چرا برای صدای خودرو به خازن نیاز دارید؟

چرایی نیاز به خازن برای صدای خودرو را همه کسانی که به نوعی با صدای خودرو سروکار داشته اند می دانند. واقعیت این است که هنگام نصب یک سیستم صوتی با دستان خود، باید مواد زیادی را مطالعه کنید.
و توصیه ها نشان می دهد که یک خازن یا دستگاه ذخیره سازی باید به همراه تقویت کننده نصب شود. آیا خازن برای آکوستیک خودرو لازم است یا اینها همه افسانه هستند؟
اگر به آنها نیاز است، پس چرا و نقش آنها در کل سیستم چیست. این همان چیزی است که در مقاله خود در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

اطلاعات کلی

پس چرا به خازن نیاز دارید؟ همانطور که می دانید، قیمت آن کم نیست و همه رانندگان، حتی عاشقان صدای خوب، نمی خواهند یک بار دیگر بودجه خود را کاهش دهند.
از سوی دیگر، هر عاشق موسیقی دیر یا زود قدرتی به دست می آورد یا آن را به کمال می رساند. این بسیار خوب است، اما هر چه سیستم قدرتمندتر باشد، انرژی بیشتری به آن می دهید.

توجه داشته باشید. باتری قادر به ارائه چنین انرژی نیست، در نتیجه کاهش می یابد (این بدان معنی است که در زیر به تفصیل توضیح داده شده است). این کاهش با این واقعیت بیان می‌شود که چراغ‌های جلوی خودرو شروع به "چشمک زدن" می‌کنند، قدرت آمپلی‌فایر کاهش می‌یابد و باس خروجی از ساب ووفر، که قبلاً واضح بود، "تاری" می‌شود.
در برخی موارد و به خصوص موارد شدید، افت شدید ولتاژ تقویت کننده منجر به قطع شدن می شود که می تواند به بلندگوها آسیب برساند.

درسته یا نه

تا به امروز، در اینترنت، در انجمن ها و وبلاگ های مختلف، بحث های داغی در مورد نیاز یا بی فایده بودن چنین وسیله ذخیره سازی به عنوان خازن وجود دارد. خود مناظره ها، با تأسف زیاد دوستداران صدای ماشین، به هیچ حقیقتی منتهی نمی شود.
آنها کاملاً بی فایده هستند، زیرا مخالفان حتی درک اولیه مدرسه از فیزیک را ندارند.

توجه داشته باشید. بزرگترین مزخرفی که می توان از انجمن ها خواند این است که شما باید یک خازن بر اساس فاراد در هر کیلووات نصب کنید. چنین توصیه هایی اساساً اشتباه هستند، زیرا شما متوجه نخواهید شد که آنها از کجا آمده اند.

بنابراین، برای برداشتن حجاب، اجازه دهید به درس های فیزیک خود برگردیم. همانطور که دانش ارزشمند در حافظه ما به روز می شود، تمام اسطوره ها مانند دود صبح ناپدید می شوند.

تفاوت خازن و باتری

مهم است بدانید:

• خازن برای ووفر همان مصرف کننده برقی است که خود قادر به تولید برق نیست. اما قادر است آن را جمع کند و سپس برای نشت خود مصرف کند، اما برای نشت باتری نه.
• وظیفه خازن این است که انرژی را جمع کرده و سپس آن را به مصرف کننده رها کند. خود درایو مقاومت داخلی بسیار کمی دارد و به همین دلیل خیلی سریع با انرژی "تقسیم" می شود (به هر حال ، آن را نیز به آرامی جمع نمی کند).

توجه داشته باشید. تفاوت خازن و باتری در این است که اوج انرژی خروجی یک خازن فقط در لحظه اول اتفاق می افتد و پس از آن افت شدید شارژ وجود دارد. بنابراین، سرعت پس زدن همراه با شارژ کاهش می یابد.

تفاوت بین خازن و یونیستور

آیونیستورها همان چیزی هستند که بیشتر دوستداران موسیقی در صندوق عقب خود حمل می کنند.
در پارامترهای زیر با خازن متفاوت است:

• ضررهای بزرگ؛
• مقاومت بیشتر؛
• شارژ را بسیار کندتر آزاد می کند.
• هزینه آن چندین برابر کمتر از یک خازن با همان ظرفیت است.

زمان عملکرد بهینه یونیستور: 1 ثانیه/83 خنک کننده است.

بررسی یونیستور

• ما یونیستور را با قطع برق به سیستم بلندگو متصل می کنیم.
• ما آن را راه اندازی می کنیم و مشاهده می کنیم که ولتاژ در پایانه ها افزایش می یابد. تا اینجای کار خیلی خوبه؛
• ولوم را افزایش می دهیم و متوجه می شویم که ولتاژ از 13 به 10 ولت کاهش می یابد.

توجه داشته باشید. همه اینها به این معنی است که در اولین ضربه ساب ووفر، شارژ کاهش می یابد و یونیستور به یک جزء قدرت اضافی تبدیل می شود، زیرا فقط زمانی مفید و فعال است که شارژ آن بیشتر از ولتاژ در شبکه باشد.

این وضعیت در بین علاقه مندان به صدای خودرو، ساگ نامیده می شود، اما اگر از سیم های نازک و بی کیفیت و آلومینیوم با روکش مس ارزان در منبع تغذیه استفاده شود، می تواند بسیار بدتر باشد. در این حالت نشست کابل نیز به فرونشست معمولی اضافه می شود.

توجه داشته باشید. شما باید خطرات افتادگی کابل را بدانید. واقعیت این است که با افزایش شدید مصرف، واکنش رخ می دهد. هر چه کاربر بیشتر و سریعتر تلاش کند از کابل انرژی بگیرد، آن (کابل) بیشتر در این امر اختلال ایجاد می کند (اگر نازک و بلند باشد).

مشکل کابل ارزان و بی کیفیت در یونیستور نیز منعکس می شود که با تخلیه، دیگر قادر به دریافت انرژی نخواهد بود.

نصب کندانسور

هنگام نصب یک خازن، توصیه می شود آن را به موازات منبع تغذیه تقویت کننده وصل کنید (نگاه کنید به). باید تا حد امکان نزدیک به تقویت کننده قدرت، حداقل بیش از 60 سانتی متر قرار گیرد.
اگر به جای یونیستور یک خازن قرار دهید، نتیجه بسیار کارآمدتر خواهد بود.
همه چیز به این صورت انجام می شود:

• ژنراتور خودرو تعمیر شده یا یک ژنراتور جدید نصب شده است.
• یک کابل از آن به زمین و به علاوه گذاشته شده است.
• یک باتری جدید نصب شده است.
• تمام پایانه ها عوض شده یا کاملا تمیز می شوند.
• کابل مسی برق با کیفیت خوب با سطح مقطع کافی گذاشته شده است.

• ما تقویت کننده را وصل می کنیم، فیوز را فراموش نکنید.

مشاوره. تا زمانی که تمام ترمینال ها را چک نکنیم و مطمئن شویم 14 ولت است، خازن را وصل نمی کنیم.

• بعد از اینکه همه چیز بررسی شد، می توانید خازن را وصل کنید. اندازه گیری در پایانه ها نتایج یکسانی را نشان می دهد، اما نباید تعجب کنید. اگر مدار "زنده" باشد و قدرت کافی وجود داشته باشد، خازن چیزی برای روشن کردن ندارد و به نظر می رسد در بال ها منتظر است.

توجه داشته باشید. تصور نادرست دیگر این واقعیت است که ظاهراً یک خازن در سیستم هایی که حجم بالا مورد نیاز است یا در مسابقات SPI El مورد نیاز است. در موارد عادی، یک خازن با موفقیت جایگزین یونیستور می شود.

شما می توانید نیاز به خازن در سیستم های بلندگوی معمولی خودرو را بر اساس موارد زیر اثبات کنید:

• اندازه گیری خازن می تواند برای مدت طولانی دوام بیاورد و این امر حتی اسیدی ترین باتری را "بیدار می کند" و بنابراین می تواند پتانسیل کامل خود را از بین ببرد.
• در میان به اصطلاح برادری espi ale، استفاده از باتری های ژل که قادر به شلیک صدها آمپر با سرعت شگفت انگیز هستند، رایج تر است. مهم نیست که چقدر خازن را تحسین می کنیم، با چنین سرعتی به وضوح از کار افتاده است.
• باز هم در مورد espi el، خازن در جای خود نیست، زیرا مصرف کننده انرژی است، که به وضوح برای espi el بد است.

در یک کلام، ESPI EL مطمئناً از هیچ خازن یا دستگاه ذخیره سازی دیگری استفاده نمی کند.

بهترین خازن ها

امروزه خازن های زیادی مانند سایر محصولات صوتی خودرو در بازار وجود دارد. برخی از سازندگان تقویت کننده حتی ترمینال هایی را از قبل برای اتصال یک خازن ارائه می دهند.

توجه داشته باشید. از جمله تقویت کننده های Audison Vesis HV Venti است که حتی به عنوان بهترین تقویت کننده آکوستیک سال گذشته شناخته شد.

کانونی

یکی دیگر از تولید کنندگان معروف تقویت کننده و تجهیزات صوتی با کیفیت، اما از کشور فرانسه، Focal، در مدل های خود از راه حل متفاوتی استفاده می کند: پس از منبع تغذیه آمپلی فایر، جایی برای خازن ها وجود دارد. اینجاست که به گفته کارشناسان، کارایی استفاده از دستگاه های ذخیره سازی اضافی چندین برابر بیشتر است.

توجه داشته باشید. عیب چنین خازن این است که فقط برای تقویت کننده های مارک فوکال مناسب است.

ویژگی های این خازن به شرح زیر است:

• به طور قابل توجهی عملکرد صدا را بهبود می بخشد.
• این حتی یک خازن نیست، بلکه چندین خازن است. آنها در یک ماژول جمع آوری می شوند.

توجه داشته باشید. تعداد خازن ها با تعداد منابع تغذیه تقویت کننده مطابقت دارد.

• اتصال با استفاده از کابل ارائه شده از طریق یک اتصال دهنده خاص انجام می شود.
• در شرایط سخت عملیاتی، پایداری تقویت کننده به دلیل فناوری High-Cap افزایش می یابد.

هنگام نصب یک خازن با دستان خود، تماشای یک بررسی ویدیویی موضوعی مفید خواهد بود. عکس های با کیفیت بالا - مواد، نمودارها، دستورالعمل ها و نقشه ها - به همان اندازه مهم هستند. قیمت خازن ها متفاوت است، اما بهترین آنها ارزان نیست.

که در آن یک دینام یک ولتاژ سینوسی تولید می کند. بیایید ببینیم وقتی کلید را می بندیم در مدار چه اتفاقی می افتد. لحظه اولیه صفر بودن ولتاژ ژنراتور را در نظر می گیریم.

در سه ماهه اول دوره، ولتاژ در پایانه های ژنراتور افزایش می یابد و از صفر شروع می شود و خازن شروع به شارژ می کند. جریانی در مدار ظاهر می شود، اما در اولین لحظه شارژ خازن، با وجود این واقعیت که ولتاژ روی صفحات آن به تازگی ظاهر شده و هنوز بسیار کم است، جریان در مدار (جریان شارژ) بیشترین خواهد بود. با افزایش شارژ خازن، جریان در مدار کاهش می یابد و در لحظه شارژ کامل خازن به صفر می رسد. در این حالت، ولتاژ روی صفحات خازن، دقیقاً به دنبال ولتاژ ژنراتور، در این لحظه به حداکثر می رسد، اما علامت مخالف، یعنی به سمت ولتاژ ژنراتور هدایت می شود.

برنج. 1. تغییر در جریان و ولتاژ در مدار با ظرفیت

بنابراین، جریان با بیشترین نیرو به خازن بدون شارژ سرازیر می شود، اما بلافاصله با پر شدن صفحات خازن با شارژ شروع به کاهش می کند و به صفر می رسد و آن را کاملاً شارژ می کند.

بیایید این پدیده را با آنچه در جریان آب در لوله ای که دو مخزن ارتباطی را به هم متصل می کند، مقایسه کنیم (شکل 2)، که یکی از آنها پر و دیگری خالی است. به محض بیرون کشیدن دریچه ای که مسیر آب را مسدود می کند، آب بلافاصله از رگ سمت چپ تحت فشار زیاد از طریق لوله به داخل ظرف خالی سمت راست می رود. با این حال، بلافاصله فشار آب در لوله شروع به تضعیف تدریجی، به دلیل تسطیح سطوح در مخازن، می کند و به صفر می رسد. جریان آب متوقف خواهد شد.

برنج. 2. تغییر فشار آب در لوله اتصال مخازن ارتباطی مشابه تغییر جریان در مدار در هنگام شارژ خازن است.

به همین ترتیب، جریان ابتدا به یک خازن بدون شارژ می ریزد و سپس با شارژ شدن به تدریج ضعیف می شود.

با شروع سه ماهه دوم پریود که ولتاژ ژنراتور ابتدا به کندی شروع می شود و سپس با سرعت و سرعت بیشتری کاهش می یابد، خازن شارژ شده به ژنراتور تخلیه می شود که باعث ایجاد جریان تخلیه در مدار می شود. با کاهش ولتاژ ژنراتور، خازن بیشتر و بیشتر تخلیه می شود و جریان تخلیه در مدار افزایش می یابد. جهت جریان تخلیه در این ربع دوره برخلاف جهت جریان شارژ در سه ماهه اول دوره است. بر این اساس، منحنی جریان با عبور از مقدار صفر، اکنون در زیر محور زمان قرار دارد.

در پایان نیم چرخه اول، ولتاژ روی ژنراتور و همچنین خازن به سرعت به صفر نزدیک می شود و جریان در مدار به آرامی به حداکثر مقدار خود می رسد. با یادآوری اینکه مقدار جریان در مدار بیشتر است، هر چه مقدار بار منتقل شده در طول مدار بیشتر باشد، مشخص خواهد شد که چرا جریان به حداکثر خود می رسد زمانی که ولتاژ روی صفحات خازن و در نتیجه شارژ خازن، به سرعت کاهش می یابد.

با شروع سه ماهه سوم دوره، خازن دوباره شروع به شارژ می کند، اما قطبیت صفحات آن و همچنین قطبیت ژنراتور به عکس تغییر می کند و جریان در همان جهت ادامه می یابد. با شارژ شدن خازن شروع به کاهش می کند.در پایان ربع سوم دوره زمانی که ولتاژهای ژنراتور و خازن به حداکثر می رسد جریان صفر می شود.

در ربع آخر دوره، ولتاژ، کاهش می یابد، به صفر می رسد و جریان، با تغییر جهت خود در مدار، به حداکثر مقدار خود می رسد. این دوره به پایان می رسد، پس از آن دوره بعدی شروع می شود، دقیقا تکرار قبلی و غیره.

بنابراین، تحت تأثیر ولتاژ متناوب از ژنراتور، خازن دو بار در هر دوره شارژ می شود (چهارم اول و سوم دوره) و دو بار (چهارم دوم و چهارم دوره) تخلیه می شود.اما از آنجایی که متناوب شدن یکی پس از دیگری هر بار با عبور جریان های شارژ و تخلیه از مدار همراه است، می توان نتیجه گرفت که .

با استفاده از آزمایش ساده زیر می توانید این موضوع را تأیید کنید. یک خازن با ظرفیت 4-6 میکروفاراد را از طریق یک لامپ برق 25 وات به شبکه AC متصل کنید. چراغ روشن می شود و تا زمانی که مدار قطع نشود خاموش نمی شود. این نشان می دهد که جریان متناوب با ظرفیت خازن از مدار عبور کرده است. با این حال، البته، نه از طریق دی الکتریک خازن، بلکه در هر لحظه از زمان، جریان شارژ یا جریان تخلیه خازن را نشان می دهد.

همانطور که می دانیم دی الکتریک تحت تأثیر میدان الکتریکی که در هنگام شارژ شدن خازن در آن ایجاد می شود قطبی می شود و با تخلیه خازن قطبش آن از بین می رود.

در این حالت ، دی الکتریک با جریان بایاس که در آن ایجاد می شود به عنوان نوعی ادامه مدار برای جریان متناوب عمل می کند و مدار را برای جریان مستقیم می شکند. اما جریان جابجایی فقط در دی الکتریک خازن ایجاد می شود و بنابراین هیچ انتقال بار از طریق مدار اتفاق نمی افتد.

مقاومت ارائه شده توسط خازن در برابر جریان متناوب به مقدار ظرفیت خازن و فرکانس جریان بستگی دارد.

هرچه ظرفیت خازن بزرگتر باشد، بار بیشتری در مدار در طول شارژ و دشارژ خازن منتقل می شود و در نتیجه جریان در مدار بیشتر می شود. افزایش جریان در مدار نشان می دهد که مقاومت آن کاهش یافته است.

از این رو، با افزایش ظرفیت، مقاومت مدار در برابر جریان متناوب کاهش می یابد.

افزایش مقدار بار منتقل شده از طریق مدار را افزایش می دهد، زیرا شارژ (و همچنین تخلیه) خازن باید سریعتر از فرکانس پایین اتفاق بیفتد. در عین حال، افزایش مقدار بار منتقل شده در واحد زمان معادل افزایش جریان در مدار و در نتیجه کاهش مقاومت آن است.

اگر به نحوی فرکانس جریان متناوب را به تدریج کاهش دهیم و جریان را به ثابت برسانیم، در این صورت مقاومت خازن متصل به مدار به تدریج افزایش می یابد و تا زمانی که ظاهر می شود، بی نهایت بزرگ می شود (مدار باز).

از این رو، با افزایش فرکانس، مقاومت خازن در برابر جریان متناوب کاهش می یابد.

همانطور که مقاومت سیم پیچ در برابر جریان متناوب القایی نامیده می شود، مقاومت خازن نیز معمولاً خازنی نامیده می شود.

بدین ترتیب، ظرفیت خازنی بیشتر است، ظرفیت مدار و فرکانس جریان تامین کننده آن کمتر است.

ظرفیت خازنی با Xc نشان داده می شود و با اهم اندازه گیری می شود.

وابستگی ظرفیت خازن به فرکانس جریان و ظرفیت مدار با فرمول Xc = 1/ تعیین می شود.ωС، جایی که ω - فرکانس دایره ای برابر حاصلضرب 2π f، ظرفیت C مدار بر حسب فاراد.

راکتانس خازنی، مانند راکتانس القایی، ماهیت واکنشی دارد، زیرا خازن انرژی منبع جریان را مصرف نمی کند.

فرمول مدار با ظرفیت I = U/Xc است که در آن I و U مقادیر موثر جریان و ولتاژ هستند. Xc ظرفیت مدار است.

خاصیت خازن ها برای ایجاد مقاومت بالا در برابر جریان های فرکانس پایین و عبور آسان جریان های فرکانس بالا در مدارهای تجهیزات ارتباطی کاربرد زیادی دارد.

به عنوان مثال، با کمک خازن ها، جداسازی جریان های مستقیم و جریان های فرکانس پایین از جریان های فرکانس بالا لازم برای عملکرد مدارها حاصل می شود.

اگر لازم باشد مسیر جریان فرکانس پایین به قسمت فرکانس بالا مدار مسدود شود، یک خازن کوچک به صورت سری وصل می شود. مقاومت زیادی در برابر جریان فرکانس پایین دارد و در عین حال جریان فرکانس بالا را به راحتی عبور می دهد.

اگر لازم است از ورود جریان فرکانس بالا، به عنوان مثال، از ورود به مدار برق یک ایستگاه رادیویی جلوگیری شود، از یک خازن بزرگ استفاده می شود که به موازات منبع جریان متصل است. در این حالت، جریان فرکانس بالا از خازن عبور می کند و مدار منبع تغذیه ایستگاه رادیویی را دور می زند.

مقاومت فعال و خازن در مدار جریان متناوب

در عمل، اغلب مواردی وجود دارد که یک مدار در یک سری با ظرفیت خازنی قرار می گیرد.مقاومت کل مدار در این حالت با فرمول تعیین می شود.

از این رو، مقاومت کل مدار متشکل از مقاومت اکتیو و خازنی در برابر جریان متناوب برابر است با جذر مجموع مجذورهای مقاومت فعال و خازنی این مدار.

قانون اهم برای این مدار I = U/Z معتبر است.

در شکل شکل 3 منحنی هایی را نشان می دهد که روابط فاز بین جریان و ولتاژ را در یک مدار حاوی مقاومت خازنی و فعال نشان می دهد.

برنج. 3. جریان، ولتاژ و توان در مدار با خازن و مقاومت فعال

همانطور که از شکل مشخص است، جریان در این مورد نه یک چهارم دوره، بلکه کمتر ولتاژ را هدایت می کند، زیرا مقاومت فعال ماهیت صرفا خازنی (واکنشی) مدار را نقض کرده است، همانطور که فاز کاهش یافته نشان می دهد. تغییر مکان. اکنون ولتاژ در پایانه های مدار به صورت مجموع دو جزء تعیین می شود: جزء راکتیو ولتاژ u c ​​که برای غلبه بر ظرفیت مدار می رود و جزء فعال ولتاژ که بر مقاومت فعال آن غلبه می کند.

هرچه مقاومت فعال مدار بیشتر باشد، تغییر فاز بین جریان و ولتاژ کمتر خواهد بود.

منحنی تغییر توان در مدار (شکل 3 را ببینید) دو بار در طول دوره یک علامت منفی به دست آورد که همانطور که قبلاً می دانیم نتیجه ماهیت واکنشی مدار است. هرچه مدار راکتیو کمتر باشد، تغییر فاز بین جریان و ولتاژ کمتر است و منبع جریان انرژی بیشتری مصرف می کند.

تقریباً در تمام دستگاه‌های الکترونیکی، از ساده‌ترین تا پیشرفته‌ترین، مانند مادربردهای رایانه، می‌توانید یک عنصر همیشه موجود را پیدا کنید که یک جزء غیرفعال است. اما متأسفانه تعداد کمی از مردم می دانند که خازن چگونه کار می کند و چرا به آن نیاز است و انواع این دستگاه ذخیره سازی وجود دارد.

فقط یه چیز پیچیده

بنابراین، این وسیله کوچک برای تجمع میدان الکتریکی یا بار، شبیه به یک کوزه معمولی است، کوزه ای که در آن گوجه فرنگی ترشی یا آرد نگهداری می شود. به همین ترتیب ماده خشک یا مایعی که در آن قرار می گیرد را جمع می کند. تشبیه ساده است:الکترون ها در امتداد مدار حرکت می کنند و در مسیر خود با هادی هایی روبرو می شوند که آنها را به "کوزه" هدایت می کنند ، جایی که آنها جمع می شوند و بار را افزایش می دهند.

برای اینکه بفهمیم چه تعداد الکترون را می توان از این طریق جمع کرد و در چه نقطه ای تجمع متوقف می شود (شیشه می ترکد)، فرآیند الکتریکی معمولاً با لوله های آب مقایسه می شود. اگر لوله ای را تصور کنید که در آن آب جریان می یابد و توسط یک پمپ به داخل آن پمپ می شود، در جایی در مرکز خط لوله باید یک غشای نرم را تصور کنید که تحت فشار مایع کشیده می شود. بدیهی است که تا حد خاصی کشیده می شود تا زمانی که بشکند یا اگر بسیار قوی باشد نیروی پمپ را متعادل کند.

این مثال نحوه عملکرد یک خازن را نشان می دهد، تنها غشاء با یک میدان الکتریکی جایگزین می شود، که با شارژ شدن دستگاه ذخیره سازی افزایش می یابد (عملکرد پمپ)، ولتاژ منبع تغذیه را متعادل می کند. بدیهی است که این فرآیند بی پایان نیست و حداکثر شارژ وجود دارد که با رسیدن به آن "قطع" از کار می افتد و از انجام وظایف خود باز می ایستد.

طراحی و اصل عملیات

خازن وسیله ای است متشکل از دو صفحه (صفحه) که بین آنها فضای خالی وجود دارد. ولتاژ از طریق سیم های متصل به صفحات به آن تامین می شود. دستگاه های مدرن، در واقع، تفاوت چندانی با مدل های درس فیزیک ندارند؛ آنها همچنین از یک دی الکتریک و صفحات تشکیل شده اند. لازم به ذکر است که این ماده یا عدم وجود آن (خلاء) است که رسانای ضعیف الکتریسیته است که ویژگی های دستگاه ذخیره سازی را تغییر می دهد.

ماهیت اصل عملکرد یک خازن ساده است: ولتاژ داده می شود و شارژ شروع به جمع شدن می کند. برای مثال در نظر بگیرید درایو در دو نسخه مدار الکتریکی چگونه عمل می کند:

• دی سی. اگر جریانی به مداری که یک خازن به آن متصل است اعمال شود، می بینید که سوزن روی آمپرمتر شروع به حرکت می کند و سپس به سرعت به موقعیت اولیه خود باز می گردد. این را می توان به سادگی توضیح داد: دستگاه به سرعت شارژ شد، یعنی منبع تغذیه توسط صفحات درایو متعادل شد و جریان متوقف شد. بنابراین، اغلب گفته می شود که یک خازن در شرایط جریان ثابت کار نمی کند. این بیانیه نادرست است، همه چیز کار می کند، اما برای مدت زمان بسیار کوتاه.
• جریان متناوب- این زمانی است که الکترون ها ابتدا در یک جهت و سپس در جهت دیگر حرکت می کنند. اگر چنین مداری را با یک وسیله ذخیره سازی متصل به آن تصور کنیم، بارهای مثبت و منفی به طور متناوب در هر دو صفحه خازن جمع می شوند. این نشان می دهد که جریان متناوب آزادانه از دستگاه عبور می کند.

از آنجایی که یک خازن جریان مستقیم را به تأخیر می اندازد اما اجازه می دهد جریان متناوب از آن عبور کند، این موضوع باعث می شود که هدف آن مشخص شود، به عنوان مثال، برای دستگاه هایی که در آنها لازم است جزء مستقیم در سیگنال حذف شود. کاملا واضح است که درایو دارای مقاومت است، اما هیچ برقی روی آن تولید نمی شود، بنابراین گرم نمی شود.

انواع اصلی

کاربر معمولی همیشه نمی داند که دستگاه او به کدام خازن مجهز است. اما هر نوع دارای معایب و مزایای خاص خود و همچنین ویژگی های عملیاتی است. دو گروه بزرگ از این دستگاه ها وجود دارد که برای مدارهای الکتریکی با جریان متناوب و مستقیم طراحی شده اند. اما هنوز، طبقه بندی اصلی بر اساس نوع دی الکتریک است که بین صفحات خازن قرار دارد. انواع اصلی:

باید به خازن های الکترولیتی اشاره ویژه ای کرد. تفاوت اصلی آنها با انواع دیگر این است که فقط به یک مدار جریان مستقیم یا ضربانی متصل می شوند. چنین درایوهایی دارای قطبیت هستند - این یکی از ویژگی های طراحی آنها است، بنابراین اتصال نادرست منجر به تورم یا انفجار دستگاه می شود. آنها ظرفیت زیادی دارند که باعث می شود خازن الکترولیتی برای استفاده در مدارهای یکسو کننده مناسب باشد.

حوزه های کاربردی

به جرات می توان گفت که خازن ها تقریبا در تمام مدارهای الکترونیکی و رادیویی استفاده می شوند. برای اینکه بدانید کجا و چرا به یک خازن نیاز است، باید توانایی آن در ذخیره شارژ و تخلیه در زمان مناسب و همچنین عبور جریان متناوب و عدم عبور جریان مستقیم را به خاطر بسپارید. و این به این معنی است چنین دستگاه هایی در بسیاری از زمینه های فنی استفاده می شوند، به عنوان مثال:

دستگاه‌های ذخیره‌سازی الکتریکی را می‌توان هم در تلویزیون‌ها و هم در دستگاه‌های رادار پیدا کرد، جایی که لازم است یک پالس با قدرت بالا تولید شود که برای آن از خازن استفاده می‌شود. بدون این دستگاه ها یا محافظ برق نمی توان منبع تغذیه پیدا کرد.

باید گفت که از وسایل ذخیره سازی در مناطق غیر مرتبط با برق نیز استفاده می شود، به عنوان مثال در تولید فلز و استخراج زغال سنگ که در آن از لکوموتیوهای برقی خازنی استفاده می شود.

اگر به داخل بدنه هر وسیله الکتریکی نگاه کنید، می توانید بسیاری از اجزای مختلف مورد استفاده در مدارهای مدرن را مشاهده کنید. درک اینکه چگونه همه این مقاومت ها، ترانزیستورها، دیودها و میکرو مدارهای متصل به یک سیستم واحد کار می کنند، بسیار دشوار است. با این حال، برای درک اینکه چرا یک خازن در مدارهای الکتریکی نیاز است، دانش یک دوره فیزیک مدرسه کافی است.

ساختار خازن و خواص آن

یک خازن از دو یا چند الکترود - صفحات تشکیل شده است که بین آنها یک لایه دی الکتریک قرار می گیرد. این طرح قابلیت انباشته شدن بار الکتریکی را هنگام اتصال به منبع ولتاژ دارد. هوا یا مواد جامد را می توان به عنوان دی الکتریک استفاده کرد: کاغذ، میکا، سرامیک، فیلم های اکسید.

مشخصه اصلی یک خازن ظرفیت الکتریکی ثابت یا متغیر است که بر حسب فاراد اندازه گیری می شود. این بستگی به مساحت صفحات، فاصله بین آنها و نوع دی الکتریک دارد. ظرفیت خازن دو ویژگی مهم آن را تعیین می کند: توانایی ذخیره انرژی و وابستگی رسانایی به فرکانس سیگنال ارسالی که به لطف آنها این جزء به طور گسترده در مدارهای الکتریکی استفاده می شود.

ذخیره انرژی

اگر یک خازن تخت را به یک منبع ولتاژ ثابت وصل کنید، بارهای منفی به تدریج روی یکی از الکترودهای آن و بارهای مثبت روی دیگری جمع می‌شوند. این فرآیند که شارژ نام دارد در شکل نشان داده شده است. مدت زمان آن به مقادیر خازن و مقاومت فعال عناصر مدار بستگی دارد.

وجود دی الکتریک بین صفحات از جریان ذرات باردار در داخل دستگاه جلوگیری می کند. اما در خود مدار در این زمان، جریان الکتریکی وجود خواهد داشت تا زمانی که ولتاژهای خازن و منبع برابر شوند. حال، اگر باتری را از ظرف جدا کنید، خود به عنوان نوعی باتری عمل می کند که می تواند در هنگام اتصال بار، انرژی را تحویل دهد.

وابستگی مقاومت به فرکانس جریان

خازن متصل به مدار AC به طور دوره ای مطابق با تغییر در قطبیت ولتاژ تغذیه شارژ می شود. بنابراین، قطعه الکترونیکی مورد بحث، همراه با مقاومت ها و سلف ها، مقاومت Rс=1/(2πfC) ایجاد می کند، که در آن f فرکانس، C ظرفیت خازنی است.

همانطور که از وابستگی ارائه شده مشاهده می شود، خازن نسبت به سیگنال های فرکانس بالا رسانایی بالایی دارد و سیگنال های فرکانس پایین را ضعیف هدایت می کند. مقاومت یک عنصر خازنی در مدار DC بی نهایت بزرگ خواهد بود که معادل شکستن آن است.

با مطالعه این ویژگی ها، می توانید در نظر بگیرید که چرا یک خازن مورد نیاز است و کجا از آن استفاده می شود.

خازن ها کجا استفاده می شوند؟

• فیلترها دستگاه‌هایی در سیستم‌های رادیو الکترونیک، انرژی، صوتی و سایر سیستم‌ها هستند که برای انتقال سیگنال‌ها در محدوده فرکانسی خاص طراحی شده‌اند. به عنوان مثال، یک شارژر معمولی تلفن همراه از خازن ها برای صاف کردن ولتاژ با سرکوب اجزای فرکانس بالا استفاده می کند.
• مدارهای نوسانی تجهیزات الکترونیکی کار آنها بر این واقعیت استوار است که وقتی خازن ها همراه با یک سلف روشن می شوند، ولتاژها و جریان های دوره ای در مدار ایجاد می شود.
• پالس‌ساز، تایمر، دستگاه‌های محاسباتی آنالوگ. عملکرد این سیستم ها از وابستگی زمان شارژ خازن به مقدار ظرفیت خازن استفاده می کند.
• یکسو کننده‌هایی با ضرب ولتاژ، از جمله در تجهیزات اشعه ایکس، لیزرها و شتاب‌دهنده‌های ذرات باردار استفاده می‌شوند. در اینجا مهمترین نقش را خاصیت مولفه خازنی برای انباشتن انرژی، ذخیره و رهاسازی آن ایفا می کند.

البته اینها تنها رایج ترین دستگاه هایی هستند که از خازن استفاده می کنند. هیچ یک از تجهیزات پیچیده خانگی، خودرو، صنعتی، مخابراتی یا الکترونیکی قدرت نمی تواند بدون آنها کار کند.

خازن یک عنصر الکترونیکی غیرفعال است که از دو هادی (پوشش) تشکیل شده است که توسط یک لایه دی الکتریک (عایق) از هم جدا شده اند.

خازن در نمودارها به صورت زیر تعیین می شود:

خازن چیست؟

عملکرد اصلی یک خازن

عملکرد خازن جمع آوری بار الکترواستاتیکی بر روی پوشش ها هنگامی که به منبع ولتاژ متصل است، می باشد. پس از جدا کردن خازن از مدار، الکتریسیته انباشته شده را ذخیره می کند. اتصال مجدد خازن به مدار بسته بدون منبع تغذیه یا با منبع ولتاژ کمتر از ولتاژ ذخیره شده در خازن، مقداری یا تمام انرژی را آزاد می کند.

ظرفیت الکتریکی پارامتر اصلی یک خازن است

پارامتر اصلی ظرفیت است، یعنی توانایی یک خازن برای جمع آوری بار. ظرفیت با حرف "C" مشخص می شود و واحد ظرفیت آن F (فاراد) است:

جایی که،
ج – ظرفیت، بر حسب فاراد
Q - بار انباشته شده روی یک پوشش، به کولن *
U - ولتاژ بین پوشش ها، بر حسب ولت
* کولن مقدار باری است که از یک هادی با جریان 1 A در 1 ثانیه عبور می کند.

اتصال موازی و سری خازن ها

به صورت متوالی

C = (C1 x C2) / (C1 + C2)

ظرفیت خازن های متصل موازی(برعکس نسبت به مقاومت ها):

انواع اصلی خازن ها

1. خازن های الکترولیتی

نوع:

• آلومینیومظرفیت خازنی از 1 µF تا 1 f (a) دارند.
• تانتالیومدارای ظرفیت حداکثر 3000 µF (b)؛
• نیوبیمدارای محدوده باریکی از ظرفیت، ولتاژ تا 10 ولت (c)؛
• ابرخازنها(یونیستورها)، ظرفیت و سرعت شارژ/دشارژ بسیار بالایی دارند (d).

طرح:

یک خازن الکترولیتی آلومینیومی شامل دو نوار (صفحه) آلومینیومی است که توسط کاغذ (یک دی الکتریک، یعنی یک عایق) از هم جدا شده اند، که با یک الکترولیت (که به عنوان یک الکترود منفی عمل می کند) آغشته شده است. یکی از نوارهای آلومینیومی نقش آند را ایفا می کند. سطح آن بسیار ناهموار است که سطح آن را بسیار افزایش می دهد.

در طول فرآیند تولید خازن ها، به اصطلاح فرآیند شکل دهی انجام می شود - این زمانی است که خازن به یک منبع ولتاژ بالاتر از ولتاژ نامی متصل می شود. در نتیجه بر روی نوار آلومینیومی که نقش آند را ایفا می کند، تحت تاثیر یون های منفی الکترولیت، لایه نازکی از اکسید آلومینیوم تشکیل می شود که مانند کاغذ به عنوان عایق عمل می کند. پس از نوار آلومینیومی دیگر برای چه استفاده می شود؟ جریان را به کاتد، یعنی به الکترولیت می رساند.

ویژگی ها:

• ظرفیت بزرگ (از 1 µF تا 1 f) با اندازه های نسبتاً کوچک.
• مقاومت کم؛
• اندوکتانس کم؛
• هنگام اتصال باید قطبیت را رعایت کرد (در غیر این صورت ممکن است منجر به انفجار شود).
• جریان را در یک جهت هدایت کنید؛
• اگر به طور نادرست یا برای مدت طولانی ذخیره شوند، می توانند خشک شوند - لایه نازک اکسید آلومینیوم آسیب دیده است و افزایش فشار در حین کار کندانسور می تواند منجر به کاهش فشار آن شود.

کاربرد:

خازن های الکترولیتی در مدارهای قدرت به عنوان فیلتر و ذخیره انرژی استفاده می شوند.

2. خازن های سرامیکی

نوع:

• نوع 1 بهترین خازن مورد استفاده در بین مردم است، آنها دارای ضریب دمایی کاملاً تعریف شده و تلفات کمی هستند، اما محدوده ظرفیت آنها فقط از 0.1 pF تا 10 nf است.
• نوع 2 (فروالکتریک) - پارامترهای بدتری دارند، اما اندازه کوچکی دارند و ظرفیت بالایی از 100 pF تا 1 μF دارند.
• نوع 3 (نیمه هادی) - پارامترها مشابه نوع 2 هستند، اما آنها حتی کوچکتر هستند، محدوده ظرفیت آنها از 100 pF تا 10 μF است.

طرح:

جزء اصلی دی الکتریک دی اکسید تیتانیوم به شکل پودر فشرده است.

کاربرد:

خازن های سرامیکی به طور گسترده ای در مدارهای فرکانس بالا، به عنوان عناصر مدارهای تشدید و غیره استفاده می شوند.

شما می توانید علائم خازن های سرامیکی را مشاهده کنید.

3. خازن های فیلم

نوع:

• پلی استایرن (نام تجاری KSF، KS، MKS) - پایدارترین خازن های فیلم، خطای آنها نمی تواند بیش از 0.5٪ باشد، در محدوده 10 pF تا 100 nf موجود است.
• پلی استر (MKSE یا MKT) - رایج ترین خازن های فیلم، با پارامترهای نزدیک به خازن های سرامیکی (فرو الکتریک)، محدوده ظرفیت از 100 pF تا 100 μF.
• پلی کربنات (MKC) - ویژگی های بهتری نسبت به خازن های MKT دارند، اما آنها بسیار بزرگتر هستند.
• پلی پروپیلن (KMP، KFMP یا MKP) در مدارهای پالسی (با پیک های جریان و ولتاژ زیاد)، محدوده ظرفیت خازنی از 1 نانوفتر تا 10 میکروفن استفاده می شود.

طرح:

دی الکتریک یک فیلم پلاستیکی است و صفحات می توانند از فویل آلومینیومی یا یک فیلم پلاستیکی ساخته شوند که روی آن فلز - آلومینیوم (خازن های فلزی) در خلاء اعمال شود.