Как правильно подобрать конденсатор: Как выбрать конденсатор?

Как выбрать конденсатор?

Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов (температурные характеристики, тип корпуса и так далее), которые делают тот или иной тип конденсаторов (электролитический, керамический и пр.) наиболее предпочтительным для вашего проекта.

В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника.

Например, результат поиска для DIP конденсаторов  c рабочим напряжением 450 В серии HP3 производства компании Hitachi с емкостью 56…680 мкФ приведен на Рис.1.

Рис. 1. Результат поискового запроса для  имеющихся на складе конденсаторов серии HP3 с рабочим напряжением 450 В от Hitachi  с емкостью в диапазоне  56…560 мкФ

Конденсаторы (Рис. 2) представляют собой двухвыводные компоненты, используемые для фильтрации, хранения энергии, подавления импульсов напряжения и других задач. В самом простом случае они состоят из двух параллельных пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым диэлектриком.

Рис. 2. Конденсаторы различных типов

Конденсаторы хранят электрический заряд. Единицей емкости является Фарад (Ф). Это название было дано в честь Майкла Фарадея, который в свое время стал пионером в области практического использования конденсаторов.

Конденсаторы могут быть полярными и неполярными. К полярным относятся почти все электролитические и танталовые конденсаторы. Они должны подключаться с учетом полярности напряжения. Если перепутать выводы «-» и «+», то это приведет к короткому замыканию. К неполярным относятся керамические, слюдяные и пленочные конденсаторы. Они могут работать при любой полярности приложенного напряжения, что делает их подходящими для применения в цепях переменного тока.

Несмотря на широкое распространение конденсаторов, выбор конкретной модели бывает достаточно сложным. Вы можете знать емкость и рабочее напряжение, которые требуются в вашем проекте, но у конденсаторов есть и множество других характеристик, таких как полярность, температурный коэффициент, стабильность, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR) и так далее. Это делает каждый конкретный тип конденсаторов пригодным для конкретного приложения. Ниже перечислены наиболее популярные типы конденсаторов с кратким описанием их достоинств и особенностей.

Типы конденсаторов

Существует несколько типов конденсаторов, которые отличаются электрическими характеристиками и стоимостью. Ниже приведено описание наиболее популярных типов конденсаторов: алюминиевых электролитических, керамических, танталовых, пленочных, слюдяных и полимерных (твердотельных). Кроме того, для каждого типа представлены наиболее подходящие приложения, а также информация о корпусных исполнениях и примеры конкретных серий.

Рис. 3. Алюминиевый электролитический конденсатор

Описание: алюминиевые электролитические конденсаторы (Рис. 3) являются полярными, поэтому их нельзя использовать в цепях переменного напряжения. Они могут иметь высокую номинальную емкость, но отклонение от номинала обычно составляет до 20%.

Приложения: алюминиевые электролитические конденсаторы оптимальны для приложений, которые не требуют высокой точности и работы с переменными напряжениями. Чаще всего они применяются в качестве развязывающих конденсаторов в источниках питания, то есть для уменьшения пульсаций напряжения. Они также широко используются в импульсных DC/DC-преобразователях напряжения.

Корпусное исполнение: как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Примеры:

Для монтажа в отверстия:

• 25 В серия TKR производства Jamicon с диапазоном доступных емкостей 10…5000 мкФ.
• 50 В серия ECA-1HM  от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 4. 7…3300 мкФ.
• 450 В серия HP32 от Hitachi AIC с диапазоном доступных емкостей 56…1000 мкФ.

Для поверхностного монтажа:

• 16 В серия EEE-FK от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…4700 мкФ.
• 50 В серия CA050 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,22…220 мкФ.

Рис.4. Керамические конденсаторы

Описание: существует два основных типа керамических конденсаторов (Рис. 4): многослойные чип-конденсаторы (MLCC) и керамические дисковые. MLCC пользуются большой популярностью и широко применяются в электронных устройствах, поскольку обладают высокой стабильностью и малым уровнем потерь. Они отличаются низким последовательным сопротивлением (ESR) и минимальной погрешностью номинала по сравнению с электролитическими или танталовыми конденсаторами. Вместе с тем их максимальная емкость невелика и достигает всего нескольких десятков мкФ. Из-за высокой удельной емкости MLCC имеют очень малые габариты и отлично подходят для размещения на печатных платах.

Приложения: поскольку керамические конденсаторы являются неполярными, то их можно применять в цепях переменного тока. Они широко используются в качестве «универсальных» конденсаторов, например, для высокочастотной развязки, фильтрации, подстройки резонаторов и подавления электромагнитных помех. Как MLCC, так и керамические дисковые конденсаторы подразделяются на два класса:

Керамические конденсаторы I класса – точные (+/- 5%) и стабильные конденсаторы с минимальной зависимостью емкости от температуры. Конденсаторы NP0/C0G отличаются минимальным температурным коэффициентом 30 ppm/K. К сожалению, их максимальная емкость ограничена несколькими нанофарадами (нФ). Поскольку они очень стабильны и точны, то их чаще всего используют в системах с частотным регулированием, например, в резонансных схемах для радиочастотных приложений.

Керамические конденсаторы II класса менее точны, но обеспечивают более высокую удельную емкость (номинальные значения — до десятков мкФ) и, следовательно, подходят для фильтрации и развязки. Среди их недостатков можно отметить большой коэффициент напряжения. Например, даже при приложении напряжения, равного половине рабочего, обычно наблюдается снижение емкости на 50%.

• X5R может работать в диапазоне — 55…85°C с изменением емкости +/- 15%;
• X7R может работать в диапазоне — 55…125°C с изменением емкости +/- 15%;
• Y5V — в диапазоне от — 30…+ 85°C с изменением емкости -20/ +80%.

Корпусные исполнения: наиболее распространены корпуса для поверхностного монтажа 0201, 0402, 0603, 0805, 1206 и 1812. Цифры обозначают габаритные размеры в дюймовой системе. Например, 0402 составляет 0,04х0,02″, 0603 — 0,06х0,03″ и так далее.

Примеры:

Тип NP0/C0G:

• 0402 — серия CC0402JRNPO9 производства компании Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,01…1 нФ;
• 0603 — серия CC0603JRNPO9 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,008…2,7 нФ.

Тип X7R:

• 0402 — серия CC0402KRX7R9BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…10 нФ;
• 0603 — серия CC0603KRX7R7BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…1 мкФ;
• 1206 — серия GRM31 от Murata с диапазоном доступных емкостей 470 пф…22 мкФ;
• 0805 — серия CL21 от Samsung с диапазоном доступных емкостей 150 пф…10 мкФ.

Для монтажа в отверстия:

• Серия C315C производства компании Kemet с диапазоном доступных емкостей 1 пФ …1 мкФ.

