Конденсатор

Wikipedia — ирекле энциклопедия проектыннан
Моңа күчү: навигация, эзләү
Типик электролит конденсатор

Конденсатор (элек конденсер атамасы астында да мәгълүм булган) — электр корылмаcын туплау һәм саклау өчен кулланылган җайланма. Гамәлдә йөргән конденсаторларның формалары бик төрле, әмма барысында да үткәрмәүче материал ярдәмендә аерылган кимендә ике үткәргеч бар. Электр системаларның өлешләре буларак кулланылган конденсаторлар, мәсәлән, изолятор элпә катламы ярдәмендә аерылган металл фольгадан тора.

Конденсатор — составында диэлектрик (изолятор) ярдәмендә аерылган пар үткәргечләр булган пассив электрон компонент. Әгәр дә үткәргеч арасында потенциаллар аермасы (көчәнеш) бар икән, диэлектрик аша статик электр кыры барлыкка килә. Бу кыр уңай корылманың бер “тәлинкәдә”, ә тискәре корылманың икенче “тәлинкәдә” җыелуының сәбәбе була. Энергия электростатик кырда саклана. Идеаль конденсатор Фарадларда үлчәнә торган бер генә даими зурлык, сыйдырышлык ярдәмендә тасвирлана. Ул һәрбер үткәргечтәге электрик корылманың, алар арасындагы потенциаллар аермасына чагыштырмасы.

Конденсаторлар электрон схемаларда туры токны блоклап, алмаш токны үткәрү өчен, фильтр ятмәләрендә, егәрлек тәэмин итүче җайланмада чыгышын тотрыклау өчен, радиоларда эзләнгән ешлыкларны сайлый торган резонанс чылбырларда һәм башка максатлар өчен киң кулланылыш таба.

Сыйдырышлык зур үткәргеч өлкәләре арасында нечкә аерылыш булганда иң зур була, моннан чыгып конденсаторның үткәргечләре еш “тәлинкәләр” дип атала, бу элекке замандагы конструкция ысулларына карый. Гамәлдә исә, тәлинкәләр (рус. обкладки) арасындагы диэлектрик аз микъдарда агып китү тогы үткәрә һәм аның электр кыры көченә чикләнеше бар, нәтиҗәдә бәреп үтү көчәнеше (напряжение пробоя) бар, шул ук вакытта үткәргечләр һәм тоташтыру чыбыклары теләнмәгән эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган индуктивлык һәм эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылыкны кертә.

Тарихы[үзгәртү]

1745 елның октябренда, Германиядә, Помераниядә Эвальд Георг фон Кляйст югары көчәнеш электростатик генераторны тимерчыбык ярдәмендә кулда тотылган пыяла чүлмәктәге су күләменә тоташтырып, корылманы саклап булу икәнен таба.

Фон Кляйстның кулы һәм су үткәргеч ролен, ә чүлмәк диэлектрик ролен уйнаган (гәрчә механизмның детальләре вакытында дөрес итеп билгеләнмәсә дә). Фон Кляйст генераторны алып куйганнан соң тимерчыбыкны тотканнан соң авырттыргыч ялкын бәрә икәнен тапкан. Бу тәҗрибәне тасвирлый торган хатта ул “мин икенче шокны хәтта Франция патшалыгы өчен дә алмас идем” дип яза.

Киләсе елны, Нидерланд физигы Питер ван Мюсшенброэк охшаш конденсаторны уйлап тапкан, ул бу галим эшләгән Лейден Университеты исемен алып, Лейден чүлмәге дип аталган.

Соңрак Лейден банкаларның эчен һәм тышын металл фольга белән каплап, алар арасында тоташмасын өчен ара калдырып эшләнгән. Иң беренче үлчәү берәмлеге булып “чүлмәк (банка)” хезмәт иткән, ул якынча 1 нанофарадка тигез булган.

Лейден банкалары яки аннан егәрлерәк яссы пыяла тәлинкәләр белән кат-кат фольга үткәргечләр кулланылган җайланмалар эксклюзив рәвештә якынча 1900 нче елларга кадәр кулланылган, моннан соң чыбыксыз (радио) уйлап табуы стандарт конденсаторларга сорау һәм тотрыклы индуктивлыгы әзрәк булган югары ешлыклы ихтыяҗ булган конденсаторларга күчешенә этәргеч булып торган.

Элекке заманда конденсаторлар шулай ук конденсерлар буларак мәгълүм, бу термин хәзерге көннәрдә дә кай вакыт кулланыла. Максатлы рәвештә, бу термин Алессандро Вольта тарафыннан 1782-нче елда кулланылган, бу җайланманың гади изоляцияләнгән үткәргечтән күбрәк тыгызлыктагы электрик корылманы саклау сәләтенә сылтаган.

Эшләү теориясе[үзгәртү]

Next.svg Төп мәкалә: Capacitance
Параллель тәлинкәле (обкладкалы) конденсаторда корылмаларның аерылуы эчке электрик кырның сәбәбе була. Диэлектрик (әфлисун төстә) кырны кечерәйтә һәм сыйдырышлыкны арттыра.
Параллель тәлинкәле (обкладкалы) конденсатор эшләвенең гади демонстрациясе

Конденсатор ике үткәрмәүче өлкә ярдәмендә аерылган ике үткәргечтән тора. Үткәрмәүче өлкә диэлектрик яки кайбер вакытта диэлектрик әйләнә-тирә дип атала. Гади атамалар кулланганда, диэлектрик ул электрик изолятор гына. Диэлектрик мисаллары итеп пыяла, һава, кәгазь, вакуум һәм хәтта химик яктан үткәргечләргә идентик булган ярымүткәргечнең бушату өлкәсен китерергә була. Конденсатор үзе эчендә һәм изоляцияләнгән, теләсә нинди тышкы электр кырыннан тәэсир булмаган һәм электр туклану челтәреннән корылма алмаган дип фараз ителә (?). Шулай итеп конденсатор бер-берсенә “караучы” өслекләрендә тигез һәм капма-каршы корылмаларны тота һәм диэлектрик электр кырын хасил итә. СИ берәмлекләрендә, 1 Фарад зурлыгындагы сыйдырышлык һәрбер үткәречтәге 1 Кулон коpytka җайланма аша 1 Вольт көчәнешкә сәбәп булуын аңлата.

Конденсатор электрик чылбырлардагы электрик кырларның шактый гомумиләштерелгән моделе. Идеаль конденсатор тулысынча даими сыйдырышлык C ярдәмендә тасвирлана, бу зурлык һәрбер үткәргечтәге корылманың ±Q алар арасындагы көчәнешкә бүленмәсенә (отношение?) тигез:

C= \frac{Q}{V}

Кайбер вакытта корылма хасил итү конденсаторга механик рәвештә тәэсир итә һәм аның сыйдырышлыгы үзгәрүнең сәбәбе була. Бу очракта, сыйдырышлык инкременталь үзгәрүләр терминнары ярдәмендә тасвирлана:

C= \frac{\mathrm{d}q}{\mathrm{d}v}

Энергияне саклау[үзгәртү]

Конденсатор эчендәге үткәргечләр арасындагы корылманы “хәрәкәткә” китерү өчен эш сарыф ителгән булырга тиеш. Тышкы тәэсир бетерелгәннән соң корылмалар аермасы электр кырында дәвам ителә һәм сакланган энергия, корылмага үзенең тигез-авырлыгы (равновесие) хәленә кайтырга “рөхсәт” ителгәннән соң, иреккә чыгарыла. Электр кырнын барлыкка китерүгә сарыф ителгән эш һәм аннан соң сакланган энергия микъдары түбәндәге формула буенча исәпләнә:

W= \int_{q=0}^Q V \text{d}q = \int_{q=0}^Q \frac{q}{C} \text{d}q = {1 \over 2} {Q^2 \over C} = {1 \over 2}  C V^2 = {1 \over 2} VQ.

Ток-көчәнеш мөнәсәбәте[үзгәртү]

Электр схемадагы теләсә нинди компонент аша ток зурлыгы i(t) аның аша үтүче корылма агымының q(t) дәрәҗәсе дип билгеләнгән, әмма чын корылма ияләре, электроннар, конденсаторның диэлектрик катламы аша үтә алмыйлар; моның урынына уңай тәлинкәне (обкладканы) калдыра торган һәрбер электрон өчен тискәре тәлинкәдә (обкладкада) электрон җыела, нәтиҗәдә электрон бушату була һәм шуннан чыгып, бер электродта башка электродта җыелган тискәре корылмага тигез һәм капма-каршы электродлардагы интегралга тигез һәм шул ук вакытта элегрәк тасвирланганча, көчәнешкә пропорциональ. Теләсә нинди башлангыч (первообразная) белән кебек, интеграл алу константасы кушу өчен башлангыч көчәнеш кушыла. Бу конденсатор тигезләмәсенең интеграль формасы:

v(t)= \frac{q(t)}{C} = \frac{1}{C}\int_{t_0}^t i(\tau) \mathrm{d}\tau+v(t_0).

Моннан чыгарылма зурлык (производная) алгач, һәм “С” га тапкырлагач, чыгарылма зурлык (производная) формасын табабыз:

i(t)= \frac{\mathrm{d}q(t)}{\mathrm{d}t}=C\frac{\mathrm{d}v(t)}{\mathrm{d}t}.

Конденсаторның “көзге чагылышы” булып индуктивлык кәтүге тора, ул энергияне электр кырда түгел, ә магнит кырында саклый. Аның ток-көчәнеш мөнәсәбәте (отношение?) конденсатор тигезләмәләрендә ток һәм көчәнешләрне урыннары белән алыштыргач һәм C ны индуктивлык L белән алыштыргач, табып була.

Даими ток схемалары[үзгәртү]

Конденсаторның корылма алуын күрсәтүче гади резистор-конденсатор чылбыры.

Составында бер-бер артлы тоташтырылган резистор, конденсатор, ялгау җайланмасы һәм даими ток чыганагы гына булган схема “корылма алу схемасы” атамасы астында билгеле. Әгәр дә t = 0 дә конденсатор корылма алмаган, ә ялгау җайланмасы ачык икән Кирхгоф законыннан чыгып:

V_0= v_\text{resistor}(t) + v_\text{capacitor}(t) = i(t)R + \frac{1}{C}\int_0^t i(\tau)\mathrm{d}\tau.

дип язып була.

Чыгарылма зурлык (производная) чыгару һәм аны “С” га тапкырлау беренче тәртип дифференциаль тигезләмәсен бирә:

t = 0 булганда, конденсатор аша көчәнеш нульгә тигез һәм резистор аша көчәнеш V0. Шуннан чыгып, башлангыч ток i (0) =V0 /R. Шуны исәпкә алып, дифференциаль тигезләмә түбәндәге тигезләмәне бирә:

i(t)= \frac{V_0}{R} e^{\,^{\textstyle -t/\tau_0}}
v(t)= V_0 \left( 1 - e^{\,^{\textstyle -t/\tau_0}}\right),

монда τ0 = RC системаның вакыт константасы.

Конденсатор чыганакның көчәнеше белән тигез-авырлыкка (equilibrium, равновесие) җиткәч, резистор аша көчәнеш һәм бөтен схема аша экспоненциаль кими. Корылма алган конденсаторның корылмасын “бетерү” экспоненциаль кимүнең мисалы булып тора ала, тик монда конденсаторның башлангыч көчәнеше V0ны алыштыра һәм ахырдагы көчәнеш нульгә тигез.

Алмаш ток схемалары[үзгәртү]

Бирелгән ешлыкта синусоидаль рәвештә үзгәрүче көчәнеш һәм синусоидаль рәвештә үзгәрүче ток мөнәсәбәтен (отношение) һәм фаза аермасын электр импеданс, электр реактивлыкларның вектор суммасы һәм электр каршылык тасвирлый. Фурье анализы ярдәмендә теләсә нинди сигнал ешлыклар спектры ярдәмендә күрсәтелергә мөмкин, шуннан чыгып схеманың төрле ешлыкларга реакциясен табарга була. Конденсаторларның реактивлыгы һәм импедансы (шул ук тәртиптә күрсәтелгәнчә):

X= - \frac{1}{\omega C} = - \frac{1}{2\pi f C}
Z= \frac{1}{j\omega C}= - \frac{j}{\omega C} = - \frac{j}{2\pi f C}

монда j - уйланма берәмлек һәм ω синусоидаль сигналның почмак тизлеге. -j фазасы алмаш көчәнеш V = Z I алмаш токтан 90ока калышканын ? күрсәтә; токның уңай фазасы конденсатор корылма алганда, көчәнешнең артуын күрсәтә; нуль тогы билгеле мизгелдәге даими көчәнешкә карый.

Сыйдырышлыкның артуы һәм ешлыкның артуы белән импедансның кимүен исегездә тотыгыз. Ягъни, югарырак ешлыктагы сигнал яки зуррак сыйдырышлык булганда, ток амплитудасына караган түбәнрәк көчәнешнең сәбәбе була – алмаш токның “кыска ялганышы” (яки AC coupling). Һәм киресенчә, бик түбән ешлыклар өчен реактивлык югары булачак, хәтта конденсатор алмаш ток анализында ачык чылбыр диярлек булганга кадәр – ул ешлыклар фильтрлана.
Конденсаторлар, резистор белән индуктив кәтүкләреннән аермалы буларак, импеданс тасвирлаучы характеристикаларга (мәсәлән, сыйдырышлыкка) “инверс” рәвештә пропорциональ булуы белән аерылып торалар.

Параллель тәлинкәле модель[үзгәртү]

Диэлектрик (d) ике үткәрүче тәлинкә арасында урнашкан, һәрбер тәлинкә “А” өлкәсе дип билгеләнгән.

Иң гади конденсатор үткәрүчәнлеге (һава кебек) ε булган диэлектрик ярдәмендә аерылган ике параллель тәлинкәдән тора. Модель шулай ук башка геометрияле җайланмалар өчен сыйфатлы алдан фараз итүләр өчен кулланылырга мөмкин. Тәлинкәләр бер формада “А” өлкәсендә колач алган һәм аларның яссылыгында ±ρ = ±Q/A корылма тыгызлыгы бар дип фараз ителә. Тәлинкәләрнең киңлеге аларның арасы d дан күпкә зуррак дип фараз итеп, җайланма үзәгендә электр кыры амплитудасы E = ρ/ε га тигез булып, бертөрле булачак. Көчәнеш тәлинкәләр арасындагы электр кырыннан линиялы интегралга тигез:

V= \int_0^d E \mathrm{d}z = \int_0^d \frac{\rho}{\varepsilon} \mathrm{d}z = \frac{\rho d}{\varepsilon} = \frac{Qd}{\varepsilon A}.

C = Q/V ны куеп, сыйдырышлыкның мәйдан арту белән артуы һәм ара арту белән кимүе ачыклана:

C= \frac{\varepsilon A}{d}.

Шулай итеп, югары үткәрүчәнлекле материаллардан ясалган, зур мәйданлы тәлинкәләле һәм тәлинкәләр арасында ара кечкенә булган җайланмаларда сыйдырышлык иң зур була. Шулай да, озынлык берәмлегенә диэлектрик көчен Vd ны кулланып, энергия саклануның максимумын табабыз:

E=\frac{1}{2}CV^2=\frac{1}{2} \frac{\varepsilon A}{d} (V_d d)^2=\frac{1}{2} \varepsilon A d V_d^2

Энергия максимумының диэлектрик күләменең, үткәрүчәнлекнең, һәм озынлык берәмлегенә диэлектрик көчнең функциясе булганын күрәбез. Шулай итеп, тәлинкә мәйданнарын арттырып, шул ук вакытта аларның арасын киметү диэлектрик күләм бер үк дәрәҗәдә булганда конденсаторның күпме микъдар энергия саклавына үзгәреш кертми.

Элегрәк күрсәтелгән формулалар төгәл булсын өчен, тәлинкәләр арасы тәлинкә яссылыклары мәйданнарыннан күпкә әзрәк дигән фаразы дөрес булырлык итеп, тәлинкәләр арасын арттырганда сак булырга кирәк.

Берничә параллель тоташтырылган конденсатор.


Челтәрләр[үзгәртү]

Параллель конденсаторлар өчен
Параллель конфигурациядә конденсаторларның һәрберсе шул ук куелган көчәнешкә ия. Аларның сыйдырышлыгы кушыла. Корылма аларның зурлыгы нисбәтендә өлешләп бүленә. Параллель тәлинкәләрне (обкладка) күрсәтү өчен схематик диаграмманы кулланып, һәрбер конденсаторның гомуми өслек мәйданына өлеш кертүен ачык күреп була.
C_{eq}= C_1 + C_2 + \cdots + C_n
Бер-бер артлы тоташтырылган конденсаторлар өчен
Бер-бер артлы тоташтырылган берничә конденсатор.
Бер-бер артлы тоташтырылуда, схематик диаграмма тәлинкәләрнең өслеге түгел, ә аеру арасы кушылганын ачыклый. Конденсаторларның һәрберсе бер-бер артлы тоташтырылган аерым конденсатор корылмасына тигез моменталь корылманы саклый. Гомуми бер очтан икенче очка кадәр көчәнеш аермасы һәрбер конденсаторның сыйдырышлыгының кире зурлыгына кушыла. Тулаем алганда, бер-бер артлы тоташтырылган конденсаторлар схемасы үзен, аның составына кергән теләсә нинди компоненттан да “кечерәк” булган конденсатор кебек тота.
 \frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \cdots + \frac{1}{C_n}
Конденсаторлар югарырак эш көчәнеше, мәсәлән югары көчәнеш “туклану” җайланмасын тотрыкландыру өчен, бер-бер артлы тоташтырылыра. Тәлинкәләр аермасында нигезләнгән, көчәнеш дәрәҗәләре кушыла. Мондый кулланышта, берничә бер-бер артлы тоташтырылган чылбырлар үз чиратында параллель тоташып, матрица хасил итә алалар. Моның максаты артык корылма куймыча, һәрбер конденсаторның энергия саклау сәләтен максималь дәрәҗәгә җиткерү.

Бер-бер артлы тоташтыру шулай ук электролитик конденсаторны алмаш ток схемасында эшләргә яраклы итү өчен дә кулланыла.

Идеаль булмаган тотышы[үзгәртү]

Конденсаторлар идеаль конденсаторлар тигезләмәсеннән берничә үзенчәлеге белән аерылып торалар.Шуларның кайберләре (мәсәлән, агып китү тогы һәм паразит тәэсирләр) сызыкча рәвештә, яки сызыкча рәвештә икәнлеген фараз итәргә була торган, һәм алар белән конденсаторның эквивалент схемасына виртуаль компоненталар өстәп, эш итәргә була. Шуннан соң схема анализының гади методлары кулланылырга мөмкин. Башка очракларда, мәсәлән, бәреп үтү көчәнеше белән, тәэсир линиялы рәвештә түгел, һәм нормаль (сызыкча) схема анализын кулланылырга мөмкин түгел булганда, бу тәэсир белән аерым эшләргә кирәк. Шулай ук тагын бер, линиялы булырга мөмкин, әмма сыйдырышлыкның даими дигән фаразны инкарь итә торган төркем бар. Моның мисалы булып, температурага бәйлелек тора.

Бәреп үтү көчәнеше[үзгәртү]

Диэлектрик көч атамасы алган Eds билгеле бер электр кыры куелгач, конденсатордагы диэлектрик үткәргечкә әверелә. Шул эффект күзәтелгәндә, куелган көчәнеш бәреп үтү көчәнеше дип атала һәм ул диэлектрик көчнең продукты һәм конденсаторлар арасындагы аермага бәйле:

V_{\text{bd}}=  E_{\text{ds}} d

Конденсаторда саклана ала торган энергия бәреп үтү көчәнеше белән чикләнгән. Сыйдырышлык һәм бәреп үтү көчәнеше диэлектрик “юанлыгы” белән шкала куелганлыктан, билгеле бер диэлектрик кулланып эшләнгән конденсаторларның максималь энергия тыгызлыгы чагыштырмача бер дәрәҗәдә,( to the extent that the dielectric dominates their volume.) Диэлектрик өчен һава кулланганган конденсаторларның кырның бәреп үтү көче 2 дән 5 MВ/м тирәсе; слюдадан ясалганнары өчен бәреп үтү 100 дән 300 MВ/м га кадәр, май кулланылганнарында 15 тән 25 MВ/м га кадәр, һәм диэлектрик өчен башка материаллар кулланганда күпкә кечерәк булырга мөмкин. Диэлектрик бик нечкә катламнар рәвешендә кулланыла, шуңа күрә конденсаторларның абсолют бәреп үтү көчәнеше чикләнгән. Гомуми электроникада кулланылган конденсаторлар өчен типик дәрәҗәләр берничә вольттан алып 100В ка яки шул чама кадәргә була. Көчәнеш арту белән, диэлектрик калынрак булырга тиеш, бу югары-көчәнеш конденсаторларны кечерәк көчәнеш конденсаторлардан үлчәмнәре буенча зуррак итә.Бәреп үтү көчәнешенә конденсаторның үткәрүче өлешләренең геометриясе кебек факторлар критик рәвештә тәэсир итә; очлы кырыйлар яки нокталар бу ноктада электр кыр көчен арттыралар һәм бу урында бәреп үтүгә сәбәп булырга мөмкиннәр. Бу күренеш урын ала башлагач, бәреп үтү диэлектрик аша капма-каршы тәлинкәгә кадәр җитеп һәм кыска ялганышка сәбәп булганчы, тиз үтәчәк. Бәреп үтүнең гадәти маршруты – ул электр кырның артканлыктан, диэлектриктагы электроннарны атомнарыннан тартып алып, шулай итеп үткәрүгә сәбәп булуы. Башка сценарийлар да мөмкин, мәсәлән, диэлектрикта “пычрак” урыннар, һәм әгәр диэлектрик кристалл табигатьле булса, кристалл структурасында камил булмаган урыннар, ярымүткәргеч әсбапларда күрергә булган кар ишелүе бәреп үтүенә сәбәп булырга мөмкин. Бәреп үтү көчәнешенә шулай ук басым, дымлылык һәм температура тәэсир итә.

Эквивалент схемасы[үзгәртү]

Чын конденсаторның ике төрле эквивалент схемасы

Идеаль конденсатор электр энергиясен, читкә сарыф итмичә генә, саклый һәм иреккә чыгара гына. Чынлыкта исә, барлык конденсаторларның да материалларында каршылык хасил итүче камил булмаган урыннары бар. Моңа компонентның “эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылыгы” яки “ЭБАТК (ESR)” (эквивалентное последовательное сопротивление) дигән билгеләмә бирәләр. Алдагы формулада чын компонентның үзенчәлекләре импеданска кушыла:

R_\text{C}= Z + R_\text{ESR} = \frac{1}{j\omega C} + R_\text{ESR}

Ешлык чиксез зурлыкка омтылганда, сыйдырышлык импедансы (яки реактив зурлыгы) нульгә омтылга ә ЭБАТК (ESR) параметры исәпкә алырлык зурлыкка җитә:

PRMS = VRMS² /RESR.

ЭБАТК (ESR) параметры белән кебек үк конденсаторның чыгышлары компонентка эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган индуктивлык яки ЭБАТИ (ESL) (эквиалентная последовательная индуктивность) параметрын өсти.

Бу параметр чагыштырмача югары ешлыкларда гына исәпкә алырлык зурлыкка җитә. Индуктив реактив каршылык уңай һәм ешлык белән артканлыктан, билгеле бер ешлыктан соң, сыйдырышлык индуктивлык тарафыннан юкка чыгачак. Югары ешлык инженериясе үз эченә барлык компонентларның һәм тоташтыргычларның индуктивлыгын исәпләү белән шөгыльләнүне үз эченә ала.

Әгәр үткәргечләр камил диэлектрик ярдәмендә түгел, ә кечкенә үткәрүчәнлеге булган материал ярдәмендә аерылган икән, алар арасында туры ага торган кечкенә агып китү тогы була. Шулай итеп, конденсаторның параллель каршылыгы чикле зурлык һәм вакыт белән конденсаторның корылмасы әзәя (моңа кирәк булган вакыт бик төрле һәм конденсаторның материалына һәм сыйфатына бәйле).

Ток пульсацияләре[үзгәртү]

Ток пульсацияләре – ул куелган чыганакның (еш кына импульслы егәрлек чыганагы) алмаш ток компоненты, бу компонентаның ешлыгы даими яки алышынып торучан булырга мөмкин. Билгеле конденсатор типларның, мәсәлән электролитик тантал конденсаторларның максималь ток пульсацияләренә (ешлык һәм амплитуда буенча да) чикләнеше бар. Бу ток пульсацияләре зарар итүче җылылык генерациянең сәбәбе булырга мөмкин. Бу җылылык токның конденсаторда кулланылган материал эчендә резистив камил булмаган урыннар, (гадәттә эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылык (ЭБАТК, ESR) дип аталган), аша ток үтүе аркасында килеп чыга. Мисал өчен, электролитик тантал конденсаторларның ток пульсацияләренә чикләнешләре бар һәм аларның конденсаторлар гаиләсендә (ЭБАТК, ESR) дәрәҗәләре иң югары. Шул ук вакытта керамик конденсаторларның ток пульсацияләренә чикләнеше юк һәм аларның (ЭБАТК, ESR) дәрәҗәләре иң түбәннәрнең берсе.

Сыйдырышлык тотрыксызлыгы[үзгәртү]

Компонентның картаюы белән билгеле конденсаторларның сыйдырышлыгы кими. Керамик конденсаторларда, моңа диэлектрикның җимерелүе сәбәп булып тора. Диэлектрик типы һәм тышкы эшләү һәм саклау температуралары картайдыручы факторларның иң әһәмиятлеләреннән санала, ә эшләү көчәнеше әзрәк тәэсир итә. Картаю процессын компонентны Кюри ноктасынан югарырак җылытып кире борырга мөмкин. Картаю процессы компонент тормышының башы янында иң тиз була, ә вакыт үтү белән җайланма тотрыклана. Электролитик конденсаторлар электролит парга әйләнү белән картаялар. Керамик конденсаторлардан аермалы буларак, бу компонентның тормышы ахырына якынрак була.

Сыйдырышлыкның температурага бәйлелеге гадәттә 1 °C ка миллионнан өлешләрдә үлчәнә. Гадәттә аны киң диапазонда линияле функция буларак кабул итәргә мөмкин, ләкин температура экстремумнарында ул үзен шактый линиялы булмаган рәвештә тота. Хәтта шул ук типтагы конденсаторларның төрле үрнәкләре арасында да, температура коэффициенты я уңай, я тискәре булырга мөмкин. Башка сүзләр белән әйткәндә, температура коэффициентларының диапазоны үз эченә нульне алырга мөмкин. (Мисал өчен агып китү тогы бүлегендәге бирелгән зурлыклар таблицасын карагыз).

Конденсаторлар, бигрәк тә керамик конденсаторлар, һәм кәгазь конденсаторлар кебек искерәк җайланмалар, тавыш дулкыннарын абсорбцияләп, нәтиҗәдә микрофон эффекты килеп чыгарга мөмкин. Тирбәнешләр тәлинкәләрне (обкладкаларны) хәрәкәткә китерә, нәтиҗәдә сыйдырышлык үзгәрә, ә бу үз чиратында алмаш ток чыганагы була. Кайбер диэлектриклар шулай ук пьезоэлектр генерациялиләр. Нәтиҗәдә килеп чыккан буталышлар бигрәк тә аудио кулланышларында проблемалы, чөнки потенциаль рәвештә кире бәйләнеш яки теләнмәгән язуга сәбәп булырга мөмкиннәр. Кире микрофон эффектында, конденсатор тәлинкәләре (обкладкалары) арасында үзгәреп торучы электр кыры физик көч ясап, аларны динамик (тавыш әйткеч) кебек хәрәкәткә китерә. Бу ишетелә торган тавыш генерациясенә сәбәп булырга мөмкин, ләкин энергияне сарыф итә, һәм диэлектрикка (электролит булырга мөмкин) стресс ясый.

Конденсатор типлары[үзгәртү]

Гамәлдә йөргән конденсаторлар сатуда күп төрле формада бар. Эчендәге диэлектрик тибы, тәлинкәләрнең (обкладка) структурасы һәм җайланманың нинди корпус эчендә булганлыгы – шушы бөтен факторлар конденсаторның характеристикасына, аның кулланышларына зур йогынты ясый.

Булган дәрәҗәләре арасында бик кечкенәләрдән (пикофарад дәрәҗәсендә; теләсә нинди кечкенә дәрәҗәләр дә булырга мөмкин, тик теләсә нинди схемада очраклы (паразитик) сыйдырышлык чикләүче фактор булып тора) килоФарадлар белән үлчәнә торган суперконденсаторларга кадәр элементлар бар .

Якынча 1 микрофарадтан артык булган дәрәҗәләрдә кечкенә үлчәмнәре өчен һәм башка технологияләргә караганда чагыштырмача кечкенә бәя өчен, гадәттә электролитик конденсаторлар кулланыла; аларның чагыштырмача әз тотрыклылыгы, тормышы һәм поляризация табигате бу тип конденсаторларны кулланырга мөмкинчелек бирмәгән очраклардан тыш. Бик югары сыйдырышлыклы конденсаторларда куышлыклы (поралы) углерод нигезендәге электрод материалы кулланыла.

Диэлектрик материаллары[үзгәртү]

Конденсатор материаллары. Сулдан уңга таба: күп-катламлы керамика, керамик диск, күпкатламлы полиэстер элпә, көпшәсыман керамика, полистирен, металлаштырылган полиэстер элпә, алюминий электролитик. Шкаланың зур бүлемнәре сантиметрларда.

Күпчелек тип конденсаторларда аларның сыйдырышлыгын арттыра торган диэлектрик аергыч бар. Шулай да, тәлинкәләре арасында вакуум белән әз сыйдырышлыклы җайланмалар да бар, бу аларга аеруча югары көчәнеш куелганда эшләргә һәм югалтуларны киметергә рөхсәт итә. Тәлинкәләре атмосферага ачык булган алмаш конденсаторлар радио көйләү схемаларында киң кулланыш тапканнар. Соңрак конструкцияләрдә хәрәкәтләнә торган (ротор) һәм хәрәкәтләнми торган (статор) тәлинкәләр арасында диэлектрик өчен полимер фольга кулланыла, шул ук вакытта тәлинкәләр арасында ара чагыштырмача кечкенә була.

Конденсатор тота алган корылманы максималь дәрәҗәгә җиткерү өчен, диэлектрик материалның үткәрүчәнлеге мөмкин кадәр югары булырга тиеш, шул ук вакытта мөмкин кадәр югары бәреп үтү көчәнешенә ия булырга тиеш.

Кулланыла торган күп каты җисем диэлектрик бар, монда кәгазь, пластик, пыяла, mica (?) һәм керамик материаллар керә. Кәгазь искерәк җайланмаларда киң кулланылган һәм чагыштырмача югары көчәнештә эшне тәкъдим итә. Шулай да, ул су үтеп керүенә бирелүчән һәм күбесенчә пластик элпә конденсаторлар белән алмаштырылган. Пластикның картайдыру (искертү) үзенчәлекләре әйбәтрәк, һәм бу аларны таймер схемаларында файдалы итә, гәрчә алар түбән эш температурасы һәм түбән ешлыклар белән чикләнсә дә (?). Керамик конденсаторлар, гомумән алганда, кечкенә, арзан һәм югары ешлык кулланышлары өчен файдалы, гәрчә аларның сыйдырышлыгы көчәнешкә бәйле шактый үзгәрүчән һәм алар тиз “картайса” да. Киңрәк классификацияләгәндә, алар температурага бәйле сыйдырышлыгы үзгәрүен алдан әйтеп була торган 1 класс диэлектрик ка яки югарырак көчәнештә эшли алган 2 класс диэлектрикка бүленәләр. Пыяла һәм mica конденсаторлар аеруча ышанычлы, тотрыклы һәм югары температура һәм көчәнешләргә түземле, әмма күпчелек массакүләм кулланышлар өчен аларның бәясе кыйммәт.

Электролитик конденсаторлар һәм суперконденсаторлар, аталган тәртиптә кечкенә һәм зуррак микъдар энергия саклау өчен кулланыла, керамик конденсаторлар резонаторларда еш кулланыла, һәм теләмәстән схема ятышы конфигурациясе тарафыннан гади үткәргеч-изолятор-үткәргеч формалашканда, паразит сыйдырышлык хасил була.

Электролитик конденсаторларда оксид диэлектрик катлам белән алюминий яки тантал тәлинкә кулланыла. Икенче электрод - схемага тагын бер фольга тәлинкә белән тоташтырылган сыек электролит. Электролитик конденсаторлар бик югары сыйдырышлык тәкъдим итә, әмма начар түземлелектән (допуски), югары тотрыксызлык, бигрәк тә җылылык йогынтысы булганда тора-бара сыйдырышлык югалту һәм югары агып китү тогыннан зыян күрәләр. начар сыйфатлы конденсаторлар электролитның агуына сәбәп булырга мөмкин, ә бу басылган платалар өчен зарарлы. Электролитның үткәрүчәнлеге түбән температураларда кими, ә бу эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылыкны арттыра. “Туклану” чыганакларында теләнгән шартларга китерү өчен киң кулланылса да, түбән югары ешлык характеристикалары аларны күп кулланылышлар өчен яраксыз итә. Электролитик конденсаторлар билгеле период (якынча 1 ел) кулланылмаса, үзеннән-үзе деградацияләчәк, һәм тулы “туклану” бирелгәндә, кыска ялганырга һәм конденсаторга даими зыян китереп, еш кына саклагычны (предохранитель) эштән чыгаруга һәм ректификацион көпшәләрдә чаткылар чыгуга сәбәп була. Аларны куллану (һәм зарар күрү) алдыннан торгызырга була, моның өчен эш көчәнешен әкренләп куялар, бу еш кына искергән вакуум көпшә җиһазларында 30 минут вакыт эчендә, алмаш ток “туклануын” җайлаштыру өчен алмаш трансформатор кулланып, эшләнә. Кызганычка каршы, мондый техниканы куллану кайбер каты җисем җайланмалар өчен әзрәк файда бирергә мөмкин, чөнки аңа нормаль туклану дәрәҗәсеннән түбәнрәк эшләү зарар китерергә мөмкин, бу “туклану” чыганагын башта кулланучы схемалардан изоляцияләргә таләп итә. Мондый ысулны хәзерге югары ешлык “туклану” чыганаклары өчен кулланырга яраксыз булырга мөмкин, чөнки алар киметелгән керү (input) белән дә тулы чыгыш көчәнешен тәэмин итәләр.

Тантал конденсаторлар алюминийдан яхшырак ешлык һәм температура характеристикалары тәкъдим итәләр, әмма аларның диэлектрик абсорбциясе һәм агып китүе күбрәк. OS-CON (яки OC-CON) конденсаторлар – алар стандарт электролитик конденсаторлардан арзанрак бәягә озынрак яшәү дәвере тәэмин итә торган полимерлашкан органик ярымүткәргеч каты җисем – электролит тибындагы конденсаторлар.

Махсус кулланышлар өчен тагын берничә тип конденсаторар бар. Суперконденсаторлар зур микъдар энергия саклыйлар. Карбон аэрогельдән, карбон көпшәләрдән, яки электродлары югары куышлыклы (высокопористый) материаллардан ясалганнары аеруча югары сыйдырышлык тәкъдим итәләр (2010 елга 5 кФ ка кадәр) һәм кайбер кулланышларда аккумуляторларны алмаштыра алалар. Алмаш ток конденсаторлар махсус алмаш ток “туклану” схемаларында эшләү өчен конструкцияләнгән. Алар еш электрик мотор схемаларында кулланыла һәм еш югары токларга чыдар өчен конструкцияләнгән була, шулай итеп, аларның физик яктан зур булырга тенденциясе бар. Гадәттә алар шома булмаган урыннары булган, еш кына җиргә җиңел ялгарга булган металлик корпуслар эчендә була. Алар шулай ук даими ток бәреп үтү көчәнешләре максималь алмаш ток көчәнешеннән кимендә биш мәртәбә артык булып конструкцияләнә.

Төрле формадагы конденсаторлар[үзгәртү]

Конденсаторларны тәлинкәләр (обкладкалар) формасы буенча яссы, цилиндрик, сферик һ.б. – ларга классификацияләргә мөмкин.

Исеме Сыйдырышлыгы Электр кыры Схемасы
Яссы конденсатор C = \varepsilon_0\varepsilon_\mathrm{r} \cdot \frac{A}{d} E = \frac{Q}{\varepsilon_0 \varepsilon_\mathrm{r} A} Plate CapacitorII.svg
Цилиндрик конденсатор C=2\pi \varepsilon_0\varepsilon_\mathrm{r} \, \frac{l}{\ln\!\left(\frac{R_2}{R_1}\right)} E(r) = \frac{Q}{2\pi r l \varepsilon_0 \varepsilon_\mathrm{r}} Cylindrical CapacitorII.svg
Сферик конденсатор C=4 \pi \varepsilon_0 \varepsilon_\mathrm{r} \left( \frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2}\right)^{-1} E(r) = \frac{Q}{4\pi r^2 \varepsilon_0 \varepsilon_\mathrm{r}} Spherical Capacitor.svg
Сфера C = 4 \pi \varepsilon_0 \varepsilon_\mathrm{r} R_1

Монда ε0 - электр константасы; ул 8,854187817...·10−12Ф/м-га тигез.

Конденсаторлар белән эш иткәндә кайбер саклык чаралары (Safety)[үзгәртү]

Конденсаторлар белән эш иткәндә, аларның “туклану” чылбырын өзгәннән соң да чыгышларында корылманы саклау сәләте булганын онытмагыз. Бу чыгышлар схеманың башка изоляцияләнмәгән урыннары белән тоташтырылган булырга мөмкин. Көчәнеш булырга мөмкин схема өлешләренә юеш куллар белән орынырга ярамый.

Чыганаклар[үзгәртү]

  • Dorf, Richard C.;Svoboda; James A.(2001).Introduction to Electric Circuits (5th ed.).John Wiley and Sons, Inc.,New York, isbn=0-471-38689-8
  • Ulaby, Fawwaz T. Fundamentals of Applied Electromagnetics (1999 ed.).Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall, isbn=0-13-011554-1
  • The ARRL Handbook for Radio Amateurs (68th edition) The Amateur Radio Relay League, Newington CT USA, 1991.
  • Huelsman, Lawrence P., Basic Circuit Theory with Digital Computations, Englewood Cliffs: Prentice-Hall:1972, isbn=0-13-057430-9, Series in computer applications in electrical engineering
  • Philosophical Transactions of the Royal Society LXXII, Appendix 8, 1782 (Volta coins the word condenser)
  • A. K. Maini "Electronic Projects for Beginners", "Pustak Mahal", 2nd Edition: March, 1998 (INDIA)
  • Spark Museum (von Kleist and Musschenbroek)
  • Biography of von Kleist