Čo je kondenzátor a prečo je to?

Vysvetľujúc, čo je kondenzátor, musíme jednoznačne predstaviť fyzické základy práce a konštrukcie tohto nepostrádateľného prvku každého vážneho elektronického zariadenia.

Kondenzátor je prvok elektrického obvodu pozostávajúceho z dvoch vodivých dosiek, z ktorých každý obsahuje opačný elektrický náboj. Dosky sú oddelené dielektrikom, čo im pomáha udržiavať tento náboj.

Existuje niekoľko typov izolačných materiálov používaných v kondenzátoroch, vrátane keramiky, sľudy, tantalu a polystyrénu. Široko používané pri výrobe kondenzátorov sú tiež izolátory, ako je vzduch, papier a plast. Každý z týchto materiálov účinne zabraňuje vzájomnému rušeniu kondenzátora.

Čo je kondenzátorová kapacita?

Pojem "kondenzátorová kapacita" charakterizuje jeho schopnosť akumulovať elektrický náboj. Jednotkou merania kapacity je Farad.

Ak kondenzátor udržiava náboj 1 prívesku s potenciálnym rozdielom medzi jeho 1 voltovými krytinami, potom má kapacitu jedného Farad. V skutočnosti je táto jednotka príliš veľká pre väčšinu praktických aplikácií. Typické hodnoty kapacity pri použití kondenzátorov spadajú do rozsahu MF (10-3 F), mikrofaradu (10-6 F) a picofaradu (10-12 F).

Aké sú kondenzátory?

Aby sme pochopili, čo je kondenzátor, je potrebné zvážiť hlavné typy tejto zložky v závislosti od účelu, aplikačných podmienok a typu dielektrika.

Elektrolytické kondenzátory sa používajú v obvodoch, kde je potrebná vysoká kapacita. Väčšina týchto prvkov je polárna. Zvyčajnými materiálmi sú tantal alebo hliník. Hliníkové elektrolytické kondenzátory sú oveľa lacnejšie a majú širšiu aplikáciu. Napriek tomu, tantal má výrazne vyššiu objemovú účinnosť a má vynikajúce elektrické vlastnosti.

Tantalové kondenzátory majú ako dielektrikum oxid tantalu. Vyznačujú sa vysokou spoľahlivosťou, dobrými frekvenčnými charakteristikami, širokým rozsahom prevádzkových teplôt. Používajú sa v elektronických zariadeniach, kde je potrebná vysoká kapacita v malých rozmeroch. Vďaka svojim výhodám sa vyrábajú vo veľkom množstve pre potreby elektronického priemyslu.

Nevýhody tantalových kondenzátorov zahŕňajú citlivosť na súčasné pulzácie a prepätia a tiež relatívne vysoké náklady na tieto produkty.

Napájacie kondenzátory sa spravidla používajú vo vysokonapäťových systémoch. Väčšinou sa používajú na kompenzáciu strát elektrických vedení, ako aj na zlepšenie výkonového faktora v priemyselných elektroinštaláciách. Sú vyrobené z kvalitnej metalizovanej propylénovej fólie s použitím špeciálnej impregnácie s netoxickým izolačným olejom.

Môžu mať funkciu samozničenia vnútorných poškodení, čo im dodáva dodatočnú spoľahlivosť a predlžuje životnosť.

Keramické kondenzátory majú keramiku ako dielektrický materiál. Sú vybavené vysokou funkčnosťou, pokiaľ ide o prevádzkové napätie, spoľahlivosť, nízke straty a nízke náklady.

Ich rozsah kapacity sa pohybuje od niekoľkých picofarád až po 0,1 μF. V súčasnosti sú jedným z najrozšírenejších typov kondenzátorov používaných v elektronických zariadeniach.

Strieborné sľudové kondenzátory nahradili predtým rozšírené prvky sľudy. Majú vysokú stabilitu, uzavreté puzdro a veľkú kapacitu na jednotku objemu.

Široké používanie kondenzátorov striebornej sľudy je brzdené ich relatívne vysokými nákladmi.

V papierových a kovových kondenzátoroch sú platne vyrobené z tenkej hliníkovej fólie a ako dielektrikum sa používa špeciálny papier impregnovaný tuhým (roztaveným) alebo kvapalným dielektrikom. Používajú sa v nízkofrekvenčných obvodoch rádiových zariadení pri vysokých prúdoch. Rôzne sa líšia.

Aké je použitie kondenzátora?

Existuje niekoľko príkladov použitia kondenzátorov na rôzne účely. Najmä sa používajú na ukladanie analógových signálov a digitálnych dát. Kondenzátory s premenlivou kapacitou sa používajú v telekomunikáciách na reguláciu frekvencie a konfigurácie telekomunikačných zariadení.

Typickým príkladom ich použitia je použitie v napájacích zdrojoch. Tam tieto prvky vykonávajú funkciu vyhladzovania (filtrovania) usadeného napätia na výstupe týchto zariadení. Môžu byť tiež použité v napäťových multiplikátoroch na generovanie vysokého napätia, ktoré je mnohokrát väčšie ako vstupné napätie. Kondenzátory sú široko používané v rôznych druhoch meničov napätia, neprerušiteľných zdrojov napájania pre počítačové zariadenia atď.

Vysvetľujúc, čo je kondenzátor, nemôžete povedať, že tento prvok môže slúžiť ako vynikajúce ukladanie elektrónov. Avšak táto funkcia má skutočne určité obmedzenia z dôvodu nedokonalosti izolačných vlastností použitého dielektrika. Napriek tomu je kondenzátor schopný dlhodobo uchovávať elektrickú energiu, keď je odpojený od nabíjacieho obvodu, takže môže byť použitý ako dočasný zdroj energie.

Vzhľadom na svoje jedinečné fyzikálne vlastnosti tieto prvky našli tak široké použitie v elektronickom a elektrotechnickom priemysle, že dnes je zriedkavé, ktoré elektrotechnický výrobok nezahŕňa aspoň jeden taký komponent pre akýkoľvek účel.

V súhrne možno konštatovať, že kondenzátor je neoceniteľnou súčasťou obrovského množstva elektronických a elektrických zariadení, bez ktorých by bol ďalší pokrok vo vede a technike nemysliteľný.

To je to, čo je kondenzátor!