전기 커패시터는 모든 전자 장치의 전기 회로 요소 중 하나이며 주요 기능은 에너지를 저장한 다음 회로로 되돌리는 것입니다. 업계는 유형, 용량, 크기, 응용 분야가 다른 다양한 커패시터를 제공합니다.
커패시터의 작동 원리 및 특성
커패시터의 장치는 얇은 유전체 층으로 분리된 두 개의 금속판으로 구성됩니다. 플레이트의 크기와 배열의 비율과 유전 물질의 특성이 정전 용량 지수를 결정합니다.
모든 유형의 커패시터의 설계 개발은 장치의 인쇄 회로 기판에서 공간을 절약하기 위해 최소 치수를 기반으로 최대 커패시턴스를 얻는 것을 목표로 합니다. 외관상 가장 인기있는 형태 중 하나는 배럴 형태로 내부에 금속판이 유전체로 꼬여 있습니다.1745년 네덜란드의 라이덴에서 발명된 최초의 축전기는 "라이덴 병"이라고 불렸습니다.
구성 요소의 작동 원리는 충전 및 방전 기능입니다. 서로 작은 거리에 플레이트가 있기 때문에 충전이 가능합니다. 유전체에 의해 분리된 근처의 전하는 서로 끌어당겨서 플레이트에 머물며 커패시터 자체가 에너지를 저장합니다. 전원을 분리한 후 구성 요소는 회로에서 에너지를 반환할 준비가 되어 방전됩니다.
작업의 성능, 품질 및 내구성을 결정하는 매개변수 및 속성:
- 전기 용량;
- 특정 용량;
- 허용 편차;
- 전기적 강도;
- 자체 인덕턴스;
- 유전 흡수;
- 사상자 수;
- 안정;
- 신뢰할 수 있음.
전하를 저장하는 능력은 커패시터의 커패시턴스를 결정합니다. 용량을 계산할 때 다음 사항을 알아야 합니다.
- 커버 영역;
- 판 사이의 거리;
- 유전 물질의 유전 상수.
커패시턴스를 높이려면 플레이트의 면적을 늘리고 플레이트 사이의 거리를 줄이고 유전율이 높은 재료를 사용하는 것이 필요합니다.
패러드(F)는 커패시턴스를 나타내는 데 사용됩니다. 측정 단위는 영국 물리학자 Michael Faraday를 기리기 위해 그 이름을 얻었습니다. 그러나 1 패럿은 너무 큽니다. 예를 들어, 우리 행성의 용량은 1패럿 미만입니다. 무선 전자 장치에서는 마이크로 패럿 (μF, 백만 분의 1 패럿) 및 피코 패럿 (pF, 백만 분의 1 마이크로 패럿)과 같은 더 작은 값이 사용됩니다.
비 커패시턴스는 유전체의 질량(부피)에 대한 커패시턴스의 비율로 계산됩니다.이 표시기는 기하학적 치수의 영향을 받으며 유전체의 부피를 줄임으로써 비정전용량의 증가를 달성하지만 이는 고장의 위험을 증가시킵니다.
실제 용량과 여권 용량의 허용 편차는 정확도 등급을 결정합니다. GOST에 따르면 향후 사용을 결정하는 5가지 정확도 등급이 있습니다. 최고 정확도 등급의 부품은 고감도 회로에 사용됩니다.
유전 강도는 전하를 유지하고 작동 특성을 유지하는 능력을 결정합니다. 플레이트에 남아있는 전하는 유전체에 작용하여 서로 경향이 있습니다. 전기 강도는 사용 기간을 결정하는 커패시터의 중요한 특성입니다. 부적절한 작동의 경우 유전체가 파괴되고 구성 요소가 고장납니다.
자기 인덕턴스는 인덕터가 있는 AC 회로에서 고려됩니다. DC 회로의 경우 고려되지 않습니다.
유전 흡수 - 급속 방전 중 플레이트에 전압이 나타납니다. 고전압 전기 장치의 안전한 작동을 위해 흡수 현상이 고려됩니다. 단락의 경우 생명에 위험이 있습니다.
