معرفی انواع خازن ها و آشنایی با نحوه عملکرد آنها

معرفی انواع خازن ها و آشنایی با نحوه عملکرد آنها

سایت دیفراست www.defrost.ir مرجع تعمیرکاران لوازم خانگی

کانال تلگرام گروه تولیدی دیفراست

Telegram.me/defrostgrop

باما همراه شوید

انواع خازن ها :

خازن وسيله ای الکتريکی است که در مدارهای الکتريکی اثر خازنی ايجاد می کند. اثر خازنی خاصيتی است که سبب میشود مقداری انرژی الکتريکی در يک ميدان الکترواستاتيک ذخيره شود و بعد از مدتی آزاد گردد. به تعبير ديگر ٬ خازنها المانهايی هستند که میتوانند مقداری الکتريسيته را در خود ذخيره کنند. همان گونه که يک مخزن آب برای ذخيره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار می گيرد. خازنها به اشکال گوناگون ساخته میشوند و متداول ترين آنها خازنهای مسطح هستند .
اين نوع خازنها از دو صفحه ی هادی که بين آ نها عايق يا دی الکتريک قرار دارد ٬تشکيل شده اند .
صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصله ای بسيار نزديک به هم قرار می گيرند. دی الکتريک انواع مختلفی دارد و با ضريب مخصوصی که نسبت به هوا سنجيده می شود ٬ معرفی می گردد. اين ضريب را ضريب دی الکتريک می نامند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با يک ديگر متفاوتند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسيار حجيمند. برخی ديگر بسيار کوچک و به اندازه يک دانه عدس می باشند.

خازنها بر حسب ثابت يا متغير بودن ظرفيت به دو دسته کلی ثابت و متغير تقسيم بندی میشوند .

_خازنهای ثابت :

اين خازنها دارای ظرفيت معينی هستند که در وضعيت معمولی تغيير پيدا نمی کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتريک به کار رفته در آنها تقسيم بندی و نام گذاری می کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می شود . از جمله اين خازنها می توان انواع سراميکی ٬ ورقه ای (کاغذی و پلاستيکی ) را نام بر د.  ميکا ٬ الکتروليتی ٬ روغنی ٬ گازی و نوع خاص فيلم (Film)  اگر ماده دی الکتريک طی يک فعاليت شيميايی تشکيل شده باشد آن را خازن الکتروليتی و در غير اين صورت آن را خازن خشک گويند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بيشتر در مدارهای الکتريکی برای راه اندازی و يا اصلاح ضريب قدرت به کار می روند. بقيه خازنهای ثابت دارای ويژگيهای خاصی هستند .

  • خازنهای سراميکی :

معمولترين خازن غير الکتروليتی است که در آن دی الکتريک (Ceramic capacitor) خازن سراميکی بکار رفته از جنس سراميک است. ثابت دی الکتريک سراميک بالا است ٬ از اين رو امکان ساخت خازنهای با ظرفيت زياد در اندازه ی کوچک را در مقايسه با ساير خازنها بوجود آورده است .
ظرفيت خازنهای سراميکی معمولا بين ٥ پيکو فاراد تا 0.1  ميکرو فاراد است. اين نوع خازن به صورت  يسکی ( عدسپی) و استوانه ای توليد میشود و فرکانس کار آنها بالای ۱۰۰ مگاهرتز است. عيب بزرگ اين خازنها وابسته بودن ظرفيت آنها به دمای محيط است ٬ زيرا با تغيير دما ظرفيت خازن تغيير می کند. ولتاژ فرو شكست اين خازن ها زياد بوده و مي توانند در ولتاژهاي بالا تا چندين هزار ولت كار كنند. از اين خازن ها در مدارهای الکترونيکی ٬ مانند مدارهای مخابراتی و راديويی استفاده میشود .

  • خازنهای ورقه ای :

در خازنهای ورقه ای از کاغذ و مواد پلاستيکی به سبب انعطاف پذيری آنها ٬ برای دی الکتريک استفاده میشود. اين گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته میشوند :

  • خازنهای کاغذی :

دی الکتريک اين نوع خا زن ها از يک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکيل شده که يک دی الکتريک مناسب درون آن تزريق می گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگيری از تبخير دی الکتريک درون کاغذ ٬ خازن را درون يک قاب محکم و نفوذ ناپذير قرار میدهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضريب دی الکتريک عايق آنها دارای ابعاد فيزيکی بزرگ هستند ٬ اما از مزايای اين خازنها آن است که در ولتاژها و جريانهای زياد میتوان از آنها استفاده کرد .

 

  • خازنهای پلاستيکی :

در اين نوع خازن ها از ورقه های نازک پلاستيک برای دی الکتريک استفاده می شود. ورقه های پلاستيکی همراه با ورقه های نازک فلزی ( آلومينيومی) به صورت لوله ٬ در درون قاب پلاستيکی بسته بندی می شوند. امروزه اين نوع خازنها به دليل داشتن مشخصات خوب در مدارها زياد به کار می روند. اين خازنها نسبت به تغييرات دما حساسيت زيادی ندارند ٬ به همين سبب از آنها در مدار هایی استفاده می کنند که احتياج به خازنی با ظرفيت ثابت در مقابل حرارت باشد. يکی از انواع دی الکتريکهايی که در اين خازنها به کار می رود پلی استايرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها ” پلی استر” گفته می شود که از جمله رايج ترين خازنهای پلاستيکی است. ماکزيمم فرکانس
کار خازنهای پلاستيکی حدود يک مگاهرتز است .

 

  • خازنهای ميکا :

در اين نوع خازن ها از ورقه های نازک ميکا در بين صفحات خازن ( ورقه های فلزی – آلومينيو م) استفاده می شود و در پايان ٬ مجموعه در يک محفظه قرار داده می شوند تا از اثر رطوبت جلوگيری شود. ظرفيت خازنهای ميکا تقريبا بين 0.01 تا ۱ ميکرو فاراد است. از ويژگيهای اصلی و مهم اين خازنها می توان داشتن ولتاژ کار بالا ٬ عمر طولانی و کاربرد در مدار های فرکانس بالا را نام برد .

 

  • خازنهای الکتروليتی :

در ميان خازن ها بيش ترین ظرفيت را خازن های الکتروليتی دارند . این ظرفيت زیاد ناشی از به کار بردن یک لایه ی دی الکتریک نازک با ضخامت تقریبی یک نانومتر است. در عمل چنين لایه ای را به وسيله ی اکسيداسيون آندی یک فلز مناسب تهيه می کنند .
برخلاف خازنهای عدسی ٬ اين خازنها اکثرا دارای قطب  مثبت و منفی می باشند. روی بدنه خازن کنار پايه منفی ٬ علامت نوشته شده است. بنابراین باید توجه داشت که در حين کار ٬ دو قطب آن ها جابه جا نشوند . در صورت اشتباه
متصل کردن دو قطب خازن الکتروليتی ٬ واکنش های شيميایی درون خازن روی می دهد و خازن معيوب می شود .
اين نوع خازنها معمو لاً در رنج ميکرو فاراد هستند. نام ديگر اين خازنها ٬ شيميايی است. علت ناميدن آنها به اين نام اين است که دی الکتريک اين خازنها را به نوعی مواد شيميايی آغشته می کنند که در عمل ٬ حالت يک کاتاليزور را دارا می باشند و باعث بالا رفتن ظرفيت خازن میشوند. مقدار واقعی ظرفيت و ولتاژ قابل تحمل آنها نيز روی بدنه درج شده است .

خازن های الکتروليتی از نظر داشتن مواد دی الکتریک در دو نوع آلومينيومی و تانتاليومی ساخته میشوند .

