Tipi di condensatori, loro caratteristiche e scopo
L'accumulo e la conversione di energia elettrica possono essere attribuiti ai compiti di base che risolvono gli elementi ausiliari delle apparecchiature radio. Un condensatore appartiene ai componenti passivi e agisce come una sorta di capacità per la carica in arrivo. La progettazione di dispositivi standard prevede elettrodi a piastre separati da dielettrici sottili. Tipi più complessi di condensatori possono contenere diversi strati di elettrodi che formano un avvolgimento cilindrico. Ci sono altre caratteristiche distintive che determinano la possibilità di utilizzare elementi per una particolare apparecchiatura.
Condensatori di scopo
Ad oggi, non c'è quasi nessuna area di ingegneria radiofonica in cui questi dispositivi non verrebbero utilizzati. Le combinazioni più comuni di condensatori con resistori e induttori coinvolti nella costruzione di circuiti elettrici. Tali nodi supportano le funzioni dei filtri di frequenza, dei circuiti oscillatori e delle linee di retroazione. Un altro problema comune è il livellamento delle ondulazioni di tensione richieste nelle fonti di alimentazione secondarie. Nei sistemi laser, sistemi flash e acceleratori magnetici, un condensatore elettrico viene utilizzato per fornire una carica una tantum con una grande potenza nominale. E viceversa dispositivi elettrotecnici dotato di questi elementi per compensare l'energia di potenza reattiva. Sebbene tali elementi non possano essere considerati completi dispositivi di accumulo di energia in alcuni sistemi, fungono anche da portatori di informazioni.
Etichettatura del dispositivo
Per determinare visivamente se un condensatore appartiene a una particolare categoria, vengono utilizzati simboli speciali. La prima indicazione è il potenziale capacitivo espresso dai microfarad (μF). Possono essere utilizzate altre unità di misura, che saranno indicate anche dalla corrispondente marcatura. Il tipo di materiale utilizzato nella costruzione non è sempre indicato: di norma vengono prodotti modelli non polarizzati in ceramica e film non marcante. A sua volta, la designazione dei condensatori di tantalio corrisponde ai resistori, tranne che per la presenza del segno μ e dei numeri 104 o 107. Tali dispositivi possono essere arancione, giallo o nero. La marcatura del segno indica anche i parametri dimensionali e la capacità. I modelli ad alta tensione ed elettrolitici sono etichettati con il valore di tensione massimo e per i condensatori variabili è indicato il campo di capacità.
Caratteristiche principali
Il principale parametro di lavoro è la capacità da cui dipende la capacità di un particolare modello di accumulare carica. È necessario separare la capacità nominale e effettiva, poiché in pratica l'uso del secondo valore potrebbe essere inferiore. L'intervallo di valori in volume può variare da 1 a 50 μF e in alcuni casi il valore massimo raggiunge 10 000 μF. L'indicatore della densità energetica è anche importante, in gran parte determinato dal design del prodotto. La maggiore densità è caratterizzata da tipi di condensatori di grande formato, in cui la massa della piastra con elettrolita supera in modo significativo il peso della cassa. Ad esempio, con una capacità di 10.000 μF con una tensione di 0.45 kW e una massa di circa 2 kg, la densità può raggiungere 600-800 J / kg. Solo un tale modello è vantaggioso da utilizzare per la conservazione dell'energia a lungo termine. Inoltre, le proprietà di lavoro dei condensatori sono determinate dalla tolleranza. Si tratta dell'errore nel rapporto tra capacità reale e nominale. Questo valore è espresso in percentuale e in media 20-30%. In alcune aree dei prodotti di ingegneria radio sono utilizzati con una tolleranza dell'1%.
Condensatori ceramici
Si tratta di dispositivi basati su elementi in ceramica a disco con dielettrici di titanato di bario. Un tale condensatore può essere utilizzato in sistemi con tensioni fino a 50.000 V, ma è importante tenere presente che ha una stabilità minima della temperatura e una vasta gamma di cambi di capacità. Tra i vantaggi si può notare una piccola corrente di dispersione, dimensioni modeste (con una carica di grande capacità) e la capacità di operare ad alta frequenza. Per quanto riguarda lo scopo, i condensatori ceramici sono utilizzati in circuiti con corrente pulsante, alternata e diretta. Molto spesso usano modelli con capacità fino a 0,5 microfarad. Nel processo, questo tipo di condensatore si adatta bene ai carichi esterni, compresi gli shock meccanici. Non si può dire che il case in ceramica si distingue per un lungo periodo di funzionamento e per la sua durata, tuttavia mantiene le sue proprietà tecniche nel periodo indicato.
Modelli in poliestere
Negli schemi, i dispositivi di questo tipo sono indicati con la marcatura K73-17 o CL21. Il loro guscio è formato da un film metallizzato, e il composto epossidico è usato per il corpo. Proprio la presenza di questo filler nel design rende i condensatori in poliestere resistenti a temperature, influenze fisiche e chimiche. Questo insieme di qualità prestazionali ha portato all'ampia distribuzione di condensatori K73-17 nella produzione di dispositivi di illuminazione. La capacità media del dispositivo è 15 μF con una tensione massima di circa 1500 V. Le caratteristiche sono modeste, ma ciò non impedisce l'uso di un condensatore negli stessi circuiti a corrente pulsata e alternata. Inoltre, il basso costo del dispositivo contribuisce alla sua popolarità nel mercato radiofonico.
Condensatore a base polipropilenica
Anche un'opzione di azionamento relativamente economica. carica elettrica che allo stesso tempo differisce in basso coefficiente di perdite e alta durabilità dielettrica. I vantaggi includono igroscopicità ottimale. Cioè, uno dei principali nemici degli elementi radio sotto forma di umidità nei condensatori di polipropilene non è terribile. Le strisce di film o pellicola metallizzate sono usate come isolanti. Nelle versioni più recenti, viene utilizzata anche la tecnologia di un guscio autoriparante, che aumenta l'affidabilità e la durata del condensatore.
Il dispositivo può funzionare a frequenze più alte mantenendo una potenza sufficiente. Questa qualità consente l'uso di condensatori nei sistemi di riscaldamento a induzione, integrati dal raffreddamento ad acqua. Anche l'uso di tali elementi nell'attrezzatura dei motori elettrici a 220 V è molto diffuso e in questo caso agiscono come componenti di partenza. Questa funzione è meglio implementata da modelli con una capacità operativa compresa tra 1-100 microfarad e una tensione di 440 V. Ma questi non sono gli unici drive basati su sintetici. Cosa sono i condensatori termoplastici? Gli elementi in polisulfone e policarbonato meritano attenzione. I primi sono caratterizzati da un basso assorbimento di umidità e dalla capacità di mantenere l'alta tensione a cadute di temperatura, mentre i secondi nel processo dimostrano una stabilità elettrica ottimale.
Condensatori di tantalio
La base del dispositivo è formata da pentossido di tantalio con riempimento elettrolitico di ossido. Il condensatore ha un elevato rapporto capacità / volume, una vasta gamma di temperature supportate e compattezza. Tali componenti sono utilizzati nella produzione di strumenti su piccola scala, computer e altre apparecchiature informatiche. I seguenti tipi di condensatori possono essere distinti in questa famiglia: polare e non polare, stato solido e liquido. Il più interessante in termini di prestazioni è costituito dai dispositivi a stato solido, poiché sono caratterizzati dalla capacità di mantenere l'alta tensione. Tuttavia, in condizioni di eccesso critico del valore corrente ammissibile, possono fallire. La capacità dei modelli di tantalio è di 1000 microfarad, ma rispetto alle controparti elettrolitiche, la loro induttanza è molto più bassa, il che consente di utilizzare l'elemento alle alte frequenze.
Caratteristiche dei modelli ad alta tensione
Elementi di questo tipo possono essere utilizzati in sistemi con alti livelli di tensione, raggiungendo 15.000 V. Allo stesso tempo, la capacità dei condensatori ad alta tensione è piccola - circa 50-100 nF. La ceramica è più comunemente usata come materiale dielettrico. Grazie a questa base, vengono mantenuti elevati carichi di sollecitazione e il corpo protegge il riempimento dalle rotture della piastra.
Sono anche comuni prodotti sotto vuoto di vetro, che supportano anche tensioni superiori a 10.000 V. Sono fiaschi con elettrodi concentrici che forniscono piccole perdite di frequenza nel processo. Applicare condensatori ad alta tensione di questo tipo per risolvere problemi critici di radiofrequenza con riscaldamento induttivo. Ma tali componenti sono più costosi, fragili e di grandi dimensioni.
Strutture multistrato e monostrato
Di solito questa classificazione è applicata ai condensatori fatti di ceramica. Quindi, i condensatori a singolo strato (disco) hanno un dispositivo semplice, ma questo non influisce sulla riduzione delle dimensioni. Nella maggior parte dei casi, sono più massicci delle controparti a più strati. Di conseguenza, la capacità del dispositivo aumenta, ma le dimensioni maggiori limitano ancora la loro distribuzione in determinate aree.
Per quanto riguarda gli elementi multistrato, sono generalmente simili nelle prestazioni a quelli del disco, ma il potenziale delle unità è ancora più elevato. Anche un vantaggio significativo risiede nell'affidabilità e nella durata. Il fattore di forma in cui vengono eseguiti i condensatori multistrato li rende meno sensibili ai supporti aggressivi, che espande l'ambito dell'applicazione. Tali componenti sono utilizzati principalmente in costose attrezzature professionali.
Condensatori di olio impregnato
Questo è un gruppo separato di elementi radio, che sono basati su cariche di carta. Sono trattati con soluzioni speciali come la cera e resine epossidiche. Quali sono i condensatori di tipo olio? Modelli fondamentalmente diversi per corrente continua e alternata. I primi sono usati per il filtraggio di frequenza, l'aumento di tensione e l'eliminazione arco elettrico. Condensatori per impregnazione di olio per sistemi con corrente alternata vengono utilizzati nell'industria. Un tale dispositivo ha una grande capacità e può gestire grandi picchi di carico. Di norma, viene utilizzato come componente di partenza per i motori elettrici. Altre caratteristiche includono la separazione di fase, la correzione di potenza e l'equalizzazione di tensione.
Fattori negativi per l'uso dei condensatori
Uno dei problemi principali con l'uso dei condensatori è l'alta probabilità di un'esplosione dovuta al surriscaldamento, che si verifica a causa di grandi perdite. Anche aumentare il rischio di rottura dell'elemento può essere localizzato con radiatori ad alta radiazione termica. Quali tipi di condensatori sono più suscettibili alle esplosioni? Molto spesso questo accade con dispositivi elettrolitici dotati di involucri inaffidabili. L'ottimizzazione del design al fine di ridurre le dimensioni del prodotto costringe i produttori a utilizzare gusci sottili, pertanto possono verificarsi la dispersione di parti del condensatore e la nebulizzazione dell'elettrolito con forte surriscaldamento o in condizioni di maggiore pressione interna.
conclusione
Entrambi i più semplici modelli di condensatori ad alta tensione a strato singolo e multistrato svolgono compiti importanti per le apparecchiature radio. Come minimo, regolano i parametri correnti, che, con dimensioni simili, non possono essere forniti da nessun altro componente tecnico. Allo stesso tempo, un condensatore elettrico non è affatto la soluzione ideale, che provoca una costante ricerca di nuovi formati della sua esecuzione. I produttori di apparecchiature sofisticate stanno sperimentando progetti, riempitivi e proprietà fisiche, cercando di offrire le qualità di consumo ottimali di questo dispositivo. Tra i parametri target più importanti a questo riguardo ci sono la resistenza del condensatore ai carichi, ampi range operativi, minima forzatura radiativa ed elevata durata.