Kondenzator je elektronska komponenta koja se koristi za skladištenje električne energije.
Kondenzatori su napravljeni od dvije metalne ploče razdvojene izolatorom, obično dielektrikom, i mogu pohraniti naboj na određeno vrijeme.
Koriste se u širokom spektru elektronskih kola i mogu se koristiti za filtriranje ili skladištenje energije, a mogu se koristiti i za izgradnju jednostavnih oscilatornih kola.
U ovom članku ćemo razgovarati o tome šta je kondenzator, za šta se koristi i kako radi.
Šta je kondenzator?
Kondenzator je električna komponenta koja pohranjuje energiju u obliku električnog naboja. Sastoji se od dvije provodljive ploče koje se nalaze unutar dielektričnog materijala (izolacijski materijal). Kada su spojene na izvor napajanja, ploče se nabijaju i električna energija se pohranjuje u dielektričnom materijalu. Ova uskladištena energija se tada može osloboditi kada je to potrebno, što joj omogućava da se koristi za bilo koji broj aplikacija.
Kondenzatori dolaze u različitim oblicima, veličinama i materijalima – sve ovisno o njihovoj namjeni. Najčešći tip kondenzatora je poznat kao filmski kondenzator – on koristi tanke slojeve plastike ili keramike kao dielektrični materijal, sa tankim vodljivim metalnim trakama poznatim kao 'elektrode' na obje strane. Ovi tipovi kondenzatora se široko koriste u elektronici zbog svoje niske cijene i izdržljivosti.
Kondenzatori se također koriste u drugim aplikacijama kao što su motori i izvori napajanja gdje pomažu u regulaciji napona ili filtriranju buke i smetnji koje mogu uzrokovati nepravilne performanse ili oštetiti komponente niz liniju. Kako elektronika postaje sve složenija, kondenzatori igraju još važniju ulogu u ovim sistemima; pomaže u održavanju preciznih strujnih tokova tokom komutacijskih operacija ili osigurava puferovanje protiv naglih promjena nivoa napona iz vanjskih izvora.
Vrste kondenzatora
Kondenzatori dolaze u više vrsta, veličina i stilova. Neki kondenzatori se koriste u vrhunskim audio sistemima, dok se drugi koriste u računarima ili kućnim sigurnosnim sistemima. Svi služe istoj osnovnoj svrsi; oni pohranjuju električnu energiju kada se struja oslobodi i vraćaju tu energiju kada struja prestane. Vrste uključuju sljedeće:
Keramički kondenzatori: Ovi su obično mali i dolaze prethodno zalemljeni na ploče. Imaju dielektrik napravljen od keramičkog materijala i obično se koriste za elektroniku niskog nivoa, kao što su radiofrekventne smetnje (RFI) filteri ili zaobilaznih kola.
Elektrolitički kondenzatori: Oni se obično nazivaju polariziranim kondenzatorima jer imaju negativni anodni terminal, pozitivni katodni terminal i otopinu elektrolita unutar tijela kondenzatora što omogućava veći kapacitet kondenzatora. Obično se nalaze u izvorima napajanja, filterima, vremenskim krugovima i mnogim drugim točkama regulacije snage.
Tantalni kondenzatori: Napravljeni od tantal oksida, ovi kondenzatori koriste čvrsti dielektrik (umjesto tečni elektrolit). Ovo im daje bolje temperaturne performanse u poređenju sa elektrolitičkim kondenzatorima, kao i poboljšanu stabilnost tokom vremena i bolju konzistentnost između serijskih proizvoda.
Film/papirni kondenzator: Ovaj tip je napravljen od metaliziranog filma ili papira koji djeluje kao izolator između dvije ploče od aluminijske folije stvarajući elektrode velike površine tako da može pohraniti više električnog naboja. Uobičajeno se koristi tamo gdje je potrebna tolerancija na električne smetnje zbog njihove sposobnosti da izdrže udarne struje uzrokovane lukovima ili uvjetima prenapona.
Superkondenzator/ Ultrakondenzator: Poznat i kao supercap/ ultra kapa ili elektrohemijski dvoslojni kondenzator (EDLC), ovaj tip ima veoma velike kapacitete skladištenja (generalno veći od mnogih drugih tipova) sa poboljšanom izdržljivošću (do stotine hiljada ciklusa). Dizajniran je za one aplikacije koje zahtijevaju velike količine energije na zahtjev, kao što je rezervna situacija za podatkovne centre gdje se računaju sekunde prije nego što neko može ručno uključiti drugi izvor napajanja.
Upotreba kondenzatora
Kondenzatori su osnovna električna komponenta koja igra važnu ulogu u raznim primjenama. Obično se koriste za pohranjivanje električne energije, stvaranje filtera i u vremenskim krugovima. Koriste se i u audio sistemima automobila, kao i u potrošačkoj elektronici. Pogledajmo detaljnije neke od namjena kondenzatora.
Izglađivanje napajanja
Kondenzatori se mogu koristiti za obezbjeđivanje filtriranja u strujnom kolu i pomoći u stvaranju glatkijeg istosmjernog napona. Ovo se često vidi u krugovima koji koriste napajanje iz mreže, gdje ispravljanje pretvara AC u impulsni DC. Elektrolitički kondenzator je normalno povezan preko izlaza ispravljača kao element za izravnavanje napajanja. Kondenzator se brzo puni, zadržavajući dio svog naboja tako da pomaže uglađivanju bilo kakvih impulsa iz ispravljača i osigurava stabilniji napon za napajanje drugih komponenti. Što je veći kapacitet ili kapacitet skladištenja u kondenzatoru, to će biti više efekta izglađivanja jer može apsorbirati više energije prije nego što zahtijeva ponovno punjenje. U ovoj aplikaciji, kondenzatori veće vrednosti smanjuju fluktuacije, kao što su talasi u nivoima napona i skokovi napona uzrokovani promenama opterećenja, obezbeđujući stabilnost daljim elementima unutar kola aplikacije.
Obrada signala
Kondenzatori se široko koriste u obradi signala i elektronskoj komunikaciji. One su bitne komponente u većini elektronskih kola, zbog svoje sposobnosti da pohranjuju i oslobađaju energiju.
U obradi signala, kondenzatori se mogu koristiti zbog njihove sposobnosti da smanje šum i filtriraju neželjene frekvencije ili signale. Zaštita signala od šuma naziva se uglađivanjem ili niskopropusnim filtriranjem, a uglavnom se postiže upotrebom kondenzatora.
U elektronskoj komunikaciji, kondenzator se može koristiti za transformaciju električnog signala iz jednog oblika u drugi bez promjene njegove frekvencije. Ovaj proces je poznat kao spajanje ili prijenos napona, a kondenzatori se također obično koriste u tu svrhu u radio prijemnicima i predajnicima. Osim toga, kondenzatori djeluju kao dio visokopropusnih filtera, koji uklanjaju niskofrekventne signale dok prolaze više duž putanje.
Kondenzatori se takođe često koriste u aktivnim analognim filterima: oni određuju frekvencijski odziv filtera postavljanjem njegove granične frekvencije. Kao takvi, oni igraju ključnu ulogu u kontroli audio signala pri dizajniranju muzičke opreme kao što su pojačala ili miks konzole.
podešavanje vremena
Tajming je uobičajena upotreba kondenzatora. U svakodnevnim kolima, otpornici se obično koriste za mjerenje vremena. Međutim, u situacijama visokog napona ili visoke frekvencije, kondenzatori se često mogu koristiti umjesto njih. Često je korisno koristiti kondenzatore za mjerenje vremena jer oni ne rasipaju snagu tako brzo kao otpornici i mogu podnijeti veće napone uz manji rizik od kvarova.
Pored obezbeđivanja sigurnog i efikasnog načina kontrole napona i struje u kolu, kondenzatori se takođe koriste za obezbeđivanje napajanja u određenim tačkama podataka za komponente kao što su LED diode ili tranzistori kojima će možda biti potrebni impulsi struje kada se aktiviraju. Ovo može pomoći u jačanju signala koji šalje komponenta tako da putuje dalje bez gubitka energije ili integriteta.
Kondenzatori se takođe uveliko koriste u audio opremi za filtriranje signala i smanjenje izobličenja, dok i dalje omogućavaju korisne informacije uz minimalne smetnje. Kao što je ranije spomenuto, oni se također obično postavljaju preko terminala zvučnika kako bi se ograničili slučajni kratki spojevi, a istovremeno održavala ravnomjerna raspodjela opterećenja na izlaznim stupnjevima pojačala.
Kada se koriste kreativno i sa razumevanjem električne energije, kondenzatori imaju neverovatan kapacitet da oblikuju tok punjenja – omogućavajući inženjerima da razviju neverovatno složene audio sisteme uz minimalne troškove.
Uobičajene aplikacije
Kondenzatori su električne komponente koje se obično koriste u raznim aplikacijama. Njihova sposobnost skladištenja energije čini ih esencijalnim komponentama sistema koji zahtijevaju stalnu opskrbu energijom tokom određenog vremenskog perioda. Koriste se u mnogim aplikacijama uključujući napajanje, motore, audio sisteme, HVAC sisteme i još mnogo toga. U ovom članku ćemo istražiti neke od najčešćih primjena kondenzatora.
Motors
Motori koriste kondenzatore za kontrolu brzine motora ili poboljšanje momenta pokretanja. Ovo se radi pružanjem ili uklanjanjem a faza na namotaje elektromotora. Koristeći se u frekventnim pretvaračima, izvorima napajanja i drugim aplikacijama, kondenzatori mogu podesiti napon ili struju u impulsnim opterećenjima i spriječiti rasipanje energije rasipanjem neželjene energije iz energetskih sistema. U strujama pod motorima srednje frekvencije, velike vrijednosti kondenzatora se obično koriste na oba kraja motora za pokretanje baterija kondenzatora za kompenzaciju faze kako bi se ublažio harmonijski učinak strujnih valova uzrokovanih nelinearnim opterećenjem pretvarača
rasvjeta
Kondenzatori se mogu koristiti za napajanje i regulaciju sistema rasvjete svih veličina. U elektronskim prigušnicama se koriste za kontrolu toka struje i ubrzavanje procesa pokretanja fluorescentnih svjetala i rasvjete visokog intenziteta. Takođe pomažu u smanjenju treperenja svjetla. U sistemima tranzistorskih kola, kondenzatori održavaju kontinuiranu električnu struju, pomažući da se osigura da svjetla ostanu upaljena. Osim toga, oni nude zaštitu tokom napona smanjenjem električnog opterećenja na rasvjetnim tijelima kako u zatvorenom tako iu vanjskom okruženju.
Automotive
Automobilski kondenzatori su posebno važni jer su odgovorni za pomoć električnom sistemu vozila da smanji i nadoknadi nedosljednosti u protoku električne energije, što je uobičajeno u mnogim vozilima. Automobilski kondenzatori pohranjuju energiju kako bi osigurali napajanje alternatoru ili starteru automobila kada je to potrebno. Ova energija se koristi za neutralizaciju skokova napona koji nastaju kada potražnja za strujom premašuje kapacitet baterije ili alternatora. Automobilski kondenzatori se također mogu koristiti u audio sistemima, kontrolirajući struje unutar pojačala i zvučnika. Izglađujući fluktuacije napona, automobilski kondenzatori pomažu produžiti vijek trajanja baterije i smanjiti opterećenje drugih električnih komponenti.
Sigurnost kondenzatora
Sigurnost bi uvijek trebala biti glavni prioritet kada radite s kondenzatorom. Kondenzatori pohranjuju energiju i njima je potrebno pažljivo rukovati dok se pune ili prazne. U ovom odjeljku ćemo proći kroz sigurnosne smjernice za korištenje pri radu s kondenzatorom i razmotriti potencijalne rizike povezane s njim.
Izbjegavanje kratkih hlača
Kada koristite kondenzatore, važno je imati na umu mogućnost kratkog spoja zbog činjenice da su to električne komponente. Kratki spoj nastaje kada se kondenzator sam kratko spoji. Iako kratki spojevi mogu biti uzrokovani greškama u proizvodnji ili drugim vanjskim faktorima, većina kratkih spojeva je uzrokovana nepravilnim korištenjem kondenzatora.
Da biste izbjegli kratke spojeve, uvijek morate poduzeti mjere opreza s kondenzatorima. Sljedeće metode će vam pomoći da održite sigurnost kondenzatora:
1) Nikada nemojte izlagati kondenzatore prevelikom naprezanju ili naprezanju tako što ćete ih prepuniti;
2) Ne ostavljajte kondenzatore u preopterećenom stanju na duži vremenski period;
3) Uvek koristite odgovarajuće tehnike montaže i/ili metode koje obezbeđuju izolaciju od udara;
4) Nemojte spajati dva različita polariteta zajedno jer bi to moglo uzrokovati iskrenje i potencijalno oštećenje kondenzatora;
5) Pregledajte kvalifikovane komponente ili materijale (kao što su izolacioni materijali) kako biste bili sigurni da nema grešaka pre ugradnje;
6) Obratite posebnu pažnju na zahtjeve za opterećenje - nametnite smanjeno opterećenje kada je to moguće i primenite adekvatne tehnike montaže za sve komponente; i
7) Imajte na umu da će naponi u stanju pripravnosti uzrokovati protok struje kroz kolo, što bi potencijalno moglo oštetiti standardne vrijednosti kondenzatora ako se ne provjeri.
Poduzimajući ove mjere opreza, korisnici mogu pomoći u održavanju sigurnog korištenja i spriječiti nastanak opasnih situacija zbog kratkih spojeva ili drugih problema s njihovim kondenzatorima. Važno je zapamtiti da je sigurnost uvijek na prvom mjestu kad god radite s elektronikom, a posebno sa bilo čim što uključuje električnu energiju!
Kondenzatori za pražnjenje
Vrlo je važno osigurati da se kondenzatori pravilno isprazne prilikom rukovanja ili zamjene. Da biste izvršili sigurno pražnjenje, spojite otpornik od 1k ohma do 10k oma između svakog terminala kondenzatora i mase. Napon na kondenzatoru će se brzo raspršiti bez stvaranja luka ili stvaranja varnica, omogućavajući sigurnu zamjenu ili rukovanje.
Također morate imati na umu da pravilno ispraznite visokonaponske kondenzatore prije odlaganja. Ako ove komponente ne ispraznite na siguran način, mogu predstavljati električnu opasnost, pa čak i izazvati požar! Pražnjenje ovih komponenti uključuje spajanje izolirane žice između dva terminala na komponenti i zatim je pražnjenje tijekom nekoliko minuta. Obavezno nosite zaštitne naočare dok provodite ovu proceduru kako biste zaštitili svoje oči od varnica koje nastaju tokom procesa pražnjenja.
Odlaganje kondenzatora
Prilikom odlaganja kondenzatora, važno je poduzeti odgovarajuće mjere opreza kako za sigurnost tako i za zaštitu okoliša. Budući da kondenzatori mogu sadržavati moguće toksine, kao što su olovo, barij i drugi metali, trebali biste izbjegavati bacanje ovih predmeta u obične kante za smeće ili deponije. Umjesto toga, trebalo bi ih zbrinuti na ekološki prihvatljiv način pronalaženjem odgovarajućeg sabirnog centra za reciklažu ili dobavljača koji je specijaliziran za odlaganje opasnih materijala.
Važno je osigurati da svi kondenzatori još uvijek drže napunjenost prije odlaganja - čak i ako su označeni kao "mrtvi" kondenzatori. Kondenzatori mogu zadržati zaostalo naelektrisanje i mogu se isprazniti kada se njima rukuje; stoga morate biti oprezni pri rukovanju njima dok ih ne ispraznite. Da biste sigurno ispraznili kondenzator, trebat će vam izolirani odvijač dovoljno dugačak da držite ruku podalje od terminala tako da napon ne skoči u vaš hvat. Nakon što se napunjeni kondenzatori isprazne, uklonite labavu izolaciju kliještima ili rezačima žice, a zatim omotajte izolatore prije nego što ih pravilno odložite.
zaključak
Zaključno, kondenzatori su bitne komponente u svakom električnom kolu. Koriste se za skladištenje energije, za filtriranje buke i za obezbjeđivanje izvora struje za AC kola. Kondenzatori dolaze u različitim oblicima i imaju širok spektar primjena. Razumijevanje osnova kondenzatora pomoći će vam da identificirate prave komponente za vaš projekt.
Sažetak osnova kondenzatora
Da sumiramo osnove kondenzatora, kondenzator je električna komponenta sastavljena od dvije provodne ploče razdvojene izolacijskim materijalom koji se naziva dielektrik. Koristi se za skladištenje energije u obliku električnog polja. Kondenzatori se obično koriste u elektronskim kolima, obično u kombinaciji sa otpornicima i integrisanim kolima kao što su mikroprocesori, za regulaciju nivoa struje i napona. Takođe se mogu koristiti za filtriranje signala i obezbeđivanje maksimalnog prenosa snage u određenim kolima. Prilikom odabira kondenzatora za vašu specifičnu primjenu, važno je uzeti u obzir radni napon, radnu temperaturu, veličinu pakovanja i raspon vrijednosti kapacitivnosti tipa kondenzatora koji odaberete.
Prednosti korištenja kondenzatora
Kondenzatori se mogu koristiti u raznim aplikacijama zbog njihove sposobnosti da pohranjuju energiju i oslobađaju je kada je to potrebno. Oni su također sposobni podnijeti velike količine struje, pa se često koriste kao filteri i kočnice. Nadalje, kondenzatori mogu pomoći u smanjenju električne buke i povećanju efikasnosti u strujnim krugovima. Kao rezultat toga, oni se široko koriste u elektronskim uređajima velike snage kao što su kompjuteri, mobilni telefoni i televizori.
Kondenzatori imaju niz prednosti kada je u pitanju elektronika. Na primjer, oni pomažu u održavanju stabilnog nivoa napona tako što obezbjeđuju privremenu memoriju za visokoenergetske impulse ili kratke navale struje koji inače mogu oštetiti elektronske komponente tokom vremena. Njihov dizajn takođe pomaže da se filtriraju elektromagnetne smetnje (EMI) kroz sistem ili unutar pojedinačnog kola. Ovo je važno kako bi se spriječilo da neželjeni signali uđu u sistem ili ometaju signale koji su već u njemu.
Osim toga, kondenzatori obezbjeđuju trenutnu struju kada je to potrebno mogu dramatično smanjiti potrošnju energije u bilo kojem sistemu napajanom izmjeničnom strujom omogućavajući kontrolu startnog kondenzatora i sinhroni rad motora – što je kritično za dugotrajan rad u ekstremnim primjenama okruženja kao što su sistemi ulične rasvjete i HVAC motori. Konačno, stabilizacija sinusnih valova koje stvaraju AC krugovi jedna je od njihovih primarnih funkcija - oni izvlače energiju na određenim frekvencijama dok pojačavaju energiju na drugim frekvencijama - smanjujući izobličenje napona i osiguravajući čisto upravljanje energijom u svim kanalima.
Ja sam Joost Nusselder, osnivač Neaere i marketer sadržaja, tata i volim isprobavati novu opremu s gitarom u srcu moje strasti, a zajedno sa svojim timom stvaram detaljne članke na blogu od 2020. da pomognemo vjernim čitateljima savjetima za snimanje i gitaru.