Рис. 5. Танталовые конденсаторы

Описание: танталовые конденсаторы (Рис. 5) – это подтип электролитических конденсаторов с высоким уровнем поляризации. При их использовании необходимо проявлять осторожность, поскольку они имеют склонность к катастрофическим отказам даже при воздействии импульсов напряжения с амплитудой, лишь немного превышающей номинальное рабочее напряжение. Танталовые конденсаторы могут иметь высокую номинальную емкость и отличаются высокой временной стабильностью. Они меньше по размеру, чем алюминиевые электролитические конденсаторы той же емкости. Но алюминиевые электролиты могут выдерживать более высокие максимальные напряжения.

Приложения: из-за малого тока утечки, стабильности и высокой емкости танталовые конденсаторы часто используются в схемах выборки-хранения, в которых требуется обеспечивать минимальный ток утечки для продолжительного хранения заряда. Также, благодаря малым размерам и долговременной стабильности, они применяются для фильтрации по цепям питания.

Корпусные исполнения: танталовые конденсаторы выпускаются как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа (SMD). Тем не менее, чаще всего используются именно SMD-компоненты. В дюймовой системе типоразмер А соответствует размеру 1206 (0,12х0,06″), типоразмер В соответствует размеру 1210, типоразмер C соответствует размеру 2312, типоразмер D — размеру 2917.

Примеры:

• Типоразмер A: серия TAJA от AVX с диапазоном доступных емкостей 1…10 мкФ;
• Типоразмер B: серия TAJB от AVX с диапазоном доступных емкостей 10…47 мкФ;
• Типоразмер C: серия TAJC от AVX с диапазоном доступных емкостей 47…220 мкФ;
• Типоразмер D: серия TAJD от AVX с диапазоном доступных емкостей 220…680 мкФ;
• Типоразмер A-E: серия 293D компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ;
• Типоразмер A-X: серии T491 компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ.

Рис. 6. Пленочные конденсаторы

Описание: пленочные конденсаторы (Рис. 6) являются неполярными, что позволяет использовать их в цепях переменного напряжения. Они отличаются малыми значениями эквивалентного сопротивления (ESR) и последовательной индуктивности (ESL).

Приложения: пленочные конденсаторы часто применяются в схемах с аналого-цифровыми преобразователями. Кроме того, они способны работать с высоким пиковым током и, таким образом, могут применяться в снабберных цепочках для фильтрации индуктивных выбросов напряжения в DC/DC-преобразователях.

Примеры:

• серия B32021 производства компании EPCOS с диапазоном доступных емкостей 1 нФ…10 нФ и рабочим напряжением 300В AC.
• серия ECHU от Panasonic c диапазоном доступных емкостей 0,1 нФ…220 нФ и рабочим напряжением 16 В и 50 В DC.

Рис. 7. Слюдяной конденсатор

Описание: слюдяные конденсаторы (Рис. 7) являются неполярными, отличаются малой величиной потерь, высокой стабильностью и обладают отличными характеристиками на высоких частотах.

Приложения: эффективны при работе в составе радиочастотных схем. Они могут стоить несколько долларов за штуку, поэтому в маломощных приложениях чаще используют керамические конденсаторы. Однако слюдяные конденсаторы благодаря высокому напряжению пробоя остаются практически незаменимыми для таких приложений, как  радиопередатчики высокой мощности.

Примеры:

• серия CD производства CDE с диапазоном доступных емкостей 0,001…47 нФ (монтаж в отверстия) рабочим напряжением до 500 В .

Рис. 8. Полимерные (твердотельные) конденсаторы

Описание: твердотельные конденсаторы являются полярными, так же как и другие электролитические конденсаторы, но имеют ряд преимуществ, например, меньшие потери благодаря низкому последовательному сопротивлению ESR и длительный срок службы. Для обычных алюминиевых электролитов существует риск высыхания электролита при низких температурах, но твердотельные конденсаторы благодаря применению твердого полимерного диэлектрика обладают высокой надежностью даже при очень низких температурах.

Приложения: используются вместо электролитов в высококачественных материнских платах и DC/DC-преобразователях.

Примеры:

• серия OS-CON производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 3,3…2700 мкФ. 

• серия SP-Cap производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…560 мкФ в SMD исполнении. 

• серия ECAS производства компании Murata с диапазоном доступных емкостей 10…150 мкФ.

Описание: конденсаторная сборка (capacitor array)  — это группа конденсаторов, конструктивно объединенных в одном корпусе, причем любой из конденсаторов может быть отдельно от остальных подключен к внешней цепи. Существует много различных типов сборок, которые отличаются количеством конденсаторов, типом диэлектрика, величиной отклонения емкости конденсатора от номинального значения, максимальным рабочим напряжением, типом корпуса и др.

Приложения: конденсаторные сборки широко применяются в мобильной и носимой аппаратуре, в материнских платах компьютеров и цифровых приставках, в радиочастотных модемах и усилителях, в автомобильных и медицинских приложениях и т. д.

Корпусные исполнения: конденсаторные сборки выпускаются как в DIP корпусах, так и в SMD исполнении. Наиболее популярные типоразмеры сборок для поверхностного монтажа 0508, 0612, 0805 представлены в нашем каталоге.

Примеры:

• Серия CA конденсаторных сборок общего назначения от компании Yageo типоразмера 0612 с диапазоном доступных емкостей от 22 пФ до 100 нФ.

Подобрать необходимый конденсатор в каталоге Терраэлектроники можно двумя способами:

1. использовать параметрический поиск в соответствующем разделе каталога, для чего необходимо зайти в раздел конденсаторов, выбрать соответствующий задаче тип конденсатора, а далее заполнить ряд фильтров с параметрами. Фрагмент скриншота поиска MLCC конденсатора с параметрами: номиналом 1 нФ, точностью 10 %, диэлектриком X7R, напряжением  250 В и корпусом 0805 представлен на Рис. 9.
2. воспользоваться интеллектуальным поиском конденсатора по параметрам. Для этого достаточно скопировать строку из спецификации “Конденсатор 1 нФ, X7R, 10%, 250 В, 0805″ или ввести «1n X7R 10% 250V 0805» в строку поиска и получить тот же самый  список подходящих по указанным параметрам компонентов.

Рис. 9. Фрагмент скриншота сервиса поиска конденсатора

Заключение

В данном руководстве были рассмотрены некоторые наиболее популярные типы конденсаторов. Кроме них существуют суперконденсаторы, кремниевые конденсаторы, оксид-ниобиевые и подстрочные конденсаторы, которые обладают уникальными преимуществами по величине емкости, уровню надежности или возможности подстройки. Однако в большинстве электронных схем вы чаще всего увидите один из шести рассмотренных выше типов конденсаторов.

Автор: Санкет Гупта Перевод: Вячеслав Гавриков (г. Смоленск)

Разделы: Конденсаторы керамические, Пленочные конденсаторы

Опубликовано: 15.03.2018

Как правильно подобрать конденсатор

Хорошо, если можно подключить двигатель к необходимому типу напряжения. А, если такой возможности нет? Это становится головной болью, поскольку не все знают, как использовать трехфазную версию двигателя на основе однофазных сетей. Такая проблема появляется в различных случаях, может быть, необходимо использовать двигатель для наждачного или сверлильного станка — помогут конденсаторы. Но они бывают множества видов, и не каждый сможет в них разобраться. Чтобы вы получили представление об их функциональности далее разберемся, как выбрать конденсатор для электродвигателя.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Пусковой конденсатор для электродвигателя
• Расчет емкости конденсатора
• Подбор конденсаторов для электродвигателя и их подключение
• Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя в однофазной сети
• Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя
• Конденсатор для электродвигателя: как правильно выбрать и как пользоваться
• Как рассчитать емкость конденсатора для электродвигателя

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Ч. 3 Конденсаторы

Пусковой конденсатор для электродвигателя

Калькулятор расчета рабочего и пускового конденсаторов. Но конденсатор для этих целей необходимо подбирать, причем нужно делать с высокой точностью. Именно поэтому читателям нашего портала предоставляется в абсолютное безвозмездное пользование калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора.

После калькулятора будут даны необходимые разъяснения по всем его пунктам. Полученные из калькулятора данные можно использовать для подбора конденсаторов, но именно таких номиналов, как будет рассчитано, их вряд ли можно будет найти. Только в редких исключениях могут быть совпадения. Правила подбора такие:. Приведем таблицу с номиналами конденсаторов рабочих и пусковых. Это полипропиленовые пленочные конденсаторы, которые наиболее часто применяют в схемах подключения асинхронных двигателей.

В качестве пусковых применяют электролитические неполярные конденсаторы CD Их не рекомендуются применять в качестве рабочих так как продолжительное время их работы делает их жизнь менее продолжительной.. В таблице приведем примеры только тех конденсаторов, которые рекомендованы к использованию в схемах подключения электродвигателей. Например, соединив два конденсатора на мкф и В последовательно, получим результирующую емкость 75 мкф и рабочее напряжение В.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов. Для того чтобы рассчитать емкость двух последовательно соединенных конденсаторов, читателям предоставляется простой калькулятор, где надо просто выбрать два конденсатора из ряда существующих номиналов.

Калькулятор расчета результирующей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов. Возможно ли самому подключить трехфазный асинхронный двигатель в сеть В?

Обычно эту операцию доверяют только электрикам, имеющим практический опыт. Однако, подключить двигатель можно и самому. В статье подробно описана подробная методика расчёта ёмкости конденсатора исходя из параметров двигателя. У меня такой вопрос: возможно ли решение обратной задачи при подключении двигателя к в, а именно например имея конденсатор CD60 мкф в- двигатели с какими параметрами он может потянуть? Хочу использовать его в качестве рабочего конденсатора без пускового.

Есть догадка, но хотелось бы каким-нибудь образом проверить себя в правильности выбора конденсатора, и попадёт ли мой двигатель в список для этого конденсатора. Здравствуйте, Денис! Обратная задача просто бессмысленна по нескольким причинам: — такая большая емкость рабочего конденсатора подходит только для двигателей, чья мощность намного превышает 3 КВт, а такие в быту просто не могут используются; — стоимость конденсатора намного меньше стоимости двигателя, это частично объясняет почему конденсатор подбирают к двигателю, а не наоборот; — двигатель меньшей мощности, конечно, будет работать с таким конденсатором, но очень недолго, так как будут слишком высокие токи в обмотках; — конденсаторы серии CD60 хоть и являются неполярными, но все же электролитическими, поэтому их рекомендуют применять только для пуска, а в качестве рабочих лучше применять те, которые рекомендованы в таблице CBB60, CBB С уважением, Николай.

Спасибо Большое за материал…многое сам делаю, но здесь более познавательно. Еще раз большое Вам спасибо!!! Как определить Р двигателя и рассчитать емкость пускового и рабочего конденсаторов в домашних условиях U cетиВ если нет шильдика, и по габаритам он, примерно, 4кВт. И еще, с борна выходит 3 провода. Двигатель 2. При рассчете на других калькуляторах выходит Срмкф и Сп- мкф.

Чему верить? Калькулятор сделан на основе принятой во всем мире формуле, которая указана в статье. И не мы ее придумывали. За алгоритм подсчета, да, мы отвечаем. Он верный и не раз проверен. Очень большое значение имеет способ подключения: звезда или треугольник. Сопротивление обмоток и соответственно мощность там разные.

Дистанционно разобраться с этим вопросом невозможно, извините. Уверены, что есть у Вас в регионе толковые электрики, которые Вам помогут. Если что, то обращайтесь. Подскажите пожалуйста, калькулятор выдал ёмкость рабочего конденсатора 31,2 мкФ, но в наличии есть на 35 мкФ. Такая величина критична для двигателя? Спасибо, просто, подробно, грамотно.

Вопрос: есть ли зависимость емкости конденсаторов от оборотов двигателя, если есть, то как учитывать?

Условно двигатель в момент пуска без нагрузки. Аналог конденсатора КБГ любой не електролетический на соответствующее напряжение. Два конденсатора сматывал корпуса изолентой получалось я соединял минуса конденсаторов.

К плюсам подпаивал провода и готов не електролитический конденсатор. Емкость расчитывается как иложено выше. Для надежности к каждому конденсатору подсоеденял диоды : катод к плюсу конденсатора анод к минусу встречно , Д и т.

Здесь важно чтоб емкости были одинаковы , а напряжение может быть в. С диодами общая емкость равна одному конденсатору. Если вы соеденили два конденсатора по мкф общая емкость получилась 75 мкф.

Если добавили диоды емкость составит около мкф. По формулам, приведенным в статье, рассчитываются емкости не рабочих, а пусковых конденсаторов. Допустим, при расчетах мы получим емкость пускового конденсатора мкФ, значит емкость рабочего — мкФ. В данной ситуации нам нужны два конденсатора по мкФ: один рабочий подключен постоянно, а второй подключается параллельно ему только во время пуска в результате получаем пусковую емкость мкФ.

Когда даю ему больше мкфд пусковой ёмкости, начинает громче гудеть и хуже запускаться. Например если мкфд, то вообще гудит и не крутится.

А если меньше мкфд, то не хватает мощности. Под нагрузкой останавливается. Работал на деревообрабатывающем станке вдруг задымил конденсатор двигатель IMB3 2,2 кв ёмкость конденсатора неизвестна нет маркировки станок китайский заменил конденсатор на 50мкф станок проработал 1,5 часа и двигатель больше не запускается не знаю какой сгорел до этого конденсатор пусковой или рабочий на шильдике было написано 45мкф а к какому не знаю подскажите двигательасинхронный конденсаторный однофазный.

Оповестите меня о новых комментариях. Строительство дома Утепление дома Водопровод и канализация Строительные материалы Фасад дома Крыша и кровля Печи и системы отопления Строительство забора Интерьерное оформление дома Электрохозяйство Электроприборы и освещение Придомовые постройки Лестницы Ландшафтный дизайн Фундамент дома Инструменты и оборудование Ремонт квартиры Окна и двери Установка и ремонт сантехники Стены и потолок Пол Электроприборы и освещение Интерьерные решения Балконы и лоджии Вентиляция Строительные расчеты Форум Проекты домов Главная страница.

Популярные материалы. Максим: Вера: Но на инверторный. Артур Я строю дом своими силами. Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов.

Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов Содержание статьи 18 комментариев Рекомендуемые статьи. Generic selectors. Exact matches only.

Search in title. Search in content. Search in excerpt. Search in posts. Search in pages. Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов Статью опубликовал: Николай Афанасьев Обновлено: Выберите способ соединения обмоток статора электродвигателя на табличке указываются возможные способы подключения.

P — мощность электродвигателя. Введите мощность электродвигателя в ваттах ее могут указывать на табличке в киловаттах.

U — напряжение сети, В. Выберите напряжение сети. Допустимые напряжения указываются на табличке. Оно должно соответствовать способу подключения. Введите КПД электродвигателя, указанный на табличке. Если он указан в процентах, то значение надо разделить на Выберите из списка емкость первого конденсатора, а затем второго, подключаемого последовательно.

В списке приведен ряд номиналов конденсаторов серии CBB Выберите емкость первого конденсатора. Выберите емкость второго конденсатора. Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

Оцените статью:. Рекомендуемые статьи по теме.

Расчет емкости конденсатора

Если двигатель маломощный, то вы можете просто не увидеть разницу в показаниях. Считал по формулам, получилось мкф почему-то, а исходя из 6. Подключил этот амперметр, а он дергается при запуске, а при работе показывает 0, мерил цифровым мультиметром, он тоже 0. Как подключен звезда или треугольник? Вот вы и не увидили на вашем амперметре.

Необходимо правильно рассчитать емкость конденсатора . Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя? Конденсатор.

Подбор конденсаторов для электродвигателя и их подключение

Трёхфазные движки используются для циркулярок, заточки различных материалов, станков для сверления и т. Имеется много вариантов запуска трёхфазных двигателей в однофазной сети, но самый эффективный, это подключение третьей обмотки через фазосдвигающий кондесатор. Для того, чтобы Электродвигатель с конденсаторным пуском работал хорошо, нужно чтобы ёмкость конденсатора менялась в зависимоти от количества оборотов. Их размыкают, чтобы остановить движок. Бывает такое, что SB 1. Ток, который потребляет электродвигатель, можно измерить амперметром или использовать формулу:. Ёмкость С1 пускового конденсатор нужно выбирать в 2 — 2. Пусковые конденсаторы нужно будет зашунтировать с помощью резистора R1 сопротивлением — кОм, через него выходит остаток электрического заряда.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя в однофазной сети

В работе электриков распространённой задачей является подключение двигателя, рассчитанного на три фазы, в однофазную сеть. Выполнить это, на первый взгляд, непростое задание без помощи дополнительных приборов сложно. Устройствами, которые позволяют мотору с тремя фазами работать в сети В, являются различные фазосдвигающие элементы. Из их многообразия чаще всего для этих целей выбирают ёмкость. Правильно подобрать конденсатор для трехфазного двигателя можно с помощью схем и несложных формул.

Адрес: Нижний Новгород, Ленинский район, ул. Ростовская д.

Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя

Калькулятор расчета рабочего и пускового конденсаторов. Но конденсатор для этих целей необходимо подбирать, причем нужно делать с высокой точностью. Именно поэтому читателям нашего портала предоставляется в абсолютное безвозмездное пользование калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора. После калькулятора будут даны необходимые разъяснения по всем его пунктам. Полученные из калькулятора данные можно использовать для подбора конденсаторов, но именно таких номиналов, как будет рассчитано, их вряд ли можно будет найти.

Конденсатор для электродвигателя: как правильно выбрать и как пользоваться

К каждому объекту изначально подается трехфазный ток. Основная причина заключается в использовании на электростанциях генераторов с трехфазными обмотками, сдвинутыми по фазе между собой на градусов и вырабатывающими три синусоидальных напряжения. Однако при дальнейшем распределении тока потребителю подводится только одна фаза, к которой и подключается все имеющееся электрооборудование. Иногда возникает необходимость в использовании нестандартных устройств, поэтому приходится решать задачу, как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя. Как правило, требуется рассчитать емкость данного элемента, обеспечивающего устойчивую работу агрегата. Во всех квартирах и большинстве частных домов все внутреннее энергоснабжение осуществляется по однофазным сетям. В этих условиях иногда необходимо выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Эта операция вполне возможна с физической точки зрения, поскольку отдельно взятые фазы различаются между собой лишь сдвигом по времени.

Но конденсатор для этих целей необходимо подбирать, причем нужно делать с высокой точностью. Именно поэтому читателям нашего.

Как рассчитать емкость конденсатора для электродвигателя

Но рабочее напряжение бытовой сети у нас В. И для того, чтобы подключить промышленный трехфазный двигатель к обычной потребительской сети, используются фазосдвигающие элементы:. Выпускаемые промышленностью асинхронные трехфазные двигатели возможно подключить двумя основными способами:. Электродвигатели конструктивно выполняются из подвижного ротора и корпуса, в который вставлен находящийся неподвижно статор может быть собран непосредственно в корпусе или вставляться туда.

Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов температурные характеристики, тип корпуса и так далее , которые делают тот или иной тип конденсаторов электролитический, керамический и пр. В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника. Конденсаторы Рис.

Наши сети электропитания созданы трехфазными. Но мы чаще всего пользуемся всего одной фазой — проводим себе один фазный провод из трех и все к нему подключаем.

Термоваккумная обработка увеличивает срок службы конденсатора, исключая возможность внутренней коррозии элементов. Чистая комната, с контролем влажности и температуры воздуха, высокопроизводительное швейцарское оборудование. Мы готовы к выпуску до 20 шт. Там, где на других завода работают люди, у нас автоматизированные станки. Быстрее, качественнее, надежней.

Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Arduino Схемотехника Электронные компоненты. Задача довольно простая: запитать от кроны 9В микроконтроллер плата контроллера наподобие Arduino, но без встроенного регулятора напряжения, принимает только 5В. Есть у меня Линейный регулятор напряжения L amperka.

Конденсаторы для «чайников» / Хабр

Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.

Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.

Начнём с простого

Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.

Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости ε_r использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.

Паразитные индуктивность и сопротивление реального конденсатора

С использованием диэлектриков в конденсаторах есть одна проблемка, наряду с тем, что диэлектрик с нужными характеристиками обладает неприятными побочными эффектами. У всех конденсаторов есть небольшие паразитные сопротивление и индуктивность, которые иногда могут влиять на его работу. Электрические постоянные меняются от температуры и напряжения, пьезоэлектричества или шума. Некоторые конденсаторы стоят слишком дорого, у некоторых существуют состояния отказа. И вот мы подошли к основной части статьи, в которой расскажем о разных типах конденсаторов, и об их свойствах, полезных и вредных. Мы не будем освещать все возможные технологии, хотя большинство обычных мы опишем.

Алюминиевые электролитические

Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.

На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.

У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.

Танталовые электролитические

Танталовый конденсатор поверхностного размещения

Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.

Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.

В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за тем, чтобы они не вышли из строя — бывает, что в таком случае они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.

