Elementy pasywne – Niby to takie proste – #3 – Kondensatory cz. I

Słowem wstępu

Kolejnym elementem biernym, którego temat chcę poruszyć jest kondensator. Jest to element posiadający właściwość magazynowania energii w postaci pola elektrycznego. Kondensatory są drugimi obok rezystorów najczęściej spotykanymi elementami w urządzeniach elektronicznych. Służą do tłumienia sygnałów zmiennych, jako magazyny energii, elementy układów różniczkujących czy całkujących. To tylko kilka zastosowań gdzie możemy spotkać kondensatory, o reszcie opowiem na łamach wpisów.

Parametry kondensatorów:

Oprócz typowych parametrów tj. napięcie znamionowe czy pojemność, kondensatory posiadają szereg innych parametrów, na które należy zwrócić uwagę przy doborze w zależności od zastosowania.

  • Napięcie znamionowe: dla kondensatorów przeznaczonych do pracy w obwodach prądu stałego podawana wartość napięcia oznacza napięcie ciągłe, dla elementów do pracy w obwodach prądu przemiennego jest to wartość skuteczna dla określonej częstotliwości. Dodatkowo dla kondensatorów AC występuje informacja o wartości szczytowej. Wraz ze wzrostem temperatury pracy wytrzymałość napięciowa maleje.
  • Pojemność C: wartość podana w nocie katalogowej ulega zmianie na skutek temperatury oraz częstotliwości.
  • ESR (Equivalent Series resistance): powinna być jak najniższa, wraz ze wzrostem ESR rosną starty mocy, co powoduje wzrost temperatury, a to wpływa na żywotność. Wartość ESR jest sumą rezystancji wyprowadzeń, rezystancji połączeń wyprowadzeń z okładkami oraz strat w dielektryku. ESR zmniejsza się wraz ze wzrostem pojemności oraz wytrzymałości napięciowej kondensatora; rośnie z czasem użytkowania kondensatora.
  • Impedancja: czyli suma ESR, reaktancji pojemnościowej i indukcyjnej,
  • ESI (Equivalent Series Inductance): jest to suma indukcyjności kondensatora uwzględniająca wyprowadzenia.
  • Rezystancja Rp: stanowi rezystancję izolacji dielektryka.
  • Współczynnik stratności tgδ: określa czystość reaktancji kondensatora czyli jak mało rezystancji występuje w strukturze kondensatora.
  • Maksymalna temperatura pracy: temperatura, przy której element spełnia określone w swojej dokumentacji parametry.
  • Częstotliwość rezonansowa: wartość przy której wartość reaktancji pojemnościowej jest równa indukcyjnej. Znajomość jest konieczna w obwodach rezonansowych oraz pracujących z wysokimi częstotliwościami. Na podstawie jej możne wyznaczyć indukcyjność szeregową ESI, która daje się we znaki powyżej częstotliwości rezoansowej.
  • Deklarowany czas pracy: deklaruje brak zmiany parametrów o więcej niż 25% przy znamionowej temperaturze pracy i znamionowych tętnieniach prądu.
Schemat zastępczy kondensatora:
 

Na koniec

Kondensator ma wiele parametrów, które należy wziąć pod uwagę podczas projektowania urządzenia, uwzględnienie ich zapewni dłuższy czas bezawaryjnej pracy. O rodzajach konstrukcji kondensatorów i ich zastosowaniach opowiem w kolejnym wpisie.

Autor artykułu
Mateusz Pluta

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *