Referat prezentat de : Cristurean Daniel-Iulian & Dumbrava Miha...
Condensatorul – istoric şi tendinţe 1745 primul condensator – Pieter van Messchenbroek – Universitatea din Lyden ...
Capacitatea dependentă de geometriacondensatorului -Q A ...
Influenţa dielectricului Un rol important în comportarea condensatorului îl joacă materialul izolator (dielectricul)...
Permitivitatea- mărime complexădependentă de frecvenţă Partea reală caracterizează acumularea ...
Condensatorul – schema electricăechivalentă Rp Z ...
ZC Rp + Rs ≈ Rp 10% z o n a c a p a c itiv ã ...
Echivalenţa circuit paralel – circuitserie În unele situaţii este util să transformăm circuitul RC echivale...
Condensatoare în paralel Uneori în circuitele electronice apar conectate în paralele un conensator de valoare ...
Clasificări – criteriul constructiv Discrete  Fixe  Variabile Embedded (incluse în structură)  La nivelu...
Condensatoare discrete - clasificare Fixe  Nepolarizate  Polarizate Variabile  Cu dielectric aer  Tr...
Parametrii condensatoarelor fixe Parametri inscripţionaţi în majoritatea situaţiilor  Capacitatea nominală  Tol...
Capacitatea nominală şi toleranţa ei Pentru condensatoarele cu valori sub 1µF acest parametru respectă seriile de va...
Tensiunea nominală Vn Reprezintă tensiunea continuă maximă (sau valoarea maximă a valorii efective a unei tensiuni alter...
Tensiunea nominală Vn Valorile acestui parametru sunt realizate într-o serie de valori standardizate: 6, 12, 16, 25,...
Rezistenţa de izolaţie - Riz Caracterizează imperfecţiunea proprietăţilor de izolator a dielectricului utilizat. Se def...
Rezistenţa de izolaţie – parametri echivalenţi Parametrul, rezistenţă de izolaţie, poate fi dedus din alţi do...
Tangenta unghiului de pierderi Reprezintă raportul dintre puterea activă ce se disipă în condensator şi putere react...
Tangenta unghiului de pierderi tg(δ) – este dependentă de pulsaţie, de aceea ea se indcă în catalog la pulsaţia la c...
Coeficientul de temperatură Apare inscripţionat în cazul unor condensatoare. În funcţie de acest parametru condensatoare...
Parametri de performanţă Intervalul temperaturilor de lucru diferă mult de la o tehnologie la alta: -10oC +70oC pentru ...
Marcarea condensatoarelor Marcarea se referă la modul în care este codificată informaţia inscripţionată pe conden...
Marcarea în cod de litere şi cifre Pe unele condensatoare valoarea nominală şi tensiunea nominală pot fi inscripţion...
Marcarea în cod de litere şi cifre Un alt cod ce poate fi întâlnit este cel de 3 cifre şi o literă. Primele do...
Marcarea în codul culorilor Se pot întâlni inscripţionări diferite:  Cu trei culori – numai valoarea capacităţii no...
Exemplificarepentrucondensatoareceramice 26
Exemplificarepentrucondensatoarecu hârtie şi mică 27
Exemplificare pentrucondensatoare cu mică 28
Exerciţii – identificaţi tipul şiparametrii următoarelorcondensatoare 29
Codificarea condensatoarelor Codurile de catalog (româneşti) conţin în general informaţii structurate pe patru câmpu...
Alegerea tipului de condensator În funcţie de cerinţele aplicaţiei în care se utilizează condensatoarele ele se aleg...
Alegerea tipului de condensator A C = ε rε 0 d e le c tr o litic e c u A l e le c tr ...
Condensatoare ceramice tip I Proprietăţi:  Dielectricul o ceramică pe bază de silicaţi de magneziu cu εr∈[5-20...
Condensatoare ceramice tip II Proprietăţi:  Dielectricul o ceramică cu permitiitate electrică foarte mare, εr ...
Condensatoare cu film plastic - cu polistiren (stiroflex) sau cu myler Proprietăţi:  Dielectricul este fol...
Condensatoare cu hârtie Proprietăţi:  Dielectricul o hârtie specială, numită hârtie de condensator, pe care se depun...
Condensatoare cu mică Proprietăţi:  Dielectricul este mica iar armăturile sunt folii de staniu, cupru electrolitic s...
Condensatoare electrolitice cu aluminiu Tehnologie:  Dielectricul se obţine prin oxidarea suprafeţei armăturii...
Condensatoare electrolitice cu aluminiu Proprietăţi:  Grosimea mică a stratului de oxid, limitează dra...
Condensatoare electrolitice cu tantal Proprietăţi:  Proprietăţile mecanice superioare ale tantalului permit folosir...
Condensatoare electroliticenepolarizate Proprietăţi:  Se realizează tot pe bază de tantal, constructiv fiind două ...
Utilizarea condensatoarelorelectrolitice Semnul plus arată că armătura respectivă trebuie conectată în circuit totdeaun...
of 42

Prezentare electotehnica emaia 2

Electrotenica Condensatoare
Published on: Mar 4, 2016
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Prezentare electotehnica emaia 2

  • 1. Referat prezentat de : Cristurean Daniel-Iulian & Dumbrava Mihai 1
  • 2. Condensatorul – istoric şi tendinţe 1745 primul condensator – Pieter van Messchenbroek – Universitatea din Lyden – cunoscut sub denumirea de borcanul Lyden (Lyden jar). Tendinţele evoluţei:  Creşterea capacităţilor specifice  Scăderea dimensiunilor  Creşterea tensiunilor la care pot fi supuse 2
  • 3. Capacitatea dependentă de geometriacondensatorului -Q A r -Q +Q a ++++ ad ----- +Q b L b Armături paralele Armături cilindrice 2πεo L Armături sferice εo A C= C= b ab d ln  C = 4π ε o a b− a ε 0 =8,85419 pF/ m 3
  • 4. Influenţa dielectricului Un rol important în comportarea condensatorului îl joacă materialul izolator (dielectricul) aflat între armăturile metalice. Prin permitivitatea sa relativă εr măreşte capacitatea condensatorului: A C = ε r ⋅ C0 ; C 0 = ε 0 ⋅ d Prin câmpul electric la care apare străpungerea sa (rigiditate electrică) se limiteză superior tensiunea ce poate fi aplicată condensatorului. 4
  • 5. Permitivitatea- mărime complexădependentă de frecvenţă Partea reală caracterizează acumularea ε*=ε’+i ε’’ εd 0 de energie în condensator; Partea imaginară caracterizează disiparea de energie în condensator; Raportul lor este tangenta unghiului de pierderi; ε0 ε" tg (δ ) = ε log(ω/ω0) 5
  • 6. Condensatorul – schema electricăechivalentă Rp Z C = R s + jωL p + 1 + jωR p C 1 ZC = R s + jωL p + jωC 6
  • 7. ZC Rp + Rs ≈ Rp 10% z o n a c a p a c itiv ã ωLCondensatorul -caracteristica 1de frecvenţă 10% ωC Rs 2 ω 1 Rp ⋅ C 0,3 ⋅ ω0 ω0 = LpC 7
  • 8. Echivalenţa circuit paralel – circuitserie În unele situaţii este util să transformăm circuitul RC echivalent paralel într-un circuit serie echivalent. 8
  • 9. Condensatoare în paralel Uneori în circuitele electronice apar conectate în paralele un conensator de valoare mare cu unul de valoare C1 C2 foarte mică. C 1 C 2 10 µ 10 n În acestă situaţie condensatorul cu + 10µ 10 n capacitatea mică are rolul de a compensa L1 L2 <L1 componenta inductivă a condensatorului de valoare mare. 9
  • 10. Clasificări – criteriul constructiv Discrete  Fixe  Variabile Embedded (incluse în structură)  La nivelul plachetei  La nivelul substratului ceramic (module multicip – MCM)  La nivelul circuitelor integrate 10
  • 11. Condensatoare discrete - clasificare Fixe  Nepolarizate  Polarizate Variabile  Cu dielectric aer  Trimeri 11
  • 12. Parametrii condensatoarelor fixe Parametri inscripţionaţi în majoritatea situaţiilor  Capacitatea nominală  Toleranţa valorii nominale  Tensiunea nominală Parametri ce caracterizează neidealitatea condensatoarelor  Rezistenţa de pierderi  Tangenta unghiului de pierderi Parametri ce caracterizează influenţa mediului  Coeficientul de temperatură Parametri de performanţă  Intervalul temperaturilor de lucru  Capacitatea specifică  Domeniul frecvenţelor de lucru 12
  • 13. Capacitatea nominală şi toleranţa ei Pentru condensatoarele cu valori sub 1µF acest parametru respectă seriile de valori normalizate E6, E12, E24, ... cu toleranţele corespunzătoare. Obţinerea condensatoarelor cu toleranţe mici este mult mai dificilă decât în cazul rezistoarelor. Pentru condensatoarele de valori mari (electrolitice în special) se întâlnesc următoarele valori normalizate: 1, 2, 3, 4, 5, 8, 16, 25, 32, 64. Toleranţa lor se găseşte în limite mult mai largi: t∈[-40%; +100%] 13
  • 14. Tensiunea nominală Vn Reprezintă tensiunea continuă maximă (sau valoarea maximă a valorii efective a unei tensiuni alternative) ce poate fi aplicată la terminalele condensatorului în regim de funcţionare îndelungată la limita superioară a temperaturilor de lucru. Depăşirea valorii acestui parametru aduce condensatorul în situaţii de risc de străpungere a dielectricului. Valoarea acestui parametru este aleasă cu un coeficient de siguranţă k∈[1,5; 3] mai mică decât o tensiune de încercare (apropiată de tensiunea de străpungere) la care este supus condensatorul. Coeficientul de siguranţă acoperă fenomenele de îmbătrânire ce pot să se manifeste în cazul unor dielectrici. 14
  • 15. Tensiunea nominală Vn Valorile acestui parametru sunt realizate într-o serie de valori standardizate: 6, 12, 16, 25, 63, 70, 100, 125, 250, 350, 450, 500, 630, 1000 volţi. Pentru unele condensatoare electrolitice acest parametru este inscripţionat pe corp. Pentru celelalte tipuri de condensatoare se poate deduce din gabaritul condensatorului. 15
  • 16. Rezistenţa de izolaţie - Riz Caracterizează imperfecţiunea proprietăţilor de izolator a dielectricului utilizat. Se defineşte ca raport între tensiunea continuuă aplicată condensatorului şi curentul continuu care îl străbate. Valori tipice: 104MΩ pentru condensatoare ceramice, 102-105 pentru condensatoare cu film plastic. 16
  • 17. Rezistenţa de izolaţie – parametri echivalenţi Parametrul, rezistenţă de izolaţie, poate fi dedus din alţi doi parametri ce pot fi specificaţi pentru condensatoare (mai ales pentru cele de valori mari (electrolitice):  Constanta de timp specifică: τ = Cn ⋅ Riz Vn  Curentul de fugă (cc): If = Riz 17
  • 18. Tangenta unghiului de pierderi Reprezintă raportul dintre puterea activă ce se disipă în condensator şi putere reactivă a acestuia atunci când la bornele sale se aplică o tensiune sinusoidală: V2 P 2 Riz 1 tg (δ ) = a = = Pr V 2 ωCn Riz ωC n 2 Parametrul are şi semnificaţia raportului dintre curenţii care se închid prin rezistenţa de izolaţie şi prin capacitatea nominală atunci când se aplică o tensiune sinusoidală: I Riz 1 tg (δ ) = = I Cn ωCn Riz 18
  • 19. Tangenta unghiului de pierderi tg(δ) – este dependentă de pulsaţie, de aceea ea se indcă în catalog la pulsaţia la care a fost măsurată şi capacitatea condensatorului. Pentru un condensator ideal acest parametru este nul. În cazul condensatoarelor reale este de dorit ca el să fie cât mai mic. În funcţie de tehnologia de realizare a condensatorului acest parametru poate fi între 10-5 (condensatoare ceramice sau cu mică) şi 0,25 (cele electrolitice). În cataloage poate fi indicat şi un parametru echivalent, factorul de calitate, reprezentând inversul tangentei unghiului de pierderi: 1 Q= = ωCn Riz tg (δ ) 19
  • 20. Coeficientul de temperatură Apare inscripţionat în cazul unor condensatoare. În funcţie de acest parametru condensatoarele se împart în diferite clase. Parametrul este definit astfel: 1 dC αC = ⋅ C dT Pentru majoritatea condensatoarelor acest parametru poate fi considerat constant numai pentru un interval limitat de temperaturi. În cataloage el poate fi exprimat în parţi pe milion pe grad Celsius: 1 C − C0 αC = ⋅ [ppm/ o C] C0 T − T0 20
  • 21. Parametri de performanţă Intervalul temperaturilor de lucru diferă mult de la o tehnologie la alta: -10oC +70oC pentru condensatoarele cu hârtie, -40oC +125oC pentru cele electrolitice cu tantal. Domeniul frecvenţelor de lucru este limitat de comportarea dielectriculu şi de comportarea inductivă. În cazul condensatoarelor ceramice domeniul se extinde până la ordinul GHz, iar la cele electrolitice până la zeci de KHz. Capacitatea specifică caracterizează performanţele tehnologiei, fiind definită ca raportul dintre capacitatea nominală şi volumul condensatorului. 21
  • 22. Marcarea condensatoarelor Marcarea se referă la modul în care este codificată informaţia inscripţionată pe condensatoare.  Marcare în cod de litere şi cifre  Marcare în codul culorilor Marcarea este mult mai diversificată decât la rezistoare. Informaţia transpusă pe condensator diferă foarte mult de la un tip tehnologic la altul. 22
  • 23. Marcarea în cod de litere şi cifre Pe unele condensatoare valoarea nominală şi tensiunea nominală pot fi inscripţionate în clar iar pentru toleranţă se adugă literele standardizate (prezentate şi pentru rezistoare). B↔0,1%; C↔0,25%; D↔0,5%; F↔1%; G↔2%; H↔2,5%; J↔5%; K↔10%; M↔20% 23
  • 24. Marcarea în cod de litere şi cifre Un alt cod ce poate fi întâlnit este cel de 3 cifre şi o literă. Primele două cifre reprezită digiţii valorii nominale, a doua multiplicatorul faţă de 1 pF, iar litera toleranţa. Valoare 47, multiplicator 104, 474J toleranţă 5%=470nF, toleranţă 5% 24
  • 25. Marcarea în codul culorilor Se pot întâlni inscripţionări diferite:  Cu trei culori – numai valoarea capacităţii nominale  Cu patru culori  Cu cinci culori - pot avea semnifcaţii diferite de la un tip la altul de condensator La unele condensatoare ceramice coeficientul de temperatură poate fi indicat de culoarea corpului. Se recomandă consultarea tabelelor de echivalenţă pentru fiecare tip de condensator. 25
  • 26. Exemplificarepentrucondensatoareceramice 26
  • 27. Exemplificarepentrucondensatoarecu hârtie şi mică 27
  • 28. Exemplificare pentrucondensatoare cu mică 28
  • 29. Exerciţii – identificaţi tipul şiparametrii următoarelorcondensatoare 29
  • 30. Codificarea condensatoarelor Codurile de catalog (româneşti) conţin în general informaţii structurate pe patru câmpuri:  Câmpul I – tipul constructiv sugerat de un cod literal;  Câmpul II – familia tehnologică şi capsula utilizată (cod de cifre);  Câmpul III – valoarea capacităţii nominale;  Câmpul IV – valoarea tensiunii nominale; Exemple:  MZ 32.02 10n/25 – condensator ceramic multistrat tip II, 10 nF, 25V;  CTS-P 10.96 10/50 - condensator electrolitic cu tantal, 10µF, 50V. 30
  • 31. Alegerea tipului de condensator În funcţie de cerinţele aplicaţiei în care se utilizează condensatoarele ele se aleg din diferite familii tehnologice. Domeniul frecvenţelor în care se utilizezeză capacitatea stabileşte în primul rând tipul tehnologic la care se poate apela. O caracterizare succintă a principalelor tipuri tehnologice poate fi un reper în selectarea condensatoarelor. 31
  • 32. Alegerea tipului de condensator A C = ε rε 0 d e le c tr o litic e c u A l e le c tr o litic e c u T a m ic ã , c e r a m ic e c u p ie r d e r e m ic ã c u h â r tie c u h â r tie m e ta liz a tã c e r a m ic e K m a r e p o lis tir e n10 0 101 102 103 104 105 106 107 108 109 f 32
  • 33. Condensatoare ceramice tip I Proprietăţi:  Dielectricul o ceramică pe bază de silicaţi de magneziu cu εr∈[5-200];  Stabilitate la variaţia temperaturii; Parametri:  Toleranţe mici şi foarte mici;  Cn ∈[0,8pF-27nF]; Riz>10GΩ; tg(δ)<15x10-4;  Coeficienţi mici de temperatură şi comportare liniară; Aplicaţii: în echipamente industriale şi profesionale unde se pune accentul pe stabilitate cu temperatura, se pot utiliza şi în înaltă frecvenţă. 33
  • 34. Condensatoare ceramice tip II Proprietăţi:  Dielectricul o ceramică cu permitiitate electrică foarte mare, εr pâna la 15000;  Capacităţile specifice cele mai mari în domeniul pF şi nF; Parametri:  Toleranţe medii;  Cn ∈[33pF-100nF]; Riz>3GΩ; tg(δ)<0,035;  Coeficienţi de temperatură nedefiniţi;  Tensiuni nominale mari; Aplicaţii: în echipamente industriale şi profesionale unde se pune accentul pe miniaturizare, la decuplări şi filtrări, se utilizează la înaltă tensiune, nu au limitări în înaltă frecvenţă. 34
  • 35. Condensatoare cu film plastic - cu polistiren (stiroflex) sau cu myler Proprietăţi:  Dielectricul este folia de film plastic pe care se depun armăturile sub forma unei pelicule de Al.;  Folia se rulează rezultând astfel capacităţi specifice mai mari (myler), dar şi inductivităţi parazite; Parametri:  Toleranţe medii;  Cn ∈[47pF-6,8µF]; tg(δ) mică la cele cu stiroflex şi mare şi dependentă de temperatură la cele cu myler;  Coeficienţi de temperatură mici la cele cu stiroflex; Aplicaţii: în echipamente de uz general, la decuplări şi filtrări, au limitat domeniul de frecvenţă datorită componentei inductive. 35
  • 36. Condensatoare cu hârtie Proprietăţi:  Dielectricul o hârtie specială, numită hârtie de condensator, pe care se depun armăturile;  Hârtia chiar dacă este specială îşi poate modifica foarte mult proprietăţile (rigiditatea electrică) datorită umidităţii; Parametri:  Toleranţe mari (20%);  Cn ∈[10nF-20µF]; tg(δ) mare şi puternic dependentă de temperatură;  Capacitate specifică mică, deci gabarit mare;  Instabile cu temperatura şi umiditatea; Aplicaţii: în circuite de putere, decuplări, pornirea motoarelor, în aplicaţii unde sunt necesare capacităţi mari şi nu pot fi utilizate condensatoare electrolitice, numai la joasă frecvenţă. 36
  • 37. Condensatoare cu mică Proprietăţi:  Dielectricul este mica iar armăturile sunt folii de staniu, cupru electrolitic sau aluminiu;  Datorită tehnologiei au preţ ridicat; Parametri:  Toleranţe medii;  Cn ∈[1pF-100nF]; tg(δ)<15x10-4;  Tensiuni nominale foarte mari, până la 35KV;  Stabilitate foarte bună cu temperatura; Aplicaţii: în circuite profesionale unde se cere o foarte bună stabilitate cu temperatura, în circuite în care apar tensiuni foarte mari. 37
  • 38. Condensatoare electrolitice cu aluminiu Tehnologie:  Dielectricul se obţine prin oxidarea suprafeţei armăturii din aluminiu;  O armătură o constituie folia de aluminiu, iar cealaltă o soluţie conductoare numită electrolit;  Electrolitul poate fi impregnat într-un substrat (hârtie), obţinându-se condensatoare uscate sau semiuscate; 38
  • 39. Condensatoare electrolitice cu aluminiu Proprietăţi:  Grosimea mică a stratului de oxid, limitează drastic valoarea tensiunii la care poate fi supus condensatorul;  Capacităţi specifice mari se obţin prin mărirea suprafeţei armăturii prin asperizare;  Posibilităţile limitate de control a suprafeţei armăturii şi a grosimii dielectricului determină realizarea capacităţilor cu toleranţe foarte mari; Parametri:  Toleranţe mari [-20% +100%] pentru cele miniatură şi [-20% +50%] pentru cele de mare capacitate ;  Cn ∈[1µF-200µ F] – miniatură, Cn ∈[100µF-10mF] – mare capacitate;  Tensiuni nominale până la 350V (miniatură) şi 450V (mare capacitate);  Elemente parazite mari; Aplicaţii: în circuite industriale, numai la joasă frecvenţă 39
  • 40. Condensatoare electrolitice cu tantal Proprietăţi:  Proprietăţile mecanice superioare ale tantalului permit folosirea unor folii cu grosime mai mică;  Permitivitatea relativă a oxidului de Ta este dublă faţă de oxidul de Al; Parametri:  Toleranţe mari [-20% +30%] pentru cele picătură şi [-20% +20%] pentru cele profesionale ;  Cn ∈[0,1µF-680µ F] – picătură, Cn ∈[100µF-330 µF] – profesionale;  Tensiuni nominale până la 50V (picătură) şi 63V (profesionale);  tg(δ) mai mică decât la cele cu Al;  Elemente parazite mai mici decât cele cu Al. Aplicaţii: în circuite industriale, până la frecvenţa de 10KHz. 40
  • 41. Condensatoare electroliticenepolarizate Proprietăţi:  Se realizează tot pe bază de tantal, constructiv fiind două condensatoare cu tantal înseriate la care dielectricul este armătura comună;  Prin înseriere capacitatea specifică se micşorează; Parametri:  Toleranţe [-20% +20%]  Cn ∈[4,7µF-150µ F]; e l e c tr o lit  Tensiuni nominale până la 10V;  tg(δ) este mică; a rm ă tu ră m e ta lic ă (T a ) a r m ă tu r ă m e ta l ic ă ( T a ) + + Aplicaţii: în circuite unde sunt necesare capacităţi mari şi nu pot fi utilizate condensatoare polarizate şi nici cele cu hârtie, nu pot fi utilizate la tensiuni mari şi nici peste 20KHz. 41
  • 42. Utilizarea condensatoarelorelectrolitice Semnul plus arată că armătura respectivă trebuie conectată în circuit totdeauna la un potenţial mai mare decât cealaltă. Pe condensator se găseşte m e ta l o x id e le c t r o lit marcată fie borna pozitivă, fie + borna negativă. Dacă lipseşte marcajul, atunci carcasa este V C V C V C conectată la borna negativă. V C >0 Dacă nu se respectă condiţia vC>0 condensatorul se poate distruge prin încălzire excesivă. 42

Related Documents