Kondensatory

Opracowanie: mgr inż. Ewa Lorek

Kondensator to element elektryczny (elektroniczny), zbudowany z co najmniej dwóch przewodników (okładek) zrobionych z substancji przewodzących (metalu) oddzielonych (odizolowanych) od siebie dielektrykiem.

Podstawowym parametrem użytkowym jest pojemność C wyrażana w faradach (F).

Kondensator służy do gromadzenia ładunku elektrycznego.

Jak jest zbudowany kondensator?

Najprostsze kondensatory zbudowane są z dwóch płytek metalowych, między którymi znajduje się np. powietrze, materiał ceramiczny, papier impregnowany dielektrykiem. Te płytki nazywa się okładkami kondensatora.

Doprowadzenie napięcia do okładek kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego . Po odłączeniu od źródła napięcia ładunki utrzymują się na okładkach siłami przyciągania elektrostatycznego. Ładunki równe są co do wartości bezwzględnej, lecz o przeciwnych znakach. Doprowadzenie napięcia stałego U do końcówek kondensatora o pojemności C powoduje zgromadzenie w nim ładunku: Q =C * U

Gdzie: C

– pojemność, w faradach

Q

– ładunek zgromadzony na jednej okładce, w kulombach

U

– napięcie elektryczne między okładkami, w woltach

W tym obwodzie kondensator połączony jest z baterią i żarówką. Zakładając że kondensator jest w miarę duży, po podłączeniu baterii żarówka się zaświeci ponieważ prąd zacznie przepływać przez nią do kondensatora. Żarówka stopniowo będzie przygasać aż zgaśnie, w momencie kiedy kondensator się naładuje. Jeśli zamiast baterii podłączymy kabel, prąd zacznie płynąć od plusowej okładki do minusowej, więc początkowo żarówka się zaświeci a następnie będzie przygasać w miarę rozładowywania się kondensatora.

Schemat graficzny kondensatora

Podstawowe parametry kondensatorów:

• Pojemność znamionowa C kondensatora to wartość pojemności założona przy wytwarzaniu kondensatora, która z uwzględnieniem tolerancji jest podawana jako jego cecha. 1 mF (milifarad) = 10 -3 F 1 µF (mikrofarad) = 10 -6 1 nF (nanofarad) = 10 -9 1 pF (pikofarad) = 10 -12 F F F • Napięcie znamionowe Un kondensatora to wartość napięcia stałego, które może być długotrwale doprowadzone do kondensatora nie powodując jego uszkodzenia ani jakiejkolwiek trwałej zmiany jego parametrów. Wartości napięcia znamionowego są znormalizowane, przykładowo biorąc, są to wartości 25 V, 63 V, 100 V, 160 V, 250 V, itd.

Podział kondensatorów

O stałej pojemności Elektrolityczne biegunowe O zmiennej pojemności regulacyjny dostrojczy

• Obecnie produkowane kondensatory można podzielić na trzy grupy: kondensatory elektrolityczne, • kondensatory ceramiczne, • kondensatory z tworzyw sztucznych (foliowe).

Kondensatory elektrolityczne

Kondensatory elektrolityczne aluminiowe mają elektrody wykonane ze zwiniętych taśm aluminiowych. Tylko anoda jest wykonana z aluminiowej taśmy. Druga taśma jest doprowadzeniem do właściwej elektrody jaką jest elektrolit. Elektrolitem tym jest nasączony papier, który poza funkcją przechowywania elektrolitu również rozdziela warstwy taśmy aluminiowej. Anoda jest pokryta warstwą tlenku glinu o grubości mniejszej od 1 um. Właśnie ten tlenek jest dielektrykiem w kondensatorach elektrolitycznych.

Typowe kondensatory elektrolityczne muszą być polaryzowane napięciem o określonej biegunowości.

Przyłożenie napięcia przekraczającego wartość napięcia nominalnego lub też odwrotne podłączenie elektrod powoduje uszkodzenie kondensatora czemu najczęściej towarzyszy eksplozja, a trzeba wiedzieć że elektrolity wybuchają z hukiem, dymem i „zapachem”.

Kondensatory ceramiczne

Produkowane z jednej lub z wielu płytek ceramicznych z nałożoną elektrodą metalową.

W ich obrębie wyróżnia się kondensatory płytkowe („single plate”) -z pojedynczą warstwą dielektryka, oraz kondensatory wielowarstwowe (monolityczne) -zbudowane z wielu warstw dielektryka.

Kondensatory z tworzyw sztucznych (foliowe)

Kondensatory foliowe zbudowane są z dwóch wstęg folii aluminiowej przedzielonej warstwą z tworzywa sztucznego stanowiącą dielektryk. Jednak większość spotykanych na rynku kondensatorów tego rodzaju to tzw. kondensatory metalizowane, w których na jednej lub na obu stronach dielektryka naniesiona jest próżniowo cieniutka warstwa metalu stanowiąca okładziny. W oznaczeniu tych kondensatorów występuje litera M.

Stosowane tworzywa sztuczne: poliester (PET), poliwęglan (PC), polipropylen (PP), polistyren,siarczek polifenylu(PPS)

Oznaczanie kondensatorów