Состав и определение конденсатора: список свойств и маркировка

К основным элементам электрической цепи специалисты относят конденсатор, который состоит из двух обкладок. В каждой пластине содержится противоположный по знаку электрический заряд. По определению, между обкладками есть диэлектрик. В его задачи входит сохранение заряда. Толщина диэлектрика меньше размеров обкладок. В состав электрических устройств входят многослойные диэлектрики и электроды, свернутые в цилиндр либо параллелепипед. Чтобы определить значение емкости, используют фарады.

Система маркировки

Специалисты различают 2 системы обозначения конденсаторов в странах СНГ: буквенная и цифровая. Первая система считается старой. Она применяется относительно устройств, разработанных до 1960 года. Согласно буквенной системе, символ К означает конденсатор, вторая буква — диэлектрик.

Существуют следующие типы устройств:

• Б — бумажный;
• С — слюдяной;
• К — керамический;
• Э — электролитический.

Третья буква указывает на конструктивные особенности элемента цепи: герметичность, условия эксплуатации. Чтобы упростить маркировку, первая буква пропускается. По новой системе элементы делятся на типы с учетом вида диэлектрика, назначения и варианта исполнения. Буква «К» — электрический конденсатор, а следующая за ней цифра — вид диэлектрика. Последняя буква указывает, для чего нужен конденсатор. Номер разработки указывает вариант конструкции.

Функционирование и работоспособность

Основное свойство элемента заключается в накоплении заряда в период высокого напряжения. Дополнительно он обеспечивает питание всей цепи при низком значении напряжения. Конденсатор работает по следующему принципу: прибор включен в сеть, рассматриваемый элемент заряжается. На одной составной пластине накапливаются электроны, а на второй — ионы.

В первом случае заряд отрицательный, а в последнем он положительный. Пластины, входящие в состав электроконденсатора, не соприкасаются между собой из-за диэлектрика. Такая конструкция обеспечивает накопление заряда.

Если подключить прибор к источнику тока, напряжение в цепи будет равно нулю. По мере наполнения зарядами значение показателя соответствует тому, которое подается от источника. Если прибор отключить от сети, конденсатор потеряет заряд. При этом сохранится нагрузка в самой цепи, так как прибор потребляет напряжение с током от устройства. Необходимость питания способствует движению электронов в конденсаторе к ионам. Таким способом образуется ток, который передается к иным элементам.

Если в цепи есть постоянный ток, конденсаторы его проводят в момент подключения прибора к сети. При завершении переходного процесса ток через элемент не идёт из-за наличия диэлектрика. Если в цепи ток переменный, его значение колеблется за счет циклической перезарядки конденсатора.

Характеристики параметров

Технические характеристики приборов зависят от того, из чего состоит устроенный конденсатор, каковы его основные параметры (емкость, полярность, напряжение). Значение емкости связывают специалисты со способностью элемента накапливать заряд. При обозначении устройства указывается номинальная емкость, её реальное значение зависит от многих факторов.

Последний показатель определяет электрические свойства конденсатора. Элементы, в которых емкость достигает нескольких десятков фарад, называют ионисторами. Чтобы получить большие ёмкости, конденсаторы рекомендуется соединить параллельно. В такой схеме напряжение между обкладками всех составных элементов одинаково. Для определения общей ёмкости батареи потребуется суммировать значение параметров всех конденсаторов схемы.

При параллельном соединении расстояние между обкладками одинаково свойству диэлектрика. В такой схеме емкостный элемент состоит из фрагментов меньшей площади. Если схема последовательная, во всех конденсаторах заряды одинаковы. Другие параметры konde:

1. Удельная ёмкость. Вычисляется отношением ёмкости к массе либо объёму диэлектрика. Максимальное значение показателя наблюдается при наименьшей толщине изолятора.
2. Плотность энергии. Значение показателя зависит от состава. Можно использовать максимальную плотность в большом конденсаторе, где масса его корпуса незначительна по отношению к массе электролита, обкладок. К примеру, модель EPCOS B4345 имеет ёмкость в 12 000 мкФ. Максимальное напряжение равняется 450 В, масса — 1,9 кг, плотность — 639 Дж/кг.
3. Номинальное напряжение. Показатель зависит от строения элемента цепи, свойств используемых материалов.

Виды устройств

Классификация конденсаторов основана на выполняемых функциях, предназначении, рабочих условиях, типе вещества между обкладками. Элементы активно используют в цепях, когда нужно накопить и сохранить электрический заряд. Чтобы выполнить такое условие, потребуется емкостное устройство.

Внутри него устанавливают 2 обкладки с различными знаками заряда. Между ними находится вещество. Оно препятствует их соприкосновению и разряду. Отвечать свойствам диэлектрика может тантал, алюминий. Реже используют керамические материалы, включая полистирол.

Можно делать цепи из конденсаторов с оксидным диэлектриком — электролитическим элементом. Он работает при правильной полярности напряжения, что связано с химическими особенностями взаимодействия электролита и диэлектрика.

В случае с обратной полярностью напряжения электролитические конденсаторы стремительно выходят из строя. Подобное явление специалисты объясняют химическим разрушением изолятора с последующим увеличением силы тока. Внутри устройства вскипает электролит, взрывается корпус.

В разных отраслях производства чаще используют алюминиевые электролитические модели. Более эффективными считаются танталовые аналоги, так как для них характерны высокие электрические характеристики. В подобных устройствах в качестве изолятора используется оксид тантала. Он обладает следующими плюсами:

• высокая надежность;
• хорошие частотные характеристики;
• широкий диапазон рабочей температуры.

Элементы используют в электронике, где нужна высокая емкость при незначительных габаритах прибора. Но микроконденсаторы имеют недостатки в виде высокой чувствительности к пульсации тока и перенапряжению, дороговизны.

Силовые элементы

В приборе с высоким напряжением устанавливается силовой конденсатор. Он предназначен для компенсации потери в линии электропередач. Одновременно элемент улучшает коэффициент мощности в промышленной электроустановке.

Деталь изготавливается из качественной пропиленовой пленки с металлизированной основой и пропиткой из нетоксичного изоляционного масла. Для подобных элементов характерна самоликвидация внутренних повреждений. Это придаёт им надёжность, увеличивая эксплуатационный срок.

В керамических моделях предусмотрен диэлектрик из керамики. Для него характерны:

• высокая функциональность, связанная с рабочим напряжением;
• надёжность;
• низкие потери энергии;
• дешевизна.

Значение емкостей керамических конденсаторов колеблется в пределах 0,1 мкФ.

Другие модели

Слюдяные серебряные конденсаторы сменили прежние слюдяные аналоги. Они обладают значительной стабильностью, герметичностью, большой емкостью на 1 ед. объёма. Элементы этого типа используют редко из-за их дороговизны. В производстве применяют в качестве изоляторов:

• воздух;
• бумагу;
• пластик.

Материалы предотвращают соприкосновение обкладок между собой. В металлобумажных и бумажных конденсаторах предусмотрены обкладки из фольги. Диэлектриком выступает специальная бумага, предварительно пропитанная жидким либо расплавленным диэлектриком.

Подобные элементы применяют в радиоустройствах с несколькими точками и низкими частотами. Детали стоят дешево. Их используют в разных целях. Если емкость переменная, конденсаторы применяют в телекоммуникациях с целью регулировки частоты. С их помощью настраивается телекоммуникационное оборудование.

Типичный пример — применение в источниках питания. Элементы фильтруют выпрямленное напряжение на выходе приборов. Одновременно их используют в умножителях напряжения с целью генерации завышенного напряжения. Они необходимы:

• в преобразователях;
• в устройствах бесперебойного питания для компьютеров;
• для хранения электронов.

Конденсаторы являются временным источником питания.

Сферы применения

С помощью конденсаторов можно решить разные задачи. Их устанавливают с целью хранения цифровых и прочих данных. Элементы цепи получили широкое применение в телемеханических приборах, где они регулируют сигналы. Таким способом конденсаторы сохраняют приборы от разных повреждений.

Устройство монтируется в источник бесперебойного питания, позволяя сглаживать напряжение при подключении к приборам разного оборудования, включая оргтехнику, компьютер. По аналогичному принципу работает источник бесперебойного питания. Если элементы цепи подключить к электрической цепи, начнет накапливаться энергия. В последующем её можно использовать на протяжении короткого периода. Такая функция позволяет выключить технику без сбоев, что важно в современном технологическом мире.

Рассматриваемые устройства вмонтированы в преобразователи напряжения. Они необходимы и для увеличения напряжения в электросети, величина которого будет больше входного значения. Эксплуатация конденсаторов в качестве временных источников питания имеет определенные ограничения. Это связывают специалисты с наличием у диэлектрика незначительной проводимости. Постепенно устройство разряжается. В качестве стабильного источника тока рекомендуется воспользоваться аккумуляторной батареей.

За счет способности накапливать и направлять заряд в сеть производители используют конденсаторы в лазерах, вспышках для фотоаппаратов. Без описываемого элемента невозможно представлять современные электротехнические и электронные приборы. Его используют при производстве промышленных и бытовых устройств. При этом обеспечивается безопасность электрической цепи, увеличивается срок её эксплуатации.