Зачем ставят конденсатор между плюсом и минусом

Как подключить конденсатор и для чего он нужен.

У многих часто возникает вопрос. Для чего нужен конденсатор в аудио системе? Как подключить конденсатор?

В этой статье я постараюсь дать краткое руководство.

Не углубляясь в физику процесса скажу, что конденсатор способен накапливать в себе электрическую энергию и мгновенно отдавать ее. Именно свойство мгновенной отдачи энергии обратно в электрическую цепь и используется в автозвуке. При воспроизведение низкого баса на высоком уровне громкости в цепи питания усилителя происходит просадка напряжения, что можно наблюдать по мигающим в такт сабвуфера, лампочкам. Конденсатор установленный в цепи питания усилителя, заряжается и при просадке напряжения мгновенно разряжается, отдавая дополнительную энергию обратно в цепь. Таким образом сглаживается просадка напряжения, что благотворно влияет на воспроизведение низких частот на высоком уровне громкости. Бас становится более плотным, улучшается атака. По мимо этого уменьшается нагрузка на генератор и аккумулятор. В настоящее время на рынке представлено разнообразное количество автомобильных конденсаторов. При выборе конденсатора следует обращать внимание прежде всего на его емкость. Емкость подбирается ориентировочно 1Ф (1 Фарад) на 1000Вт.

Подключение конденсатора

Конденсатор устанавливается как можно ближе к потребителю (усилителю). Длинна проводов от конденсатора до усилителя не должна превышать 60 см., чем меньше тем лучше.

При подключении конденсатора в цепь его необходимо сначала зарядить и только потом подключать к цепи напрямую. Связано это с тем, что не заряженный конденсатор является обычным проводником, т.е. если не заряженный конденсатор подключить сразу в цепь то произойдет короткое замыкание.

В комплекте с конденсатором обычно имеется резистор, но я рекомендую подключать конденсатор через обычную автомобильную лампочку Рис. 3. В начале при подключении конденсатора через лампочку она будет гореть в полную яркость и по мере заряда конденсатора яркость будет падать. Только после того как лампочка совсем погаснет или будет гореть, но очень тускло, можно подключать конденсатор напрямую без лампочки.

В дорогих конденсаторах имеется система автоматической зарядки, такие конденсаторы можно подключать в цепь без предварительной зарядки. Если вы не уверены есть ли в конденсаторе такая система, подключайте конденсатор с предварительной зарядкой через лампочку. На некоторых конденсаторах имеется встроенный вольтметр. Обычно на таких конденсаторах по мимо основных клемм + и -; присутствует третья Remote;. В таком случает к этой клемме необходимо подать управляющий сигнал +12 В для включения вольтметра. Взять его можно либо с усилителя — контакт remote, либо с любого провода на котором появляется +12В при включении АСС (первое положение ключа в замке зажигания) или при включении зажигания.

Зачем ставят конденсатор между плюсом и минусом

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.

Зачем ставить конденсатор между плюсом и минусом. Принцип работы конденсатора и его технические характеристики

Объясняя, что такое конденсатор, мы должны четко представлять физические основы работы и конструкцию этого незаменимого элемента каждого мало-мальски серьезного электронного устройства.

К недостаткам танталовых конденсаторов можно отнести чувствительность к пульсациям тока и перенапряжениям, а также относительную дороговизну этих изделий.

Силовые конденсаторы, как правило, используются в системах высокого напряжения. Они широко применяются для компенсации потерь в линиях электропередач, а также для улучшения коэффициента мощности в промышленных электроустановках. Изготавливаются из высококачественной металлизированной пропиленовой пленки с применением специальной пропитки нетоксичным изоляционным маслом.

Могут иметь функцию самоликвидации внутренних повреждений, что придает им дополнительную надежность и увеличивает срок службы.

Керамические конденсаторы имеют в качестве материала диэлектрика керамику. Отличаются высокой функциональностью по рабочему напряжению, надежностью, низкими потерями и дешевизной.

Диапазон емкостей их варьируется от нескольких пикофарад до примерно 0,1 мкФ. В настоящее время являются одним из наиболее широко используемых типов конденсаторов, используемых в электронном оборудовании.

Серебряные слюдяные конденсаторы пришли на смену широко распространенным ранее слюдяным элементам. Обладают высокой стабильностью, герметичным корпусом и большой емкостью на единицу объема.

Широкому применению серебряно-слюдяных конденсаторов мешает их относительная дороговизна.

У бумажных и металлобумажных конденсаторов обкладки изготовляются из тонкой алюминиевой фольги, а в качестве диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная твердым (расплавленным) или жидким диэлектриком. Применяются в низкочастотных цепях радиоустройств при больших токах. Отличаются относительной дешевизной.

Для чего нужен конденсатор

Имеется целый ряд примеров использования конденсаторов в самых разнообразных целях. В частности, их широко применяют для хранения и и цифровых данных. используются в телекоммуникационной связи для регулировки частоты и настройки телекоммуникационного оборудования.

Типичным примером их применения является использование в источниках питания. Там эти элементы выполняют функцию сглаживания (фильтрацию) выпрямленного напряжения на выходе этих устройств. Они также могут быть использованы в для генерации высокого напряжения, многократно превышающего входное напряжение. Конденсаторы широко применяются в различного рода преобразователях напряжения, устройствах бесперебойного питания для компьютерной техники и т.д.

Объясняя, что такое конденсатор, нельзя не сказать, что этот элемент может служить и отличным хранилищем электронов. Однако реально эта функция имеет определенные ограничения по причине неидеальности изоляционных характеристик используемого диэлектрика. Тем не менее конденсатор обладает свойством достаточно длительное время хранить электрическую энергию при отключении от цепи заряда, поэтому он может быть использован как временный источник питания.

Благодаря своим уникальным физическим свойствам эти элементы нашли настолько широкое применение в электронной и электротехнической промышленности, что сегодня редко какое электротехническое изделие не включает в себя по крайней мере один такой компонент для какой-либо цели.

Подводя итоги, можно констатировать, что конденсатор — это бесценная часть огромного множества электронных и электротехнических устройств, без которых был бы немыслим дальнейший прогресс в науке и технике.

Вот что такое конденсатор!

Конденсатор в цепи постоянного и переменного тока ведет себя абсолютно по разному.

Итак, берем постоянного напряжения и выставляем на его крокодилах напряжение в 12 Вольт. Лампочку тоже берем на 12 Вольт. Теперь между одним щупом блока питания и лампочки вставляем конденсатор:

А вот если напрямую сделать, то горит:

Отсюда напрашивается вывод: постоянный ток через конденсатор не течет!

Если честно, то в самый начальный момент подачи напряжения ток все-таки течет на доли секунды. Все зависит от емкости конденсатора.

Конденсатор в цепи переменного тока

Итак, чтобы узнать, течет ли переменный ток через конденсатор, нам нужен генератор переменного тока. Думаю, этот генератор частоты вполне сойдет:

Так как китайский генератор у меня очень слабенький, то мы вместо нагрузки-лампочки будем использовать простой на 100 Ом. Также возьмем и конденсатор емкостью в 1 микрофарад:

Спаиваем как-то вот так и подаем сигнал с генератора частоты:

Далее за дело берется Цифровой осциллограф OWON SDS6062 . Что такое осциллограф и с чем его едят, читаем здесь . Будем использовать сразу два канала. На одном экране будут высвечиваться сразу два сигнала. Здесь на экранчике уже видны наводки от сети 220 Вольт. Не обращайте внимание.

Будем подавать переменное напряжение и смотреть сигналы, как говорят профессиональные электронщики, на входе и на выходе. Одновременно.

Все это будет выглядеть примерно вот так:

Итак, если у нас частота нулевая, то это значит постоянный ток. Постоянный ток, как мы уже видели, конденсатор не пропускает. С этим вроде бы разобрались. Но что будет, если подать синусоиду с частотой в 100 Герц?

На дисплее осциллографа я вывел такие параметры, как частота сигнала и его амплитуда: F — это частота, Ma — амплитуда (эти параметры пометил белой стрелочкой). Первый канал помечен красным цветом, а второй канал — желтым, для удобства восприятия.

Красная синусоида показывает сигнал, который выдает нам китайский генератор частоты. Желтая синусоида — это то, что мы уже получаем на нагрузке. В нашем случае нагрузкой является резистор. Ну вот, собственно, и все.

Как вы видите на осциллограмме выше, с генератора я подаю синусоидальный сигнал с частотой в 100 Герц и амплитудой в 2 Вольта. На резисторе мы уже видим сигнал с такой же частотой (желтый сигнал), но его амплитуда составляет каких-то 136 милливольт. Да еще и сигнал получился какой-то «лохматый». Это связано с так называемыми « «. Шум — это сигнал с маленькой амплитудой и беспорядочным изменением напряжения. Он может быть вызван самими радиоэлементами, а также это могут быть помехи, которые ловятся из окружающего пространства. Например очень хорошо «шумит» резистор. Значит «лохматость» сигнала — это сумма синусоиды и шума.

Амплитуда желтого сигнала стала меньше, да еще и график желтого сигнала сдвигается влево, то есть опережает красный сигнал, или научным языком, появляется сдвиг фаз . Опережает именно фаза, а не сам сигнал. Если бы опережал сам сигнал, то у нас бы тогда получилось, что сигнал на резисторе появлялся бы по времени раньше, чем сигнал, поданный на него через конденсатор. Получилось бы какое-те перемещение во времени:-), что конечно же, невозможно.

Сдвиг фаз — это разность между начальными фазами двух измеряемых величин . В данном случае напряжения. Для того, чтобы произвести замер сдвига фаз, должно быть условие, что у этих сигналов одна и та же частота . Амплитуда может быть любой. Ниже на рисунке приведен этот самый сдвиг фаз или, как еще его называют, разность фаз :

Давайте увеличим частоту на генераторе до 500 Герц

На резисторе уже получили 560 милливольта. Сдвиг фаз уменьшается.

Увеличиваем частоту до 1 КилоГерца

На выходе у нас уже 1 Вольт.

Ставим частоту 5 Килогерц

Амплитуда 1,84 Вольта и сдвиг фаз явно стает меньше

Увеличиваем до 10 Килогерц

Амплитуда уже почти такая же как и на входе. Сдвиг фаз менее заметен.

Ставим 100 Килогерц:

Сдвига фаз почти нет. Амплитуда почти такая же, как и на входе, то есть 2 Вольта.

Отсюда делаем глубокомысленные выводы:

Чем больше частота, тем меньшее сопротивление конденсатор оказывает переменному току. Сдвиг фаз убывает с увеличением частоты почти до нуля. На бесконечно низких частотах его величина составляет 90 градусов или π/2 .

Если построить обрезок графика, то получится типа что-то этого:

По вертикали я отложил напряжение, по горизонтали — частоту.

Итак, мы с вами узнали, что сопротивление конденсатора зависит от частоты. Но только ли от частоты? Давайте возьмем конденсатор емкостью в 0,1 микрофарад, то есть номиналом в 10 раз меньше, чем предыдущий и снова прогоним по этим же частотам.

Смотрим и анализируем значения:

Внимательно сравните амплитудные значения желтого сигнала на одной и той же частоте, но с разными номиналами конденсатора. Например, на частоте в 100 Герц и номиналом конденсатора в 1 мкФ амплитуда желтого сигнала равнялась 136 милливольт, а на этой же самой частоте амплитуда желтого сигнала, но с конденсатором в 0,1 мкФ уже была 101 милливольт(в реальности еще меньше из за помех). На частоте 500 Герц — 560 милливольт и 106 милливольт соответственно, на частоте в 1 Килогерц — 1 Вольт и 136 милливольт и так далее.

Отсюда вывод напрашивается сам собой: при уменьшении номинала конденсатора его сопротивление стает больше.

С помощью физико-математических преобразований физики и математики вывели формулу для расчета сопротивления конденсатора. Прошу любить и жаловать:

где, Х С — это сопротивление конденсатора, Ом

П — постоянная и равняется приблизительно 3,14

F — частота, измеряется в Герцах

С — емкость, измеряется в Фарадах

Так вот, поставьте в эту формулу частоту в ноль Герц. Частота в ноль Герц — это и есть постоянный ток. Что получится? 1/0=бесконечность или очень большое сопротивление. Короче говоря, обрыв цепи.

Заключение

Забегая вперед, могу сказать, что в данном опыте мы получили (ФВЧ). С помощью простого конденсатора и резистора, применив где-нибудь в звуковой аппаратуре такой фильтр на динамик, в динамике мы будет слышать только писклявые высокие тона. А вот частоту баса как раз и заглушит такой фильтр. Зависимость сопротивления конденсатора от частоты очень широко используется в радиоэлектронике, особенно в различных фильтрах, где надо погасить одну частоту и пропустить другую.

Конденсатор, видимо, есть самый первый прибор, с помощью которого научились достаточно долго удерживать электрические заряды в одном месте.

Если зарядить какой-нибудь диэлектрик трением, например, ту же классическую расческу, потерев ее шерстью, то заряд на ее поверхности останется на некоторое время. Однако ни накопить его, ни как-то использовать не удастся: кроме пары-тройки фокусов с притягиванием к расческе всякого мусора, ничего не выйдет. Металл же зарядить трением вообще невозможно. Все заряды, которые были бы как-то им приняты, на поверхности не удерживаются, а разбегаются сразу по всей массе применяемого металла. Или сбегают с него, благодаря большой площади контакта с воздухом, всегда содержащим влагу, что делает задачу невозможной.

Удалось придумать накопление электричества благодаря свойству притяжения друг к другу зарядов разного знака. Если два листочка из фольги прижать друг к другу, проложив между ними тонкий слой хорошего диэлектрика, то такой сэндвич можно зарядить, прикоснувшись телами, содержащими заряды разного знака, к разным листочкам фольги. Заряды разного знака притягиваются друг к другу и обязательно побегут в фольге навстречу друг другу. Они бы и разрядились, не будь между слоями фольги диэлектрика. И заряды только растекутся каждый по своему листу фольги и, притягиваясь друг к другу, будут находиться в ней достаточно долго.

Вот это и называется конденсатор. Чем больше площадь фольги — тем больше емкость. Чтобы добиться большой площади, фольгу с изолятором сворачивают рулоном — две ленты фольги и две ленты бумаги — и помещают в банку, выводя наружу от каждой ленты по контакту. Снаружи банка запаивается, чтобы предотвратить поступление влаги внутрь. Вездесущая влага же и является причиной, по которой бумажную ленту пропитывают парафином.

а) устройство, б) внешний вид

1 – фольговые обкладки, 2 – внутренние выводы обкладок,
3 – парафинированная бумага, 4 – металлический корпус, 5 – провод

На рисунке изображено, как устроен простейший фольговый автомобильный конденсатор. У него один контакт выведен от одной обкладки наружу проводом, а другим является металлический корпус, внутри присоединенный ко второй обкладке.

Работа конденсатора в электрической цепи

Уже давно мы отошли от понимания электричества в терминах движения, действия зарядов и так далее. Теперь мы мыслим понятиями электрических цепей, где обычными вещами являются напряжения, токи, мощность. И к рассмотрению поведения зарядов прибегаем только, чтобы понять, как работает в цепи какое-нибудь устройство.

Например, конденсатор в простейшей цепи постоянного электрического тока является просто разрывом. Обкладки ведь не соприкасаются друг с другом. Поэтому, чтобы понять принцип действия конденсатора в цепи, придется все-таки вернуться к поведению зарядов.

Зарядка конденсатора

Соберем простую электрическую цепь, состоящую из аккумулятора, конденсатора, резистора и переключателя.

ε c – ЭДС аккумулятора, C – конденсатор, R – резистор, K – переключатель

Когда переключатель никуда не включен, тока в цепи нет. Если подключить его к контакту 1, то напряжение с аккумулятора попадет на конденсатор. Конденсатор начнет заряжаться настолько, насколько хватит его емкости. В цепи потечет ток заряда, который сначала будет довольно большим, а по мере зарядки конденсатора будет уменьшаться, пока совсем не сойдет на нуль.

Конденсатор при этом приобретет заряд такого же знака, как и сам аккумулятор. Разомкнув теперь переключатель К, получим разорванную цепь, но в ней стало два источник энергии: аккумулятор и конденсатор.

Разрядка конденсатора

Если теперь перевести переключатель в положение 2, то заряд, накопленный на обкладках конденсатора, начнет разряжаться через сопротивление R.

Причем, сначала, при максимальном напряжении, и ток будет максимальным, величину которого можно вычислить, зная напряжение на конденсаторе, по закону Ома. Ток будет течь, то есть конденсатор будет разряжаться, а напряжение его падать. Соответственно и ток будет все меньше и меньше. И когда в конденсаторе заряда совсем не останется, ток прекратится.

У ситуации, описанной в этих двух случаях, есть интересные особенности:

1. Электрическая батарея постоянного напряжения, работая в цепи с конденсатором, дает, тем не менее, переменный ток: при зарядке он изменяется от максимального значения до 0.
2. Конденсатор, имея некоторый заряд, при разряжении через резистор, даст тоже переменный ток, изменяющийся от максимального значения до 0.
3. В обоих случаях после непродолжительного действия ток прекращается. Конденсатор в обоих случаях после этого демонстрирует разрыв в цепи — ток больше не течет.

Описанные процессы называются переходными. Они имеют место в электрических цепях с постоянным напряжением питания, когда в них установлены реактивные элементы. После прохождения переходных процессов реактивные элементы перестают влиять на режимы токов и напряжений в электрической цепи. Время, в течение которого переходный процесс завершается, зависит как от емкости конденсатора C, так и от активного сопротивления нагрузки R. Очевидно, что чем они больше, тем больше нужен и интервал времени, пока переходный процесс не завершится.

Параметр, характеризующий время переходного процесса, называется «постоянной времени» для данной схемы, обозначается греческой буквой «тау»:

Произведение сопротивления в омах на емкость в фарадах, если рассмотреть внимательно эти единицы измерения, действительно дает величину в секундах.

Однако переходный процесс разрядки конденсатора — это процесс плавный. То есть, грубо говоря, он не заканчивается никогда.

U c – напряжение на конденсаторе (вольт), U 0 – первоначальное напряжение заряженного конденсатора, t – время (сек)

На рисунке видно, что конденсатор будет разряжаться «всегда», так как чем меньше на нем остается зарядов, тем меньший ток будет бежать по цепи, следовательно, тем медленнее будет идти процесс разрядки. Процесс экспоненциальный. По времени отложены значения в секундах величин, кратных постоянной времени. С некоторых значений можно считать процесс практически законченным, например, при 5t, когда напряжения на конденсаторе осталось порядка 0,7%.

Режим, когда переходный процесс завершен, называется стационарным, или режимом постоянного тока.

Принцип работы на переменном напряжении

Так же, как в механике масса обладает свойством инерции, в электричестве заряд в конденсаторе тоже проявляет инерционность. Действительно, при любых электрических процессах он начинает подзаряжаться (если напряжение на его контактах имеет такую же полярность, как и заряд в нем) или разряжаться (если полярность противоположная). Это влияет на картину токов в цепи, а на синусоидальном токе проявляется как сдвиг фазы между напряжением и током.

Фактически в цепи переменного тока непрерывно происходит переходный процесс.

Переменное напряжение U то подзаряжает, то разряжает конденсатор, в результате этого в нем течет ток I, сдвинутый по времени на 90° от периода колебаний напряжения.

Считается, что конденсатор пропускает переменный ток, причем введен параметр «кажущееся сопротивление конденсатора». Он зависит от емкости конденсатора С и от частоты переменного напряжения ω.

Это реактивное сопротивление, которое используется в расчетах цепей, содержащих инерционные, реактивные компоненты. То есть везде, где применяются конденсаторы и катушки индуктивности.

Назначение компонента

Из рассмотренных свойств ясно, что нужны конденсаторы не как источники электрического питания, а именно как реактивные элементы схем, чтобы создавать определенные режимы переменного/импульсного тока.

Используются конденсаторы настолько многообразно, что здесь, на уровне «конденсатор для чайников», можно перечислить только бегло их применение:

• В выпрямителях служат для сглаживания пульсаций тока.
• В фильтрах (совместно с резисторами и/или индуктивностями) выступают в роли частотно зависимого элемента для выделения или гашения определенной полосы частот.
• В колебательных контурах используется конденсатор, работающий при генерации синусоидального напряжения.
• Несут функцию накопителя в устройствах, где нужно обеспечить мгновенное выделение большой энергии в виде импульса — например, в фотовспышках, лазерах и т.д.
• Используются в схемах точного управления временными событиями с использованием простейших по строению RC-цепей — реле времени, генераторы одиночных импульсов и т.д.
• Фазосдвигающий конденсатор применяется в схемах питания синхронных и асинхронных, а также однофазных и трехфазных двигателей переменного тока.

Кроме собственно прибора «конденсатор», вполне успешно используются в технике явления, в основе которых лежит электрическая емкость.

Уровень можно измерить, используя факт того, что жидкость, поднимаясь в датчике между проводниками, играющими роль обкладок, меняет диэлектрическую проницаемость среды, а, следовательно, и емкость прибора, что он и показывает как изменение уровня.

Аналогично этому, сверхмалые толщины можно измерять, меняя расстояние между двумя проводниками-обкладками или их эффективную площадь.

Конденсаторы представляют собой электронные компоненты, используемые для хранения электрического заряда. Конденсаторы могут иметь различную форму, но всегда похожи друг на друга внутри.

Конденсатор, как правило, состоит из двух электропроводящих пластин (электродов), которые изолированы друг от друга диэлектриком.
Величина (емкость) накопленного заряда определяется поверхностью электродов и расстояния между ними. Большая площадь и меньшее расстояние обеспечивает более высокую емкость.

Для расчета емкости мы используем следующее соотношение:

С = e х A / d

• C = емкость в фарадах
• A = площадь в м2
• d = расстояние между электродами
• е = диэлектрическая проницаемость диэлектрика

Единицей измерения емкости является фарад. Один фарад — это такая емкость, при которой заряд в 1 кулон создает напряжение между обкладками в 1 вольт.

Обозначение конденсатора на схемах:

Для того, чтобы лучше понять взаимосвязь между параметрами конденсатора, рассмотрим следующую упрощенную эквивалентную схему:

• Rs — последовательное сопротивление выводов и электродов, электролита, а также потери в диэлектрике.
• Ls — индуктивность выводов и электрод.
• C – емкость.
• Rр — сопротивление изоляции в диэлектрике.

Виды конденсаторов

Постоянные конденсаторы

Бумажные конденсаторы (KLMP, KSMP) в большинстве заменены пластиковыми. Несмотря на высокую диэлектрическую проницаемость бумажных конденсаторов они крупнее и дороже, чем пластиковые.

Преимущества бумажных конденсаторов — устойчивость к импульсному напряжению, низкое содержание углерода (приблизительно 3%, для сравнения у пластиковых 40…70%) приводит к хорошему самовосстановлению и небольшой риск возгорания. В настоящее время бумажные конденсаторы используются исключительно для подавления помех.

Конденсаторы полистирольные и полиэфирные (KSF, MKSE, MKSF, MKSP) конденсаторы изготавливаются из металлизированной полиэфирной пленки.

Слюдяные конденсаторы (КСО) многослойные, построены так же, как и керамические конденсаторы, электрод может быть выполнен из серебра. Слюда является минералом, добываемым в шахтах Индии, где его качество особенно высоко.

Этот материал очень твердый и прочный, отличается тем, что он разделяется на тонкие пластины, которые могут быть оснащены электродами.
Электрические свойства, например, сопротивление изоляции, потери и стабильность вполне сопоставимы с лучшими искусственными диэлектриками и керамикой.

Слюдяные конденсаторы, тем не менее, являются относительно крупными и дорогими, в результате чего в значительной степени подлежат замене полипропиленовыми конденсаторами. Слюдяные конденсаторы часто используется в высокочастотных схемах, которые требуют не только низкие потери, но и высокую стабильность частоты и температуры. Они изготавливаются емкостью от 1 пФ и до 0,1 мкФ.

Керамические конденсаторы (KCP, КФП, КЧР, KFR) производятся из одной или нескольких керамических пластин с нанесением металлического напыления (электроды). Керамический конденсатор с одним слоем диэлектрика называется «однослойным». Когда конденсатор состоит из нескольких слоев диэлектрика, его называют многослойный. Керамические конденсаторы изготавливаются емкостью от 0,5 пФ и до нескольких сотен микрофарад. Конденсаторы емкостью больше чем 10 мкФ достаточно редки из-за высокой цены.

Электролитические конденсаторы (KEN, KEO, SME, T, UL, KERMS) имеют алюминиевые или танталовые электроды. Поверхность анода (положительный полюс) покрыт очень тонким слоем оксида, который действует в качестве диэлектрика. Для того чтобы уменьшить расстояние между оксидным слоем и катодом (отрицательный полюс) используют электролит с низким сопротивлением.

Алюминиевые влажные электролитические конденсаторы . Они содержат электролит, состоящий из борной кислоты, этиленгликоля, соли и растворителя. Электроды вытравливаются в кислотной ванне, чтобы получить пористую поверхность. Таким образом, поверхность возрастает до 300 раз.

Танталовые конденсаторы . Они имеют в качестве диэлектрика оксид тантала с превосходными электрическими свойствами. Анод конденсатора выполнен путем спеканием порошка тантала. Около 50% объема состоит из пор, в результате чего внутренняя поверхность в 100 раз больше, чем внешняя.

После нанесения покрытия на слой оксида тантала, образующегося в кислотной ванне, конденсатор погружают в раствор диоксида марганца, заполняющий все поры. Контакт с катодом, который состоит из электропроводной серебряной краски, получается путем покрытия слоем углерода в виде графита.

Переменные конденсаторы

Эти конденсаторы имеют переменную емкость с воздушным диэлектриком (AM, FM) или керамические оборотные конденсаторы.
Воздушный конденсатор выполнен из двух параллельных сборок пластин (ротора и статора), которые изменяют свое положение из-за чего меняется и емкость такого конденсатора.

Параметры конденсаторов

• Номинальная емкость — значение емкости. Фактическая емкость на практике равна номинальной емкости с учетом допусков связанных с изменением диэлектрической проницаемости диэлектрика вследствие изменения окружающей температуры. Значения допусков зависят от типа диэлектрика.
• Номинальное напряжение — максимально допустимое напряжение, которое может быть на конденсаторе. Это напряжение, как правило, является суммой постоянного напряжения и пикового значения переменного напряжения.
• Сопротивление изоляции конденсатора — это электрическое сопротивление конденсатора постоянному току определенного напряжения. Оно характеризует качество диэлектрика и качество его изготовления.

Люди, далекие от техники, даже не задумываются, что в конструкции современных электроприборов стоят различные элементы, благодаря которым и работает эта техника. Они даже не понимают о чем идет речь, когда окружающие их знатоки ведут разговоры о технике. Но иногда любопытство берет верх, и они начинают задавать вопросы. Например, зачем нужен конденсатор?

Чтобы удовлетворить любопытство, постараемся объяснить его функции и выявить, в каких областях конденсаторы нашли свое применение.

Что такое конденсатор?

Конденсатор, по-народному – «кондер», устройство, которое используется в электрических цепях для накопления электрической энергии. Конденсаторы применяются при фильтрации помех, в сглаживающих фильтрах в источниках электропитания, цепях межкаскадовых связей и во многих других областях радиотехники.

Конструкция и средства использующихся материалов определяют электрическую характеристику «кондера». В устройство конденсатора входят обкладки (или пластины), находящиеся друг перед другом. Делают их из токопроводящего и изолирующего материала. В качестве изоляции могут выступать слюда или бумага.

Емкость у конденсатора может быть разной. Она увеличивается в размерах пропорционально площади обкладок, а ее уменьшение происходит в зависимости от расстояния между ними. Очень важным является рабочее напряжения конденсатора. Если превысить максимальное напряжение, конденсатор может сломаться из-за пробоя диэлектрика.

Как все начиналось

Принцип изготовления этого устройства был известен довольно давно, благодаря немецкому физику Эвальду Юргену фон Клейсту и его нидерландскому коллеге Питеру ван Мушенбруку. Именно они были создателями первого в мире конденсатора. Их детище было значительно примитивнее современных собратьев, ведь диэлектриком выступали стенки банки из стекла. В наши дни технологии намного совершеннее, да и создание новых материалов весьма улучшило конструкцию конденсатора.

Гениальный электротехник Павел Яблочков также смог достичь выдающихся результатов в разработке конденсаторов и в их использовании. На эту тему он создал множество публикаций. Павел Николаевич прекрасно понимал зачем нужен конденсатор , поэтому одним из первых включил «кондер» в цепь перемежающегося тока. Это имело огромное значение для развития и становления электро- и радиотехники.

В наши дни существует многообразие конденсаторов, но в основе всех их лежат две металлические пластины, которые находятся в изоляции друг от друга.

Где применяются конденсаторы

Конденсаторы окружают нас во многих областях, занимая особую нишу в электронике.

1. Телевизионная или радиотехническая аппаратура без конденсаторов не обойдется. Их применяют для фильтров-выпрямителей, создания и настройки колебательных контуров, разделения цепей с разной частотой и многого другого.
2. Радиолокационная техника использует их, чтобы получить импульсы большей мощности, а также для формирования импульсов.
3. Для искрогашения в контактах, разделения токов разной частоты, разделения цепей постоянного и переменного токов «кондеры» нужны в телеграфии и телефонии.
4. В телемеханике и автоматике с их помощью создают датчики на емкостном принципе. Здесь также нужно искрогашение в контактах, разделение цепей токов и т.д.
5. В специальных устройствах для запоминания, что используются в счетно-решающей технике.
6. Для получения мощных импульсов в лазерной технике.

Современная электроэнергетика тоже использует во всю это изобретение: для подключения к линии передачи нужной аппаратуры, чтобы повысить коэффициент мощности, для регулировки напряжения в распределительных сетях, чтобы защитить от перенапряжения, для электрической сварки, подавления радиопомех и много другого.

Зачем нужен конденсатор еще? Для металлопромышленности, автотракторной и медицинской техники, для использования атомной энергии, в фотографической технике для получения световой вспышки и аэрофотосъемки. Даже добывающая промышленность не обходится без конденсаторов. Одни конденсаторы могут быть совсем крошечными и весить меньше одного грамма, другие их «сотоварищи» поражают весом в несколько тонн и высотой более двух метров.

Огромное разнообразие типов конденсаторов дало возможность применять их в различных сферах деятельности, поэтому без них нам никак не обойтись.

Конденсатор между плюсом и минусом

Строительство

Многие виды электрических конденсаторов полярности не имеют и поэтому их включение в схему не представляет трудностей. Электролитические накопители заряда составляют особый класс, т.к. имеют положительные и отрицательные выводы, поэтому при их подключении часто возникает задача – как определить полярность конденсатора.

Как определить полярность электролитического конденсатора?

Существует ряд способов, как проверить расположение плюса и минуса на корпусе устройства. Полярность конденсатора определяется следующим образом:

• по маркировке, т.е. по нанесенным на его корпус надписям и рисункам;
• по внешнему виду;
• с помощью универсального измерительного прибора – мультиметра.

Важно правильно определить положительные и отрицательные контакты, чтобы после монтажа при подаче напряжения схема не вышла из строя.

По маркировке

Маркировка накопителей заряда, в том числе электролитических, зависит от страны, компании-производителя и стандартов, которые со временем меняются. Поэтому вопрос о том, как определить полярность на конденсаторе, не всегда имеет простой ответ.

Обозначение плюса конденсатора

На отечественных советских изделиях обозначался только положительный контакт – знаком “+”. Этот знак наносился на корпус рядом с положительным выводом. Иногда в литературе плюсовой вывод электролитических конденсаторов называют анодом, поскольку они не только пассивно накапливают заряд, но и применяются для фильтрации переменного тока, т.е. обладают свойствами активного полупроводникового прибора. В ряде случаев знак “+” ставят и на печатной плате, вблизи от положительного вывода размещенного на ней накопителя.

На изделиях серии К50-16 маркировку полярности наносят на дно, выполненное из пластмассы. У других моделей серии К50, например К50-6, знак “плюс” нанесен краской на нижнюю часть алюминиевого корпуса, рядом с положительным выводом. Иногда по низу также маркируются изделия импортные, произведенные в странах бывшего социалистического лагеря. Современная отечественная продукция отвечает общемировым стандартам.

Маркировка конденсаторов типа SMD (Surface Mounted Device), предназначенных для поверхностного монтажа (SMT – Surface Mount Technology), отличается от обыкновенной. Плоские модели имеют черный или коричневый корпус в виде маленькой прямоугольной пластины, часть которой у положительного вывода закрашена серебристой полосой с нанесенным на нее знаком “плюс”.

Обозначение минуса

Принцип маркировки полярности импортных изделий отличается от традиционных стандартов отечественной промышленности и состоит в алгоритме: “чтобы узнать, где плюс, сначала нужно найти, где минус”. Местоположение отрицательного контакта показывают как специальные знаки, так и цвет окраски корпуса.

Например, на черном цилиндрическом корпусе на стороне отрицательного вывода, иногда называемого катодом, нанесена светло-серая полоса по всей высоте цилиндра. На полосе напечатана прерывистая линия, или вытянутые эллипсы, или знак “минус”, а также 1 или 2 угловые скобки, острым углом направленные на катод. Модельный ряд с другими номиналами отличается синим корпусом и бледно-голубой полосой на стороне отрицательного контакта.

Применяют для маркировки и другие цвета, следуя общему принципу: темный корпус и светлая полоса. Такая маркировка никогда полностью не стирается и поэтому всегда можно уверенно определить полярность “электролита”, как для краткости на радиотехническом жаргоне называют электролитические конденсаторы.

Корпус емкостей SMD, изготовленных в виде металлического алюминиевого цилиндра, остается неокрашенным и имеет естественный серебристый цвет, а сегмент круглого верхнего торца закрашивается интенсивным черным, красным или синим цветом и соответствует позиции отрицательного вывода. После монтажа элемента на поверхность печатной платы частично закрашенный торец корпуса, указывающий полярность, хорошо просматривается на схеме, поскольку по сравнению с плоскими элементами имеет большую высоту.

На поверхность платы наносится соответствующее маркировке обозначение полярности цилиндрического SMD-прибора: это окружность с заштрихованным белыми линиями сегментом, где располагается отрицательный контакт. Однако следует учесть, что некоторые фирмы-производители предпочитают белым цветом отмечать положительный контакт прибора.

По внешнему виду

Если маркировка стерлась или неясна, то определение полярности конденсатора иногда возможно путем анализа внешнего вида корпуса. У многих емкостей с расположением выводов на одной стороне и не подвергавшихся монтажу плюсовая ножка длиннее, чем отрицательная. Изделия марки ЭТО, ныне устаревшие, имеют вид 2 цилиндров, поставленных друг на друга: большего диаметра и небольшой высоты, и меньшего диаметра, но существенно более высокий. Контакты расположены по центру торцов цилиндров. Положительный вывод смонтирован в торце цилиндра большего диаметра.

У некоторых мощных электролитов катод выведен на корпус, который соединен пайкой с шасси электрической схемы. Соответственно, положительный вывод изолирован от корпуса и расположен на его верхней части.

Полярность широкого класса зарубежных, а теперь и отечественных электролитических конденсаторов, определяется по светлой полосе, ассоциированной с отрицательным полюсом прибора. Если же ни по маркировке, ни по внешнему виду полярность электролита определить нельзя, то и тогда задача “как узнать полярность конденсатора” решается путем применения универсального тестера – мультиметра.

С помощью мультиметра

Перед проведением экспериментов важно собрать схему так, чтобы испытательное напряжение источника постоянного тока (ИП) не превышало 70-75% от номинала, указанного на корпусе накопителя или в справочнике. Например, если электролит рассчитан на 16 В, то ИП должен выдавать не более 12 В. Если номинал электролита неизвестен, начинать эксперимент следует с малых значений в диапазоне 5-6 В, и затем постепенно повышать напряжение на выходе ИП.

Конденсатор должен быть полностью разряжен – для этого нужно соединить его ножки или выводы накоротко на несколько секунд металлической отверткой или пинцетом. Можно подключить к ним лампу накаливания от карманного фонарика, пока она не потухнет или резистор. Затем следует внимательно осмотреть изделие – на нем не должно быть повреждений и вздутий корпуса, особенно защитного клапана.

Потребуются следующие устройства и компоненты:

• ИП – батарея, аккумулятор, блок питания компьютера или специализированное устройство с регулируемым выходным напряжением;
• мультиметр;
• резистор;
• монтажные принадлежности: паяльник с припоем и канифолью, бокорезы, пинцет, отвертка;
• маркер для нанесения знаков полярности на корпус проверяемого электролита.

Затем следует собрать электрическую схему:

• параллельно резистору с помощью “крокодилов” (т.е. щупов с зажимами) присоединить мультиметр, настроенный на измерение постоянного тока;
• плюсовую клемму ИП соединить с выводом резистора;
• другой вывод резистора соединить с контактом емкости, а ее 2 контакт присоединить к минусовой клемме ИП.

Если полярность подключения электролита правильная, мультиметр ток не зафиксирует. Т.о., контакт, соединенный с резистором, будет плюсовым. В противном случае мультиметр покажет наличие тока. В этом случае с минусовой клеммой ИП был соединен плюсовой контакт электролита.

Другой способ проверки отличается тем, что мультиметр, параллельно подключенный к сопротивлению, переводится в режим измерения постоянного напряжения. В этом случае при правильном подключении емкости прибор покажет напряжение, величина которого затем будет стремиться к нулю. При неправильном подключении напряжение сначала будет падать, но потом зафиксируется на ненулевой величине.

Согласно 3 способу прибор, измеряющий постоянное напряжение, присоединяется параллельно не сопротивлению, а проверяемой емкости. При правильном подключении полюсов емкости напряжение на ней достигнет величины, выставленной на ИП. Если же минус ИП будет соединен с плюсом емкости, т.е. неправильно, напряжение на конденсаторе поднимется до значения, равного половине величины, выдаваемой ИП. Например, если на клеммах ИП 12 В, то на емкости будет 6 В.

После окончания проверок емкость следует разрядить так же, как и в начале эксперимента.

Для чего нужен пусковой конденсатор?

Пусковой и рабочий конденсаторы служат для запуска и работы элетродвигателей работающих в однофазной сети 220 В.

Поэтому их ещё называют фазосдвигающими.

Место установки — между линией питания и пусковой обмоткой электродвигателя.

Условное обозначение конденсаторов на схемах

Графическое обозначение на схеме показано на рисунке, буквенное обозначение-С и порядковый номер по схеме.

Основные параметры конденсаторов

Ёмкость конденсатора-характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.).

Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF).

Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

• 400 В — 10000 часов
• 450 В — 5000 часов
• 500 В — 1000 часов

Проверка пускового и рабочего конденсаторов

Проверить конденсатор можно с помощью измерителя ёмкости конденсаторов, такие приборы выпускаются как отдельно, так и в составе мультиметра- универсального прибора, который может измерять много параметров. Рассмотрим проверку мультиметром.

• обесточиваем кондиционер
• разряжаем конденсатор, закоротив еговыводы
• снимаем одну из клемм (любую)
• выставляем прибор на измерение ёмкости конденсаторов
• прислоняем щупы к выводам конденсатора
• считываем с экрана значение ёмкости

У всех приборов разное обозначение режима измерения конденсаторов, основные типы ниже на картинках.

В этом мультиметре режим выбирается переключателем, его необходимо поставить в режим Fcх.Щупы включить в гнёзда с обозначением Сх.

Переключение предела измерения ёмкости ручное. Максимальное значение 100 мкФ.

У этого измерительного прибора автоматический режим, необходимо только его выбрать, как показано на картинке.

Измерительный пинцет от Mastech также автоматически измеряет ёмкость, необходимо только выбрать режим кнопкой FUNC, нажимая её, пока не появится индикация F.

Для проверки ёмкости, считываем на корпусе конденсатора её значение и ставим заведомо больший предел измерения на приборе. (Если он не автоматический)

К примеру, номинал 2,5 мкФ (μF), на приборе ставим 20 мкФ (μF).

После подсоединения щупов к выводам конденсатора ждём показаний на экране, к примеру время измерения ёмкости 40 мкФ первым прибором — менее одной секунды, вторым — более одной минуты, так что следует ждать.

Если номинал не соответствует указанному на корпусе конденсатора, то его необходимо заменить и если нужно подобрать аналог.

Замена и подбор пускового/рабочего конденсатора

Если имеется оригинальный конденсатор, то понятно, что просто-напросто необходимо поставить его на место старого и всё. Полярность не имеет значения, то есть выводы конденсатора не имеют обозначений плюс "+" и минус "-" и их можно подключить как угодно.

Категорически нельзя применять электролитические конденсаторы (узнать их можно по меньшим размерам, при той же ёмкости, и обозначению плюс и минус на корпусе). Как следствие применения — термическое разрушение. Для этих целей производители специально выпускают неполярные конденсаторы для работы в цепи переменного тока, которые имеют удобное крепление и плоские клеммы, для быстрой установки.

Если нужного номинала нет, то его можно получить параллельным соединением конденсаторов. Общая ёмкость будет равна сумме двух конденсаторов:

То есть, если соединить два конденсатора по 35 мкФ, получим общую ёмкость 70 мкФ, напряжение при котором они смогут работать будет соответствовать их номинальному напряжению.

Такая замена абсолютно равноценна одному конденсатору большей ёмкости.

Если во время замены перепутались провода, то правильное подключение можно посмотреть по схеме на корпусе или здесь: Схема подключения конденсатора к компрессору

Типы конденсаторов

Для запуска мощных двигателей компрессоров применяют маслонаполненные неполярные конденсаторы.

Корпус внутри заполнен маслом для хорошей передачи тепла на поверхность корпуса. Корпус обычно металлический, аллюминиевый.

Самые доступные конденсаторы такого типа CBB65.

Для запуска менее мощной нагрузки, например двигателей вентиляторов, используют сухие конденсаторы, корпус которых, обычно, пластмассовый.

Наиболее распространённые конденсаторы этого типа CBB60, CBB61.

Клеммы для удобства соединения сдвоенные или счетверённые.

Конденсатор (от латинского слова «condensare» — «уплотнять», «сгущать») — это двухполюсное устройство с определённой величиной или переменным значением ёмкости и малой проводимостью, которое способно сосредотачивать, накапливать и отдавать другим элементам электрической цепи заряд электрического тока.

Конденсатор или как его еще называют сокращенно просто «кондер» — это элемент электрической цепи, состоящий в самом простом варианте из двух электродов в форме пластин (или обкладок), которые накапливают противоположные разряды и поэтому они разделены между собой диэлектриком малой толщины по сравнению с размерами самих электропроводящих обкладок.На практике же, все выпускаемые конденсаторы представляют собой многослойные рулоны лент электродов в форме цилиндра или параллелепипеда, разделенных между собой слоями диэлектрика.

Принцип работы конденсатора

По принципу работы он схож с батарейкой только на первый взгляд, но все же он сильно отличается от него по принципу и скорости заряда-разряда, максимальной емкости.

Заряд конденсатора. В момент подключения к источнику питания оказывается больше всего места на электродах, поэтому и ток будет зарядки максимальным, но по мере накопления заряда, ток будет уменьшаться и пропадет полностью после полного заряда. При зарядке на одной пластине будут собираться отрицательно заряженные частицы- электроны, а на другой – ионы, положительно заряженные частицы. Диэлектрик выступает препятствием для их перескакивания на противоположную сторону конденсатора.При зарядке растет и напряжение с нуля перед началом зарядки и достигает в самом конце максимума, равного напряжению источника питания.

Разрядка конденсатора. Если после окончания зарядки отключить источник питания и подключить нагрузку R, то он сам превратится в источник тока. При подключении нагрузки образовывается цепь между пластинами. Отрицательно заряженные электроны двинуться через нагрузку к положительно заряженных ионам на другой пластине по закону притяжения между разноименными зарядами.В момент подключения нагрузки, начальный ток по закону Ома будет равняться величине напряжения на электродах (равного в конце зарядке конденсатора напряжению источника питания), разделенному на сопротивление нагрузки.
После того как пошел ток, конденсатор начинает постепенно терять заряд или разряжаться. Одновременно с этим начнет снижаться величина напряжения, соответственно по закону Ома и ток. В то же время чем выше уровень разряда обкладок, тем ниже будет скорость падения напряжения и силы тока. Процесс завершится после того, как напряжение на электродах конденсатора станет равно нулю.

Время зарядки конденсатора на прямую зависит от величины его емкости. Чем большей она величины, тем дольше будет проходить по цепи большее количество заряда.

Время разрядки зависит от величины подключенной нагрузки. Чем больше подключено сопротивление R, тем меньше будет ток разрядки.

Для чего нужен конденсатор

Конденсаторы широко используются во всех электронных и радиотехнических схемах. Они вместе с транзисторами и резисторами являются основой радиотехники.

Применение конденсаторов в электротехнических устройствах и бытовой технике:

• Важным свойством конденсатора в цепи переменного тока является его способность выступать в роли емкостного сопротивления (индуктивное у катушки). Если подключить последовательно конденсатор и лампочку к батарейке, то она не будет светиться. Но если подключить к источнику переменного тока, то она загорится. И светиться будет тем ярче, чем выше емкость конденсатора. Благодаря этому свойству они широко применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока.
• Благодаря способности конденсаторов долгое время накапливать заряд и затем быстро разряжаться в цепи с малым сопротивлением для создания импульса, делает их незаменимыми при производстве фотовспышек, ускорителей электромагнитного типа, лазеров и т. п.
• Способность конденсатора накапливать и сохранять электрический заряд на продолжительное время, сделало возможным использование его в элементах для сохранения информации. А так же в качестве источника питания для маломощных устройств. Например, пробника электрика, который достаточно вставить в розетку на пару секунд пока не зарядится в нем встроенный конденсатор и затем можно целый день прозванивать цепи с его помощью. Но к сожалению, конденсатор значительно уступает в способности накапливать электроэнергию аккумуляторной батареи из-за токов утечки (саморазряда) и неспособности накопить электроэнергию большой величины.
• Конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Он подключается к третьему выводу, и благодаря тому что он сдвигает фазу на 90 градусов на третьем выводе- становится возможным использования трехфазного мотора в однофазной сети 220 Вольт.
• В промышленности конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной энергии.

В следующей статье мы рассмотрим подробно основные характеристики и типы конденсаторов.

Основы на пальцах. Часть 2

Он же емкость — еще один вид пассивных элементов. На схеме обозначен как две одинаковые параллельные черточки. В отличии от резистора, конденсатор это нелинейный элемент. По нашей канализационной аналогии его можно сравнить с резиновым баком. Вначале, когда он пуст, вода резко его заполняет, растягивая стенки. Постепенно, когда стенки растянутся до предела, его сопротивление возрастет настолько, что поток воды остановится. А если убрать внешнее давление, то хлынет обратно.
Так же и электрический конденсатор, когда он не заряжен, то его сопротивление можно принять нулю, а вот когда зарядится, то бесконечностью, обрывом. Ток через него идет только лишь в момент заряда или разряда. После отсоединения источника тока конденсатор сам начинает действовать как источник, пока не разрядится.
Конденсаторы в электронике в основном используют как фильтрующие элементы, удаляющие помехи. Здоровенные конденсаторы на силовых цепях в блоках питания служат для подпитки системы при пиковых нагрузках, сглаживая просадки напряжения. Основан этот эффект на том, что конденсатор не пропускает постоянный ток, вот переменная составляющая через него проходит на ура. Сопротивление конденсатора переменной составляющей тока зависит от частоты этой составляющей. Чем выше частота, тем меньше сопротивление конденсатора. В итоге, все высокочастотные помехи, идущие поверх постоянного напряжения, глушатся через конденсатор на землю, оставляя после себя чисто постоянное напряжение. Сопротивление конденсатора переменной составляющей также зависит и от емкости кондера, поэтому ставя конденсаторы с разной емкостью можно отсеять разные частоты.

Конденсатор может служить времязадающим элементов в разного рода генераторах – от него будет зависеть частота генерации, либо в качестве формирователя импульса. Как, например,сброс в схемах на контроллере с инверсным Reset (мой любимый АТ89С51) . Основан сей прикол на том факте, что конденсатор пропускает постоянный ток только в период заряда, а значит если подключить инверсный reset через конденсатор на плюс, а через резистор на землю, то в начальный момент, пока конденсатор не заряжен на reset будет подан плюс питания, т.к. незаряженный конденсатор это почти короткое замыкание, а потом, когда конденсатор зарядится и превратится в обрыв, ножка reset окажется через резистор на земле. Таким образом во время пуска на ножке reset будет кратковременный импульс положительного напряжения, достаточный для первичного сброса процессора. Таким образом, например, сделано в схеме программатора для АТ89С51 с сайта atprog.boom.ru

Пример использования индуктивности

В народе катушка, грубо говоря, это кусок проволоки намотанный на каркас. В эту группу входят и дроссели и разного рода фильтры, а также некоторые антенны. Также индуктивностью обладает всё, что имеет обмотку, несмотря на то, что это не главное свойство, например двигатели или электромагниты. А значит это надо будет учитывать при проектировании цепей. Увязать индуктивность в нашу канализационную теорию было нелегко, но немного пораскинув мозгами мы таки придумали. В гидро модели катушка похожа на турбину с неслабой инерцией, где величина инерция является прообразом индуктивности. На стабильно текущий поток турбина, будучи раскрученной этим же потоком, не влияет никак, но стоит потоку ослабнуть, как турбина начнет за счет своей инерции подталкивать его. И наоборот, если турбина остановлена, то при появлении потока она будет его тормозить, пока не раскрутится. Чем больше инерция, тем сильней будет сопротивление изменению потоку.
Так и катушка индуктивности препятствует изменению тока, протекающего через неё.
Основное применение катушки в колебательных контурах генераторов и в фильтрах. Т.к. катушка имеет отличное свойство пропускать через себя постоянную составляющую и подавлять переменную. В паре с конденсатором они образуют отличный Г или П образный фильтр.

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

171 thoughts on “Основы на пальцах. Часть 2”

Тебе в школах преподавать надо… Даже мой дедушка не умел так понятно объяснять.

Конденсаторы (Всё что Вы хотели знать, но боялись спросить) ⁠ ⁠

Конденсаторы являются второй, по распространенности и степени использования, после резисторов, деталью в электронных схемах. Действительно, в любом электронном устройстве, будь то мультивибратор на 2 транзисторах или материнская плата компьютера, во всех них находят применение эти радиоэлементы.

Конденсатор обладает свойством накапливать заряд и впоследствии отдавать его. Простейший конденсатор представляет собой 2 пластины, разделенные тонким слоем диэлектрика. Емкостное сопротивление конденсатора зависит от его емкости и частоты тока. Конденсатор проводит переменный ток и не пропускает постоянный. Емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин (обкладок) конденсатора, и тем больше, чем тоньше слой диэлектрика между ними.

Устройство простейшего конденсатора

Емкости параллельно соединенных конденсаторов складываются. Емкости последовательно соединенных конденсаторов считаются по формуле, приведенной на рисунке ниже:

Формулы соединение конденсаторов

Конденсаторы бывают как постоянной, так и переменной емкости. Последние так и называются и сокращенно пишутся КПЕ (конденсатор переменной емкости). Конденсаторы постоянной емкости бывают как полярные, так и неполярные. На рисунке ниже изображено схематическое изображение полярного конденсатора:

Полярный конденсатор изображение на схеме

К полярным относятся электролитические конденсаторы. Выпускаются также танталовые конденсаторы, которые отличаются от алюминиевых электролитических, более высокой стабильностью, но и стоят дороже. Электролитические конденсаторы подвержены, по сравнению с неполярными более быстрому старению. Полярные конденсаторы имеют положительный и отрицательный электроды, плюс и минус.

Фото электролитический конденсатор

У советских электролитических конденсаторов полярность обозначалась на корпусе знаком плюс у положительного электрода. У импортных конденсаторов обозначается отрицательный электрод знаком минус. При нарушении режимов работы электролитических конденсаторов они могут вздуться и даже взорваться. У электролитических конденсаторов во избежания взрыва, делают при их изготовлении специальные насечки на крышке корпуса:

Фото конденсатора с насечками

Также электролитические конденсаторы могут взорваться, если на них по ошибке подать напряжение выше того, на которое они были рассчитаны. На фото электролитического конденсатора приведенного выше, видно надпись 33 мкФ х 100 В., это означает его емкость, равную 33 микрофарад и допустимое напряжение до 100 вольт. Неполярный конденсатор на схемах обозначается следующим образом:

Неполярный конденсатор изображение на схеме

На фото ниже изображены пленочный и керамический конденсаторы:

Конденсаторы различают по виду диэлектрика. Существуют конденсаторы с твердым, жидким и газообразным диэлектриком. С твердым диэлектриком это: бумажные, пленочные, керамические, слюдяные. Также существуют электролитические, о которых уже было рассказано выше и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Эти конденсаторы отличаются от всех остальных большой удельной емкостью. Многие, думаю, встречали на импортных конденсаторах такое цифровое обозначение:

Расшифровка цифровой маркировки конденсаторов

На рисунке выше видно, как можно посчитать номинал такого конденсатора. Например, если на конденсаторе нанесена маркировка 332, то это означает, что он имеет емкость 3300 пикофарад или 3.3 нанофарад. Ниже приведена таблица, сверяясь с которой можно легко посчитать номинал любого конденсатора с такой маркировкой:

Ёмкость 10 нанофарад (0.01 мкФ)

Конденсаторы с номинальным значением до 100 пикофорад маркируются буквой П или латинской P, например:

1пФ — 1П0 или 1Р0

1,5 пФ — 1П5 или 1Р5

15 пФ — 15П или 15 Р

Конденсаторы с номинальным значением от 100 пикофарад до 0,1микроофарад маркируются в нанофарадах буквой Н или латинской n, например:

100 пФ (0,1нФ) — Н10 или n10

150 пФ(0,15 нФ)- Н15

1000 пФ(1нФ) — 1Н0 или 1n0

1500 пФ(1,5 нФ)- 1Н5

0,01 мкФ (10 нФ) — 10Н или 10n

0,068 мкФ (68 пФ) — 68Н

Конденсаторы с номинальным значением от 0,1микрофарад и выше маркируются буквой М, например

0,1 мкФ — М10 (на некоторых видах конденсаторов такая емкость может обозначаться и в нанофарадах латинской буквой n, например 100 n=100 нФ=0,1 мкФ и т.д.)

Примеры маркировки конденсаторов

Емкость от 0 до 9999 пФ может быть указана без обозначения единицы измерения:

22 = 22p = 22П = 22пФ

Если емкость меньше 10пФ, то обозначение может быть таким:

Так же конденсаторы маркируют в нанофарадах (нФ), 1 нанофарад равен 1000пФ и микрофарадах (мкФ):

10n = 10Н = 10нФ = 0,01мкФ = 10000пФ

Н18 = 0,18нФ = 180пФ

1n0 = 1Н0 = 1нФ = 1000пФ

330Н = 330n = М33 = m33 = 330нФ = 0,33мкФ = 330000пФ

100Н = 100n = М10 = m10 = 100нФ = 0,1мкФ = 100000пФ

1Н5 = 1n5 = 1,5нФ = 1500пФ

4n7 = 4Н7 = 0,0047мкФ = 4700пФ

Маркировка числовым кодом

Если код трехзначный, то первые две цифры обозначают значение, третья – количество нулей, результат в пикофарадах.

Например: код 104, к первым двум цифрам приписываем четыре нуля, получаем 100000пФ = 100нФ = 0,1мкФ.

Если код четырехзначный, то первые три цифры обозначают значение, четвертая – количество нулей, результат тоже в пикофарадах.

4722 = 47200пФ = 47,2нФ

Существуют конденсаторы и в SMD исполнении, наиболее распространены в радиолюбительских конструкциях я думаю типы 0805 и 1206. Изображение неполярного SMD конденсатора можно видеть на рисунках ниже:

Фото SMD конденсатора

Далее показано фото электролитических SMD конденсаторов:

Промышленностью выпускаются и так называемые твердотельные конденсаторы. Внутри у них вместо электролита находится органический полимер. Переменные конденсаторы Как и резисторы, некоторые специальные конденсаторы могут изменять свою ёмкость, если это необходимо в процессе настройки. На рисунке изображено устройство конденсатора переменной емкости:

Рисунок как устроен переменный конденсатор

Регулируется емкость в переменных конденсаторах изменением площади параллельно расположенных пластин конденсатора. Делятся конденсаторы на переменные, которые имеют ручку для вращения вала, и подстроечные, которые имеют шлиц под отвертку, и также состоят из подвижной и не подвижной частей.

Фото переменный конденсатор На рисунке они обозначены как ротор и статор. Такие конденсаторы используются в радиоприемниках для настройки на нужную частоту радиовещания. Емкость таких конденсаторов обычно бывает небольшой и равняется единицам – максимум сотням пикофарад. Так обозначается на схемах конденсатор переменной емкости:

На следующем рисунке показан подстроечный конденсатор. Подстроечный конденсатор обозначается на схемах следующим образом:

Такие конденсаторы обычно регулируются только один раз при сборке и настройке радиоэлектронной аппаратуры.

Фото подстроечный конденсатор

На следующем рисунке изображено строение подстроечного конденсатора:

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Но даже 1 Фарад, это очень большая емкость, поэтому для обозначения обычно используют миллионные доли Фарад, микрофарады, а также еще более мелкие, нанофарады и пикофарады. Перевести из микрофарад в пикофарады и обратно очень легко. 1 микрофарад равен 1000 нанофарад или 1000000 пикофарад. Конденсаторы, помимо прочего, применяются в колебательных контурах радиоприемников, в блоках питания для сглаживания пульсаций, а также в качестве разделительных в усилителях.

Берем мультик и ставим его крутилку на прозвонку или на измерение сопротивления и щупами дотрагиваемся до выводов кондера. Так как у нас мультик на прозвонке и на измерении сопротивления вырабатывает постоянный ток, значит, в какой то момент времени ток будет течь, следовательно, в этот момент сопротивление кондера будет минимальным. Далее мы продолжаем держать щупы на выводах кондера и, сами того не понимая, заряжаем кондер. А пока мы его заряжаем, его сопротивление начинает также расти, пока не будет очень большое. Давайте глянем на практике, как все это выглядит.

Вот в этом момент мы только-только коснулись щупами выводов кондера.

Держим и видим, что сопротивление у нас растет

и пока не станет очень большим

Очень удобен в проверке кондеров аналоговый мультик, потому что можно без труда отслеживать плавное движение стрелки, чем мерцание цифр на цифровом мультик

Если же у нас при прикасании щупов к кондеру, мультик начинает пищать и показывать нулевое сопротивление, значит в кондере произошло короткое замыкание. А если у нас сразу же показывается единичка на мультике, значит внутри кондера произошел обрыв. Кондеры с такими эффектами считаются нерабочими и их можно смело выбрасывать в мусорку.

Неполярные кондеры проверяются проще. Ставим предел измерения на мультике на мегаОмы и касаемся щупами выводов кондера. Если сопротивление меньше 2 МегаОм, то скорее всего кондер неисправен.

Кондеры полярные и неполярные номиналом меньше чем, 0,25мкФ могут с помощью мультика проверяться только на КЗ. Чтобы проверить все таки их на работоспособность, нужен специальный прибор — LC — метр или универсальный R/L/C/Transistor-metr, но и некоторые мультиметры могут также измерять емкость кондеров, имея внутри себя такую функцию. Например мой мультиметр может без труда определить емкость кондера до 200 микроФарад. Имейте ввиду, что внутри мультиметра есть плавкий предохранитель. Если он перегорает, то некоторые функции мультиметра теряются. На моем мультике при перегорании внутреннего предохранителя у меня не работала функция измерения силы тока и измерение емкости кондеров.

В заключении хотелось бы рассказать еще об одном способе проверки кондера, но он действует только на кондеры большой емкости. Для этого способа используется замечательное свойство кондера — заряжаться и копить заряд. Заряжаем кондер, приличным напряжением, но не более чем написано на кондере, в течение пару секунд, и потом аккуратно замыкаем контакты кондера какой нибудь железкой. Железка должна быть изолирована от рук, а то испытаете всю мощь разряда кондера на себе))). Должна появиться искра. Запечатлеть искру у меня не получается на фото 🙁 , так что уж извиняйте.

ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного.

Простите за качество некоторых картинок (чем богаты).

Берегите себя и своих близких!

7K поста 40.8K подписчиков

Правила сообщества

ЕСЛИ НЕ ХОТИТЕ, ЧТОБЫ ВАС ЗАМИНУСИЛИ НЕ ПУБЛИКУЙТЕ В ЭТОМ СООБЩЕСТВЕ ПРОСЬБЫ О ПОМОЩИ В РЕМОНТЕ, ДЛЯ ЭТОГО ЕСТЬ ВТОРОЕ СООБЩЕСТВО:

Посты с просьбами о помощи в ремонте создаются в дочернем сообществе: https://pikabu.ru/community/HelpRemont

К публикации допускаются только тематические статьи с тегом «Ремонт техники».

В сообществе строго запрещено и карается баном всего две вещи:

В остальном действуют базовые правила Пикабу.

Как же я всегда хотел разбираться в электронике, в армии попал в батальон связи и именно в ремонтный взвод, думал-«Ёпта, ну сча точно научат!»

Но не тут то было. Как правило мы перепаивали какие нибудь фишки кабелей от радиостанций толщиной с руку с ипическим количеством контактов и коллекционировали КМки.

Но с конденсаторами я тогда познакомился по полной программе, брали пару кондеров размером с мобильный телефон 10-летней давности, одного же мало , соединяли параллельно и заряжали их в розетке т.к. они были 220 вольтовые , вуаля-электрошокер готов!

Разряжалась такая штука в тело даже через военную форму и жертву колбасило нещадно.

Жертв был целый батальон, но никто не смог избежать «проверки на прочность».

Напомю для понимающих 🙂

Осциллограф с1-94,1993 г. выпуска⁠ ⁠

Хотят вернуть в строй.
В таком состоянии принесли.

Чего удалось добиться:

Но через какое — то время:

Кому интересна внутрянка:

Снял все кондеры:

Поиск в интернетах, нашел все кроме 50в 20мкф. Такие не выпускают, единственный 50в 22 мкф.
Эти тоже нашел, заказал по почте:

Доставка неделю. Пока заменил кондеры в узле развертки луча.
Еще не включал. Будет дальше.
Пока всё.
Всем удачных ремонтов.

Ремонт частотника Tecorp HCP45P5⁠ ⁠

Частотник отработал примерно лет 10. Но в один прекрасный день просто не включился. Разборка показала отсутствие питания на выходе блока питания. Под подозрение попал шим-контролер uc3844b, был заменён, но безрезультатно, в дальнейшем был вычислен сдохший электролит 47мф 35в в питании этой микросхемы, заменён на на подходящий, но 50в. Частотник ожил и сейчас трудится, заодно было удалено приличное количество пыли.

Смотрим, что стало с армянскими конденсаторами за 37 лет. Магнитофон Орель-101-стерео⁠ ⁠

Есть на свете две непредсказуемые вещи: обезьяна с гранатой и армянские конденсаторы времен СССР. Никогда не угадаешь, в каком они состоянии и в какой момент «прикажут долго жить». Поэтому у восстанавливающих старую аппаратуру электролитические конденсаторы первые кандидаты на «выселение».

У меня идет процесс восстановления магнитофона «Орель-101-1-стерео». Планировал сначала восстановить лентопротяжный механизм, а потом уже заняться электронной частью. Жизнь внесла свои коррективы -понадобилось срочно выбраться в город по делам. Ну как же тут удержаться и не заглянуть в злачное местечко под названием «Радиодетали».

Список конденсаторов магнитофона был с собой и я закупился по полной.

Прежде всего решил проверить все купленные конденсаторы «входным контролем» на тестере. Интересное наблюдение: из всех 49 конденсаторов только штук 5 показали заявленную ёмкость, а остальные меньше в пределах 1-5% . Ни один конденсатор не показал ёмкость выше заявленного. Буржуи лишнего не дадут)

Дальше началась рутинная работа по замене. Поначалу, выпаивая из платы очередной конденсатор, проверял его параметры. Проверив десяток штук понял, что не зря решил поменять все. Причем экземпляров, потерявших ёмкость было не так много, наоборот, многие показывали ёмкость выше заявленного, вплоть до 150%.

Вот с сопротивлением ESR беда практически у всех: от 70-80 Ом до нескольких кОм. Также высокий процент потерь Vloss. Такая «засада» с конденсаторами К50-16.

Проверил, выпаивая по одной ножке, конденсаторы К10-7 «флажки».

Разброс ёмкостей достаточно большой, но все рабочие. Пока менять не буду.

Отдельная тема конденсаторы на плате выпрямителя. Они большой ёмкости 2200мкФ и 4700 мкФ. Марка конденсаторов К50-24 и судя по логотипу изготовлены на Северо-Задонском конденсаторном заводе.

Вроде завод работал на военку. Измерения показали, что ёмкость конденсаторов выше номинального, только у одного чуть ниже. По сопротивлению и потерям так же в норме. Смысла нет менять.

Список конденсаторов под замену я составлял, переписывая номиналы прям с плат и допустил оплошность: на плате шумоподавителя стоят 3 конденсатора К50-6, ёмкостью 5 мкФ. Я и закупил новые конденсаторы 4,7мкФ. Начал замену и обнаружил, что родные кондеры то неполярные стоят. Выпаял-проверил. Один явно дохлый заменил, остальные поставил обратно.

Еще интересный момент: часть конденсаторов на плате марки К50-35. Не знаю из какого титана сделаны его выводы, но их реально не выпрямить. Из платы выдергивал из последних сил, а выводы остаются так же изогнутыми на конце.

Надеюсь, на этом хлопоты с электроникой остались позади.

Опечалил меня главный электродвигатель. Достал я его из кожуха для смазки и решил погонять чуток. Без кожуха отчетливо ощущается вибрация. Надо будет поискать подходящий двигатель, желательно сразу с регулятором.

Пока что ждем когда пришлют китайцы пассик и ролик. Вот тогда уже можно погонять магнитофон на запись воспроизведение. Результатами обязательно поделюсь.

КАК быстро проверить все конденсаторы на плате. Простой ESR-пробник⁠ ⁠

Как определить неисправный электролитический конденсатор?

Наиболее частая причина поломки в радиоэлектронной аппаратуре — вышедшие из строя конденсаторы, и мультиметром далеко не всегда удается их идентифицировать.
Дело в том, что помимо емкости и рабочего напряжения, конденсаторы имеют ESR (или эквивалентное последовательное сопротивление) — один из самых важных параметров конденсаторов, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока.

В норме ESR очень мало – от десятых долей ома до нескольких ом. Но когда конденсатор выходит из строя, оно возрастает, что может вызвать неправильную работу или неисправность остальных компонентов схемы.

Для измерения параметра ESR можно приобрести и готовый тестер, но я предлагаю вам собрать простой и надежный тестер ESR из доступных компонентов своими руками. Он отличается надежностью конструкции и возможностью измерений прямо на плате, без выпайки компонентов и риска повредить прибор.

На одном из форумов я нашел схему и решил повторить ее. В процессе настройки произвел некоторые доработки – а именно – изменил намоточные данные трансформатора, убрал резистор 10кОм из цепи вторичной обмотки и оставил только подстроечный резистор на 10 кОм. Также в цепи базы транзистора заменил резистор 100кОм на подстроечный 10кОм. Сделал эти изменения по той причине, что с исходными номиналами схема не работала.

Трансформатор намотал на тороидальное кольцо, первичную обмотку 50 витков с отводом от центра, и вторичную 50 витков, намотал проводом 0,25мм, виток к витку. Вторичную заизолировал кусочком ткани и поверх нее намотал 6 витков провода 0,5мм для измерительной обмотки. Все обмотки мотал в одном направлении. Пропитал готовый трансформатор быстросохнущим лаком.

Стрелочный индикатор использовал тот, что был под рукой – от индикатора уровня записи от советского магнитофона, вы можете взять любой другой подходящий. Транзистор – BC547B, но вы можете поэкспериментировать и попробовать любой другой маломощный обратной проводимости.

Собрал конструкцию на макетной плате, купленной в магазине за 40 рублей.
Для корпуса взял старый советский футляр от линейки, вырезал из него детали нужного размера, выровнял края напильником, и склеил их между собой дихлорэтаном.

Гнезда для щупов я нашел у себя в запасах от старого осциллографа. Сами щупы сделал из медицинских игл – отрезал часть колпачка, сделал в нем отверстие для провода, надел на провод. Пластиковую часть иглы откусил таким образом, чтобы она заходила в колпачок. Саму иглу откусил кусачками до половины длины. Подпаял провод к основанию, вставил иглу в колпачок, и через отверстие залил внутрь клей B7000 для фиксации конструкции. Провод брал достаточно толстый многожильный, чтобы его сопротивление было минимальным. Разъемы взял от старой китайской термопары.

Слева в корпусе сделал отверстия для регулировки подстроечных резисторов. Справа поставил выключатель питания. Питается устройство от одной батарейки ААА, держатель для батарейки купил в радиомагазине за 25 рублей.

Давайте испытаем получившийся прибор в действии.
Включаем питание. При включении стрелка прибора отклоняется в крайнее левое положение – это следует понимать так – сопротивление на выводах прибора в данный момент максимально. При закорачивании щупов возвращается в крайнее правое – сопротивление минимально.

Теперь давайте возьмем два конденсатора одинаковой емкости – на 1 мкФ. Один современный, а другой – советский.

Берем современный, в синей изоляции. Прикладываем его контактами к щупам и видим, как стрелка отклоняется в крайнее правое положение – конденсатор имеет минимальное сопротивление переменному току, а значит, исправен и пригоден для использования.

Теперь возьмем старый советский конденсатор. Прикладываем его контактами к щупам и видим, что стрелка лишь немного отклоняется от своего исходного положения – этот конденсатор имеет большое сопротивление переменному току и скорее всего являлся причиной поломки устройства, в котором когда-то стоял. К сожалению, теперь его место только в мусорке.

Этим прибором можно проверять конденсаторы не только по отдельности, но и внутри схемы, так как сопротивление схемы в подавляющем большинстве случаев слишком велико, чтобы прибор мог на него реагировать, а переменное напряжение на выходе ESR-метра слишком низкое, чтобы транзисторы начали открываться. В случае же, если конденсатор не был разряжен, то разрядка произойдет об измерительную обмотку, а так как трансформатор отфильтрует постоянный ток, то и в схему прибора он не поступит.

Демонстрирую работу прибора на примере двух найденных у себя в закромах плат – все конденсаторы на них оказались исправными. Но на днях доводилось ремонтировать ЭЛТ-телевизор, и данный ESR-метр помог очень быстро выявить неисправность. В течение получаса были заменены пара высохших электролитов, телевизор теперь снова в строю и радует родителей.

Засланный казачок⁠ ⁠

Однажды в спортивном «Что? Где? Когда?» был задан такой вопрос. Знатокам раздаётся картинка:

Спойлеров на Пикабу нет, поэтому как-то так:

Это, конечно, вопрос на ассоциацию, которая либо придёт, либо нет. Но чтобы она в принципе могла прийти, нужно знать, что это за конденсаторы и какие у них особенности. Короче, вопрос совсем не гуманитарный и, возможно, даже чуть-чуть негуманный) Потому и справились с ним всего 14 команд из 145.

Впрочем, не ответить на него для меня было бы стыдно, ведь замена вздувшихся электролитов на материнке — это мой первый успешный опыт ремонта электроники много-много лет назад. Да и сейчас иногда приходится этим заниматься, когда имеешь дело со старыми компьютерами.

Пузатые, не выполняют никакой полезной работы, скорее даже мешают. Ну прямо как настоящие!

Сама плата от Elitegroup, конечно, ужасно дешёвая. Недаром их в своё время прозвали «Элит-труп». Даже удивительно, что до ремонта она отпахала больше десяти лет.

Выпаиваем всех подозреваемых, выясняем при помощи ESR-метра, кто тут сын казачий, а кто — хрен собачий. Большая часть — под замену.

Компьютер давно устарел морально, но раз люди попросили починить — значит, нужно.

Им — польза, а мне — возможность отвечать на заковыристые вопросики. Никогда не угадаешь заранее, какие технические познания пригодятся в интеллектуальных играх.

Скажем, помните мои посты про отбеливание пластика перекисью водорода? Представьте себе моё удивление, когда вопрос про это мне задали на передаче «Слабое звено»! Кстати, рассказать, как я туда ходил? )

О замене электролитических конденсаторов в советской аппаратуре⁠ ⁠

Тема, вроде бы заезженная, но иногда все же возникают вопросы. Ко мне обратился товарищ, который хотел самостоятельно перепаять в своем усилителе конденсаторы, с вопросом что на что можно менять, и как это лучше сделать. Попытаюсь в этой статье систематизировать информацию.

1. Для чего это нужно. У многих до сих пор в эксплуатации находится аппаратура производства времен СССР. Хорошо это или плохо мы здесь обсуждать не будем, просто примем это за факт. Кого-то вполне устраивает мощность и качество звучания советской аудиоаппаратуры, кто-то, ностальгируя по былым временам, периодически слушает кассетные или катушечные магнитофоны, кто-то занимается коллекционированием и восстановлением старой техники. Все эти люди рано или поздно сталкиваются с неисправностью имеющейся у них аппаратуры из-за выхода из строя электролитических конденсаторов. С момента распада СССР прошло уже 30 лет, а срок службы конденсаторов (кстати, любых, и современных тоже) порядка 10000 часов или около 10 лет. Большинство конденсаторов отработало двойной, а то и тройной срок службы, поэтому даже при их исправности их крайне желательно заменять, причем все без исключения чтобы не лазить потом в аппарат каждый месяц. Даже несмотря на то что большинство из них (90-95%) будет исправно.

2. Экономическая целесообразность. Иногда бывает, что даже такой несложный ремонт как простая замена конденсаторов может обойтись намного дороже чем стоимость самого аппарата. Как по затратам на новые детали, так и по стоимости работы. В этом случае для сокращения затрат можно отступить от правила замены всех конденсаторов подряд и поменять, например, только мелочевку, которая стоит недорого. А, например, большие конденсаторы фильтров питания (предварительно убедившись, что они еще выполняют свою функцию) пока оставить. Также можно отказаться от услуг мастера, выполнив эту несложную работу самостоятельно. Из инструмента потребуются лишь паяльник, припой, канифоль и кусачки. Ну и отвертка для разборки и сборки аппарата.

3. Общие принципы замены. Основные параметры конденсатора – номинальная емкость и максимальное рабочее напряжение. Ввиду того, что ряд номиналов емкости и напряжения советских конденсаторов отличается от современных (например, советский конденсатор имеет емкость 20 мкф на напряжение 6 В, а современный, ближайший к нему 22 мкф х 6,3 В) общий принцип замены следующий: советский конденсатор менять можно на современный конденсатор БОЛЬШЕЙ емкости и БОЛЬШЕГО напряжения. Менять на конденсатор с меньшим максимальным напряжением недопустимо – он выйдет из строя, так как в аппарате на него будет поступать напряжение больше того, на что он рассчитан. Менять на конденсатор меньшей емкости можно, но тогда, возможно, параметры аппарата станут гораздо хуже. Электролитические конденсаторы чаще всего применяются для двух функций: фильтрация пульсаций напряжения питания и в качестве разделительных между каскадами усиления. Емкость меньше необходимой в цепях фильтрации питания приведет к увеличению пульсаций питающего напряжения. Например, в динамиках магнитофона может появиться слабый фон переменного тока (50 или 100 Гц). Емкость меньше необходимой в сигнальных цепях между каскадами приведет к завалу АЧХ этих каскадов в области нижних частот, в том же магнитофоне это приведет к отсутствию басов.

4. Менять конденсатор в цепи питания на конденсатор большей емкости можно и нужно! Большая емкость приведет к снижению пульсаций по цепям питания. На сколько можно увеличить емкость? Да хоть в 10 раз. Будет только лучше. Но в 10 раз увеличивать все же не следует по следующей причине: в момент включения аппарата через диоды выпрямителя источника питания будет протекать большой импульсный ток заряда этих конденсаторов. Если емкость увеличить сверх всякой меры этот ток может привести к выходу этих диодов из строя. Хотя это касается только конденсаторов, непосредственно подключенных к этим диодам. Если конденсатор стоит после резистора (RC-фильтр) или дросселя (LC-фильтр) то диодам ничего не будет. В общем, рекомендация следующая: емкость конденсаторов, стоящих по цепям питания, можно смело увеличивать в 3-4-5 раз.

Емкость конденсаторов в сигнальных цепях также можно увеличивать. Это только положительным образом скажется на характеристиках сигнала. Но и тут есть один неприятный момент: в усилителях звукового сигнала зарядка переходных емкостей приводит к появлению щелчка в динамике при включении усилителя. Чем больше эта емкость, тем сильнее и неприятнее будет этот щелчок. Поэтому рекомендация следующая: емкость в сигнальных цепях можно без проблем увеличить в 1,5-2 раза.

Зачем же вообще ставить конденсаторы большей емкости? Во-первых, это приведет к незначительному, но улучшению характеристик аппарата. Во-вторых, старые советские конденсаторы зачастую имеют значительно большие габариты, чем соответствующие им по параметру современные. И современные могут просто не встать на плату из-за того, что расстояние между ножками старого было намного больше. Выводы, конечно, можно изогнуть и оставить конденсатор висеть на них в воздухе, но тогда конденсатор будет удерживаться только за счет сцепления дорожек плат, а они часто очень легко отваливаются. В третьих, ставя конденсаторы другой емкости можно значительно, в несколько раз, сократить их номенклатуру для закупки. Например, вместо конденсаторов 5мкф х 16В, 5мкф х 25В, 10мкф х 10В, 10мкф х 16В, 20мкф х 10В, 20 мкф х 16В везде ставить один и тот же конденсатор 22мкф х 35В. В четвертых, ставя конденсатор большей емкости мы, тем самым, закладываем несколько больший запас надежности, аппарат дольше проработает до того момента как емкость упадет ниже некоторого предела, при котором схема перестает функционировать. Ведь даже современные конденсаторы со временем высыхают и теряют свою емкость.

Но из этой рекомендации есть одно исключение: во времязадающих RC-цепях емкость необходимо по возможности ставить ровно такую как на схеме, иначе изменится время срабатывания чего-нибудь. Например, в схеме электронного управления ЛПМ магнитофона увеличение этих емкостей приведет к тому что магнитофон будет переключаться с режима на режим с большими задержками, что не всегда удобно пользователю. Но таких цепей крайне мало, поскольку электролитические конденсаторы из-за своих не очень хороших характеристик крайне редко используются в этом качестве.

5. Я в своей практике чаще всего использую следующие номиналы: 1мкф х 50В (размер 5х11), 10мкф х 50В (размер 5х11), 33мкф х 35В (размер 5х11), 100мкф х 25В (размер 6,3х11), 330мкф х 35В (размер 10х12,5), 1000мкф х 50В (размер 12,5х25), 2200мкф х 25В (размер 12,5х25). Этих семи номиналов хватает чтобы заменить 95 — 99% конденсаторов в любой советской бытовой аппаратуре. Какую марку выбрать – советовать не буду, это, по большей части, вкусовщина. Посоветую лишь только избегать откровенно дешевой китайщины (хотя я такие тоже использовал, проблем не было за исключением того, что 3 шт из заказанной партии 50 шт с алиэкспресс оказались уже дохлыми) и также не вижу смысла ставить в советскую аппаратуру сверхдорогие аудиофильские – после этого играть сильно лучше чем с завода она точно не станет. Лучше выбирать хороший качественный середнячок, например такие известные бренды как EPCOS, Panasonic, Jamicon, Nichicon, Rubycon, CapXon.

6. В некоторых случаях допустимо ставить конденсатор и с меньшим максимальным рабочим напряжением. Достаточно часто в советской технике конденсаторы стоят с очень большим запасом. Это могло быть связано как с отсутствием на конкретном заводе более подходящих конденсаторов, так и унификацией (чтобы не плодить на одной плате множество разных номиналов, ведь их все надо заряжать в монтажный автомат), а также, например следующим моментом: например, если конденсатор стоит на шине питания 23В, ставить сюда конденсатор на 25В рискованно – практически нет запаса по напряжению, а следующий в линейке конденсаторов серии К50-6 есть только на 50В. Поэтому его и применили. У современных конденсаторов шаг напряжений более мелкий, поэтому в вышеприведенной ситуации можно вместо конденсатора на 50В без каких-либо проблем можно применить конденсатор на 35В. Напряжения в разных точках схемы обычно проставляются рядом с соответствующими проводниками. Также о напряжении в схеме можно судить по контактам ее разъема. Если на контакте разъема какой-либо платы написано «+12В» значит данная часть схемы питается от напряжения 12В и выше него там быть просто не может, значит там можно без проблем применять конденсаторы с максимальным напряжением даже 16В. Вообще говоря, наличие и анализ схемы на конкретный аппарат существенно помогает подобрать более подходящий конденсатор из того что есть под рукой.

7. Электролитические конденсаторы – полярные! При установке необходимо строго соблюдать полярность. У советских конденсаторов обычно маркировался положительный вывод – символом «+» краской ближе к плюсовому выводу. У некоторых «+» и «-» формовались в пластике в месте выхода выводов. Также «+» наносился шелкографией на саму печатную плату, часто даже с обеих сторон платы. Но на эту маркировку полностью ориентироваться не стоит, поскольку из-за плотного расположения деталей, этот символ «+» может относиться к соседнему конденсатору или даже диоду. Также часто этот символ наносился неразборчиво или непонятно, к какому выводу он относится. Поэтому при демонтаже старого конденсатора необходимо обращать внимание и запоминать, с какой стороны у него плюс. У импортных конденсаторов почти всегда маркируется минус – контрастной полосой около соответствующего вывода. Иногда в качестве разделительного конденсатора в сигнальных цепях используется неполярный конденсатор. Отличить его можно по отсутствию маркировки плюсового или минусового вывода. На схеме он обозначается как конденсатор, у которого обе обкладки «жирные»: Конструкция его такова, что он, как бы содержит внутри два последовательно включенных обычных полярных конденсатора. Такой конденсатор можно заменить также двумя полярными, включенными последовательно встречно, например плюсами друг к другу. Емкость этих конденсаторов должна быть не менее чем в 2 раза больше заменяемого, поскольку при последовательном соединении конденсаторов, результирующая емкость батареи получается в 2 раза меньше. Некоторые специалисты советуют в точку соединения конденсаторов подавать потенциал от источника питания через высокоомный резистор. При соединении конденсаторов плюсами вместе, в эту точку надо подавать плюс источника питания. Если же конденсаторы соединяются минусами вместе, в эту точку подается максимальный отрицательный потенциал от источника питания. Резистор выбирается порядка 100 – 500 кОм. В этом случае конденсатор будет гарантированно работать под необходимым постоянным потенциалом. Я считаю эту заботу излишней, поскольку при работе пары встречно включенных конденсаторов необходимый потенциал установится автоматически за счет утечки тока одного из них, того, который в данный момент находится под отрицательным потенциалом. Использовать или нет данное схемотехническое решение – оставляю на ваш выбор и вкус. Но это решение точно не следует использовать в высокоомных цепях, например, на входе от пьезоэлектрического звукоснимателя проигрывателя или микрофонных входах. Там сопротивление этого резистора подтяжки может оказать сильное шунтирующее влияние на уровень полезного сигнала.

8. В качестве примера такого подхода рассмотрим следующую задачу: замену всех конденсаторов в кассетном магнитофоне НОТА М220-С. Вообще, этот магнитофон неисправный, но перед тем как искать неисправности, необходимо устранить ту, что там точно есть – неисправные и высохшие электролитические конденсаторы. Будем последовательно проходить всю схему, в случае применения конденсатора с отклонением от номинала, я буду объяснять почему в том или ином случае так можно сделать.

Начнем с платы логики.

На ней 5 конденсаторов: С2, С4, С9, С12, С13.

С2 – 10 мкф х 63В, С4 – 22 мкф х 25В, С9 – 10мкф х 63В, С12, С13 – 4,7мкф х 100В. С2 стоит в схеме логики, проследив по цепям можно видеть что схема питается от источника 8 В, значит напряжение на конденсаторе никогда не превысит этого значения. Можно смело заменить хоть на 16-вольтовый конденсатор. Ставим из нашей номенклатуры 10мкф х 50В. Да, это схема управления логикой, конденсаторы здесь определяют паузы и задержки между срабатываниями, их емкость увеличивать слишком сильно не следует. Поэтому С4 меняем на 33мкф х 35В, С9 также можно заменить хоть 16-вольтовым, поскольку он стоит параллельно 8-вольтовому стабилитрону. Его емкость можно увеличивать, он стоит по питанию, поэтому ставим 33мкф х 35В. С12, С13 также питаются от 8В, заменяем их на 10мкф х 50В. Емкость можно сделать больше, потому как это схема датчика автостопа, он лишь будет дольше срабатывать.

Продолжаем. Устройство входное. С1 – 10мкф х 63В, С4, С5, С6, С7, С8, С9 – 4,7мкф х 100В, С2, С3 – неполярные 5мкф х 16В. Все конденсаторы 4,7мкф стоят в звуковых цепях, емкость увеличивать можно, напряжение питания схемы (судя по контактам разъема) — +/-15В, то есть напряжение на конденсаторах никогда не превысит 30В, заменяем их на 10мкф х 50В. С1 стоит по питанию, можно поставить побольше, 33мкф х 35В (хотя, можно было бы и воткнуть 10мкф х 50, разницы никакой. Ставлю разные из соображений более равномерного расхода конденсаторов разного номинала). Неполярные С2, С3 5мкф заменяются (как было сказано выше) двумя конденсаторами 10мкф, включенными последовательно встречно, например минусами вместе. При последовательном соединении двух одинаковых конденсаторов, общая емкость батареи получается в 2 раза меньше чем емкость отдельного конденсатора. То есть, для двух конденсаторов 10мкф, включенных последовательно общая емкость получается как раз необходимые 5мкф.

Далее у нас усилитель воспроизведения.

Там конденсаторы С5, С6, С13, С14 – 10мкф х 63В заменяем на 10мкф х 50В (схема питается от +/-15В), С11, С12 заменяем на 100мкф х 25В, С15 (стоит по питанию) заменяем на 330мкф х 25В.

В схеме усилителя записи электролитических конденсаторов нет, на плате шумоподавителя тоже.

На плате усилителя мощности стоят неполярные конденсаторы 5мкф х 16В, меняем на 2х10мкф х 50В, и полярные (но на схеме почему то обозначены как неполярные) 30мкф х 6,3В – заменяем на 33мкф х 35В.

Далее плата индикаторов уровня.

Заменяем все конденсаторы на 10мкф х 50В поскольку схема питается от +/-15В.

На всех мелких платах конденсаторы поменяли, остались только на основной плате и плате источника питания.

На основной плате стоят неполярные конденсаторы 5мкф х 16В, заменяются аналогично входному устройству на 2 последовательно включенных конденсатора 10мкф х 50В, и стоят 10мкф х 63В, заменяются на те же 10мкф х 50В, поскольку эта часть схемы (генератор стирания и подмагничивания) питается от источника +/-15В.

В источнике питания. С1, С2 можно заменить на любой, 10мкф, 33мкф, 100мкф, он стоит по питанию, емкость чем больше, тем лучше. Поставим 100мкф х 25В. С5, С6, С7, С8, С10, С11 меняем на 1000мкф х 50В. С9 меняем на 2200мкф х 25В.

Следует отметить, что после замены конденсаторов, ремонта, смазки и чистки ЛПМ аппарат полностью заработал. В ЛПМ были заменены головки воспроизведения/записи из-за высокого износа и головка стирания из-за, вероятно, межвиткового замыкания (с ней генератор стирания и подмагничивания не запускался).