خازن یک قطعه الکترونیکی غیرفعال با دو پایانه است. این پایانه ها قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی را به شکل میدان الکتریکی دارند. اگرچه، سازنده حداکثر مقدار انرژی را که یک خازن خاص می تواند ذخیره کند، تعیین می کند،اساساً یک خازن از صفحات موازی رسانا (دو یا بیشتر) تشکیل شده است که به صورت الکتریکی از هم جدا شده اند. آنها به طور کلی با مقداری عایق خوب، هوا یا خلا جدا می شوند. این ناحیه غیر عایق دی الکتریک نامیده می شود.حالا ظرفیت خازنی چیست؟مقدار انرژی که خازن می تواند ذخیره کند ظرفیت خازنی نامیده می شود.
مبانی خازن
ساختار و شکل فیزیکی خازن ها بسیار متفاوت است و انواع مختلفی از خازن ها استفاده می شود. همانطور که در بالا گفته شد، بیشتر آنها حاوی دو صفحه فلزی (رسانای الکتریکی) هستند که توسط مقداری دی الکتریک از هم جدا شده اند. هادی ممکن است یک الکترولیت، مهره متخلخل فلز، فویل یا یک لایه نازک باشد.
در اینجا یک سوال بوجود می آید، چرا به دی الکتریک نیاز داریم؟این لایه غیر رسانا برای افزایش ظرفیت شارژ یک خازن استفاده می شود. جالب است؟خوب حالا از چه موادی برای دی الکتریک استفاده کنیم؟ موادی مانند میکا، سرامیک، فیلم پلاستیکی، لایه های اکسید و شیشه برای استفاده خوب هستند. نگران نباشید، ما همه اینها را در بخش بعدی توضیح می دهیم.
ویژگی خازن ها:
خازن ها به طور گسترده در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی استفاده می شوند. بنابراین، به عنوان یک فرد علمی، باید برخی از خواص مهم خازن ها را بدانید. اینها به شرح زیر است.
- هنگامی که یک خازن در یک مدار از طریق یک ولتاژ متصل می شود، یک میدان الکتریکی در اطراف دی الکتریک ایجاد می شود. در یک صفحه بار مثبت خالص و در صفحه دیگر بار منفی ایجاد می کند.
- برخلاف یک عنصر مقاومتی، خازن انرژی را هدر نمی دهد، بلکه آن را به شکل میدان الکتریکی ذخیره می کند.
- در یک ولتاژ متناوب (ولتاژ متغیر زمان) اعمال شده بر روی یک مقاومت، در حالت ثابت (پس از مدت طولانی) اثر منبع متوقف می شود. سپس خازن در مدار تخلیه می شود و جریان در مدار ناشی از خازن است.
از خازنها در کجا استفاده می شود؟
- در سناریوی کنونی، یک خازن الکترونیکی در چندین سبک، فرم، طول و مواد به منظور کارآمدی مطابق با نیاز موجود است.اما، خازن ها چه کار می کنند؟ چرا آنها مورد نیاز هستند؟ اگر آنجا نباشند چه؟ همه این سوالات باید به مغز شما ضربه بزند.بیایید سعی کنیم این پاسخ ها را پیدا کنیم.دوستان عزیز معمولا از خازن ها برای فیلترینگ استفاده می شود. این بدان معناست که یک خازن با افزایش کیفیت، به سیستم هایی که در آن تعبیه شده است، نیرو می دهد. مانند میکرو کنترلر، خازن ها میکرو کنترلر را ذخیره می کنند و به دلیل افت ولتاژ راه اندازی مجدد نمی شود. جزئیات کاربرد خازن ها به شرح زیر است.
خازن های کم ظرفیت به صورت زیر استفاده می شوند:
- به عنوان اجزایی در سیستم های منبع تغذیه به طوری که جریان به آرامی جریان یابد.
- به عنوان بخشی از فیلترهای الکتریکی و همچنین مدارهای تنظیم شده.
- برای اتصال سیگنال ها در میان مراحل تقویت کننده ها.
از طرف دیگر، یک خازن با ظرفیت بالا به روش زیر مفید است:
- به عنوان بخشی در چندین نوع موتور الکتریکی.
- برای ذخیره انرژی در کاربردهایی مانند چراغ های برق.
- برای تصحیح ضریب توان در انواع مختلف سیستم های توزیع برق AC.حال قبل از یادگیری انواع خازن، اجازه دهید ابتدا مفهوم خازن صفحه موازی را درک کنیم.
صفحه موازی در خازن
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، دو صفحه موازی با ابعاد و مواد رسانا یکسان توسط یک عایق از هم جدا شده اند. عایق را دی الکتریک و کل آرایش را خازن صفحه موازی می نامند. هنگامی که این خازن به یک منبع تغذیه متصل می شود، ترمینال مثبت باتری بار مثبت را به دست می آورد. در حالی که، سمت منفی باتری بارهای منفی را به دست می آورد. از آنجایی که بارهای مخالف یکدیگر را جذب می کنند، بنابراین در اطراف صفحات خازن به دام می افتند.
انواع خازن
خازن ها انواع مختلفی دارند و هر نوع خازن مزیت و کاربرد خاص خود را دارد. چند نوع خازن اصلی و پرکاربرد در زیر ذکر شده است.
خازنها در یک دسته بندی کلی به 3 دسته تقسیم می شوند:
1.دارای پلاریته(الکترولیتی،تانتالیوم)
2.بدون پلاریته(عدسی،سرامیکی)
3.متغیر
خازن سرامیکی:
این یکی از رایج ترین انواع خازن است که تقریباً در هر برنامه ای از صدا گرفته تا RF استفاده می شود.محدوده عملکرد این نوع خازن ها بین چند پیکو فاراد تا 0.1 میکرو فاراد می باشد.این نوع خازن ها هزینه کمتری دارند.همچنین در مقایسه با انواع دیگر خازن ها قابل اعتمادتر هستند.
خازن الکترولیتی:
این نوع خازن ها پلاریته دار هستند یعنی دارای دو قطب مثبت و منفی می باشند.بهترین چیز در مورد خازن های الکترولیتی این است که ظرفیت خازنی بالایی دارند.علاوه بر این، خازن های الکترولیتی را می توان به راحتی در کاربردهای فرکانس پایین مانند برنامه های کوپلینگ و جداسازی صدا، منابع تغذیه و غیره استفاده کرد.
خازن نقره ای میکا:
این نوع خازن ها زیاد در مد نیستند اما همچنان می توانند دقت، تلفات کم و پایداری بالا را ارائه دهند.به طور کلی خازن های نقره ای میکا در چنین مکان های استفاده می شود که فضا مشکلی ندارد. این است که آنها فضای زیادی را در نصب می خورند.یک خازن نقره ای میکا به حداکثر 1000 pF محدود شده است.
ابر خازنها:
این نوع خازن با نام های متعدد دیگری مانند super capacitor یا ultra capacitor نیز شناخته می شود. ابر خازن ها مقادیر بسیار زیادی از ظرفیت خازنی دارند که به همین دلیل معمولاً در قطعات الکتریکی بزرگ که نیاز به خازن همیشه بالا است استفاده می شود.
خازن های متغیر:
مدارهای LC (سلفی،خازنی) به طور کلی از این خازن ها استفاده می کنند.ویژگی اصلی یک خازن متغیر این است که می توانیم ظرفیت خازن آن را به صورت الکترونیکی یا مکانیکی تغییر دهیم..یک خازن متغیر در چندین شکل خاص مکانیکی وجود دارد. تعداد کمی از آنها چند بخش، استاتور تقسیم، دیفرانسیل و پروانه هستند
خازن های الکترولیتی تانتالیوم:
این نوع خازن ها مانند خازن های الکترولیتی هستند و در دو فرمت نصب سطحی و سربی عرضه می شوند.سازنده خازن الکترولیتی تانتالیوم قوانین مدار خاصی را به منظور اجرای آن در محیط امن طراحی می کند. این خانها در واقع جزو خانهای الکترولیتی هم محسوب می شوند.
خازنهای مایلار:
این خازنها دارای دی الکتریک از جنس پلاستیک نازک هستند این خازنهای دارای مزیت های هستند که در اغلب مدارها مورد استفاده قرار می گیرند به تغییرات دما حساس نبوده همین امر سبب می شود در مداراتی مورد استفاده قرار گیرد که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل گرما و حرارت باشد یکی از انواع دی الکتریک که در این نوع خازن استفاده می شود پلی استرنی نام دارد که بدین سبب به این خازن ها پلی استر می گویند ماکزیمم فرکانس کاری هم یک مگاهرتز می باشد.خازنهای x1 y1 و x1 y2که در تغذیه آیفون تصویری بکار می رود از ان نوع است.
کاربردهای خازن ها:
خازن ها کاربردهای زیادی در سیستم های الکتریکی و الکترونیکی دارند. اهمیت خازن ها در سطح بالایی قرار دارد. ممکن است تعجب کنید که دستگاه الکترونیکی بدون حداقل خازن امکان پذیر نیست. در زیر لیستی از برخی از برنامه های کاربردی رایج آورده شده است.ذخیره انرژی زمانی که یک خازن به آن ولتاژ داده می شود، خود را شارژ می کند. اما پس از جدا شدن از واحد شارژ، شروع به تامین انرژی ذخیره شده می کند.همچنین خازن ها مانند باتری موقت در هنگام تعویض باتری عمل می کنند.در سیستم های صوتی خودرو، خازن های بزرگ انرژی را برای تقویت کننده ذخیره می کنند.
صاف کردن برق:
در منابع تغذیه از خازن های مخزن استفاده می کنیم. آنها خروجی یکسو کننده ها (یکسو کننده های موج کامل و نیمه موج) را صاف می کنند.
اینها مانند فیلترها در مدارهای dc عمل می کنند تا خروجی را صاف کنند.
تصحیح ضریب قدرت:
خازن ها ضریب توان را در سیستم برق افزایش می دهند.این خازن ها دارای واحد VAR (واکنش پذیر ولت آمپر) هستند تا فاراد.برخی از برنامه های کاربردی مهم تر عبارتند از:
- کوپلینگ و جداسازی سیگنال
- فیلترهای اسنابر و نویز
- فیلترهای پایین گذر و بالا گذر
- قدرت پالس.
در این مقاله سعی براین بود که شما را با انواع خازن آشنا کنیم امیدوارم توانسته باشیم هر چند اندک نظر شما را تامین کنیم.
