Свойства и классификация конденсаторов

Конденсатор – пассивный электротехнический элемент, который предназначается для накопления электрического заряда. Применяется как в радиотехнике, так и в промышленных силовых установках. Различные виды конденсаторов имеют широкие диапазоны условий работы и физических параметров.

Устройство и характеристики

В целом, конденсатор представляет собой 2 пластины (именуемые обкладками) проводника, которые имеют значительную площадь и разделены сравнительно тонким слоем диэлектрика. На обкладках происходит накопление заряда до определенного предела, характеризующегося его емкостью, после чего следует разряд. Это полный цикл работы компонента.

Основными характеристиками конденсаторов являются емкость и рабочее напряжение. Емкость определяется потенциалом, который он способен накапливать в процессе заряда. В характеристиках обычно указывается емкость при НУ (нормальных условиях), именуемая номинальной. Реальные же параметры могут существенно отличаться в зависимости от условий эксплуатации, длительности работы и «возраста» устройства. Типичные емкости общедоступных конденсаторов обычно лежат в пределах от единиц пикофарад до нескольких тысяч микрофарад. Емкость одного из подвидов этого электронного компонента – ионисторов – может достигать нескольких десяток фарад. Эти данные описаны в маркировке, нанесенной на корпус.

Так же конденсаторы различаются по удельной емкость – соотношению накапливаемого заряда к объему и массе устройства. Наилучшее значение удельной емкости достигается при максимальной плотности обкладок и минимальной толщине слоя диэлектрика, однако вместе с тем падает рабочее напряжение компонента.

Важным параметром считается плотность энергии. Наилучшее значение достигается в больших по размеру конденсаторах, где масса корпуса и сопутствующих материалов относительно невелика. Отдельные виды способны накапливать довольно большой потенциал – до 700Джкг и более. Этот параметр является крайне важным в установках, где требуется значительный разовый выброс энергии.

Классификация

Все конденсаторы разделяются на несколько видов в зависимости от типа используемого диэлектрика.

• Вакуумные. Обкладки без диэлектрической прослойки находятся в крайне разряжённой среде.
• С газообразным диэлектриком. В его роли выступают различные смеси газов.
• С жидким диэлектриком.
• С твердым неорганическим диэлектриком. В частности – пленочные, стеклянные, стеклоэмалевые, слюдяные конденсаторы.
• С твердым органическим диэлектриком. Бумажные, металлобумажные, пленочные.
• Электролитические. Характеризуются наибольшей удельной емкостью среди всех конденсаторов. Обладают полярностью.
• Твердотельные. В качестве диэлектрика используется органический полимер. Они наиболее долговечные и слабо подвержены влиянию окружающей среды.

Существует разделение на конденсаторы постоянной и переменной емкости, последние могут быть настроечными и подстроечными. Маркировка конденсаторов зависит от многих факторов.

Применение

У конденсаторов одна из наиболее широких сфер применения. В частности, это фильтры и колебательные контуры (совместно с катушками индуктивности), элементы памяти, фильтры для потребителей высокой мощности, фазосдвигающие установки (для запуска электродвигателей), аккумуляторы электрического тока. Так же применяются как компоненты схем измерителей влажности, уровня жидкости, реализация логики защиты, всевозможные ускорители (Гаусс-пушки) и генераторы разрядов (генератор Ван де Граафа).