آشنایی با انواع خازن

آشنایی با انواع خازن

خازن یکی از قطعات مهم الکتریکی است که در مدارها و بردهای الکتریکی مورد استفاده می گیرد. انواع خازن متفاوت بوده و با توجه به ویژگی های آنها در مدارهای متفاوتی کاربرد دارد. اگر می خواهید با خازن و انواع آن آشنا شوید توصیه می کنیم تا انتها این مطلب با ما همراه باشید. همچنین برای آگاهی بیشتر درباره این قطعه و نحوه کار کرد آن، در دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی در تبریز شرکت کنید.

خازن چیست؟

خازن یکی از قطعاتی است که برای ذخیره کردن انرژی و بار الکتریکی به وسیله میدان الکترواستاتیکی در مدارات متنوع و انواع برد الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. از این وسیله به عنوان فیلتر استفاده می ‌کنند، چرا که سیگنال های متنوع را در کمترین زمان و به راحتی از درون خود عبور می دهد و همچنین مانع عبور سیگنال ‌هایی که مستقیم هستند می شود.

خازن به وسیله دو صفحه فلزی که موازی هستند طراحی می گردد. در بین هر یک از صفحات عایق های متنوعی قرار گرفته می شود. پلاستیک، اکسید، آلومینیوم، سرامیک، کاغذ و غیره به عنوان عایق در این قطعه کاربرد دارد.

چرا خازن‌ها دارای انواع مختلف هستند؟

بسیاری از ویژگیهای خازن با تغییر دی‌الکتریک، تغییر می‌کند. از میان ویژگی‌های متنوع در انواع خازن که از تغییر جنس دی‌الکتریک به وجود می‌آید، می‌توان به افزایش یا کاهش ولتاژ قابل تحمل، تغییر سایز، ظرفیت، مقاومت داخلی، حداکثر جریان، نشتی و غیره اشاره کرد.

انواع خازن و ویژگی های آنها

۱.خازن عدسی

۲.خازن های سرامیکی

۳.خازن های الکترولیتی

۴.خازن های ورقه ای پلاستیکی و کاغذی

۵.خازن های میکا از دیگر انواع خازن

۶.خازن های روغنی و گازی

۷.خازن های متغیر

خازن عدسی

خازن عدسی، همانطور که از نام آن برمی‌آید، در ابعاد عدس کوچک و از خارن‌های بدون قطب (پلاریته مثبت و منفی) است. محدوده این خازن پیکو فاراد و نانو فاراد است و با افزایش میزان خازن، ابعاد آن نیز افزایش می‌یابد.

خازن‌های سرامیکی

خازن‌های سرامیکی یا دیسکی از دو صفحه یا دیسک چینی یا سرامیکی با نقره تشکیل شده‌است و به شکل پشته‌ای ساخته می‌شوند. در ابعاد کوچک ظرفیت این نوع خازن، از دیسک 3 الی 6 میلی‌متر استفاده می‌شود. از این  نوع خازن به عنوان خازن De-coupling یا  By-pass ادوات غیرقطبی استفاده می‌شود، و این به این دلیل است که خازن‌های سرامیکی دارای ثابت دی‌الکتریک بزرگی هستند و تغییرات بزرگ غیرخطی ظرفیت در برابر تغییرات دما نشان می‌دهند. خازن‌های سرامیکی ولتاژ اسمی پایینی دارند، اما ظرفیت آن‌ها از محدوده چند پیکوفاراد تا یک یا دو میکروفاراد را شامل می‌شود.

خازن های الکترولیتی

نمونه های شیمیایی یا الکترولیتی برخلاف بسیاری از مدل های عدسی دارای قطب منفی و مثبت هستند. به طور معمول در رنج میکرو فاراد این نمونه ‌ها را طراحی می‌ کنند و ظرفیت این قطعه و ولتاژ قابل تحمل آن به صورت اعداد روی آن نوشته شده است.

خازن ورقه ای کاغذی و پلاستیکی

دی‌الکتريک خازن‌های کاغذی کوچک بوده و بنابراین ابعاد فيزيکی بزرگی دارند. پلی استيرن(Polystyrene) یکی از معروف‌ترین دی‌الکتریک مورد استفاده در این خازن است و به همین دلیل به این نوع خازن، خازن پلی استر نیر می‌گویند. این خازن به دما حساس نبوده و در مدارهای دارای حرارت، جریان و ولتاژ بالا قابل استفاده است.زمان استفاده کردن از خازن های الکترولیتی درون مدار باید به جهت آن توجه زیادی داشته باشید. انواع قطعات آلومینیومی الکترولیتی و تانتالیومی را شما می توانید خریداری کنید و در صنایع متنوع به کار بگیرید. از مهمترین کاربردهای خازن های الکترولیتی در مدارهای یکسو کننده است که به عنوان کوپلینگ و فیلتر مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

روی بدنه این قطعه نواری با رنگ های متنوع که دارای علامت منفی می باشد جهت مشخص کردن پایه به کار گرفته شده است. بر روی هر یک از برندها نیم دایره مشکی رنگ را جهت مشخص کردن پایه منفی طراحی می نمایند. در این صورت زمان لحیم‌کاری اشتباهی درون قطعه به وجود نمی ‌آید.

خازن های میکا از دیگر انواع خازن

ظرفیت این قطعات حدود یک دهم تا یک میکرو فاراد می باشد. یکی از اصلی ترین ویژگی های این خازن ها این است که طول عمر زیادی دارد و ولتاژ کاری آن بالا می باشد. کاربرد این قطعه بیشتر در مداراتی است که فرکانس بالا دارند. در بسیاری از مدارات با فرکانس بالا این قطعه را نصب می ‌کنند و کاربرد بی ‌نظیری از آن دریافت می نمایند.

خازن های روغنی و گازی

یکی دیگر از خازن هایی که در صنایع برق کاربرد زیادی دارند نمونه های روغنی و گازی هستند. در مدارهای الکتریکی جهت راه اندازی و همچنین اصلاح ضریب قدرت این قطعات را به کار می ‌گیرند. نمونه های گازی با عایق گاز طراحی می شوند و برای اصلاح ضریب توان آنها که در سه فاز می باشد مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلی به مجموعه قطعات به کار رفته جهت حذف کردن توان راکتیو در صنایع بانک خازنی گفته می شود.

خازن های متغیر :

با سه فاکتور میتوان ظرفیت خازن را تغیر داد :

• فاصله بین صفحات هادی
• تغییر مساحت صفحات
• نوع دی الکتریک

نحوه عملکرد خازن متغير بر مبنای تغيير سطح مشترک صفحات خازن يا تغيير ضخامت دی الکتريک است، ظرفيت يک خازن نسبت مستقيم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد (فرمولی که در اول مقاله اشاره شد). خازن های متغير معموماً ازنوع عايق هوا يا پلاستيک هستند. خازنی که ظرفیتش به وسيله دسته متحرک (محور) تغییر میکند “واريابل” می نامند و در نوع ديگر به وسيله پيچ گوشتی انجام میشود که به آن “تريمر” می گويند.بازه تغییر ظرفيت خازنهای واريابل 10 تا 400 پيکو فاراد و در خازنهای تريمر از 5 تا 30 پيکو فاراد است. عمده کاربرد اين خازنها در گيرنده‌های راديويی برای تنظيم فرکانس ايستگاه راديويی میباشد.

تفاوت میان باتری و خازن

اگر با دانستن کار خازن که ذخیره نیرو و رها سازی در زمان مناسب است، فکر می‌کنید باطری‌ها و خازن‌ها مشابه هم هستند، باید بدانید که این دو قطعه تفاوت‌های زیادی دارند و کاربرد مشابهی ندارند. نیروی الکتریکی یک باتری از طریق یک واکنش شیمیایی تولید می‌شود، در حالی که در یک خازن یک بار در یک میدان الکتریکی ذخیره و نگهداری می‌شود. همچنین تفاوت اساسی دیگر این است که باتری می‌تواند انرژی را برای یک دوره طولانی‌تر از خازن تولید کند، در حالی که در یک خازن با وجود میزان کم انرژی ذخیره شده، در زمان تخلیه انرژی، میزان انرژی تخلیه شده بسیار بیشتر از باتری است.

قطبیت خازن

قطبیت کاپاسیتور ها به طور کلی به نوع الکترولیتی اما اساسا الکترولیتیک آلومینیومی با توجه به اتصال الکتریکی آنها اشاره دارد. اکثر خازن‌های الکترولیتی از نوع قطبی هستند، یعنی ولتاژ متصل به پایانه‌های خازن باید دارای قطبیت صحیح، یعنی مثبت به مثبت و منفی به منفی باشد. قطبیت اشتباه می‌تواند باعث خراب شدن لایه اکسید در داخل کاپاسیتور شود و منجر به شارش جریانهای بسیار بزرگ درون  قطعه می‌شود که در نهایتا منجر به تخریب آن که قبلا نیز به آن اشاره شد، می‌شود.

بیشتر خازن‌های الکترولیتی دارای پایانه منفی –Ve هستند که به صورت شفاف با یک نوار مشکی، باند، فلش در بخش پایین بدنه  آنها برای ممانعت از هر گونه اتصال غلط به منبع تغذیه DC  علامت‌گذاری شده‌اند که نشان داده شده است. بعضی از انواع الکترولیتی بزرگتر بدنه فلزی خود را به ترمینال منفی متصل می‌کنند اما انواع ولتاژ بالا می‌توانند بدنه فلزی خود را که با استفاده از الکترودهایی که برای ایمنی پایانه های پیچ آنها را عایق‌بندی کرده‌اند جدا شون. همچنین، هنگام استفاده از مدارهای الکترولیت آلومینیومی در مدار های هموار کننده منبع تغذیه، باید از تبدیل شدن جمع ولتاژ DC اوج و ولتاژ موج دارAC  به یک “ولتاژ معکوس”، جلوگیری کرد.