Elektrische Kondensatoren

Elektrische Kondensatoren sind ein Mittel zur Speicherung von Elektrizität in einem elektrischen Feld. Typische Anwendungen für elektrische Kondensatoren sind Glättungsfilter in Netzteilen, Kommunikationsschaltungen zwischen den Stufen in Wechselstromverstärkern, Rauschfilterung auf Stromschienen für elektronische Geräte usw.

Die elektrischen Eigenschaften des Kondensators werden durch sein Design und die Eigenschaften der verwendeten Materialien bestimmt.

Bei der Auswahl eines Kondensators für ein bestimmtes Gerät sollten folgende Umstände berücksichtigt werden:

a) der erforderliche Wert der Kapazität des Kondensators (μF, nF, pF),

b) die Arbeitsspannung des Kondensators (der maximale Spannungswert, bei dem der Kondensator lange Zeit arbeiten kann, ohne seine Parameter zu ändern),

c) die erforderliche Genauigkeit (mögliche Streuung der Kondensatorkapazitätswerte),

d) Temperaturkoeffizient der Kapazität (Abhängigkeit der Kapazität des Kondensators von der Umgebungstemperatur),

e) Kondensatorstabilität,

f) der dielektrische Leckstrom des Kondensators bei Nennspannung und einer bestimmten Temperatur.(Der dielektrische Widerstand des Kondensators kann angegeben werden.)

Tabelle 1–3 zeigt die Hauptmerkmale verschiedener Kondensatortypen.

Tabelle 1. Eigenschaften von Keramik-, Elektrolyt- und Metallfolienkondensatoren

Kondensatorparameter Kondensatortyp Keramik-Elektrolytkondensator auf Basis eines metallisierten Filmkondensators Kapazitätsbereich 2,2 pF bis 10 nF 100 nF bis 68 μF 1 μF bis 16 μF Genauigkeit (mögliche Streuung der Kondensatorkapazitätswerte), % ±10 und ±20 -10 und +50 ± 20 Betriebsspannung der Kondensatoren, V 50 – 250 6,3 – 400 250 – 600 Kondensatorstabilität Ausreichend Schlecht Ausreichend Umgebungstemperaturbereich, OS -85 bis +85 -40 bis +85 -25 bis +85

Tabelle 2. Eigenschaften von Glimmerkondensatoren und Kondensatoren auf Basis von Polyester und Polypropylen

Kondensatorparameter Kondensatortyp Glimmer-Polyester-basierter Polypropylen-basierter Kondensator Kapazitätsbereich 2,2 pF bis 10 nF 10 nF bis 2,2 μF 1 nF bis 470 nF Genauigkeit (mögliche Streuung der Kondensatorkapazitätswerte), % ±1 ±20 ±20 Betriebsspannung der Kondensatoren, V 350 250 1000 Kondensatorstabilität Ausgezeichnet gut gut Umgebungstemperaturbereich, OS -40 bis +85 -40 bis +100 -55 bis +100

Tabelle 3. Eigenschaften von Glimmerkondensatoren auf Basis von Polycarbonat, Polystyrol und Tantal

Kondensatorparameter

Kondensatortyp

Basierend auf Polycarbonat

Basierend auf Polystyrol

Basierend auf Tantal

Kondensatorkapazitätsbereich 10 nF bis 10 μF 10 pF bis 10 nF 100 nF bis 100 μF Genauigkeit (mögliche Streuung der Kondensatorkapazitätswerte), % ±20 ±2,5 ±20 Betriebsspannung der Kondensatoren, V 63 – 630 160 6,3 – 35 Kondensatorstabilität Ausgezeichnet Gut Ausreichender Umgebungstemperaturbereich, OS -55 bis +100 -40 bis +70 -55 bis +85

Keramikkondensatoren werden in Entkopplungsschaltungen verwendet, Elektrolytkondensatoren werden auch in Entkopplungsschaltungen und Glättungsfiltern verwendet und metallisierte Folienkondensatoren werden in Hochspannungsstromversorgungen verwendet.

Glimmerkondensatoren werden in Tonwiedergabegeräten, Filtern und Oszillatoren verwendet. Polyesterkondensatoren sind Allzweckkondensatoren und Polypropylenkondensatoren, die in Gleichspannungskreisen verwendet werden.

Polycarbonat-Kondensatoren werden in Filtern, Oszillatoren und Zeitschaltkreisen verwendet. Polystyrol- und Tantalkondensatoren werden auch in Synchronisations- und Trennschaltungen eingesetzt. Sie gelten als Allzweckkondensatoren.

Kleine Hinweise und Tipps zum Umgang mit Kondensatoren

Man sollte immer bedenken, dass die Betriebsspannungen der Kondensatoren mit zunehmender Umgebungstemperatur sinken müssen und um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist es notwendig, eine große Spannungsreserve zu schaffen.

Wenn die maximale Dauerbetriebsspannung des Kondensators angegeben ist, bezieht sich diese auf die maximale Temperatur (sofern nicht anders angegeben). Deshalb arbeiten Kondensatoren immer mit einem gewissen Sicherheitsspielraum. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass ihre tatsächliche Betriebsspannung bei 0,5 bis 0,6 des zulässigen Werts liegt.

Wenn der Kondensator eine bestimmte Wechselspannungsgrenze hat, bezieht sich dies auf eine Frequenz von (50-60) Hz. Bei höheren Frequenzen oder bei gepulsten Signalen muss die Betriebsspannung weiter reduziert werden, um eine Überhitzung der Geräte durch dielektrische Verluste zu vermeiden.

Große Kondensatoren mit geringen Leckströmen können die angesammelte Ladung noch längere Zeit nach dem Ausschalten des Geräts halten. Um eine höhere Sicherheit zu gewährleisten, sollte im Entladekreis ein Widerstand von 1 MΩ (0,5 W) parallel zum Kondensator geschaltet werden.

In Hochspannungskreisen werden Kondensatoren häufig in Reihe geschaltet. Um die Spannungen an ihnen auszugleichen, müssen Sie parallel zu jedem Kondensator einen Widerstand mit einem Widerstand von 220 k0 m bis 1 MΩ schalten.

Reis. 1 Verwendung von Widerständen zum Ausgleich der Kondensatorspannungen

Keramische Passkondensatoren können bei sehr hohen Frequenzen (über 30 MHz) betrieben werden. Sie werden direkt auf dem Gerätegehäuse oder auf einem Metallschirm installiert.

Unpolare Elektrolytkondensatoren haben eine Kapazität von 1 bis 100 μF und sind für ausgelegt r.m.s. Spannung 50 V. Zudem sind sie teurer als herkömmliche (polare) Elektrolytkondensatoren.

Bei der Auswahl eines Kondensators für einen Leistungsfilter müssen Sie auf die Amplitude des Ladestromimpulses achten, die den zulässigen Wert deutlich überschreiten kann…. Bei einem Kondensator mit einer Kapazität von 10.000 μF beträgt diese Amplitude beispielsweise nicht mehr als 5 A.

Bei Verwendung eines Elektrolytkondensators als Entkopplungskondensator ist es notwendig, die Polarität seines Einschlusses richtig zu bestimmen... Der Leckstrom dieses Kondensators kann den Modus der Verstärkerstufe beeinflussen.

In den meisten Anwendungen sind Elektrolytkondensatoren austauschbar. Sie müssen lediglich auf den Wert ihrer Betriebsspannung achten.

Die Mine auf der äußeren Folienschicht von Polystyrol-Kondensatoren ist oft mit einem Farbstreifen markiert. Es muss an den gemeinsamen Punkt des Stromkreises angeschlossen werden.

Bei hohen Frequenzen erhöht sich der Widerstand der parasitären Induktivitäten des Kondensators, was seine Eigenschaften verschlechtert. Abbildung 2 zeigt eine vereinfachte Kondensator-Ersatzschaltung unter Berücksichtigung der Induktivität der Eingänge.

Reis.2 Ersatzschaltung eines elektrischen Hochfrequenzkondensators

Farbcodierung des Kondensators

Bei den meisten Kondensatoren sind Nennkapazität und Betriebsspannung angegeben. Allerdings gibt es auch eine Farbcodierung.

Einige Kondensatoren sind mit einer zweizeiligen Aufschrift gekennzeichnet. Die erste Zeile zeigt ihre Kapazität (pF oder μF) und Genauigkeit (K = 10 %, M – 20 %). Die zweite Zeile zeigt die zulässige Gleichspannung und den Code für das dielektrische Material.

Monolithische Keramikkondensatoren sind mit einem dreistelligen Code gekennzeichnet. Die dritte Ziffer gibt an, wie viele Nullen vor den ersten beiden vorzeichenbar sind, um die Kapazität in Picofarad zu erhalten.

Ein Farbcode, der die Nennleistung eines Kondensators angibt (288 KB)

Ein Beispiel. Was bedeutet Kondensatorcode 103? Code 103 bedeutet, dass Sie der Zahl 10 drei Nullen zuweisen müssen, dann erhalten Sie die Kapazität des Kondensators – 10.000 pF.

Ein Beispiel. Der Kondensator trägt die Bezeichnung 0,22 / 20 250. Das bedeutet, dass der Kondensator eine Kapazität von 0,22 μF ± 20 % hat und für eine konstante Spannung von 250 V ausgelegt ist.