) reprezentuje całkowite straty w kondensatorze, które poza rezystancją szeregową doprowadzeń i elektrod Rs, obejmują straty w dielektryku, powstające przy oddziaływaniu na niego zmiennego pola elektrycznego. ESR jest funkcją częstotliwości i temperatury.

    Straty powodują wzrost temperatury, która musi być kontrolowana, o ile jej wzrost jest znaczny.

    Zastępczą rezystancje szeregową możemy powiązać ze współczynnikiem strat kondensatora następującym równaniem:

    tg delta = ESR/Xc

    Współczynnik strat jest więc stosunkiem ESR do reaktancji Xc.

    Kondensator, przy przepływie prądu zmiennego, stanowi opór zależny od częstotliwości, który jest nazywany reaktancją pojemnościową (Xc).
    Xc = 1/(wC)
    gdzie: w - omega - pulsacja (2 * pi * f) w Hz,
    Xc - reaktancja w omach,
    C - pojemność w faradach.

    Moc wydzielana w kondensatorze wyrażona jest zależnością:

    P = U2 * w * C * tg delta

    Gdy częstotliwość przyłożonego napięcia jest równa tej, przy której zmierzono ESR, można powyższy wzór zapisać:

    P = U2 * ESR

  • Właściwości kondensatorów zalezą od temperatury, dlatego istotne znaczenie ma określenie przedziału dopuszczalnych zmian temperatury, czyli tzw. znamionowego zakresu temperatury pracy, w którym kondensator może pracować w sposób ciągły. Na szczególną uwagę zasługuje temperaturowy współczynnik pojemności TWP, wyrażający względną zmianę pojemności wywołaną jednostkowym przyrostem temperatury, równy dC/(C*dT),określany zwykle w jednostkach 10-6/oC czyli ppm/oC (milionowa część na stopień Celsjusza). Współczynnik ten może mieć wartość dodatnią, ujemną lub nawet równą zeru w zależności od typu kondensatora i rozpatrywanego zakresu temperatur. Niekiedy podaje się współczynnik wyrażający temperaturową zmianę pojemności TZP = dC/C określany w %.
  • ESL (szeregowa indukcyjność zastępcza), jest indukcyjnością wyprowadzeń i elektrod LS. Indukcyjność współczesnych kondensatorów zwykle zawiera się w zakresie 10-100 nH.
  • Energię którą można magazynować w kondensatorze wylicza się ze wzoru:

    E = 1/2 * C * U2

    gdzie: E - energia w kondensatorze w joulach (Ws),
    C - pojemność w faradach,
    U - napięcie w woltach.
  • Jednym z parametrów kondensatora jest częstotliwość rezonansu własnego, który występuje gdy wartości bezwzględne XC i XL są sobie równe i kompensują się wzajemnie. Przy tej częstotliwości impedancja jest równa ESR.

    Impedancja kondensatora jest przedstawiona zależnością:

    impedancja kondensatora

    gdzie: Z - impedancja w omach, XC i XL jest odpowiednio reaktancją pojemnościową i indukcyjną przy danej częstotliwości.
  • Odporność na napięcie impulsowe określa, z jaką częstotliwością kondensator może być ładowany i rozładowywany. Zmiany napięcia powodują przepływ prądu przez elektrody i doprowadzenia, w rezystancji których następuje wydzielenie pewnej mocy. Gdy gęstość prądu w elektrodach będzie duża, wzrasta oporność własna, a w związku z tym straty mocy. Przy bardzo wysokich prądach może nastąpić stopienie i wyparowanie elektrod i wówczas w kondensatorze powstaje ciśnienie gazów, które może mieć fatalne skutki. Zmiany napięcia prowadzą ponadto do strat w dielektryku, które wspólnie ze stratami w rezystancji powodują wzrost temperatury kondensatora.

    Odporność na napięcie impulsowe jest podawane łącznie z napięciem pracy, które jest równe nominalnemu. Odporność na napięcie impulsowe jest parametrem katalogowym i zależy od przyjętych warunków badania. W zależności od przyjętej metody (zgodnej z obowiązującymi normami) ilość impulsów, ich częstotliwość, wzrost temperatury itd., mogą być różne.

    Maksymalne napięcie pracy zależy od wielu czynników m.in. od wytrzymałości elektrycznej dielektryka, jego grubości, odległości między elektrodami i wyprowadzeniami, rodzaju obudowy. Odporność na przebicie zależy od temperatury i częstotliwości. Dlatego należy uważać, żeby nie przekroczyć maksymalnego napięcia w danych warunkach. Nawet gdy nie nastąpi bezpośrednie przebicie dielektryka zbyt wysokie natężenie pola elektrycznego może spowodować długotrwałe zmiany w dielektryku. Kiedy kondensator został naładowany a dipole dielektryka powstały i zostały obrócone w kierunku napięcia pola, to po rozładowaniu kondensatora nie wszystkie powracają do swojej pierwotnej pozycji. Te dipole, które pozostały w swoim nowym położeniu powodują, że w rozładowanym kondensatorze pozostaje pewne napięcie. Zjawisko to nazywa się absorpcją dielektryczną i występuje w większym lub mniejszym stopniu we wszystkich kondensatorach. W niektórych zastosowaniach np. w obwodach próbkujących, podtrzymujących i w układach audio, wymaga się, żeby była ona tak niska jak tylko to jest możliwe. Absorpcję dielektryczną mierzy się w procentach napięcia początkowego, po pewnym czasie od początku zwarcia. Istnieje cały szereg znormalizowanych metod pomiaru tego parametru.



POŁĄCZENIA KONDENSATORÓW

Kondensatory w układach mogą być łączone:
  • szeregowo
  • równolegle
  • mieszanie
  • Cechy charakterystyczne połączenia szeregowego:
    • ładunki na każdym kondensatorze mają jednakową wartość
    • napięcie całkowite przyłożone do gałęzi jest sumą napięć na poszczególnych kondensatorach
    • dowolną ilość szeregowo połączonych kondensatorów można zastąpić jednym. Zamiana ta nie może spowodować zmiany napięcia całkowitego U i ładunku zgromadzonego w układzie. Pojemność zastępczego kondensatora czyli pojemność zastępczą CZ obliczamy ze wzoru:

      połączenie szeregowe

  • Cechy charakterystyczne połączenia równoległego:
    • napięcie na każdym z kondensatorów jest jednakowe
    • ładunek całkowity jest sumą ładunków na poszczególnych kondensatorach
    • dowolną ilość równolegle połączonych kondensatorów można zastąpić jednym. Pojemność zastępczą CZ obliczamy ze wzoru:

      CZ = C1 + C2 + C3 ...

  • Połączenie mieszane to takie, w którym występują łączenia równoległe i szeregowe.


Copyright (c) 2003-2005 ERES S.I.
Komentarze
Brak komentarzy. Może czas dodać swój?
Dodaj komentarz
Zaloguj się, aby móc dodać komentarz.
Oceny
Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą oceniać zawartośœć strony

Zaloguj się lub zarejestruj, żeby móc zagłosować.

Brak ocen. Może czas dodać swoją?
Logowanie
Nazwa użytkownika

Hasło



Nie masz jeszcze konta?
Zarejestruj się

Nie możesz się zalogować?
Poproœś o nowe hasło
Shoutbox
Musisz zalogować się, aby móc dodać wiadomość.

12 Nov : 22:47
Witam! Jestem nowym na forum i pozdrawiam Usmiech

07 Jan : 05:18
No i nastał rok 2017.

03 Nov : 07:26
Halo halo dzień dobry jest tu kto ? Oczko

23 Jun : 00:09
Witam wszystkich forumowiczów, mam problem z testem i chciałbym poprosić Was o podpowiedzi. Z góry dz

22 Jun : 23:16
Ciekawy ten antyspam ;p

06 Jun : 22:52
ta zasłona chyba jeszcze lepiej działa na użytkowników Oczko

30 May : 10:03
To taka zasłona dymna żeby spamerów zniechęcić.

28 May : 18:32
Tylko ja mam problemy z poprawnym wyświetleniem strony?

06 Mar : 13:47
Mam na sprzedaż cżęści ze zmywarki, więcej w temacie

05 Mar : 18:57
kto pomoże w narysowaniu schematu do sterowania pompą wypompowującą wodę z kanału. Mam wskażnik na dwóch kontaktronach. Załączają stan niski i wysoki .Mam trzy takie same przekaźniki ze stykami zwiern

Copyright ERES S.I. & " Sendela Design a33; 2003-2018 - "Elektronika Radiotechnika Elementy Schematy"
Reprodukcja bez zezwolenia zabroniona.
Serwis nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe przy wykorzystaniu zawartych w nim informacji.

Używamy informacji zapisanych za pomocą cookies i podobnych technologii m.in. w celach reklamowych i statystycznych oraz w celu dostosowania naszych serwisów do indywidualnych potrzeb użytkowników.
Powered by PHP-Fusion copyright © 2002 - 2018 by Nick Jones.
Released as free software without warranties under GNU Affero GPL v3. website monitoring services