Конденсатор его основные технические параметры. Виды электрических конденсаторов
Конденсаторы постоянные – ёмкость не меняется (только по истечению срока службы). Слюдяные выпускаются с обкладками из фольги.
Керамические – пластинки, диски или трубки из керамики с нанесёнными на них электродами из металла. Для защиты покрываются эмалями, или заключаются в спецкорпуса, применяются в качестве контурных, разделительных, блокировочных и др.
В технологии дисперсионного сигнала датчики помещаются на стеклянную подложку на задней стороне стеклянного экрана, которая обнаруживает и измеряет вибрацию из-за касания. Впоследствии датчики преобразуют вибрацию в механическую энергию в электрическую. Эти данные оцениваются в так называемом дисперсионном анализе, и, таким образом, каждая отдельная точка контакта точно сообщается.
Это уже показывает преимущества перед другими технологиями. Система не только более устойчива и устойчива ко всем видам повреждений, но также позволяет игнорировать нежелательные входы, такие как, например, поддержка рук, размещение напитка или тому подобное. Кроме того, поэтому здесь можно использовать любой тип указывающего устройства. Поскольку система состоит из чистого стекла без металлических слоев или других типов покрытий, он обеспечивает пользователю уникальную оптическую прозрачность и превосходную прозрачность.
Стеклянные – монолитные спечённые блоки из чередующихся слоёв стеклянной плёнки и Al фольги. Корпус изготавливается из такого же стекла.
Стеклокерамические – те же стеклянные, но диэлектрик – стекло с добавками из такого же стекла.
Стеклоэмалевые – диэлектриком служит стекловидная эмаль, а обкладками – слои серебра.
Кроме того, эта технология чрезвычайно точная и отличается от других технологий из-за ее очень долгого срока службы. В дополнение к традиционным технологиям сенсорного экрана необходимо указать экран виртуального ввода. Здесь проекция экрана, на которой в конечном счете происходит вход и выход, выбрасывается вертикально сверху на рабочую поверхность.
Области использования сенсорных экранов
Из-за большого количества различных технических решений сенсорные экраны могут использоваться различными способами. Здесь можно упомянуть системы киосков в разных версиях. Это системы с сенсорным экраном, которые используются для предоставления информации общественности или для обеспечения автоматически функционирующих точек доступа. Кроме того, их часто можно найти в банкоматах, билетных автоматах, а также в секторе общественного питания. Аналогично, сенсорные экраны часто используются для управления машинами в промышленности или в области медицинской техники.
Металлобумажные – диэлектрик (лакированная конденсаторная бумага), обкладки – тонкие слои металла (меньше микрометра) нанесенные на бумагу с одной стороны. Корпус цилиндрический Al, концы герметизированы эпоксидной смалой (ВЧ пленочные).
Плёночные и металлоплёночные – диэлектрик (плёнка из пластмассы, полистирола, фторопласта и др.) и обкладка (металлическая фольга или тонкий слой метала, нанесенного на плёнку).
В последнем случае сенсорный экран дает преимущество в том, что никакая дополнительная клавиатура не должна быть прикреплена, что сделало бы мобильное устройство излишне большим и, следовательно, более громоздким. В целом, все технологии сенсорного экрана имеют общий характер, что даже при очень высоком разрешении они имеют относительно грубое позиционирование по сравнению с другими устройствами ввода из-за толщины пальцев. Поэтому высокая точность всегда предлагает те технологии, которые также допускают использование других указательных устройств, таких как ручки, а не только грубый кончик пальца.
Электрические и оксидно– полупроводниковые: диэлектрик – оксидный слой на металле, являющийся одной из обкладок (анодом). Вторая обкладка (катод) – электролит или слой полупроводника, нанесенный непосредственно на оксидный слой. Аноды изготавливаются из Al, танталовый или ниобиевой фольги. Эти конденсаторы используются лишь в целях постоянного или пульсирующего тока, т.к. проводимость зависит от полярности приложенного напряжения.
Кроме того, поскольку перетаскивание элементов на сенсорном экране и особенно двойное нажатие в приложении чрезвычайно сложно, сенсорные экраны не подходят для таких приложений. Здесь мышь останется идеальным устройством ввода. Поэтому сенсорный экран особенно подходит для приложений большой площади, где простой выбор наиболее возможных элементов имеет первостепенное значение, поскольку он является интуитивно управляемым устройством ввода для неопытных пользователей.
Области применения емкостного измерения влажности
Дам, Маркус: «Сенсорный экран», в: Основы взаимодействия человека и компьютера. Его применение подходит для всех типов материалов и используется в первую очередь для первой оценки или удержания влаги. Подобно радиометрическому измерению влажности и измерению влажности в микроволновой печи, измерение емкостной влажности является одним из неразрушающих методов измерения. Измерение диэлектрической или емкостной влажности позволяет проводить неразрушающие измерения стяжки под протекающими участками или даже стяжки с подстилающим напольным отоплением, то есть в случаях, когда бурение будет слишком рискованным.
Используются в основном в фильтрах выпрямительных устройств, в цепях звуковых частот, усилителях звуковых частот.
Герметичный слюдяной конденсатор в металлостеклянном корпусе типа <<СГМ>> для навесного монтажа.
По виду диэелектрика различают :
*конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме);
Функция емкостного измерения влажности
Повышенные значения влажности выражаются не только в увеличении электропроводности, но и в увеличении диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая постоянная представляет собой удельную величину материала, которая характеризует электрические свойства вещества. В случае емкостного измерения влажности измеряется емкость конденсатора, который является сердцем измерительного устройства. В зависимости от диэлектрика емкость конденсатора изменяется. Если материал с более высоким содержанием влаги присутствует в поле рассеяния конденсатора, это отражается в более высокой диэлектрической постоянной, после чего емкость конденсатора также изменяется.
*конденсаторы с газообразным диэлектриком;
*конденсаторы с жидким диэлектриком;
*конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеколоплёночные) слюдяные , керамические, тонкослойные, из неорганических плёнок;
*конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные , металлобумажные, плёночные, комбинированые – бумажноплёночные, тонкослоенные из органических синтетических плёнок ;
Это делает свойства разных поверхностных слоев сравнимыми. На снимке вы можете увидеть один из самых современных емкостных приборов для измерения влажности. Устройство показывает показание 25, 9 цифр - пол сухой. Шкала цифр представляет собой безразмерную единицу измерения, то есть она предоставляется производителем, и затем ее можно грубо классифицировать по категориям, сухим или влажным с помощью таблиц. Для более точной оценки результатов измерений требуется тщательная экспертиза, поскольку на результат измерения влияет множество разных факторов.
*электролитические и оксидно – полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металическом аноде. Вторая обкладка (катод ) это или электролит (в электролетических конденсаторах) или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсаторв, из алюминевой , танталовой фольги или спечёного порошка.
Для получения дополнительной информации о диэлектрическом или емкостном измерении влажности или, если вы хотите заказать его, позвоните нам или отправьте нам электронное письмо. Конденсаторы 1 Основы и определения 2 Типы конденсатов. Библиография 1 веб-сайт.
История хранения электрической энергии составляет несколько тысяч лет. Самая древняя сухая батарея, обнаруженная до сих пор, находится в Иракском музее Багдада. В эпоху высоких технологий спрос на электрическое, перезаряжаемое хранилище энергии растет с высокими требованиями к плотности энергии и мощности. Кроме того, потребитель призывает все более мелкие устройства, что требует очень высоких удельных энергетических плотностей, связанных с массой и массой соответствующих систем хранения энергии.
*твёрдотельные конденсаторы – вместо традиционного жидкого электролита используеться специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ – 50000 часов при температуре 85°С, слабо зависит от температуры. Не взрываются.
Современные конденсаторы, разрушаются без взрыва благодаря специальной разрывающейся конструкции верхней крышки. Разрушение возможно из–за нарушения режима эксплуатации или старения.
Устройства хранения энергии должны иметь высокую плотность мощности и, следовательно, также быстро заряжаться. Хорошо известно, что источники ископаемого топлива ограничены и что количество углекислого газа в атмосфере повышается в результате их беззаботного использования. Возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнечной энергии, все чаще разрабатываются для производства электроэнергии.
Однако их мощность очень неустойчива, поэтому необходимы устройства хранения энергии, которые могут компенсировать эти колебания. В течение многих лет для достижения сокращения выбросов загрязняющих веществ и снижения расхода топлива в качестве альтернативы двигателю внутреннего сгорания были запрошены новые и, насколько это возможно, экологически безопасные приводы. В связи с высокой эффективностью электродвигателей при преобразовании электрической и механической энергии электрические транспортные средства были показаны как успешный аспект.
Конденсаторы с разорваной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вздувшаяся, но ещё не разорвана, то, скорее всего, скоро он выйдит из строя или изменятся параметры, что сделает его использование невозможным.
Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические ) функционируют только при корректной полярности напряжения из–за химических особеностей взаимодействия электролита с диэлектириком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из–за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.
Для восстановления кинетической энергии при торможении требуется запас энергии, который можно заряжать быстро, а затем снова использовать эту энергию для других целей. Однако во многих приложениях требуются короткие пики мощности. Их можно достичь только с помощью батарей с очень большими батареями. Затем теряется много энергии, и срок службы батареи сокращается. Однако, поскольку сегодняшние батареи еще не способны быстро заряжаться, например, в случае хранения энергии торможения, в которые требуется много энергии поглотить за короткое время, только очень условно подходят.
Взрывы электролитических конденсаторов – довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения(актуально для импульсных устройств). В современных компютерах перегрев конденсаторов – также очень частая причина выхода их из строя, когда они стоят рядом с источниками повышеного тепловыделения (радиаторы охлождения).
Электрохимические конденсаторы представляют собой воспоминания о электрической энергии с высокой плотностью мощности, которые часто упоминаются в промышленности как суперконденсаторы или ультраконденсаторы. Группа электрохимических конденсаторов может быть разделена на три группы в зависимости от типа хранения энергии: 1. Чистые двухслойные конденсаторы, в которых хранение энергии происходит электростатически только в двойном слое на конденсаторных электродах. Высокая плотность энергии достигается за счет использования активного поверхностного углерода в качестве материала электрода.
Для уменьшения повреждений других и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе (часто можно заметить её в форме буквы Х, К или Е на торце, иногда на больших конденсаторах она прикрыта пластиком).
При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа и иногда даже жидкости, и давление спадает без взрыва и осколков.
Псевдоконденсаторы, в которых помимо электростатического хранения процессы Фарадея участвуют в хранении энергии и поэтому подходят к свойствам батарей. Гибридные конденсаторы представляют собой особую конструкцию, благодаря которой общая емкость и, следовательно, плотность энергии и мощности могут быть значительно увеличены за счет использования электрода, подобного батареям.
На графике плотности мощности в зависимости от плотности энергии эти конденсаторы закрывают зазор между батареями или топливными элементами и обычными конденсаторами. Двухслойные конденсаторы имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем обычные конденсаторы, и поэтому могут хранить больше энергии в том же объеме. С другой стороны, они имеют более высокую мощность, чем батареи, и могут таким образом рассеивать или поглощать эту энергию намного быстрее. Двухслойные конденсаторы уже обеспечивают до 2000 циклов зарядки и имеют срок службы 20 лет.
Старые электролитические конденсаторы выпускались в герметичном корпусе и не имели никаких защит от взрыва. Взрывная сила частей корпуса может быть достаточно большой и травмировать человека.
В отличие от электролитических, взрывоопасность оксиднополупроводниковых (танталовые) конденсаторов связана с тем, что такой конденсатор фактически представляет собой взрывчтую смесь: в качестве горючего служит тантал, а в качестве окислителя – двуокись марганца, и оба этих компонента в конструкции конденсатора перемешаны в виде тонкого порошка. При пробое конденсатора или при его случайной переплюсовке, выделившееся при протекании тока тепло иницирует реакцию между даными компонентами, протекающую в виде сильной вспышки с хлопком, что сопровождается разбрасыванием искр и осколков корпуса. Сила такого взрыва довольно велика, особенно у крупных конденсаторов, и способна повредить не только соседние радиоэлементы, но и плату. При тесном расположении нескольких конденсаторов возможен прожог корпусов соседних конденсаторов, что проводит к одновременному взрыву всей группы.
В то же время и независимо друг от друга голландский физик Питер Ван Муссенбрук из Лейденского университета и Домдешант Эвальд Юрген Георг фон Клейст из Каммина, Померания разработали конденсатор 2. Поскольку в конденсаторе только разделение заряда происходит в соответствии с приложенным напряжением, в случае батарей энергия хранится в виде химической энергии, и, таким образом, процессы Фарадея происходят во время зарядки и разрядки, это означает, что никаких химических изменений не происходит.
Рисунок 1: Базовая конструкция конденсатора 6. В этом контексте емкость - это потенциал. 2. Емкость является свойством компонента для хранения электрической энергии. Конденсатор - это электронный компонент, обладающий этим отличительным свойством. Рисунок в этом примере чтения не включен.
Кроме того, коденсаторы различаются по возможности изменениясвоей ёмкости :
*постоянные конденсаторы – основной класс конденсаторов не меняющие своей ёмкости (кроме как втечение срока службы);
* переменные конденсаторы – коденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением и температурой. Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контакта;
Количество энергии, которое может храниться в конденсаторе, увеличивается с заданной емкостью прямо с приложенным напряжением. Аналогичное объяснение дается для плотности энергии, связанной с объемом. Напряжение в конденсаторе зависит от состояния заряда. Если, следовательно, конденсатор разряжается через постоянное сопротивление, то напряжение и, следовательно, ток со временем увеличиваются. Таким образом, мощность конденсатора зависит от состояния заряда и условий разряда.
Мощность может быть записана с использованием уравнения как зависящего от напряжения. Это приводит к производительности. Это сумма всех сопротивлений, возникающих в конденсаторе, таких как поляризационные сопротивления электродов и электролитического резистора, при условии, что эти резисторы соединены последовательно.
*подстроечные конденсаторы – конденсаторы, ёмкости которых изменяется при разовой переодической регулировки и не изменяются в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.
В зависимости от назначания можно условно разделять конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общегоназначения используются практически в большенстве видов и классов аппаратур. Традиционно к ним относят наиболлее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все осталные кондесаторы являются специальными . К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические , пусковые и другие конденсаторы.
Также различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.
Керамические конденсаторы являются естественным элементом практически любой электронной схемы. Они применяются там, где необходима способность работать с сигналами меняющейся полярности, хорошие частотные характеристики, малые потери, незначительные токи утечки, небольшые габаритные размеры и низкая стоимость. Там же, где эти требования пересекаются, они практически незаменимы. Но проблемы, связанные с технологией их производства, отводили этому типу конденсаторов нишу устройств малой емкости.
Танталовые конденсаторы с покрытием диоксидом марганца (МnO 2). Танталовые конденсаторы имеют лучшие характеристики, чем алюминиевые, за счёт использования более дорогой технологии. В них применяется сухой электролит, поэтому им не свойсвеннo “высыхание” алюминиевых конденсаторов. Также они имеют более низкое активное сопротивление на высоких частотах (100 кГц), что важно при использовании в импульсных источниках питания. Термостабильность : в температурном диапазоне от – 55°С до +125°С ёмкость изменяется примерно на + 15% до –15%. Токи утечки у них примерно такие же, как у алюминиевых тех же номиналов. Недостатком танталовых конденсаторов является относительно большое уменьшение ёмкости с увеличением частоты и повышенная чувствительность к переплюсовке и перегрузкам по напряжению, из-за которой рекомендуется использование с двойным запасом по рабочему напряжению, также как для обеспечения устойчивой работоспособности при температурах более 85°С. Существует вероятность закорачивания при очень больших токах заряда при включении, сопровождаемого ярко – белой вспышкой и выделением дыма.
Танталовые конденсаторы с полимерным покрытием, предназначенные для поверхностного монтажа, сочетают в себе высокую ёмкость танталовых конденсаторов с высокой удельной проводимостью современных полимерных материалов.
Полимерные алюминиевые конденсаторы обладают хорошими характеристиками на частотах работы конвертера питания. Они имеют хорошие характеристики выброса напряжения и могут использоваться при документированном напряжении.
Как усовершенствование технологии тантала появились ниобиевыеконденсаторы . При сопоставимых условиях они имеют несколько больший ресурс. Например при температуре 85°С алюминиевые конденсаторы имеют ресурс от 8 до 25 тысяч часов работы, танталовые – 100 тысяч часов, а ниобиевые – от 200 до 500 тысяч часов (год непрерывной работы – примерно 8200 часов).На старых (80486, Pentium I) платах бывает изобилие ниобиевых конденсаторов, некоторые неполярные. Ниобиевые иногда оранжевые, иногда синие “капли”, но с выводами.
На сегодняшний день существует множество типов конденсаторов и каждый из них обладает своими преимуществам и недостатками.
Одни могут работать при высоких напряжениях, другие обладают большой ёмкостью, третьи малой утечкой, четвёртые малой индуктивностью - эти факторы определяют область применения конденсаторов конкретного типа.
В этой статье будут рассмотрены основные, но далеко не все типы конденсаторов.
Алюминиевые электролитические конденсаторы
.
Алюминиевые электролитические конденсаторы, состоят из двух скрученных тонких алюминиевых полосок, между которыми помещается бумага, пропитанная электролитом. Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 0.1uF до 100 000uF, что является их главным преимуществом перед другими типами, а максимальное рабочее напряжение может доходить до 500V. Максимальное рабочее напряжение и ёмкость обычно указываются на конденсаторе, максимальное рабочее напряжение конденсатора, изображенного на картинке, составляет 35 вольт
, а ёмкость или заряд приходящийся на 1 вольт, составляет 680uF
. Недостатком этого типа конденсаторов является относительно высокий ток утечки и то, что ёмкость их уменьшается с ростом частоты, именно поэтому на платах часто можно встретить алюминиевый электролитический конденсатор, параллельно которому ставят керамический или как горят “шунтируют керамикой”. Также надо сказать, что этот тип конденсаторов имеет полярность, это значит, что вывод конденсатора, обозначенный минусом на корпусе, должен всегда находиться под более отрицательным напряжением, чем другой вывод конденсатора. При несоблюдении этого правила конденсатор скорее всего взорвётся и именно поэтому применять их можно только в цепях с постоянным и пульсирующим током, но не переменным.
Танталовые конденсаторы
.
Танталовые конденсаторы изготавливаются из пентаоксида тантала и схожи по свойствам с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, но обладают некоторыми особенностями. Они меньшего размера, максимальное рабочее напряжение до 100V, ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 47nF до 1000uF, обладают меньшей индуктивностью и могут применяться в более высокочастотных схемах, работающих на частотах в сотни Khz. К недостаткам можно отнести чувствительность к превышению рабочего напряжения. Надо отметить, что в отличии от алюминиевых электролитических конденсаторов, линией на корпусе помечают плюсовой вывод.
Керамические однослойные дисковые конденсаторы
.
Дисковые керамические конденсаторы обладают достаточно большой ёмкостью при их размерах, она может быть от 1pF до 220nF, а максимальное рабочее напряжение не должно превышать 50V. Значение ёмкости на данном типе конденсаторов указывается в pF, например ёмкость конденсатора изображенного на картинке равна 100 000 pF или 100nF или 0.1uF, данное значение получается следующим образом, первые две цифры надо умножить на 10, возведенную в степень третьей цифры, в нашем случае надо 10 х 10^4 = 10^5 или 100 000pF. К достоинствам можно отнести, незначительные токи утечки, небольшие габаритные размеры, низкую индуктивность и способность работать на высоких частотах, а также высокую температурную стабильность ёмкости. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.
Керамические многослойные конденсаторы
Керамические многослойные конденсаторы представляет собой структуру с чередующимися тонкими слоями керамики и металла.
Этот тип конденсаторов схож по свойствам с однослойными дисковыми, но обладает в несколько раз большей ёмкостью, достигающей нескольких uF. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих конденсаторов не указывается и так же как для однослойных дисковых, не должно превышать 50V. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.
Керамические высоковольтные конденсаторы
Преимущество этого типа конденсаторов понятно из названия, их отличительной особенностью является способность работать под высоким напряжением. Диапазон рабочих напряжений от 50 до 15000V, а ёмкость может 68pF до 150nF. Максимальное напряжение конденсатора, изображенного на картинке конденсатора равно 1000V, а ёмкость 100nF, выше описывалось как её узнать. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.
Полиэстеровые конденсаторы
.
Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 1nF до 15uF, диапазон рабочих напряжений от 50 до 1500V. Они изготавливаются с разными допуском(допустимое отклонение номинальной ёмкости), 5%, 10% и 20%, обладают высокой температурной стабильностью, достаточно большой ёмкостью при их размерах, низкой ценой и как следствие находят широкое применение. Ёмкость конденсатора, изображенного на картинке равна 150 000pF или 150nF, буква К после числа 154 означает допуск, то есть на сколько реальное значение ёмкости может отличаться от указанной на конденсаторе. В данном случае допуск составляет 10%, подробнее об этом будет написано ниже. Нас больше интересует, что в маркировке этого конденсатора означает 2J и чему равно его максимальное рабочее напряжение. Для того чтобы ответить на два эти вопроса можно воспользоваться таблицей, буквенной маркировки напряжения.
Из таблицы становится понятно, что максимальное рабочее напряжение конденсатора равно 630V
Полипропиленовые конденсаторы
.
В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика применяется полипропиленовая плёнка, а их ёмкость может быть от 100pF до 10uF. Одним из главных преимуществ этого типа конденсаторов является высокое рабочее напряжение, которое может достигать 3000V, также преимуществом является возможность изготовления этого типа конденсаторов с допуском в 1%. На картинке изображён конденсатор ёмкость которого 5600pF, а максимальное рабочее напряжение равно 630V. Буква J
после числа 562 обозначает допуск и в данном случае он равен 5%. Допуск можно определить, пользуясь таблицей, изображенной ниже.
То есть реальное значение ёмкости может отличаться на 5% той, что указана на конденсаторе. Могут работать на частотах до 100KHz.
