Kondensatory.

Wszystkie typy kondensatorów mają następujące właściwości:
· Dla prądu przemiennego impedancja kondensatora zależy od częstotliwości prądu oraz od jego pojemności.
· Dla prądu stałego kondensator przedstawia sobą dużą rezystancje i ma zdolność gromadzenia ładunków elektrycznych w ilości proporcjonalnej do jego pojemności.
· Z elementami indukcyjnymi tworzy obwód rezonansowy.

Symbole graficzne kondensatorów

Na schematach ideowych kondensator jest zwykle przedstawiany tak jak na rysunku 1 – dla kondensatorów nie spolaryzowanych i tak jak na rysunku 2 – dla kondensatorów spolaryzowanych np. elektrolitycznych lub tantalowych. Według rysunku 1 oznacza się również fizyczną postać pojemności. Natomiast według rysunku 3 oznacza się kondensatory o zmiennej pojemności.

Parametry kondensatorów

· Pojemność: znamionowa - jest to pojemność (wyrażona w Faradach) określona przez producenta i podana na oznaczeniu kondensatora; określa zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku.
rzeczywista – dokładna pojemność, jaką posiada kondensator.
Wartości pojemności znamionowej są znormalizowane i tworzą ciągi liczb nazywane szeregami: E6, E12, E24 itd. Liczby 6, 12, 24 określają ilość wartości pojemności zawartych w dekadzie np. od 10 do 100F. Z każdym szeregiem jest związana tolerancja, która umożliwia pełne pokrycie zakresu możliwych pojemności tzn. można wybrać dowolną wartość pojemności korzystając z większej ilości różnych kondensatorów z jednego szeregu. Tolerancji 20% odpowiada szereg E6, 10% szereg E12, a 5% szereg E24. Każdy wyższy szereg zawiera wartość z szeregu niższego.
E6 (20%) 10, 15, 22, 33, 47, 68
E12 (10%) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82
E24 (5%) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91. Szeregi wyższe to 2%, 1%, 0.5% służące do oznaczenia kondensatorów precyzyjnych. Czynnikiem, który w największym stopniu wpływa na pojemność kondensatora, poza powierzchnią i odległością elektrod, jest zdolność dielektryka do przyjęcia ujemnego ładunku w pobliże dodatniej elektrody, i dodatniego ładunku w pobliże elektrody ujemnej, co powoduje, że wpływ odległości między elektrodami zmniejsza się.
· Tolerancja - (klasa dokładności) - ponieważ ze względu na rozrzuty produkcyjne kondensatory nie mają pojemności dokładnie zgodnej z pojemnością znamionową, podaje się maksymalne dopuszczalne odchyłki. Tolerancje wyraża się w procentach wartości znamionowej.
· Napięcie znamionowe – jest to maksymalne napięcie, które można doprowadzić do zacisków kondensatora. Napięcie przewyższające tę wartość powoduje przebicie dielektryka i zwarcie kondensatora. Napięcie znamionowe kondensatora jest bezpośrednio związane z rodzajem użytego dielektryka oraz jego grubością. Gruba warstwa dielektryka wytrzymuje większe napięcie niż cienka. Jeśli dopuszczalne napięcie w danym obwodzie jest wyższe od znamionowego, to można połączyć kilka kondensatorów w szereg. Dopuszczalne napięcie takiego układu jest wtedy sumą poszczególnych napięć znamionowych. Zakresy napięć znamionowych wynoszą: 6,3V; 16V; 25V; 50V; 63V; 100V; 160V; 250V; 400V; 600V; oraz 1kV; 4kV; 6,3kV; 10kV.
· Prąd upływowy – prąd przewodzenia pojawiający się po doprowadzeniu do końcówek kondensatora napięcia stałego.
· Tangens kąta stratności d - stosunek mocy czynnej wydzielającej się w kondensatorze przy napięciu sinusoidalnie zmiennym o określonej częstotliwości; w kondensatorze bez strat (idealnym) po przyłożeniu napięcia przemiennego prąd wyprzedza napięcie o kąt 90°, natomiast w kondensatorze ze stratami (rzeczywistym) ten kąt jest nieco mniejszy. Różnica jest tym większa im większe są straty, a więc tangensa kąta będącego dopełnieniem do 90° charakteryzują straty występujące w kondensatorze.
· Temperaturowy współczynnik pojemności – określa względną zmianę pojemności, zależną od zmian temperatury
· Wytrzymałością elektryczną - nazywamy maksymalną wartość natężenia pola, która jeszcze nie niszczy własności izolacyjnych dielektryka.
· Reaktancja pojemnościowa – jest to opór zależny od częstotliwości, jaki posiada kondensator podczas przepływu prądu zmiennego.
· Zastępcza rezystancja szeregowa (ESR) - całkowite straty w kondensatorze, które poza rezystancją szeregową doprowadzeń i elektrod, obejmują straty w dielektryku, powstające przy oddziaływaniu na niego zmiennego pola elektrycznego. ESR jest funkcją częstotliwości i temperatury.
· Szeregowa indukcyjność zastępcza (ESL) - jest indukcyjnością wyprowadzeń i elektrod. Indukcyjność współczesnych kondensatorów zwykle zawiera się w zakresie 10-100 nH.
· Odporność na napięcie impulsowe - określa, z jaką częstotliwością kondensator może być ładowany i rozładowywany. Zmiany napięcia powodują przepływ prądu przez elektrody i doprowadzenia, w rezystancji których następuje wydzielenie pewnej mocy. Gdy gęstość prądu w elektrodach będzie duża, wzrasta oporność własna, a w związku z tym straty mocy. Przy bardzo wysokich prądach może nastąpić stopienie i wyparowanie elektrod i wówczas w kondensatorze powstaje ciśnienie gazów, które może mieć fatalne skutki. Zmiany napięcia prowadzą ponadto do strat w dielektryku, które wspólnie ze stratami w rezystancji powodują wzrost temperatury kondensatora. Odporność na napięcie impulsowe jest podawane łącznie z napięciem pracy, które jest równe nominalnemu. Odporność na napięcie impulsowe jest parametrem katalogowym i zależy od przyjętych warunków badania. W zależności od przyjętej metody (zgodnej z obowiązującymi normami) ilość impulsów, ich częstotliwość, wzrost temperatury itd., mogą być różne.

Schematy zastępcze kondensatorów

Schemat zastępczy kondensatora dla prądu zmiennego w. cz. przedstawia rysunek 4. Jest ogólny schemat dla kondensatorów niespolaryzowanych. Na rysunku tym:
Rs = rezystancja szeregowa wyprowadzeń i elektrod, elektrolitu, jak również straty w dielektryku.
Ls = indukcyjność doprowadzeń i elektrod,
C = pojemność
Rp = rezystancja izolacji w dielektryku. Rezystancja dielektryka w kondensatorze nigdy nie jest nieskończona, gdyż zawsze istnieje jakiś przepływ prądu. Prąd ten nazywamy prądem upływu. Powoduje on samo rozładowanie kondensatora. Może to być czynnikiem krytycznym np. w obwodach czasowych.

Podział kondensatorów

Podstawowe parametry jak pojemność znamionowa i napięcie znamionowe zależą przed wszystkim od rodzaju zastosowanego w nich dielektryka. Ze względu na tą zależność dzielimy kondensatory na:
· mikowe (symbol KM);
· ceramiczne (KCP, KFP, KCR, KFR);
· papierowe (KLMP, KSMP);
· z tworzyw sztucznych (organiczne – symbol KSF, MKSE, MKSF, MKSP);
· elektrolityczne (KEN, KEO, SM, E, T, UL, KERMS);
· powietrzne.