'n Kapasitor is 'n elektroniese komponent wat gebruik word om elektriese energie te stoor.
Kapasitors word gemaak van twee metaalplate geskei deur 'n isolator, gewoonlik 'n diëlektrikum, en kan 'n lading vir 'n tydperk stoor.
Hulle word in 'n wye verskeidenheid elektroniese stroombane gebruik en kan gebruik word om energie te filter of te stoor en kan ook gebruik word om eenvoudige ossillatorstroombane te bou.
In hierdie artikel sal ons bespreek wat 'n kapasitor is, waarvoor dit gebruik word en hoe dit werk.
Wat is 'n kapasitor?
'n Kapasitor is 'n elektriese komponent wat energie stoor in die vorm van 'n elektriese lading. Dit bestaan uit twee geleidende plate in 'n diëlektriese materiaal (isolerende materiaal). Wanneer dit aan 'n kragbron gekoppel word, word die plate gelaai en elektriese energie word in die diëlektriese materiaal gestoor. Hierdie gestoorde energie kan dan vrygestel word wanneer nodig, sodat dit vir enige aantal toepassings gebruik kan word.
Kapasitors kom in baie vorms, groottes en materiale voor – alles afhangend van hul doel. Die mees algemene tipe kapasitor staan bekend as 'n filmkapasitor – dit gebruik dun lae plastiek of keramiek as die diëlektriese materiaal, met dun geleidende metaalstroke bekend as 'elektrodes' aan weerskante. Hierdie tipe kapasitors word wyd gebruik in elektronika as gevolg van hul lae koste en duursame eienskappe.
Kapasitors word ook gebruik in ander toepassings soos motors en kragbronne waar hulle help om spanning te reguleer of geraas en steurings uit te filter wat wisselvallige werkverrigting kan veroorsaak of komponente langs die lyn kan beskadig. Soos elektronika al hoe meer kompleks word, speel kapasitors 'n selfs belangriker rol binne hierdie stelsels; help om presiese stroomvloei te handhaaf tydens skakeloperasies of verskaf buffering teen skielike veranderinge in spanningsvlakke vanaf eksterne bronne.
Tipes kapasitors
Kapasitors kom in 'n aantal tipes, groottes en style. Sommige kapasitors word in hoë-end klankstelsels gebruik, terwyl ander in rekenaars of tuissekuriteitstelsels gebruik word. Hulle dien almal dieselfde basiese doel; hulle stoor elektriese energie wanneer stroom vrygestel word en gee daardie energie terug wanneer die stroom stop. Tipes sluit die volgende in:
Keramiekkapasitors: Dit is tipies klein en word vooraf op stroombaanborde gesoldeer. Hulle het 'n diëlektrikum wat van keramiekmateriaal gemaak word en word gewoonlik gebruik vir laevlak-elektronika, soos radiofrekwensie-interferensie (RFI) filters of omseil stroombane.
Elektrolitiese kapasitors: Dit word algemeen na verwys as gepolariseerde kapasitors omdat hulle 'n negatiewe anodeterminaal, 'n positiewe katodeterminaal en elektrolietoplossing binne die kapasitorliggaam het wat groter kapasitorkapasiteit moontlik maak. Hulle word tipies aangetref in kragbronne, filters, tydsberekeningkringe en baie ander punte van kragregulering.
Tantaalkapasitors: Gemaak van tantaaloksied, gebruik hierdie kapasitors 'n vaste toestand diëlektrikum (eerder as vloeibare elektroliet). Dit gee hulle beter temperatuurprestasie in vergelyking met elektrolitiese kapasitors, sowel as verbeterde stabiliteit oor tyd en beter konsekwentheid tussen bondelprodukte.
Film-/papierkapasitor: Hierdie tipe is saamgestel met gemetalliseerde film of papier wat dien as 'n isolator tussen twee aluminiumfoelieplate wat elektrodes met 'n hoë oppervlak skep sodat dit meer elektriese lading kan stoor. Word algemeen gebruik waar verdraagsaamheid vir elektriese steurings vereis word as gevolg van hul vermoë om oplewingstrome te weerstaan wat veroorsaak word deur boog- of vonkoorspanningstoestande.
Superkapasitor/ Ultrakapasitor: Ook bekend as supercap/ ultra cap of elektrochemiese dubbellaagkapasitor (EDLC), hierdie tipe het baie groot bergingskapasiteite (gewoonlik hoër as baie ander tipes) met verbeterde uithouvermoë (tot honderde duisende siklusse). Dit is ontwerp vir daardie toepassings wat groot hoeveelhede energie op aanvraag benodig, soos rugsteunsituasies vir datasentrums waar sekondes tel voordat iemand 'n ander kragbron handmatig kan aanskakel.
Gebruike van 'n kapasitor
Kapasitors is 'n basiese elektriese komponent wat 'n belangrike rol speel in 'n verskeidenheid toepassings. Hulle word algemeen gebruik om elektriese energie te stoor, filters te skep en in tydsberekeningsbane. Hulle word ook in motorklankstelsels sowel as verbruikerselektronika gebruik. Kom ons kyk na sommige van die gebruike van 'n kapasitor in meer besonderhede.
Kragtoevoer gladmaak
Kapasitors kan gebruik word om filtering in 'n kragtoevoerkring te verskaf en help om 'n gladder GS-spanning te skep. Dit word dikwels gesien in stroombane wat hoofkragbronne gebruik, waar gelykstelling die WS in gepulseerde GS verander. 'n Elektrolitiese kapasitor word gewoonlik oor die uitset van die gelykrigter gekoppel as 'n gladmaakelement vir die kragtoevoer. Die kapasitor laai vinnig en hou 'n deel van sy lading vas sodat dit help om enige pulse van die gelykrigter glad te maak en 'n meer stabiele spanning te verskaf om ander komponente te voed. Hoe hoër die kapasitansie, of bergingskapasiteit, in 'n kapasitor, hoe meer gladde effek sal daar wees, aangesien dit meer energie kan absorbeer voordat dit herlaai moet word. In hierdie toepassing verminder kapasitors met hoër waarde fluktuasies, soos rimpelings in spanningsvlakke en spanningspieke wat deur lasveranderinge veroorsaak word, wat stabiliteit verskaf aan verdere elemente binne 'n toepassing se stroombaan.
Seinverwerking
Kapasitors word wyd gebruik in seinverwerking en elektroniese kommunikasie. Hulle is noodsaaklike komponente in die meeste elektroniese stroombane, as gevolg van hul vermoë om energie te stoor en vry te stel.
In seinverwerking kan kapasitors gebruik word vir hul vermoë om geraas te verminder en ongewenste frekwensies of seine uit te filter. Die beskerming van seine teen geraas word gladmaak of laagdeurlaatfiltrering genoem, en word gewoonlik bereik deur die gebruik van kapasitors.
In elektroniese kommunikasie kan 'n kapasitor gebruik word om 'n elektriese sein van een vorm na 'n ander te transformeer sonder om die frekwensie daarvan te verander. Hierdie proses staan bekend as koppeling of spanningoordrag, en kapasitors word ook algemeen vir hierdie doel in radio-ontvangers en -senders gebruik. Boonop tree kapasitors op as deel van hoë deurlaatfilters, wat lae-frekwensie seine verwyder terwyl hoërs langs die pad verbygaan.
Kapasitors word ook dikwels in aktiewe analoogfilters gebruik: hulle bepaal die frekwensieweergawe van 'n filter deur die afsnyfrekwensie daarvan in te stel. As sodanig speel hulle 'n deurslaggewende rol in die beheer van oudioseine wanneer musiektoerusting soos versterkers of mengkonsoles ontwerp word.
Tydsberekening
Tydsberekening is 'n algemene gebruik van kapasitors. In alledaagse stroombane word weerstande gewoonlik vir tydsberekening gebruik. In hoëspanning- of hoëfrekwensie-situasies kan kapasitors egter dikwels eerder gebruik word. Dit is dikwels voordelig om kapasitors vir tydsberekening te gebruik omdat hulle nie krag so vinnig as resistors afvoer nie en hoër spannings kan hanteer met minder risiko van onderbrekings.
