Как выбрать конденсатор? всё о выборе и замене конденсаторов

Основные параметры и характеристики

Ёмкость.

Важным параметром конденсатора является его номинальная ёмкость. Для плоского конденсатора справедлива формула:

С = (ε*ε*S) / d,

где ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, S – размеры обкладок (площадь пластин), d – расстояние между пластинами (обкладками).

Реальная емкость отдельных элементов обычно невелика, но можно получить конструкцию ёмкостью в несколько фарад, если параллельно соединить огромное число обкладок. В этом случае реальная ёмкость равняется сумме всех ёмкостей обкладок.

Максимальные емкости некоторых конденсаторов могут достигать нескольких фарад.

Удельная ёмкость.

Величина, характеризующая отношение ёмкости к объёму или к массе радиодетали. Данный параметр важен в микроэлектронике, где размеры деталей очень важны.

Номинальное напряжение.

Одной из важных электрических характеристик является номинальное напряжение – значение максимальных напряжений, при которых конденсатор может работать без потери значений других его параметров. При превышении критической величины равной напряжению пробоя происходит разрушение диэлектрика. Поэтому номинальное напряжение подбирают заведомо большее любых возможных максимальных амплитуд синусоидального тока в цепи конденсатора.

Существуют характеристики, такие как тангенс угла потерь, температурный коэффициент ёмкости, сопротивление утечки, диэлектрическая абсорбция и др., которые интересны только узким специалистам, а их параметры можно узнать из специальных справочников.

Принцип работы и характеристики конденсаторов

Устройство конденсатора представляет собой две металлические пластинки-обкладки, разделенные тонким слоем диэлектрика. Соотношение размеров и расположения обкладок и характеристика материала диэлектрика определяет показатель емкости.

Разработка конструкции любого типа конденсатора преследует целью получение максимальной емкости в расчете на минимальные размеры для экономии пространства на печатной плате устройства. Одна из наиболее популярных по внешнему виду форм — в виде бочонка, внутри которого скручены металлические обкладки с диэлектриком между ними. Первый конденсатор, изобретенный в городе Лейдене (Нидерланды) в 1745 году, получил название «Лейденской банки».

Принципом работы компонента является способность заряжаться и разряжаться. Зарядка возможна благодаря нахождению обкладок на малом расстоянии друг от друга. Близкорасположенные заряды, разделенные диэлектриком, притягиваются друг к другу и задерживаются на обкладках, а сам конденсатор таким образом хранит энергию. После отключения источника питания компонент готов к отдаче энергии в цепи, разряду.

Параметры и свойства, определяющие рабочие характеристики, качество и долговечность работы:

  • электрическая емкость;
  • удельная емкость;
  • допускаемое отклонение;
  • электрическая прочность;
  • собственная индуктивность;
  • диэлектрическая абсорбция;
  • потери;
  • стабильность;
  • надежность.

Способность накапливать заряд определяет электрическую емкость конденсатора. При расчете емкости нужно знать:

  • площадь обкладок;
  • расстояние между обкладками;
  • диэлектрическую проницаемость материала диэлектрика.

Для повышения емкости нужно увеличить площадь обкладок, уменьшить расстояние между ними и использовать диэлектрик, материал которого обладает высокой диэлектрической проницаемостью.

Для обозначения емкости используется Фарад (Ф) — единица измерения, получившая свое название в честь английского физика Майкла Фарадея. Однако 1 Фарад — слишком большая величина. Например, емкость нашей планеты составляет менее 1 Фарада. В радиоэлектронике используются меньшие значения: микрофарад (мкФ, миллионная доля Фарада) и пикофарад (пФ, миллионная доля микрофарада).

Watch this video on YouTube

Удельная емкость рассчитывается из отношения емкости к массе (объему) диэлектрика. На этот показатель влияют геометрические размеры, и повышение удельной емкости достигается за счет снижения объема диэлектрика, но при этом повышается опасность пробоя.

Допускаемое отклонение паспортной величины емкости от фактической определяет класс точности. Согласно ГОСТу, существует 5 классов точности, определяющих будущее использование. Компоненты высшего класса точности применяются в цепях высокой ответственности.

Электрическая прочность определяет способность удерживать заряд и сохранять рабочие свойства. Заряды, сохраняющиеся на обкладках, стремятся друг к другу, воздействуя на диэлектрик

Электрическая прочность — важное свойство конденсатора, определяющее длительность его использования. В случае неправильной эксплуатации произойдет пробой диэлектрика и выход компонента из строя

Собственная индуктивность учитывается в цепях переменного тока с катушками индуктивности. Для цепей постоянного тока не берется в расчет.

Диэлектрическая абсорбция — появление напряжения на обкладках при быстром разряде. Явление абсорбции учитывается для безопасной эксплуатации высоковольтных электрических устройств, т.к. при коротком замыкании существует опасность для жизни.

Потери обусловлены малым пропусканием тока диэлектриком. При эксплуатации компонентов электронных устройств в разных температурных условиях и разной влажности свое влияние оказывает показатель добротности потерь. На него также влияет рабочая частота. На низких частотах сказываются потери в диэлектрике, на высоких — в металле.

Стабильность — параметр конденсатора, на который также оказывает влияние температура окружающей среды. Ее воздействия делятся на обратимые, характеризуемые температурным коэффициентом, и необратимые, характеризуемые коэффициентом температурной нестабильности.

Надежность работы конденсатора в первую очередь зависит от условий эксплуатации. Анализ поломок говорит о том, что в 80% случаев причиной выхода из строя является пробой.

В зависимости от назначения, типа и области применения различаются и размеры конденсаторов. Самые маленькие и миниатюрные, размерами от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, используются в электронике, а самые крупные — в промышленности.

Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов

При подключении асинхронного электродвигателя в однофазную сеть 220/230 В необходимо обеспечить сдвиг фаз на обмотках статора, чтобы сделать имитацию вращающегося магнитного поля (ВМП), которое заставляет вращаться вал ротора двигателя при подключению его в «родные» трехфазные сети переменного тока. Известная многим, кто знаком с электротехникой, способность конденсатора давать электрическому току «фору» на π/2=90° по сравнению с напряжением, оказывает хорошую услугу, так как это создает необходимый момент, заставляющий вращаться ротор в уже «не родных» сетях.

Лучшая бытовая химия на сайте https://himcentre.ru/

Калькулятор расчета рабочего и пускового конденсаторов

Но конденсатор для этих целей необходимо подбирать, причем нужно делать с высокой точностью. Именно поэтому читателям нашего портала предоставляется в абсолютное безвозмездное пользование калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора. После калькулятора будут даны необходимые разъяснения по всем его пунктам.

Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов

Для расчета использовались следующие зависимости:

Полученные из калькулятора данные можно использовать для подбора конденсаторов, но именно таких номиналов, как будет рассчитано, их вряд ли можно будет найти. Только в редких исключениях могут быть совпадения. Правила подбора такие:

  • Если есть «точное попадание» в номинал емкости, который существует у нужной серии конденсаторов, то можно выбирать именно такой.
  • Если нет «попадания», то выбирают емкость, стоящую ниже по ряду номиналов. Выше не рекомендуется, особенно для рабочих конденсаторов, так как это может привести к ненужному возрастанию рабочих токов и перегреву обмоток, которое может привести к межвитковому замыканию.
  • По напряжению конденсаторы выбираются номиналом не менее, чем в 1,5 раза больше, чем напряжение в сети, так как в момент пуска напряжение на выводах конденсаторов всегда повышенное. Для однофазного напряжения в 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 360 В, но опытные электрики всегда советуют использовать 400 или 450 В, так как запас, как известно, «карман не тянет».

Приведем таблицу с номиналами конденсаторов рабочих и пусковых. В качестве примера приведены конденсаторы серий CBB60 и CBB65. Это полипропиленовые пленочные конденсаторы, которые наиболее часто применяют в схемах подключения асинхронных двигателей. Серия CBB65 отличается от CBB60, тем, что они помещены в металлический корпус.

В качестве пусковых применяют электролитические неполярные конденсаторы CD60. Их не рекомендуются применять в качестве рабочих так как продолжительное время их работы делает их жизнь менее продолжительной.. В принципе, для пуска подходят и CBB60, и CBB65, но они имеют при равных емкостях более объемные габариты, чем CD60. В таблице приведем примеры только тех конденсаторов, которые рекомендованы к использованию в схемах подключения электродвигателей.

Для того, чтобы «набрать» нужную емкость, можно использовать два и более конденсатора, но при разном соединении результирующая емкость будет отличаться. При параллельном соединении она будет складываться, а при последовательном — емкость будет меньше любого из конденсаторов. Тем не менее такое соединение иногда используют для того, чтобы, соединив два конденсатора на меньшее рабочее напряжение, получить конденсатор, у которого рабочее напряжение будет суммой двух соединяемых. Например, соединив два конденсатора на 150 мкф и 250 В последовательно, получим результирующую емкость 75 мкф и рабочее напряжение 500 В.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Для того чтобы рассчитать емкость двух последовательно соединенных конденсаторов, читателям предоставляется простой калькулятор, где надо просто выбрать два конденсатора из ряда существующих номиналов.

Калькулятор расчета результирующей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов

Обычно эту операцию доверяют только электрикам, имеющим практический опыт. Однако, подключить двигатель можно и самому. Это доказывает статья нашего портала: «Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В».

Маркировка конденсаторов: расшифровка цифр и букв

В зависимости от вида накопительного смд устройства, различают несколько методик их маркировки.

Маркировка керамических устройств

Устройства данного вида маркируются с помощью одной или двух латинских букв и цифры. Первая буква при этом обозначает производителя компонента, вторая – его номинальную ёмкость. Цифра в маркировочном коде указывает на степень номинала конденсатора в пикофарадах.

Таблица для расшифровки маркировки керамических SMD накопителей

Пример. Маркировка накопительного смд компонента KG3 расшифровывается как изделие, произведенное компанией «Kemet» и имеющее емкость 1,8×103 пкФ.

Маркировка электролитических SMD накопителей

Электролитические накопительные устройства для поверхностного монтажа маркируются 4 основными способами:

  • В виде одной буквы, обозначающей рабочее напряжение, и трех цифр, две из которых указывают на значение емкости конденсатора, а третья – на степень номинала в пикофарадах.
  • В виде двух букв, обозначающих рабочее напряжение и емкость, одной цифры, указывающей на степень номинала в пикофарадах.

Маркировка современных импортных электролитических конденсаторов

  • Четырьмя символами – это обозначение, состоящее из одной буквы, означающей рабочее напряжение, двух цифр, указывающих на емкость компонента, и последней цифры, определяющей количество нулей после значения емкости.
  • Двухстрочная – верхняя часть маркировки в виде цифры означает емкость компонента, нижняя – его рабочее напряжение.

Маркировка танталовых накопительных смд устройств

Маркировка танталовых смд накопителей состоит из следующих частей:

  • Большой латинской буквы, указывающей на рабочее напряжение компонента;
  • Трёхзначного числа, первые две цифры которого означают емкость накопителя, а последняя – количество нулей после значения емкости.

Обозначение танталовых смд накопительных компонентов

Пример. Маркировка танталового накопителя G103 означает, что он имеет рабочее напряжение 4 В и емкость 10 000 пикофарад.

Важно! При подключении танталовых и электролитических накопителей необходимо соблюдать полярность. Для этого на их корпуса наносится специальная полоса, имеющая черный цвет и обозначающая положительный (у танталовых накопителей) или отрицательный (у электролитических устройств) вывод. Неправильное подключение с игнорированием данных меток приведет к тому, что накопитель выйдет из строя

Неправильное подключение с игнорированием данных меток приведет к тому, что накопитель выйдет из строя.

Как маркируются большие конденсаторы

Большие накопительные смд устройства маркируются по тем же принципам, что их более мелкие аналоги. При больших размерах корпуса на таких компонентах часто пишется полное значение их емкости и рабочего напряжения.

На заметку. По поисковому запросу «smd конденсаторы без маркировки как определить», помимо сайтов, на первой странице выдачи полезную информацию по данной тематике содержат различные форумы радиолюбителей и специалистов, занимающихся ремонтом компьютерной и бытовой техники.Обозначение в схемах.

На электрических схемах накопительные смд устройства имеют такое же обозначение, как и у их используемых для сквозного монтажа аналогов.

Графическое обозначение смд накопителя на электрической схеме

Таким образом, умение читать и расшифровывать маркировочные коды позволяет правильно определять характеристики данных накопителей. Такие навыки очень важны при замене вышедших из строя накопителей, пайке сложных схем, чувствительных к перепадам вольт-амперных характеристик электрического тока.

Практические измерения

Значение ёмкости конденсатора обозначается на корпусе в дробных фарадах или с помощью цветового кода. Но со временем компоненты способны потерять свои качества, поэтому для некоторых критических случаев последствия могут быть неприемлемыми. Существуют и другие обстоятельства, требующие измерений. Например, необходимость знать общую ёмкость цепи или части электрооборудования. Приборов, осуществляющих непосредственное считывание ёмкости, не существует, но значение может быть вычислено вручную или интегрированными в измерительные устройства процессорами.

Для обнаружения фактической ёмкости нередко используют осциллограф как средство измерения постоянной времени (т). Эта величина обозначает время в секундах, за которое конденсатор заряжается на 63%, и равна произведению сопротивления цепи в омах на ёмкость цепи в фарадах: т=RC. Осциллограф позволяет легко определить постоянную времени и даёт возможность с помощью расчётов найти искомую ёмкость.

Существует также немало моделей любительского и профессионального электронного измерительного оборудования, оснащённого функциями для тестирования конденсаторов. Многие цифровые мультиметры обладают возможностью определять ёмкость. Эти устройства способны контролируемо заряжать и разряжать конденсатор известным током и, анализируя нарастание результирующего напряжения, выдавать довольно точный результат. Единственный недостаток большинства таких приборов — сравнительно узкий диапазон измеряемых величин.

Вам это будет интересно Выбор и особенности подключения счётчика энергомера

В чем отличие полярного и неполярного?

Неполярные допускают включение конденсаторов в цепь без учета направления тока. Элементы применяются в фильтрах переменных источников питания, усилителях высокой частоты.

Полярные изделия подсоединяют в соответствии с маркировкой. При включении в обратном направлении прибор выйдет из строя или не будет нормально работать.

Полярные и неполярные конденсаторы большой и малой ёмкости отличаются конструкцией диэлектрика. В электролитических конденсаторах, если оксид наносится на 1 электрод или 1 сторону бумаги, пленки, то элемент будет полярным.

Модели неполярных электролитических конденсаторов, в конструкциях которых оксид металла нанесли симметрично на обе поверхности диэлектрика, включают в цепи с переменным током.

У полярных на корпусе присутствует маркировка положительного или отрицательного электрода.

Для чего нужны опознавательные признаки

Уточнить причины появления цветовой кодировки резисторов поможет изучение типичного компонента малой мощности (0,05 или 0,125 Вт). При длине 3-5 мм диаметр элемента составляет 0,8-1,2 мм.

Для представления информации в сокращенном виде можно воспользоваться «классической» кодировкой. Номинал 2 200 кОм преобразуют в «2К2». Здесь «К» обозначает не только приставку-множитель «кило-», но и выполняет функцию разделяющей запятой – 2,2 кОм.

На изогнутую поверхность с ограниченной площадью сложно наносить четкие цифровые и буквенные обозначения. Малейший дефект усложняет корректную и быструю идентификацию. Достаточно сделать небольшую царапину при демонтаже, чтобы создать дополнительные трудности.

Цветовая маркировка отличается следующими преимуществами:

  • простота и технологичность процесса нанесения;
  • возможность представления необходимой информации в полном объеме;
  • удобство считывания данных с точной идентификацией отдельных элементов обозначений;
  • высокая устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям.

Для правильного изучения данной темы необходимо уточнить определения основных технических параметров пассивных элементов. Номинальное электрическое сопротивление обозначают в омах и производных кратных величинах с применением соответствующей приставки. Килоомы – это множитель 10 в третьей степени или 1 000.

Минимальным влиянием реактивных компонентов сопротивления (индуктивных и емкостных) пренебрегают при создании типовых электротехнических устройств. Поэтому такие показатели не отображают в кодированной цифровой маркировке. Эти и другие дополнительные данные производители указывают в сопроводительной документации на прецизионные изделия. Они необходимы для точных расчетов аппаратуры, которая обрабатывает ВЧ и СВЧ сигналы.

Рассеиваемая мощность – важный параметр. Его необходимо учитывать для подбора изделия, соответствующего определенному максимальному току в цепи. При ошибочном расчете чрезмерный нагрев разрушит резистор.

Следует подчеркнуть! Действительное значение электрического сопротивления зависит от температуры проводника. Тем не менее, цветовой индикацией мощность не обозначают.

Возможное отклонение номинала (допуск) подбирают с учетом исходных требований к радиотехнической конструкции. Значение этого параметра определяют по цвету или количеству полос. Ниже представлены соответствующие методики расшифровки.

Дополнительными маркерами отмечают:

  • наработку на отказ;
  • уровень зависимости сопротивления от изменения температуры;
  • технологию производства.

Самостоятельная замена конденсатора

Итак, мы разобрались, как выбрать конденсатор. Осталось его впаять. Для этого следует:

  1. Обработать обе ножки вздувшегося конденсатора флюсом.
  2. Поочередно прогреть их паяльником до расплавления.
  3. Удалить заменяемую деталь.
  4. Обработать открывшиеся отверстия отсосом припоя до полной очистки.
  5. Вставить новый конденсатор (в электролитических обязательно соблюдая полярность).
  6. Обрезать излишнюю длину ножек таким образом, чтобы элемент выступал над поверхностью на пару миллиметров.
  7. Обработать их флюсом и припаять.
  8. Тщательно очистить место припоя ваткой со спиртом.

Таким образом, заменить неисправный конденсатор можно в течение нескольких минут. В том случае, если устройство выбрано правильно и в процессе эксплуатации не перегревается, оно прослужит долго.

Об авторе

Павел Угрюмов

Основатель и главный редактор компьютерного журнала PClegko. Маркетолог, предприниматель и и путешественник. Проект интернет-журнал PClegko — моё хобби. Но я планирую вырастить его в мировой проект. Каждая ваша оценка статьи и оставленный комментарий очень важны для меня. Если проект вам нравится, то буду рад если вы меня поддержите:) В ссылке находится мой основной проект. Буду рад, если загляните!

Кодовая маркировка, дополнение

   В соответствии со стандартами IEC на практике применяется четыре способа кодировки номинальной емкости.

А. Маркировка 3 цифрами

   Первые две цифры указывают на значение емкости в пигофарадах (пф), последняя — количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть «9». При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра «0». Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 — 0.5 пф.

Код Емкость Емкость Емкость
109 1,0 0,001 0,000001
159 1,5 0,0015 0,000001
229 2,2 0,0022 0,000001
339 3,3 0,0033 0,000001
479 4,7 0,0047 0,000001
689 6,8 0,0068 0,000001
100* 10 0,01 0,00001
150 15 0,015 0,000015
220 22 0,022 0,000022
330 33 0,033 0,000033
470 47 0,047 0,000047
680 68 0,068 0,000068
101 100 0,1 0,0001
151 150 0,15 0,00015
221 220 0,22 0,00022
331 330 0,33 0,00033
471 470 0,47 0,00047
681 680 0,68 0,00068
102 1000 1,0 0,001
152 1500 1,5 0,0015
222 2200 2,2 0,0022
332 3300 3,3 0,0033
472 4700 4,7 0,0047
682 6800 6,8 0,0068
103 10000 10 0,01
153 15000 15 0,015
223 22000 22 0,022
333 33000 33 0,033
473 47000 47 0,047
683 68000 68 0,068
104 100000 100 0,1
154 150000 150 0,15
224 220000 220 0,22
334 330000 330 0,33
474 470000 470 0,47
684 680000 680 0,68
105 1000000 1000 1,0

   * Иногда последний ноль не указывают.

В. Маркировка 4 цифрами

   Возможны варианты кодирования 4-значным числом. Но и в этом случае последняя цифра указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах.

Код Емкость Емкость Емкость
1622 16200 16,2 0,0162
4753 475000 475 0,475

Рис. 6

С. Маркировка емкости в микрофарадах

   Вместо десятичной точки может ставиться буква R.

Код Емкость
R1 0,1
R47 0,47
1 1,0
4R7 4,7
10 10
100 100

D. Смешанная буквенно-цифровая маркировка емкости, допуска, ТКЕ, рабочего напряжения

   В отличие от первых трех параметров, которые маркируются в соответствии со стандартами, рабочее напряжение у разных фирм имеет различную буквенно-цифровую маркировку.

Код Емкость
p10 0,1 пФ
Ip5 1,5 пФ
332p 332 пФ
1НО или 1nО 1,0 нФ
15Н или 15n 15 нФ
33H2 или 33n2 33,2 нФ
590H или 590n 590 нФ
m15 0,15мкФ
1m5 1,5 мкФ
33m2 33,2 мкФ
330m 330 мкФ
1mO 1 мФ или 1000 мкФ
10m 10 мФ

Кодовая маркировка электролетических конденсаторов для поверхностного монтажа

   Приведенные ниже принципы кодовой маркировки применяются такими известными фирмами, как «Panasonic», «Hitachi» и др. Различают три основных способа кодирования

А. Маркировка 2 или 3 символами

   Код содержит два или три знака (буквы или цифры), обозначающие рабочее напряжение и номинальную емкость. Причем буквы обозначают напряжение и емкость, а цифра указывает множитель. В случае двухзначного обозначения не указывается код рабочего напряжения.

Код Емкость Напряжение
А6 1,0 16/35
А7 10 4
АА7 10 10
АЕ7 15 10
AJ6 2,2 10
AJ7 22 10
AN6 3,3 10
AN7 33 10
AS6 4,7 10
AW6 6,8 10
СА7 10 16
СЕ6 1,5 16
СЕ7 15 16
CJ6 2,2 16
CN6 3,3 16
CS6 4,7 16
CW6 6,8 16
DA6 1,0 20
DA7 10 20
DE6 1,5 20
DJ6 2,2 20
DN6 3,3 20
DS6 4,7 20
DW6 6,8 20
Е6 1,5 10/25
ЕА6 1,0 25
ЕЕ6 1,5 25
EJ6 2,2 25
EN6 3,3 25
ES6 4,7 25
EW5 0,68 25
GA7 10 4
GE7 15 4
GJ7 22 4
GN7 33 4
GS6 4,7 4
GS7 47 4
GW6 6,8 4
GW7 68 4
J6 2,2 6,3/7/20
JA7 10 6,3/7
JE7 15 6,3/7
JJ7 22 6,3/7
JN6 3,3 6,3/7
JN7 33 6,3/7
JS6 4,7 6,3/7
JS7 47 6,3/7
JW6 6,8 6,3/7
N5 0,33 35
N6 3,3 4/16
S5 0,47 25/35
VA6 1,0 35
VE6 1,5 35
VJ6 2,2 35
VN6 3,3 35
VS5 0,47 35
VW5 0,68 35
W5 0,68 20/35

В. Маркировка 4 символами

   Код содержит четыре знака (буквы и цифры), обозначающие емкость и рабочее напряжение. Буква, стоящая вначале, обозначает рабочее напряжение, последующие знаки — номинальную емкость в пикофарадах (пФ), а последняя цифра — количество нулей. Возможны 2 варианта кодировки емкости: а) первые две цифры указывают номинал в пикофарадах, третья — количество нулей; б) емкость указывают в микрофарадах, знак m выполняет функцию десятичной запятой. Ниже приведены примеры маркировки конденсаторов емкостью 4.7 мкФ и рабочим напряжением 10 В.

С. Маркировка в две строки

   Если величина корпуса позволяет, то код располагается в две строки: на верхней строке указывается номинал емкости, на второй строке — рабочее напряжение. Емкость может указываться непосредственно в микрофарадах (мкФ) или в пикофарадах (пф) с указанием количества нулей (см. способ В). Например, первая строка — 15, вторая строка — 35V — означает, что конденсатор имеет емкость 15 мкФ и рабочее напряжение 35 В.

Керамические конденсаторы

Керамические и стеклокерамические конденсаторы с твердым неорганическим диэлектрическим слоем выпускаются в высоковольтном и низковольтном исполнении. Отличаются компактными размерами и надежностью. Широко востребованы в вычислительной, бытовой, медицинской, военной техники, транспорте. По номинальному напряжению их разделяют на высоко- и низковольтные.

По типу конструкции выпускают следующие керамические конденсаторы:

  • КТК – трубчатые;
  • КДК – дисковые;
  • SMD – поверхностные и другие.

Для изготовления керамических конденсаторов используют не обожженную глину, а материалы, сходные с ней по структуре, – ультрафарфор, тиконд, ультрастеатит. Обкладка – серебряный слой. Керамические и стеклокерамические устройства используются в схемах, в которых важных частотные характеристики, невысокие потери при утечке, компактные габариты, невысокая стоимость.

Соединение конденсаторов

Часто самого по себе конденсатора недостаточно. Поэтому такие электронные компоненты приходится объединять в группы, так называемые батареи. При таком подключении множество ёмкостей соединяются друг с другом для получения новой, обладающей другими характеристиками.

Выделяют 2 основных способа соединения деталей:

  1. последовательный;
  2. параллельный.

Последовательное соединение ёмкостей

При этом виде соединения множество деталей выстраивается в длинную цепь (от двух штук и более). Чаще всего на практике применяются комбинации из 2-5 деталей. Каждая предшествующая соединяется с последующей. В результате получается длинная цепочка, напоминающая вагоны в железнодорожном составе.

Последовательное включение

Последовательное соединение конденсаторов снижает их общую ёмкость. Вызвано это тем, что увеличивается толщина диэлектрика между обкладками прибора, а площадь их пересечения при этом остаётся неизменной (см. формулу выше). Как рассчитать суммарную ёмкость конденсатора при последовательном подключении, можно узнать из формулы ниже.

Ёмкость последовательно включенных конденсаторов

На деле такое подключение используется для получения нового значения ёмкости, но такой конденсатор просто не выпускается промышленностью. Например, имея два элемента номиналом 10 uF каждый и соединив их последовательно, можно получить общую ёмкость в 5 uF.

Пример последовательного расчёта

Другая особенность последовательного соединения – это увеличение общего напряжения. Если взять 2 ёмкости на 200 В каждую и подключить их описываемым способом, то итоговое напряжение батареи составит 200 + 200 = 400 вольт.

Параллельное соединение

При параллельном соединении деталей все левые (условно) выводы ёмкостей объединяются в один. С правыми – так же. Если конденсаторы электролитические, то все плюсы подключаются вместе, так же, как и все минусы. В итоге получается большая сборка деталей, имеющая всего два вывода.

Параллельное включение конденсаторов

Данное соединение подразумевает уже сложение ёмкостей, так как увеличивается общая площадь взаимодействующих обкладок. При этом максимальное напряжение, которое можно приложить к этой батареи, не превышает значения самого низковольтного элемента. Расчёт конденсатора, а именно его ёмкости, в таком случае производится по следующему выражению.

Ёмкость параллельно подключенных конденсаторов

Метод применяется, когда из множества элементов с низкой ёмкостью нужно получить один, но с большой. Пример использования такого подключения можно найти во фрагменте схемы одного из популярных сварочных инверторов. Она приведена ниже. Из изображения видно, что параллельно применяются 6 электролитических конденсаторов, которые стоят сразу после диодного выпрямителя. Каждый из них на 400 В 470 uF. В результате суммарная ёмкость полученной батареи составляет 470 * 6 = 2820 микрофарад. Приведённое вычисление всегда можно выполнить в специализированном интернет калькуляторе. Пиковое напряжение, которое приложено к этой сборке, не должно превышать 400 вольт. Это значение взято с запасом примерно в 30 %, ведь на деле в данном узле сварочного аппарата действующий вольтаж составляет 300 В.

Фрагмент схемы сварочного аппарата

Дополнительная информация. Конденсаторы на входе мощных устройств часто используются в роли фильтров от помех и узлов для компенсации реактивной мощности. Подобные меры позволяют повысить качество напряжения сети и защитить оборудование от кратковременных скачков напряжения.

Конструкция и принцип работы

Простейшим конденсатором являются две металлические пластины, разделённые диэлектриком. Выступать в качестве диэлектрика может воздушное пространство между пластинами. Модель такого устройства изображена на рис. 2.


Рис. 2. Модель простейшего конденсаторного устройства

Если на конструкцию подать постоянное напряжение, то образуется кратковременная замкнутая электрическая цепь. На каждой металлической пластине сконцентрируются заряды, полярность которых будет соответствоать полярности приложенного тока. По мере накопления зарядов ток будет ослабевать, и в определенный момент цепь разорвётся. В нашем случае это произойдёт молниеносно.

При подключении нагрузки накопленная энергия устремится через нагрузочный элемент в обратном направлении. Произойдёт кратковременный всплеск электрического тока в образованной цепи. Количество накапливаемых зарядов (ёмкость, C) прямо зависит от размеров пластин.

Конструкции современных конденсаторов отличаются от рассматриваемой нами модели. С целью увеличения ёмкости вместо пластин используют обкладки из алюминиевой, ниобиевой либо танталовой фольги, разделённой диэлектриками. Эти слоеные ленты туго сворачивают в цилиндр и помещают в цилиндрический корпус. Принцип работы не отличается от описанного выше.

Существуют также плоские конденсаторы, конструктивно состоящие из множества тонких обкладок, спрессованных между слоями диэлектрика в форме параллелепипеда. Такие модели можно представить себе в виде стопки пластин, образующих множество пар обкладок, соединённых параллельно.

В качестве диэлектриков применяют:

  • бумагу;
  • полипропилен;
  • тефлон;
  • стекло;
  • полистирол;
  • органические синтетические плёнки;
  • эмаль;
  • титанит бария;
  • керамику и различные оксидные материалы.

Отдельную группу составляют изделия, у которых одна обкладка выполнена из металла, а в качестве второй выступает электролит. Это класс электролитических конденсаторов (пример на рисунке 3 ниже). Они отличаются от других типов изделий большой удельной ёмкостью. Похожими свойствами обладают оксидно-полупроводниковые модели. Второй анод у них – это слой полупроводника, нанесённый на изолирующий оксидный слой.


Рис. 3. Конструкция радиального электролитического конденсатора

Электролитические модели, а также большинство оксидно-полупроводниковых конденсаторов имеют униполярную проводимость. Их эксплуатация допустима лишь при наличии положительного потенциала на аноде и при номинальных напряжениях. Поэтому следует строго соблюдать полярность подключения упомянутых радиоэлектронных элементов.

На корпусе такого прибора обязательно указывается полярность (светлая полоска со значками «–», см. рис. 4) или значок «+» со стороны положительного электрода на корпусах старых отечественных конденсаторов.


Рисунок 4. Обозначение полярности выводов

Срок службы электролитического конденсатора ограничен. Эти приборы очень чувствительны к высоким напряжениям. Поэтому при выборе радиоэлемента старайтесь, чтобы его рабочее напряжение было значительно выше номинального.