Ang kapasitor ay isang elektronikong sangkap na ginagamit upang mag-imbak ng elektrikal na enerhiya.
Ang mga capacitor ay gawa sa dalawang metal plate na pinaghihiwalay ng isang insulator, karaniwang isang dielectric, at maaaring mag-imbak ng singil sa loob ng isang panahon.
Ginagamit ang mga ito sa iba't ibang uri ng mga electronic circuit at maaaring gamitin upang i-filter o mag-imbak ng enerhiya at maaari ding gamitin upang bumuo ng mga simpleng oscillator circuit.
Sa artikulong ito, tatalakayin natin kung ano ang isang kapasitor, kung para saan ito ginagamit, at kung paano ito gumagana.
Ano ang isang kapasitor?
Ang kapasitor ay isang de-koryenteng sangkap na nag-iimbak ng enerhiya sa anyo ng isang electric charge. Binubuo ito ng dalawang conductive plate na nakapaloob sa loob ng isang dielectric na materyal (insulating material). Kapag nakakonekta sa isang pinagmumulan ng kuryente, ang mga plato ay sinisingil at ang elektrikal na enerhiya ay nakaimbak sa dielectric na materyal. Ang nakaimbak na enerhiya na ito ay maaaring ilabas kapag kinakailangan, na nagpapahintulot na magamit ito para sa anumang bilang ng mga aplikasyon.
Ang mga capacitor ay may iba't ibang hugis, sukat at materyales - lahat ay depende sa kanilang layunin. Ang pinakakaraniwang uri ng kapasitor ay kilala bilang isang film capacitor – gumagamit ito ng mga manipis na layer ng plastic o ceramic bilang dielectric na materyal, na may manipis na conductive metal strips na kilala bilang 'electrodes' sa magkabilang panig. Ang mga uri ng mga capacitor ay malawakang ginagamit sa electronics dahil sa kanilang mababang gastos at matibay na mga katangian.
Ginagamit din ang mga capacitor sa iba pang mga application gaya ng mga motor at power supply kung saan nakakatulong ang mga ito sa pag-regulate ng boltahe o pag-filter ng ingay at interference na maaaring magdulot ng hindi maayos na performance o pagkasira ng mga bahagi sa linya. Habang ang mga electronics ay nagiging mas kumplikado, ang mga capacitor ay gumaganap ng isang mas mahalagang papel sa loob ng mga sistemang ito; pagtulong na mapanatili ang tumpak na mga daloy ng kasalukuyang sa panahon ng pagpapatakbo ng paglipat o pagbibigay ng buffering laban sa mga biglaang pagbabago sa mga antas ng boltahe mula sa mga panlabas na pinagmumulan.
Mga uri ng mga capacitor
Ang mga capacitor ay may iba't ibang uri, laki at istilo. Ang ilang capacitor ay ginagamit sa mga high-end na audio system habang ang iba ay ginagamit sa mga computer o home security system. Lahat sila ay nagsisilbi sa parehong pangunahing layunin; nag-iimbak sila ng elektrikal na enerhiya kapag ang kasalukuyang ay inilabas at ibinabalik ang enerhiya na iyon kapag ang kasalukuyang ay huminto. Kasama sa mga uri ang sumusunod:
Mga Ceramic Capacitor: Ang mga ito ay kadalasang maliit at pre-soldered sa mga circuit board. Mayroon silang dielectric na gawa sa ceramic na materyal at kadalasang ginagamit para sa mababang antas ng electronics, gaya ng radio frequency interference (RFI) Filter o mga bypass circuit.
Mga Electrolytic Capacitor: Ang mga ito ay karaniwang tinutukoy bilang mga polarized capacitor dahil mayroon silang negatibong anode terminal, isang positive cathode terminal at electrolyte solution sa loob ng capacitor body na nagbibigay-daan para sa mas malaking kapasidad ng capacitor. Karaniwang makikita ang mga ito sa mga power supply, filter, timing circuit at marami pang ibang punto ng power regulation.
Tantalum Capacitors: Ginawa mula sa tantalum oxide, ang mga capacitor na ito ay gumagamit ng solid state dielectric (sa halip na likidong electrolyte). Nagbibigay ito sa kanila ng mas mahusay na pagganap ng temperatura kung ihahambing sa mga electrolytic capacitor, pati na rin ang pinahusay na katatagan sa paglipas ng panahon at mas mahusay na pagkakapare-pareho sa pagitan ng mga batch na produkto.
Film/Paper Capacitor: Ang uri na ito ay ginawa gamit ang metallized film o papel na nagsisilbing insulator sa pagitan ng dalawang aluminum foil plate na lumilikha ng mga electrodes na may mataas na surface area upang makapag-imbak ito ng mas maraming electric charge. Karaniwang ginagamit kung saan kailangan ang pagpaparaya sa mga electrical disturbance dahil sa kanilang kakayahang makayanan ang mga surge current na dulot ng mga kondisyon ng arcing o spark overvoltage.
Supercapacitor/ Ultracapacitor: Kilala rin bilang supercap/ ultra cap o electrochemical double-layer capacitor (EDLC), ang ganitong uri ay may napakalaking storage capacities (karaniwan ay mas mataas kaysa sa maraming iba pang uri) na may pinahusay na tibay (hanggang sa daan-daang libong cycle). Dinisenyo ito para sa mga application na nangangailangan ng malaking halaga ng enerhiya kapag hinihingi gaya ng backup na sitwasyon para sa mga data center kung saan ang mga segundo ay binibilang bago ang isang tao ay maaaring manu-manong magbukas ng isa pang pinagmumulan ng kuryente.
Mga gamit ng Capacitor
Ang mga capacitor ay isang pangunahing sangkap na elektrikal na gumaganap ng mahalagang papel sa iba't ibang mga aplikasyon. Karaniwang ginagamit ang mga ito upang mag-imbak ng elektrikal na enerhiya, lumikha ng mga filter at sa mga circuit ng tiyempo. Ginagamit din ang mga ito sa mga car audio system pati na rin sa consumer electronics. Tingnan natin ang ilan sa mga gamit ng isang kapasitor nang mas detalyado.
Power supply smoothing
Ang mga capacitor ay maaaring gamitin upang magbigay ng pag-filter sa isang power supply circuit at tumulong upang lumikha ng mas malinaw na boltahe ng DC. Ito ay madalas na nakikita sa mga circuit na gumagamit ng mga mains power supply, kung saan ang pagwawasto ay ginagawang pulsed DC ang AC. Ang isang electrolytic capacitor ay karaniwang konektado sa buong output ng rectifier bilang isang smoothing element para sa power supply. Mabilis na nag-charge ang kapasitor, hawak ang ilan sa singil nito upang makatulong itong pakinisin ang anumang mga pulso mula sa rectifier at magbigay ng mas matatag na boltahe upang pakainin ang iba pang mga bahagi. Kung mas mataas ang capacitance, o storage capacity, sa isang capacitor, mas magkakaroon ng smoothing effect dahil makaka-absorb ito ng mas maraming enerhiya bago mangailangan ng recharging. Sa application na ito, binabawasan ng mga capacitor na may mataas na halaga ang mga pagbabago, tulad ng mga ripples sa mga antas ng boltahe at mga spike ng boltahe na dulot ng mga pagbabago sa pagkarga, na nagbibigay ng katatagan sa karagdagang mga elemento sa loob ng circuit ng isang application.
Pagproseso ng signal
Ang mga capacitor ay malawakang ginagamit sa pagpoproseso ng signal at elektronikong komunikasyon. Ang mga ito ay mahahalagang bahagi sa karamihan ng mga electronic circuit, dahil sa kanilang kakayahang mag-imbak at maglabas ng enerhiya.
Sa pagpoproseso ng signal, maaaring gamitin ang mga capacitor para sa kanilang kakayahang bawasan ang ingay at i-filter ang mga hindi gustong frequency o signal. Ang proteksyon ng mga signal mula sa ingay ay tinatawag na smoothing o low-pass filtering, at sa pangkalahatan ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng mga capacitor.
Sa elektronikong komunikasyon, ang isang kapasitor ay maaaring gamitin upang baguhin ang isang de-koryenteng signal mula sa isang anyo patungo sa isa pa nang hindi binabago ang dalas nito. Ang prosesong ito ay kilala bilang coupling o voltage transfer, at ang mga capacitor ay karaniwang ginagamit din para sa layuning ito sa mga radio receiver at transmitters. Bukod pa rito, gumaganap ang mga capacitor bilang bahagi ng mga high pass na filter, na nag-aalis ng mga signal na mababa ang dalas habang pinapasa ang mga mas matataas sa daanan.
Ang mga capacitor ay madalas ding ginagamit sa mga aktibong analog na filter: tinutukoy nila ang dalas tugon ng isang filter sa pamamagitan ng pagtatakda ng cutoff frequency nito. Dahil dito, gumaganap sila ng mahalagang papel sa pagkontrol ng mga audio signal kapag nagdidisenyo ng mga kagamitan sa musika gaya ng mga amplifier o mga mixing console.
Tiyempo
Ang timing ay isang karaniwang paggamit ng mga capacitor. Sa pang-araw-araw na mga circuit, ang mga resistor ay karaniwang ginagamit para sa tiyempo. Gayunpaman, sa mataas na boltahe o mataas na dalas na mga sitwasyon, ang mga capacitor ay kadalasang maaaring gamitin sa halip. Kadalasan ay kapaki-pakinabang na gumamit ng mga capacitor para sa timing dahil hindi sila nagwawaldas ng kapangyarihan nang kasing bilis ng mga resistor at kayang hawakan ang mas mataas na boltahe na may mas kaunting panganib ng pagkasira.
Bilang karagdagan sa pagbibigay ng ligtas at mahusay na paraan ng pagkontrol sa boltahe at kasalukuyang sa isang circuit, ginagamit din ang mga capacitor upang magbigay ng power sa ilang partikular na data point para sa mga bahagi tulad ng mga LED o transistor na maaaring mangailangan ng mga pulso ng kasalukuyang kapag na-activate. Makakatulong ito na palakasin ang signal na ipinadala ng component upang ito ay maglakbay nang higit pa nang hindi nawawala ang enerhiya o integridad.
Malawakang ginagamit din ang mga capacitor sa audio equipment para i-filter ang mga signal at bawasan ang distortion habang pinapayagan pa rin ang kapaki-pakinabang na impormasyon kahit na may pinakamababang interference sa ingay. Gaya ng nabanggit kanina, karaniwang inilalagay din ang mga ito sa mga terminal ng speaker upang makatulong na limitahan ang mga hindi sinasadyang short circuit habang pinapanatili din ang pantay na pamamahagi ng load sa mga yugto ng output ng amplifier.
Kapag ginamit nang malikhain at may pag-unawa sa kuryente, ang mga capacitor ay may kamangha-manghang kapasidad na hubugin ang daloy ng singil - na nagpapahintulot sa mga inhinyero na bumuo ng hindi kapani-paniwalang kumplikadong mga audio system sa minimal na gastos.
Karaniwang Aplikasyon
Ang mga capacitor ay mga de-koryenteng sangkap na karaniwang ginagamit sa iba't ibang mga aplikasyon. Ang kanilang kakayahang mag-imbak ng enerhiya ay ginagawa silang mahahalagang bahagi ng mga sistema na nangangailangan ng tuluy-tuloy na supply ng enerhiya sa loob ng isang yugto ng panahon. Ginagamit ang mga ito sa maraming application kabilang ang mga power supply, motor, audio system, HVAC system at higit pa. Sa artikulong ito, tuklasin natin ang ilan sa mga pinakakaraniwang aplikasyon ng capacitor.
Motors
Gumagamit ang mga motor ng mga capacitor para kontrolin ang bilis ng motor o pagbutihin ang start up torque. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagbibigay o pagtanggal ng a pagbabago ng isang bagay sa electric motor windings. Ginagamit sa mga variable frequency drive, power supply at iba pang mga application, ang mga capacitor ay maaaring mag-adjust ng boltahe o kasalukuyang sa mga pulsed load at maiwasan ang enerhiya na masayang sa pamamagitan ng pag-alis ng hindi gustong enerhiya mula sa mga power system. Sa mga alon sa ilalim ng medium frequency motors, ang malalaking capacitor value ay karaniwang ginagamit sa magkabilang dulo ng motor para sa pagpapatakbo ng phase compensation capacitor banks upang maibsan ang harmonic effect ng kasalukuyang mga alon na dulot ng non-linear load ng converter.
Pag-iilaw
Ang mga capacitor ay maaaring gamitin sa kapangyarihan at pag-regulate ng mga sistema ng pag-iilaw sa lahat ng laki. Sa mga electronic ballast, ginagamit ang mga ito upang kontrolin ang kasalukuyang daloy at pabilisin ang proseso ng pagsisimula para sa mga fluorescent na ilaw at mataas na intensity discharge lighting. Nakakatulong din ang mga ito upang mabawasan ang pagkutitap ng mga ilaw. Sa mga transistorized circuit system, ang mga capacitor ay nagpapanatili ng tuluy-tuloy na electrical current, na tumutulong upang matiyak na ang mga ilaw ay mananatiling maliwanag. Bukod pa rito, nag-aalok sila ng proteksyon sa panahon ng mga pagtaas ng boltahe sa pamamagitan ng pagbabawas ng kargang elektrikal sa mga fixture ng ilaw sa parehong panloob at panlabas na mga setting.
Automotiw
Ang mga automotive capacitor ay lalong mahalaga dahil responsable ang mga ito sa pagtulong sa electrical system ng sasakyan na mabawasan at mabayaran ang mga hindi pagkakapare-pareho sa daloy ng kuryente, na karaniwan sa maraming sasakyan. Ang mga automotive capacitor ay nag-iimbak ng enerhiya upang magbigay ng kapangyarihan sa alternator o starter motor ng kotse kapag kinakailangan. Ang enerhiya na ito ay ginagamit upang i-neutralize ang mga spike ng boltahe na nilikha kapag ang kasalukuyang demand ay lumampas sa kapasidad ng baterya o alternator. Ang mga automotive capacitor ay maaari ding gamitin sa mga audio system, na kinokontrol ang mga agos sa loob ng mga amplifier at speaker. Sa pamamagitan ng pagpapakinis ng mga pagbabago sa boltahe, ang mga automotive capacitor ay nakakatulong na pahabain ang buhay ng baterya at bawasan ang strain sa iba pang mga electrical component.
Kaligtasan ng Capacitor
Ang kaligtasan ay dapat palaging isang pangunahing priyoridad kapag nagtatrabaho sa isang kapasitor. Ang mga capacitor ay nag-iimbak ng enerhiya at kailangang hawakan nang may pag-iingat habang sinisingil o dini-discharge. Sa seksyong ito, tatalakayin natin ang mga alituntunin sa kaligtasan na gagamitin kapag nagtatrabaho sa isang kapasitor at tatalakayin ang mga potensyal na panganib na nauugnay dito.
Pag-iwas sa shorts
Kapag gumagamit ng mga capacitor, mahalagang tandaan ang potensyal para sa shorts dahil sa katotohanan na ang mga ito ay mga electrical component. Ang mga short ay nangyayari kapag ang isang kapasitor ay nag-short-circuit mismo. Habang ang shorts ay maaaring sanhi ng mga depekto sa pagmamanupaktura o iba pang panlabas na salik, karamihan sa shorts ay sanhi ng hindi wastong paggamit ng mga capacitor.
Upang maiwasan ang mga shorts, dapat kang palaging mag-ingat sa mga capacitor. Ang mga sumusunod na pamamaraan ay makakatulong sa iyo na mapanatili ang kaligtasan ng kapasitor:
1) Huwag ipailalim ang mga capacitor sa sobrang stress o strain sa pamamagitan ng sobrang pagsingil sa mga ito;
2) Huwag iwanan ang mga capacitor sa isang overloaded na estado sa mahabang panahon;
3) Palaging gumamit ng naaangkop na mga diskarte sa pag-mount at/o mga pamamaraan na nagsisiguro ng shock isolation;
4) Huwag ikonekta ang dalawang magkaibang polarities nang magkasama dahil ito ay maaaring magdulot ng pag-arce at potensyal na makapinsala sa kapasitor;
5) Siyasatin ang mga kuwalipikadong bahagi o materyales (tulad ng mga materyales sa pagkakabukod) upang matiyak na walang mga depekto bago i-install;
6) Bigyang-pansin ang mga kinakailangan sa paglo-load -ipatupad ang pinababang pagkarga kung posible at ipatupad ang sapat na mga diskarte sa pag-mount para sa lahat ng mga bahagi; at
7) Magkaroon ng kamalayan na ang mga standby na boltahe ay magdudulot ng kasalukuyang daloy sa buong circuit, na maaaring makapinsala sa mga pamantayang rating ng capacitor kung hindi ma-check.
Sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga pag-iingat na ito, makakatulong ang mga user na mapanatili ang ligtas na paggamit at maiwasan ang mga mapanganib na sitwasyon na mangyari dahil sa mga short circuit o iba pang isyu sa kanilang mga capacitor. Mahalagang tandaan na ang kaligtasan ay palaging pangunahing priyoridad sa tuwing nagtatrabaho sa electronics at lalo na sa anumang bagay na may kinalaman sa kuryente!
Naglalabas ng mga capacitor
Napakahalaga upang matiyak na ang mga capacitor ay na-discharge nang maayos kapag hinahawakan o pinapalitan ang mga ito. Upang magsagawa ng ligtas na discharge, ikonekta ang isang risistor na 1k ohm sa 10k ohm sa pagitan ng bawat terminal ng capacitor at ground. Ang boltahe sa kabuuan ng kapasitor ay mabilis na mawawala nang walang arcing o bumubuo ng mga spark, na nagbibigay-daan para sa ligtas na pagpapalit o paghawak.
Dapat mo ring tandaan na i-discharge nang maayos ang mga high-voltage capacitor bago itapon. Kung hindi mo ilalabas nang ligtas ang mga sangkap na ito, maaari silang magdulot ng panganib sa kuryente at makapagsimula pa ng sunog! Ang pagdiskarga sa mga bahaging ito ay kinabibilangan ng pagsasabit ng insulated wire sa pagitan ng dalawang terminal sa bahagi at pagkatapos ay i-discharge ito sa loob ng ilang minuto. Siguraduhing magsuot ng salaming pangkaligtasan habang isinasagawa ang pamamaraang ito upang maprotektahan ang iyong mga mata mula sa mga spark na nabuo sa panahon ng proseso ng paglabas.
Pagtatapon ng mga capacitor
Kapag nagtatapon ng mga capacitor, mahalagang gawin ang wastong pag-iingat para sa parehong kaligtasan at proteksyon sa kapaligiran. Dahil ang mga capacitor ay maaaring maglaman ng mga posibleng lason, tulad ng lead, barium at iba pang mga metal, dapat mong iwasan ang pagtatapon ng mga bagay na ito sa mga regular na basurahan o mga landfill. Sa halip, dapat itong itapon sa isang eco-friendly na paraan sa pamamagitan ng paghahanap ng angkop na sentro ng koleksyon ng recycling o isang supplier na dalubhasa sa pagtatapon ng mga mapanganib na materyales.
Mahalagang matiyak na ang lahat ng mga capacitor ay may hawak pa ring singil bago itapon - kahit na sila ay may label na "patay" na mga capacitor. Ang mga capacitor ay maaaring magpanatili ng mga natitirang singil at maaaring ma-discharge kapag hinahawakan; kaya dapat kang mag-ingat sa paghawak sa mga ito hanggang sa mailabas mo ang mga ito. Upang ligtas na ma-discharge ang kapasitor, kakailanganin mo ng insulated screwdriver na may sapat na haba upang panatilihing pabalik ang iyong kamay mula sa mga terminal upang ang boltahe ay hindi tumalon sa iyong pagkakahawak. Kapag na-discharge na ang mga naka-charge na capacitor, tanggalin ang anumang maluwag na insulation gamit ang mga pliers o wire cutter at pagkatapos ay balutin ang mga insulator bago itapon nang maayos ang mga ito.
Konklusyon
Sa konklusyon, ang mga capacitor ay mahahalagang bahagi sa anumang electrical circuit. Ginagamit ang mga ito upang mag-imbak ng enerhiya, mag-filter ng ingay at magbigay ng kasalukuyang pinagmumulan ng mga AC circuit. Ang mga capacitor ay may iba't ibang anyo at may malawak na hanay ng mga aplikasyon. Ang pag-unawa sa mga pangunahing kaalaman ng mga capacitor ay makakatulong sa iyong matukoy ang mga tamang bahagi para sa iyong proyekto.
Buod ng mga pangunahing kaalaman sa kapasitor
Upang ibuod ang mga pangunahing kaalaman sa capacitor, ang capacitor ay isang electrical component na binubuo ng dalawang conducting plate na pinaghihiwalay ng isang insulating material na tinatawag na dielectric. Ito ay ginagamit upang mag-imbak ng enerhiya sa anyo ng isang electric field. Ang mga capacitor ay karaniwang ginagamit sa mga electronic circuit, kadalasang kasabay ng mga resistor at integrated circuit tulad ng microprocessors, upang ayusin ang mga antas ng kasalukuyang at boltahe. Magagamit din ang mga ito upang i-filter ang mga signal at magbigay ng maximum na paglipat ng kuryente sa ilang mga circuit. Kapag pumipili ng capacitor para sa iyong partikular na aplikasyon, mahalagang isaalang-alang ang operating voltage, operating temperature, laki ng package, at capacitance value range ng capacitor type na iyong pinili.
Mga pakinabang ng paggamit ng mga capacitor
Ang mga capacitor ay maaaring gamitin sa iba't ibang mga aplikasyon dahil sa kanilang kakayahang mag-imbak ng enerhiya at ilabas ito kapag kinakailangan. May kakayahan din silang humawak ng malalaking halaga ng kasalukuyang, kaya madalas itong ginagamit bilang mga filter at circuit brakes. Higit pa rito, makakatulong ang mga capacitor na mabawasan ang ingay ng kuryente at mapalakas ang kahusayan sa mga circuit ng kuryente. Bilang resulta, malawakang ginagamit ang mga ito sa mga high power na electronic device gaya ng mga computer, mobile phone, at telebisyon.
Ang mga capacitor ay may ilang mga benepisyo pagdating sa electronics. Halimbawa, tinutulungan nilang panatilihing matatag ang antas ng boltahe sa pamamagitan ng pagbibigay ng pansamantalang imbakan para sa mga pulso na may mataas na enerhiya o maikling pagsabog ng kasalukuyang na maaaring makapinsala sa mga bahagi ng electronics sa paglipas ng panahon. Tinutulungan din ng kanilang disenyo ang pag-filter ng electromagnetic interference (EMI) sa buong system o sa loob ng isang indibidwal na circuit. Mahalaga ito para maiwasan ang mga hindi gustong signal na makapasok sa system o makagambala sa mga signal na nasa loob na nito.
Bilang karagdagan, ang mga capacitor ay nagbibigay ng agarang kasalukuyang kapag kinakailangan ay maaaring makabawas nang husto sa pagkonsumo ng kuryente sa anumang AC powered system sa pamamagitan ng pagpapagana ng start capacitor control at synchronous na operasyon ng motor – na kritikal para sa pangmatagalang operasyon sa matinding mga aplikasyon sa kapaligiran tulad ng mga street lighting system at HVAC motors. Panghuli, ang pag-stablish ng mga sine wave na nilikha ng mga AC circuit ay isa sa kanilang mga pangunahing pag-andar — kumukuha sila ng enerhiya sa ilang partikular na frequency habang pinapalakas ang enerhiya sa iba pang mga frequency — binabawasan ang pagbaluktot ng boltahe at tinitiyak ang malinis na pamamahala ng kuryente sa lahat ng channel.
Ako si Joost Nusselder, ang founder ng Neaera at isang content marketer, tatay, at mahilig sumubok ng mga bagong kagamitan na may gitara sa puso ng aking hilig, at kasama ang aking team, gumagawa ako ng mga malalalim na artikulo sa blog mula noong 2020 upang matulungan ang mga tapat na mambabasa sa mga tip sa pag-record at gitara.