Benewens die verskaffing van 'n veilige en doeltreffende manier om spanning en stroom in 'n stroombaan te beheer, word kapasitors ook gebruik om krag te verskaf by sekere datapunte vir komponente soos LED's of transistors wat dalk stroompulse benodig wanneer dit geaktiveer word. Dit kan help om die sein wat deur die komponent gestuur word, te versterk sodat dit verder beweeg sonder om energie of integriteit te verloor.
Kapasitors word ook op groot skaal in oudiotoerusting gebruik om seine uit te filter en vervorming te verminder terwyl dit steeds nuttige inligting toelaat, alhoewel met minimum geraasinterferensie. Soos vroeër genoem, word hulle ook algemeen oor luidsprekerterminale geplaas om te help om toevallige kortsluitings te beperk terwyl dit ook 'n eweredige lasverdeling op die versterkeruitsetstadiums behou.
Wanneer dit kreatief en met begrip van elektrisiteit gebruik word, het kapasitors 'n ongelooflike kapasiteit om ladingvloei te vorm - wat ingenieurs in staat stel om ongelooflike komplekse oudiostelsels te ontwikkel teen minimale koste.
Algemene toepassings
Kapasitors is elektriese komponente wat algemeen in 'n verskeidenheid toepassings gebruik word. Hul vermoë om energie te stoor maak hulle noodsaaklike komponente van stelsels wat 'n bestendige toevoer van energie oor 'n tydperk benodig. Hulle word in baie toepassings gebruik, insluitend kragbronne, motors, klankstelsels, HVAC-stelsels en meer. In hierdie artikel sal ons sommige van die mees algemene kapasitortoepassings ondersoek.
Motors
Motors gebruik kapasitors om die spoed van die motor te beheer of om die opstartwringkrag te verbeter. Dit word gedoen deur 'n voorsiening te maak of te verwyder fase na die elektriese motorwikkelings. Gebruik in veranderlike frekwensie-aandrywers, kragbronne en ander toepassings, kan kapasitors spanning of stroom in gepulseerde vragte aanpas en verhoed dat energie vermors word deur ongewenste energie van kragstelsels af te dryf. In strome onder mediumfrekwensiemotors word groot kapasitorwaardes gewoonlik aan albei kante van die motor gebruik om fasekompensasiekapasitorbanke te laat loop om die harmoniese effek van stroomgolwe wat deur 'n omsetter se nie-lineêre las veroorsaak word, te verlig
Beligting
Kapasitors kan gebruik word om beligtingstelsels van alle groottes aan te dryf en te reguleer. In elektroniese ballasts word dit gebruik om stroomvloei te beheer en die aanskakelproses vir fluoresserende ligte en hoë-intensiteit ontladingsbeligting te bespoedig. Hulle help ook om die flikkering van ligte te verminder. In getransistoriseerde stroombaanstelsels handhaaf kapasitors 'n deurlopende elektriese stroom, wat help om te verseker dat die ligte aanbly. Daarbenewens bied hulle beskerming tydens spanningstuwings deur die elektriese las op beligtingstoebehore in beide binne en buite omgewings te verminder.
Automotive
Motorkapasitors is veral belangrik omdat hulle verantwoordelik is om 'n voertuig se elektriese stelsel te help om teenstrydighede in die vloei van elektrisiteit, wat algemeen in baie voertuie voorkom, te verminder en te vergoed. Motorkapasitors stoor energie om krag aan die motor se alternator of aansittermotor te verskaf wanneer dit nodig is. Hierdie energie word gebruik om spanningspieke te neutraliseer wat geskep word wanneer die stroomaanvraag die kapasiteit van die battery of alternator oorskry. Motorkapasitors kan ook in oudiostelsels gebruik word, wat strome binne versterkers en luidsprekers beheer. Deur spanningskommelings glad te maak, help motorkapasitors om die batterylewe te verleng en die spanning op ander elektriese komponente te verminder.
Kapasitorveiligheid
Veiligheid moet altyd 'n topprioriteit wees wanneer daar met 'n kapasitor gewerk word. Kapasitors stoor energie en moet versigtig hanteer word terwyl dit gelaai of ontlaai word. In hierdie afdeling gaan ons oor die veiligheidsriglyne om te gebruik wanneer daar met 'n kapasitor gewerk word en bespreek ons potensiële risiko's wat daarmee gepaard gaan.
Vermy kortbroeke
Wanneer kapasitors gebruik word, is dit belangrik om die potensiaal vir kortbroeke in gedagte te hou omdat dit elektriese komponente is. Kortsluiting vind plaas wanneer 'n kapasitor homself kortsluit. Terwyl kortbroeke veroorsaak kan word deur vervaardigingsdefekte of ander eksterne faktore, word die meeste kortbroeke veroorsaak deur onbehoorlike gebruik van kapasitors.
Om kortbroeke te vermy, moet jy altyd voorsorg tref met kapasitors. Die volgende metodes sal jou help om kapasitorveiligheid te handhaaf:
1) Moet nooit kapasitors aan oormatige spanning of spanning onderwerp deur hulle te oorlaai nie;
2) Moenie kapasitors vir lang tydperke in 'n oorlaaide toestand laat nie;
3) Gebruik altyd toepaslike monteertegnieke en/of metodes wat skokisolasie verseker;
4) Moenie twee verskillende polariteite aanmekaar koppel nie, aangesien dit boogvorming kan veroorsaak en moontlik die kapasitor kan beskadig;
5) Inspekteer gekwalifiseerde komponente of materiale (soos isolasiemateriaal) om te verseker dat daar geen defekte is voor installasie nie;
6) Gee noukeurig aandag aan laaivereistes - dwing verminderde laai af waar moontlik en dwing voldoende monteertegnieke af vir alle komponente; en
7) Wees bewus daarvan dat bystandspannings 'n stroom deur die stroombaan sal veroorsaak, wat moontlik kapasitorstandaardgraderings kan beskadig as dit nie gekontroleer word nie.
Deur hierdie voorsorgmaatreëls te tref, kan gebruikers help om veilige gebruik te handhaaf en te voorkom dat gevaarlike situasies voorkom as gevolg van kortsluitings of ander probleme met hul kapasitors. Dit is belangrik om te onthou dat veiligheid altyd 'n topprioriteit is wanneer daar met elektronika gewerk word en veral met enigiets wat elektrisiteit behels!
Ontlaai kapasitors
Dit is baie belangrik om te verseker dat kapasitors behoorlik ontlaai word wanneer dit hanteer of vervang word. Om 'n veilige ontlading uit te voer, koppel 'n weerstand van 1k ohm tot 10k ohm tussen elke terminaal van die kapasitor en grond. Die spanning oor die kapasitor sal vinnig verdwyn sonder om boog te vorm of vonke te genereer, wat veilige vervanging of hantering moontlik maak.
Jy moet ook onthou om hoëspanningkapasitors behoorlik te ontlaai voor wegdoening. As jy nie hierdie komponente veilig ontlaai nie, kan dit 'n elektriese gevaar inhou en selfs 'n brand begin! Die ontlading van hierdie komponente behels om 'n geïsoleerde draad tussen twee terminale op die komponent aan te haak en dit dan oor 'n paar minute te ontlaai. Maak seker dat jy 'n veiligheidsbril dra terwyl jy hierdie prosedure uitvoer om jou oë te beskerm teen vonke wat tydens die ontladingsproses gegenereer word.
Wegdoen van kapasitors
Wanneer kapasitors weggedoen word, is dit belangrik om die regte voorsorgmaatreëls te tref vir beide veiligheid en omgewingsbeskerming. Omdat kapasitors moontlike gifstowwe kan bevat, soos lood, barium en ander metale, moet jy vermy om hierdie items in gewone vullisdromme of stortingsterreine te stort. In plaas daarvan moet hulle op 'n eko-vriendelike manier weggedoen word deur 'n geskikte herwinningsinsamelingsentrum of 'n verskaffer te vind wat spesialiseer in die wegdoen van gevaarlike materiale.
Dit is belangrik om te verseker dat alle kapasitors steeds 'n lading hou voor wegdoening - selfs al is hulle as "dooie" kapasitors gemerk. Kapasitors kan oorblywende ladings behou en kan ontlaai wanneer dit hanteer word; daarom moet jy versigtig wees wanneer jy hulle hanteer totdat jy hulle ontslaan het. Om die kapasitor veilig te ontlaai, sal jy 'n geïsoleerde skroewedraaier nodig hê wat lank genoeg is om jou hand terug te hou van die terminale sodat die spanning nie jou greep spring nie. Sodra gelaaide kapasitors ontlaai is, verwyder enige los isolasie met tang of draadsnyers en draai dan om isolators voordat dit behoorlik weggedoen word.
Gevolgtrekking
Ten slotte, kapasitors is noodsaaklike komponente in enige elektriese stroombaan. Hulle word gebruik om energie te stoor, om geraas uit te filter en om 'n stroombron vir AC-stroombane te verskaf. Kapasitors kom in 'n verskeidenheid vorms voor en het 'n wye reeks toepassings. Om die basiese beginsels van kapasitors te verstaan, sal jou help om die regte komponente vir jou projek te identifiseer.
Opsomming van kapasitor basiese beginsels
Om kapasitor basiese beginsels op te som, 'n kapasitor is 'n elektriese komponent wat bestaan uit twee geleidende plate geskei deur 'n isolerende materiaal wat die diëlektrikum genoem word. Dit word gebruik om energie in die vorm van 'n elektriese veld te stoor. Kapasitors word algemeen in elektroniese stroombane gebruik, gewoonlik in samewerking met resistors en geïntegreerde stroombane soos mikroverwerkers, om stroom- en spanningsvlakke te reguleer. Hulle kan ook gebruik word om seine te filter en maksimum kragoordrag in sekere stroombane te verskaf. Wanneer u 'n kapasitor vir u spesifieke toepassing kies, is dit belangrik om die bedryfspanning, bedryfstemperatuur, pakketgrootte en kapasitansiewaardereeks van die kapasitortipe wat u kies, in ag te neem.
Voordele van die gebruik van kapasitors
Kapasitors kan in 'n verskeidenheid toepassings gebruik word as gevolg van hul vermoë om energie te stoor en vry te stel wanneer dit nodig is. Hulle is ook in staat om groot hoeveelhede stroom te hanteer, so hulle word dikwels as filters en stroombaanremme gebruik. Verder kan kapasitors help om elektriese geraas te verminder en doeltreffendheid in kragkringe te verhoog. As gevolg hiervan word hulle wyd gebruik in hoëkrag elektroniese toestelle soos rekenaars, selfone en televisiestelle.
Kapasitors hou 'n aantal voordele in wanneer dit by elektronika kom. Hulle help byvoorbeeld om die spanningsvlak stabiel te hou deur tydelike berging te verskaf vir hoë-energie-pulse of kort stroomsarsies wat andersins elektroniese komponente mettertyd kan beskadig. Hul ontwerp help ook om elektromagnetiese interferensie (EMI) regdeur die stelsel of binne 'n individuele stroombaan te filter. Dit is belangrik om te verhoed dat ongewenste seine die stelsel binnegaan of seine wat reeds daarin is, ontwrig.
Boonop verskaf kapasitors onmiddellike stroom wanneer dit nodig is, kan kragverbruik dramaties verminder in enige WS-aangedrewe stelsel deur aansitkapasitorbeheer en sinchrone motorwerking moontlik te maak – wat van kritieke belang is vir langtermynwerking in uiterste omgewingstoepassings soos straatbeligtingstelsels en HVAC-motors. Laastens, stabilisering van sinusgolwe wat deur AC-stroombane geskep word, is een van hul primêre funksies - hulle trek energie uit by sekere frekwensies terwyl hulle energie by ander frekwensies versterk - verminder spanningsvervorming en verseker skoon kragbestuur oor alle kanale.
Ek is Joost Nusselder, die stigter van Neaera en 'n inhoudsbemarker, pa, en hou daarvan om nuwe toerusting uit te probeer met kitaar in die hart van my passie, en saam met my span skep ek sedert 2020 in-diepte blogartikels om lojale lesers te help met opnames en kitaarwenke.