  • خازن آلومينيومی :

اين خازن همانند خازنهای ورقه ای از دو ورقه ی آلومينيومی تشکيل شده است. يکی از اين ورقه ها که لايه اکسيد روی آن ايجاد میشود “آند” ناميده می شود و ورقه آلومينيومی ديگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدين صورت است که دو ورقه آلومينيومی به همراه دو لايه کاغذ متخلخل که در بين آنها قرار دارند هم زمان پيچيده شده و سيمهای اتصال نيز به انتهای ورقه های آلومينيومی متصل میشوند. پس از پيچيدن ورقه ها آن را درون يک الکتروليت مناسب که شکل گيری لايه اکسيد را سرعت می بخشد غوطه ور می سازند تا دو لايه کاغذ متخلخل از الکتروليت پر شوند.
سپس کل مجموعه را درون يک قاب فلزی قرار داده و با يک پولک پلا ستيکی که سيمهای خازن از آن می گذرد محکم بسته میشود .

 

  • خازن تانتاليوم :

در اين نوع خازن به جای آلومينيوم از فلز تانتاليوم استفاده می شود زياد بودن ثابت دی الکتريک اکسيد تانتاليوم نسبت به اکسيد آلومينيوم ( حدودا ۳ برابر) سبب می شود خازنهای تانتاليومی نسبت به نوع آلومينيومی درحجم مساوی دارای ظرفيت بيشتری باشند. محاسن خازن تانتاليومی نسبت به نوع آلومينيومی بدين قرار است :
۱. ابعاد کوچکتر
۲. جريان نشتی کمتر
۳. عمر کارکرد طولانی

* از جمله معايب اين نوع خازن در مقايسه با خازنهای آلومينيومی عبارتند از :

۱. خازنهای تانتاليوم گرانتر هستند .
۲. نسبت به افزايش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ٬ همچنين معکوس شدن پلاريته حساس ترند .
۳. قابليت تحمل جريانهای شارژ و دشارژ زياد را ندارند .
٤. خازنهای تانتاليوم دارای محدوديت ظرفيت هستند ( حد اکثر تا ۳۳۰ ميکرو فاراد ساخته می شوند.

_خازنهای متغير :

خازن هايي هستند كه ظرفيت آن ها را در هر لحظه مي توان از حداقل تا حداكثر تغيير داد. با خازن هاي متغير مي توان ظرفيت مورد نياز را تنظيم كرد . از این خازن ها در فركانس هاي پايين ٬ متوسط و بالا استفاده مي شود. از انواع خازن هاي متغير ٬ خازن هوا وتريمر را مي توان نام برد .

ظرفيت خازن را می توان با تغيير سه عامل تغيير داد :

الف ) تغيير فاصله ی صفحات
ب) تغيير سطح صفحات
ج) تغيير نوع دی الکتریک

از سه روش فوق رایج ترین روش ٬ تغيير سطح موثر صفحات است .

در یک خازن متغير دو نوع صفحه وجود دارد :
الف ) صفحات ثابت
ب) صفحات متغير

محور خازن ٬ به صفحات متغير ٬ متصل است. با چرخاندن محور می توان صفحات متغير را درون صفحات ثابت قرار داد و بدین ترتيب سطح موثر صفحات خازن و ظرفيت آن را افزایش داد . ماکزیمم زاویه ی چرخش محور در خازن های متغير180 درجه است ٬بدین ترتيب باید گفت :
ظرفيت خازن در هر زمان بستگی به زاویه ی محور دارد یعنی می توان با تغيير زاویه ی محور ظرفيت خازن را کم و زیاد کرد .
خازنهای متغير عموما ازنوع عايق هوا يا پلاستيک هستند. نو عی که به وسيله دسته متحرک ( محو ر) عمل تغيير ظرفيت انجام میشود ” واريابل” نامند و در نوع ديگر اين عمل به وسيله پيچ گوشتی صورت می گيرد که به آن “تريمر” گويند. محدوده ظرفيت خازنهای واريابل ۱۰ تا ٤۰۰ پيکو فاراد و در خازنهای تريمر از ٥ تا ۳۰ پيکو فاراد است. از خازنهای متغير در گيرنده های راديويی برای تنظيم فرکانس ايستگاه راديويی استفاده میشود .

 

  • خازن هوا :

دي الكتريك آن هواست( دی الکتریک خازن متغير شکل صفحه ی قبل هوا است ) واكثرا برای انتخاب
فركانس مناسب در گيرنده ها با يك سلف به طور موازي بسته مي شود. اين گونه خازن ها از چندين صفحه فلزي تشكيل شده كه تعدادي ثابت و تغدادي متحركند. صفحات به صورت يك در ميان به فاصله منظم از يكديگر قرار داردند . با چرخش محور كه به صفحات متحرك متصل است ٬ صفحات متحرك بين صفحات ثابت حركت مي كنند . بنابراين سطح موثر صفحات تغيير مي كند و در نتيجه ظرفيت خازن نيز متناسب با گردش محور تغيير مي كند .

  • خازن تريمر :

اين خازن ها بسيار كوچكند و درمدارها به كمك پيچ گوشتي مي توان آن ها را تنظيم كرد . با تغيير دادن فاصله بين صفحات ٬ ظرفيت خازن تغيير مي كند. ماده عايق اين خازن ها معمولا ميكا يا سراميك مي باشد . از خازنهاي تريمر در فركانسهاي بالا استفاده مي شود.

 

روشهای خواندن مقدار ظرفيت خازن ها:

۱ – نوشتن مقدار ظرفيت
۲ – رمزهای عددی
۳ – نوارهای رنگی

– روش رمزهای عددی:

در این روش چنانچه عدد از یک کوچکتر باشد ظرفيت بر حسب ميکروفاراد و چنانچه عدد بزرگتر از یک باشد ظرفيت بر حسب پيکو فاراد است .
امروزه سازندگان مختلف ٬ بر روی خازن ها ی ساخته شده ٬ ظرفيت آن را می نویسند در حالتی که عدد ظرفيت بزرگتر از واحد است به خصوص در مورد خازن های سراميکی و عدسی ۱۰۰ پيکو فاراد به بالا معمولا عدد ظرفيت به صورت یک عدد سه رقمی مشخص می شود.
در این عدد سه رقمی ٬ رقم یکان نشان دهنده ی تعداد صفر ی است که باید جلوی دو رقم باقی مانده بگذاریم تا ظرفيت خازن بر حسب پيکو فاراد به دست آید .

مثلا اگر بر روی خازنی عدد ۱۰٤ نوشت ه شده باشد ظرفيت آن برابر است با 0.1 ميکرو فاراد یا  ۱۰۰۰۰۰ PF .

روشهای خواندن مقدار ظرفيت خازن ها به وسيله ی نوارها رنگی مقدار ظرفيت خازن ها گاهی به وسيله ی نوارها یا نقطه های رنگی مشخص می شود . معانی رنگ ها برای ارقام و ضرایب همانند معانی رنگ ها در مقاومت هاست
اما روش تعيين ظرفيت خازن ٬ تلرانس و ولتاژکار از روی نوارهای رنگی در خازن های مختلف تفاوت دارند ٬ به همين دليل در این جا برای نمونه فقط جدول نوارهای رنگی و نحوه ی قرائت در خازن های تانتاليوم درج گردیده است .

 

 برای دانلود رایگان فایل Pdf این مطلب روی لینک زیر کلیلک کنید

انواع خازن

 

یک نظر

  1. باسلام اطلاعات خیلی خوبیست لطفا نسبت به دیگر قطعات هم مطلب بگذارید ممنون

پاسخ بدهید

ایمیلتان منتشر نمیشودفیلدهای الزامی علامت دار شده اند *

*