कॅपेसिटर म्हणजे काय, ते कुठे वापरायचे आणि कशासाठी आवश्यक आहे

इलेक्ट्रिक कॅपेसिटर हे कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाच्या इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील घटकांपैकी एक आहे, ज्याचे मुख्य कार्य ऊर्जा साठवणे आणि नंतर सर्किटमध्ये परत सोडणे आहे. उद्योग प्रकार, क्षमता, आकार आणि अनुप्रयोगामध्ये भिन्न असलेल्या कॅपेसिटरची विस्तृत विविधता प्रदान करतो.

कॅपेसिटर तत्त्व आणि वैशिष्ट्ये

कॅपेसिटरमध्ये पातळ डायलेक्ट्रिक थराने विभक्त केलेले दोन धातूचे कवच असतात. कव्हर्सचा आकार आणि मांडणी आणि डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे गुणोत्तर कॅपेसिटन्स मूल्य निर्धारित करते.

कोणत्याही प्रकारच्या कॅपेसिटरचे डिझाइन डिव्हाइसच्या मुद्रित सर्किट बोर्डवर जागा वाचवण्यासाठी किमान आकाराच्या संबंधात जास्तीत जास्त कॅपॅसिटन्स प्राप्त करण्याचा उद्देश आहे. देखाव्याच्या बाबतीत सर्वात लोकप्रिय आकारांपैकी एक केगच्या रूपात आहे, ज्यामध्ये धातूचे आवरण त्यांच्यामध्ये डायलेक्ट्रिकसह वळवले जाते. 1745 मध्ये नेदरलँड्समधील लीडेन येथे शोधलेल्या पहिल्या कॅपेसिटरला "लीडेन कॅन" असे म्हणतात.

घटकाचे तत्त्व चार्ज आणि डिस्चार्ज करण्याची क्षमता आहे. इलेक्ट्रोड्स एकमेकांपासून थोड्या अंतरावर ठेवून चार्जिंग शक्य होते. डायलेक्ट्रिकद्वारे विभक्त केलेले जवळचे अंतर असलेले चार्जेस एकमेकांकडे आकर्षित होतात आणि टर्मिनल्सवर अडकतात आणि कॅपेसिटर स्वतः ऊर्जा साठवतो.जेव्हा वीज पुरवठा बंद केला जातो, तेव्हा घटक सर्किटमध्ये ऊर्जा सोडण्यासाठी, डिस्चार्ज करण्यासाठी तयार असतो.

कार्यप्रदर्शन, गुणवत्ता आणि दीर्घायुष्य निर्धारित करणारे पॅरामीटर्स आणि गुणधर्म:

• विद्युत क्षमता;
• विशिष्ट क्षमता;
• सहनशीलता
• विद्युत शक्ती;
• आंतरिक अधिष्ठाता;
• डायलेक्ट्रिक शोषण;
• नुकसान;
• स्थिरता;
• विश्वसनीयता

चार्ज संचयित करण्याची क्षमता कॅपेसिटरची विद्युत क्षमता निर्धारित करते. कॅपेसिटन्सची गणना करताना आपल्याला हे माहित असणे आवश्यक आहे:

• windings क्षेत्र;
• पैलूंमधील अंतर;
• डायलेक्ट्रिक सामग्रीची डायलेक्ट्रिक परवानगी.

कॅपेसिटन्स वाढवण्यासाठी, तुम्हाला कव्हर्सचे क्षेत्रफळ वाढवावे लागेल, त्यांच्यामधील अंतर कमी करावे लागेल आणि उच्च डायलेक्ट्रिक कॉन्स्टंटसह डायलेक्ट्रिक सामग्री वापरावी लागेल.

कॅपॅसिटन्ससाठी वापरल्या जाणार्‍या मोजमापाचे एकक फॅराड (एफ) हे इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ मायकेल फॅराडे यांच्या नावावर आहे. तथापि, 1 फॅरड हे खूप मोठे मूल्य आहे. उदाहरणार्थ, आपल्या ग्रहाची क्षमता 1 फॅराडपेक्षा कमी आहे. रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, लहान मूल्ये वापरली जातात: मायक्रोफॅरॅड्स (µF, फॅराडचा एक दशलक्षवा हिस्सा) आणि पिकोफॅराड्स (पीएफ, मायक्रोफॅराडचा एक दशलक्षवा हिस्सा).

विशिष्ट कॅपॅसिटन्सची गणना कॅपॅसिटन्स ते डायलेक्ट्रिक वस्तुमान (व्हॉल्यूम) च्या गुणोत्तरावरून केली जाते. ही आकृती भौमितिक परिमाणांद्वारे प्रभावित होते आणि डायलेक्ट्रिक व्हॉल्यूम कमी करून विशिष्ट कॅपेसिटन्स वाढवता येते, परंतु यामुळे ब्रेकडाउनचा धोका वाढतो.

नेमप्लेट कॅपॅसिटन्स मूल्याचे वास्तविक कॅपॅसिटन्स मूल्यापासून स्वीकार्य विचलन अचूकता वर्ग निर्धारित करते. GOST नुसार, 5 अचूकता वर्ग आहेत जे भविष्यातील वापर निर्धारित करतात. उच्च जबाबदारीच्या सर्किट्समध्ये सर्वोच्च अचूकता वर्गाचे घटक वापरले जातात.

विद्युत शक्ती चार्ज ठेवण्याची आणि कार्यप्रदर्शन गुणधर्म टिकवून ठेवण्याची क्षमता निर्धारित करते. कॉइलवर ठेवलेले चार्जेस एकमेकांकडे झुकतात, ज्यामुळे डायलेक्ट्रिकवर परिणाम होतो.विद्युत सामर्थ्य ही कॅपेसिटरची महत्त्वाची मालमत्ता आहे जी ते किती काळ टिकेल हे ठरवते. अयोग्य ऑपरेशनमुळे डायलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन आणि घटक बिघाड होईल.

इंडक्टन्स कॉइलसह एसी सर्किट्समध्ये आंतरिक इंडक्टन्स विचारात घेतले जाते. डीसी सर्किट्ससाठी ते विचारात घेतले जात नाही.

डायलेक्ट्रिक शोषण - जलद डिस्चार्ज दरम्यान कॉइल्सवर व्होल्टेजचा देखावा. उच्च व्होल्टेज इलेक्ट्रिकल उपकरणांच्या सुरक्षित ऑपरेशनसाठी शोषणाची घटना लक्षात घेतली जाते कारण शॉर्ट सर्किट झाल्यास जीवनास धोका असतो.

डायलेक्ट्रिकच्या कमी प्रवाह वाहून नेण्याच्या क्षमतेमुळे नुकसान होते. जेव्हा इलेक्ट्रॉनिक घटक वेगवेगळ्या तापमान आणि आर्द्रतेच्या परिस्थितीत चालवले जातात, तेव्हा नुकसानीच्या गुणवत्तेच्या घटकावर परिणाम होतो. हे ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीमुळे देखील प्रभावित होते. कमी फ्रिक्वेन्सीवर, डायलेक्ट्रिक नुकसान प्रभावित होते, उच्च फ्रिक्वेन्सीवर, धातूचे नुकसान प्रभावित होते.

स्थिरता हे कॅपेसिटर पॅरामीटर आहे जे सभोवतालच्या तापमानामुळे देखील प्रभावित होते. त्याचे परिणाम उलट करता येण्याजोगे, तापमान गुणांक द्वारे वैशिष्ट्यीकृत आणि अपरिवर्तनीय, तापमान अस्थिरता गुणांक द्वारे दर्शविले गेले आहेत.

कॅपेसिटरची विश्वासार्हता प्रामुख्याने ऑपरेटिंग परिस्थितीवर अवलंबून असते. अयशस्वी विश्लेषण सूचित करते की 80% प्रकरणांमध्ये ब्रेकडाउन हे अपयशाचे कारण आहे.

उद्देश, प्रकार आणि अनुप्रयोग यावर अवलंबून, कॅपेसिटरचे आकार देखील भिन्न आहेत. सर्वात लहान आणि सर्वात लहान, काही मिलिमीटर ते काही सेंटीमीटर आकाराचे, इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरले जातात आणि सर्वात मोठे उद्योगात वापरले जातात.

उद्देश

ऊर्जा संचयित आणि सोडण्याच्या गुणधर्माने आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये कॅपेसिटरचा व्यापक वापर निर्धारित केला आहे. रोधक आणि ट्रान्झिस्टर सोबत, ते इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीचा कणा 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 सिग्नलचे प्रसारण आणि रिसेप्शनसाठी आधार आहे. कॅपेसिटरची कॅपॅसिटन्स बदलल्याने ओसीलेटिंग सर्किटची वारंवारता बदलणे शक्य होते. उदाहरणार्थ, रेडिओ स्टेशन त्यांच्या फ्रिक्वेन्सीवर प्रसारित करू शकतात आणि रेडिओ त्या फ्रिक्वेन्सीशी कनेक्ट होऊ शकतात.

एक महत्त्वाचे कार्य म्हणजे एसी स्पंदनांचे स्मूथिंग. कोणत्याही एसी-चालित इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाला चांगल्या दर्जाचे डीसी करंट तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटर फिल्टर करणे आवश्यक आहे.

फोटोग्राफिक उपकरणांमध्ये चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग यंत्रणा सक्रियपणे वापरली जाते. सर्व आधुनिक कॅमेरे फोटो घेण्यासाठी फ्लॅश वापरतात, जे जलद डिस्चार्जच्या गुणधर्माद्वारे लक्षात येते. या क्षेत्रात, अशा बॅटरी वापरणे फायदेशीर नाही जे ऊर्जा चांगल्या प्रकारे साठवून ठेवू शकतात परंतु हळू हळू देतात. दुसरीकडे, कॅपेसिटर, सर्व संग्रहित ऊर्जा त्वरित सोडून देतात, जे एका उज्ज्वल फ्लॅशसाठी पुरेसे आहे.

उच्च शक्तीच्या डाळी निर्माण करण्यासाठी कॅपेसिटरची क्षमता रेडिओलोकेशन आणि लेझरच्या निर्मितीमध्ये वापरली जाते.

कॅपेसिटर टेलीग्राफी आणि टेलिफोनी, तसेच टेलिमेकॅनिक्स आणि ऑटोमेशनमध्ये स्पार्क-वेन्चिंग कॉन्टॅक्ट्सची भूमिका पार पाडतात, जेथे उच्च-लोड रिले स्विच करणे आवश्यक आहे.

लांब ट्रान्समिशन लाइनचे व्होल्टेज नियमन नुकसान भरपाई कॅपेसिटरच्या वापराद्वारे केले जाते.

आधुनिक कॅपेसिटर, त्यांच्या क्षमतेमुळे, केवळ रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रातच वापरले जात नाहीत. ते धातू प्रक्रिया, खाणकाम, कोळसा उद्योगात वापरले जातात.

मुख्य वाण

ऍप्लिकेशन्सच्या विविधतेमुळे आणि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या ऑपरेटिंग परिस्थितीमुळे, घटकांची एक मोठी विविधता आहे, जे प्रकार आणि वैशिष्ट्यांमध्ये भिन्न आहेत. मुख्य विभागणी वर्गांनुसार आणि वापरलेल्या डायलेक्ट्रिकच्या प्रकारानुसार जाते.

वर्गानुसार विभागलेले कॅपेसिटरचे प्रकार:

• सतत कॅपेसिटन्ससह;
• व्हेरिएबल कॅपेसिटन्ससह;
• ट्रिमर

प्रत्येक रेडिओइलेक्ट्रॉनिक उपकरणामध्ये स्थिर क्षमता घटक वापरले जातात.

व्हेरिएबल कॅपॅसिटरचा वापर कॅपॅसिटन्स आणि सर्किट पॅरामीटर्स बदलण्यासाठी केला जातो, जसे की ऑसीलेटिंग सर्किट्समधील वारंवारता. त्यांच्या बांधकामात त्यांच्याकडे मेटल मूव्हिंग प्लेट्सचे अनेक विभाग आहेत, जे त्यांचे दीर्घायुष्य सुनिश्चित करतात.

ट्यूनिंग कॅपेसिटर उपकरणांच्या एकाच समायोजनासाठी वापरले जातात. ते विविध कॅपॅसिटन्स रेटिंगमध्ये उपलब्ध आहेत (काही पिकोफॅरॅड्सपासून ते शंभर पिकोफॅरॅड्सपर्यंत) आणि 60 व्होल्टपर्यंतच्या व्होल्टेजसाठी डिझाइन केलेले आहेत. त्यांच्या वापराशिवाय, उपकरणांचे बारीक ट्यूनिंग अशक्य आहे.

डायलेक्ट्रिक प्रकाराने विभागलेले कॅपेसिटरचे प्रकार:

• सिरेमिक डायलेक्ट्रिकसह;
• फिल्म डायलेक्ट्रिकसह;
• इलेक्ट्रोलाइटिक;
• ionistors.

सिरेमिक कॅपेसिटर सिरेमिक मटेरियलच्या लहान 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 किंवा दहापट पिकोफॅरॅड्सपासून मायक्रोफॅरॅड्सच्या युनिट्सपर्यंत क्षमतेच्या प्लॅस्टिकच्या घरांमध्ये बहुस्तरीय लहान घटक सर्वात जास्त वापरले जातात. ते रेडिओइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये वापरले जातात आणि कठोर हवामान परिस्थितीत कार्य करू शकतात.

हाय-व्होल्टेज सर्किट्ससाठी, दहापट पिकोफॅरॅड्सपासून हजारो पिकोफॅरॅड्सपर्यंत मोठ्या आकाराचे आणि कॅपेसिटन्सचे सिरेमिक कॅपेसिटर तयार केले जातात. ते पल्स सर्किट्स आणि व्होल्टेज रूपांतरण उपकरणांमध्ये वापरले जातात.

फिल्म डायलेक्ट्रिक्स वेगवेगळ्या प्रकारात येतात. सर्वात सामान्य लवसान आहे, जे अत्यंत टिकाऊ आहे. कमी सामान्य म्हणजे पॉलीप्रॉपिलीन डायलेक्ट्रिक, ज्याचे कमी नुकसान होते आणि ते ऑडिओ अॅम्प्लीफिकेशन आणि मिडरेंज सर्किट्स सारख्या उच्च-व्होल्टेज सर्किट्समध्ये वापरले जाते.

वेगळ्या प्रकारचे फिल्म कॅपॅसिटर हे स्टार्टिंग कॅपेसिटर आहेत, जे मोटर्स सुरू करताना वापरले जातात आणि त्यांच्या उच्च कॅपेसिटन्स 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. घर अॅल्युमिनियमचे बनलेले आहे आणि आत गुंडाळलेले धातूचे कव्हर्स आहेत. त्यातील एक कव्हर मेटल ऑक्साईडने रासायनिक लेपित केलेले असते आणि दुसरे द्रव किंवा घन इलेक्ट्रोलाइटसह एक डायलेक्ट्रिक बनते. या बांधकामामुळे, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर्समध्ये उच्च क्षमता असते, परंतु कालांतराने त्यांच्या वापराची वैशिष्ठ्य म्हणजे त्यात बदल.

सिरेमिक आणि फिल्म कॅपेसिटरच्या उलट, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरमध्ये ध्रुवीयता असते. ते, यामधून, गैर-ध्रुवीय, या गैरसोयीपासून रहित, रेडियल, लघु, अक्षीय मध्ये विभागलेले आहेत. त्यांचे अनुप्रयोग क्षेत्र पारंपारिक संगणक आणि आधुनिक मायक्रो कॉम्प्युटर तंत्रज्ञान आहे.

एक विशेष प्रकार, जो तुलनेने अलीकडे दिसला, ते आयनिस्टर्स आहेत. त्यांची रचना इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसारखीच आहे, परंतु त्यांच्याकडे उच्च क्षमता आहे (अनेक फॅराड्स पर्यंत). तथापि, त्यांचा वापर काही व्होल्टच्या लहान कमाल व्होल्टेजद्वारे मर्यादित आहे. आयोनिस्टर्सचा वापर मेमरी स्टोरेजसाठी केला जातो: सेल फोन किंवा लघु कॉम्प्युटरमधील बॅटरी संपल्यास, संग्रहित माहिती अपरिवर्तनीयपणे गमावली जाणार नाही.

पिन-प्रकार घटकांव्यतिरिक्त, जे बर्याच काळापूर्वी दिसले आणि पारंपारिकपणे वापरले गेले, एसएमडी डिझाइनमध्ये आधुनिक घटक आहेत किंवा जसे की पृष्ठभाग माउंटिंगसाठी देखील म्हटले जाते. उदाहरणार्थ, सिरेमिक कॅपेसिटर विविध आकारात उपलब्ध असू शकतात, सर्वात लहान (1 मिमी बाय 0.5 मिमी) ते सर्वात मोठ्या (5.7 मिमी बाय 5 मिमी) पर्यंत आणि दहापट व्होल्टपासून शेकडो व्होल्ट्सपर्यंत संबंधित व्होल्टेजसह.

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 सिरेमिक कॅपेसिटरसारखे दिसतात, परंतु त्यांच्या उच्च कॅपेसिटन्स आणि कमी नुकसानामुळे त्यांच्यापेक्षा वेगळे असतात. ते लीड-फ्री आणि लीड-फ्री एसएमडी डिझाइनमध्ये उपलब्ध आहेत.

टॅंटलम कॅपेसिटर हे दीर्घ आयुष्य आणि थोड्या कमी क्षमतेच्या मर्यादेसह कमीतकमी नुकसानाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत, परंतु ते खूप महाग देखील आहेत. ते उच्च जबाबदारीच्या सर्किट्समध्ये वापरले जातात जेथे उच्च क्षमता आवश्यक असते.

संबंधित लेख: