Какво е кондензатор? Комбинации и видове.

кондензатори

Текст: Изготвяне

Кондензаторът е пасивен електронен компонент, който съхранява електрически заряд: той е запас от енергия. Капацитетът му за съхранение се измерва във Фарадс, в чест на британския физик и химик Майкъл Фарадей, на когото дължим принципите, които карат електрическите двигатели и процесите на електролиза (като хромиране или анодиране) да работят. Но Farad, който между другото е написан с главни букви като всички онези единици, свързани с името на някой човек (като Watt или Julio и за разлика от метър или килограм), е огромна единица: той представлява капацитета на кондензатор, който, когато се поляризира (свърже) с потенциална разлика от един волт, той придобива във вътрешността си заряд от един кулон, т.е. се мобилизират приблизително шест милиона милиарда електрони (шестица с 18 нули отзад). По тази причина винаги се използват фракции от тази единица; най-често срещаното е, че те са микро-фаради (една милионна част), нано-фаради (една милиардна част) или пико-фаради (една милиардна част от фарад).

След тази салата от единици и фигури, нека бъдем нещо по-„земно“. Видяхме, че в захранващите устройства е необходимо от една страна да се филтрира ректифицираният ток (от променлив, от щепсела, до непрекъснат, това, от което се нуждаят уредите), а от друга да има определено количество съхранена енергия, за да се задоволи бързи нужди от ток (например при свирене на ритъм на барабан).

Спомнете си как работи захранването: трансформатор понижи напрежението на електрическата мрежа (220V) до подходящото ниво за устройството (нормално между 5 и 18V), а токоизправител преобразува този променлив ток в постоянен ток, необходим за уредите. Но този много елементарен източник предлага напрежение, което все още е много малко чисто: този постоянен ток все още има много променлив ток и е шумен, трябва да се филтрира и за това се използват компоненти, способни да съхраняват и връщат енергия бързо и последователно ( да вземе енергия, когато този все още нередовен непрекъснат ток предлага пик, и да я върне, когато има долина). Ето защо в тази функция се използват кондензатори, защото точно това е тяхната специалност (съхраняване и доставяне на енергия) и само чрез добавяне на относително малък кондензатор към това захранване ще оценим забележима разлика в качеството на предоставения ток.

Съпътстващ ефект, който се появява в тези случаи, е леко увеличаване на напрежението (напрежението) поради факта, че кондензаторът го приближава до върховете на тази последователна вълна, толкова по-голям е капацитетът му. Това е нещо, което всеки, който е играл на скалестрик със стар фидер (който не е бил регулиран), знае добре: монтирането на кондензатор в кола го прави значително по-бързо, защото по-високо напрежение достига до двигателя.

Кондензаторите са прекрасни: те не само постигат чудото да изтеглят по-чист постоянен ток от захранването, като леко повишават напрежението му, но също така позволяват на това захранване да доставя повече енергия навреме, отколкото е предвидено по дизайн, благодарение на способността си за бързо съхранение и доставяне на енергия.

Този капацитет се използва много в аудиото и преди снимката на който и да е усилвател погледът ни трябва да бъде насочен преди всичко към главния силов трансформатор (както обсъждахме по негово време, оттук и „митът“, че колкото повече тежи, толкова по-добре, което се променя с включени захранвания). Но второ, и не на последно място, ще бъде да се види размерът и броят на кондензаторите в захранването: добрата банка ще осигури перфектна динамика и че поне за захранването това устройство никога няма да остане без дъх.

Възможно ли е да се изчисли енергията, която кондензаторът съхранява? Разбира се: формулата ни казва, че тя е пряко пропорционална на капацитета си и пропорционална на квадрата на зареждащото напрежение. Ето защо е важно да се погледне капацитетът на захранващите кондензатори, но също така (всъщност повече) тяхното напрежение. И всичко това ще бъде според неговия размер: просто отидете до всеки магазин за електроника и сравнете кондензатори със същия капацитет, но по-високо напрежение (много по-голямо), когато при увеличаване на капацитета размерът не се увеличава в такава пропорция.

ВИДОВЕ КАПЕНАТОРИ

Има много начини да се направи кондензатор, но принципът винаги е един и същ: две метални плочи, разделени от изолационен слой. Когато прилагаме напрежение към тези плочи, те получават електрически заряд: положителен от едната страна и отрицателен от другата (глобалният заряд остава в равновесие при нула). Колкото по-голяма е повърхността, толкова по-голям е капацитетът, затова те са изработени от материали, които позволяват някакъв вид "навиване".

В захранванията се използва преди всичко електролитният тип, така наречен, тъй като едната от "плочите" е електролит, а другата резервоарният контейнер, обикновено изработен от алуминий; изолаторът е тънък слой алуминиев оксид между двете и това позволява кондензатори с голям капацитет с разумни размери, идеални за захранвания.

Поради тяхната конструкция те са полярни, т.е. техните клеми винаги са маркирани (положителни и отрицателни) и ако те са били неправилно свързани, когато токът циркулира, този оксиден слой ще изчезне, ще настъпи късо съединение между електродите, загряващо до избухна.

КОМБИНАЦИИ

Комплект кондензатори също ще се държи като кондензатор, но как да изчислим капацитета му? Въпреки че може да изглежда сложно, всъщност е много лесно да се знае как да се комбинират няколко кондензатора: когато те са свързани паралелно, тоест в случая на електролита с винаги положително с положително и отрицателно с отрицателно захранване, еквивалентният капацитет на групата е просто сумата от възможностите на всеки. Удобно е, че те са с едно и също напрежение и е необходимо да се избягва използването на кондензатор в приложение, където той може да бъде изложен на по-високо напрежение от максималното маркирано (това, посочено отвън).

За да се подобри филтрирането на високи честоти, често се използва в усъвършенствани източници на захранване (или на самия източник, или локално, близо до веригата, която трябва да се захранва) няколко различни кондензатора паралелно: вместо да се добавят мощности (най-големият е електролитен и другите много по-малки филми), качествата на всеки тип се възползват от тези високи честоти.

Серийните асоциации на кондензатори (положителни с отрицателни или в ред) са по-сложни за изчисляване и водят до кондензатор, чийто капацитет е обратната (1/C) на сумата от инверсите на отделните капацитети. В един лесен пример: два последователни кондензатора от 10 microFarad биха дали един от пет.