कैपेसिटर क्या है, इसका उपयोग कहां करना है और इसके लिए क्या आवश्यक है

एक विद्युत संधारित्र किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के विद्युत परिपथ में तत्वों में से एक है, जिसका मुख्य कार्य ऊर्जा को संग्रहीत करना और फिर इसे वापस सर्किट में छोड़ना है। उद्योग प्रकार, क्षमता, आकार और अनुप्रयोग में भिन्न कैपेसिटर की एक विस्तृत विविधता प्रदान करता है।

संधारित्र सिद्धांत और विशेषताएं

एक संधारित्र में एक पतली ढांकता हुआ परत द्वारा अलग किए गए दो धातु के गोले होते हैं। कवर के आकार और व्यवस्था का अनुपात और ढांकता हुआ सामग्री विशेषता समाई मूल्य निर्धारित करती है।

किसी भी प्रकार के कैपेसिटर के डिजाइन का उद्देश्य डिवाइस के प्रिंटेड सर्किट बोर्ड पर जगह बचाने के लिए न्यूनतम आकार के संबंध में अधिकतम कैपेसिटेंस प्राप्त करना है। उपस्थिति के मामले में सबसे लोकप्रिय आकृतियों में से एक केग के रूप में है, जिसमें धातु के कवर उनके बीच ढांकता हुआ एक साथ मुड़ते हैं। 1745 में नीदरलैंड के लीडेन में आविष्कार किए गए पहले संधारित्र को "लीडेन कैन" कहा जाता था।

घटक का सिद्धांत चार्ज और डिस्चार्ज करने की क्षमता है। इलेक्ट्रोड को एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर रखकर चार्जिंग को संभव बनाया गया है। ढांकता हुआ द्वारा अलग किए गए निकटवर्ती आवेश एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं और टर्मिनलों पर फंस जाते हैं, और संधारित्र स्वयं ऊर्जा को संग्रहीत करता है।जब बिजली की आपूर्ति बंद हो जाती है, तो घटक ऊर्जा को सर्किट में छोड़ने के लिए, निर्वहन के लिए तैयार होता है।

प्रदर्शन, गुणवत्ता और संचालन की लंबी उम्र का निर्धारण करने वाले पैरामीटर और गुण:

• विद्युत समाई;
• विशिष्ट समाई;
• सहनशीलता;
• विद्युत शक्ति;
• आंतरिक अधिष्ठापन;
• ढांकता हुआ अवशोषण;
• नुकसान;
• स्थिरता;
• विश्वसनीयता।

चार्ज को स्टोर करने की क्षमता संधारित्र की विद्युत क्षमता को निर्धारित करती है। कैपेसिटेंस की गणना करते समय आपको पता होना चाहिए:

• घुमावदार क्षेत्र;
• पहलुओं के बीच की दूरी;
• ढांकता हुआ सामग्री की ढांकता हुआ पारगम्यता।

समाई बढ़ाने के लिए, आपको कवर के क्षेत्र को बढ़ाने, उनके बीच की दूरी को कम करने और उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक वाले ढांकता हुआ सामग्री का उपयोग करने की आवश्यकता है।

कैपेसिटेंस के लिए उपयोग की जाने वाली माप की इकाई फैराड (एफ) है, जिसका नाम अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे के नाम पर रखा गया है। हालांकि, 1 फैराड का मान बहुत बड़ा है। उदाहरण के लिए, हमारे ग्रह की धारिता 1 फैराड से कम है। रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में, छोटे मूल्यों का उपयोग किया जाता है: माइक्रोफ़ारड (μF, फैराड का दस लाखवां) और पिकोफ़ारड (पीएफ, माइक्रोफ़ारड का दस लाखवां)।

विशिष्ट समाई की गणना धारिता से ढांकता हुआ द्रव्यमान (आयतन) के अनुपात से की जाती है। यह आंकड़ा ज्यामितीय आयामों से प्रभावित होता है, और विशिष्ट समाई को बढ़ाकर ढांकता हुआ मात्रा को कम करके प्राप्त किया जाता है, लेकिन इससे टूटने का खतरा बढ़ जाता है।

वास्तविक समाई मान से नेमप्लेट कैपेसिटेंस मान का स्वीकार्य विचलन सटीकता वर्ग निर्धारित करता है। GOST के अनुसार, 5 सटीकता वर्ग हैं जो भविष्य के उपयोग को निर्धारित करते हैं। उच्चतम सटीकता वर्ग के घटकों का उपयोग उच्च जिम्मेदारी वाले सर्किट में किया जाता है।

विद्युत शक्ति एक चार्ज रखने और प्रदर्शन गुणों को बनाए रखने की क्षमता निर्धारित करती है। कॉइल पर रखे गए चार्ज एक दूसरे की ओर झुकते हैं, जिससे डाइइलेक्ट्रिक प्रभावित होता है।विद्युत शक्ति संधारित्र का एक महत्वपूर्ण गुण है जो यह निर्धारित करता है कि यह कितने समय तक चलेगा। अनुचित संचालन के परिणामस्वरूप ढांकता हुआ टूटना और घटक विफलता होगी।

इंडक्शन कॉइल के साथ एसी सर्किट में इंट्रिंसिक इंडक्शन को ध्यान में रखा जाता है। डीसी सर्किट के लिए इसे ध्यान में नहीं रखा जाता है।

ढांकता हुआ अवशोषण - तेजी से निर्वहन के दौरान कॉइल पर वोल्टेज की उपस्थिति। उच्च वोल्टेज विद्युत उपकरणों के सुरक्षित संचालन के लिए अवशोषण की घटना को ध्यान में रखा जाता है क्योंकि शॉर्ट सर्किट की स्थिति में जीवन को खतरा होता है।

नुकसान ढांकता हुआ की कम वर्तमान वहन क्षमता के कारण होता है। जब इलेक्ट्रॉनिक घटकों को विभिन्न तापमानों और आर्द्रता की स्थिति में संचालित किया जाता है, तो नुकसान के गुणवत्ता कारक का प्रभाव पड़ता है। यह ऑपरेटिंग आवृत्ति से भी प्रभावित होता है। कम आवृत्तियों पर, ढांकता हुआ नुकसान प्रभावित होता है, उच्च आवृत्तियों पर, धातु के नुकसान प्रभावित होते हैं।

स्थिरता एक संधारित्र पैरामीटर है जो परिवेश के तापमान से भी प्रभावित होता है। इसके प्रभावों को प्रतिवर्ती में विभाजित किया जाता है, तापमान गुणांक द्वारा विशेषता, और अपरिवर्तनीय, तापमान अस्थिरता गुणांक द्वारा विशेषता।

एक संधारित्र की विश्वसनीयता मुख्य रूप से परिचालन स्थितियों पर निर्भर करती है। विफलता विश्लेषण इंगित करता है कि ब्रेकडाउन 80% मामलों में विफलता का कारण है।

उद्देश्य, प्रकार और अनुप्रयोग के आधार पर, कैपेसिटर भी अलग-अलग आकार के होते हैं। कुछ मिलीमीटर से लेकर कुछ सेंटीमीटर तक के आकार में सबसे छोटा और सबसे छोटा, इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है, और सबसे बड़ा उद्योग में उपयोग किया जाता है।

उद्देश्य

ऊर्जा के भंडारण और विमोचन की संपत्ति ने आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में कैपेसिटर के व्यापक उपयोग को निर्धारित किया है। रेसिस्टर्स और ट्रांजिस्टर के साथ-साथ ये इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की रीढ़ हैं। एक भी आधुनिक उपकरण ऐसा नहीं है जहां किसी क्षमता में उनका उपयोग न किया गया हो।

चार्ज और डिस्चार्ज करने की उनकी क्षमता, इंडक्शन के साथ, जिसमें समान गुण होते हैं, रेडियो और टेलीविजन तकनीक में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। कैपेसिटर और इंडक्शन का ऑसिलेटिंग सर्किट सिग्नल के ट्रांसमिशन और रिसेप्शन का आधार है। कैपेसिटर की कैपेसिटेंस को बदलने से ऑसिलेटिंग सर्किट की फ्रीक्वेंसी को बदलना संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, रेडियो स्टेशन अपनी आवृत्तियों पर संचार कर सकते हैं और रेडियो उन आवृत्तियों से जुड़ सकते हैं।

एक महत्वपूर्ण कार्य एसी स्पंदनों को सुचारू करना है। किसी भी एसी-संचालित इलेक्ट्रॉनिक उपकरण को अच्छी गुणवत्ता वाले डीसी करंट का उत्पादन करने के लिए विद्युत कैपेसिटर को फ़िल्टर करने की आवश्यकता होती है।

फोटोग्राफिक उपकरणों में चार्जिंग और डिस्चार्जिंग तंत्र का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। सभी आधुनिक कैमरे तस्वीरें लेने के लिए एक फ्लैश का उपयोग करते हैं, जिसे तेजी से निर्वहन की संपत्ति के माध्यम से महसूस किया जाता है। इस क्षेत्र में, बैटरी का उपयोग करना लाभहीन है जो ऊर्जा को अच्छी तरह से स्टोर कर सकती है लेकिन इसे धीरे-धीरे दूर कर सकती है। दूसरी ओर, कैपेसिटर तुरंत सभी संग्रहीत ऊर्जा को छोड़ देते हैं, जो एक उज्ज्वल फ्लैश के लिए पर्याप्त है।

उच्च शक्ति के दालों को उत्पन्न करने के लिए कैपेसिटर की क्षमता का उपयोग रेडियोलोकेशन और लेजर के निर्माण में किया जाता है।

कैपेसिटर टेलीग्राफी और टेलीफोनी के साथ-साथ टेलीमैकेनिक्स और ऑटोमेशन में स्पार्क-शमन संपर्कों की भूमिका निभाते हैं, जहां उच्च-लोड रिले को स्विच करने की आवश्यकता होती है।

क्षतिपूर्ति कैपेसिटर के उपयोग के माध्यम से लंबी संचरण लाइनों का वोल्टेज विनियमन किया जाता है।

आधुनिक कैपेसिटर, उनकी क्षमताओं के कारण, न केवल रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में उपयोग किए जाते हैं। इनका उपयोग धातु प्रसंस्करण, खनन, कोयला उद्योग में किया जाता है।

मुख्य किस्में

अनुप्रयोगों की विविधता और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संचालन की स्थिति के कारण, घटकों की एक बड़ी विविधता है, प्रकार और विशेषताओं में भिन्नता है। मुख्य विभाजन वर्गों द्वारा और उपयोग किए जाने वाले ढांकता हुआ के प्रकार से होता है।

वर्ग द्वारा विभाजित कैपेसिटर के प्रकार:

• निरंतर समाई के साथ;
• परिवर्तनीय समाई के साथ;
• ट्रिमर

प्रत्येक रेडियोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण में निरंतर समाई घटकों का उपयोग किया जाता है।

परिवर्तनीय कैपेसिटर का उपयोग कैपेसिटेंस और सर्किट पैरामीटर को बदलने के लिए किया जाता है, जैसे ऑसीलेटरिंग सर्किट में आवृत्ति। उनके निर्माण में उनके पास धातु की चलती प्लेटों के कई खंड हैं, जो उनकी लंबी उम्र सुनिश्चित करते हैं।

ट्यूनिंग कैपेसिटर का उपयोग उपकरण के एकल समायोजन के लिए किया जाता है। वे विभिन्न समाई रेटिंग (कुछ पिकोफ़ारड से लेकर कई सौ पिकोफ़ारड तक) में उपलब्ध हैं और 60 वोल्ट तक के वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। उनके उपयोग के बिना, उपकरणों की ठीक ट्यूनिंग असंभव है।

ढांकता हुआ प्रकार से विभाजित कैपेसिटर के प्रकार:

• सिरेमिक ढांकता हुआ के साथ;
• एक फिल्म ढांकता हुआ के साथ;
• इलेक्ट्रोलाइटिक;
• आयनिस्टर्स

सिरेमिक कैपेसिटर को सिरेमिक सामग्री की एक छोटी प्लेट के रूप में बनाया जाता है, जिस पर धातु के लेड का छिड़काव किया जाता है। ऐसे कैपेसिटर में अलग-अलग गुण होते हैं और इनका उपयोग हाई-वोल्टेज और लो-वोल्टेज सर्किट दोनों के लिए किया जाता है।

लो-वोल्टेज सर्किट के लिए, एपॉक्सी या प्लास्टिक हाउसिंग में दसियों पिकोफैराड से लेकर माइक्रोफ़ारड की इकाइयों तक की क्षमता वाले बहुपरत छोटे घटकों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। वे रेडियोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उच्च आवृत्ति सर्किट में उपयोग किए जाते हैं और कठोर जलवायु परिस्थितियों में काम कर सकते हैं।

हाई-वोल्टेज सर्किट के लिए, बड़े आकार के सिरेमिक कैपेसिटर और दसियों पिकोफैराड से लेकर हजारों पिकोफैराड तक के कैपेसिटेंस का निर्माण किया जाता है। इनका उपयोग पल्स सर्किट और वोल्टेज रूपांतरण उपकरण में किया जाता है।

फिल्म डाइलेक्ट्रिक्स विभिन्न प्रकारों में आते हैं। सबसे आम है लवसन, जो अत्यधिक टिकाऊ होता है। कम आम पॉलीप्रोपाइलीन ढांकता हुआ है, जिसमें कम नुकसान होता है और इसका उपयोग उच्च-वोल्टेज सर्किट जैसे ऑडियो एम्पलीफिकेशन और मिडरेंज सर्किट में किया जाता है।

एक अलग प्रकार के फिल्म कैपेसिटर शुरू कर रहे हैं कैपेसिटर, जो मोटर्स को शुरू करते समय उपयोग किए जाते हैं और, उनकी उच्च समाई और विशेष ढांकता हुआ सामग्री के कारण, इलेक्ट्रिक मोटर पर लोड को कम करते हैं।वे उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज और विद्युत प्रतिक्रियाशील शक्ति द्वारा विशेषता हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर एक क्लासिक डिजाइन में बने होते हैं। आवास एल्यूमीनियम से बना है और अंदर कुंडलित धातु के कवर हैं। एक आवरण पर रासायनिक रूप से धातु के ऑक्साइड का लेप लगाया जाता है और दूसरे पर परावैद्युत बनाने के लिए तरल या ठोस इलेक्ट्रोलाइट का लेप किया जाता है। इस निर्माण के कारण, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में उच्च समाई होती है, लेकिन समय के साथ उनके उपयोग की ख़ासियत इसका परिवर्तन है।

सिरेमिक और फिल्म कैपेसिटर के विपरीत, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में ध्रुवीयता होती है। वे, बदले में, गैर-ध्रुवीय में विभाजित हैं, इस नुकसान से रहित, रेडियल, लघु, अक्षीय। उनके आवेदन का क्षेत्र पारंपरिक कंप्यूटर और आधुनिक माइक्रो कंप्यूटर तकनीक है।

एक विशेष प्रकार, जो अपेक्षाकृत हाल ही में दिखाई दिया, आयनिस्टर्स हैं। उनकी संरचना इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के समान है, लेकिन उनकी उच्च क्षमता (कई फैराड तक) है। हालांकि, उनका उपयोग कुछ वोल्ट के एक छोटे से अधिकतम वोल्टेज द्वारा सीमित है। मेमोरी स्टोरेज के लिए आयनिस्टर्स का उपयोग किया जाता है: यदि सेल फोन या लघु कंप्यूटर में बैटरी खत्म हो जाती है, तो संग्रहीत जानकारी अपरिवर्तनीय रूप से खो नहीं जाएगी।

पिन-प्रकार के घटकों के अलावा, जो बहुत समय पहले दिखाई देते थे और पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाते थे, एसएमडी डिज़ाइन में आधुनिक घटक होते हैं या, जैसा कि इसे सतह के बढ़ते के लिए भी कहा जाता है। उदाहरण के लिए, सिरेमिक कैपेसिटर विभिन्न आकारों में उपलब्ध हो सकते हैं, सबसे छोटे (1 मिमी गुणा 0.5 मिमी) से लेकर सबसे बड़े (5.7 मिमी गुणा 5 मिमी), और संबंधित वोल्टेज के साथ दसियों वोल्ट से सैकड़ों वोल्ट तक।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को सरफेस माउंट पैकेज में भी बनाया जा सकता है। ये मानक एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर हो सकते हैं, या वे टैंटलम कैपेसिटर हो सकते हैं, जो सिरेमिक कैपेसिटर की तरह दिखते हैं, लेकिन उनके उच्च समाई और कम नुकसान से भिन्न होते हैं। वे सीसा रहित और सीसा रहित SMD दोनों डिज़ाइनों में उपलब्ध हैं।

टैंटलम कैपेसिटर को लंबे जीवन और थोड़ी कम क्षमता सीमा के साथ न्यूनतम नुकसान की विशेषता है, लेकिन वे बहुत महंगे भी हैं। उनका उपयोग उच्च जिम्मेदारी वाले सर्किट में किया जाता है जहां उच्च समाई की आवश्यकता होती है।

संबंधित आलेख: