כיום בשוק הרכיבים האלקטרוניים ישנם רבים סוגים שוניםקבלים, ולכל סוג יש יתרונות וחסרונות משלו. חלקם מסוגלים לפעול במתחים גבוהים, אחרים בעלי קיבוליות גבוהה, אחרים בעלי השראות עצמית נמוכה, ולחלקם זרם דליפה נמוך במיוחד. כל הגורמים הללו קובעים את ההיקף של סוגים ספציפיים של קבלים.
שקול אילו סוגי קבלים הם. באופן כללי, יש הרבה מהם, אבל כאן נסתכל על הסוגים הפופולריים העיקריים של קבלים, ונבין כיצד לקבוע סוג זה.
לדוגמה, K50-35 או K50-29, מורכבים משתי רצועות דקות של אלומיניום מעוותות לגליל, ביניהן מניחים נייר ספוג באלקטרוליט כדיאלקטרי. הגליל מונח בגליל אלומיניום אטום, שבאחד מקצוותיו (סוג גוף רדיאלי) או בשני קצותיו (סוג גוף צירי) יש מובילי מגע. ניתן להלחים או להבריג מובילים.
הקיבול של קבלים אלקטרוליטיים נמדד במיקרופארד, ויכול להיות מ-0.1 מיקרופארד ל-100,000 מיקרופארד. הקיבול המשמעותי של קבלים אלקטרוליטיים, בהשוואה לסוגים אחרים של קבלים, הוא היתרון העיקרי שלהם. מתח הפעולה המרבי של קבלים אלקטרוליטיים יכול להגיע ל-500 וולט. מתח ההפעלה המרבי המותר, כמו גם הקיבול של הקבל, מצוינים על המקרה שלו.
לסוג זה של קבלים יש גם חסרונות. הראשון שבהם הוא קוטביות. במארז הקבלים, המסומן השלילי בסימן מינוס, הוא זה שצריך להיות, כאשר הקבל פועל במעגל בפוטנציאל נמוך יותר מהאחר, או שהקבל לא יוכל לצבור מטען כרגיל, וככל הנראה יתפוצץ, או ייפגע בכל מקרה, אם במשך זמן רב ישאיר אותו באנרגיה בקוטביות לא נכונה.
בדיוק בגלל הקוטביות, קבלים אלקטרוליטים ישימים רק במעגלי זרם ישר או פועם, אך לא ישירות במעגלי זרם חילופין, ניתן להטעין רק קבלים אלקטרוליטים במתח מתוקן.
החיסרון השני של סוג זה של קבלים הוא זרם הדליפה הגבוה. מסיבה זו, לא ניתן יהיה להשתמש בקבל אלקטרוליטי עבור אחסון לטווח ארוךטעינה, אבל זה די מתאים כאלמנט מסנן ביניים במעגל פעיל.
החיסרון השלישי הוא שהקיבול של קבלים מסוג זה יורד עם הגדלת התדר (זרם פועם), אך בעיה זו נפתרת על ידי התקנת על הלוחות במקביל לקבל האלקטרוליטי גם קבל קרמי קטן יחסית, לרוב 10,000 פחות מזה של הקבל האלקטרוליטי שעומד לידו.
עכשיו בואו נדבר על קבלי טנטלום. דוגמה היא K52-1 או smd A. הם מבוססים על טנטלום פנטוקסיד. השורה התחתונה היא שבמהלך החמצון של הטנטלום נוצר סרט תחמוצת לא מוליך צפוף, שעוביו ניתן לשליטה טכנולוגית.
קבל טנטלום מוצק מורכב מארבעה חלקים עיקריים: אנודה, דיאלקטרי, אלקטרוליט (מוצק או נוזלי) וקתודה. השרשרת הטכנולוגית בייצור מורכבת למדי. ראשית, אנודה נוצרת מאבקת טנטלום דחוסה טהורה, אשר מושחתת בוואקום גבוה בטמפרטורה של 1300 עד 2000 מעלות צלזיוס ליצירת מבנה נקבובי.
לאחר מכן, על ידי חמצון אלקטרוכימי, נוצר דיאלקטרי על האנודה בצורה של סרט טנטלום פנטאוקסיד, שעוביו נשלט על ידי שינוי המתח במהלך החמצון האלקטרוכימי, כתוצאה מכך, עובי הסרט הוא רק ממאות לאלפי אנגסטרום, אבל לסרט יש מבנה כזה שמספק התנגדות חשמלית גבוהה.
השלב הבא הוא היווצרות אלקטרוליט, שהוא המוליך למחצה מנגן דו חמצני. אנודת טנטלום נקבובי ספוג במלחי מנגן, ואז הוא מחומם כך שמנגן דו חמצני מופיע על פני השטח; התהליך חוזר על עצמו מספר פעמים עד לקבלת כיסוי מלא. המשטח המתקבל מכוסה בשכבת גרפיט, ואז מוחל כסף - מתקבלת קתודה. לאחר מכן המבנה מוקם במתחם.
קבלי טנטלום דומים במאפיינים לאלקטרוליטים מאלומיניום, אך יש להם כמה תכונות. מתח ההפעלה שלהם מוגבל ל-100 וולט, הקיבול אינו עולה על 1000 מיקרו-פאראד, השראות משלהם פחותה, ולכן משתמשים בקבלי טנטלום גם בתדרים גבוהים המגיעים למאות קילו-הרץ.
החיסרון שלהם טמון ברגישות הקיצונית שלהם לחרוג מהמתח המרבי המותר, מסיבה זו קבלי טנטלום נכשלים לרוב עקב קלקול. הקו על גוף קבל הטנטלום מציין את האלקטרודה החיובית - האנודה. ניתן למצוא קבלי טנטלום פלט או SMD על לוחות מעגלים מודפסים מודרניים של מכשירים אלקטרוניים רבים.
לדוגמה, סוגי K10-7V, K10-19, KD-2 נבדלים על ידי קיבול גדול יחסית (מ-1 pF ל-0.47 microfarad) עם גדלים קטנים. מתח ההפעלה שלהם נע בין 16 ל-50 וולט. תכונותיהם: זרמי דליפה נמוכים, השראות נמוכה, המאפשרת להם לפעול בתדרים גבוהים, כמו גם גודל קטן ויציבות טמפרטורה גבוהה של הקיבול. קבלים כאלה פועלים בהצלחה במעגלי DC, AC וזרם פועם.
אובדן המשיק tgδ בדרך כלל אינו עולה על 0.05, וזרם הדליפה המרבי אינו עולה על 3 μA. קבלים קרמיים עמידים בפני גורמים חיצוניים כגון רעידות עד 5000 הרץ עם תאוצה של עד 40 גרם, זעזועים מכניים חוזרים ועומסים ליניאריים.
קבלי דיסק קרמי נמצאים בשימוש נרחב במסנני החלקת אספקת חשמל, סינון רעשים, מעגלי תקשורת בין-שלביים וכמעט כל המכשירים האלקטרוניים.
הסימון על מארז הקבלים מציין את הדירוג שלו. שלוש ספרות מפוענחות באופן הבא. אם שתי הספרות הראשונות יוכפלו ב-10 בחזקת הספרה השלישית, אזי ערך הקיבול של קבל זה יתקבל ב-pF. אז, לקבל המסומן 101 יש קיבול של 100 pF, ולקבל המסומן 472 יש קיבול של 4.7 nF.
לדוגמה, ל-K10-17A או K10-17B, שלא כמו אלה חד-שכבתיים, יש במבנה שלהם שכבות דקות של קרמיקה ומתכת לסירוגין. לכן הקיבול שלהם גדול יותר מזה של שכבות בודדות ויכול להגיע בקלות למספר מיקרו-פארד. גם המתח המרבי מוגבל כאן ל-50 וולט. קבלים מסוג זה מסוגלים, כמו גם חד-שכבתיים, לעבוד כראוי במעגלי DC, AC וזרם פועם.
מסוגל לפעול במתח גבוה בין 50 ל-15,000 וולט. הקיבול שלהם נע בטווח שבין 68 ל-100 nF, וקבלים כאלה יכולים לעבוד במעגלי DC, AC או זרם פועם.
ניתן למצוא אותם במסנני רשת כקבלים X/Y, וכן במעגלי אספקת חשמל משניים שבהם הם משמשים לביטול רעשי מצב משותף ולספוג רעשים אם המעגל הוא בתדר גבוה. לפעמים, ללא שימוש בקבלים אלה, כשל במכשיר יכול לאיים על חייהם של אנשים.
סוג מיוחד של קבלים קרמיים במתח גבוה הוא קבל דחף מתח גבוה, משמש למצבי דופק עוצמתיים. דוגמה של קבלים קרמיים במתח גבוה כאלה הם K15U ביתיים, KVI ו-K15-4. קבלים אלו מסוגלים לפעול במתחים של עד 30,000 וולט, ופולסים של מתח גבוה יכולים לעקוב בתדר גבוה, עד 10,000 פולסים בשנייה. קרמיקה מספקת תכונות דיאלקטריות אמינות, והצורה המיוחדת של הקבל וסידור הלוחות מונעת התמוטטות מבחוץ.
קבלים כאלה פופולריים מאוד כקבלי לולאה בציוד רדיו בעל הספק גבוה והם מתקבלים בברכה, למשל, על ידי בוני טסלה (לתכנון על מרווח ניצוץ או על מנורות - SGTC, VTTC).
לדוגמה, K73-17 או CL21, המבוססים על סרט מתכת, נמצאים בשימוש נרחב בהחלפת ספקי כוח ונטלים אלקטרוניים. מעטפת שרף האפוקסי שלהם מעניקה לקבלים עמידות לחות, עמידות בחום והופכת אותם לעמידים בפני סביבות אגרסיביות וממיסים.
קבלי פוליאסטר זמינים בהספקים מ-1 nF עד 15 מיקרופארד, והם מדורגים עבור מתחים מ-50 עד 1500 וולט. הם נבדלים על ידי יציבות טמפרטורה גבוהה עם קיבול גבוה ו גדלים קטנים. המחיר של קבלי פוליאסטר אינו גבוה, ולכן הם פופולריים מאוד במכשירים אלקטרוניים רבים, במיוחד בנטל של מנורות חסכוניות.
סימון הקבל מכיל בסופו אות המציינת את הסובלנות לסטייה של הקיבול מהנומינלי, וכן אות ומספר בתחילת הסימון, המציינים את המתח המרבי המותר, למשל 2A102J - קבל עבור א. מתח מקסימלי של 100 וולט, עם קיבולת של 1 nF, הסטייה המותרת של הקיבול היא + -5% . טבלאות לפענוח סימונים ניתן למצוא בקלות באינטרנט.
מגוון רחב של קיבולים ומתחים מאפשר להשתמש בקבלי פוליאסטר במעגלי זרם DC, AC ופולסים.
קבלים מפוליפרופילן, למשל K78-2, בניגוד לפוליאסטר, יש סרט פוליפרופילן כדיאלקטרי. קבלים מסוג זה זמינים בהספקים מ-100 pF עד 10 מיקרופארד, והמתח יכול להגיע ל-3000 וולט.
היתרון של קבלים אלה הוא לא רק המתח הגבוה אלא גם משיק ההפסד הנמוך ביותר שכן tgδ יכול להיות נמוך עד 0.001. קבלים כאלה נמצאים בשימוש נרחב, למשל, בתנורי אינדוקציה, ויכולים לפעול בתדרים הנמדדים בעשרות ואף מאות קילו-הרץ.
ראוי לציון מיוחד התחלת קבלים מפוליפרופילן, כגון CBB-60. קבלים אלה משמשים להפעלת מנועי אינדוקציה AC. הם כרוכים בסרט פוליפרופילן מתכתי על ליבת פלסטיק, ואז הגליל מלא בתרכובת.
גוף המעבה עשוי מחומר מעכב בעירה, כלומר המעבה חסין אש לחלוטין ומתאים לעבודה כבדה. מסקנות יכולות להיות גם חוטיות וגם עבור מסופים ועבור ברגים. מן הסתם, קבלים מסוג זה מיועדים לפעול בתדר רשת תעשייתי.
קבלים התחלתיים זמינים עבור מתח AC מ-300 עד 600 וולט, וטווח הקיבולת האופיינית הוא מ-1 עד 1000 מיקרו-פארד.
אנדריי פובני
קבל חשמלי הוא אחד ממרכיבי הרדיו הנפוצים ביותר; הוא משמש לצבירת חשמל (טעינה). הקבל הפשוט ביותר יכול להיות מיוצג כשתי לוחות מתכת (צלחות) ודיאלקטרי ביניהם.
כאשר מקור מתח מחובר לקבל, מופיעים מטענים מנוגדים על הלוחות שלו (לוחות) ומתעורר שדה חשמלי המושך אותם זה לזה, וגם לאחר כיבוי מקור החשמל, מטען כזה נשאר לזמן מה. אנרגיה מאוחסנת בשדה החשמלי שבין הלוחות.
במעגלים אלקטרוניים, תפקידו של קבל יכול להיות גם לא רק בהצטברות של מטען, אלא גם בהפרדה של הרכיבים הקבועים והמשתנים של הזרם, סינון הזרם הפועם ומשימות שונות אחרות.
בהתאם למשימות ולגורמי ההפעלה, נעשה שימוש בקבלים בסוגים ובעיצובים שונים מאוד. כאן נסתכל על סוגי הקבלים הפופולריים ביותר.
קבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום
זה יכול להיות, למשל, קבלים K50-35 או K50-2, או סוגים חדשים יותר.הם מורכבים משתי רצועות אלומיניום דקות מגולגלות לגליל, שביניהן, באותו גליל, יש נייר ספוג באלקטרוליט כדיאלקטרי.
הגליל נמצא בגליל אלומיניום אטום למניעת התייבשות האלקטרוליט.
באחד מקצוות הקבל (סוג רדיאלי של המארז) או בשני קצוותיו (סוג צירי של המארז) יש מובילי מגע. ניתן להלחים או להבריג מובילים.
בקבלים אלקטרוליטיים, הקיבול מחושב במיקרו-פארד ויכול להיות מ-0.1 מיקרו-פארד ל-100,000 מיקרו-פארד. ככלל, קיבול גדול מאפיין סוג זה של קבלים.
פרמטר חשוב נוסף הוא מתח ההפעלה המרבי, שמצוין תמיד על המארז ובקבלים מסוג זה יכול להיות עד 500 וולט!
בין החסרונות מסוג זה, ניתן לשקול 3 סיבות:
1. קוטביות. קבלים מקוטבים אינם מותרים עם פעולת AC. המסופים של הקבל מצוינים על המארז עם הסמלים המתאימים, ככלל, לקבלים עם מסוף אחד יש מגע שלילי על המארז, ואחד חיובי על המסוף.
2. זרם דליפה גדול. מטבע הדברים, קבלים כאלה אינם מתאימים לאחסון ארוך טווח של אנרגיית מטען, אך הם הוכיחו את עצמם היטב כמרכיבי ביניים במסנני מעגלים פעילים ומשגרי מנועים.
3. ירידה בקיבול עם הגדלת התדירות. חסרון זה מתבטל בקלות על ידי שימוש בקבל קרמי המחובר במקביל לקיבול קטן מאוד.
קבלים קרמיים בשכבה אחת
סוגים כאלה, למשל, כמו K10-7V, K10-19, KD-2. המתח המרבי של קבלים מסוג זה נע בטווח של 15 - 50 וולט, והקיבול הוא מ-1 pF עד 0.47 מיקרו-פארד עם גודל קטן יחסית, תוצאה טכנולוגית טובה למדי.סוג זה מאופיין בזרמי דליפה נמוכים והשראות נמוכה, המאפשרת להם לפעול בקלות בתדרים גבוהים, עם זרמים ישירים, מתחלפים ופועמים.
אובדן המשיק tgδ בדרך כלל אינו עולה על 0.05, וזרם הדליפה המרבי אינו עולה על 3 μA.
קבלים מסוג זה סובלים בקלות גורמים חיצוניים, כגון רטט בתדר של עד 5000 הרץ עם תאוצה של עד 40 גרם, זעזועים מכניים מרובים ועומסים לינאריים.
הסימון על מארז הקבל מציין את ערכו. שלוש ספרות מפוענחות באופן הבא. אם שתי הספרות הראשונות יוכפלו ב-10 בחזקת הספרה השלישית, אזי ערך הקיבול של קבל זה יתקבל ב-pF. אז, לקבל המסומן 101 יש קיבול של 100 pF, ולקבל המסומן 472 יש קיבול של 4.7 nF. מטעמי נוחות, נערכו טבלאות של היכולות ה"פועלות" ביותר של קבלים וקודי הסימון שלהם.
משמש לרוב במסנני אספקת חשמל וכמסנן הסופג פולסים ורעש בתדר גבוה.
קבלים קרמיים רב שכבתיים
לדוגמה K10-17A או K10-17B.
בניגוד לאלה שתוארו לעיל, הם כבר מורכבים מכמה שכבות של לוחות מתכת ודיאלקטרי בצורת קרמיקה, מה שמאפשר להם קיבולת גדולה יותר מאלה חד-שכבתיים ויכולים להיות בסדר גודל של מספר מיקרופארד, אך המתח המרבי. עבור סוג זה עדיין מוגבל ל-50 וולט.
הם משמשים בעיקר כאלמנטים מסננים ויכולים לעבוד כראוי עם זרם ישיר וגם עם זרם חילופין ופועם.
קבלי מתח גבוה קרמיים
לדוגמה K15U, KVI ו-K15-4מתח ההפעלה המקסימלי מסוג זה יכול להגיע ל-15,000 וולט! אבל הקיבול שלהם קטן, בערך 68 - 100 nF.
הם עובדים גם עם AC וגם עם DC. קרמיקה כדיאלקטרי יוצרת את התכונה הדיאלקטרית הדרושה כדי לעמוד במתח גבוה, וצורה מיוחדת מגנה על המבנה מפני התמוטטות של הלוחות.
היישום שלהם הוא המגוון ביותר, למשל, במעגלי אספקת חשמל משניים כמסנן לקליטת הפרעות ורעש בתדר גבוה, או בתכנון של סלילי טסלה, ציוד רדיו חזק וצינור.
קבלי טנטלום
לדוגמה, K52-1 או smd A. החומר העיקרי הוא טנטלום פנטאוקסיד, והאלקטרוליט הוא מנגן דו חמצני.
קבל טנטלום מוצק מורכב מארבעה חלקים עיקריים: אנודה, דיאלקטרי, אלקטרוליט (מוצק או נוזלי) וקתודה.
מבחינת תכונות העבודה, קבלי טנטלום דומים לאלקטרוליטים, אך מתח ההפעלה המרבי מוגבל ל-100 וולט, והקיבול בדרך כלל אינו עולה על 1000 מיקרופארד.
אבל בניגוד לאלקטרוליטים, לסוג הזה יש השראות פנימית קטנה בהרבה, מה שמאפשר להשתמש בהם בתדרים גבוהים, עד כמה מאות קילו-הרץ.
הסיבה העיקרית לכשל היא חריגה מהמתח המרבי.
רובם משמשים בלוחות מכשירים אלקטרוניים מודרניים, דבר אפשרי בשל תכונות העיצוב של התקנת smd.
קבלי פוליאסטר
לדוגמה K73-17 או CL21, מבוסס על סרט מתכת...פופולרי מאוד בשל העלות הנמוכה שלהם, קבלים נמצאים כמעט בכל המכשירים האלקטרוניים, למשל, בנטל מנורה חסכוני באנרגיה. המארז שלהם מורכב מתרכובת אפוקסי, אשר הופכת את הקבל לעמיד בפני גורמים שליליים חיצוניים, פתרונות כימייםוהתחממות יתר.
הקיבול של קבלים כאלה הוא כ-1 nF - 15 מיקרופארד ומתח הפעולה המרבי שלהם הוא בין 50 ל-1500 וולט.
מגוון רחב של מתח וקיבול מרביים מאפשר להשתמש בקבלי פוליאסטר במעגלי זרם DC, AC ופולסים.
קבלים מפוליפרופילן
למשל K78-2 ו-CBB-60.בסוג זה של קבלים, סרט פוליפרופילן פועל כדיאלקטרי. המארז עשוי מחומרים בלתי דליקים, והקבל עצמו מאושר לפעולה כבדה.
קיבול, ככלל, בתוך 100pF - 10uF, אבל בתוך בתקופה האחרונההם מייצרים אפילו יותר, ולגבי המתח, אספקה גדולה יכולה להגיע ל-3000 וולט!
היתרון של קבלים אלה הוא לא רק המתח הגבוה, אלא גם משיק ההפסד הנמוך ביותר, שכן tg? לא יעלה על 0.001, המאפשר שימוש בקבלים בתדרים גבוהים של כמה מאות קילו-הרץ ושימושם בתנורי אינדוקציה ומתנעים של מנועים חשמליים אסינכרוניים.
קבלים התחלתיים (CBB-60) יכולים להיות בעלי קיבולת של עד 1000 מיקרופארד, מה שמתאפשר בשל תכונות העיצוב של קבלים מסוג זה. סרט פוליפרופילן מתכתי כרוך על ליבת פלסטיק, ועל גבי הגליל הזה כולו מכוסה בתרכובת.
קבלים חשמלייםהם אמצעי לצבירת חשמל בשדה חשמלי. יישומים אופייניים של קבלים חשמליים הם החלקת מסננים בספקי כוח, מעגלי תקשורת בין-שלביים במגברי אותות משתנים, סינון רעשים המתרחש על אפיקי אספקת החשמל של ציוד אלקטרוני וכו'.
מאפיינים חשמליים של קבליםנקבע על פי עיצובו ותכונות החומרים המשמשים.
בעת בחירת קבל למכשיר מסוים, יש לקחת בחשבון את הנסיבות הבאות:
א) הערך הנדרש של הקיבול של הקבל (μF, nF, pF),
ב) מתח ההפעלה של הקבל (ערך המתח המרבי שבו הקבל יכול לפעול במשך זמן רב מבלי לשנות את הפרמטרים שלו),
ג) הדיוק הנדרש (שינוי אפשרי בערכי קיבול הקבלים),
ד) מקדם טמפרטורה של קיבול (תלות של קיבול בטמפרטורה סביבה),
ה) יציבות קבלים,
ה) זרם דליפה של הדיאלקטרי הקבל במתח נקוב וטמפרטורה נתונה. (ניתן לציין את ההתנגדות הדיאלקטרית של הקבל.)
בשולחן. 1 - 3 מציג את המאפיינים העיקריים של קבלים מסוגים שונים.
טבלה 1 מאפיינים של קבלים קרמיים, אלקטרוליטיים ומתכתים
| פרמטר קבלים | סוג קבלים | ||
| קֵרָמִי | אלקטרוליטי | מבוסס על סרט מתכתי | |
| 2.2 pF עד 10 nF | 100nF עד 68uF | 1 uF עד 16 uF | |
| ± 10 ו-± 20 | -10 ו-+50 | ±20 | |
| 50 - 250 | 6,3 - 400 | 250 - 600 | |
| יציבות קבלים | מַסְפִּיק | רַע | מַסְפִּיק |
| -85 עד +85 | -40 עד +85 | -25 עד +85 | |
טבלה 2. מאפיינים של קבלים וקבלים מיקה המבוססים על פוליאסטר ופוליפרופילן
| פרמטר קבלים | סוג קבלים | ||
| נָצִיץ | על בסיס פוליאסטר | מבוסס על פוליפרופילן | |
| טווח קיבול קבלים | 2.2 pF עד 10 nF | 10nF עד 2.2uF | 1 nF עד 470 nF |
| דיוק (פיזור אפשרי של ערכי קיבול קבלים), % | ± 1 | ±20 | ±20 |
| מתח הפעלה של קבלים, V | 350 | 250 | 1000 |
| יציבות קבלים | מְעוּלֶה | טוֹב | טוֹב |
| טווח טמפרטורות סביבה, o С | -40 עד +85 | -40 עד +100 | -55 עד +100 |
טבלה 3. מאפיינים של קבלי נציץ על בסיס פוליקרבונט, פוליסטירן וטנטלום
|
פרמטר קבלים |
סוג קבלים |
||
|
מבוסס על פוליקרבונט |
מבוסס על פוליסטירן |
מבוסס על טנטלום |
|
| טווח קיבול קבלים | 10 nF עד 10 µF | 10 pF עד 10 nF | 100nF עד 100uF |
| דיוק (פיזור אפשרי של ערכי קיבול קבלים), % | ±20 | ±2.5 | ±20 |
| מתח הפעלה של קבלים, V | 63 - 630 | 160 | 6,3 - 35 |
| יציבות קבלים | מְעוּלֶה | טוֹב | מַסְפִּיק |
| טווח טמפרטורות סביבה, o С | -55 עד +100 | -40 עד +70 | -55 עד +85 |
קבלים קרמייםמשמש בחלוקת מעגלים, קבלים אלקטרוליטייםמשמשים גם בבידוד מעגלים והחלקת מסננים, ו קבלים מסרט מתכתמשמש בספקי כוח במתח גבוה.
קבלי מיקהמשמש בהתקנים להפקת קול, מסננים ומתנדים. קבלי פוליאסטרהם הקבלים מטרה כללית, א קבלים על בסיס פוליפרופילןמשמש במעגלי DC במתח גבוה.
קבלים מפוליקרבונטמשמש במסננים, מתנדים ומעגלי תזמון. קבלים על בסיס פוליסטירן וטנטלוםמשמשים גם בתזמון והפרדת מעגלים. הם נחשבים קבלים לשימוש כללי.
הערות קטנות וטיפים לעבודה עם קבלים
אתה חייב לזכור את זה תמיד יש להפחית מתחי הפעלה של קבלים עם עלייה בטמפרטורת הסביבה, וכדי להבטיח אמינות גבוהה, יש צורך ליצור מרווח מתח גדול.
אם צוין מתח הפעולה הרציף המרבי של הקבל, אזי זה מתייחס לטמפרטורה המקסימלית (אלא אם צוין אחרת). לכן, קבלים תמיד פועלים עם מרווח בטיחות מסוים. בְּכָל זֹאת יש צורך להבטיח את מתח ההפעלה האמיתי שלהם ברמה של 0.5-0.6 מהערך המותר.
אם ערך הגבול של מתח החילופין מצוין עבור הקבל, זה חל על התדר (50-60) הרץ. עבור תדרים גבוהים יותר או במקרה של אותות פולסים, יש להפחית עוד יותר את מתחי הפעולה כדי למנוע התחממות יתר של המכשירים עקב הפסדים דיאלקטריים.
קבלים בעלי קיבולת גבוהה עם זרמי דליפה נמוכים מסוגלים לשמור על המטען המצטבר במשך זמן רב למדי לאחר כיבוי הציוד.כדי להבטיח בטיחות רבה יותר, יש לחבר נגד 1 MΩ (0.5 W) במקביל לקבל במעגל הפריקה.
במעגלי מתח גבוה, קבלים משמשים לעתים קרובות בסדרות. כדי להשוות את המתחים עליהם, עליך לחבר נגד עם התנגדות של 220k0m ל-1 MΩ במקביל לכל קבל.
אורז. 1 שימוש בנגדים כדי להשוות מתח על פני קבלים
קבלי הזנה קרמיים יכולים לפעול בתדרים גבוהים מאוד (מעל 30 מגה-הרץ). הם מותקנים ישירות על גוף המכשיר או על מסך מתכת.
קבלים אלקטרוליטיים לא קוטבייםיש קיבול מ 1 עד 100 microfarad והם מדורגים עבור 50 V. בנוסף, הם יקרים יותר מאשר קבלים אלקטרוליטיים קונבנציונליים (קוטביים).
בעת בחירת קבל מסנן אספקת חשמל, עליך לשים לב למשרעת של דופק זרם הטעינה, אשר יכול לחרוג משמעותית מהערך המותר.. לדוגמה, עבור קבל עם קיבולת של 10,000 microfarad, משרעת זו אינה עולה על 5 A.
בעת שימוש בקבל אלקטרוליטי כקבל מפריד, יש צורך לקבוע נכון את הקוטביות של הכללתו. זרם הדליפה של קבל זה יכול להשפיע על מצב שלב המגבר.
ברוב היישומים, קבלים אלקטרוליטיים ניתנים להחלפה. אתה רק צריך לשים לב לערך של מתח ההפעלה שלהם.
הטרמינל מהנייר החיצוני של קבלי פוליסטירן מסומן לעתים קרובות עם שבץ צבעוני. זה חייב להיות מחובר לנקודה משותפת במעגל.
אורז. 2 מעגל שווה ערך של קבל חשמלי בתדר גבוה
קידוד צבע קבלים
במקרה של רוב הקבלים, הקיבול הנומינלי שלהם ומתח הפעולה כתובים. עם זאת, ישנם גם סימוני צבע.
חלק מהקבלים מסומנים בכיתוב של שתי שורות. השורה הראשונה מציגה את הקיבול שלהם (pF או µF) ואת הדיוק (K = 10%, M - 20%). השורה השנייה מציגה את מתח DC המותר ואת קוד החומר הדיאלקטרי.
קבלים קרמיים מונוליטיים מסומנים בקוד המורכב משלוש ספרות. הספרה השלישית מראה כמה אפסים צריך לחתום על שני הראשונים כדי לקבל את הקיבול בפיקופראד.
(288 קילובייט)
דוגמא. מה המשמעות של קוד 103 על קבל? קוד 103 אומר שאתה צריך להקצות שלושה אפסים למספר 10, ואז אתה מקבל את הקיבול של הקבל - 10,000 pF.
דוגמא. הקבל מסומן 0.22/20250. זה אומר שלקבל יש קיבול של 0.22 uF ± 20% והוא מדורג ל-250 V DC.
קבל הוא מכשיר שיכול לאחסן מטענים חשמליים. הקבל הפשוט ביותר הוא שתי לוחות מתכת (אלקטרודות) המופרדות על ידי דיאלקטרי. ניתן לטעון קבל 2 אם האלקטרודות שלו מחוברות למקור 1 של אנרגיה חשמלית בזרם ישר (איור 181, א).
כאשר קבל נטען, אלקטרונים חופשיים הנמצאים על אחת האלקטרודות שלו ממהרים אל הקוטב החיובי של המקור, וכתוצאה מכך אלקטרודה זו נעשית טעינה חיובית. אלקטרונים מהקוטב השלילי של המקור ממהרים אל האלקטרודה השנייה ויוצרים עליה עודף אלקטרונים, כך שהיא נעשית מטען שלילי. כתוצאה מזרימת זרם הטעינה i3, נוצרים מטענים שווים אך מנוגדים בסימן על שתי האלקטרודות של הקבל, ונוצר ביניהן שדה חשמלי היוצר הפרש פוטנציאל מסוים בין האלקטרודות של הקבל. כאשר הפרש הפוטנציאל הזה הופך שווה למתח של מקור הזרם, נעצרת תנועת האלקטרונים במעגל הקבלים, כלומר מעבר הזרם i3 דרכו. רגע זה מתאים לסוף תהליך הטעינת הקבל.
כאשר מנותק מהמקור (איור 181, ב), הקבל מסוגל הרבה זמןלאחסן מטענים חשמליים שהצטברו. קבל טעון הוא מקור לאנרגיה חשמלית שיש לו כמה e. ד.ש. אירופה אם אתה מחבר את האלקטרודות של קבל טעון עם כל מוליך (איור 181, ג), אז הקבל יתחיל להיפרק. במקרה זה, ה-ip הנוכחי של פריקת הקבל יזרום דרך המעגל. גם הפרש הפוטנציאלים בין האלקטרודות יתחיל לרדת, כלומר, הקבל יפלוט את האנרגיה החשמלית המצטברת למעגל החיצוני. באותו רגע, כאשר מספר האלקטרונים החופשיים על כל אלקטרודה של הקבל הופך להיות זהה, השדה החשמלי בין האלקטרודות ייעלם והזרם ישתווה לאפס. המשמעות היא שהקבל התפרק לחלוטין, כלומר, הוא ויתר על האנרגיה החשמלית שצבר.
קיבול קבלים.התכונה של קבל לצבור ולהחזיק מטענים חשמליים מאופיינת בקיבול שלו. ככל שהקיבול של קבל גדול יותר, כך המטען שנצבר על ידו גדול יותר, כשם שעם הגדלת קיבולת של כלי או בלון גז, נפח הנוזל או הגז בו גדל.
הקיבול C של קבל מוגדר כיחס בין המטען q שנצבר בקבל להפרש הפוטנציאל בין האלקטרודות שלו (מתח מופעל) U:
C=q/U (69)
קיבול הקבל נמדד בפאראדים (F). לקבל יש קיבולת של 1 F, שבו, כאשר מועבר מטען
ב-1 C, ההבדל הפוטנציאלי גדל ב-1 V. בפועל, משתמשים בעיקר ביחידות קטנות יותר: microfarad (1 μF = 10 -6 F), picofarad (1 pF = 10 -12 μF).
הקיבול של קבל תלוי בצורת ובגודל האלקטרודות שלו, מיקומן היחסי ובתכונות הדיאלקטרי המפריד בין האלקטרודות. ישנם קבלים שטוחים, שהאלקטרודות שלהם הן לוחות מקבילים שטוחים (איור 182, א), וגליליות (איור 182, ב).
המאפיינים של קבל מצויים לא רק על ידי מכשירים שיוצרו במיוחד במפעל, אלא גם על ידי כל שני מוליכים המופרדים על ידי דיאלקטרי. לקיבול שלהם יש השפעה משמעותית על פעולתם של מתקנים חשמליים עם זרם חילופין. לדוגמה, קבלים בעלי קיבולת מסוימת הם שני חוטי חשמל, חוט והארקה (איור 183, א), מוליכים של כבל חשמלי, מוליכים ומעטפת מתכת של כבל (איור 183.6).
מכשיר הקבלים ויישומם בטכנולוגיה.בהתאם לדיאלקטרי המשמש, הקבלים הם נייר, נציץ, אוויר (איור 184). שימוש כדיאלקטרי במקום נציץ אוויר, נייר, קרמיקה וחומרים אחרים עם גבוה היתריות, אפשר להגדיל את הקיבול שלו כמה פעמים עם אותם מימדים של הקבל. על מנת להגדיל את שטח האלקטרודות של הקבל, הוא עשוי בדרך כלל רב שכבתי.
במתקני AC חשמליים משתמשים בדרך כלל בקבלי כוח. האלקטרודות בהן הן רצועות ארוכות של רדיד אלומיניום, עופרת או נחושת, המופרדות בכמה שכבות של נייר מיוחד (קבלים) ספוג בשמני נפט או נוזלי הספגה סינתטיים. סרטי נייר כסף 2 ונייר 1 מלופפים לגלילים (איור 185), מיובשים, מוספגים בפרפין ומניחים בחתך אחד או יותר באריזת מתכת או קרטון. מתח ההפעלה הדרוש של הקבל מסופק על ידי חיבורים סדרתיים, מקבילים או מקבילים בסדרה של חלקים בודדים.
כל קבל מאופיין לא רק בערך הקיבול, אלא גם בערך המתח שהדיאלקטרי שלו יכול לעמוד בו. במתחים גבוהים מדי, האלקטרונים של הדיאלקטרי מתנתקים מהאטומים, הדיאלקטרי מתחיל להוליך זרם, ואלקטרודות המתכת של הקבל מקוצרות (הקבל פורץ). המתח שבו זה מתרחש נקרא מתח התמוטטות. מתח שבו קבל יכול לפעול באופן אמין ללא הגבלת זמן במשך זמן רב, נקרא עובד. הוא קטן פי כמה מהחודר.
קבלים נמצאים בשימוש נרחב במערכות אספקת חשמל מפעלים תעשייתייםומחושמל מסילות ברזללשפר את השימוש באנרגיה חשמלית עם זרם חילופין. אחד. נ.ב. וקטרי דיזל, קבלים משמשים כדי להחליק את הזרם הפועם המתקבל ממיישרים ומפסקי פעימה, כדי להילחם בניצוץ של מגעים של מכשירים חשמליים והפרעות רדיו, במערכות בקרה לממירי מוליכים למחצה, וגם כדי ליצור
מתח תלת פאזי סימטרי הנדרש להפעלת המנועים החשמליים של מכונות עזר. בהנדסת רדיו משתמשים בקבלים ליצירת תנודות אלקטרומגנטיות בתדר גבוה, להפרדת מעגלים חשמליים של זרם ישר וזרם חילופין וכו'.
במעגלי DC מותקנים לעתים קרובות קבלים אלקטרוליטיים. הם עשויים משני סרטי אלומיניום דקים 3 ו-5 מגולגלים לגליל (איור 185, ב), שביניהם מונח נייר 4, ספוג באלקטרוליט מיוחד (פתרון חומצה בוריתעם אמוניה בגליצרין). פס האלומיניום 3 מצופה בסרט דק של תחמוצת אלומיניום; הסרט הזה יוצר דיאלקטרי בעל קבוע דיאלקטרי גבוה. האלקטרודות של הקבל הן סרט 3, מכוסה בסרט תחמוצת, ואלקטרוליט; הסרט השני 5 מיועד רק ליצור מגע חשמלי עם האלקטרוליט. הקבל ממוקם במארז אלומיניום גלילי.
כאשר קבל אלקטרוליטי מחובר למעגל DC, יש להקפיד על הקוטביות של הקטבים שלו; האלקטרודה המכוסה בסרט תחמוצת חייבת להיות מחוברת לקוטב החיובי של מקור הזרם. אם מופעל בצורה לא נכונה, הדיאלקטרי פורץ דרך. מסיבה זו, אסור לכלול קבלים אלקטרוליטיים במעגלי AC. לא ניתן להשתמש בהם גם במכשירים הפועלים במתח גבוה, מכיוון שלסרט התחמוצת יש חוזק דיאלקטרי נמוך יחסית.
קבלים משתנים משמשים גם במכשירי הנדסת רדיו (איור 186). קבל כזה מורכב משתי קבוצות של לוחות: קבועים 2 ו-3 מטלטלים, מופרדים על ידי פערי אוויר. צלחות זזות יכולות לנוע ביחס לאלו קבועות; כאשר ציר 1 של הקבל מסובב, שטח החפיפה ההדדית של הלוחות משתנה, וכתוצאה מכך, הקיבול של הקבל.
דרכים לחיבור קבלים. ניתן לחבר קבלים בטור ובמקביל. עם עקביות
חיבור מספר (לדוגמה, שלושה) קבלים (איור 187, א) קיבול שווה ערך
1 / C eq \u003d 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3
קיבול שווה ערך
X C eq = X C 1 + X C 2 + X C 3
תגובה קיבולית כתוצאה מכך
C eq \u003d C 1 + C 2 + C 3
כאשר קבלים מחוברים במקביל (איור 187, ב), הקיבול המתקבל שלהם
1 /X C eq = 1 /X C 1 + 1 /X C 2 + 1 /X C 3
הפעלה וכיבוי של מעגלי DC עם קבל.בעת חיבור שרשראות R-Cלמקור זרם ישר וכאשר הקבל נפרק על נגד, מתרחש תהליך חולף גם עם שינוי א-מחזורי בזרם i ובמתח u c כאשר מעגל R-C מחובר למקור זרם ישר עם מתג B1 (איור 188, א ), הקבל טעון. ברגע ההתחלתי, זרם הטעינה I initial =U /R. אבל כאשר מטענים מצטברים על האלקטרודות של הקבל, המתח וה-c שלו יגדלו, והזרם יקטן (איור 188, ב). אם ההתנגדות R קטנה, אז ברגע הראשוני של חיבור הקבל, מתרחשת משאבת זרם גדולה, החורגת משמעותית מהזרם המדורג של מעגל זה. כאשר הקבל פרוק לנגד R (מתג B1 נפתח באיור 189, א), המתח על פני הקבל u c והזרם i יורד בהדרגה לאפס (איור 189, ב).
קצב השינוי של זרם i ומתח uc במהלך המעבר מופרד בקבוע זמן
ככל ש-R ו-C גדולים יותר, כך טעינת הקבל אטית יותר.
תהליכי הטעינה והפריקה של קבל נמצאים בשימוש נרחב באלקטרוניקה ואוטומציה. בעזרתם מתקבלות תנודות לא-סינוסואידיות תקופתיות, הנקראות הַרפָּיָה, ובמיוחד, מתח שן המסור הנדרש לפעולת מערכות בקרת תיריסטורים, אוסילוסקופים והתקנים אחרים. כדי להשיג מתח שן מסור (איור 190), חבר מעת לעת את הקבל למקור הכוח, ולאחר מכן לנגד הפריקה. התקופות T 1 ו- T 2 המתאימות לטעינה והפריקה של הקבל נקבעות על ידי קבועי הזמן של מעגלי המטען T 3 והפריקה T p, כלומר, ההתנגדויות של הנגדים הכלולים במעגלים אלה.
בנוסף, קבלים שונים באפשרות לשנות את הקיבול שלהם: