Kondenzátory, konstrukce a princip činnosti

Kondenzátor je součástka, která se nachází v každém elektronickém obvodu, i v tom nejmenším. Poptávka po kondenzátorech je velmi vysoká, a proto se jich celosvětově vyrábějí biliony kusů ročně.

Co jsou kondenzátory?

Kondenzátor je malé zařízení, které bylo vynalezeno v roce 1745 v laboratoři na Univerzitě v Leidenu v Nizozemsku. Existují tři skupiny pasivních součástek – kondenzátory, rezistory a induktory. Vzhledem ke své konstrukci jsou kondenzátory součástkami používanými v každém nejmenším a nejjednodušším elektronickém obvodu. Kondenzátor je elektrická součástka, která ukládá elektrický náboj a funguje jako malá baterie, akumuluje energii pro zálohování, což z ní činí účinný výkonový filtr. Je to také pasivní zařízení pro kompenzaci indukčního jalového výkonu.

Typy kondenzátorů:

Kondenzátory lze klasifikovat na základě mnoha různých parametrů a vlastností. Kromě tvaru nebo materiálu, ze kterého jsou vyrobeny, je důležitá oblast použití těchto zařízení.

Rozdělení podle konstrukce / kondenzátoru:

• Plochý
• Kulovitý
• Válcový

Rozdělení podle použití / kondenzátoru:

• Keramický
• Elektrolytický
• Superkondenzátor
• Nastavitelný
• Fóliový
• Polypropylenový
• Polyesterový

Konstrukce kondenzátoru

Konstrukce kondenzátoru je velmi jednoduchá, i když se mírně liší v závislosti na použitém materiálu. Struktura se skládá ze dvou desek (vodivých rovin, obvykle vyrobených z kovu), oddělených tenkou vrstvou izolantu (dielektrikum).

Například fóliový kondenzátor se skládá ze dvou dlouhých, tenkých proužků kovové fólie, oddělených identickým proužkem fólie. Dráty (vývody) jsou připojeny k pevně navinutým a zabaleným součástkám. Konečný produkt vznikne po naplnění celé sestavy pryskyřicí.

Struktura elektrolytických kondenzátorů se mírně liší. V tomto případě je izolantem tenká oxidová vrstva umístěná na povrchu jedné z desek. Druhá deska, a tedy i spojení, se pak stává elektrolytem, ​​který oxid pokrývá. Díky extrémně tenké tloušťce oxidu a velkému povrchu desek se tyto kondenzátory vyznačují velmi vysokou kapacitou.

Kapacita kondenzátoru

Kapacita je veličina přiřazená kondenzátorům, protože zařízením neprotéká proud. Čím více náboje se může nahromadit na deskách kondenzátoru, tím větší je jeho kapacita. Kondenzátor se nabíjí, když náboj uložený na deskách zůstává na nich.

Kapacita kondenzátoru se vyjadřuje ve faradech (F). Většina těchto zařízení má výrazně nižší kapacitu, vyjádřenou ve zlomcích základní jednotky, jako jsou pikofarady (pF) nebo nanofarady (nF). Kapacitu kondenzátoru (C) lze vypočítat pomocí vzorce pro danou plochu desek (S) a rozteč desek (d).

Princip činnosti kondenzátoru

Jaký je tedy princip činnosti kondenzátoru? Kondenzátor je navržen tak, aby ukládal elektrický náboj stejné hodnoty, ale s opačným potenciálem. Náboj v kondenzátoru se začne hromadit, když je k elektrodám připojeným k deskám připojen zdroj energie. Po odpojení napájení náboj nezmizí; zůstává uvnitř zařízení v důsledku elektrostatické přitažlivosti.

Symboly kondenzátorů – příklady

Symbol kondenzátoru v elektrických schématech je obvykle dvě svislé, rovnoběžné čáry v různých variantách v závislosti na kondenzátoru, který představují. Níže uvádíme několik příkladů symbolů.

Jak zapojit kondenzátory?

Kondenzátory lze zapojit. Po jejich zapojení získáme celkovou kapacitu, kterou lze velmi snadno určit znalostí kapacit složek.

Existují dva základní způsoby zapojení kondenzátorů:

• Paralelní
• Sériové

Při paralelním zapojení jsou kondenzátory na každé straně spojeny svými deskami. To znamená, že potenciál kondenzátorů spojených svými deskami je na každé straně stejný, takže rozdíl potenciálů na každém kondenzátoru je stejný. Celková kapacita kondenzátorů v paralelním zapojení je součtem jejich kapacit.

V sériovém zapojení jsou kondenzátory nabíjeny stejným nábojem, protože kladný náboj aplikovaný na první kondenzátor vytváří pole, které přitahuje stejný náboj opačného znaménka. Na druhou stranu dovnitř proudí záporný náboj zvenčí. Celková kapacita kondenzátorů v sériovém zapojení je součtem převrácené hodnoty kapacity každého kondenzátoru.

Vybíjení kondenzátoru

Proces vybíjení kondenzátoru závisí na jeho typu a kapacitě. Čím větší je kapacita, tím větší je riziko nesprávného vybití, které může dokonce vést k výbuchu.

Pro vybití kondenzátoru musí být připojen k odporové zátěži, která přenese nahromaděné náboje z kondenzátoru. Touto zátěží může být například žárovka nebo rezistor. Doba vybíjení bude záviset na kapacitě našeho zařízení a také na zatěžovacím prvku, který musí být správně sladěn s kondenzátorem. Příliš velký rezistor riskuje spálení kondenzátoru, zatímco příliš malý rezistor riskuje poškození rezistoru.

Také vám doporučujeme přečíst si článek: Co je to elektrolytický kondenzátor?