Полимерные плёнки

Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.

Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.

Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.

Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.

В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

Керамика

История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.

Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.

C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.

X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.

Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.

Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.

Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.

Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через личные сообщения сайта. Спасибо.

Как правильно выбрать конденсаторы

Конденсатор есть везде. В источниках питания, светодиодном освещении, в коммерческой электронике, в обработке сигналов и т. д. вам нужен конденсатор. Какова его конкретная роль в принципе? Конденсатор выполняет несколько функций. Это устранит проблемы с шумом в цепи, работая как фильтр. Это основная часть низкочастотных, высокочастотных, полосовых, полосовых заградительных фильтров и так далее. Также очень важно при выпрямлении получить прямолинейное напряжение постоянного тока. В источниках питания конденсатор действует как устройство накопления энергии. Много приложений для этой простой электронной части. Я больше не буду обсуждать здесь, из чего состоят конденсаторы, а просто сосредоточусь на том, как выбирать конденсаторы.

Как выбрать конденсатор. Важные факторы

Существуют важные параметры, которые следует учитывать при выборе конденсатора для вашей схемы. Либо хочешь на чип, либо на сквозной. Либо пленочный, либо электролитический и так далее. Давайте обсудим все соображения здесь.

1. Как выбрать конденсатор

Емкость

Емкость – это электрическое свойство конденсатора. Таким образом, это соображение номер один при выборе конденсатора. Какая емкость вам нужна? Ну, это зависит от вашего приложения. Если вы собираетесь фильтровать на выходе выпрямленное напряжение, то вам наверняка понадобится большая емкость. Однако, если конденсатор предназначен только для фильтрации шума сигнала в слабой сигнальной цепи, тогда подойдет небольшая емкость от пико до нанофарад. Итак, знайте свое приложение.

Предположим, приложение действительно предназначено для фильтрации выпрямленного напряжения, тогда вам нужна большая емкость в сотни микрофарад. Вы можете делать пробы и ошибки, пока напряжение пульсаций не будет соответствовать требованиям. Или вы можете сделать расчеты для начала.

Для мостового и двухполупериодного выпрямителя требуемая емкость может быть рассчитана, как показано ниже.

Cmin = ток нагрузки / (напряжение пульсаций x частота)

Где;

Cmin – минимальная необходимая емкость

Ток нагрузки — это просто нагрузка выпрямителя

Напряжение пульсаций — это размах колебаний напряжения при измерении на выходе выпрямителя

Частота — для мостового и двухполупериодного выпрямителя это удвоенная частота сети.

Пример:

Схема ниже представляет собой мостовой выпрямитель с входным напряжением 120 В (среднеквадратичное значение) при частоте 60 Гц, током нагрузки 2 А и требуемым напряжением пульсаций 43 В от пика до пика. Мы оценим, какой должна быть минимальная емкость, необходимая для C1.

Цепь мостового выпрямителя

Cmin = Ток нагрузки / (Напряжение пульсаций X Частота)

Cmin = 2A / (43 В X 2 X 60 Гц) = 387 мкФ

На основании приведенного ниже моделирования размах напряжения пульсаций при использовании 387 мкФ равен 35,5 В. Оно близко к 43В. Поскольку результатом расчета является минимальная емкость, при выборе емкости с более высоким значением напряжение пульсаций еще больше уменьшится.

2.

Допуск – также фактор при выборе конденсатора

Помимо емкости, при выборе конденсатора следует учитывать допуск. Если ваше приложение очень критично, рассмотрите очень маленький допуск. Конденсаторы поставляются с несколькими вариантами допуска, такими как 5%, 10% и 20%. Это ваш звонок, что есть что. Более высокий допуск в большинстве случаев дешевле, чем деталь с более низким допуском. Вы всегда можете использовать часть с допуском 20% и просто добавить больше запаса в свой дизайн.

3. Как выбрать конденсатор

Номинальное напряжение

Конденсатор повреждается при перенапряжении. Таким образом, при выборе конденсатора необходимо учитывать напряжение. Вам нужно знать уровень напряжения, где конденсатор должен быть установлен. Конденсатор в большинстве случаев устанавливается параллельно цепи, устройству или подсхеме. Хотя случаев последовательной установки конденсатора немного. В своих конструкциях я не допускаю перенапряжения более 75% . Это означает, что если фактическое напряжение цепи составляет 10 В, минимальное напряжение конденсатора, которое я выберу, равно 13,33 В (10 В/0,75). Однако такого напряжения нет. Итак, я перейду на следующий более высокий уровень, который составляет 16 В. Можно ли использовать 20В, 25В или даже выше? Ответ положительный. Это зависит от вашего бюджета, потому что чем выше напряжение, тем дороже конденсатор. Это также будет зависеть от требований к физическому размеру. Физический размер конденсатора в большинстве случаев прямо пропорционален номинальному напряжению.

Например, в приведенном выше образце схемы максимальный уровень напряжения на конденсаторе соответствует пиковому уровню 120 В (среднеквадратичное значение), которое составляет около 170 В (1,41 X 120 В). Итак, номинальное напряжение конденсатора должно быть 226,67 В (170/0,75). И я выберу стандартное значение, близкое к этому.

4. Выбор конденсатора

Номинальный ток – Знайте пульсирующий ток

Если вы не увлекаетесь электроникой или не работаете в полевых условиях в течение некоторого времени, вы можете не знать термин пульсирующий ток. Это термин, обозначающий ток, который будет проходить через конденсатор. В идеальном случае на конденсатор не будет протекать ток, когда он установлен на линии постоянного напряжения. Однако, если фактическое напряжение на конденсаторе не является чистым постоянным током, например, есть небольшие колебания напряжения, это приведет к пульсациям тока. Для схемы малой мощности и изменения напряжения очень незначительны, вам не следует беспокоиться об этом номинальном токе пульсаций.

Однако для конденсаторов, установленных для фильтрации пульсирующего постоянного тока от выпрямителя, пульсирующий ток имеет решающее значение. Чем выше нагрузка, тем выше ток пульсаций. Итак, как выбрать конденсаторы для этого приложения? Для выпрямления в большинстве случаев требуется большая емкость, чтобы получить напряжение, близкое к прямолинейному. Таким образом, первым вариантом является рассмотрение электролитического конденсатора. В некоторых приложениях, где ток пульсаций очень высок, электролитический конденсатор больше не будет работать, так как его ток пульсаций меньше. В этом случае выбираются пленочные конденсаторы, так как они имеют очень высокий номинальный пульсирующий ток. Недостатком, однако, является то, что емкость ограничена несколькими микрофарадами, поэтому нужно больше их параллельно. Учитывая приведенную ниже схему выпрямителя, конденсатор фильтра 330 мкФ и нагрузку 2 А от источника переменного тока 120 В (среднеквадратичное значение) при частоте 60 Гц. Это то же самое, что и приведенная выше схема, но перерисованная и смоделированная в LTspice. LTspice — это бесплатный инструмент моделирования цепей от Linear Technology. Если вы хотите узнать, как выполнять моделирование в LTspice, прочитайте статью Учебники по моделированию цепей LTSpice для начинающих.

Смоделированный пульсирующий ток равен 3,4592A .

Двухполупериодный выпрямитель

Если вы не знакомы с моделированием, вы можете оценить фактические пульсации тока, используя приведенное ниже уравнение.

Пульсация = C X dV X Частота

Где;

Iripple – это фактический пульсирующий ток, протекающий через конденсатор

C – емкость в цепи

dV – это изменение входного напряжения от нуля до максимума

Frequency – это частота переменного напряжения (не частота выпрямленного сигнала)

Выполним расчет приведенных выше данных:

Пульсация = C X dV X Частота

Пульсация = 330 мкФ X (170–0 В) X 60 Гц = 3,366 А

Значение очень близко к расчетному значению результат. Тогда я рассмотрю здесь максимальное текущее напряжение 75%. Итак, выбранный конденсатор должен иметь номинал пульсаций тока не менее 4,5А (3,366А/0,75).

5.

Учитывайте рабочую температуру при выборе конденсаторов

Факторы окружающей среды также необходимо учитывать при выборе конденсаторов. Если ваш продукт будет подвергаться воздействию температуры окружающей среды 100°C, не используйте конденсатор, рассчитанный только на 85°C. Аналогичным образом, если минимальная температура окружающей среды составляет -30°C, не используйте конденсатор, который может выдерживать температуру только -20°C.

Эта спецификация кажется очень простой. Однако, если конденсатор подвергается воздействию очень высокого пульсирующего тока, произойдет внутренний нагрев, что приведет к повышению температуры выше температуры окружающей среды. Значит, нужен больший запас по рабочей температуре. Например, максимальная температура окружающей среды, в которой будет устанавливаться изделие, составляет 60°C. Не просто выберите конденсатор, который может выдержать 60’C. Выберите, возможно, температурный рейтинг 105’C. Это даст достаточный запас за счет внутреннего нагрева.

6. Выбор диэлектрического материала конденсатора

В чип-резисторах вы столкнетесь с этой опцией при просмотре онлайн-распространителей, таких как Mouser и Digikey. Что означает этот параметр? Это диэлектрический материал, используемый при изготовлении конденсатора. Я не могу подробно останавливаться на физике конструкции конденсатора, но в своих проектах я всегда рассматриваю диэлектрик X7R, NP0 или C0G. Обычно они имеют более высокий температурный диапазон. Ниже приведены несколько образцов X7R, NP0 или C0G в сравнении только с X5R.

X7R, NP0/C0G Диэлектрический материал X5R Диэлектрический материал

7. Как выбрать

Конденсатор – срок службы Ожидаемый срок службы

Срок службы конденсатора или ожидаемый срок службы – это период времени, в течение которого конденсатор будет оставаться работоспособным в соответствии с проектом. Это критично для электролитических конденсаторов. Для керамических конденсаторов это не проблема, и, вероятно, не стоит обращать на это внимание при выборе конденсаторов для небольших сигнальных цепей. Для него все еще существует предел жизни, но его более чем достаточно, чтобы выдержать весь жизненный цикл продукта. В отличие от электролитических конденсаторов, если они не будут должным образом оценены, они выйдут из строя до окончания жизненного цикла продукта, а этого не должно происходить. Пульсации тока сокращают срок службы конденсатора. Так что лучше управляй. В таблицах данных или от поставщиков есть справочные расчеты срока службы конденсатора. Это простые уравнения, которые вы можете использовать при выборе конденсатора в отношении ожидаемого срока службы. Некоторые также дают график для облегчения понимания. Ниже образец расчета и графика взяты из таблицы данных KEMET. KEMET является одним из ведущих производителей конденсаторов.

Расчет ожидаемого срока службы конденсатора

8.

Физические размеры и способ монтажа Факторы, влияющие на выбор конденсатора

Последнее, но не менее важное, о чем следует подумать, это физические размеры, а также способ монтажа. Иногда выбор конденсатора диктуется доступным пространством. Чип-конденсаторы имеют небольшие размеры, но с ограниченным значением емкости. С другой стороны, электролитические конденсаторы имеют большую емкость, но они громоздки. Вы собираетесь использовать поверхностный монтаж или деталь со сквозным отверстием? Ну, это зависит от вас. Оцените свои требования к пространству, прежде чем заходить далеко в других параметрах.

Пример технических характеристик конденсатора

Ниже приведены номинальные характеристики конденсатора, которые я взял со страницы электроники Mouser. Он имеет емкость, напряжение, допуск, пульсирующий ток, рабочую температуру, физические размеры, ориентацию монтажа и срок службы. Но обратите внимание, указанный срок службы — это только базовый срок службы или срок службы под нагрузкой при максимально допустимой рабочей температуре. Характеристики номиналов конденсаторов

Базовая электроника

— выбор конденсатора, номиналы конденсаторов

В предыдущей статье мы рассмотрели различные типы конденсаторов. Теперь давайте обсудим выбор конденсатора для данного приложения. Как правило, выбор конденсатора не является сложной задачей, если только у вас нет конкретных требований к схеме. Инженеры часто имеют номинальную емкость, рассчитанную для схемы, или должны использовать емкость с ИС или активным компонентом. Большинство ИС (например, 555, ИС микроконтроллеров и т. д.) имеют рекомендуемые значения емкости, указанные в их спецификациях для различных приложений.

Если нет особых требований к схеме, и если требуемая емкость указана в пикофарадах, можно использовать керамический конденсатор. Если требуемая емкость указана в нанофарадах, можно слепо доверять конденсаторам MLC (Multilayer Ceramic). Если необходимая емкость измеряется в микрофарадах, обычно выбирают конденсаторы с алюминиевым электролитом. Для более широкого диапазона температур и надежности можно использовать стеклянные и слюдяные конденсаторы.

Помимо номинальной емкости, вторым наиболее важным параметром, который необходимо обязательно учитывать, является номинальное напряжение. Номинальное напряжение конденсатора всегда должно как минимум в 1,5 или 2 раза превышать максимальное напряжение, которое может возникнуть в цепи. Конденсаторы не так надежны, как резисторы. Они легко повреждаются, когда приложенное напряжение приближается к максимальному значению.

Если цепь имеет особые требования, необходимо учитывать множество других факторов. Различные типы конденсаторов предпочтительны для конкретных цепей и приложений. Предпочтительные области применения различных типов конденсаторов приведены в следующей таблице:

Помимо пригодности различных конденсаторов для конкретных применений, другие важные факторы, которые, возможно, необходимо учитывать, включают следующее:

• проверить, зависит ли работа схемы от прецизионной емкости. Конденсатор с наименьшим допуском следует использовать, если требуется узкая емкость. Емкость конденсатора никогда не выйдет за пределы его номинального допуска, если только он не будет поврежден из-за чрезмерного напряжения или условий окружающей среды.
• Диапазон рабочих температур и температурный коэффициент — Если цепь чувствительна к температуре или емкость не должна изменяться сверх определенного предела в диапазоне температур, необходимо учитывать диапазон рабочих температур и температурный коэффициент. Степень изменения емкости следует рассчитывать на основе температурного коэффициента и температурной кривой. С температурной чувствительностью схемы также можно справиться, используя вместе конденсаторы с положительным и отрицательным температурными коэффициентами. В этом случае необходимо рассчитать максимальное изменение емкости в диапазоне температур.
• Зависимость от частоты — Емкость многих конденсаторов зависит от частоты и может не подходить для определенного диапазона частот. В зависимости от схемы следует учитывать зависимость емкости от частоты.
• Эксплуатационные потери – Эксплуатационные потери могут быть важным фактором, когда в цепях требуется энергоэффективность (например, в цепях с батарейным питанием). Для таких цепей следует тщательно выбирать конденсаторы с учетом их коэффициента рассеяния (типичная потеря энергии в процентах), диэлектрической абсорбции, тока утечки или сопротивления изоляции, а также собственной индуктивности. Все эти потери должны быть сведены к минимуму, чтобы повысить эффективность и срок службы батареи схемы.
• Пульсирующий ток и Импульсное напряжение — это очень важные проверки. Цепь должна быть рассчитана на пульсирующие напряжения и максимальный пульсирующий ток. Следует выбрать конденсатор с соответствующим током пульсаций и номинальным рабочим напряжением.
• Полярность и обратное напряжение – Если в цепи используется электролитический конденсатор, его необходимо подключать в правильном направлении. Его номинальное обратное напряжение должно быть как минимум в два раза больше возможного обратного напряжения в этой ветви цепи.

Стандартные номиналы конденсаторов
Конденсаторы также доступны со стандартными номиналами в соответствии с серией E, как и резисторы. Чтобы узнать больше о стандартных значениях резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и стабилитронов, ознакомьтесь со следующей статьей «Базовая электроника 08 — показания, допуски и номинальная мощность резисторов».

Стандартных значений для конденсаторов меньше, чем для резисторов. Как правило, конденсаторы доступны только в серии E-6 со стандартными номиналами (10, 15, 22, 33, 47 и 68), за которыми следует определенное количество нулей.

Последовательная и параллельная комбинация конденсаторов
Возможно, невозможно получить точное значение требуемой емкости в стандартной серии E. В таких случаях можно использовать последовательную или параллельную комбинацию конденсаторов, чтобы получить желаемую емкость в цепи. При последовательном соединении конденсаторов эквивалентная емкость определяется следующим уравнением:

1/C _серии = 1/C ₁ + 1/C ₂ + 1/C ₃ + . . . .

При параллельном соединении конденсаторов эквивалентная емкость определяется как

C _{Параллельное} = C ₁ + C ₂ + C ₃ + . . . .

Уравнение для последовательного соединения емкостей получено из того факта, что сумма падений напряжения на всех последовательно соединенных емкостях будет равна приложенному напряжению, а ток через них останется одним и тем же. Уравнение для последовательной комбинации емкостей получается следующим образом:

В _Итого = В _С1 + В _С2 + В _С3 + . . . .
1/C _Серия * ∫i.dt = 1/C ₁ * ∫i.dt + 1/C ₂ * ∫i.dt + 1/C ₃ * ∫i.dt + . . .
1/C _серия = 1/C ₁ + 1/C ₂ + 1/C ₃ + . . . .

Уравнение для параллельной комбинации емкостей получено из того факта, что сумма токов через все параллельно соединенные емкости будет равна общему току, а напряжение на них останется одним и тем же. Уравнение для параллельной комбинации емкостей получается следующим образом:

Я = i1 + i2 + i3 + . . . .
C _{Параллельный} * dV/dt = C ₁ * dV/dt + C ₂ * dV/dt + C ₃ * dV/dt + . . . . .
С _{Параллельный} = С ₁ + С ₂ + С ₃ + . . . .

Считывание пакетов резисторов
В прошлом для обозначения значения, допуска и рабочего напряжения конденсаторов использовались цветовые коды и различные типы числовых кодов. Сегодня емкость, допуск и рабочее напряжение напечатаны на корпусе конденсаторов или указаны стандартными кодами BS1852 или BS EN 60062. В этих системах кодирования значение, допуск и рабочее напряжение конденсатора обозначаются двух- или трехзначными цифровыми кодами, за которыми следует буква. Значение емкости всегда указывается в пикофарадах. Если это двузначный код, то это прямое значение емкости в пикофарадах, а если это трехзначный код, то первые две цифры обозначают число (серия Е-6), а третья цифра обозначает множитель. давая окончательное значение емкости в пикофарадах. Для обозначения допуска конденсатора может использоваться буква. Допуски, обозначенные разными буквами, приведены в следующей таблице:

Например, если на конденсаторе напечатано 47F, это означает, что его значение емкости составляет 47 pF, а его допуск составляет один процент. Точно так же, если на конденсаторе напечатано 472 Дж, это означает, что его значение емкости составляет 4700 пФ или 4,7 нФ, а его допуск составляет пять процентов. Буквенные коды общедоступных емкостей перечислены в следующей таблице:

Керамические конденсаторы имеют дополнительные коды, состоящие из цифры между двумя буквами, для обозначения диапазона температур и температурного коэффициента. Буквы и цифры в этих кодах имеют следующие обозначения:

Номинальное напряжение обозначается числом, выражающим рабочее напряжение в вольтах. Например, цифра «50» указывает на рабочее напряжение 50 В.

В следующей статье мы поговорим о суперконденсаторах.

---

Filed Under: Tutorials

 

---

Факторы, играющие роль при выборе подходящего конденсатора для вашей конструкции схема. Использование конденсатора за пределами его напряжения или емкости может привести к отказу устройства.

Однако при выборе подходящего конденсатора учитывается множество других факторов, таких как температура, ESR, резонанс, коэффициент рассеяния и многое другое. Если вы упустите какой-либо из важных факторов, ваш дизайн все равно может потерпеть неудачу. Итак, давайте узнаем их всех.

Вот некоторые важные элементы, которые инженеры учитывают при выборе подходящего конденсатора для своей конструкции.

Диэлектрическая проницаемость

Конденсатор — это пассивный элемент, который временно накапливает электрический заряд от внутреннего источника электрического поля перед тем, как снова рассеять его через нагрузку. Он состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектрическим материалом, как показано ниже.

Емкость можно рассчитать по формуле:

Здесь:

C= емкость

= диэлектрическая проницаемость

A= площадь пластин в квадратных метрах

d= расстояние между пластинами в метрах

Выбор конденсаторов с высокой диэлектрической прочностью обеспечивает высокую емкость.

В таблице ниже приведены характеристики распространенных типов конденсаторов, отсортированные по диэлектрическим материалам.

Таблица Источник: Digikey Electronics

Температура

Для каждого конденсатора указан предел рабочей температуры, указанный на упаковке. При превышении этого температурного предела изоляция вокруг диэлектрика начинает разрушаться, что может привести к потере электролита и току утечки.

Вот краткое сравнение трех популярных типов конденсаторов на основе их максимальной рабочей температуры.

Тип конденсатора	Максимальная рабочая температура
Алюминиевые электролитические конденсаторы 903:30	от 85°C до 150°C
Пленочные конденсаторы	макс. 110°С
Многослойные керамические конденсаторы	от 85°C до 200°C

Таким образом, всегда необходимо выбирать конденсатор, который может безопасно работать при максимальной рабочей температуре приложения.

Эффективное последовательное сопротивление

Для инженеров всегда было неожиданностью узнать, что эквивалентная схема конденсатора включает эффективное последовательное сопротивление (ESR) и эффективную последовательную индуктивность (ESL), как показано ниже. Внутреннее сопротивление связано с материалами, конструкцией и производственным процессом.

Значение ESR изменяется при изменении частоты, как переменный конденсатор. На низкой частоте значение ESR очень велико и уменьшается с увеличением частоты. Он также меняется с изменением температуры.

Математическое выражение выглядит следующим образом:

Здесь Xc представляет емкостное реактивное сопротивление, включая ESR и ESL. Значение обратно пропорционально частоте работы. Термины F и C представляют собой частоту и емкость соответственно.

Это означает, что на высокой частоте конденсатор предлагает самый простой путь для протекания тока. Таким образом, конденсаторы с низким значением ESR всегда предпочтительнее. Крайне важно проверить техническое описание, чтобы определить наилучшую комбинацию температуры и частоты для работы конденсатора при низком возможном значении ESR.

Обычно ESR электролитических конденсаторов самое высокое, тогда как у пленочных конденсаторов самое низкое.

Примечание. Конденсатор с одинаковым номиналом, но от двух разных производителей, может иметь два разных значения ESR для всех одинаковых условий.

Резонанс

При прохождении через конденсатор мощность сигнала всегда снижается. Это известно как вносимые потери. В идеальном конденсаторе она увеличивается с увеличением частоты. Однако в реальном конденсаторе потери увеличиваются до тех пор, пока конденсатор не достигнет частоты собственного резонанса (частоты, при которой импеданс становится равным нулю), а затем уменьшаются.

При этом эта концепция используется для уменьшения шумового сигнала конденсатора до тех пор, пока он не достигнет собственной резонансной частоты. Вот почему в высокочастотном диапазоне необходимо использовать конденсаторы с высокой частотой собственного резонанса (или низким значением ESL) для более эффективного подавления шума.

Коэффициент рассеяния

Теперь, когда мы знаем, что конденсаторы имеют внутреннее сопротивление, логично наблюдать некоторую потерю мощности при подаче переменного напряжения. Эта скорость потерь известна как коэффициент рассеяния.

Математическое выражение выглядит следующим образом:

Здесь DF представляет собой коэффициент рассеяния.

Если вы возьмете техпаспорт любого конденсатора, то заметите, что при определенной температуре и частоте работы конденсатор имеет разные значения DF на разных ступенях номинального напряжения. Проконсультируйтесь с вашим CM, чтобы помочь вам выбрать лучший конденсатор для вашего приложения с наименьшим возможным DF.

Смещение постоянного тока

Номинальная емкость, указанная в техническом описании конденсатора, находится в идеальных условиях без источника постоянного тока. Однако, если вы рассматриваете керамический конденсатор с высокой диэлектрической проницаемостью, в сценариях практического применения небольшой источник постоянного тока может изменить значение емкости. Это называется смещение постоянного тока. В таком случае у вас есть три варианта:

1. Выберите высокое значение емкости
2. Используйте физически больший размер упаковки
3. Переключиться на другой тип

Допуск

Значение допуска представляет минимальное и максимальное отклонение конденсатора от его номинального значения. Конденсатор емкостью 1000 мкФ с допустимым значением ±15% может быть разрешен для приложений 985 мкФ – 1015 мкФ. Для чувствительных приложений, таких как элементы времени, предпочтительны конденсаторы с низким допуском. Тем не менее, конденсаторы связи имеют широкий допуск, позволяющий с легкостью воспроизводить даже самые низкие частоты.

Поляризация

Поляризованные конденсаторы (P-C) используются при напряжении определенной полярности. Отрицательный вывод имеет отрицательный символ на поверхности конденсатора и имеет меньшую крышку, чем положительный вывод. Алюминиевые электролитические конденсаторы представляют собой полярные конденсаторы и поставляются с двумя крышками разной длины.

С другой стороны, неполярные конденсаторы (N-P-C) могут быть подключены к схеме любым способом. Керамические конденсаторы, пленочные конденсаторы и конденсаторы с электролитом неполярны.

P-C предлагает большое значение емкости в крошечном корпусе. Кроме того, они стоят значительно меньше, чем N-P-C, при той же емкости и номинальных напряжениях. Однако P-C имеет большой ток утечки и не может работать на более высоких частотах, как N-P-C. В то время как P-C находит свое основное применение в цепях постоянного тока, N-P-C можно использовать как в переменного, так и в постоянном токе, низких или высоких частотах.

В таблице ниже представлены типы конденсаторов и области их применения.

Типы	Характеристики	Приложения
Керамика	Силовые конденсаторы Высокая точность Неполяризованный	Резонансные схемы в передатчиках Двигатель постоянного тока для снижения шума
Электролит	Широкий допуск Высокая емкость Высокая СОЭ Поляризованный	Цепь фильтрации СМПС Фильтры нижних частот
Тантал	Высокий допуск Малый ток утечки Низкое максимальное рабочее напряжение Хорошая стабильность поляризованный	СМПС Схемы выборки и хранения Военное применение
Пленка	Хорошая стабильность Низкая индуктивность Длительный срок хранения неполяризованный	Сдвиг фаз Коррекция PF АЦП Разъединители
Серебряная слюда	Малая емкость Высокая стабильность Высокое напряжение неполяризованный	Радиочастотные цепи Осцилляторы

Размер конденсатора

Конденсаторы для поверхностного монтажа предлагают недорогие конденсаторы с большим отношением емкости к занимаемой площади и минимальным эффектом паразитной индуктивности, что идеально подходит для проектирования высокочастотных или высокоскоростных цепей. Однако, когда речь идет о надежности в суровых условиях, лучше всего подходят сквозные конденсаторы. Поскольку они впаяны глубоко в слои платы, механическое соединение прочнее, чем у SMD-аналогов.

Существует четыре широко используемых сквозных конденсатора:

1. Пленочные конденсаторы
2. Керамический конденсатор
3. Алюминиевый электролитический конденсатор
4. Алюминиево-полимерный конденсатор

Среди всех четырех пленочный конденсатор имеет наибольшую площадь основания (2,5 см в длину), а керамический конденсатор — наименьшую (<5 мм в длину). Электролитический конденсатор уже и длиннее, а полимерный короче и толще.

Электролитические конденсаторы со сквозным отверстием широко используются в аэрокосмической и военной технике. Они также лучше всего подходят для прототипирования и тестирования.

При выборе подходящего конденсатора вам также может понадобиться искать его посадочные места на печатной плате, схематические символы, проверенные модели САПР и многое другое.