Kapasitor ialah komponen elektronik yang digunakan untuk menyimpan tenaga elektrik.
Kapasitor diperbuat daripada dua plat logam yang dipisahkan oleh penebat, biasanya dielektrik, dan boleh menyimpan cas untuk satu tempoh masa.
Ia digunakan dalam pelbagai jenis litar elektronik dan boleh digunakan untuk menapis atau menyimpan tenaga dan juga boleh digunakan untuk membina litar pengayun mudah.
Dalam artikel ini, kita akan membincangkan apa itu kapasitor, untuk apa ia digunakan, dan bagaimana ia berfungsi.
Apakah kapasitor?
Kapasitor ialah komponen elektrik yang menyimpan tenaga dalam bentuk cas elektrik. Ia terdiri daripada dua plat konduktif yang terkandung dalam bahan dielektrik (bahan penebat). Apabila disambungkan kepada sumber kuasa, plat menjadi bercas dan tenaga elektrik disimpan dalam bahan dielektrik. Tenaga yang disimpan ini kemudiannya boleh dilepaskan apabila diperlukan, membolehkan ia digunakan untuk sebarang aplikasi.
Kapasitor datang dalam pelbagai bentuk, saiz dan bahan – semuanya bergantung pada tujuannya. Jenis kapasitor yang paling biasa dikenali sebagai kapasitor filem – ini menggunakan lapisan nipis plastik atau seramik sebagai bahan dielektrik, dengan jalur logam konduktif nipis yang dikenali sebagai 'elektrod' pada kedua-dua sisi. Jenis kapasitor ini digunakan secara meluas dalam elektronik kerana kos rendah dan sifat tahan lama.
Kapasitor juga digunakan dalam aplikasi lain seperti motor dan bekalan kuasa di mana ia membantu mengawal voltan atau menapis bunyi dan gangguan yang boleh menyebabkan prestasi tidak menentu atau merosakkan komponen di bawah talian. Apabila elektronik menjadi semakin kompleks, kapasitor memainkan peranan yang lebih penting dalam sistem ini; membantu mengekalkan aliran arus yang tepat semasa operasi pensuisan atau menyediakan penimbalan terhadap perubahan mendadak dalam aras voltan daripada sumber luaran.
Jenis-jenis kapasitor
Kapasitor datang dalam beberapa jenis, saiz dan gaya. Sesetengah kapasitor digunakan dalam sistem audio mewah manakala yang lain digunakan dalam komputer atau sistem keselamatan rumah. Kesemuanya mempunyai tujuan asas yang sama; mereka menyimpan tenaga elektrik apabila arus dilepaskan dan mengembalikan tenaga tersebut apabila arus berhenti. Jenis termasuk yang berikut:
Kapasitor Seramik: Ini biasanya kecil dan datang pra-pateri pada papan litar. Mereka mempunyai dielektrik yang diperbuat daripada bahan seramik dan biasanya digunakan untuk elektronik peringkat rendah, seperti gangguan frekuensi radio (RFI) Penapis atau litar pintasan.
Kapasitor Elektrolitik: Ini biasanya dirujuk sebagai kapasitor terkutub kerana ia mempunyai terminal anod negatif, terminal katod positif dan larutan elektrolit di dalam badan kapasitor yang membolehkan kapasiti kapasitor yang lebih besar. Ia biasanya ditemui dalam bekalan kuasa, penapis, litar pemasaan dan banyak titik peraturan kuasa yang lain.
Kapasitor Tantalum: Diperbuat daripada tantalum oksida, kapasitor ini menggunakan dielektrik keadaan pepejal (bukannya elektrolit cecair). Ini memberikan mereka prestasi suhu yang lebih baik jika dibandingkan dengan kapasitor elektrolitik, serta kestabilan yang lebih baik dari semasa ke semasa dan konsistensi yang lebih baik antara produk kelompok.
Kapasitor Filem/Kertas: Jenis ini dibina dengan filem atau kertas berlogam yang bertindak sebagai penebat antara dua plat kerajang aluminium menghasilkan elektrod kawasan permukaan tinggi supaya ia boleh menyimpan lebih banyak cas elektrik. Biasa digunakan di mana toleransi terhadap gangguan elektrik diperlukan kerana keupayaannya untuk menahan arus lonjakan yang disebabkan oleh keadaan arka atau percikan voltan lampau.
Supercapacitor/ Ultracapacitor: Juga dikenali sebagai supercap/ ultra cap atau electrochemical double-layer capacitor (EDLC), jenis ini mempunyai kapasiti storan yang sangat besar (biasanya lebih tinggi daripada banyak jenis lain) dengan daya tahan yang lebih baik (sehingga ratusan ribu kitaran). Ia direka untuk aplikasi yang memerlukan sejumlah besar tenaga atas permintaan seperti situasi sandaran untuk pusat data di mana detik dikira sebelum seseorang boleh menghidupkan sumber kuasa lain secara manual.
Kegunaan Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektrik asas yang memainkan peranan penting dalam pelbagai aplikasi. Ia biasanya digunakan untuk menyimpan tenaga elektrik, mencipta penapis dan dalam litar pemasaan. Ia juga digunakan dalam sistem audio kereta serta elektronik pengguna. Mari kita lihat beberapa kegunaan kapasitor dengan lebih terperinci.
Pelicinan bekalan kuasa
Kapasitor boleh digunakan untuk menyediakan penapisan dalam litar bekalan kuasa dan membantu menghasilkan voltan DC yang lebih lancar. Ini sering dilihat dalam litar yang menggunakan bekalan kuasa utama, di mana pembetulan menukar AC menjadi DC berdenyut. Kapasitor elektrolitik biasanya disambungkan merentasi keluaran penerus sebagai elemen pelicin untuk bekalan kuasa. Kapasitor mengecas dengan cepat, menahan sebahagian daripada casnya supaya ia membantu melancarkan sebarang denyutan daripada penerus dan memberikan voltan yang lebih stabil untuk memberi makan kepada komponen lain. Lebih tinggi kapasitansi, atau kapasiti penyimpanan, dalam kapasitor, lebih banyak kesan pelicinan akan wujud kerana ia boleh menyerap lebih banyak tenaga sebelum memerlukan pengecasan semula. Dalam aplikasi ini, kapasitor bernilai lebih tinggi mengurangkan turun naik, seperti riak dalam tahap voltan dan lonjakan voltan yang disebabkan oleh perubahan beban, memberikan kestabilan kepada elemen selanjutnya dalam litar aplikasi.
Pemprosesan isyarat
Kapasitor digunakan secara meluas dalam pemprosesan isyarat dan komunikasi elektronik. Ia adalah komponen penting dalam kebanyakan litar elektronik, kerana keupayaannya untuk menyimpan dan membebaskan tenaga.
Dalam pemprosesan isyarat, kapasitor boleh digunakan untuk keupayaannya mengurangkan bunyi dan menapis frekuensi atau isyarat yang tidak diingini. Perlindungan isyarat daripada hingar dipanggil pelicinan atau penapisan laluan rendah, dan biasanya dicapai melalui penggunaan kapasitor.
Dalam komunikasi elektronik, kapasitor boleh digunakan untuk mengubah isyarat elektrik daripada satu bentuk kepada bentuk lain tanpa mengubah frekuensinya. Proses ini dikenali sebagai gandingan atau pemindahan voltan, dan kapasitor juga biasa digunakan untuk tujuan ini dalam penerima dan pemancar radio. Selain itu, kapasitor bertindak sebagai sebahagian daripada penapis laluan tinggi, yang mengeluarkan isyarat frekuensi rendah semasa melalui yang lebih tinggi di sepanjang laluan.
Kapasitor juga sering digunakan dalam penapis analog aktif: mereka menentukan sambutan frekuensi penapis dengan menetapkan kekerapan potongnya. Oleh itu, mereka memainkan peranan penting dalam mengawal isyarat audio apabila mereka bentuk peralatan muzik seperti penguat atau konsol campuran.
Masa
Masa adalah penggunaan biasa kapasitor. Dalam litar harian, perintang biasanya digunakan untuk pemasaan. Walau bagaimanapun, dalam keadaan voltan tinggi atau frekuensi tinggi, kapasitor selalunya boleh digunakan. Selalunya berfaedah untuk menggunakan kapasitor untuk pemasaan kerana ia tidak menghilangkan kuasa secepat perintang dan boleh mengendalikan voltan yang lebih tinggi dengan risiko kerosakan yang lebih rendah.
Selain menyediakan cara yang selamat dan cekap untuk mengawal voltan dan arus dalam litar, kapasitor juga digunakan untuk membekalkan kuasa pada titik data tertentu untuk komponen seperti LED atau transistor yang mungkin memerlukan denyutan arus apabila diaktifkan. Ini boleh membantu menguatkan isyarat yang dihantar oleh komponen supaya ia bergerak lebih jauh tanpa kehilangan tenaga atau integriti.
Kapasitor juga digunakan secara meluas dalam peralatan audio untuk menapis isyarat dan mengurangkan herotan sementara masih membenarkan maklumat berguna walaupun dengan gangguan bunyi yang minimum. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, ia juga biasanya diletakkan di seluruh terminal pembesar suara untuk membantu mengehadkan litar pintas yang tidak disengajakan sambil mengekalkan pengagihan beban yang sekata pada peringkat keluaran penguat.
Apabila digunakan secara kreatif dan dengan pemahaman tentang elektrik, kapasitor mempunyai kapasiti yang menakjubkan untuk membentuk aliran cas – membolehkan jurutera membangunkan sistem audio yang sangat kompleks pada kos yang minimum.
Permohonan Biasa
Kapasitor ialah komponen elektrik yang biasa digunakan dalam pelbagai aplikasi. Keupayaan mereka untuk menyimpan tenaga menjadikan mereka komponen penting dalam sistem yang memerlukan bekalan tenaga yang stabil dalam satu tempoh masa. Ia digunakan dalam banyak aplikasi termasuk bekalan kuasa, motor, sistem audio, sistem HVAC dan banyak lagi. Dalam artikel ini, kami akan meneroka beberapa aplikasi kapasitor yang paling biasa.
Motors
Motor menggunakan kapasitor untuk mengawal kelajuan motor atau meningkatkan tork permulaan. Ini dilakukan dengan menyediakan atau mengalih keluar a fasa kepada belitan motor elektrik. Digunakan dalam pemacu frekuensi berubah-ubah, bekalan kuasa dan aplikasi lain, kapasitor boleh melaraskan voltan atau arus dalam beban berdenyut dan menghalang tenaga daripada dibazirkan dengan menghilangkan tenaga yang tidak diingini daripada sistem kuasa. Dalam arus di bawah motor frekuensi sederhana, nilai kapasitor besar biasanya digunakan pada kedua-dua hujung motor untuk menjalankan bank kapasitor pampasan fasa untuk mengurangkan kesan harmonik gelombang semasa yang disebabkan oleh beban bukan linear penukar.
Lampu
Kapasitor boleh digunakan untuk kuasa dan mengawal sistem pencahayaan semua saiz. Dalam balast elektronik, ia digunakan untuk mengawal aliran arus dan mempercepatkan proses permulaan untuk lampu pendarfluor dan pencahayaan nyahcas intensiti tinggi. Ia juga membantu mengurangkan kelipan lampu. Dalam sistem litar transistor, kapasitor mengekalkan arus elektrik yang berterusan, membantu memastikan lampu kekal menyala. Selain itu, ia menawarkan perlindungan semasa lonjakan voltan dengan mengurangkan beban elektrik pada lekapan lampu dalam tetapan dalaman dan luaran.
Automotif
Kapasitor automotif amat penting kerana ia bertanggungjawab untuk membantu sistem elektrik kenderaan mengurangkan dan mengimbangi ketidakkonsistenan dalam aliran elektrik, yang biasa berlaku pada kebanyakan kenderaan. Kapasitor automotif menyimpan tenaga untuk membekalkan kuasa kepada alternator atau motor penghidup kereta apabila diperlukan. Tenaga ini digunakan untuk meneutralkan pancang voltan yang dicipta apabila permintaan semasa melebihi kapasiti bateri atau alternator. Kapasitor automotif juga boleh digunakan dalam sistem audio, mengawal arus dalam penguat dan pembesar suara. Dengan melancarkan turun naik voltan, kapasitor automotif membantu memanjangkan hayat bateri dan mengurangkan ketegangan pada komponen elektrik lain.
Keselamatan Kapasitor
Keselamatan harus sentiasa menjadi keutamaan apabila bekerja dengan kapasitor. Kapasitor menyimpan tenaga dan perlu dikendalikan dengan berhati-hati semasa dicas atau dinyahcas. Dalam bahagian ini, kami akan membincangkan garis panduan keselamatan untuk digunakan semasa bekerja dengan kapasitor dan membincangkan potensi risiko yang berkaitan dengannya.
Mengelakkan seluar pendek
Apabila menggunakan kapasitor, penting untuk mengingati potensi seluar pendek kerana fakta bahawa ia adalah komponen elektrik. pintasan berlaku apabila kapasitor litar pintas dengan sendirinya. Walaupun seluar pendek boleh disebabkan oleh kecacatan pembuatan atau faktor luaran lain, kebanyakan seluar pendek disebabkan oleh penggunaan kapasitor yang tidak betul.
Untuk mengelakkan seluar pendek, anda mesti sentiasa mengambil langkah berjaga-jaga dengan kapasitor. Kaedah berikut akan membantu anda mengekalkan keselamatan kapasitor:
1) Jangan sekali-kali menyebabkan kapasitor mengalami tekanan atau ketegangan yang berlebihan dengan mengecasnya secara berlebihan;
2) Jangan biarkan kapasitor dalam keadaan terbeban untuk jangka masa yang lama;
3) Sentiasa gunakan teknik pelekap yang sesuai dan/atau kaedah yang memastikan pengasingan kejutan;
4) Jangan sambungkan dua kekutuban yang berbeza bersama kerana ini boleh menyebabkan pengarkaan dan berpotensi merosakkan kapasitor;
5) Periksa komponen atau bahan yang layak (seperti bahan penebat) untuk memastikan tiada kecacatan sebelum pemasangan;
6) Beri perhatian yang teliti kepada keperluan pemuatan -kuatkuasakan pemuatan yang dikurangkan apabila boleh dan dikuatkuasakan teknik pelekap yang mencukupi untuk semua komponen; dan
7) Berhati-hati bahawa voltan siap sedia akan menyebabkan pengaliran arus ke seluruh litar, yang boleh merosakkan penarafan standard kapasitor jika dibiarkan.
Dengan mengambil langkah berjaga-jaga ini, pengguna boleh membantu mengekalkan penggunaan yang selamat dan mengelakkan situasi berbahaya daripada berlaku akibat litar pintas atau isu lain dengan kapasitor mereka. Adalah penting untuk diingat bahawa keselamatan sentiasa menjadi keutamaan apabila bekerja dengan elektronik dan terutamanya dengan apa sahaja yang melibatkan elektrik!
Menyahcas kapasitor
Adalah sangat penting untuk memastikan bahawa kapasitor dinyahcas dengan betul semasa mengendalikan atau menggantikannya. Untuk melakukan nyahcas yang selamat, sambungkan perintang 1k ohm kepada 10k ohm antara setiap terminal kapasitor dan tanah. Voltan merentasi kapasitor akan cepat hilang tanpa mengarka atau menghasilkan percikan api, membolehkan penggantian atau pengendalian yang selamat.
Anda juga mesti ingat untuk menyahcas kapasitor voltan tinggi dengan betul sebelum dilupuskan. Jika anda tidak menyahcas komponen ini dengan selamat, ia boleh mendatangkan bahaya elektrik dan juga boleh menyebabkan kebakaran! Menyahcas komponen ini melibatkan menyambung wayar berpenebat antara dua terminal pada komponen dan kemudian menyahcasnya selama beberapa minit. Pastikan anda memakai cermin mata keselamatan semasa menjalankan prosedur ini untuk melindungi mata anda daripada percikan api yang dihasilkan semasa proses pelepasan.
Melupuskan kapasitor
Apabila melupuskan kapasitor, adalah penting untuk mengambil langkah berjaga-jaga yang sewajarnya untuk kedua-dua keselamatan dan perlindungan alam sekitar. Oleh kerana kapasitor mungkin mengandungi toksin yang mungkin, seperti plumbum, barium dan logam lain, anda harus mengelak daripada membuang barang-barang ini dalam tong sampah biasa atau tapak pelupusan sampah. Sebaliknya ia harus dilupuskan dengan cara yang mesra alam dengan mencari pusat pengumpulan kitar semula yang sesuai atau pembekal yang pakar dalam pelupusan bahan berbahaya.
Adalah penting untuk memastikan semua kapasitor masih memegang cas sebelum dilupuskan - walaupun ia dilabelkan sebagai kapasitor "mati". Kapasitor boleh mengekalkan baki cas dan mungkin menyahcas apabila dikendalikan; oleh itu anda mesti berhati-hati semasa mengendalikannya sehingga anda melepaskannya. Untuk menyahcas kapasitor dengan selamat, anda memerlukan pemutar skru bertebat yang cukup lama untuk menahan tangan anda dari terminal supaya voltan tidak melonjak genggaman anda. Sebaik sahaja kapasitor yang dicas telah dinyahcas, keluarkan sebarang penebat longgar dengan playar atau pemotong wayar dan kemudian balut dengan penebat sebelum membuangnya dengan betul.
Kesimpulan
Kesimpulannya, kapasitor adalah komponen penting dalam mana-mana litar elektrik. Ia digunakan untuk menyimpan tenaga, untuk menapis bunyi dan untuk menyediakan sumber arus untuk litar AC. Kapasitor datang dalam pelbagai bentuk dan mempunyai pelbagai aplikasi. Memahami asas kapasitor akan membantu anda mengenal pasti komponen yang sesuai untuk projek anda.
Ringkasan asas kapasitor
Untuk meringkaskan asas kapasitor, kapasitor ialah komponen elektrik yang terdiri daripada dua plat pengalir yang dipisahkan oleh bahan penebat yang dipanggil dielektrik. Ia digunakan untuk menyimpan tenaga dalam bentuk medan elektrik. Kapasitor biasanya digunakan dalam litar elektronik, biasanya bersama-sama dengan perintang dan litar bersepadu seperti mikropemproses, untuk mengawal tahap arus dan voltan. Ia juga boleh digunakan untuk menapis isyarat dan menyediakan pemindahan kuasa maksimum dalam litar tertentu. Apabila memilih kapasitor untuk aplikasi khusus anda, adalah penting untuk mempertimbangkan voltan operasi, suhu operasi, saiz pakej dan julat nilai kemuatan jenis kapasitor yang anda pilih.
Faedah menggunakan kapasitor
Kapasitor boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi kerana keupayaannya untuk menyimpan tenaga dan melepaskannya apabila diperlukan. Mereka juga mampu mengendalikan sejumlah besar arus, jadi ia sering digunakan sebagai penapis dan brek litar. Tambahan pula, kapasitor boleh membantu mengurangkan bunyi elektrik dan meningkatkan kecekapan dalam litar kuasa. Akibatnya, ia digunakan secara meluas dalam peranti elektronik berkuasa tinggi seperti komputer, telefon mudah alih dan set televisyen.
Kapasitor mempunyai beberapa faedah apabila ia datang kepada elektronik. Sebagai contoh, ia membantu mengekalkan paras voltan stabil dengan menyediakan storan sementara untuk denyutan tenaga tinggi atau letusan arus pendek yang sebaliknya boleh merosakkan komponen elektronik dari semasa ke semasa. Reka bentuk mereka juga membantu menapis gangguan elektromagnet (EMI) di seluruh sistem atau dalam litar individu. Ini penting untuk menghalang isyarat yang tidak diingini daripada memasuki sistem atau mengganggu isyarat yang sudah ada di dalamnya.
Selain itu, kapasitor membekalkan arus segera apabila diperlukan boleh mengurangkan penggunaan kuasa secara mendadak dalam mana-mana sistem berkuasa AC dengan membolehkan kawalan kapasitor mula dan operasi motor segerak – yang penting untuk operasi jangka panjang dalam aplikasi persekitaran yang melampau seperti sistem lampu jalan dan motor HVAC. Akhir sekali, menstabilkan gelombang sinus yang dicipta oleh litar AC ialah salah satu fungsi utamanya — ia mengeluarkan tenaga pada frekuensi tertentu sambil menguatkan tenaga pada frekuensi lain — mengurangkan herotan voltan dan memastikan pengurusan kuasa bersih merentas semua saluran.
Saya Joost Nusselder, pengasas Neaera dan pemasar kandungan, ayah, dan suka mencuba peralatan baharu dengan gitar di tengah-tengah minat saya, dan bersama-sama pasukan saya, saya telah mencipta artikel blog yang mendalam sejak 2020 untuk membantu pembaca setia dengan petua rakaman dan gitar.