손실은 유전체의 낮은 전류 전송으로 인한 것입니다. 다른 온도 조건과 다른 습도에서 전자 장치의 구성 요소를 작동할 때 손실의 품질 요소가 영향을 미칩니다. 또한 작동 주파수의 영향을 받습니다. 저주파에서 유전 손실은 고주파에서 금속에 영향을 미칩니다.
안정성은 주변 온도의 영향도 받는 커패시터 매개변수입니다.그 효과는 온도 계수를 특징으로 하는 가역성과 온도 불안정 계수를 특징으로 하는 비가역성으로 나뉩니다.
커패시터의 신뢰성은 주로 작동 조건에 달려 있습니다. 고장 분석에 따르면 80%의 경우 고장이 고장의 원인이라고 합니다.
목적, 유형 및 적용 분야에 따라 커패시터의 크기도 다릅니다. 크기가 수 밀리미터에서 수 센티미터에 이르는 가장 작은 것과 가장 작은 것은 전자 제품에 사용되는 반면 가장 큰 것은 산업에서 사용됩니다.
목적
에너지를 저장하고 방출하는 특성은 현대 전자 제품에서 커패시터의 광범위한 사용을 결정했습니다. 저항 및 트랜지스터와 함께 전기 공학의 기초입니다. 일부 용량에서 사용되지 않는 최신 장치는 하나도 없습니다.
동일한 특성을 갖는 인덕턴스와 함께 충전 및 방전 기능은 라디오 및 텔레비전 기술에서 활발히 사용됩니다. 커패시터와 인덕턴스의 발진 회로는 신호를 송수신하는 기초입니다. 커패시터의 커패시턴스를 변경하면 진동 회로의 주파수를 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 라디오 방송국은 자체 주파수로 전송할 수 있으며 라디오는 해당 주파수에 연결할 수 있습니다.
중요한 기능은 AC 리플의 평활화입니다. AC 전원으로 구동되는 모든 전자 장치는 양질의 DC를 생성하기 위해 전기 커패시터를 필터링해야 합니다.
충전 및 방전 메커니즘은 사진 장비에서 활발히 사용됩니다.모든 최신 카메라는 빠른 방전 특성으로 인해 구현되는 촬영에 플래시를 사용합니다. 이 분야에서 에너지를 잘 저장할 수 있지만 천천히 방출하는 배터리를 사용하는 것은 수익성이 없습니다. 반대로 커패시터는 저장된 모든 에너지를 즉시 방출하여 밝은 플래시에 충분합니다.
커패시터에 의해 고전력 펄스를 생성하는 기능은 레이더 및 레이저 생성에 사용됩니다.
커패시터는 고부하 릴레이의 스위칭이 필요한 원격 기계 및 자동화뿐만 아니라 전신 및 전화 통신에서 불꽃 소화 접점의 역할을 수행합니다.
긴 전력선의 전압 조정은 보상 탱크를 사용하여 수행됩니다.
최신 커패시터는 기능으로 인해 무선 전자 분야에서만 사용되는 것이 아닙니다. 그들은 금속 가공, 광업, 석탄 산업에 사용됩니다.
주요 품종
전자 장치의 다양한 응용 프로그램 및 작동 조건으로 인해 유형 및 특성이 다른 다양한 구성 요소가 있습니다. 주요 구분은 클래스 및 사용된 유전체 유형별로 구분됩니다.
클래스로 나눈 커패시터 유형:
- 일정한 용량으로;
- 가변 용량으로;
- 동조.
일정한 정전 용량 구성 요소는 모든 전자 장치에 사용됩니다.
예를 들어 발진 회로의 주파수와 같은 회로의 커패시턴스와 매개 변수를 변경하기 위해 가변 커패시턴스가 있는 커패시터가 사용됩니다.그들의 장치에는 금속 가동 판의 여러 섹션이있어 작업의 내구성을 보장합니다.
트리머 커패시터는 장비의 일회성 조정에 사용됩니다. 다양한 커패시턴스 등급(수피코패럿에서 수백피코패럿)으로 제공되며 최대 60볼트의 전압에 대해 등급이 지정됩니다. 그것들을 사용하지 않고 장비를 미세 조정하는 것은 불가능합니다.
유전체 유형으로 나눈 커패시터 유형:
- 세라믹 유전체로;
- 필름 유전체로;
- 전해;
- 이온화제.
세라믹은 금속 리드가 뿌려진 세라믹 재료의 작은 판 형태로 만들어집니다. 이러한 커패시터는 특성이 다르며 고전압 및 저전압 회로 모두에 사용됩니다.
저전압 회로의 경우 수십 피코 패럿에서 마이크로 패럿 단위의 용량을 가진 에폭시 수지 또는 플라스틱 케이스의 다층 소형 부품이 가장 많이 사용됩니다. 그들은 무선 전자 장비의 고주파 회로에 사용되며 가혹한 기후 조건에서 작동할 수 있습니다.
고전압 회로의 경우 수십 피코 패럿에서 수천 피코 패럿의 용량으로 더 큰 세라믹 커패시터가 만들어집니다. 임펄스 회로 및 전압 변환 장비에 사용됩니다.
필름 유전체는 다양한 유형입니다. 그 중 가장 흔한 것은 강도가 높은 lavsan입니다. 덜 일반적으로 폴리 프로필렌 유전체는 손실이 적고 소리 증폭 회로 및 중간 주파수 회로와 같은 고전압 회로에 사용됩니다.
엔진 시동시 사용되는 별도의 유형의 필름 커패시터가 시동되고 있으며 높은 커패시턴스와 특수 유전 물질로 인해 전기 모터의 부하를 줄입니다. 그들은 높은 작동 전압과 전기 무효 전력이 특징입니다.
전해 콘덴서는 고전적인 디자인으로 만들어졌습니다. 본체는 알루미늄, 내부는 압연 금속판입니다. 한 판에는 금속 산화물이 화학적으로 증착되고 두 번째 판에는 액체 또는 고체 전해질이 증착되어 유전체를 형성합니다. 이러한 장치 덕분에 전해 콘덴서는 대용량이지만 시간이 지남에 따라 사용의 특성은 변화입니다.
세라믹 및 필름 커패시터와 달리 전해 커패시터는 극성이 있습니다. 그들은 차례로이 단점이없는 무극성, 방사형, 소형, 축으로 나뉩니다. 적용 범위는 전통적인 컴퓨터와 현대 마이크로컴퓨터 기술입니다.
비교적 최근에 등장한 특수한 형태가 이오니스터(ionistor)이다. 설계 면에서 전해 커패시터와 유사하지만 대용량(최대 패럿 단위)으로 구별됩니다. 그러나 그들의 사용은 몇 볼트의 작은 최대 전압으로 제한됩니다. 슈퍼커패시터는 메모리를 저장하는 데 사용됩니다. 휴대전화나 소형 컴퓨터의 배터리가 소진되더라도 저장된 정보는 복구할 수 없을 정도로 손실되지 않습니다.
오래 전에 등장하고 전통적으로 사용되었던 출력 버전의 구성 요소 외에도 최신 구성 요소는 SMD 버전 또는 표면 실장용으로도 생산됩니다. 예를 들어, 세라믹은 가장 작은 것(1mm x 0.5mm)에서 가장 큰 것(5.7mm x 5mm)에 이르기까지 다양한 크기의 케이스로 생산될 수 있으며 해당 전압은 수십 볼트에서 수백 볼트에 이릅니다.
전해 커패시터는 표면 실장 패키지로도 생산할 수 있습니다. 이것들은 표준 알루미늄 전해 커패시터일 수도 있고 탄탈륨 커패시터일 수도 있습니다. 이 커패시터는 세라믹과 약간 비슷하지만 더 높은 커패시턴스와 낮은 손실이 다릅니다. 고정 및 비고정 SMD 모두 가능합니다.
탄탈 커패시터의 특징은 약간 낮은 커패시턴스 한계로 긴 수명과 최소 손실이지만 동시에 높은 가격으로 구별됩니다. 그들은 높은 정전 용량이 필요한 고 책임 회로에 사용됩니다.
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