08 Kondenzátory

Kondenzátor je pasivní elektrotechnická akumulační součástka. Je používaná k dočasnému uchování elektrického náboje (potenciální elektrické energie). Kondenzátorem se označuje součástka skutečná, která má kromě kapacity i další parazitní vlastnosti.  Skládá se ze dvou vodivých desek (elektrod) oddělených dielektrikem. Na každou z desek se přivádí elektrické náboje opačné polarity, které se vzájemně přitahují elektrickou silou. Dielektrikum mezi deskami nedovolí, aby se částice s nábojem dostaly do kontaktu - k vybití elektrických nábojů. Přitom dielektrikum svou polarizací zmenšuje sílu elektrického pole nábojů na deskách a umožňuje tak umístění většího množství náboje.

Někdy se také užívá pojmu kapacitor. Pokud se mluví o kapacitoru, je tím myšlena ideální součástka jejíž jedinou vlastností je kapacita.  

Kondenzátorem se označuje součástka skutečná, která má kromě kapacity i další parazitní vlastnosti.

Dělení podle konstrukce:

Svitkové – dělíme na nemetalizované a metalizované (předností metalizovaného je, že při průrazu dielektrika se zotaví)

Keramické – vhodné pro vyšší napětí

Elektrolytické – tzv. polarizované, vhodné pro vyhlazování ss napětí.

Značení

Značení kondenzátorů  barevný kód nebo alfanumerické.

U svitkových a elektrolytických kondenzátorů se značení kondenzátorů provádí číslicovým potiskem:

(1) číslice udává kapacitu v mikrofaradech (uF)

(2) číslice většinou jmenovité stejnosměrné napětí Un .

U keramických kondenzátorů udává číslicový potisk kapacitu v pikofaradech (pF) nebo přidáním „n" v nanofaradech (nF), např. 10n.

Užívá se také barevné značení jako u odporů. Místo jednotek v ohmech jsou jednotky u keramických kondenzátorů jednotky v pikofaradech (pF).

Zkoušení a měření

U kondenzátorů se zkouší průchodnost a kapacita. Pro průchozí zkoušku se použije ohmmetr nebo přístroj pro měření průchodnosti.

Protože kondenzátory nepropouštějí stejnosměrný proud, musí být naměřený odpor u kvalitního kondenzátorů nekonečný.

R = nekonečno

Kapacita kondenzátorů se měří většinou kapacitními měřícími můstky kapacity (měřicí můstek RLC).

Při tomto měření lze přímo číst kapacitu.

U větších kapacit, např. od 10 nF, je možno kapacitu kondenzátorů určit měřením proudu a napětí. K tomu se používá střídavé napětí o známé frekvenci, např. 50 Hz. Kapacita se vypočte z reaktance Xc a z hodnot napětí, proudu a frekvence.

Xc = Uc : Ic, kapacita C = 1/(2 * p * f * Xc) 

Další vztahy pro kapacitor (kondenzátor)

Permitivita dilektrická konstanta e₀

Permitivita vakua * pomětná permitivita látky (tabulková hodnota)

Kapacita deskového kondenzátoru

C=( e₀*e_r*A)/l

A – plocha desek(cm²)

l –vzdálenost desek od sebe 

Paralelní a Sériové spojení kondenzátorů

Sériové a paralelní zapojení kondenzátorů

Sériové zapojení dvou kondenzátorů se vyznačuje vznikem nábojů a na deskách spojených se svorkami zdroje.

Na zbývajících, vzájemně spojených deskách se elektrostatickou indukcí vytvoří náboje stejně velké, ale opačného znaménka.

Napětí se rozdělí na oba kondenzátory tak, aby platilo  

Po dosazení a úpravě dostaneme:

Soustava se chová jako jediný kondenzátor, pro nějž platí:

ZJEDNODUŠENĚ - Sériovým zapojením dvou a více kondenzátorů se celková kapacita snižuje.

Převrácenou hodnotu výsledné kapacity lze vypočítat jako součet převrácených hodnot jednotlivých kapacit (odpory paralelně)

1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ……

Paralelním zapojením kondenzátoru se celková kapacita zvyšuje.

Paralelní zapojení kondenzátorů je charakterizováno tím, že se oba kondenzátory nabijí na napětí zdroje U, k němuž jsou připojeny. Na vodivé desky musíme přivést celkový náboj

Do vztahu lze dosadit a dále upravit: 

Soustava se tedy chová jako kondenzátor s kapacitou

Výsledná kapacita se vypočte součtem jednotlivých kapacit (odpory v sérii)

C = C1 + C2 + ……