Kondensators

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt

Kondensators (latīņu: condensare - sablīvēt) jeb, precīzāk, elektriskais kondensators, ir ierīce elektriskā lauka enerģijas uzkrāšanai — pasīvais elektronikas komponents (radiodetaļa) ar noteiktu elektriskās kapacitātes vērtību un lielu aktīvo pretestību. Tam ir vismaz divi klājumi, kas izgatavoti no elektriskajiem vadītājiem. Klājumi atdalīti ar dielektriķi (strāvu nevadošu vielu) un tiem pievienoti izvadi ieslēgšanai elektriskajā ķēdē. Jo lielāks ir klājumu laukums un jo tuvāk tie atrodas viens otram, jo lielāku lādiņu iespējams uzkrāt kondensatorā, jeb, citiem vārdiem sakot, ir lielāka tā elektriskā kapacitāte.

Vēsture[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pirmo kondensatoru 1745. gadā izgatavoja vācu fiziķis Evalds Jurgens fon Kleists un holandiešu fiziķis Pīters van Mušenbruks. Tā kā tas notika Leidenes pilsētā un izgatavotā ierīce sastāvēja no stikla trauka, kam iekšpusē un ārpusē bija folijas klājumi, to nosauca par "Leidenes trauku". Šo kondensatoru varēja uzlādēt ar elektrostatisko mašīnu un tas spēja uzkrāt visai ievērojamu augstsprieguma lādiņu.

Latvijā ražots kondensators (20. gs. 30. gadi)

Kondensatora īpašības[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kondensatora galvenā īpašība - tas vada tikai maiņstrāvu, bet līdzstrāvai tas ir izolators. Līdzstrāvu kondensators nevada tādēļ, ka tā klājumi ir atdalīti ar dielektriķi (ieslēdzot kondensatoru līdzstrāvas ķēdē, tajā īsu brīdi plūst tā saucamā uzlādes strāva). Savienojot uzlādēta kondensatora klājumus ar vadītāju, ķēdē plūst izlādes strāva (notiek kondensatora izlādēšanās). Šo strāvu stiprums un ilgums atkarīgs no kondensatora kapacitātes un ķēdes pretestības. Savukārt maiņstrāvu kondensators spēj vadīt, jo notiek cikliska klājumu pārlādēšanās un elektriskajā ķēdē plūst strāva. Maiņstrāvas vadīšanas spēja ir atkarīga arī no strāvas frekvences.

Kapacitāte[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kapacitāte ir galvenais kondensatora raksturlielums. Kapacitātes mērvienība ir farads. Praksē lietojamo kondensatoru kapacitāte ir no dažiem pikofaradiem līdz desmitiem un simtiem tūkstošu mikrofaradu. Ir arī speciāli kondensatori (jonistori) ar sevišķi lielu kapacitāti - desmitiem faradu. Lai iegūtu lielāku kapacitāti, var saslēgt paralēli vairākus kondensatorus. Kapacitāte atkarīga ne tikai no klājumu izmēra un savstarpējā attāluma, bet arī no starpklājumu vides dielektriskās caurlaidības. Kondensatora kapacitātes attiecību pret tā masu vai tilpumu sauc par īpatnējo kapacitāti.

Augstsprieguma kondensators ar darba spriegumu 25000 V

Darba spriegums[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kondensatora darba spriegums ir spriegums, pie kura kondensators spēj ilgstoši darboties, nemainot savas īpašības. Parasti darba spriegums samazinās, paaugstinoties temperatūrai.

Uzlādējot kondensatoru ar pārāk liela sprieguma strāvu, var notikt dielektriķa caursišana - tad kondensators iziet no ierindas. Tādēļ augstsprieguma kondensatoros lieto biezāku dielektriķa slāni un šādiem kondensatoriem mēdz būt lielāki izmēri. Kondensatorus var saslēgt virknē, lai iegūtu lielāku darba spriegumu.

Temperatūras koeficients[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kondensatora kapacitātes temperatūras koeficients raksturo kapacitātes atkarību no temperatūras. To izsaka kā kapacitātes izmaiņu, temperatūrai mainoties par 1 °C. Šis koeficients var būt kā negatīvs, tā pozitīvs. Tas ir svarīgs mazas kapacitātes kondensatoriem, ko lieto augstfrekvences ķēdēs. Termokondensatoriem ir sevišķi liels un precīzi normēts temperatūras koeficients.

Kondensatoru tipi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Nelielas kapacitātes keramiskie cauruļveida kondensatori
Lielas kapacitātes elektrolītiskie kondensatori

Kondensatorus klasificē galvenokārt pēc dielektriķa veida, jo no tā atkarīgi svarīgi kondensatora parametri.

  • Kondensatori ar gāzveida dielektriķi
  • Kondensatori ar cietu neorganisku dielektriķi
    • Stikla (stikla-emaljas, stikla-keramiskie) kondensatori
    • Vizlas kondensatori
    • Keramiskie kondensatori
  • Kondensatori ar cietu organisku dielektriķi
    • Papīra kondensatori
    • Metāla - papīra kondensatori
    • Plēves (polistirola, teflona, lavsāna u.c.) kondensatori
    • Kombinētie papīra - plēves kondensatori
  • Elektrolītiskie un oksīdu - pusvadītāju kondensatori (izceļas ar sevišķi lielu īpatnējo kapacitāti, mēdz būt polāri)

Kondensatorus iedala arī pēc iespējas mainīt to kapacitāti:

  • pastāvīgajiem kondensatoriem kapacitāti mainīt nav paredzēts,
  • maiņkondensatoriem kapacitāte ir mehāniski maināma, tos bieži apvieno maiņkondensatoru blokos,
  • varikondiem kapacitāti var mainīt ar elektrisko spriegumu,
  • termokondensatoriem kapacitāte mainās atkarībā no temperatūras,
  • pieskaņošanas kondensatoriem kapacitāti paredzēts mainīt nedaudzas reizes un nelielās robežās.

Bez tam mūsdienās ir lietojami dažādi speciāli kondensatori.

  • Augstsprieguma kondensatori
  • Impulskondensatori
  • Atbalsta kondensatori
  • Caurejamie kondensatori

Kondensators maiņstrāvas ķēdē[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pieslēdzot kondensatoru maiņspriegumam, kondensators tiek pārmaiņus uzlādēts un izlādēts, un ķēdē plūst maiņstrāva. Ja kondensators, kura kapacitāte ir C pieslēgts sinusoidālam maiņspriegumam, tad jebkurā laika momentā ir spēkā sakarība U=q/C.
Sakarība starp strāvas un sprieguma amplitūdām Im=ωCUm ir Oma likums maiņstrāvas ķēdei, kurā ir tikai kondensators (ω - leņķiskā frekvence, rad/sek) . Pēc šī likuma kondensatora pretestība maiņstrāvai ir šāda:

~X_C = -\frac{1}{\omega C},  kur    ~~\omega = {2\pi f}.

Pretestību Xc sauc par reaktīvo kapacitīvo pretestību.
Ja C mēra farados, f hercos, tad Xc ir izteikts omos. Pēc sprieguma un strāvas vienādojumiem redzams, ka maiņstrāvas ķēdē, kurā ir tikai kondensators, strāva apsteidz spriegumu fāzē par 90°. Šādu strāvu sauc par reaktīvo kapacitīvo strāvu.

Kondensatoru praktiskā pielietošana[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kondensatorus plaši izmanto gandrīz visās elektrotehnikas un elektronikas jomās. Kopā ar rezistoriem un induktivitātes spolēm tos izmanto tādu elektrisko ķēžu un shēmu veidošanai, kuru īpašības ir atkarīgas no frekvences (svārstību kontūri, filtri, atgriezenisko saišu ķēdes). Izlādējoties lielas kapacitātes augstsprieguma kondensatoriem, var iegūt lieljaudas elektriskos impulsus (piemēram, zibspuldzēs, dažos lāzeru veidos u.c.). Izmantojot kondensatorus, var novērst nevēlamas līdzstrāvas pulsācijas, uzkrāt enerģiju un ātri to vajadzības gadījumā atdot. Mikroskopiskus kondensatorus izmanto kā elektroniskās atmiņas elementus. Rūpnieciskajā elektrotehnikā kondensatorus izmanto reaktīvās jaudas kompensēšanai.

Ārējās saites[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]