المكثفات الكهربائية

المكثفات الكهربائية هي وسيلة لتجميع الكهرباء في مجال كهربائي. التطبيقات النموذجية للمكثفات الكهربائية هي تنعيم المرشحات في مصادر الطاقة ، ودوائر الاتصال بين المراحل في مضخمات التيار المتردد ، وترشيح الضوضاء على قضبان الطاقة للمعدات الإلكترونية ، وما إلى ذلك.

يتم تحديد الخصائص الكهربائية للمكثف من خلال تصميمه وخصائص المواد المستخدمة.

عند اختيار مكثف لجهاز معين ، يجب مراعاة الظروف التالية:

أ) القيمة المطلوبة لسعة المكثف (μF ، nF ، pF) ،

ب) جهد العمل للمكثف (القيمة القصوى للجهد الذي يمكن أن يعمل عنده المكثف لفترة طويلة دون تغيير معلماته) ،

ج) الدقة المطلوبة (التشتت المحتمل لقيم سعة المكثف) ،

د) معامل درجة حرارة السعة (اعتماد قدرة المكثف على درجة الحرارة المحيطة) ،

ه) استقرار المكثف ،

و) تيار التسرب العازل للمكثف عند الجهد المقنن ودرجة حرارة معينة.(يمكن تحديد المقاومة العازلة للمكثف.)

يوضح الجدول 1-3 الخصائص الرئيسية لأنواع مختلفة من المكثفات.

الجدول 1. خصائص المكثفات الخزفية ، والإلكتروليتية والمعدنية

مكثف معلمة مكثف نوع مكثف كهربائيا من السيراميك على أساس مدى السعة المكثف للفيلم المعدني 2.2 pF إلى 10 nF 100 nF إلى 68 μF 1 μF إلى 16 μF دقة (تشتت محتمل لقيم سعة مكثف) ،٪ ± 10 و ± 20-10 و +50 ± 20 جهد تشغيل المكثفات ، V 50 - 250 6.3 - 400 250 - 600 ثبات المكثف ضعيف كافي نطاق درجة الحرارة المحيطة ، OS -85 إلى +85-40 إلى +85-25 إلى +85

الجدول 2. خصائص مكثفات الميكا والمكثفات على أساس البوليستر والبولي بروبيلين

مكثف معلمة مكثف نوع مكثف مكثف من البوليستر الميكا القائم على البولي بروبيلين نطاق السعة 2.2 pF إلى 10 nF 10 nF إلى 2.2 μF 1 nF to 470 nF الدقة (تشتت محتمل لقيم سعة مكثف) ،٪ ± 1 ± 20 ± 20 جهد التشغيل للمكثفات ، V 350250 1000 استقرار مكثف ممتاز جيد جيد نطاق درجة الحرارة المحيطة ، OS -40 إلى +85-40 إلى +100-55 إلى +100

الجدول 3. خصائص مكثفات الميكا على أساس البولي ، البوليسترين والتنتالوم

معلمة مكثف

نوع المكثف

على أساس البولي

على أساس البوليسترين

على أساس التنتالوم

نطاق سعة المكثف 10 nF إلى 10 μF 10 pF إلى 10 nF 100 nF إلى 100 μF الدقة (التشتت المحتمل لقيم سعة المكثف) ،٪ ± 20 ± 2.5 ± 20 جهد التشغيل للمكثفات ، V 63-630 160 6.3 - 35 مكثف استقرار نطاق درجة حرارة محيطة ممتاز جيد وكاف ، OS -55 إلى +100-40 إلى +70 -55 إلى +85

تُستخدم المكثفات الخزفية في دوائر الفصل ، وتُستخدم المكثفات الإلكتروليتية أيضًا في دوائر الفصل ومرشحات التنعيم ، وتستخدم مكثفات الأغشية المعدنية في إمدادات الطاقة عالية الجهد.

مكثفات الميكا المستخدمة في أجهزة استنساخ الصوت والمرشحات والمذبذبات. مكثفات البوليستر هي مكثفات للأغراض العامة ومكثفات بولي بروبيلين تستخدم في دوائر الجهد المستمر.

تستخدم مكثفات البولي كربونات في المرشحات والمذبذبات ودوائر التوقيت. تستخدم مكثفات البوليسترين والتنتالوم أيضًا في دارات التزامن والفصل. تعتبر مكثفات للأغراض العامة.

ملاحظات ونصائح صغيرة للعمل مع المكثفات

يجب أن تتذكر دائمًا أن الفولتية التشغيلية للمكثفات يجب أن تنخفض مع زيادة درجة الحرارة المحيطة ، ولضمان الموثوقية العالية ، من الضروري إنشاء احتياطي جهد كبير.

إذا تم تحديد الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر للمكثف ، فهذا يشير إلى درجة الحرارة القصوى (ما لم يتم تحديد خلاف ذلك). لذلك ، تعمل المكثفات دائمًا بهامش أمان معين. ومع ذلك ، من الضروري ضمان جهد التشغيل الحقيقي عند مستوى 0.5-0.6 من القيمة المسموح بها.

إذا كان للمكثف حد معين من جهد التيار المتردد ، فهذا يشير إلى تردد (50-60) هرتز. بالنسبة للترددات الأعلى أو في حالة الإشارات النبضية ، يجب تقليل جهد التشغيل بشكل أكبر لتجنب ارتفاع درجة حرارة الأجهزة بسبب فقد العزل الكهربائي.

يمكن للمكثفات الكبيرة ذات التيارات منخفضة التسرب الاحتفاظ بالشحنة المتراكمة لفترة طويلة بعد إيقاف تشغيل الجهاز. لضمان قدر أكبر من الأمان ، يجب توصيل المقاوم 1 MΩ (0.5 W) بالتوازي مع المكثف في دائرة التفريغ.

غالبًا ما تستخدم المكثفات في دوائر الجهد العالي على التوالي. لموازنة الفولتية عليها ، تحتاج إلى توصيل المقاوم بمقاومة 220 كيلو متر إلى 1 ميجا أوم بالتوازي مع كل مكثف.

أرز. 1 باستخدام المقاومات لمعادلة جهد المكثف

يمكن أن تعمل مكثفات تمرير السيراميك بترددات عالية جدًا (أكثر من 30 ميجاهرتز) ... يتم تثبيتها مباشرة على علبة الجهاز أو على شاشة معدنية.

المكثفات الإلكتروليتية غير القطبية لها سعة تتراوح من 1 إلى 100 μF وهي مصممة من أجل ج. توتر 50 V. بالإضافة إلى ذلك ، فهي أغلى من المكثفات الإلكتروليتية التقليدية (القطبية).

عند اختيار مكثف لمرشح الطاقة ، يجب الانتباه إلى سعة نبضة تيار الشحن ، والتي يمكن أن تتجاوز القيمة المسموح بها بشكل كبير…. على سبيل المثال ، بالنسبة لمكثف بسعة 10000 μF ، لا تتجاوز هذه السعة 5 أ.

عند استخدام مكثف إلكتروليتي كمكثف فصل ، من الضروري تحديد قطبية تضمينه بشكل صحيح ... يمكن أن يؤثر تيار التسرب لهذا المكثف على وضع مرحلة مكبر الصوت.

في معظم التطبيقات ، تكون المكثفات الإلكتروليتية قابلة للتبديل ... ما عليك سوى الانتباه إلى قيمة جهد التشغيل.

غالبًا ما يتم تمييز الرصاص الموجود على طبقة الرقائق الخارجية لمكثفات البوليسترين بتدفق اللون. يجب أن يكون متصلاً بالنقطة المشتركة للدائرة.

عند الترددات العالية ، تزداد مقاومة المحاثات الطفيلية للمكثف ، مما يؤدي إلى تفاقم خصائصه. يوضح الشكل 2 دائرة مكافئة مبسطة للمكثف ، مع مراعاة محاثة المدخلات.

أرز.2 دائرة مكافئة لمكثف كهربائي عالي التردد

مكثف اللون الترميز

في حالة معظم المكثفات ، يتم سرد سعتها الاسمية وجهد التشغيل. ومع ذلك ، هناك أيضًا ترميز لوني.

يتم تمييز بعض المكثفات بنقش من سطرين. يُظهر الصف الأول قدرتها (pF أو μF) ودقتها (K = 10٪ ، M - 20٪). يُظهر الصف الثاني جهد التيار المستمر وكود المادة العازلة المسموح بهما.

يتم تمييز المكثفات الخزفية المتجانسة برمز مكون من ثلاثة أرقام ، ويشير الرقم الثالث إلى عدد الأصفار التي يجب توقيعها لأول اثنين للحصول على السعة في بيكوفاراد.

رمز لون يشير إلى تصنيف مكثف (288 كيلوبايت)

مثال. ماذا يعني رمز مكثف 103 يعني؟ يعني الرمز 103 أنك بحاجة إلى تخصيص ثلاثة أصفار للرقم 10 ، ثم تحصل على سعة المكثف - 10000 بيكو فاراد.

مثال. يُطلق على المكثف علامة 0.22 / 20 250. وهذا يعني أن سعة المكثف تبلغ 0.22 μF ± 20٪ ومصمم لجهد ثابت يبلغ 250 فولت.