इलेक्ट्रिक कॅपेसिटर हे कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाच्या इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या घटकांपैकी एक आहे, ज्याचे मुख्य कार्य ऊर्जा साठवणे आणि नंतर सर्किटमध्ये परत करणे आहे. उद्योग विविध प्रकारचे कॅपेसिटर ऑफर करतो, जे प्रकार, क्षमता, आकार, अनुप्रयोगांमध्ये भिन्न आहेत.
ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि कॅपेसिटरची वैशिष्ट्ये
कॅपेसिटरच्या यंत्रामध्ये डायलेक्ट्रिकच्या पातळ थराने विभक्त केलेल्या दोन मेटल प्लेट्स-प्लेट्स असतात. प्लेट्सचे आकार आणि व्यवस्था यांचे गुणोत्तर आणि डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे वैशिष्ट्य कॅपेसिटन्स इंडेक्स निर्धारित करते.
कोणत्याही प्रकारच्या कॅपॅसिटरच्या डिझाइन डेव्हलपमेंटचा उद्देश डिव्हाइसच्या मुद्रित सर्किट बोर्डवर जागा वाचवण्यासाठी किमान परिमाणांवर आधारित जास्तीत जास्त कॅपेसिटन्स प्राप्त करणे आहे. दिसण्यात सर्वात लोकप्रिय प्रकारांपैकी एक बॅरलच्या रूपात आहे, ज्याच्या आत मेटल प्लेट्स त्यांच्या दरम्यान डायलेक्ट्रिकसह वळवल्या जातात.1745 मध्ये लीडेन (नेदरलँड्स) शहरात शोधलेल्या पहिल्या कॅपेसिटरला "लीडेन जार" असे म्हणतात.
घटकाच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत म्हणजे चार्ज आणि डिस्चार्ज करण्याची क्षमता. एकमेकांपासून थोड्या अंतरावर प्लेट्सच्या उपस्थितीमुळे चार्जिंग शक्य आहे. डायलेक्ट्रिकद्वारे विभक्त केलेले जवळपासचे चार्जेस एकमेकांकडे आकर्षित होतात आणि प्लेट्सवर रेंगाळतात आणि कॅपेसिटर स्वतः ऊर्जा साठवतो. उर्जा स्त्रोत डिस्कनेक्ट केल्यानंतर, घटक सर्किटमध्ये ऊर्जा परत करण्यासाठी, डिस्चार्जसाठी तयार आहे.
कार्यप्रदर्शन, गुणवत्ता आणि कामाची टिकाऊपणा निर्धारित करणारे पॅरामीटर्स आणि गुणधर्म:
- विद्युत क्षमता;
- विशिष्ट क्षमता;
- स्वीकार्य विचलन;
- विद्युत शक्ती;
- स्वतःचे अधिष्ठापन;
- डायलेक्ट्रिक शोषण;
- नुकसान;
- स्थिरता;
- विश्वसनीयता
चार्ज संचयित करण्याची क्षमता कॅपेसिटरची क्षमता निर्धारित करते. क्षमतेची गणना करताना, आपल्याला हे माहित असणे आवश्यक आहे:
- कव्हर क्षेत्र;
- प्लेट्समधील अंतर;
- डायलेक्ट्रिक सामग्रीचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक.
कॅपेसिटन्स वाढवण्यासाठी, प्लेट्सचे क्षेत्रफळ वाढवणे, त्यांच्यातील अंतर कमी करणे आणि डायलेक्ट्रिक वापरणे आवश्यक आहे ज्याच्या सामग्रीमध्ये उच्च डायलेक्ट्रिक स्थिरता आहे.
फॅराड (एफ) कॅपेसिटन्स दर्शविण्यासाठी वापरला जातो - मापनाचे एक एकक ज्याला त्याचे नाव इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ मायकेल फॅराडे यांच्या सन्मानार्थ मिळाले. तथापि, 1 फॅरड खूप मोठा आहे. उदाहरणार्थ, आपल्या ग्रहाची क्षमता 1 फॅराडपेक्षा कमी आहे. रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, लहान मूल्ये वापरली जातात: मायक्रोफॅरॅड (µF, फॅराडचा दशलक्षवावा) आणि पिकोफॅराड (pF, मायक्रोफॅराडचा दशलक्षवावा).
विशिष्ट कॅपॅसिटन्सची गणना कॅपॅसिटन्सच्या गुणोत्तरापासून डायलेक्ट्रिकच्या वस्तुमान (व्हॉल्यूम) पर्यंत केली जाते.हा निर्देशक भौमितिक परिमाणांवर प्रभाव टाकतो आणि डायलेक्ट्रिकची मात्रा कमी करून विशिष्ट कॅपेसिटन्समध्ये वाढ केली जाते, परंतु यामुळे ब्रेकडाउनचा धोका वाढतो.
वास्तविक पासपोर्टच्या क्षमतेच्या मूल्याचे अनुज्ञेय विचलन अचूकता वर्ग निर्धारित करते. GOST नुसार, 5 अचूकता वर्ग आहेत जे भविष्यातील वापर निर्धारित करतात. उच्च-जबाबदारी सर्किट्समध्ये सर्वोच्च अचूकता वर्गाचे घटक वापरले जातात.
डायलेक्ट्रिक सामर्थ्य चार्ज ठेवण्याची आणि कार्यरत गुणधर्म राखण्याची क्षमता निर्धारित करते. प्लेट्सवर उरलेले चार्जेस एकमेकांकडे झुकतात, डायलेक्ट्रिकवर कार्य करतात. विद्युत शक्ती ही कॅपेसिटरची महत्त्वाची मालमत्ता आहे, जी त्याच्या वापराचा कालावधी ठरवते. अयोग्य ऑपरेशनच्या घटनेत, डायलेक्ट्रिकचे ब्रेकडाउन होईल आणि घटक अयशस्वी होईल.
इंडक्टर्ससह एसी सर्किट्समध्ये सेल्फ-इंडक्टन्स विचारात घेतले जाते. डीसी सर्किट्ससाठी, ते विचारात घेतले जात नाही.
डायलेक्ट्रिक शोषण - जलद डिस्चार्ज दरम्यान प्लेट्सवर व्होल्टेजचा देखावा. उच्च-व्होल्टेज इलेक्ट्रिकल उपकरणांच्या सुरक्षित ऑपरेशनसाठी शोषणाची घटना विचारात घेतली जाते, कारण शॉर्ट सर्किट झाल्यास जीवितास धोका असतो.
डायलेक्ट्रिकच्या कमी वर्तमान प्रसारणामुळे नुकसान होते. इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे घटक भिन्न तापमान परिस्थिती आणि भिन्न आर्द्रतेमध्ये चालवताना, नुकसानाच्या गुणवत्तेच्या घटकाचा प्रभाव असतो. हे ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीमुळे देखील प्रभावित होते. कमी फ्रिक्वेन्सीवर, डायलेक्ट्रिकमधील नुकसान प्रभावित करते, उच्च फ्रिक्वेन्सीवर - धातूमध्ये.
स्थिरता हे कॅपेसिटर पॅरामीटर आहे जे सभोवतालच्या तापमानामुळे देखील प्रभावित होते.त्याचे परिणाम उलट करता येण्याजोगे, तापमान गुणांक द्वारे वैशिष्ट्यीकृत, आणि अपरिवर्तनीय, तापमान अस्थिरतेच्या गुणांकाने दर्शविले गेले आहेत.
कॅपेसिटरची विश्वासार्हता प्रामुख्याने ऑपरेटिंग परिस्थितीवर अवलंबून असते. ब्रेकडाउनचे विश्लेषण असे सूचित करते की 80% प्रकरणांमध्ये ब्रेकडाउन हे अपयशाचे कारण आहे.
उद्देश, प्रकार आणि अनुप्रयोगाच्या फील्डवर अवलंबून, कॅपेसिटरचे आकार देखील भिन्न आहेत. सर्वात लहान आणि सर्वात लहान, काही मिलिमीटर ते अनेक सेंटीमीटर आकाराचे, इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरले जातात, तर सर्वात मोठे उद्योगात वापरले जातात.
उद्देश
ऊर्जा संचयित आणि सोडण्याच्या गुणधर्माने आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये कॅपेसिटरचा व्यापक वापर निर्धारित केला आहे. प्रतिरोधक आणि ट्रान्झिस्टरसह, ते इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीचे आधार आहेत. असे एकही आधुनिक उपकरण नाही जिथे ते काही क्षमतेने वापरले जात नाहीत.
समान गुणधर्म असलेल्या इंडक्टन्ससह चार्ज आणि डिस्चार्ज करण्याची त्यांची क्षमता रेडिओ आणि टेलिव्हिजन तंत्रज्ञानामध्ये सक्रियपणे वापरली जाते. कॅपेसिटर आणि इंडक्टन्सचे दोलन सर्किट सिग्नल प्रसारित आणि प्राप्त करण्यासाठी आधार आहे. कॅपेसिटरची कॅपॅसिटन्स बदलणे आपल्याला ओसीलेटरी सर्किटची वारंवारता बदलण्याची परवानगी देते. उदाहरणार्थ, रेडिओ स्टेशन त्यांच्या स्वतःच्या फ्रिक्वेन्सीवर प्रसारित करू शकतात आणि रेडिओ त्या फ्रिक्वेन्सीशी कनेक्ट होऊ शकतात.
एक महत्त्वाचे कार्य म्हणजे एसी रिपल्स स्मूथिंग. एसी पॉवरद्वारे चालणाऱ्या कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाला चांगल्या दर्जाचे डीसी तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटर फिल्टर करणे आवश्यक आहे.
फोटोग्राफिक उपकरणांमध्ये चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगची यंत्रणा सक्रियपणे वापरली जाते.सर्व आधुनिक कॅमेरे शूटिंगसाठी फ्लॅश वापरतात, जे जलद डिस्चार्ज गुणधर्मामुळे लक्षात येते. या क्षेत्रात, अशा बॅटरी वापरणे फायदेशीर नाही जे ऊर्जा चांगल्या प्रकारे साठवू शकतात, परंतु हळूहळू ते सोडू शकतात. आणि कॅपेसिटर, त्याउलट, सर्व संग्रहित ऊर्जा त्वरित सोडतात, जे चमकदार फ्लॅशसाठी पुरेसे आहे.
कॅपेसिटरद्वारे उच्च-शक्तीच्या डाळी निर्माण करण्याची क्षमता रडार आणि लेझरच्या निर्मितीमध्ये वापरली जाते.
कॅपेसिटर टेलीग्राफी आणि टेलिफोनी, तसेच टेलीमेकॅनिक्स आणि ऑटोमेशनमध्ये स्पार्क-विझवणाऱ्या संपर्कांची भूमिका पार पाडतात, जेथे उच्च भारित रिलेचे स्विचिंग आवश्यक असते.
लांब पॉवर लाईन्सचे व्होल्टेज नियमन नुकसान भरपाई टाक्यांच्या वापराद्वारे केले जाते.
आधुनिक कॅपेसिटर, त्यांच्या क्षमतेमुळे, केवळ रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रातच वापरले जात नाहीत. ते धातूकाम, खाणकाम, कोळसा उद्योगात वापरले जातात.
मुख्य वाण
विविध प्रकारच्या ऍप्लिकेशन्स आणि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या ऑपरेटिंग परिस्थितीमुळे, विविध प्रकारचे घटक आहेत जे प्रकार आणि वैशिष्ट्यांमध्ये भिन्न आहेत. मुख्य विभागणी वर्गानुसार आणि वापरलेल्या डायलेक्ट्रिक प्रकारानुसार आहे.
कॅपेसिटरचे प्रकार, वर्गानुसार विभागलेले:
- सतत क्षमतेसह;
- परिवर्तनीय क्षमतेसह;
- ट्यूनिंग
प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणामध्ये सतत कॅपेसिटन्स घटक वापरले जातात.
सर्किटची कॅपॅसिटन्स आणि पॅरामीटर्स बदलण्यासाठी, उदाहरणार्थ, ऑसीलेटरी सर्किट्समधील वारंवारता, व्हेरिएबल कॅपेसिटन्स असलेले कॅपेसिटर वापरले जातात.त्यांच्या डिव्हाइसमध्ये, त्यांच्याकडे मेटल मूव्हेबल प्लेट्सचे अनेक विभाग आहेत, जे त्यांच्या कामाची टिकाऊपणा सुनिश्चित करतात.
ट्रिमर कॅपेसिटर उपकरणांच्या एक-वेळच्या समायोजनासाठी वापरले जातात. ते विविध कॅपॅसिटन्स रेटिंगमध्ये उपलब्ध आहेत (काही पिकोफॅरॅड्सपासून ते शंभर पिकोफॅरॅड्सपर्यंत) आणि 60 व्होल्टपर्यंतच्या व्होल्टेजसाठी रेट केले जातात. त्यांच्या वापराशिवाय, उपकरणे व्यवस्थित करणे अशक्य आहे.
कॅपेसिटरचे प्रकार, डायलेक्ट्रिकच्या प्रकाराने विभागलेले:
- सिरेमिक डायलेक्ट्रिकसह;
- फिल्म डायलेक्ट्रिकसह;
- इलेक्ट्रोलाइटिक;
- ionistors.
सिरेमिक सिरेमिक मटेरियलच्या छोट्या प्लेटच्या स्वरूपात बनवले जातात, ज्यावर मेटल लीड्स फवारल्या जातात. अशा कॅपेसिटरमध्ये भिन्न गुणधर्म असतात आणि ते उच्च-व्होल्टेज आणि कमी-व्होल्टेज दोन्ही सर्किट्ससाठी वापरले जातात.
लो-व्होल्टेज सर्किट्ससाठी, इपॉक्सी राळ किंवा प्लॅस्टिक केसेसमधील बहुस्तरीय लहान-आकाराचे घटक दहापट पिकोफॅरॅड्सपासून मायक्रोफॅरॅड्सच्या युनिट्सपर्यंत बहुतेकदा वापरले जातात. ते रेडिओ-इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये वापरले जातात आणि तीव्र हवामान परिस्थितीत कार्य करू शकतात.
हाय-व्होल्टेज सर्किट्ससाठी, दहापट पिकोफॅरॅड्सपासून हजारो पिकोफॅरॅड्सच्या क्षमतेसह मोठे सिरेमिक कॅपेसिटर बनवले जातात. ते आवेग सर्किट आणि व्होल्टेज रूपांतरण उपकरणांमध्ये वापरले जातात.
फिल्म डायलेक्ट्रिक विविध प्रकारचे असते. त्यापैकी सर्वात सामान्य लवसान आहे, ज्यामध्ये उच्च शक्ती आहे. कमी सामान्य पॉलीप्रॉपिलीन डायलेक्ट्रिक आहे, ज्याचे कमी नुकसान आहे आणि ते उच्च व्होल्टेज सर्किट्समध्ये वापरले जाते, जसे की ध्वनी प्रवर्धन सर्किट आणि मध्यम वारंवारता सर्किट्स.
वेगळ्या प्रकारचे फिल्म कॅपेसिटर सुरू होत आहेत, जे इंजिन सुरू करण्याच्या वेळी वापरले जातात आणि त्यांच्या उच्च क्षमता आणि विशेष डायलेक्ट्रिक सामग्रीमुळे, इलेक्ट्रिक मोटरवरील भार कमी करतात. ते उच्च ऑपरेटिंग व्होल्टेज आणि इलेक्ट्रिकल रिऍक्टिव पॉवर द्वारे दर्शविले जातात.
इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर क्लासिक डिझाइनमध्ये बनवले जातात. शरीर अॅल्युमिनियमचे बनलेले आहे, आत रोल केलेल्या धातूच्या प्लेट आहेत. धातूचा ऑक्साईड रासायनिक पद्धतीने एका प्लेटवर जमा केला जातो आणि दुसऱ्या प्लेटवर द्रव किंवा घन इलेक्ट्रोलाइट जमा केला जातो, ज्यामुळे डायलेक्ट्रिक बनते. अशा उपकरणाबद्दल धन्यवाद, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरमध्ये मोठी क्षमता असते, परंतु कालांतराने त्यांच्या वापराची वैशिष्ठ्यता म्हणजे त्याचे बदल.
सिरेमिक आणि फिल्म कॅपेसिटरच्या विपरीत, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरमध्ये ध्रुवीयता असते. ते, यामधून, नॉन-ध्रुवीय, या दोष नसलेल्या, रेडियल, लघु, अक्षीय मध्ये विभागलेले आहेत. त्यांच्या अनुप्रयोगाची व्याप्ती पारंपारिक संगणक आणि आधुनिक मायक्रो कॉम्प्युटर तंत्रज्ञान आहे.
तुलनेने अलीकडे दिसणारा एक विशेष प्रकार म्हणजे आयनिस्टर्स. त्यांच्या डिझाइनमध्ये, ते इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसारखेच आहेत, परंतु ते मोठ्या क्षमतेने (फराडच्या युनिट्सपर्यंत) वेगळे आहेत. तथापि, त्यांचा वापर काही व्होल्टच्या लहान कमाल व्होल्टेजपर्यंत मर्यादित आहे. मेमरी संचयित करण्यासाठी सुपरकॅपेसिटरचा वापर केला जातो: जर मोबाईल फोन किंवा लघु संगणकातील बॅटरी संपली तर, संग्रहित माहिती अपरिवर्तनीयपणे गमावली जाणार नाही.
आउटपुट आवृत्तीमधील घटकांव्यतिरिक्त, जे बर्याच काळापूर्वी दिसले होते आणि जे पारंपारिकपणे वापरले जात होते, आधुनिक घटक एसएमडी आवृत्तीमध्ये तयार केले जातात किंवा, जसे की पृष्ठभाग माउंटिंगसाठी देखील म्हणतात. उदाहरणार्थ, सर्वात लहान (1 मिमी बाय 0.5 मिमी) पासून सर्वात मोठ्या (5.7 मिमी बाय 5 मिमी) पर्यंत आणि दहापट व्होल्टपासून शेकडो पर्यंत संबंधित व्होल्टेजसह सिरॅमिकचे उत्पादन विविध आकारात केले जाऊ शकते.
इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर देखील पृष्ठभाग माउंट पॅकेजमध्ये तयार केले जाऊ शकतात. हे मानक अॅल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपॅसिटर असू शकतात किंवा ते टॅंटलम कॅपेसिटर असू शकतात, जे थोडेसे सिरेमिकसारखे दिसतात, परंतु त्यांच्यापेक्षा जास्त कॅपॅसिटन्स आणि कमी नुकसानामध्ये वेगळे असतात. ते पिन केलेले आणि नॉन-पिन केलेले SMD दोन्ही असू शकतात.
टॅंटलम कॅपेसिटरचे वैशिष्ट्य म्हणजे दीर्घ आयुष्य आणि किंचित कमी कॅपेसिटन्स मर्यादेसह कमीतकमी तोटा, परंतु त्याच वेळी ते उच्च किंमतीद्वारे वेगळे केले जातात. ते उच्च जबाबदारीच्या सर्किट्समध्ये वापरले जातात जेथे उच्च क्षमता आवश्यक असते.
तत्सम लेख:
