مقالات متفرقه

خازن چیست و کاربرد و انواع آن کدامند

 

خازن چیست و کاربرد و انواع آن کدامند

خازن چیست و کاربرد و انواع آن کدامند

 

خازن : خازن وسیله ای است که وظیفه آن ذخیره ولتاژ است. انواع مختلفی وجود دارد که در زیر به آنها اشاره خواهیم کرد.
شارژ خازن : اگر آن را به خازن منبع تغذیه وصل کنید یا در مدار قرار بگیرد ، شارژ می شود. یعنی بار الکتریکی در آن ذخیره شده است (منبع ولتاژ را به آن متصل می کنیم)
نحوه دشارژ خازن(خالی کردن خازن از ولتاژ) :
AC & DC  : خازن موجود در جریان AC جریان را عبور داده و شارژ و تخلیه می شود ، اما در جریان مستقیم (DC) سریع شارژ می شود و جریان عبور نمی کند.

خازن چیست

خازن جزئی است که مقداری از انرژی الکتریکی را در مدارها ذخیره می کند و بعداً آزاد می کند. انواع مختلفی وجود دارد که در زیر به آنها اشاره خواهم کرد.

ظرفیت خازن

ظرفیت خازن

نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن (C) گویند؛ که مقداری ثابت است.
فرمول محاسبه ظرفیت خازن
در این رابطه :
C ظرفیت خازن بر حسب فاراد
Q بار ذخیره شده برحسب کولن
V اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت
k (بدون یک)  ثابت دی‌الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ ۱=K
سطح خازن بر حسب m2
فاصله بین دو صفه خازن بر حسب متر(m)
ε۰ قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با:
ظرفیت خازن

چند نکته
۱) آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن   (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد.
۲) بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد.
۳) ظرفیت خازن با فاصله بین دو صفحه نسبت عکس دارد.
۴) ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی‌الکتریک (K) نسبت مستقیم دارد.
۵) ثابت زمانی خازن : مدت زمانی که طول می کشد تا خازن شارژ شود با مدّت زمانی که طول می کشد تا خازن دشارژ شود با هم برابراست، که به آن ثابت زمانی خازن گفته می شود .
۶) پلاریته خازن : انواعی از خازنها هستند که پایه مثبت و منفی آنها مشخّص است که به آن پلاریته می گویند و موقع استفاده این خازنها به رعایت پلاریته آنها توجّه می شود و گرنه خراب
خواهند شد، در بعضی موارد حتّی منفجر می شوند یا می ترکند.
۷) مقاومت خازنی یا راکتانس : خازن ها وقتی در مداری مورد استفـــــاده قرار می گیرند، ازخودشان یک مقاومتی نشان میدهند که به این مقاومت، راکتانس یا مقاومت خازنی گفته می شود.(که این موضوع رو در مطلبی که برا بحث فیلتر ها میخوام در آینده بزارم تو سایت قرار میدم یا به همین مطلب اضافه میکنم…موضوع جالبی هستش :-D)

شارژ و دشارژ خازن

شارژ(پر کردن یک خازن) و دشارژ( تخلیه یک خازن)
۱) اگر خازنی را در یک مدار قرار بدیم یا به یه منبع ولتاژ وصل کنیم ، بعد از مدتی خازن پر شده (حداکثر ولتاژ خودش رو ذخیره کرده) و دیگر جریانی از خود عبور نمیدهد.
(این از ویژگی های یه خازن هستش-حالا چرا اینطوریه خودم هم نمیدونم O_o )
۲) برای دشارژ کردن خازنی که در مدار است اگه منبع ولتاژ رو قطع کنیم بعد مدتی خازن تخلیه میشود.
البته میتوان با زدن دو پایه آن به هم این کار رو کرد که خیلی هم سریع تره.
توجه : البته اگه ظرفیت خازن بالا بود این کار رو نکنید ؛ مثل اینه که فاز و نول برق خونتون رو به هم وصل کنید !!! ^_^

رفتار خازن در جریان متناوب و مستقیم

خازن در جریان متناوب(AC) جریان را عبور می دهد و شارژ و دشارژ می شود  ولی در جریان مستقیم(DC) سریعا شارژ شده و جریان را عبور نمی دهد.

سری و موازی کردن خازن ها

برا یاد گرفتن نحوه سری کردن خازن ها و نحوه موازی کردن خازن ها (یعنی یاد بگیرید این خازن هایی که با هم سری یا موازی هستن رو چطور به یک خازن تبدیل کنید و مقدار معادلشون رو محاسبه کنید :-D) میتونید لینک های زیر و کتابی که ته مطلب گزاشتم (قسمت ۹ این کتاب مربوط به محاسبات خازن های سری و موازی هستش) رو ببینید و بخونید، لذا دیگه من توضیحی نمیدم، ولی اگه سوالی بود در خدمتیم.

  1. مدارهای سری و موازی
  2. همه چیز درباره ی خازن ها

انواع خازن بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت

خب اگه تازه با خازن آشنا شدید نیازی نیست این قسمت رو بخونید و خودتون رو گیج و خسته کنید الکی.

انواع خازن

انواع دسته بندی خازن ها

انواع دسته بندی خازن ها

الف) انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها
۱) مسطح
۲) کروی
۳) استوانه‌ای
ب) انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها
۱) خازن کاغذی
۲) خازن الکترونیکی
۳) خازن سرامیکی
۴) خازن متغییر
۵) خازن کروی
ج) انواع خازن بر اساس مقدار

  1. خازن ثابت ( سرامیکی – ورقه ای – میکا – الکترولیتی )
  2. خازن متغییر ( واریابل – تریمر )

توضیحاتی درباره خازن ثابت و خازن متغیر

خازن ثابت : این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ، الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد؛ اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند.
خازن متغیر : به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغیییر داد: “فاصله صفحات” ، “سطح صفحات” و “نوع دی الکتریک”. اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند.
محدوده ظرفیت خازنهای واریابل ۱۰ تا ۴۰۰ پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از ۵ تا ۳۰ پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.
نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود “واریابل” می نامند و نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن “تریمر” گویند.

الف) خازنهای سرامیکی : خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین ۵ پیکو فاراد تا ۱ میکرو فاراد است.این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و فرکانس کار خازنهای سرامیکی بالای ۱۰۰ مگاهرتز است.
عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند.
از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.

نحوه خواندن مقدار خازن عدسی

نحوه خواندن مقدار خازن عدسی

نحوه خواندن مقدار خازن
در خازن های عدسی معمولاً عددی ۱، ۲ یا ۳ رقمی بر روی بدنه آنها درج شده است که مقدار ظرفیت این نوع خازن را مشخص می کنند و نحوه تشخیص ظرفیت بدین صورت است :
اگر عدد ۱ یا ۲ رقمی بر روی بدنه این خازنها درج شده بود همان عدد مقدار ظرفیت خازن بر حسب pF (پیکو فاراد)، و اگر عدد ۳ رقمی بر روی بدنه آنها نوشته شده بود، (مثلاً ۲۲۳) دو رقم سمت چپ را می نویسیم (یعنی ۲۲) و به جای شماره رقم سمت راست صفر می گذاریم (یعنی ۲۲۰۰۰) و این عدد بیانگر مقدار خازن بر حسب pF است.

انواع خازن سرامیکی از اساس شکل و اندازه

همون طور که میبینید نوع عدسی و نوع SMD این نوع خازن موجوده، اون مدل آبی رو من تاحالا کار نکردم، اطلاعات زیادیه م دربارش ندارم متاسفانه.
انواع خازن سرامیکی

مطالعه بیشتر : Ceramic capacitor

ب) خازنهای ورقه‌ای : در خازنهای ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ، برای دی الکتریک استفاده می‌شود.

انواع خازن ورقه‌ای

خازن کاغذی : خازنهای کاغذی به دلیل ارزان بودن و اندازه کوچکشان مورد استفاده فراوان قرار می گیرند . جنس دی الکتریک آنها کاغذ آغشته به پارافین است و در ولتاژ پیش از ۶۰۰ ولت مورد استفاده قرار می گیرند . صفحات این خازنها به صورت نوارهای صاف و طویل از جنس ورقه های قلع است . کاغذ آغشته به پارافین بین دو صفحه ، حکم دی الکتریک را دارد و این هر سه بصورت لوله ، پیچیده شده اند و داخل یک استوانه قرار می گیرند .
خازنهای پلاستیکی : در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می‌روند. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند ، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از انواع دی الکتریکهایی که در این خازنها به کار می‌رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها “پلی استر” گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است.

