Чтобы понять, какие конденсаторы выбрать для замены, давайте проанализируем их основные параметры, главными из которых являются напряжение, емкость и температура:
Как выбрать конденсатор? Все о выборе и замене конденсаторов
Ваш компьютер иногда “зависает”, сбоит или выходит из строя? В восьми случаях из десяти проблем с компьютером виноват конденсатор – устройство, накапливающее заряд. Конденсатор выглядит как небольшой бочонок с двумя полюсами. Рассмотрим, как выбрать сменный конденсатор и на какие параметры следует обратить внимание в первую очередь.
Несмотря на широкую доступность конденсаторов, выбрать конкретную модель может быть довольно сложно. Вы можете знать емкость и рабочее напряжение, которые требуются для вашего проекта, но конденсаторы также имеют множество других характеристик, таких как поляризация, температурный коэффициент, стабильность, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR) и так далее. Это делает каждый конкретный тип конденсатора подходящим для определенного применения. Ниже перечислены наиболее распространенные типы конденсаторов с кратким описанием их преимуществ и функций.
Рисунок 3: Алюминиевый электролитический конденсатор
ОписаниеАлюминиевые электролитические конденсаторы (Рисунок 3) полярны и поэтому не могут быть использованы в цепях переменного тока. Они могут иметь высокую номинальную мощность, но отклонение от номинальной мощности обычно составляет до 20%.
ПриложенияАлюминиевые электролитические конденсаторы оптимальны для приложений, не требующих высокой точности и обработки переменного напряжения. Чаще всего они используются в качестве развязывающих конденсаторов в источниках питания, т.е. для уменьшения пульсаций напряжения. Они также широко используются в импульсных DC/DC-преобразователях.
Жилищное строительство: Как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.
Перед выбором конденсатора необходимо выпаять неисправное устройство и определить его параметры. Признаками неисправности этого компонента могут быть:
Простые способы подключения электродвигателя
Самый простой способ подключения двигателя – использование преобразователя частоты. Существуют модели этих устройств, которые выполняют преобразование однофазного напряжения в трехфазное. Преимущество этого метода очевидно – нет потерь мощности в двигателе. Но стоимость такого частотного преобразователя довольно высока – самая дешевая модель обойдется в 5-7 тысяч рублей.
Существует и другой, менее распространенный метод, который предполагает использование обмотки трехфазного асинхронного двигателя для преобразования напряжения. В этом случае вся конструкция намного больше и массивнее. Поэтому проще рассчитать, какие конденсаторы необходимы для работы двигателя, и установить их в соответствии с электрической схемой. Самое главное – не потерять мощность, потому что работа механизма будет намного хуже.
С помощью этой схемы вы также можете подключить конденсаторы для проверки. Когда вы складываете емкости рабочего и пускового конденсаторов, мощность оказывается разной.
Как подключить конденсаторы
Подключение каждого типа конденсатора должно производиться в соответствии с точной электрической схемой. Рабочий конденсатор подключен снизу, а пусковой конденсатор, расположенный выше, подключен параллельно с ним.
Важно также не забыть подключить кнопку запуска, убедившись в правильности порядка подключения.
Тестовые конденсаторы также могут быть подключены с помощью этой схемы. Если сложить емкости рабочего и пускового конденсаторов, мощность изменится.
На этом этапе необходимо обратить внимание на рабочее состояние самого двигателя. Если он работает хорошо, это означает, что выбрана правильная мощность.
Также можно последовательно подключить несколько пусковых конденсаторов и наблюдать за работой двигателя.
После определения точки нормальной работы сложите мощность всех подключенных тестеров и купите суммарную мощность. Только так можно узнать, как выбрать конденсатор для электродвигателя.
Некоторые конденсаторы имеют двухстрочную маркировку. В первой строке указана емкость (пФ или мкФ) и точность (К = 10%, М = 20%). Во второй строке указано допустимое напряжение постоянного тока и код диэлектрического материала.
Электрические конденсаторы
Электрические конденсаторы используются для хранения электрической энергии в электрическом поле. Типичные области применения электрических конденсаторов – сглаживающие фильтры в источниках питания, цепи межкаскадной связи в усилителях переменного тока, фильтрация помех в электронных шинах питания и т.д.
Электрические характеристики конденсатора зависят от его конструкции и свойств используемых материалов.
При выборе конденсатора для конкретного применения следует учитывать следующие факторы
a) значение емкости требуемого конденсатора (мкФ, нФ, пФ),
b) рабочее напряжение конденсатора (максимальное значение напряжения, при котором конденсатор может работать непрерывно без изменения своих параметров)
(c) требуемая точность (возможный разброс значений емкости конденсатора)
(d) Температурный коэффициент емкости (зависимость емкости конденсатора от температуры окружающей среды),
(e) Стабильность конденсатора,
(e) Диэлектрический ток утечки конденсатора при номинальном напряжении и заданной температуре. (Можно определить диэлектрическое сопротивление конденсатора).
В таблицах 1 – 3 приведены основные характеристики различных типов конденсаторов.
Таблица 1: Характеристики керамических, электролитических и металлизированных пленочных конденсаторов
| Параметр конденсатора | Тип конденсатора | ||
| Керамика | Электролитический | Металлизированный пленочный конденсатор | |
| Диапазон емкостей конденсаторов | 2,2 пФ – 10 нФ | От 100 нФ до 68 мкФ | 1 мкФ – 16 мкФ |
| Точность (возможные колебания значений емкости конденсатора), %. | ± 10 и ± 20 | -10 и +50 | ± 20 |
| Рабочее напряжение конденсатора, В | 50 – 250 | 6,3 – 400 | 250 – 600 |
| Стабильность конденсатора | Достаточно | Бедные | Достаточно |
| Диапазон температур окружающей среды, o C | от -85 до +85 | от -40 до +85 | от -25 до +85 |
Таблица 2. Характеристики слюдяных конденсаторов и конденсаторов на основе полиэстера и полипропилена
| Параметр конденсатора | Тип конденсатора | ||
| Слюда | На основе полиэстера | На основе полипропилена | |
| Диапазон емкостей конденсаторов | 2,2 пФ – 10 нФ | 10 нФ – 2,2 мкФ | 1 нФ – 470 нФ |
| Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), %. | ± 1 | ± 20 | ± 20 |
| Рабочее напряжение конденсатора, В | 350 | 250 | 1000 |
| Стабильность конденсатора | Отличный | Хорошо | Хорошо |
| Диапазон температур окружающей среды, o C | от -40 до +85 | от -40 до +100 | от -55 до +100 |
Таблица 3: Характеристики слюдяных конденсаторов на основе поликарбоната, полистирола и тантала
На основе поликарбоната
На основе полистирола
На основе тантала
Керамические конденсаторы используются в разделительных цепях, электролитические конденсаторы также применяются в разделительных цепях и сглаживающих фильтрах, а металлизированные пленочные конденсаторы используются в высоковольтных источниках питания.
Слюдяные конденсаторы используются в аудиоплеерах, фильтрах и осцилляторах. Конденсаторы на основе полиэстера являются конденсаторами общего назначения, а конденсаторы на основе полипропилена используются в высоковольтных цепях постоянного тока.
Конденсаторы на основе поликарбоната используются в фильтрах, осцилляторах и цепях синхронизации. Конденсаторы на основе полистирола и тантала также используются в схемах синхронизации и изолирующих затворов. Они считаются конденсаторами общего назначения.
Некоторые замечания и советы о конденсаторах
Всегда помните, что рабочее напряжение конденсаторов должно снижаться при повышении температуры окружающей среды, а для обеспечения высокой надежности необходимо использовать большой запас напряжения.
Если указано максимальное непрерывное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (если не сделаны дополнительные оговорки). Поэтому конденсаторы всегда работают с определенным запасом прочности. Однако необходимо убедиться, что их фактическое рабочее напряжение находится в пределах от 0,5 до 0,6 от предельного значения.
Если для конденсатора указан предел напряжения переменного тока, то он относится к частоте (50-60) Гц. При более высоких частотах или в случае импульсных сигналов рабочие напряжения должны быть еще больше снижены, чтобы избежать перегрева оборудования из-за диэлектрических потерь.
Конденсаторы с высокой емкостью и низким током утечки могут сохранять накопленный заряд в течение длительного времени после выключения устройства. Чтобы подстраховаться, параллельно конденсатору в цепи разряда следует подключить резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).
В высоковольтных цепях конденсаторы часто используются последовательно. Чтобы выровнять их напряжения, параллельно каждому конденсатору следует подключить резистор 220 к0м – 1 мегаом.
Рис. 1 Использование резисторов для балансировки напряжений конденсаторов
Керамические проходные конденсаторы могут работать на очень высоких частотах (выше 30 МГц). Они устанавливаются непосредственно на корпусе или на металлическом щите.
Неполярные электролитические конденсаторы имеют емкость от 1 до 100 мкФ и рассчитаны на среднеквадратичное напряжение 50 В. Они также дороже обычных (полярных) электролитических конденсаторов.
При выборе конденсатора фильтра питания следует обратить внимание на амплитуду скачка зарядного тока, которая может значительно превышать допустимое значение. Например, для конденсатора емкостью 10 000 мкФ эта амплитуда не превышает 5 А.
Если в качестве изолирующего конденсатора используется электролитический конденсатор, необходимо правильно определить его полярность. Ток утечки этого конденсатора может повлиять на работу усилительного каскада.
Электролитические конденсаторы взаимозаменяемы в большинстве применений. Необходимо отметить только значение их рабочего напряжения.
Провод из внешнего пленочного слоя полистироловых конденсаторов часто маркируется цветной штриховкой. Он должен быть подключен к общей точке цепи.
На высоких частотах сопротивление паразитных индуктивностей конденсатора увеличивается, что ухудшает его характеристики. На рисунке 2 показана упрощенная эквивалентная схема конденсатора с учетом индуктивности входов.
Рисунок 2 Эквивалентная схема электрического конденсатора на высокой частоте
Цветовая маркировка конденсаторов
На корпусе большинства конденсаторов указаны их номинальная емкость и рабочее напряжение. Однако возможно и цветовое кодирование.
Некоторые конденсаторы маркируются надписями в две строки. В первой строке указана их емкость (пФ или мкФ) и точность (К = 10%, М = 20%). Во второй строке указано допустимое напряжение постоянного тока и код материала диэлектрика.
Монолитные керамические конденсаторы маркируются кодом, состоящим из трех цифр. Третья цифра показывает, сколько нулей нужно добавить к первым двум, чтобы получить емкость в пикофарадах.
Пример. Что означает код 103 на конденсаторе? 103 означает, что к 10 нужно добавить три нуля, чтобы получить емкость конденсатора, которая равна 10 000 пФ.
Пример. Конденсатор имеет маркировку 0,22/20 250. Это означает, что конденсатор имеет емкость 0,22 мкФ ± 20% и рассчитан на постоянное напряжение 250 В.
Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это поможет нашему сайту развиваться!
Во многих задачах можно аппроксимировать поле рассеяния и предположить, что электрическое поле планарного конденсатора полностью сосредоточено между его обмотками (рис. 2). Однако в других приложениях пренебрежение диссипативным полем может привести к серьезным ошибкам, поскольку нарушает потенциальную природу электрического поля.
Конденсатор или батарея
Использование таких изделий вместо батарей ограничено низкой емкостью имеющихся в продаже электролитических моделей. Ситуация изменилась с разработкой ионизационных элементов, которые имеют более высокую емкость (до десятков тысяч зарядов). При сравнении конденсаторов и аккумуляторных батарей необходимо учитывать следующие особенности.
Преимущества ионообменников:
- долгосрочное поддержание хороших рабочих параметров;
- широкий диапазон температур (от -40°C до +60°C)
- надежность;
- простота в эксплуатации;
- разумную стоимость.
Недостатки:
- Быстрый саморазряд (15-25% за 24 часа);
- Относительно низкий запас мощности (1-1,5 мА на 1 Ф).
Для правильного использования конденсаторов необходим точный предварительный расчет. В качестве накопителей энергии эти элементы используются в комбинации с солнечными батареями. В таких сборках указанные потери можно считать приемлемыми для непрерывной работы. Если необходимо отключить электропитание на длительное время, предпочтительнее использовать аккумулятор.
Читайте далее:- Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
- 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
- Урок 28 Электрическая емкость. Конденсатор – Физика – 10 класс – Российская электронная школа.
- Конденсаторы.
- Расчет цепи постоянного тока с конденсаторами.
- Векторное и скалярное управление преобразователями частоты – принцип работы, система управления.
- Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника.