Kondenzátor (elektrotechnika)
Kondenzátor je pasívna elektronická súčiastka určená na dočasné uloženie elektrického náboja a energie v elektrickom poli; používa sa v mnohých obvodoch na filtrovanie, dočasné ukladanie a pulzné dodávanie energie.
Prehľad
Kondenzátor je pasívna elektronické zariadenie, ktoré uchováva elektrický náboj a energiu v elektrickom poli medzi dvoma elektródami oddelenými dielektrikom. Funguje odlišne od batérie: namiesto chemických reakcií akumuluje náboj elektrostaticky, čo umožňuje veľmi rýchle nabíjanie a vybíjanie. V praktických obvodoch sa kondenzátory používajú na širokú škálu úloh, od vyhladzovania napätia až po krátkodobé dodanie veľkého prúdu.
Galéria obrázkov
10 Obrázky
Stavba a princíp
V najjednoduchšej forme sa kondenzátor skladá z dvoch vodivých plôch (elektród), ktoré sú navzájom blízko, ale sa nedotýkajú. Medzi nimi je izolačný materiál – dielektrikum – ktoré zvyšuje schopnosť súčiastky ukladať náboj. Keď sú dosky pripojené k zdroju napätia, na nich sa usadí náboj s opačnými polaritami a medzi nimi vznikne elektrické pole, v ktorom je uložená energia. Aby sa pri zachovaní veľkého odporu zmenšila fyzická veľkosť, bývajú kovové fólie často zvitkové, napríklad do tvaru valca.
Krátka história
Jedným z prvých praktických kondenzátorov bola Leydenská nádoba, objavená v 18. storočí, ktorá preukázala schopnosť zhromažďovať elektromagnetický náboj. Odvtedy sa konštrukcia kondenzátorov rozvinula od sklenených nádob a kovových platní k presným tenkým fóliám, keramike, elektrolytovým systémom a moderným superkondenzátorom.
Typy a charakteristiky
- Keramické kondenzátory – malé, stabilné, bežné v signálových a filtračných obvodoch.
- Elektrolytické kondenzátory – ponúkajú veľkú kapacitu v kompaktnom tele, často s polaritou, vyžadujú správnu orientáciu v obvode.
- Fóliové kondenzátory – dobrá spoľahlivosť a nízke straty, vhodné pre napäťovo citlivé aplikácie.
- Superkondenzátory – špecifické na krátkodobé veľké zásobovanie energiou, vyrovnávanie výkonových špičiek.
Kľúčovou veličinou je kapacita, meraná v faradoch (F) a jej zlomkoch (mikrofarady, nanofarady, pikofarady). Ďalšie dôležité parametre sú pracovné napätie, stratový činiteľ a teplotná stabilita.
Použitie a príklady
Kondenzátory sa uplatňujú v elektrických obvodoch rôznymi spôsobmi: filtruju rušenie v napájacích zdrojoch, tvoria časové konštanty v oscilátoroch a oneskoreniach, slúžia na dočasné ukladanie energie pre impulzy (napríklad v bleskoch fotoaparátov ako fotobleskový kondenzátor) a na rýchle dodanie energie v zariadeniach ako defibrilátor. Efekt pripomínajúci kondenzátor sa vytvorí aj vtedy, keď sú dva vodivé predmety blízko pri sebe — napríklad dva vodiče v tesnom priestore súčasne tvoria parazitnú kapacitu.
Fyzická veľkosť kondenzátora sa značne líši: môže byť malý ako mravec v povrchovej montáži až po jednotky veľkosti ako odpadkový kôš v priemyselných aplikáciách. Niektoré kusy sú navyše nastaviteľné, čo umožňuje meniť kapacitu počas prevádzky.
Bezpečnosť a praktické poznámky
Všetky kondenzátory majú dva vývody a pri manipulácii treba dbať na bezpečnosť: väčšie kusy môžu po odpojení zostať nabité a pri nedodržaní polarity (najmä elektrolytické typy) hrozí poškodenie alebo výbuch. Pri výmene je dôležité zvoliť náhradný kondenzátor s rovnakou alebo vyššou hodnotou pracovného napätia a vhodnou kapacitou. V obvodoch sa kondenzátory často spájajú do série či paralely, čím sa mení výsledná kapacita a pracovné napätie podľa základných pravidiel elektrických sústav.
Superkondenzátor
Superkondenzátory udržia väčší náboj ako bežné kondenzátory. Používajú sa na uskladnenie elektrickej energie pre motory a iné účely, keď sa batérie nevybíjajú dostatočne rýchlo.
Polystyrénové filmové kondenzátory
Tento typ kondenzátora nie je určený na použitie vo vysokofrekvenčných obvodoch, pretože je vyrobený s vnútornou cievkou. Môže sa nabíjať a vybíjať ešte rýchlejšie ako iné kondenzátory. Používajú sa vo filtračných obvodoch alebo v časovacích obvodoch, ktoré pracujú pri frekvencii niekoľko sto KHz alebo nižšej.
Elektrolytické kondenzátory
Elektrolytické kondenzátory využívajú vodivý povrch v kvapalnom elektrolyte. Nenabíjajú sa a nevybíjajú tak rýchlo ako filmové kondenzátory. Majú polaritu, a preto musia byť správne pripojené. Sú to dva vodiče; jeden má + a druhý -. To znamená, že jeden vodič je kladný a druhý záporný. Existujú dva rôzne typy: axiálny, kde sú vývody pripojené na každom konci, a radiálny, kde sú vývody pripojené na jednom konci. Na elektrolytických kondenzátoroch je vytlačená kapacita a menovité napätie.
Keďže menovité napätie môže byť nízke, je dôležité skontrolovať, či elektrolytický kondenzátor nie je preťažený. Kondenzátory možno oddeliť od batérie a potom ich zapojiť do série. Keďže kondenzátor je polarizovaný, kladný pól musí byť pripojený k zápornému pólu. Tým sa vytvorí správna polarita cez elektrický obvod a zabráni sa poruche.
Niektoré elektrolytické kondenzátory sú nepolarizované, čo znamená, že každá strana môže byť kladná alebo záporná. Používajú sa väčšinou v reproduktoroch na blokovanie nízkofrekvenčných signálov (basov), aby sa nedostali k vysokofrekvenčným (výškovým) meničom.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to kondenzátor?
Odpoveď: Kondenzátor je elektronické zariadenie, ktoré uchováva elektrickú energiu. Je podobný batérii, ale môže byť menší a ľahší a nabíja sa alebo vybíja oveľa rýchlejšie.
Otázka: Aký bol jeden z prvých vynálezov kondenzátorov?
Odpoveď: Leydenská banka bola jedným z prvých vynálezov kondenzátorov.
Otázka: Ako kondenzátory uchovávajú energiu?
Odpoveď: Kondenzátory uchovávajú energiu v elektrickom poli vytvorenom dvoma kovovými doskami, ktoré sú nad sebou a blízko seba, ale v skutočnosti sa nedotýkajú. Niekedy sa na špeciálne účely používajú iné tvary kondenzátorov. Efekt podobný kondenzátoru môže vzniknúť aj len z toho, že dva vodiče sú blízko seba, či už chcete, aby existoval, alebo nie.
Otázka: Aký typ kondenzátora by sa mal použiť v závislosti od aplikácie?
Odpoveď: Typ použitého kondenzátora závisí od aplikácie. Kondenzátory sa vyrábajú v mnohých veľkostiach a niektoré sú nastaviteľné.
Otázka: Koľko pripojení má kondenzátor?
Odpoveď: Všetky kondenzátory majú dve spojenia alebo prívody.
Otázka: Je ľahké vymeniť väčšinu druhov kondenzátorov?
Odpoveď: Väčšinu druhov kondenzátorov môže ľahko vymeniť osoba, ktorá má základné znalosti elektroniky. Jeden z výkonnejších typov - elektrolytický kondenzátor - sa však musí používať správne, inak môže prudko vybuchnúť.
Otázka: Čím sa kondenzátor líši od batérie?
Odpoveď: Kondenzátor sa nabíja alebo vybíja oveľa rýchlejšie ako batérie a všetku uloženú energiu dokáže uvoľniť veľmi rýchlo, dokonca rýchlejšie ako za sekundu, zatiaľ čo batérie potrebujú dlhší čas na vybitie uloženej energie.
Súvisiace články
Autor
AlegsaOnline.com Kondenzátor (elektrotechnika) Leandro Alegsa
URL: https://sk.alegsaonline.com/art/16689