Разряд конденсатора
После того как конденсатор зарядился, отключим источник питания и подключим нагрузку R. Так как конденсатор уже заряжен, он сам превратился в источник питания. Нагрузка R образовала проход между пластинами. Отрицательно заряженные электроны, накопленные на одной пластине, согласно силе притяжения между разноименными зарядами, двинутся в сторону положительно заряженных ионов на другой пластине.
В момент подключения R, напряжение на конденсаторе то же, что и после окончания переходного периода зарядки. Начальный ток по закону Ома будет равняться напряжению на обкладках, разделенном на сопротивление нагрузки.
Как только в цепи пойдет ток, конденсатор начнет разряжаться. По мере потери заряда, напряжение начнет падать. Следовательно, ток тоже упадет. По мере понижения значений напряжения и тока, будет снижаться их скорость падения.
Время зарядки и разрядки конденсатора зависит от двух параметров – емкости конденсатора C и общего сопротивления в цепи R. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда должно пройти по цепи, и тем больше времени потребует процесс зарядки/разрядки ( ток определяется как количество заряда, прошедшего по проводнику за единицу времени). Чем больше сопротивление R, тем меньше ток. Соответственно, больше времени потребуется на зарядку.
Продукт RC (сопротивление, умноженное на емкость) формирует временную константу ?
(тау). За один? конденсатор заряжается или разряжается на 63%. За пять? конденсатор заряжается или разряжается полностью.
Для наглядности подставим значения: конденсатор емкостью в 20 микрофарад, сопротивление в 1 килоом и источник питания в 10В. Процесс заряда будет выглядеть следующим образом:
Маркировка smd компонентов
Так называемые компоненты SMD применяются для монтажа на поверхности и при этом имеют крайне маленькие размеры. Соответственно, по этой причине на них нанесена разметка, которая имеет минимальные размеры. Вследствие этого есть система сокращения как цифр, так и букв. Буква имеет обозначение емкости определенного объекта в единицах пикофарады. Что же касается цифры, то она обозначает так называемый множитель в десятой степени.
Весьма распространенные электролитические конденсаторы могут иметь на своем непосредственном корпусе значения основного типа параметра. Это значение имеет дробь в виде десятичного типа.
Принцип работы конденсаторов
При подсоединении цепи к источнику электрического тока через конденсатор начинает течь электрический ток. В начале прохождения тока через конденсатор его сила имеет максимальное значение, а напряжение – минимальное. По мере накопления устройством заряда сила тока падает до полного исчезновения, а напряжение увеличивается.
В процессе накопления заряда электроны скапливаются на одной пластинке, а положительные ионы – на другой. Между пластинами заряд не перетекает из-за присутствия диэлектрика. Так устройство накапливает заряд. Это явление называется накоплением электрических зарядов, а конденсатор –накопителем электрического поля.
Цифро-буквенное обозначение
Если вы разбираете старую советскую аппаратуру, то там все будет довольно просто, – на корпусах так и написано «22пФ», что значит 22 пикофарад, или «1000 мкФ», что значит 1000 микрофарад. Старые советские конденсаторы обычно были достаточного размера чтобы на них можно было писать такие «длинные тексты».
Общемировая, если можно так сказать, цифро-буквенная маркировка предполагает использование букв латинского алфавита:
- p – пикофарады,
- n – нанофарады
- m – микрофарады.
При этом полезно помнить, что если за единицу емкости условно принять пикофарад (хотя, это и не совсем правильно), то буквой «p» будут обозначаться единицы, буквой «n» – тысячи, буквой «m» – миллионы. При этом, букву будут использовать как децимальную точку. Вот наглядный пример, конденсатор емкостью 2200 пФ, по такой системе будет обозначен 2n2, что буквально значит «2,2 нанофарад». Или конденсатор емкостью 0,47 мкФ будет обозначен m47, то есть «0,47 микрофарад».
Будет интересно Формула расчёта сопротивления конденсатора
Причем у конденсаторов отечественного производства встречается аналогичная маркировка в кириллице, то есть, пикофарады обозначают буквой «П», нанофарады – буквой «Н», микрофарады -буквой «М». А принцип тот же: 2Н2 – это 2,2 нанофарад, М47 – это 0,47 микрофарад. У некоторых типов миниатюрных конденсаторов «мкФ» обозначается буквой R, которая тоже используется как децимальная точка, например:
1R5 =1,5 мкФ.
Характеристики и свойства
К параметрам конденсатора, которые используют для создания и ремонта электронных устройств, относят:
- Ёмкость — С. Определяет количество заряда, которое удерживает прибор. На корпусе указывается значение номинальной ёмкости. Для создания требуемых значений элементы включают в цепь параллельно или последовательно. Эксплуатационные величины не совпадают с расчетными.
- Резонансная частота — fр. Если частота тока больше резонансной, то проявляются индуктивные свойства элемента. Это затрудняет работу. Чтобы обеспечить расчетную мощность в цепи, конденсатор разумно использовать на частотах меньше резонансных значений.
- Номинальное напряжение — Uн. Для предупреждения пробоя элемента рабочее напряжение устанавливают меньше номинального. Параметр указывается на корпусе конденсатора.
- Полярность. При неверном подключении произойдет пробой и выход из строя.
- Электрическое сопротивление изоляции — Rd. Определяет ток утечки прибора. В устройствах детали располагаются близко друг к другу. При высоком токе утечки возможны паразитные связи в цепях. Это приводит к неисправностям. Ток утечки ухудшает емкостные свойства элемента.
- Температурный коэффициент — TKE. Значение определяет, как ёмкость прибора меняется при колебаниях температуры среды. Параметр используют, когда разрабатывают устройства для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
- Паразитный пьезоэффект. Некоторые типы конденсаторов при деформации создают шумы в устройствах.
Каких видов бывают конденсаторы
- Из бумаги или металлобумаги – применимы как для высоко-, так и низкочастотных цепей. Из-за небольшой механической прочности их «начинка» размещена в корпусе из металла;
- Электролитические – их диэлектрик – тонкий слой оксида металла, который образуется в результате электрохимических манипуляций. Практически все виды данных элементов поляризованы, поэтому функционируют лишь в тех цепях, где есть постоянное напряжение, и соблюдается полярность. Если случается инверсия полярности, внутри элемента происходит необратимая химическая реакция, которая способна привести к его разрушению. Так как внутри выделяется газ, изделие может даже взорваться;
- Полимерные – полимерный диэлектрик нивелирует раздутие и потерю заряда конденсаторов. Полимер характеризуется своими физическими параметрами, поэтому изделие имеет следующие достоинства: большой импульсный ток, низкий показатель эквивалентного сопротивления, стабильный температурный коэффициент даже в условиях низкой температуры;
- Плёночные – диэлектриком здесь служит пластиковая пленка. Имеют немало преимуществ: способны функционировать при больших токах, прочные на растяжение и характеризуются минимальным током утечки. Применяются следующие виды пластика: полиэстер, поликарбонат, полипропилен. В последнее время все чаще применяется полифениленсульфид;
- Керамические – такие изделия имеют различные свойства и кодировку. Лишь материалы, произведенные из керамики, обладают широким диапазоном значений относительной электропроницаемости (исчисляется десятками тысяч). Высокая проницаемость позволяет производить элементы компактных размеров, но большой емкости. При этом они способны функционировать при любой поляризации и характеризуются небольшими утечками. Параметры устройства зависят от температуры, напряжения и частоты;
- С воздушным диэлектриком – диэлектрик устройств – воздух. Их особенность – отличная работоспособность при высоких частотах. По этой причине они нередко устанавливаются как конденсаторы с переменной емкостью.
Устройства бывают разных видов
Эксплуатационные параметры конденсаторов 2A104J
Основные данные указаны в маркировке на корпусе изделия. Так как видимая площадь ограничена, применяют стандартные сокращения. По символам 2a104j конденсатор характеристики можно определить следующим образом.
Первая группа кода (цифра и буква «2а») содержит сведения о номинальном напряжении. Этот параметр указывают для применения в цепях постоянного тока. Следует учитывать эту особенности при работе с переменными сигналами.
К сведению. Чтобы исключить повреждения, делают определенный запас по возможным нагрузкам на стадии расчета электрической схемы.
В соответствии с действующими международными стандартами (IEC), утвержденными профильной комиссией, допустимо применение следующих обозначений (маркировка/ номинал по напряжению для постоянного тока, V):
- 0J/ 6,3;
- 1A/ 10;
- 1C/ 16;
- 1E/ 25;
- 1H/ 50;
- 2A/ 100.
Последней латинской буквой в маркировке обозначают допустимые отклонения в большую или меньшую сторону от номинальной емкости:
- C – 0,25 пФ;
- D – 0,5 пФ;
- F – 1%;
- J – 5%;
- K – 10%;
- M – 20%.
Важно! Следует обратить внимание на разные виды допусков. В отдельных сериях отклонения указывают в фиксированных значениях (пикофарадах, пФ). В других – кодируют процентную величину от номинального значения рабочего параметра
В других – кодируют процентную величину от номинального значения рабочего параметра
В других – кодируют процентную величину от номинального значения рабочего параметра.
Емкость обозначают тремя цифрами: две первые – это базовая часть, последняя – степень десяти.
С учетом изложенных сведений нетрудно расшифровать маркировку 2a104j:
- 2а – напряжение при подключении к источнику постоянного тока не более 100V;
- 104 – это 10 * 104 = 10 * 10 000 = 100 000 пФ;
- j – допустимое нормативами отклонение 5%, то есть от 95 000 до 105 000 пФ.
Для удобства можно перевести данный номинал в микрофарады (0,1 мкФ) либо нанофарады (100 нФ). По аналогичному алгоритму можно расшифровать другое обозначение на корпусе. Например, конденсатор 103j – это 10 000 пФ±5%.
Базовые правила действительны только для обозначения номинального значения основного параметра (емкости). Производители часто применяют собственные корпоративные стандарты при указании отклонений, иных дополнительных характеристик. Пример кодировки напряжения (постоянный ток) компанией Panasonic:
- 1H – 50 V;
- 1J – 63 V;
- 1 – 100 V.
К сведению. Этот производитель наносит сведения о максимальном напряжении перед основной группой цифр с данными о емкости конденсатора.
Обозначение напряжения в классическом виде
В подробных спецификациях производителя на модель 2a103j конденсатора характеристики приведены с описанием размеров (пример в мм):
- длина х диметр выводов (L x d) – 20 x 0,5;
- высота х ширина х толщина корпуса (H х W x Y) – 12 x 7,5 x 4;
- расстояние между выводами (P) – 5,5.
В описании приводят материалы основных компонентов конструкции:
- обкладок;
- диэлектрика;
- выводов;
- защитно-декоративной оболочки.
Изделия этой категории рассчитаны на применение в широком диапазоне температур (от-40°C до +85°C).
В отдельном списке производитель делает ссылки на использованные технологические стандарты и методики проведения проверочных испытаний. В частности, проверяют:
- рабочие параметры после серии рабочих циклов с применением определенных инструкцией токов заряда;
- изоляционные свойства при напряжении до и более 100 V;
- сохранение накопительной способности (целостности конструкции) при повышенной температуре до +235°C;
- номинальную емкость в разных температурных режимах;
- стойкость к вибрационным и другим внешним воздействиям;
- частотные характеристики.
Торговым партнерам и оптовым покупателям предоставляются сведения об упаковке и маркировке товарных партий. В сопроводительных документах указывают рекомендации по температуре воздуха и относительной влажности. Сообщают содержание тяжелых металлов, которое необходимо учитывать при выборе метода утилизации.
Многослойные конденсаторы
Неполярный конденсатор
Если у металлопленочных элементов для увеличения величины С применяют не один слой плёнок диэлектрика и обкладок, то у керамических для этого также заменяют один слой несколькими.
К сведению. Применение подобных элементов для цепей с изменяющейся полярностью питания давало хорошие результаты по частотным характеристикам, позволяло иметь малые потери, низкий ток утечек, небольшие габариты, но и маленькую ёмкость.
Японская фирма Murata разработала технологию, которая поставила на конвейер конденсаторы с C = 100 мкФ и выше. Современным представителем керамических элементов с большой емкостью выступают многослойные модели. Формула их ёмкости (в фарадах):
C = E0*(E*S0*N)/D,
где:
- E0 – постоянная диэлектрическая проницаемость (ПДП) вакуума;
- E – ПДП керамики;
- S0 – рабочая площадь обкладки (электрода), мм2;
- N – количество диэлектрических слоёв;
- D – толщина диэлектрического слоя, мм.
Формула говорит о том, что, если уменьшить слой керамики, увеличить число электродов (слоёв) и их площадь, то можно добиться значительного увеличения ёмкости элемента.
Важно! Нельзя бесконечно истончать слой диэлектрика без риска получить низкий порог пробоя. Этот критичный баланс между высоким рабочим напряжением и большой ёмкостной характеристикой ограничивает производство идеальных элементов подобной конструкции
Та же корпорация Murata, увеличивая количество слоёв с одного до сотни (за десятилетие), добилась уменьшения толщины керамики с 10 мкм лишь до 1,8 мкм. Технически увеличить количество диэлектрических слоев допустимо, только истончая единичный слой. Для того чтобы правильно подбирать нужный ёмкостной элемент, разработана маркировка керамических конденсаторов (КК).
[Hot Item] 400V 104j Конденсатор из полиэфирной пленки
Полиэфирная пленка Metallised конденсатор MEF CL211. Функции1.) сопротивление с высокой влажностью2.) solderability3. ) самовосстановление свойства4. ) экономия пространства и небольшой размер2.
Приложениятипа с использованием металлических полиэфирной пленки конденсатор MEF CL21 конденсаторы подходят для блокирования, соединение, развязка, фильтрация, перепускной цепи привода ГРМ и идеально подходит для использования в телекоммуникационное оборудование, оборудование для обработки данных, промышленного инструмента, автоматическая система управления и других общих электронного оборудования.3. технические характеристики
| Емкостное сопротивление выше допустимых пределов | Мкф~4.7μF 0.0047 |
| Емкостное сопротивление терпимости | J(±5%),K(±10%),M(±20%) |
| Рабочая температура | -40~105ºC |
| Номинальное напряжение | 100V,250V,400V,630V постоянного тока |
| Рассеивание мощности фактор(tgδ) | 1 % макс @,на частоте 1 Кгц и 25 ºC |
| Сопротивление изоляции (IR) | Ик-≥7500МΩ 0.33C≤Мкф:IR≥2500S для C>0.33Мкф |
| Диэлектрической прочности | Для 1.4Ur 3~5 секунды |
4. Размер (: мм )
| Емкость | 50/63/100V | 160/250V | 400V | 630V | ||||||||||||||||
| (Оф) | Втмакс. | Hmax | Tmax | Р±1 | D±0,05 | Втмакс. | Hmax | Tmax | Р±1 | D±0,05 | Втмакс. | Hmax | Tmax | Р±1 | D±0,05 | Втмакс. | Hmax | Tmax | Р±1 | D±0,05 |
| 0,01 | 12,5 | 11.5 | 7 | 10 | 0,6 | 15,5 | 11.5 | 7 | 12,5 | 0,6 | ||||||||||
| 0,015 | 12,5 | 12,5 | 7.5 | 10 | 0,6 | 15,5 | 12,5 | 7.5 | 12,5 | 0,6 | ||||||||||
| 0,022 | 15,5 | 11.5 | 7 | 12,5 | 0,6 | 15,5 | 11.5 | 7 | 12,5 | 0,6 | ||||||||||
| 0.033 | 15,5 | 12,5 | 8 | 12,5 | 0,6 | 15,5 | 12,5 | 8 | 12,5 | 0,6 | ||||||||||
| 0,047 | 12,5 | 12 | 7 | 10 | 0,6 | 15,5 | 12,5 | 8 | 12,5 | 0,6 | 18 | 12,5 | 8 | 15 | 0,6 | |||||
| 0.068 | 12,5 | 12,5 | 7.5 | 10 | 0,6 | 15,5 | 12,5 | 8.5 | 12,5 | 0,6 | 18 | 13 | 9 | 15 | 0,6 | |||||
| 0,1 | 12,5 | 12 | 7.0 | 10 | 0,6 | 15,5 | 12 | 7 | 12,5 | 0,6 | 18 | 13 | 9 | 15 | 0,6 | 26 | 14.5 | 9 | 22 | 0,8 |
| 0,15 | 12,5 | 12,5 | 7.5 | 10 | 0,6 | 15,5 | 13 | 8.5 | 12,5 | 0,6 | 20.5 | 14.5 | 9 | 17,5 | 0,6 | 26 | 16,5 | 10 | 22 | 0,8 |
| 0,22 | 15,5 | 12,5 | 7.5 | 12,5 | 0,6 | 20.5 | 14 | 7.5 | 17 | 0,6 | 20.5 | 16 | 10.5 | 17,5 | 0,6 | 26 | 19 | 12 | 22 | 0,8 |
| 0,33 | 15,5 | 13 | 8.0 | 12,5 | 0,6 | 20.5 | 14.5 | 8.5 | 17 | 0,6 | 26 | 17,5 | 10.5 | 22 | 0,8 | 26 | 20.5 | 13.5 | 22 | 0,8 |
| 0,47 | 15,5 | 14.5 | 9.0 | 12,5 | 0,6 | 20.5 | 16,5 | 10 | 17 | 0,8 | 26 | 19.5 | 12,5 | 22 | 0,8 | 37,5 | 23,5 | 13 | 32 | 0,8 |
| 0,68 | 20.5 | 14.5 | 8.5 | 17,7 | 0,6 | 20.5 | 18 | 11 | 17 | 0,8 | 26 | 21,5 | 14 | 22 | 0,8 | 37,5 | 25.5 | 15,5 | 32 | 1.0 |
| 1.0 | 20.5 | 15,5 | 10 | 17,5 | 0,8 | 29 | 19 | 10.5 | 25 | 0,8 | 37,5 | 24.5 | 13.5 | 32 | 0,8 | 42,5 | 26.5 | 17 | 37 | 1.0 |
| 1.5 | 20.5 | 17,5 | 11.5 | 17,5 | 0,8 | 29 | 20 | 12 | 25 | 0,8 | 37,5 | 28 | 15,5 | 32 | 1.0 | 42,5 | 29.5 | 19.5 | 37 | 1.0 |
| 2.2 | 26 | 19.5 | 12 | 22 | 0,8 | 29 | 24 | 15 | 25 | 0,8 | 42,5 | 28.5 | 18 | 37 | 1.0 | 42,5 | 32,5 | 22,5 | 37 | 1.0 |
| 3.3 | 26 | 22,5 | 14 | 22 | 0,8 | 41,5 | 24 | 14 | 37 | 0,8 | 42,5 | 32 | 20.5 | 37 | 1.0 | |||||
| 4.7 | 37,5 | 23,5 | 13 | 32 | 0,8 | 41,5 | 27 | 16 | 37 | 1.0 | 42,5 | 35,5 | 24.5 | 37 | 1.0 | |||||
| 6.8 | 37,5 | 27,5 | 15,5 | 32 | 1.0 | 41,5 | 30 | 20 | 37 | 1.0 | ||||||||||
| 10.0 | 37,5 | 31 | 18 | 32 | 1.0 | 41,5 | 37 | 23,5 | 37 | 1.0 |
Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами
Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности. Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.
Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике. Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).
Заключение
В высоковольтных цепях нередко применяют последовательное включение конденсаторов. Для выравнивания напряжений на них, необходимо параллельно каждому конденсатору дополнительно подключить резистор сопротивлением от 220 к0м до 1 МОм. Для защиты от помех, в цифровых устройствах применяется шунтирование по питанию с помощью пары – электролитический конденсатор большей емкости + слюдяной, либо керамический – меньшей. Электролитический конденсатор шунтирует низкочастотные помехи, а слюдяной( или керамический) – высокочастотные.
Источники
- https://hmelectro.ru/article/markirovka-kondensatorov-tsifrovaya-tsvetnaya-eyo-rasshifrovka
- https://encom74.ru/o-markirovke-kondensatorov-v-tc-keramiceskih-i-importnyh-rassifrovki-oboznacenij/
- https://instanko.ru/elektroinstrument/markirovka-keramicheskih-kondensatorov-rasshifrovka-tablica.html
- https://odinelectric.ru/equipment/electronic-components/kak-rasshifrovat-markirovku-kondensatora
- https://ToolsTver.ru/processy/nominaly-keramicheskih-kondensatorov-tablica.html
- https://ElectroInfo.net/kondensatory/kak-oboznachajutsja-kondensatory-na-sheme.html
Янв 25, 2021
