خانه / آشنایی با انواع خازن ها و رنجهای متداول کاری و دی الکتریک

آشنایی با انواع خازن ها و رنجهای متداول کاری و دی الکتریک

مقدمه

دوستان سلام امروز می خوایم در مورد خازن با هم حرف بزنیم اگر می خواید بدونید چن نوع خازن وجود داره وچطور میشه ظرفیت یک خازن رو دونست و رنجهای کاری متداول که نسبت به مدار و کاربرد و … دارن،متنوعن بدونین تا آخر این پست با ما همراه باشید

خازن

خازن یا همون انباری وسیله ایه که می تونه بار الکتریکی (و همینطور انرژی الکتریکی) را در خود ذخیره کنه.انواع مختلفی از خازن ها و جود داره اما همه اون ها شامل حداقل دو هادی هستند که توسط یک عایق ، از همدیگه جدا شده ان..

نام این هادی ها صفخات خازنه و صفحات خازن می تونه از جنس فلز یا الکترولیت باشند.عایق دی الکتریک هم لایه ای عایقه که بین صفحات خازن قرار می گیره و ظرفیت خازن رو افزایش می دهد، و جنسش می تونه از شیشه ، آب ، سرامیک ، پلا ستیک ، میکا ، کاغذ و .. باشه.

خازن ها کاربردهای وسیعی دارن. خازن ها به همراه مقامومت ها ، در مدارات تایمینگ استفاده میشوند. همچنین از خازن ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژمستقیم استفاده میشن از خازن ها در مدارات به عنوان فیلتر هم استفاده میشه چون خازن ها به راحتی سیگناهای متناوب رو عبور میدن ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم می شن.

Capacitor یا همان خازن که اون رو با حرف اول کلمه انگلیسی نشان می دهند C دوستان حالا توجه داشته باشینن که بار الکتریکی در خازن ذخیره می شود، برای ایجاد میدان های الکتریکی یکنواخت می تونیم از خازن نیز استفاده کنیم.خازن می تونه میدان الکتریکی تولیدکنه و اون رو در حجم های کوچک نگه داره و همینطور یادتون باشه که از آن ها برای برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد.

ساختمان خازن

خب رسیدیم به بحث شیرین فیزیکی و جالبش

ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلیی تشکیل می شود:

  • صفحات عایق
  • عایق بین هادی ها یا همون دی الکتریک خودمون

خب بریم سراغ اصل متلب

هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته باشن و در بین آن ها دی الکتریک قرار داده شود، تشکیل خازن می دهن. معمولا صفحات هادی از جنس آلومنیوم روی و نقره هستن و بین اونها یه دی الکتریک وجود داره که جنسش از هوآ، کاغذ ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید، آلومینیوم ، و اکسید تانتالیوم(خودمم نمی دونم چیه :ـ)  وجود داره که هر چی ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگ تر باشد آن دی الکتریک خاصیت عایقی بهتری داره به عنوان مثال ضریب دی الکتریک هوا یک و ضریب دی الکتریک اکسید آلومنیوم هفته؛بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومنیوک ۷ برابر خاصیت عایقی هوا هستش در واقع دی الکتریک با ایجا میدانی در خلاف جهت میدان موجود در بین صفحات خازن، به خازن اجازه ذخیره بار بیشتر بدون فروشکست رو میده.

در کل خازن ها به دو نوع تقسیم بندی میشن:

  • خازن های متغیر
  • خازن های ثابت

که هر کدام انواع مختلف و متنوعی دارند که در ادامه به بحث در مورد آن ها خواهیم پرداخت

خازنها بر حسب ثابت و با متغیر بودن ظرفیت به دو گروه کلی ثابت و متغیر دسته بندی می شوند خازن ها انواع مختلفی دارند و از انواع شکل و اندازه با یکدیگر متفاوتند بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیم ان.

خازن های ثابت

این خازنها دارای ظرفیت معینی هست که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی کنند. خازن های ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آن ها تقسیم بندی و نام گذاری می کنند و از آن ها در مصارف مختلف استفاده می شود . از جمله این خازنها می توان انواع سرامیکی میکا ورقه ای (کاغذی و پلاستیکی)،الکترولیتی،روغنی،گازی و نوع خاص فیلم را شمرد.اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شد آن را خازن الکترولیتی و در غیراین صورت آن را خازن خشک می گیم.خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدار های الکتریکی برای راه اندازی یا اصلاح ضریب قدرت به کار می رن. بقیه خازن های ثابت دارای ویژگی های خاصی هستند.

حالا بریم سراغ انواغ خازن های ثابت

انواع خازن های ثابت

  1. سرامیکی
  2. ورقه ای
  3. میکا
  4. خازنهای الکترولیتی
  5. آلومینیومی
  6. تانتالیومی

که خیلی نمی خوام وارد بحث این خازن ها بشم و سردرگمتون کنم فقط این که یه توضیح مختصر دربارشون ببینیم.

خازن های سرامیکی

رایج ترین خازن غیر الکترولیتی خزان سرمیکی
(ceramic capactor) هستش.

ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است،از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه بکار رفته از جنس سرامیک کوچک را در مقایسه با سایر خازن ها بوجود آورده در نتیجه ولتاژ کار آن ها بالاست. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین محیط است، زیرا با تغییر دما سرامیکی بالای ۱۰۰ مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آن ها به دمای ظرفیت خازن تغیر می کنه. از این خازن در مدارهای الکترونیکی،مانند مدار های مخابراتی . رادیویی استفاده می شه.

خازن های ورقه ای

از اینابرای دی الکتریک اکستفاده می شود. این گروه از خازنها به سبب انعطاف پذیری و مواد پلاستیکی در خازنهای ورقه ای از کاغذ خود به دو صورت ساخته می شوند.

خازن های کاغذی

متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون اون تزریق می شه تا دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه مارک کاغذ گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک یک درون کاغذ، خازن را درون یک قاب محکم ونفوذناپذیر قرار مانع از جذب رطوبت می دهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آن ها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای خازنها اینه که در ولتاژ ها و جریان های زیاد میتونیم از اون ها استفاده کنیم.

خازن های پلاستیکی

خب امیدوارم لذت برده باشین رسیدیم به پلاستیکی ها اینا مال چینن D:

توی این نوع خازن ها از ورقه های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده میشود. ورقه های پلاستیکی همراه با ورقه های نازک فلزی به صورت لوله، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می شوند.این خزان ها نسبت به تغییر دما حساسیت چندانی ندارند، به همین سبب از آن ها در مدار های زیادی به کار می رود.

یکی از انواع دی الکتریک هایی که در این خازنها به کار استفاده میکنند که احتیاج به خازنی باظرفیت ثابت در مقابل حرارات است، از این رو به این خازنها ((پلی استر)) گفته می شود که از جمله رایج ترین پلی استایرن(polystyrene) است کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگاهرتز خازنهای پلاستیکی است.

خازن های میکا

دی بین صفحات خازن (ورقه های فلزی – آلومنیوم) استفاده می شود و در پایان، مجموعه در این نوع خازن از ورقه های نازک میکا در یک محفظه قرار داده می شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازن های میکا تقریبا بین ۰/۱ تا ۱ میکروفاراد است.

در مدارات فرکانس بالا ویژگی های اصلی و مهم این خازن ها می تون داشتن ولتاژ کار بالا،عمرطولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

خازن های الکترولیتی

خازن های الکترولیتی همان خازن های ثابتن زیاد به خودتون فشار نیارین

اما اندازه و ظرفیتشپن از این نوع خازن ها معمولا در رنج میکرو فارادهستند.

خازن های ثابت بزرگ تر هستن. نام دیگر این خازن ها، خازن شیمیایی است. علت نامیدن این نوع خازن ها به این نام این است که دی الکتریک این بین یک الکترولیت رسانا و یکی از صفحات خازن ایجاد می شود. این واکنش در اولین بار شارژ شدن خازن در کارخانه اتفاق می‌افتد. در این واکنش یکی از صفحات خازن اکسید شده و این لایه اکسید وظیفه دی الکتریک را انجام می‌دهد. الکترود دیگر و الکترولیت رسانای بین الکترودها با همدیگر الکترود دیگر خازن را تشکیل می‌دهند. نازک بودن لایه اکسید باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شود. این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند و اگر در مدار این قطبیت رعایت نشود لایه اکسید فلز دوباره احیا شده و دو الکترود خازن اتصال کوتاه شده و خازن رسانا می‌شود که می‌تواند باعث گرم شدن الکترولیت و سپس تبخیر آن شده که خود باعث انفجار خازن می‌شود. روی بدنه خازن کنار پایه منفی، علامت – نوشته شده‌است.

مقدار واقعی خازن های الکترولیتی در دو نوع آلومنیومی و تیتانیومی ساخته شده و ولتاژ های مورد تحمل اون ها هم روی بدنه درج شده اند.یکی از کاربردهای گسترده این نوع خازن ها استفاده در مدار یک سو ساز است.dcدیودی به عنوان فیلتر استفاده می شوند.

خازن های آلومنیوم

این خازن همانند خازن ورقه ای از دو ورقه آلومنیومی تشکیل شده است

یکی از این ورقه ها که لایه اکسید بر روی آن ایجاد می شود((آند)) نامیده می شود و ورقه آلومنیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آن ها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیم های اتصال نیز به انتهای ورقه های مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می بخشد آلومینیومی متصل می شوند. پس از پیچیدن ورقه ها آن را درون یک الکترولیت غوطه ور می سازند تا دو لایه کاکغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیم های خازن از آن می گذرد محکم بسته می شود.

خازن تانتایومی

خب عزیزان دلم براتون بگه که در این خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می شود. زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیون نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا سه برابرئ) سبب می شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:

  • ابعاد کوچک
  • جریان نشتی کمتر
  • عمر کارکرد طولانی

از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازن های آلومنیومی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • خازن های تانتالیوم همه نوعشون گرونن
  • نسبت بع افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژمجاز آن همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند.
  • قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.
  • خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند  (حداکثر تا ۳۳۰میکرو فاراد ساخته می شوند)

خازن های تانتالیوم همه نوعشون گرونن

نسبت بع افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژمجاز آن همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند.

قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.

خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند  (حداکثر تا ۳۳۰میکرو فاراد ساخته می شوند)

خازن های تانتالیوم همه نوعشون گرونن

نسبت بع افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژمجاز آن همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند.

قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.

خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند  (حداکثر تا ۳۳۰میکرو فاراد ساخته می شوند)

خازن های متغیر

بچه ها رسیدیم سراغ خازن های متغیر امیدوارم متلب تا اینجا براتون مفید بوده باشه این جور خازنا با سه عامل ظرفیتشون تغغیر پیدا می کنه:

  • فاصله صفحه ها از هم
  • سطح صفحه ها
  • نوع دی الکتریک

 ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموماً از نوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود «واریابل» نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ کوشتی صورت می‌گیرد که به آن «تریمر» گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل ۱۰ تا ۴۰۰ پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از ۵ تا ۳۰ پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.

در مدارات تیونینگ رادیویی از این خازن‌ها استفاده می‌شود و به همین دلیل به این خازنها گاهی خازن تیونینگ هم اطلاق می‌شود. ظرفیت این خازن‌ها خیلی کم و در حدود ۱۰۰ تا ۵۰۰ پیکوفاراد است و به دلیل ظرفیت پایین در مدارات تایمینگ مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، در مدارات تایمینگ از خازن‌های ثابت استفاده می‌شود و اگر نیاز باشد دوره تناوب را تغییر دهیم، این عمل به کمک مقاومت انجام می‌شود.

  • خازن های متغیر
    • واریابل
    • تریمر

انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آن ها

  • خازن مسطح
  • استوانه ای
  • کروی

انواع خازن بر اساس دی الکتریک آن ها

  • خازن کاغذی
  • خازن الکترونیکی
  • خازن سرامیکی
  • خازن متغیر

درباره mahdi ghanidel

mahdi ghanidel

این آموزش جدید رو هم از دست نده

آموزش شبیه سازی مدار مرتبه اول RC با نرم افزار متلب + ویدیو آموزشی

مدار مرتبه اول یعنی چی؟!!! مدار مرتبه اول یعنی یه مدار معمولی شامل مقاومت ها …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *