параметры и маркировка, перевод величин емкости
Конденсатором обычно называют устройство, которое обладает способностью накапливать электрический заряд. Конструктивно конденсатор представляет собой два проводника, разделенных диэлектриком.
Единицей электрической емкости конденсатора в системе СИ является Фарада. Сокращенно обозначается буквой Ф. Названа в честь английского физика Майкла Фарадея.
В радиоэлектронике используется емкость конденсатора, выраженная через дробные единицы фарад: пикофарад, нанофарад, микрофарад.
- 1мкФ=10-6 Ф;
- 1 нФ = 10-9 Ф;
- 1 пФ = 10-12 Ф;
- 1 мкФ = 103 нФ = 106 пФ.
В старой радиотехнической литературе использовалась единица емкости — сантиметр: 1 см = 1,11 * 10-12 Ф = 1,11 * 10-6 мкФ = 1,11 пФ.
Конденсаторы, как и резисторы бывают постоянные и переменные (КПЕ — конденсатор переменной емкости). Переменные конденсаторы бывают в виде нескольких блоков и подстроечные.
В зависимости от материала диэлектриков современные конденсаторы делятся на следующие типы:
- бумажные;
- вакуумные;
- воздушные;
- керамические;
- лакопленочные;
- металлобумажные;
- оксидные;
- пленочные;
- слюдяные;
- электролитические.
Основные параметры
Основными параметрами конденсаторов являются:
- номинальная емкость (Сном), которая обычно указывается на корпусе конденсатора,
- температурный коэффициент емкости (ТКЕ)
- номинальное напряжение (Uном).
Номинальное напряжение — это максимальное допустимое постоянное напряжение, при котором конденсатор способен работать длительное время, сохраняя параметры неизменными при всех установленных для него температурах. На конденсаторах, в основном, указано номинальное рабочее напряжение при постоянном токе.
При работе конденсатора в схемах переменного тока его номинальное напряжение, указанное на корпусе, должно в 1,5…2 раза превышать предельно допустимое действующее переменное напряжение цепи.
На корпусе конденсатора обычно указывают его тип, напряжение, номинальную емкость, допустимое отклонение емкости, ТКЕ и дату изготовления.
Маркировка конденсаторов
Маркируют конденсаторы как и резисторы буквенно-цифровым кодом, который обозначает номинальную емкость, единицу измерения, допустимое отклонение емкости и ТКЕ.
Например, маркировка на конденсаторе 62 pJL расшифровывается так: номинальная емкость 62 пФ с допустимым отклонением ±5%, ТКЕ группы М75 (75 * 10-6/1 градус С). Буквенные коды единиц измерения номинальных емкостей приведены в табл. 1.
Таблица 1. Обозначение номинальной величины емкости на корпусах конденсаторов.
| Полное обозначение | Сокращенное обозначение на корпусе |
|||||
| Обозначение единиц измерения |
Примеры |
Обозначение единиц измерения |
Примеры обозначения |
|||
| Старое | Новое | Старое | Новое | |||
|
Пикофарады |
пФ | 0,82 пФ 5,1 пФ 36 пФ |
П | Р | 5П1 36П |
р82 5р1 36р |
| Нанофарады 100…999999 нФ |
нФ, 1 нФ = 1000 пФ |
120 пФ 3300 пФ 68000 пФ |
Н | n | 68Н |
n12 ЗnЗ 68n |
| Микрофарады 1…999 мкФ |
мкФ | 0,022 мкФ 0,15 мкФ 2,2 мкФ 10 мкФ |
М | μ | 22Н М15 2М2 10М |
22 n μ15 2 μ2 10 μ |
Цветовой код маркировки конденсаторов
Конденсаторы как и резисторы маркируют с помощью цветового кода (рис. 2). Цветовой код состоит из колец или точек. Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение.
Знаки маркировки на конденсаторе сдвинуты к одному из выводов и располагаются слева направо. Номинальная емкость (в пикофарадах) представляет число, состоящее из цифр, соответствующих одной, двум и трем или одной и двум (для конденсаторов с допуском ±20%) полосам, умноженное на множитель, который определен по цвету полосы.
Последняя полоса маркировки в два раза шире других и соответствует ТКЕ. Конденсаторы с допуском ±0,1… 10% имеют шесть цветовых полос. Первая, вторая и третья полосы — величина емкости в пикофарадах, четыре — множитель, пять — допуск, шесть (последняя) — ТКЕ.
Конденсаторы с допуском ±20% имеют пять цветовых полос, на них нет цветового кода допуска. Иногда этот тип конденсаторов маркируют четырьмя цветовыми кольцами. При такой маркировке первая и вторая полосы отводятся для обозначения величины, третья полоса — для множителя, четвертая — для ТКЕ.
Цветовой код танталовых конденсаторов приведен на рис. 3. Следует обратить внимание на то, что у этих конденсаторов положительный вывод в два раза толще другого, и отсчет колец начинается от головки конденсатора.9
Рис. 2. Цветовой код отечественных конденсаторов широкого применения.
| Цвет маркировки |
Номинальная емкость | Допуск, % | ||
| Первый элемент |
Второй элемент |
элемент (множитель) |
Четвертый элемент |
|
| Серебристый | — | — | 10-2 | ±10 |
| Золотистый | — | — | 10-1 | ±5 |
| Черный | — | 0 | 1 | — |
| Коричневый | 1 | 1 | 10 | ±1 |
| Красный | 2 | 2 | 102 | ±2 |
| Оранжевый | 3 | 3 | — | |
| Желтый | 4 | 4 | 104 | — |
| Зеленый | 5 | 5 | 105 | ±0,5 |
| Синий | 6 | 6 | 106 | ±0,25 |
| Фиолетовый | 7 | 7 | 107 | ±0,1 |
| Серый | 8 | 8 | 108 | ±0,05 |
| Белый | 9 | 9 | 109 | — |
Рис. 3. Цветовой код для маркировки танталовых конденсаторов.
| Цвет маркировки | 1 и 2 цифры |
Множитель | Допуск, % | класс | ТКС |
| Черный | 0 | 1 | 20 | 0 | |
| Коричневый | 1 | 10 | 1 | 1 | -33 |
| Красный | 2 | 102 | 2 | -75 | |
| Оранжевый | 3 | 103 | 2 | -150 | |
| Желтый | 4 | 104 | -220 | ||
| Зеленый | 5 | 3 | -330 | ||
| Синий | 6 | -470 | |||
| Фиолетовый | 7 | -750 | |||
| Серый | 8 | 0,5 | |||
| Белый | 9 | 4 | |||
| Золотистый | 5 | +100 | |||
| Серебряный | 10 |
Рис. 4. Цветовая маркировка зарубежных конденсаторов широкого использования.
Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.
| Другие результаты | |
| В лагере имелся электрический конденсатор, осаждавший из воздуха водяные пары при помощи охлажденных спиралей. | The Troupe had an electric condenser back in camp that would pull water vapor from the air onto a set of chilled coils. |
| При этом проводники с диэлектрическим слоем образуют конденсатор. | The conductors, together with the dielectric layer, form an electrical capacitor. |
| В линию подключения цилиндрического электрода 1 к антенне 5 включен конденсатор 7 переменной емкости. | A capacitor 7 with a variable capacitance is incorporated in the line coupling the cylindrical electrode 1 to the antenna 5. |
| Тесла создал конденсатор для сохранения энергии. | Tesla built a capacitor to store the energy. |
| Конденсатор усиливал гармонические колебания в геометрической прогрессии. | The capacitor was amplifying the harmonics exponentially. |
| Нужен конденсатор, а не труба. | It’s a capacitor, not a vacuum tube. |
| Да, он ещё известен как конденсатор. | Well, that’s also known as a capacitor. |
| Он питает только схемы времени и поточный конденсатор. | Mr. Fusion powers the time circuits and the flux capacitor. |
| Смотрите, я могу пересадить лучший конденсатор с телефона моего брата. | Look, I can transplant a better capacitor from my brother’s phone. |
| Если нам удастся как-то перехватить молнию направить ее в конденсатор потока то может получиться. | If we could somehow harness this lightning… channel it into the flux capacitor… it just might work. |
| Может быть сломан транзистор или конденсатор. | The transistor or the capacitors might be loose. |
| Нужен конденсатор, а не труба. | It’s a capacitor, not a vacuum tube. |
| Да, он ещё известен как конденсатор. | Well, that’s also known as a capacitor. |
| Смотрите, я могу пересадить лучший конденсатор с телефона моего брата. | Look, I can transplant a better capacitor from my brother’s phone. |
| Для инженеров добавлю, что к ней прикреплен конденсатор. | For those of you that are engineers, there’s a capacitor attached to it too. |
| Если библиотекарь, например, построил новый конденсатор в дамбе с несколькими стабилизирующимися конструктивными особенностями и позволит чтобы он около века заряжался. | If a librarian, for example, built a new capacitor in a dam with a few stabilizing design features and let it charge for a century or so. |
| Но я уверена, что карты сетей Амертека и конденсатор Кадмуса теоретически могут быть использованы для того, чтобы устроить веб-атаку. | But I’m pretty sure that Amertek’s network mapper and Cadmus’ capacitor could theoretically be used to create a web-nuke. |
| Он дренировал конденсатор и пролил жидкость на руку. | He was draining a condenser and spilled some fluid on his arm. |
| — Видишь ли, у вас тут был конденсатор, который закорачивал на постоянном и переменном токе, и при этом… | You see, what you got here is a condenser with an AC/DC cutoff that- |
| Воздух поднимается по этой трубе здесь, которая описана как извилины древнего, по на самом деле конденсатор. | The air goes up this tube here, which is described as the-the brain of the Ancient One, but is actually a dew still. |
| Мне не приходилось вручную отделять столько плазмы с тех пор как в школьном масс-спектрометре взорвался конденсатор Фридриха. | I have not manually distilled this much plasma since the Mass Spec in high school blew a Friedrich condenser. |
| Ну давай же, чёртов конденсатор! | Come on, you dumb-nium capacitor! |
| …Но если перенастроить электронный конденсатор… | If you manipulate the electrolytic capacitor |
| Смотрите, я могу пересадить лучший конденсатор с телефона моего брата. | Look, I can transplant a better capacitor from my brother’s phone. |
| Для этого понадобятся схемы, компьютерные чипы, конденсатор, ресистор, соединители, электроды. | And that is gonna take circuitry, computer chips, capacitors, resistors, connectors, electrodes. |
| Ты хочешь чтобы я пошла И сделала это сама, пока я меняю конденсатор? | Do you want me to just go ahead and do that while I’m replacing the new condenser? |
| Нужен конденсатор, а не труба. | It’s a capacitor, not a vacuum tube. |
| Мы собрали водный конденсатор. | We have made a water condenser. |
| Да, он ещё известен как конденсатор. | Well, that’s also known as a capacitor. |
| Окружают весь конденсатор, Ваше Милосердие. | All round the condenser, Most Merciful. |
| Это лишь деталь машины под названием конденсатор дуги. | That device is part of a machine called the arc capacitor. |
| Конденсатор может выйти из строя преждевременно после достижения приблизительно 30-50% от его ожидаемого срока службы. | The capacitor may fail prematurely after reaching approximately 30% to 50% of its expected lifetime. |
| Неисправный конденсатор Chhsi с коркой электролита на вершине. | Failed Chhsi capacitor with crusty electrolyte buildup on the top. |
| Вышедший из строя конденсатор взорвался и обнажил внутренние элементы, а другой частично сдул его корпус. | Failed capacitor has exploded and exposed internal elements, and another has partially blown off its casing. |
| Первым разработанным электролитическим конденсатором был алюминиевый электролитический конденсатор с жидким электролитом, изобретенный Чарльзом Поллаком в 1896 году. | The first electrolytic capacitor developed was an aluminum electrolytic capacitor with a liquid electrolyte, invented by Charles Pollak in 1896. |
| Этот оксид служит диэлектриком, а также защищает конденсатор от агрессивных реакций металлического алюминия на части электролита. | This oxide serves as dielectric and also protects the capacitor from the aggressive reactions of metallic aluminum to parts of the electrolyte. |
| В общем случае конденсатор рассматривается как накопитель электрической энергии. | In general, a capacitor is seen as a storage component for electric energy. |
| Конденсатор может также выступать в качестве резистора переменного тока. | A capacitor can also act as an AC resistor. |
| Во многих случаях конденсатор используется в качестве разобщающего конденсатора для фильтрации или обхода нежелательных смещенных частот переменного тока на землю. | In many cases the capacitor is used as a decoupling capacitor to filter or bypass undesired biased AC frequencies to the ground. |
| Чем ниже импеданс, тем легче переменный ток может проходить через конденсатор. | The lower the impedance, the more easily alternating currents can be passed through the capacitor. |
| В вершине, точке резонанса, где XC имеет то же значение, что и XL, конденсатор имеет наименьшее значение импеданса. | At the apex, the point of resonance, where XC has the same value than XL, the capacitor has the lowest impedance value. |
| Для увеличения диапазона частот часто параллельно с керамическим или пленочным конденсатором подключают электролитический конденсатор. | To increase the range of frequencies, often an electrolytic capacitor is connected in parallel with a ceramic or film capacitor. |
| Развязывающий конденсатор подает на микросхему переходный ток. | The decoupling capacitor supplies transient current to the chip. |
| Металлизированный пленочный конденсатор из поликарбоната с двусторонними металлизированными пленками. | Metallized polycarbonate film capacitor with double sided metallized films. |
| Высоковольтный конденсатор с двумя последовательно соединенными конденсаторами. | High voltage capacitor with two capacitors internally series-connected. |
| Высоковольтный конденсатор с четырьмя последовательно соединенными конденсаторами. | High voltage capacitor with four capacitors internally series-connected. |
| Транзистор используется для подачи тока в конденсатор во время записи и для разряда конденсатора во время чтения. | The transistor is used to admit current into the capacitor during writes, and to discharge the capacitor during reads. |
| Конденсатор, содержащий логическую единицу, начинает разряжаться, когда напряжение на клемме затвора транзистора доступа выше VCCP. | A capacitor containing logic one begins to discharge when the voltage at the access transistor’s gate terminal is above VCCP. |
| Если конденсатор содержит логический ноль, он начинает разряжаться, когда напряжение на клемме затвора выше VTH. | If the capacitor contains a logic zero, it begins to discharge when the gate terminal voltage is above VTH. |
| Начиная с середины 1980-х годов, конденсатор был перемещен выше или ниже кремниевой подложки для достижения этих целей. | Starting in the mid-1980s, the capacitor has been moved above or below the silicon substrate in order to meet these objectives. |
| Конденсатор в схеме сложенных конденсаторов построен над поверхностью подложки. | The capacitor in the stacked capacitor scheme is constructed above the surface of the substrate. |
| В последнем варианте конденсатор построен выше битовой линии, которая почти всегда изготовлена из поликремния, но в остальном идентична вариации COB. | In the latter variation, the capacitor is constructed above the bitline, which is almost always made of polysilicon, but is otherwise identical to the COB variation. |
| Конденсатор траншеи построен путем вытравливания глубокого отверстия в кремниевой подложке. | The trench capacitor is constructed by etching a deep hole into the silicon substrate. |
| Тот факт, что конденсатор находится под логикой, означает, что он построен раньше, чем транзисторы. | The fact that the capacitor is under the logic means that it is constructed before the transistors are. |
| Другой базовой концепцией является зарядный насос, вариант которого схематично показан на рис. 6. Конденсатор накачки заряда, CP, сначала заряжается до входного напряжения. | Another basic concept is the charge pump, a version of which is shown schematically in figure 6. The charge pump capacitor, CP, is first charged to the input voltage. |
| Показания должны быть достаточно точными, если испытуемый конденсатор или индуктивное устройство не имеют значительной резистивной составляющей импеданса. | Readings should be reasonably accurate if the capacitor or inductor device under test does not have a significant resistive component of impedance. |
| Идеальный конденсатор не имеет никаких характеристик, кроме емкости, но нет никаких физических идеальных конденсаторов. | An ideal capacitor has no characteristics other than capacitance, but there are no physical ideal capacitors. |
| Конденсатор заряжается от входного источника, что приводит к повышению напряжения на конденсаторе. | The capacitor is charged by the input source causing the voltage across the capacitor to rise. |
| Схематическое представление структуры спеченного танталового электролитического конденсатора с твердым электролитом и контактирующими слоями катода. | Schematic representation of the structure of a sintered tantalum electrolytic capacitor with solid electrolyte and the cathode contacting layers. |
| Он был изобретен Bell Laboratories в начале 1950-х годов как миниатюрный, более надежный низковольтный вспомогательный конденсатор в дополнение к недавно изобретенному транзистору. | It was invented by Bell Laboratories in the early 1950s as a miniaturized, more reliable low-voltage support capacitor to complement their newly invented transistor. |
%d0%ba%d0%be%d0%bd%d0%b4%d0%b5%d0%bd%d1%81%d0%b0%d1%82%d0%be%d1%80 — со всех языков на все языки
Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский
Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАлтайскийАрабскийАварскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийКаталанскийЧеченскийЧаморроШорскийЧерокиЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийДатскийНемецкийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГалисийскийКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнгушскийИсландскийИтальянскийИжорскийЯпонскийЛожбанГрузинскийКарачаевскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийЛатинскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийМонгольскийМалайскийМальтийскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПуштуПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийРусскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиТамильскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВодскийВьетнамскийВепсскийИдишЙорубаКитайский
| Подай мне конденсатор, вон тот. | Αγορι… Δώσε μου το συμπυκνωτή. |
| Вот твой конденсатор. | Να ο συμπυκνωτή σου. |
| Дай мне конденсатор. | Δώσε μου το συμπυκνωτή τωρα. |
| Да не знаю я, что за конденсатор. | Δεν ξερω ποιος ειναι ο συμπυκνωτής. |
| Это конденсатор? | Αυτο ειναι ο συμπυκνωτής? |
| Конденсатор силовыx линий поля. | Ο πυκνωτής ροής. |
| Конденсатор силовыx линий? | Πυκνωτής ροής; |
| Конденсатор силовыx линий. | Τον πυκνωτή ροής. |
| Если бы мы как-нибудь смогли мобилизовать молнию… и направить ее в конденсатор силовыx линий… то у нас все могло бы получиться. | Αν μπορέσουμε κάπως να καθοδηγήσουμε αυτόν τον κεραυνό… και να τον διοχετεύσουμε στον πυκνωτή ροής… μπορεί να δουλέψει. |
| К тому времени мы уже оснастим машину времени этим шестом и крюком… и энергия попадет прямо в конденсатор силовыx линий. | Στο μεταξύ, θα βάλουμε στη χρονομηχανή αυτό το μεγάλο κοντάρι και τον γάντζο… που οδηγεί κατευθείαν στον πυκνωτή ροής. |
| Согласно той листовке, ровно в 22.04 в субботу… молния ударит в часовую башню и ток пойдет через кабель… когда соединительный крюк войдет в контакт… посылая таким образом ток мощностью 1,21 гигаватт в конденсатор… и ты будешь дома, в 1985 году. | Σύμφωνα με το φυλλάδιο, ακριβώς στις 10:04 το Σάββατο βράδυ… θα πέσει κεραυνός στο ρολόι, ηλεκτροδοτώντας το καλώδιο… ενώ ο γάντζος θα κάνει επαφή… στέλνοντας έτσι 1,21 γιγαβάτ στον πυκνωτή ροής… κι έτσι θα επιστρέψεις στο 1985. |
| Конденсатор силовыx линий, генерация. | Ο πυκνωτής ροής, σε λειτουργία. |
| Если бы мы как.нибудь смогли мобилизовать молнию… и направить ее в конденсатор силовыx линий… то у нас все могло бы получиться. | Αν μπορέσουμε κάπως να καθοδηγήσουμε αυτόν τον κεραυνό… και να τον διοχετεύσουμε στον πυκνωτή ροής… μπορεί να δουλέψει. |
| Согласно сообщению, ровно в 22.04 в субботу… молния ударит в часовую башню и ток пойдет через кабель… когда соединительный крюк войдет в контакт… посылая таким образом ток мощностью 1,21 гигаватт в конденсатор… и ты будешь дома, в 1985 году. | Σύμφωνα με το φυλλάδιο, ακριβώς στις 10:04 το Σάββατο βράδυ… θα πέσει κεραυνός στο ρολόι, ηλεκτροδοτώντας το καλώδιο… ενώ ο γάντζος θα κάνει επαφή… στέλνοντας έτσι 1,21 γιγαβάτ στον πυκνωτή ροής… κι έτσι θα επιστρέψεις στο 1985. |
| Молния, ударившая в ДеЛориан… вызвала гигаваттную перегрузку, которая проникла в схемы времени активировала поточный конденсатор, и послала меня в 1885 год. | «Ο κεραυνός που χτύπησε το όχημα… «υπερφόρτωσε και μπέρδεψε τα χρονοκυκλώματα… «ενεργοποίησε τον πυκνωτή ροής και με έστειλε πίσω στο 1885. |
Новости и события Чечни, объявления, вакансии и многое другое
Настройки агрегатора новостей
× Лента.ру Кавказ.Реалии Чечня Сегодня Indicator.ru Hi-Tech Mail.ru ПостНаука RFI Deutsche Welle 3DNews.ru islamnews.ru meddaily.ru Rambler.ru/Tech islam-today.ru nplus1.ru naked-science.ru forklog.comОбновить страницу Закрыть
Конденсаторы для «чайников» / Хабр
Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.
Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.
Начнём с простого
Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.
Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости εr использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.
Паразитные индуктивность и сопротивление реального конденсатора
С использованием диэлектриков в конденсаторах есть одна проблемка, наряду с тем, что диэлектрик с нужными характеристиками обладает неприятными побочными эффектами. У всех конденсаторов есть небольшие паразитные сопротивление и индуктивность, которые иногда могут влиять на его работу. Электрические постоянные меняются от температуры и напряжения, пьезоэлектричества или шума. Некоторые конденсаторы стоят слишком дорого, у некоторых существуют состояния отказа. И вот мы подошли к основной части статьи, в которой расскажем о разных типах конденсаторов, и об их свойствах, полезных и вредных. Мы не будем освещать все возможные технологии, хотя большинство обычных мы опишем.
Алюминиевые электролитические
Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.
На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.
У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.
Танталовые электролитические
Танталовый конденсатор поверхностного размещения
Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.
Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.
В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за тем, чтобы они не вышли из строя — бывает, что в таком случае они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.
Полимерные плёнки
Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.
Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.
Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.
Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.
Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.
В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.
Керамика
История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.
Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.
C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.
X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.
Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.
Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.
Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.
Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через личные сообщения сайта. Спасибо.
маркировка и обозначение конденсаторов, керамических танталовых и прочих
Конденсаторы необходимы для накопления в себе энергии, с целью дальнейшей ее передачи далее по схеме в определенное время. Самый элементарный конденсатор состоит из пластин, сделанных из металла. Они называются обкладки. Также обязательно должен присутствовать диэлектрик, расположенный между ними. Каждый конденсатор имеет свою маркировку, которая наносится на него во время производства.
Любой человек, который занимается составлением схем и увлекается пайкой, должен понимать ее и уметь читать. В маркировке содержится вся информация о технических характеристиках данного конденсатора. Если к нему подключить питание, на обкладках конденсатора возникнет разнополярное напряжение и тем самым возникнет поле, которое будет притягивать их друг другу. Этот заряд накапливается между этими пластинами.
Основная единица измерения – фарады. Она зависит от размера пластин и расстояния между ними и величины проницаемости. В данной статье подробно рассмотрены все тонкости маркировки конденсаторов. Также статья содержит видеоролик и подробный файл с материалом по данной тематике.
Конденсатор.
Единицы измерения
Проще всего рассчитывается емкость плоского конденсатора. Если линейные размеры пластин-обкладок значительно превышают расстояние между ними то справедлива формула:
C= e*S/d
e – это величина электрической проницаемости диэлектрика, расположенного между обкладками.
- S – площадь одной из обкладок(в метрах).
- d – расстояние между обкладками(в метрах).
- C – величина емкости вфарадах.
Что такое фарада? У конденсатора емкостью в одну фараду, напряжение между обкладками поднимается на один вольт, при получении электрической энергии количеством в один кулон. Такое количество энергии протекает через проводник в течении одной секунды, при токе в 1 ампер. Свое название фарада получила в честь знаменитого английского физика – М. Фарадея.
1 Фарада – это очень большая емкость. В обыденной практике используют конденсаторы гораздо меньшей емкости и для обозначения применяются производные от фарады:
- 1 Микрофарада – одна миллионная часть фарады.10-6
- 1 нанофарада – одна миллиардная часть фарады. 10-9
- 1 пикофарада -10-12 фарады.
| код | пикофарады, пФ, pF | нанофарады, нФ, nF | микрофарады, мкФ, μF |
| 109 | 1.0 пФ | ||
| 159 | 1.5 пФ | ||
| 229 | 2.2 пФ | ||
| 339 | 3.3 пФ | ||
| 479 | 4.7 пФ | ||
| 689 | 6.8 пФ | ||
| 100 | 10 пФ | 0.01 нФ | |
| 150 | 15 пФ | 0.015 нФ | |
| 220 | 22 пФ | 0.022 нФ | |
| 330 | 33 пФ | 0.033 нФ | |
| 470 | 47 пФ | 0.047 нФ | |
| 680 | 68 пФ | 0.068 нФ | |
| 101 | 100 пФ | 0.1 нФ | |
| 151 | 150 пФ | 0.15 нФ | |
| 221 | 220 пФ | 0.22 нФ | |
| 331 | 330 пФ | 0.33 нФ | |
| 471 | 470 пФ | 0.47 нФ | |
| 681 | 680 пФ | 0.68 нФ | |
| 102 | 1000 пФ | 1 нФ | |
| 152 | 1500 пФ | 1.5 нФ | |
| 222 | 2200 пФ | 2.2 нФ | |
| 332 | 3300 пФ | 3.3 нФ | |
| 472 | 4700 пФ | 4.7 нФ | |
| 682 | 6800 пФ | 6.8 нФ | |
| 103 | 10000 пФ | 10 нФ | 0.01 мкФ |
| 153 | 15000 пФ | 15 нФ | 0.015 мкФ |
| 223 | 22000 пФ | 22 нФ | 0.022 мкФ |
| 333 | 33000 пФ | 33 нФ | 0.033 мкФ |
| 473 | 47000 пФ | 47 нФ | 0.047 мкФ |
| 683 | 68000 пФ | 68 нФ | 0.068 мкФ |
| 104 | 100000 пФ | 100 нФ | 0.1 мкФ |
| 154 | 150000 пФ | 150 нФ | 0.15 мкФ |
| 224 | 220000 пФ | 220 нФ | 0.22 мкФ |
| 334 | 330000 пФ | 330 нФ | 0.33 мкФ |
| 474 | 470000 пФ | 470 нФ | 0.47 мкФ |
| 684 | 680000 пФ | 680 нФ | 0.68 мкФ |
| 105 | 1000000 пФ | 1000 нФ | 1 мкФ |
Маркировка четырьмя цифрами
Эта маркировка аналогична описанной выше, но в этом случае первые три цифры определяют мантиссу, а последняя — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах. Например, 1622 = 162*102 пФ = 16200 пФ = 16.2 нФ.
Маркировка конденсатора.
Буквенно-цифровая маркировка
При такой маркировке буква указывает на десятичную запятую и обозначение (мкФ, нФ, пФ), а цифры — на значение емкости:
15п = 15 пФ , 22p = 22 пФ , 2н2 = 2.2 нФ , 4n7 = 4,7 нФ , μ33 = 0.33 мкФ
Очень часто бывает трудно отличить русскую букву «п» от английской «n». Иногда для обозначения десятичной точки используется буква R. Обычно так маркируют емкости в микрофарадах, но если перед буквой R стоит ноль, то это пикофарады, например: 0R5 = 0,5 пФ , R47 = 0,47 мкФ , 6R8 = 6,8 мкФ.
Материал в тему: Что такое кондесатор
Планарные керамические конденсаторы
Керамические SMD конденсаторы обычно или вообще никак не маркируются кроме цвета (цветовую маркировку не знаю, если кто расскажет — буду рад, знаю только, что чем светлее — тем меньше емкость) или маркируются одной или двумя буквами и цифрой.
Первая буква, если она есть обозначает производителя, вторая буква обозначает мантиссу в соответствии с приведенной ниже таблицей, цифра — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах.
Пример:
N1 /по таблице определяем мантиссу: N=3.3/ = 3.3*101пФ = 33пФ
S3 /по таблице S=4.7/ = 4.7*103пФ = 4700пФ = 4,7нФ
Иногда применяется кодирование латинской буквой. Для расшифровки следует пользоваться таблицей буквенного кодирования рабочего напряжения.
Таблица маркировки конденсаторов по рабочему напряжению.
Планарные электролитические конденсаторы
Электролитические SMD конденсаторы маркируются двумя способами:
1) Емкостью в микрофарадах и рабочим напряжением, например: 10 6.3V = 10мкФ на 6,3В.
2) Буква и три цифры, при этом буква указывает на рабочее напряжение в соответствии с приведенной ниже таблицей, первые две цифры определяют мантиссу, последняя цифра — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах.
Полоска на таких конденсаторах указывает положительный вывод. Пример: по таблице «A» — напряжение 10В, 105 — это 10*105 пФ = 1 мкФ, т.е. это конденсатор 1 мкФ на 10В
Маркировка конденсаторов, перевод величин и обозначения (пФ, нФ, мкФ)
Полезная информация начинающим радиолюбителям по маркировке конденсаторов, обозначениям и переводу величин – пикофарад, нанофарад, микрофарад и других. Пожалуй, трудно найти электронное устройство, в котором бы вообще не былоконденсаторов. Поэтому важно уметь по маркировке конденсатора определять его основные параметры, хотя бы основные -номинальную емкость и максимальное рабочее напряжение.
Несмотря на присутствие определенной стандартизации, существует несколько способов маркировки конденсаторов. Однако, существуют конденсаторы и без маркировки, – в этом случае емкость можно определить только измерив её измерителем емкости, что же касается максимального напряжения., здесь, как говорится, медицина бессильна.
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».
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.
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).
Материал по теме: Как подключить конденсатор
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.
Более подробно о маркировке конденсаторов можно узнать здесь. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.
Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:
www.elektrikaetoprosto.ru
www.radiostorage.net
www.gamesdraw.ru
ПредыдущаяКонденсаторыЧем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов
СледующаяКонденсаторыЧем отличается пусковой конденсатор от рабочего?
Передача энергии от конденсатора к конденсатору и Gorge
Передача энергии от конденсатора к конденсатору и Gorge
Конденсатор-конденсатор Передача энергии и ущелье
Джон Денкер
Вполне возможно передать энергию и заряд (а точнее ущелье) от одного конденсатора к другому с высоким КПД. В КПД передачи энергии может приближаться к 100%, а передача через ущелье КПД может легко превышать 100%. Эти цифры намного превосходят пределы, которые часто предполагаются, «доказываются» и / или «объясняются» в литература по физическому образованию.Мы обсуждаем упрощенную версию метод, который очень широко используется в электронной промышленности.
* Содержание
1 Введение
Рассмотрим так называемую «проблему двух конденсаторов».
Предположим, у нас есть два конденсатора, как показано на рисунке 1. Первоначально в левом конденсаторе (показано на рис. синий), но нулевая энергия в правом конденсаторе (показан красным). В цель — передать «некоторую» энергию от одного к другому.
Без ограничения общности предположим, что правильный конденсатор имеет N раз емкость левого конденсатора:
| (1) |
2 RC Scheme
На рисунке 2 показана одна схема для выполнения перевод.Когда переключатель замкнут, течет ток.
По этой схеме анализ элементарной схемы говорит нам, что окончательный напряжение:
| (2) |
Энергия пропорциональна емкости и квадрату напряжение, поэтому конечные энергии:
| (3) |
Нижний индекс «12» относится ко всей системе, т.е.е. оба конденсаторы вместе.
Еще можно посмотреть на выемку на конденсаторах. (Слишком часто люди называют это «зарядом» конденсаторов, но это неправильное название, как описано в ссылке 1.)
| (4) |
Это работает, но, как мы увидим, это не единственно возможная схема.На самом деле это далеко не оптимальная схема.
- В симметричном случае, т.е. N = 1, мы видим, что 1/4 начальная энергия остается в C 1 , еще 1/4 успешно передается на C 2 , и половина начальной энергии рассеивается в резистор.
- В пределе больших N почти вся начальная энергия равна рассеивается в резисторе.
Самым замечательным в уравнении 3 является то, что результаты не зависят от R.Так что в каком-то смысле это «универсальный» результат.
Можно даже представить, что уравнение 3 остается в силе, даже если R = 0. Однако в этом нет смысла, потому что рассеянный энергия рассеивается в резисторе. Это печально известный двухконденсаторный «парадокс».
Обычный способ разрешить этот «парадокс» — утверждать, что существует всегда некоторое паразитное сопротивление (в схеме не показано диаграммы), так что в пределе явного сопротивления R до нуля паразитарное сопротивление становится доминирующим.Если ничего другого, всегда будет около радиационной стойкости .
Огромные усилия были потрачены на то, чтобы «доказать», что это результат универсален и / или «объясняет», почему он является обязательным, и / или подробный учет «потерянной» или «недостающей» энергии. я буду утверждают, что вся эта работа серьезно ошибочна, потому что на самом деле результат не универсальный и не обязательный.
- В идеальных условиях можно передавать энергию от один конденсатор на другой с КПД, приближающимся к 100%.это возможность переброски ущелья с эффективностью значительно выше 100%. Даже с учетом неидеальности, обнаруженной в реальных схем, можно очень сильно превысить ограничения, предложенные уравнением 3.
- Также возможно привести два конденсатора в равновесие. друг с другом, опять же, не рассеиваясь хоть сколько-нибудь энергия согласно уравнению 3.
- Давайте проясним: для макроскопических систем (E≫kT) законы физики не накладывают никаких ограничений на то, насколько эффективно энергия можно переносить с одного конденсатора на другой.
3 Схема LC: перенос
Переходя от рисунка 1 к рисунку 2, мы добавили переключатель и явный резистор. Вы также можете добавить паразитный резистор и / или антенна для представления излучения сопротивление. Однако не существует закона физики, который бы утверждал, что это единственные возможности. Та же физика, которая позволяет нам понять конденсаторы, резисторы, переключатели и излучение также позволяет нам разбираться в индукторах.
Особенно интересной возможностью является добавление индуктора и некоторых переключатели, как показано на рисунке 3.Переключатель S 3 есть нормально закрытый и будет оставаться закрытым до дальнейшего уведомления.
Для правильной работы этого контура требуется некоторое время, как мы сейчас обсуждать.
Начнем с включения левого переключателя (S 1 ), подключив C 1 к индуктор. Это создает LC-осциллятор, простую гармонику осциллятор. Начальное состояние показано наивысшей точкой на синяя кривая на рисунке 4. Мы называем это Точка 12:00 на синем графике.
Рисунок 4: Фазовое пространство коммутируемой LC-цепи — переход
Электронная таблица, используемая для вычисления форм сигналов и графиков фазового пространства в этот документ цитируется в ссылке 2.
После ожидания четверти цикла система эволюционировала до 3:00 точка. Вся энергия была передана из C 1 в индуктор. Это интересно, но не максимально удобно, потому что ток в катушке индуктивности течет в «неправильном направлении» для наши цели. Однако, если мы подождем дополнительный полупериод, система будет развиваться до точки 9:00, где ток течет в желаемое направление.
На этом этапе мы размыкаем левый переключатель (S 1 ) и замыкаем правый переключатель (S 2 ), соединяющий индуктор с C 2 .Это создает другой LC-осциллятор с другим периодом. Новый период длиннее, чем раньше, в √N раз.
В этом месте диаграммы цвет кривой меняется с синего на красный. Теперь ждем дополнительный квартальный период, т.е. четверть новый период. Это приведет нас к отметке 12:00 на красном графике. На этом этапе — при условии идеальных компонентов — вся энергия переведено на C 2 .
| (5) |
| ( 6) |
Еще стоит посмотреть на ущелье:
| (7) |
В частности, сравнивая с уравнением 4, мы находим, что это схема дает больше ущелья на C 2 в (N + 1) / √N раз … что в 2 раза уже при N = 1 и становится еще больше для большой N.
Давайте проясним: в схеме, которую мы здесь рассматриваем, т.е. фигура 3, мы получаем больше ущелья, чем мы началось с, для любого N больше 1 … не только больше финального ущелья чем мы получили бы с рисунком 2, но больше чем мы начали. Нет закона физики, который требует ущелья быть сохраненным.
Вы, возможно, заметили, что на рисунке 2 последнее ущелье было равно начальному. ущелье, но это не следствие какого-либо глубокого физического закона; Это просто следствие некоторых инженерных решений, которые сделал … даже не особо умные инженерные решения.
В дополнение к графику фазового пространства на рисунке 4, мы можем получить дополнительную информацию, посмотрев на формах волны в зависимости от времени, как в рисунок 5.
Рисунок 5: Форма сигнала коммутируемой LC-цепи — переход
По оси ординат отложены впадины обоих конденсаторов вместе взятых. Тем не менее конденсаторы чередуются, поэтому синяя часть кривой представляет ущелье на C 1 , а красная часть представляет ущелье на C 2 .
По оси абсцисс отложено время, измеренное в единицах периода «синего». Генератор LC, а именно
| (8) |
Период «красного» LC-осциллятора (P 2 ) длиннее на коэффициент √N, но это не имеет отношения к единицам, используемым для абсцисс на графике.Обратите внимание, что для построения диаграмм значение Было выбрано N = 3.
Обратите внимание, что полный цикл красной кривой на рисунке 5 идентичен полному циклу синей кривой, просто увеличено в √N раз … увеличено как в направление ущелья и направление времени. Как следствие, наклон равен то же самое в соответствующих точках. В частности, в точке, где красная дорожка соединяется с синей дорожкой, нет изменений в склон.
С точки зрения физики это можно понять следующим образом: производная ущелья по течению.В точке стыка мы переключают ток с одного конденсатора на другой, но это одинаковый ток, поэтому уклоны должны совпадать.
В качестве дальнейшего физического аспекта мы решили выполнять склейку в точка, где есть нулевое напряжение на катушке индуктивности, поэтому в соответствии с со следующими уравнениями
| (9) |
Следы ущелий совпадают не только по уклону, но и по уклону. вторая производная.Они оба имеют нулевую вторую производную, т. Е. Нулевую кривизна. Выбранная точка стыка является точкой перегиба.
Вот третий способ понимания взаимосвязи масштабирования. Это следует из уравнения Максвелла. Есть какой-то ток, текущий в индуктор. Если напряжение меньше, ток течет дольше. время.
4 Схема LC: уравновешивание
Давайте немного переключим передачи. Предположим, что вместо передачи всю энергию от C 1 до C 2 , мы только хотим передать достаточно, чтобы что два конденсатора приходят в равновесие, т.е.е. так что у них есть такое же напряжение. Мы можем сделать это, используя ту же схему, что и в рисунок 3, просто используя другой тайминг.
Все то же, что и в разделе 3 для первых трех четверти цикла, до точки, в которой мы переключаем переключатели.
Напомним, что в точке 9:00 на синем графике оба конденсатора при нулевом напряжении. В этом случае мы оставляем выключатель S 1 замкнутым, когда мы выключатель включения S 2 . После этого два конденсатора остаются заблокированными. вместе, с общим напряжением.
Период комбинированного генератора (P 12 ) больше, чем период за отчетный период в √1 + N раз. Чтобы сделать диаграммы, было выбрано значение N = 3, поэтому P 12 = 2 P 1 .
Рисунок 6: Фазовое пространство коммутируемой LC-цепи — уравновешивание
На рисунке 6 пурпурный след представляет комбинированная система, синий и красный вместе. Когда пурпурный след достигает 12:00, вся энергия находится в конденсаторах, а не в катушке индуктивности. На этом этапе мы можем разомкнуть переключатель S 3 , и конденсаторы останутся в равновесии друг с другом.(Пурпурный след на диаграмме продолжается после этого момента, но если все, что вам нужно, это установить равновесия, вы не позволите колебаниям продолжаться.)
На рисунке 6, а также на рисунке 7, поведение C 1 и C 2 по отдельности является показаны за точкой соединения маленькими синими и красными кружками. Они гораздо менее интересны, чем общее поведение системы.
Ключевые результаты:
| (10) |
| (11) |
| (12) |
- По сравнению со схемой RC в разделе 2, равновесие полученное здесь напряжение значительно больше.Также равновесие ущелье значительно больше.
- По сравнению со схемой передачи в разделе 3, заключительное ущелье здесь немного больше. Напряжение меньше, но ущелье больше. Ущелье не сохранилось.
Мы также можем рассматривать формы сигналов как функцию времени.
Рисунок 7: Форма сигнала коммутируемой LC-цепи — уравновешивание
Снова есть закон масштабирования: пурпурная кривая — это увеличенная версия. синей кривой, масштабированной как по времени, так и по ущелье-направление.
5 Последствия и разветвления
- Два случая, рассмотренные в разделах 3 и 4 не единственные возможности. Правильно выбрав время, вы может передавать практически любую долю исходной энергии (от 0% до 100%), с высоким КПД.
- В источниках питания современного электронного оборудования используются индукторы
и умно синхронизированные переключатели, использующие те же принципы, что и
обсуждается здесь, только более детально и изощренно.
В отличие от источников питания с рассеивающими элементами. последовательно.Такие устройства похожи на рисунок 2, но с транзистором вместо резистора. Такие устройства существуют, и раньше были очень распространены, но они очень неэффективны и стали устарел несколько десятилетий назад. Еще в старые плохие времена власть поставка для компьютера будет значительной частью размера и вес всего компьютера, и будет отвечать за хороший доля бюджета энергии (а также бюджета охлаждения).
- Это семейство схем широко используется для
Преобразование постоянного тока в постоянный.
Многие преобразователи постоянного тока также известны как понижающие / повышающие регуляторы, намекая на тот факт, что одна и та же схема может обрабатывать входные напряжения которые больше или меньше желаемого выходного напряжения, чего было бы трудно достичь, используя старый добрый диссипативный регулятор класса А.
Такие схемы доступны в широком диапазоне размеров, от нескольких милливатты до нескольких гигаватт. Приложения на малом уровне включают Светодиодные фонарики. Приложения в большой части включают питание HVDC. линии, которые несут электричество в целые города.Обратите внимание, что DC иногда значительно более эффективен, чем переменный ток при передаче электроэнергии на большие расстояния распределение, особенно если кабели проложены под водой.
- Значение эффективных регуляторов и преобразователей почти за пределами описания. Выживание цивилизации, какой мы ее знаем зависит от значительного снижения зависимости от ископаемого топлива. Этот требует и (а) повышения эффективности, и (б) более широкого использования возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, гидро- и ветровая энергия электричество. Все это включает в себя схемы того типа, который мы учитывая здесь.
- В большинстве случаев частота переключения довольно высока, намного выше, чем 50 или 60 Гц, связанные с электросетью. А более высокая частота позволяет использовать меньшие конденсаторы и меньшие индукторы.
- Обсуждаемые здесь принципы также применимы к неэлектронным
системы, в том числе механические. В частности, то, что
в противном случае было бы сильно неупругое столкновение можно превратить в
очень почти упругое столкновение с помощью подходящей техники, в том числе
пружины и рычаги.
Во многих видах спорта для выработки энергии используют что-то вроде биты или ракетки. передача более эффективна. Механическое оружие, такое как рогатка или лук и стрела зависят от эффективной передачи энергии.
Идея трансформатора, согласующего сопротивление, в некотором роде разные, но в некотором роде связанные.
6 Простая в эксплуатации схема
Обратите внимание на контраст:
| Работа схемы на рисунке 2 это просто. Вы можете щелкнуть выключателем и пойти пообедать.В конденсаторы придут в равновесие, а затем останутся в равновесии пока тебя нет. | Схема на рисунке 3 работает намного сложнее. Вы должны открыть и включите различные переключатели в разное время, и время имеет решающее значение. |
| Схема на рисунке 2 легко может быть продемонстрировано на вводном уроке физики. | Схема в рисунок 3 намного более энергоэффективен, но он не удобно демонстрировать.Это требует большой поддержки схемы, чтобы все работало правильно. |
Мы можем разделить разницу, используя схему, показанную на рисунке 8. По сравнению с рисунком 3, это схема намного проще в эксплуатации. Это не совсем так энергоэффективен, но все же намного эффективнее, чем на рисунке 2. В частности, для большого N больше , чем 100% пропускной способности конденсатора C 1 передается на конденсатор С 2 .
В этой схеме S 1 представляет собой двухпозиционный переключатель с центральным положением.Первое шаг — переключить S 1 влево, чтобы конденсатор C 1 стал нагнетается, и V 1 становится равным приложенному напряжению V 0 . Мы Предположим, что V 0 положительный. Нас не интересуют подробности откуда происходит V 0 ; это считается внешним по отношению к нашей схеме. Точно так же 0 рэнд считается внешним, а не частью нашей эффективности. расчет; это просто для безопасности, чтобы гарантировать ток не бесконечен при переключении S 1 влево.Наш анализ начинается с после поглощения C 1 ; мы хотим видеть насколько эффективно энергия и ущелье могут быть переданы из C 1 в С 2 .
Второй шаг — переключить S 1 вправо. Это образует LC цепь с участием C 1 и L. В настоящее время C 2 не участвует, поскольку диод имеет обратное смещение и, следовательно, непроводящий.
Однако через короткое время собственное колебание ЖК приведет к напряжение 1 В на отрицательную территорию.Диод сейчас проведение. Если мы сделаем так, чтобы прямое падение диода было незначительно по сравнению с другими напряжениями, цепь теперь эквивалентно рисунку 3 со всеми тремя переключателями закрыто.
Напряжение V 2 будет отрицательным, напротив знака V 1 . Это немного неэлегантно, но это часть цены, за которую мы платим. иметь схему с малым количеством деталей и простую работу процедура.
После того, как конденсатор C 2 полностью перезаряжен, диод перестанет проводить.Цепь LC, образованная C 1 , и катушка индуктивности продолжат колеблются с небольшой амплитудой, меньше одной диодной капли.
В какой-то момент вы захотите разомкнуть выключатель S 1 . В идеале это должно быть выполнено в точке цикла, где ток I 3 положительный, где положительное направление — «вниз», как определено схемой диаграмма. Однако такое точное время противоречит духу сверхпростой работы. Поэтому рекомендуемая процедура: просто подождите, пока гаснут колебания LC 1 (из-за неизбежное паразитное рассеивание) перед переключением переключателя.
Другая возможность — использовать стабилитрон, где пробой стабилитрона напряжение больше, чем В 0 . Это защищает диод от возможность того, что кто-то может повернуть выключатель таким образом, чтобы индуктор пытается пропустить ток через диод в неправильном направлении.
Рассмотрим сценарий, в котором V 0 = 24 В и N = C 2 / C 1 = 10. В В этом сценарии схема на рисунке 8 (по сравнению с к рисунку 3) обеспечивает в 3 раза больше ущелья и В 3 раза больше энергии подается на выходной конденсатор C 2 .Для большего значения V 0 преимущество еще больше, потому что диод-падение меньшая проблема. Также большие значения N дают преимущество еще лучше.
В любом случае, фундаментальная физика остается неизменной: можно передавать энергию и поглощать от одного конденсатора к другому с очень высокой эффективность.
7 Педагогических замечаний
Обратите внимание, что многие умные люди с годами ошибались. Многие люди предположили — или даже «доказали», что в результате уравнение 3 были обязательными и универсальными.Пусть это будет предупреждение: просто потому, что вы не можете придумать лучший способ делать что-то не доказывает, что лучшего способа не существует!
Продвинутый студент может счесть полезным изучить различные «Доказательства» и составьте список ложных предположений, которые их. Это длинный список. Вот несколько примеров.
- Часто утверждают что должно быть «какое-то» паразитарное сопротивление. Тогда предполагается что, когда явное сопротивление R приближается к нулю, паразитные сопротивление начинает преобладать над импедансом.Это неверно, потому что также может быть, что какая-то паразитная индуктивность доминирует вместо.
- Иногда громко заявляют, что вещи происходят «естественно» самым диссипативным способом. Обычно это не так естественный мир, и это, конечно, не относится к живым существам или спроектированные вещи.
- Существует повсеместная путаница в отношении различия между заряд и ущелье. Заряд строго сохраняется, а цепь в на рисунке 2 сохраняется ущелье, но это не означает, что ущелье обязательно нужно законсервировать.Точно нет.
И так далее ……
8 Ссылки
-
Джон Денкер,
«Ущелье против атаки»
www.av8n.com/physics/gorge-vs-charge.htm -
Джон Денкер,
Таблица для моделирования перехода конденсатор в конденсатор
./c-lc.xls
-
Роберт Дж. Шиаманда
«Обязательное рассеяние энергии — множество разных элементов»
Am. J. Phys. 64, 1291 (1996)
http://dx.doi.org/10.1119/1.18373 -
Сами М.Аль-Джабер и Субхи К. Салих
«Учет энергии в проблеме двух конденсаторов» Евро. J. Phys. 21 341–345 (2000)
http://dx.doi.org/10.1088/0143-0807/21/4/307
http://www.tuks.nl/pdf/Reference_Material/Al-Jaber and Salih — Учет энергии в проблеме двух конденсаторов.pdf -
Тимоти Б. Бойкин, Деннис Хайт и Нагендра Сингх
«Проблема двух конденсаторов с излучением»
Am. J. Phys. 70, 415 (2002) http://dx.doi.org/10.1119/1.1435344 -
А.М. Соммарива
«Решение парадокса двух конденсаторов с помощью нового асимптотического подхода»
IEE Proceedings — Circuits Devices and Systems 150 (3) 227–231 (2003)
http://dx.doi.org/10.1049/ip-cds : 20030348 -
T. C. Choy
«Конденсаторы могут излучать: Дальнейшие результаты решения проблемы двух конденсаторов»
Ам. J. Phys. 72, 662 (2004)
http://dx.doi.org/10.1119/1.1643371 -
Х.Л. Нил
«Правило Кирхгофа и парадокс двух конденсаторов»
Бюллетень APS: 74-е ежегодное собрание Юго-Восточной секции (2007)
http: // sessions.aps.org/Meeting/SES07/Session/HB.14 -
А. П. Джеймс
«Тайна потери энергии в идеальных конденсаторах»
arxiv.org (2009)
http://arxiv.org/abs/0910.5279 -
Кеён Ли
«Повторение проблемы двух конденсаторов: подход к модели простого гармонического осциллятора»
arxiv.org (15 октября 2012 г.)
http://arxiv.org/abs/1210.4155
Перенос заряда конденсатора — EDN
Старомодный вопрос ставится следующим образом. (Цифры, конечно, произвольные.)
У меня есть два конденсатора по 1 мкФ, один из которых заряжен до 10 вольт, а другой — до нуля. Накопленный заряд в первом конденсаторе составляет Q = C * V = 1X10 -6 фарад * 10 вольт = 1X10 -5 кулонов. Энергия в этом конденсаторе равна ½ * C * V² = 0,5 * 1X10 -6 * 10² = 5X10 -5 джоулей = 50 мкДж. Второй конденсатор не заряжен и, следовательно, имеет нулевую запасенную энергию. Это означает, что два конденсатора, вместе взятые, имеют запасенную энергию 50 мкДж.
Теперь мы соединяем два конденсатора параллельно друг другу, чтобы сформировать конденсатор 2 мкФ. Этот накопленный заряд перераспределится, так что теперь, поскольку Q = C * V, мы можем написать V = Q / C = 1X10 -5 кулонов / 2X10 -6 фарад, что составляет 5 вольт. Накопленная энергия в каждом конденсаторе снова составляет ½ * C * V², что теперь составляет 0,5 * 1X10 -6 * 5² = 1,25X10 -5 джоулей каждый, в сумме 2,5X10 -5 джоулей = 25 мк- джоули.
Эй! Что случилось с накопленной энергией? Это только половина того, с чего мы начали.Почему???
Когда я был молод и впечатлительнен, кто-то мне ответил, что недостающую энергию забирала «радиация». Я был более склонен думать, что эльфы могли иметь к этому какое-то отношение.
Однако с возрастом я понял, что произошло. Рассмотрим эти два аналитических подхода к проблеме:
Потери энергии — это энергия, потребляемая резистором во время передачи заряда. Если вы подождете достаточно долго, чтобы все успокоилось, потери энергии не будут зависеть от омического значения резистора.Меняется только время. Даже если вы позволите омам упасть до нуля, так что время передачи энергии тоже станет равным нулю, сама общая потеря энергии будет определяться только номиналами конденсаторов. 2.\]
Теперь мы замыкаем переключатели, чтобы заряд распределялся между двумя конденсаторами:
\ (\ text {РИСУНОК V.15} \)
Конденсаторы \ (\ text {C} _1 \) и \ (\ text {C} _2 \) теперь имеют заряды \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \), такие что \ (Q_0 = Q_1 + Q_2 \) и
\ [Q_1 = \ frac {C_1} {C_1 + C_2} Q_0 \ quad \ text {и} \ quad Q_2 = \ frac {C_2} {C_1 + C_2} Q_0. \]
Разность потенциалов на пластинах любого конденсатора, конечно, одинакова, поэтому мы можем назвать его \ (V \) без нижнего индекса, и легко увидеть, применив \ (Q = CV \) к любому конденсатору, что
\ [V = \ frac {C_1} {C_1 + C_2} V_0.2} {2 (C_1 + C_2)}, \]
, которое также можно записать
\ [U = \ frac {C_1} {C_1 + C_2} U_0. \]
Сюрприз, сюрприз! Энергия, хранящаяся в двух конденсаторах, меньше энергии, которая изначально была сохранена в \ (\ text {C} _1 \). Что случилось с потерянной энергией?
Совершенно разумный и не неправильный ответ заключается в том, что он рассеивается в виде тепла в соединительных проводах, когда ток течет от одного конденсатора к другому. Однако в физике низких температур было обнаружено, что если вы погрузите определенные металлы в жидкий гелий, они потеряют всего электрического сопротивления и станут сверхпроводящими на . Итак, соединим конденсаторы сверхпроводящими проводами. Тогда нет рассеивания энергии в виде тепла в проводах — поэтому остается вопрос: куда пропала недостающая энергия?
Ну а может диэлектрическая среда в конденсаторах греется? Опять же, это кажется вполне разумным и, вероятно, не совсем неправильным ответом. Однако мои конденсаторы имеют вакуума между пластинами и соединены сверхпроводящими проводами, так что ни в диэлектрике, ни в проводах не выделяется тепло.Куда ушла эта энергия?
Это пока останется загадкой и темой для разговоров за обедом. В следующей главе я предложу другое объяснение.
Fsect4.PDF
% PDF-1.6 % 3 0 obj > эндобдж 105 0 объект [/ CalGray>] эндобдж 106 0 объект [/ CalRGB>] эндобдж 107 0 объект > поток application / pdf
Анализ цепи — Передаточная функция резистора и конденсатора
Передаточная функция, описывающая импеданс, «видимый» между клеммами A и B, может быть определена двумя или более методами: методом грубой силы или методами быстрых аналитических схем, также называемыми FACT. Первый подход приведет к множеству линий алгебры и, возможно, к полному параличу после нескольких попыток упростить выражение:
\ $ Z_ {AB} (s) = (((\ frac {1} {sC_1} || R_1) + R_2) || (\ frac {1} {sC_2}) + R_3) || \ frac {1 } {sC_3} \
долл. СШАФАКТЫ, с другой стороны, позволят вам определить передаточную функцию, изучив небольшие наброски, без написания ни одной строки алгебры.Более того, результат уже будет выражен в так называемой низкоэнтропийной форме .
Сначала мы определяем сопротивление, «видимое» из AB, когда \ $ s = 0 \ $: все крышки открыты, какое сопротивление \ $ R_0 \ $? Затем установите возбуждение на 0 А (отключите источник тока) и определите сопротивление, «видимое» на соединительных выводах каждого конденсатора. В какой-то момент вы устанавливаете один из конденсаторов в его высокочастотное состояние (короткое замыкание) и определяете сопротивление, видимое от других конденсаторов.Звучит сложно, но это не так, см. Рисунок ниже для всех случаев:
Затем, чтобы определить нули, вы должны обнулить ответ, что означает, что напряжение \ $ V_T \ $ равно 0 В. Источник тока с 0 В на его выводах заменяется коротким замыканием (это так называемый вырожденный случай ), и вы повторяете описанное выше упражнение, поочередно заглядывая в каждую заглушку. терминалы:
Когда у вас есть все указанные выше постоянные времени, вы объединяете их вместе в таблице Mathcad или эквиваленте, чтобы сформировать импеданс, начиная с ведущего члена, \ $ R_0 \ $, за которым следуют числитель и знаменатель:
Затем вы можете переработать выражение и показать доминирующий низкочастотный полюс, за которым следует система второго порядка с низким коэффициентом качества.Если вы сравните свое выражение с тем, которое я нашел, вычтя их соответствующую величину и фазу, вы увидите, что они строго эквивалентны.
В моем выражении вы сразу видите начальное значение для \ $ s = 0 \ $ и расположение полюса и многочлена второго порядка. Я мог бы переделать числитель, но уже поздно. Если есть расхождения между вашей формулой и моей, мне просто нужно определить, какой из маленьких эскизов виноват, и я могу исправить это индивидуально.Я также могу использовать SPICE для проверки правильности моих проверок с помощью расчета точки постоянного тока. Невозможно обойтись методом грубой силы: вы ругаетесь и начинаете с нуля 🙂 Теперь у вас есть все, чтобы переделать свое выражение. Удачи!
батарей — Конденсатор хранит половину энергии, когда заряжается от батареи каждый раз?
На самом деле это один из парадоксов электрических цепей. Рассмотрим следующий случай:
На рисунке показаны два идентичных конденсатора C1 и C2.2 $$
Конденсатор электромеханический для передачи энергии
PDF-версия также доступна для скачивания.
Кто
Люди и организации, связанные либо с созданием этой статьи, либо с ее содержанием.
Какие
Описательная информация, которая поможет идентифицировать эту статью.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.
Когда
Даты и периоды времени, связанные с этой статьей.
Статистика использования
Когда в последний раз использовалась эта статья?
Взаимодействовать с этой статьей
Вот несколько советов, что делать дальше.
PDF-версия также доступна для скачивания.
Ссылки, права, повторное использование
Международная структура взаимодействия изображений
Распечатать / Поделиться
Печать
Электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit
Ссылки для роботов
Полезные ссылки в машиночитаемых форматах.
Ключ архивных ресурсов (ARK)
Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)
Форматы метаданных
Изображений
URL
Статистика
Кэрролл, Т.А .; Чоудхури П. и Маршалл Дж. Электромеханический конденсатор для передачи энергии, статья, 1 января 1983 г .; Нью-Мексико. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc1101448/: по состоянию на 20 июля 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Цифровая библиотека UNT, https://digital.library.unt.edu; кредитование Департамента государственных документов библиотек ЕНТ.
.