Un condensator este o componentă electronică care este utilizată pentru a stoca energie electrică.
Condensatorii sunt alcătuiți din două plăci metalice separate de un izolator, de obicei un dielectric, și pot stoca o încărcare pentru o perioadă de timp.
Ele sunt utilizate într-o mare varietate de circuite electronice și pot fi folosite pentru a filtra sau stoca energie și pot fi, de asemenea, utilizate pentru a construi circuite oscilatoare simple.
În acest articol, vom discuta despre ce este un condensator, pentru ce este folosit și cum funcționează.
Ce este un condensator?
Un condensator este o componentă electrică care stochează energie sub forma unei sarcini electrice. Este format din două plăci conductoare cuprinse într-un material dielectric (material izolator). Când sunt conectate la o sursă de energie, plăcile se încarcă și energia electrică este stocată în materialul dielectric. Această energie stocată poate fi apoi eliberată atunci când este necesar, permițându-i să fie utilizată pentru orice număr de aplicații.
Condensatorii vin în multe forme, dimensiuni și materiale - toate în funcție de scopul lor. Cel mai obișnuit tip de condensator este cunoscut sub numele de condensator de film – acesta utilizează straturi subțiri de plastic sau ceramică ca material dielectric, cu benzi subțiri de metal conductoare cunoscute sub numele de „electrozi” pe ambele părți. Aceste tipuri de condensatoare sunt utilizate pe scară largă în electronică datorită costurilor reduse și proprietăților durabile.
Condensatorii sunt, de asemenea, utilizați în alte aplicații, cum ar fi motoarele și sursele de alimentare, unde ajută la reglarea tensiunii sau la filtrarea zgomotului și a interferențelor care pot cauza performanțe neregulate sau deteriora componentele de pe linie. Pe măsură ce electronicele devin din ce în ce mai complexe, condensatorii joacă un rol și mai important în cadrul acestor sisteme; ajutând la menținerea fluxurilor de curent precise în timpul operațiunilor de comutare sau oferind un tampon împotriva schimbărilor bruște ale nivelurilor de tensiune de la surse externe.
Tipuri de condensatoare
Condensatorii vin într-un număr de tipuri, dimensiuni și stiluri. Unii condensatori sunt folosiți în sistemele audio de ultimă generație, în timp ce alții sunt utilizați în computere sau sisteme de securitate pentru casă. Toate servesc aceluiași scop de bază; ele stochează energie electrică atunci când curentul este eliberat și returnează acea energie atunci când curentul se oprește. Tipurile includ următoarele:
Condensatori ceramici: Aceștia sunt de obicei mici și vin pre-lipiți pe plăcile de circuite. Au un dielectric din material ceramic și sunt de obicei utilizate pentru electronice de nivel scăzut, cum ar fi interferența de radiofrecvență (RFI) Filtre sau circuite de bypass.
Condensatori electrolitici: Aceștia sunt denumiți în mod obișnuit condensatori polarizați deoarece au o bornă anod negativă, o bornă catod pozitivă și o soluție de electrolit în interiorul corpului condensatorului, care permite o capacitate mai mare a condensatorului. Se găsesc de obicei în surse de alimentare, filtre, circuite de sincronizare și multe alte puncte de reglare a puterii.
Condensatori de tantal: Fabricați din oxid de tantal, acești condensatori folosesc un dielectric în stare solidă (mai degrabă decât electrolit lichid). Acest lucru le oferă o performanță mai bună la temperatură în comparație cu condensatoarele electrolitice, precum și o stabilitate îmbunătățită în timp și o mai bună consistență între produsele lotului.
Condensator de film/hârtie: Acest tip este construit cu folie metalizată sau hârtie care acționează ca un izolator între două plăci de folie de aluminiu, creând electrozi cu suprafață mare, astfel încât să poată stoca mai multă sarcină electrică. Folosit în mod obișnuit acolo unde este necesară toleranța la perturbații electrice datorită capacității lor de a rezista la supratensiune cauzată de arc sau de supratensiune.
Supercondensator/Ultracapacitor: Cunoscut și ca supercap/ultra cap sau condensator electrochimic cu două straturi (EDLC), acest tip are capacități de stocare foarte mari (în general mai mari decât multe alte tipuri) cu rezistență îmbunătățită (până la sute de mii de cicluri). Este conceput pentru acele aplicații care necesită cantități mari de energie la cerere, cum ar fi situația de rezervă pentru centrele de date în care secundele contează înainte ca cineva să poată porni manual o altă sursă de alimentare.
Utilizări ale unui condensator
Condensatorii sunt o componentă electrică de bază care joacă un rol important într-o varietate de aplicații. Ele sunt utilizate în mod obișnuit pentru a stoca energie electrică, pentru a crea filtre și în circuitele de sincronizare. Ele sunt, de asemenea, utilizate în sistemele audio auto, precum și în electronicele de larg consum. Să ne uităm la câteva dintre utilizările unui condensator mai detaliat.
Netezirea sursei de alimentare
Condensatorii pot fi utilizați pentru a asigura filtrarea într-un circuit de alimentare și pentru a ajuta la crearea unei tensiuni DC mai fluide. Acest lucru este adesea văzut în circuitele care folosesc surse de alimentare de la rețea, unde rectificarea transformă AC în DC pulsat. Un condensator electrolitic este în mod normal conectat la ieșirea redresorului ca element de netezire pentru sursa de alimentare. Condensatorul se încarcă rapid, menținând o parte din încărcare, astfel încât să netezi orice impulsuri de la redresor și să furnizeze o tensiune mai stabilă pentru a alimenta alte componente. Cu cât este mai mare capacitatea sau capacitatea de stocare într-un condensator, cu atât va fi mai mare efect de netezire, deoarece poate absorbi mai multă energie înainte de a necesita reîncărcare. În această aplicație, condensatorii de valoare mai mare reduc fluctuațiile, cum ar fi ondulațiile nivelurilor de tensiune și vârfurile de tensiune cauzate de schimbările de sarcină, oferind stabilitate altor elemente din circuitul unei aplicații.
Procesare a semnalului
Condensatorii sunt utilizați pe scară largă în procesarea semnalului și comunicațiile electronice. Sunt componente esențiale în majoritatea circuitelor electronice, datorită capacității lor de a stoca și elibera energie.
În procesarea semnalului, condensatorii pot fi utilizați pentru capacitatea lor de a reduce zgomotul și de a filtra frecvențele sau semnalele nedorite. Protecția semnalelor de zgomot se numește netezire sau filtrare low-pass și se realizează în general prin utilizarea condensatoarelor.
În comunicațiile electronice, un condensator poate fi folosit pentru a transforma un semnal electric dintr-o formă în alta fără a-i schimba frecvența. Acest proces este cunoscut sub denumirea de cuplare sau transfer de tensiune, iar condensatoarele sunt, de asemenea, utilizate în mod obișnuit în acest scop în receptoare și transmițătoare radio. În plus, condensatorii acționează ca parte a filtrelor de trecere înaltă, care elimină semnalele de joasă frecvență în timp ce trec pe cele mai înalte de-a lungul căii.
Condensatorii sunt adesea folosiți și în filtrele analogice active: determină frecvența de răspuns a unui filtru prin setarea frecvenței sale de tăiere. Ca atare, ele joacă un rol crucial în controlul semnalelor audio la proiectarea echipamentelor muzicale, cum ar fi amplificatoare sau console de mixare.
Sincronizare
Timpul este o utilizare comună a condensatoarelor. În circuitele de zi cu zi, rezistențele sunt de obicei folosite pentru sincronizare. Cu toate acestea, în situații de înaltă tensiune sau de înaltă frecvență, condensatorii pot fi adesea folosiți în schimb. Este adesea avantajos să folosiți condensatori pentru sincronizare, deoarece aceștia nu disipă puterea la fel de repede ca rezistențele și pot gestiona tensiuni mai mari cu un risc mai mic de defecțiuni.
Pe lângă faptul că oferă o modalitate sigură și eficientă de control a tensiunii și a curentului într-un circuit, condensatorii sunt, de asemenea, utilizați pentru a furniza energie în anumite puncte de date pentru componente precum LED-urile sau tranzistoarele care ar putea avea nevoie de impulsuri de curent atunci când sunt activate. Acest lucru poate ajuta la întărirea semnalului trimis de componentă, astfel încât acesta să se deplaseze mai departe fără a pierde energie sau integritate.
Condensatorii sunt, de asemenea, folosiți pe scară largă în echipamentele audio pentru a filtra semnalele și a reduce distorsiunile, permițând în același timp informații utile, deși cu interferențe minime de zgomot. După cum am menționat mai devreme, acestea sunt, de asemenea, plasate în mod obișnuit peste terminalele difuzoarelor pentru a ajuta la limitarea scurtcircuitelor accidentale, menținând în același timp o distribuție uniformă a sarcinii pe treptele de ieșire a amplificatorului.
Când sunt utilizați în mod creativ și cu înțelegere a electricității, condensatorii au o capacitate uimitoare de a modela fluxul de încărcare - permițând inginerilor să dezvolte sisteme audio incredibil de complexe la costuri minime.
Aplicații comune
Condensatorii sunt componente electrice utilizate în mod obișnuit într-o varietate de aplicații. Capacitatea lor de a stoca energie le face componente esențiale ale sistemelor care necesită o aprovizionare constantă cu energie pe o perioadă de timp. Sunt utilizate în multe aplicații, inclusiv surse de alimentare, motoare, sisteme audio, sisteme HVAC și multe altele. În acest articol, vom explora unele dintre cele mai comune aplicații de condensator.
Motoare
Motoarele folosesc condensatori pentru a controla viteza motorului sau pentru a îmbunătăți cuplul de pornire. Acest lucru se realizează prin furnizarea sau eliminarea unui fază la înfăşurările motorului electric. Utilizați în convertizoare de frecvență variabilă, surse de alimentare și alte aplicații, condensatorii pot regla tensiunea sau curentul în sarcinile în impulsuri și pot preveni risipa de energie prin disiparea energiei nedorite din sistemele de alimentare. În cazul curenților sub motoare cu frecvență medie, valorile mari ale condensatorului sunt de obicei utilizate la ambele capete ale motorului pentru funcționarea băncilor de condensatoare de compensare a fazei pentru a atenua efectul armonic al undelor de curent cauzate de sarcina neliniară a convertorului.
Iluminat
Condensatorii pot fi utilizați pentru alimentarea și reglarea sistemelor de iluminat de toate dimensiunile. În balasturile electronice, acestea sunt folosite pentru a controla fluxul de curent și pentru a accelera procesul de pornire pentru lumini fluorescente și iluminare cu descărcare de intensitate mare. De asemenea, ajută la reducerea pâlpâirii luminilor. În sistemele cu circuite cu tranzistori, condensatorii mențin un curent electric continuu, ajutând la asigurarea faptului că luminile rămân aprinse. În plus, oferă protecție în timpul supratensiunii prin reducerea sarcinii electrice asupra corpurilor de iluminat atât în interior, cât și în exterior.
Automotive
Condensatorii auto sunt deosebit de importanți deoarece sunt responsabili pentru a ajuta sistemul electric al unui vehicul să reducă și să compenseze inconsecvențele în fluxul de energie electrică, care este comun la multe vehicule. Condensatorii auto stochează energie pentru a furniza energie alternatorului sau motorului de pornire al mașinii atunci când este necesar. Această energie este folosită pentru a neutraliza vârfurile de tensiune create atunci când cererea de curent depășește capacitatea bateriei sau a alternatorului. Condensatorii auto pot fi utilizați și în sistemele audio, controlând curenții din amplificatoare și difuzoare. Prin netezirea fluctuațiilor de tensiune, condensatorii auto ajută la prelungirea duratei de viață a bateriei și la reducerea tensiunii asupra altor componente electrice.
Siguranța condensatorului
Siguranța ar trebui să fie întotdeauna o prioritate atunci când lucrați cu un condensator. Condensatorii stochează energie și trebuie manipulați cu grijă în timp ce sunt încărcați sau descărcați. În această secțiune, vom trece peste instrucțiunile de siguranță pe care să le folosiți atunci când lucrați cu un condensator și vom discuta riscurile potențiale asociate cu acesta.
Evitarea pantalonilor scurti
Când folosiți condensatori, este important să aveți în vedere potențialul de scurtcircuitare din cauza faptului că sunt componente electrice. Scurtcircuitările apar atunci când un condensator se scurtcircuitează. În timp ce scurtcircuitele pot fi cauzate de defecte de fabricație sau de alți factori externi, majoritatea scurtcircuitării sunt cauzate de utilizarea necorespunzătoare a condensatoarelor.
Pentru a evita scurgerile, trebuie să luați întotdeauna măsuri de precauție cu condensatorii. Următoarele metode vă vor ajuta să mențineți siguranța condensatorului:
1) Nu supuneți niciodată condensatorii la stres sau efort excesiv prin supraîncărcare;
2) Nu lăsați condensatorii în stare supraîncărcată pentru perioade lungi de timp;
3) Folosiți întotdeauna tehnici și/sau metode de montare adecvate care asigură izolarea șocurilor;
4) Nu conectați două polarități diferite împreună, deoarece acest lucru ar putea cauza arc și poate deteriora condensatorul;
5) Inspectați componentele sau materialele calificate (cum ar fi materialele izolatoare) pentru a vă asigura că nu există defecte înainte de instalare;
6) Acordați o atenție deosebită cerințelor de încărcare - aplicați o încărcare redusă atunci când este posibil și aplicați tehnici de montare adecvate pentru toate componentele; și
7) Fiți conștienți de faptul că tensiunile de așteptare vor cauza un flux de curent în întregul circuit, care ar putea deteriora valorile standard ale condensatorului dacă nu sunt verificate.
Luând aceste măsuri de precauție, utilizatorii pot ajuta la menținerea utilizării în siguranță și la prevenirea situațiilor periculoase din cauza scurtcircuitelor sau a altor probleme cu condensatorii lor. Este important să rețineți că siguranța este întotdeauna o prioritate maximă atunci când lucrați cu electronice și mai ales cu orice implică electricitate!
Condensatoare de descărcare
Este foarte important să vă asigurați că condensatorii sunt descărcați corespunzător atunci când le manipulați sau le înlocuiți. Pentru a efectua o descărcare în siguranță, conectați un rezistor de 1 k ohm la 10 k ohm între fiecare bornă a condensatorului și masă. Tensiunea pe condensator se va disipa rapid, fără a crea arc sau a genera scântei, permițând înlocuirea sau manipularea în siguranță.
De asemenea, trebuie să vă amintiți să descărcați corect condensatorii de înaltă tensiune înainte de aruncare. Dacă nu descărcați aceste componente în siguranță, ele pot prezenta un pericol electric și chiar pot declanșa un incendiu! Descărcarea acestor componente implică conectarea unui fir izolat între două terminale de pe componentă și apoi descărcarea acestuia timp de câteva minute. Asigurați-vă că purtați ochelari de protecție în timp ce efectuați această procedură pentru a vă proteja ochii de scânteile generate în timpul procesului de descărcare.
Eliminarea condensatorilor
Când aruncați condensatori, este important să luați măsurile de precauție adecvate atât pentru siguranță, cât și pentru protecția mediului. Deoarece condensatoarele pot conține posibile toxine, cum ar fi plumb, bariu și alte metale, ar trebui să evitați aruncarea acestor articole în coșurile de gunoi obișnuite sau în gropile de gunoi. În schimb, ar trebui să fie eliminate într-un mod ecologic, găsind un centru de colectare de reciclare adecvat sau un furnizor specializat în eliminarea materialelor periculoase.
Este important să vă asigurați că toți condensatorii păstrează încă o încărcare înainte de aruncare – chiar dacă sunt etichetați ca condensatori „moți”. Condensatorii pot reține sarcini reziduale și se pot descărca atunci când sunt manipulați; prin urmare, trebuie să fiți precaut când le manipulați până când le descărcați. Pentru a descărca în siguranță condensatorul, veți avea nevoie de o șurubelniță izolată suficient de lungă pentru a vă ține mâna înapoi de la terminale, astfel încât tensiunea să nu vă sară strânsoarea. Odată ce condensatorii încărcați au fost descărcați, îndepărtați orice izolație slăbită cu clești sau tăietori de sârmă și apoi înfășurați izolatoarele înainte de a le arunca în mod corespunzător.
Concluzie
În concluzie, condensatorii sunt componente esențiale în orice circuit electric. Ele sunt folosite pentru a stoca energie, pentru a filtra zgomotul și pentru a furniza o sursă de curent pentru circuitele de curent alternativ. Condensatorii vin într-o varietate de forme și au o gamă largă de aplicații. Înțelegerea elementelor de bază ale condensatoarelor vă va ajuta să identificați componentele potrivite pentru proiectul dvs.
Rezumatul elementelor de bază ale condensatorului
Pentru a rezuma elementele de bază ale condensatorului, un condensator este o componentă electrică formată din două plăci conductoare separate de un material izolator numit dielectric. Este folosit pentru a stoca energie sub formă de câmp electric. Condensatorii sunt utilizați în mod obișnuit în circuitele electronice, de obicei împreună cu rezistențe și circuite integrate, cum ar fi microprocesoarele, pentru a regla nivelurile de curent și tensiune. Ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a filtra semnale și pentru a oferi un transfer maxim de putere în anumite circuite. Atunci când selectați un condensator pentru aplicația dvs. specifică, este important să luați în considerare tensiunea de funcționare, temperatura de funcționare, dimensiunea pachetului și intervalul de valori de capacitate a tipului de condensator pe care îl alegeți.
Avantajele utilizării condensatoarelor
Condensatorii pot fi utilizați într-o varietate de aplicații datorită capacității lor de a stoca energie și de a o elibera atunci când este necesar. Ele sunt, de asemenea, capabile să gestioneze cantități mari de curent, așa că sunt adesea folosite ca filtre și frâne de circuit. În plus, condensatorii pot ajuta la reducerea zgomotului electric și la creșterea eficienței circuitelor de alimentare. Drept urmare, sunt utilizate pe scară largă în dispozitive electronice de mare putere, cum ar fi computere, telefoane mobile și televizoare.
Condensatorii au o serie de beneficii atunci când vine vorba de electronice. De exemplu, ele ajută la menținerea nivelului de tensiune stabil, oferind stocare temporară pentru impulsuri de mare energie sau rafale scurte de curent care altfel pot deteriora componentele electronice în timp. Designul lor ajută, de asemenea, la filtrarea interferențelor electromagnetice (EMI) în întregul sistem sau într-un circuit individual. Acest lucru este important pentru a preveni intrarea semnalelor nedorite în sistem sau pentru a întrerupe semnalele deja în interiorul acestuia.
În plus, condensatorii furnizează curent instantaneu atunci când este necesar, pot reduce consumul de energie în mod dramatic în orice sistem alimentat cu curent alternativ, permițând controlul condensatorului de pornire și funcționarea motorului sincron – ceea ce este esențial pentru funcționarea pe termen lung în aplicații de mediu extrem, cum ar fi sistemele de iluminat stradal și motoarele HVAC. În cele din urmă, stabilizarea undelor sinusoidale create de circuitele de curent alternativ este una dintre funcțiile lor primare - ele extrag energie la anumite frecvențe în timp ce amplifica energia la alte frecvențe - reducând distorsiunea de tensiune și asigurând gestionarea curată a energiei pe toate canalele.
Sunt Joost Nusselder, fondatorul Neaera și marketer de conținut, tată și îmi place să încerc echipamente noi cu chitara în centrul pasiunii mele și, împreună cu echipa mea, creez articole de blog aprofundate din 2020. pentru a ajuta cititorii fideli cu sfaturi de înregistrare și chitară.