ج) خازنهای میکا : در این نوع خازن از ورقه‌های نازک میکا در بین صفحات خازن (ورقه‌های فلزی – آلومینیوم) استفاده می‌شود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 0.01 تا 1 میکرو فاراد است. از ویژگیهای اصلی و مهم این خازنها می‌توان داشتن ولتاژ کار بالا ، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

د) خازنهای الکترولیتی : این نوع خازنها معمولاً در رنج میکرو فاراد هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است.
نام دیگر این خازنها، شیمیایی است؛ علت نامیدن آنها به این نام این است که دی ‌الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می‌کنند که در عمل، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی ، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند.
روی بدنه خازن کنار پایه منفی ، علامت –  نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .

انواع خازن الکترولیتی بر حسب جنس مواد

۱) خازن آلومینیومی : این خازن همانند خازنهای ورقه‌ای از دو ورقه آلومینیومی تشکیل شده است. یکی از این ورقه‌ها که لایه اکسید روی آن ایجاد می‌شود “آند” نامیده می‌شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقه‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. پس از پیچیدن ورقه‌ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می‌بخشد غوطه‌ور می‌سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیمهای خازن از آن می‌گذرد محکم بسته می‌شود.
۲) خازن تانتالیوم : در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا ۳ برابر) سبب می‌شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند.

انواع خازن الکترولیتی آلومینیومی بر حسب اندازه و شکل

در زیر چند تصویر از این نوع از خازن های الکترولیتی آلومینیومی رو میبینید، که تصویر اول خازن های معمولی و تصویر دوم مدل SMD (نصب سطحی) این نوع خازن ها هست که اندازشون کوچیک هستش و برا مدارات کوچیک و جمع و جور مناسب هستن.
خازن الکترولیتی
خازن الکترولیتی smd

این خازن ها پلاریته دارن(قطب + و – دارن) و لذا مهمه که چطوری در مدار قرار بگیرن، پایه – این خازن ها روشون مشخص شده که در عکس زیر مشاهده میکنید(قسمت مشخص شده پایه – خازن ما هستش، اون یکی پایه هم میشه + دیگه ^_^)
توجه : خازن الکترولیتی دیگه مثل مقاومت نیست که هر طوری که دوست داشتین بزارینش تو مدار، بلکه مثل LED هستش و جهت قرار گرفتنش در مدار مهمه.  در دو تا عنوان بعدی ترتیب پایه های + و – رو قرار دادم.
در شکل زیر هم انواع این نوع خازن رو در شکل شمایل مختلف میبینید :
Aluminum and Tantalum Electrolytic

انواع خازن الکترولیتی تانتالیوم بر حسب اندازه و شکل

والا با این نوع خازن کار نکردم تا حالا، ولی یکی از بچه ها میگفت زود منفجر میشن اینا، و با LCR متر میشه جنس اصل و قلابیش رو تشخیص داد.
خازن الکترولیتی تانتالیوم

قطبهای + و – خازن های الکترولیتی

در شکل زیر دو تا خازن سمت چپ که از نوع الکترولیتی آلمینیومی هستن، 4تای بعدی هم از رنگ زردشون تابلو هستش که از نوع الکترولیتی تانتالیوم هستن، بقیشون هم نمیدونم دقیقا laugh
قطبهای + و - خازن های الکترولیتی

تو شکل زیر هم 3مورد آخر از نوع الکترولیت آلومینیوم هتستن(3مورد سمت راست) و دو مورد سمت چپ هم مدل smd همین نوع خازن هستش، و از مورد Axial هم نمیدونم چیه داستاش.
انواع خازن الکترولیتی

 

شماتیک خازن ها

والا سر این شماتیک بخواین گیر بدین خودتونو فقط اذیت میکنید فقط اینو بگم که نوع متغیر رو که شماتیکش رو در زیر مشاهده میکنید(3تا شماتیک) این مورد به کنار، حالا خازن های بدون پلاریته(بدون +و -) تو شماتیکشون علامت + نیست، و خازن های با پلاریته تو شماتیکشون + هستش، اینو به یاد داشته باشید، تا بعدا که رفتید درباره خازن ها مطالعه کنید یا تو یه مداری خازن دیدید قاطی نکنید.
شماتیک خازن ها

 

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا