Was ist ein Kondensator?

Ein Kondensator ist eine elektrische Komponente zur Speicherung von Energie in einem elektrischen Feld. Es hat zwei elektrische Leiter, die durch ein dielektrisches Material getrennt sind, die beide Ladung akkumulieren, wenn sie an eine Stromquelle angeschlossen werden. Eine Platte erhält eine negative Ladung und die andere eine positive Ladung.

Ein Kondensator nicht zerstreuen die Energie, im Gegensatz zu einem Widerstand. Seine Kapazität kennzeichnet einen idealen Kondensator., Es ist die Menge der elektrischen Ladung auf jedem Leiter und die Potentialdifferenz zwischen ihnen. Ein Kondensator trennt Strom in Gleichstrom und Kurzschlüsse in Wechselstromkreisen. Je näher die beiden Leiter sind und je größer ihre Oberfläche ist, desto größer ist ihre Kapazität.

Gemeinsame Arten von Kondensatoren

• Keramik disc kondensatoren verwenden keramik für die dielektrische material. Ein Keramikkondensator ist mit zwei Leitungen verkapselt, die von unten ausgehen und dann eine Scheibe bilden. Ein Keramikscheibenkondensator hat keine Polarität und verbindet sich in jeder Richtung auf der Leiterplatte., Bei Keramikkondensatoren ist aufgrund ihrer hohen Dielektrizitätskonstante eine relativ hohe Kapazität in geringer physikalischer Größe erreichbar. Sein Wert reicht von Picofarad bis ein oder zwei Mikrofarad, aber seine Nennspannungen sind relativ niedrig.

Die auf ihrem Körper gedruckter dreistelliger Code wird verwendet, um den Wert des Kondensators im Picofarad zu identifizieren., Buchstabencodes werden verwendet, um ihren Toleranzwert anzugeben, z. B. J = 5%, K = 10% oder M = 20%. Zum Beispiel zeigt der Keramikscheibenkondensator oben mit einer Markierung von 154 an, dass es 15 und 4 Nullen von Picofarad oder 150.000 pF (150nF) gibt.

• Elektrolytkondensatoren werden häufig verwendet, wenn große Kapazitätswerte benötigt werden., Sie werden häufig verwendet, um Ripple-Spannungen zu reduzieren oder für Kupplungs-und Entkopplungsanwendungen. Elektrolytkondensatoren werden unter Verwendung von zwei dünnen Folien aus Aluminiumfolie mit einer Oxidschicht als Isolator hergestellt. Sie sind polarisiert und können beschädigt werden oder explodieren, wenn sie falsch angeschlossen sind. Diese Art von Kondensator hat eine breite Toleranz, funktioniert aber bei hohen Frequenzen nicht gut.,

• Tantalkondensatoren werden üblicherweise für mittlere Kapazitätsstufen verwendet. Sie werden am besten verwendet, wenn Größe und Leistung wichtig sind, aber sie haben normalerweise keine hohen Arbeitsspannungen und keine sehr hohe Stromkapazität. Tantalkondensatoren sind polarisiert und können bei Belastung explodieren. Sie haben eine sehr geringe Toleranz für umgekehrte Voreingenommenheit.,

Die markierungen auf SMD tantal kondensatoren bestehen in der regel aus drei zahlen. Der letzte ist der Multiplikator und die ersten beiden sind signifikante Zahlen. Seine Werte werden in picofarad. Daher hat der oben gezeigte SMD-Tantalkondensator einen Wert von 47 x 106 pF, was als 47µF funktioniert.,

Tantal kondensatoren können auch markiert werden, direkt wie in der obigen Abbildung gezeigt.

• Silber glimmer kondensatoren sind verwendet für viele RF schaltungen wie oszillatoren und filter. Silber Glimmer gibt eine sehr hohe Leistung mit engen Toleranzwerten, aber kleine Änderung in Bezug auf die Temperatur. Es verwendet Silberelektroden, die direkt auf den Glimmer plattiert sind., Mehrere Schichten helfen dabei, das erforderliche Kapazitätsniveau zu erreichen, und diese Kapazität wird durch den von den Elektroden bedeckten Bereich beeinflusst.

• Film kondensatoren verwenden eine dünne kunststoff film als dielektrikum. Filmkondensatoren werden in vielen Anwendungen wegen ihrer Stabilität, niedrigen Induktivität und niedrigen Kosten verwendet. Sie sind nicht polarisiert, so dass sie für AC-Signal und Stromverbrauch geeignet sind., Sie werden auch mit sehr hochpräzisen Kapazitätswerten hergestellt und behalten sie länger als jede andere Art von Kondensator.

• Variable Kondensatoren sind Kondensatoren mit einer Kapazität, die je nach Anforderung an einen bestimmten Wertebereich variiert werden kann. – Variable kondensatoren bestehen aus Platten aus Metall. Unter diesen Platten ist eine befestigt, während die andere beweglich ist. Thier kapazität kann reichen von rund 10 picofarads zu 500 picofarads., Es gibt viele Anwendungen für diese variablen Widerstände, wie z. B. die Abstimmung von LC-Schaltungen in Funkempfängern, die Impedanzanpassung in Antennen usw. Es gibt zwei Arten von variablen Kondensatoren-Abstimmkondensator und Trimmerkondensator.

Der Rahmen in diesem Kondensator unterstützt den Kondensator aus Glimmer und den darin vorhandenen ‚Stator‘. Mit Hilfe der Welle neigt der Rotor dazu, sich zu drehen, während der Stator stationär ist., Sobald die Platten des beweglichen Rotors in den festen Stator eintreten, ist die Kapazität möglicherweise auf dem maximalen Niveau. Andernfalls ist der Wert der Kapazität minimal.

Diese art von kondensator hat drei führt. Einer ist mit dem stationären Teil verbunden, der andere mit dem Teil, der für die Bewegung verantwortlich ist, die als Dreh bezeichnet wird, und der andere ist üblich.,

Polarisierte vs nicht polarisierte Kondensatoren

Beim Speichern und Entladen haben beide das gleiche Prinzip. Es gibt jedoch viele Faktoren, die sie voneinander unterscheiden.

• Verschiedene Dielektrika-Dielektrikum ist das Material zwischen den beiden Kondensatorplatten. Polarisierte Kondensatoren verwenden einen Elektrolyten als Dielektrikum, der ihnen eine größere Kapazität als andere Kondensatoren des gleichen Volumens gibt. Polare Kondensatoren, die durch verschiedene Elektrolytmaterialien und-prozesse hergestellt werden, haben jedoch unterschiedliche Kapazitätswerte., Die Verwendung von polaren und nicht polarisierten Kondensatoren hängt von den Eigenschaften des Dielektrikums ab, die reversibel sind.

• Verschiedene Strukturen-die am häufigsten verwendeten Elektrolytkondensatoren sind rund; quadratische Kondensatoren sind selten. Es gibt auch unsichtbare Kondensatoren oder verteilte Kondensatoren, die bei Hochfrequenz-und Zwischenfrequenzgeräten nicht ignoriert werden dürfen.,

• Verwenden Sie Umgebung und Verwendung – interne Materialien und Strukturen sorgen für die große Kapazität und Hochfrequenzeigenschaften von Polkondensatoren, die sie für Stromversorgungsfilter und dergleichen sehr geeignet machen. Es gibt jedoch einige polare Kondensatoren mit guten Hochfrequenzeigenschaften-Tantalelektrolyse, die aufgrund ihrer hohen Kosten nicht häufig verwendet wird.

• Unterschiedliche Leistung-Maximale Leistung ist eine der Hauptanforderungen bei der Auswahl eines Kondensators., Wenn die Stromversorgung eines Fernsehers einen Metalloxidfilmkondensator als Filter verwendet, sollten die Kapazität und die Widerstandsspannung die Filteranforderungen erfüllen; Nur ein Netzteil kann im Gehäuse installiert werden. Daher kann der Filter nur polare Kondensatoren verwenden, und die polare Kapazität ist irreversibel. Normalerweise sind Elektrolytkondensatoren über 1 MF; am besten in der Kopplung, Entkopplung, Stromversorgung Filterung, etc. Unpolare Kondensatoren liegen meist unter 1 MF, was nur Resonanz, Kopplung, Frequenzauswahl, Strombegrenzung usw. beinhaltet., Es gibt jedoch auch großvolumige, hochspannungs-unpolare Kondensatoren, die hauptsächlich für Blindleistungskompensation, Motorphasenverschiebung und Frequenzumwandlungs-Leistungsphasenverschiebung verwendet werden.

• Unterschiedliche Kapazität-Kondensatoren mit gleichem Volumen haben je nach Dielektrika unterschiedliche Kapazitäten.

Häufige Verwendung von Kondensatoren

• AC-Kopplung / DC-Blockierung – Das Bauteil lässt nur Wechselstromsignale von einem Abschnitt eines Stromkreises zu einem anderen übergehen, während statische Gleichspannung blockiert wird. Sie werden üblicherweise verwendet, um die AC-und DC-Komponenten eines Signals zu trennen., Bei diesem Verfahren muss sichergestellt werden, dass die Impedanz des Kondensators ausreichend niedrig ist. Die Nennspannung des Kondensators muss größer sein als die Spitzenspannung über dem Kondensator. Normalerweise kann der Kondensator der Versorgungsspannung mit einem gewissen Spielraum standhalten, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

• Entkopplung der Stromversorgung-Mit dem Kondensator wird ein Teil einer Schaltung von einem anderen entkoppelt. Die Entkopplung erfolgt, wenn ein eingehendes Liniensignal durch einen Transformator und einen Gleichrichter aufgenommen wird; Die resultierende Wellenform ist nicht glatt. Es variiert zwischen Null und der Spitzenspannung., Wenn es an eine Schaltung angelegt wird, ist es höchst unwahrscheinlich, dass dies funktioniert, da normalerweise eine Gleichspannung benötigt wird.

• Filter AC noise von DC schaltungen – Alle AC signale, die kann auf eine DC bias punkt, power schiene, oder andere knoten, die müssen frei von einem bestimmten DC signal entfernt werden durch die kondensator. Es muss auch der Versorgungsspannung standhalten können, während es den Strom liefert und absorbiert, der durch das Geräusch auf der Schiene entsteht.

• Audiosignalfilterung – Es ist notwendig, die HF-Leistung des Kondensators zu berücksichtigen., Diese Leistung kann bei niedrigeren Frequenzen unterschiedlich sein. Keramikkondensatoren werden hier üblicherweise verwendet, da sie eine hohe Selbstresonanzfrequenz aufweisen, insbesondere die Oberflächenmontagekondensatoren, die sehr klein sind und keine Leitungen haben, die eine Induktivität verursachen können.

Was sind Superkondensatoren?

Es ist auch als Doppelschicht-Elektrolytkondensator oder Ultrakondensator bekannt. Ein Superkondensator kann eine große Menge an Energie speichern. Insbesondere 10 bis 100 mal mehr Energie pro Massen – oder Volumeneinheit im Vergleich zu Elektrolytkondensatoren., Es hat niedrigere Spannungsgrenzen, die die Lücke zwischen Elektrolytkondensatoren und Akkus überbrücken.

Einige Gemeinsame Anwendungen von Superkondensatoren

• Wind turbinen-superkondensatoren helfen zu glätten die intermittierende power geliefert durch die wind.

• Motoren-die Elektrofahrzeuge antreiben, laufen Stromversorgungen ab, die in Hunderten von Volt ausgelegt sind, was bedeutet, dass Hunderte von in Reihe geschalteten Superkondensatoren benötigt werden, um die richtige Energiemenge in einer typischen regenerativen Bremse zu speichern.,

• Elektro – und Hybridfahrzeuge-Superkondensatoren werden als temporäre Energiespeicher für regeneratives Bremsen eingesetzt, bei denen die Energie eines Fahrzeugs im Allgemeinen beim Anhalten verschwendet, kurz gespeichert und dann wiederverwendet wird, wenn es sich wieder bewegt.

Superkondensatoren und Batterie Entladung Kurve

Die entladung kurve der batterie ist exponentielle. Wie Sie sehen, liefert die exponentielle Entladung bis zum Ende eine konstante Leistung., Die Energie bleibt während des größten Teils der Ladung hoch und fällt dann schnell ab, wenn die Ladung erschöpft ist.

Die Entladungskurve des Superkondensators ist linear. Wie Sie sehen, verhindert die lineare Entladung die volle Nutzung von Energie. Es liefert die höchste Leistung am Anfang.