Что такое конденсатор. его параметры

Обозначение плюса конденсатора

На отечественных советских изделиях обозначался только положительный контакт — знаком «+». Этот знак наносился на корпус рядом с положительным выводом. Иногда в литературе плюсовой вывод электролитических конденсаторов называют анодом, поскольку они не только пассивно накапливают заряд, но и применяются для фильтрации переменного тока, т.е. обладают свойствами активного полупроводникового прибора. В ряде случаев знак «+» ставят и на печатной плате, вблизи от положительного вывода размещенного на ней накопителя.

На изделиях серии К50-16 маркировку полярности наносят на дно, выполненное из пластмассы. У других моделей серии К50, например К50-6, знак «плюс» нанесен краской на нижнюю часть алюминиевого корпуса, рядом с положительным выводом. Иногда по низу также маркируются изделия импортные, произведенные в странах бывшего социалистического лагеря. Современная отечественная продукция отвечает общемировым стандартам.

Маркировка конденсаторов типа SMD (Surface Mounted Device), предназначенных для поверхностного монтажа (SMT — Surface Mount Technology), отличается от обыкновенной. Плоские модели имеют черный или коричневый корпус в виде маленькой прямоугольной пластины, часть которой у положительного вывода закрашена серебристой полосой с нанесенным на нее знаком «плюс».

Маркировка танталовых элементов

Для упрощения разработки конструкций, транспортировки, автоматизации рабочих операций изделия этой категории выпускают с применением определенных типоразмеров: А; В; C; D; E; V. Самые крупные габариты – 7,3 х 4,3 х 4,1 мм. Понятно, что размеров подобных площадок недостаточно для размещения длинных надписей. Это объясняет необходимость применения специальных сокращений.

Маркировка для танталовых SMD конденсаторов

Общие правила обозначения этих деталей соответствуют стандартной процедуре формирования идентификационных надписей на корпусах миниатюрных резисторов. Главное отличие – применение типичного обозначения емкости в микрофарадах – «µ».

Пример для «686»:

• 68 – основное число;
• 6 – степень множителя (106);
• простым математическим действием вычисляют номинал емкости: 68 * 106 = 68 мкФ.

Напряжение показывают добавлением латинской буквы «v» за соответствующим числом. Также применяют стандартную кодировку (обозначение – напряжение, вольт):

Жирной линией отмечают полярность (плюс, анод).

Дополнительными кодами обозначают:

• вариант исполнения;
• дату выпуска;
• производителя.

Полярные и неполярные конденсаторы – в чем отличие

Всевозможные типы конденсаторов, используемые сегодня практически всюду в электронике и электротехнике, в качестве диэлектрика содержат различные вещества

Однако, что касается конкретно электролитических конденсаторов, в частности также танталовых и полимерных, то для них при включении в схему важно строгое соблюдение полярности. Если такой конденсатор включить в цепь неправильно, то он не сможет нормально работать

Данные конденсаторы называются поэтому полярными. В чем же заключается принципиальное отличие полярного конденсатора от неполярного, почему одним конденсаторам все равно как быть включенными в схему, а другим принципиально важно соблюдение полярности?

Будет интересно Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего?

В этом и попробуем сейчас разобраться. Дело здесь в том, что процесс изготовления электролитических конденсаторов сильно отличается от, скажем, керамических или полипропиленовых. Если у последних двух как обкладки, так и диэлектрик однородны по отношению друг к другу, то есть нет различия в структуре на границе обкладка-диэлектрик с обеих сторон диэлектрика, то электролитические конденсаторы (цилиндрические алюминиевые, танталовые, полимерные) имеют различие в структуре перехода диэлектрик-обкладка с двух сторон диэлектрика: анод и катод отличаются по химическому составу и физическим свойствам.

Когда изготавливают электролитический алюминиевый конденсатор, то не просто скручивают в рулон две одинаковые обкладки из фольги, проложенные пропитанной электролитом бумагой. Со стороны анодной обкладки (на которую подается +) присутствует слой оксида алюминия, нанесенный на травленую поверхность фольги особым способом. Анод призван отдавать электроны через внешнюю цепь катоду в процессе заряда конденсатора. Отрицательная обкладка (катод) – просто алюминиевая фольга, на нее в процессе заряда приходят электроны по внешней цепи. Электролит здесь служит проводником ионов.

Полярные и неполярные конденсаторы.

Так же обстоит дело и с танталовыми конденсаторами, где в качестве анода служит порошок тантала, на котором формируется пленка пентаоксида тантала (анод связан с оксидом!), несущего функцию диэлектрика, затем идет слой полупроводника — диоксида марганца в качестве электролита, затем серебряный катод, с которого будут уходить электроны в процессе разряда.

Полимерные электролитические конденсаторы в качестве катода используют легкий проводящий полимер, а в остальном все процессы аналогичны. Суть — окислительная и восстановительная реакции, как в аккумуляторной батарее. Анод окисляется во время электрохимической реакции разрядки, а катод восстанавливается.

Когда электролитический конденсатор заряжен, то имеет место избыток электронов на его катоде, на минусовой обкладке, сообщающий как раз отрицательный заряд этой клемме, а на аноде — недостаток электронов, дающий положительный заряд, таким образом получаем разность потенциалов. Если заряженный электролитический конденсатор замкнуть на внешнюю цепь, то избыточные электроны побегут от отрицательно заряженного катода к положительно заряженному аноду, и заряд будет нейтрализован. В электролите положительные ионы движутся в этот момент от катода к аноду.

Если включить такой полярный конденсатор в цепь неправильно, то описанные реакции не смогут нормально протекать, и конденсатор не будет нормально работать. Неполярные же конденсаторы могут работать в любом включении, поскольку в них нет ни анода, ни катода, ни электролита, и их обкладки взаимодействуют с диэлектриком одинаково, ровно как и с источником.

Полярность конденсатора.

А что если под рукой есть только полярные электролитические конденсаторы, а нужно осуществить включение конденсатора в цепь тока с меняющейся полярностью? Для этого существует одна хитрость. Нужно взять два одинаковых полярных электролитических конденсатора, и соединить их между собой последовательно одноименными клеммами. Получится один неполярный конденсатор из двух полярных, емкость которого будет в 2 раза меньше каждого из двух его составляющих.

Будет интересно Как обозначаются конденсаторы на схеме?

На этой основе, кстати, изготавливают неполярные электролитические конденсаторы, в которых слой оксида присутствует на обеих обкладках. По этой причине неполярные электролитические конденсаторы имеют значительно больший размер, чем полярные аналогичной емкости. Основываясь на данном принципе, изготавливают также электролитические пусковые неполярные конденсаторы, рассчитанные на работу в цепях переменного тока частотой 50-60 Гц.

Полярный и неполярный конденсатор

Алгоритм диагностики мультиметром

Тестирование конденсаторов рекомендуется проводить после их изъятия из электроцепи. Таким образом достигаются более верные показатели.

Центральным показателем конденсаторов является способность пропускать только ток переменного характера. Постоянный же ток он способен пропускать лишь небольшой промежуток времени и исключительно в начале процесса. Сопротивление здесь напрямую зависит от ёмкости.

Как произвести тестирование полярного конденсатора

Для диагностики элемента мультиметром, потребуется обеспечить ёмкость, которая не будет превышать показатель равный 0,25 мкФ.

Алгоритм проверки неисправностей конденсатора при помощи мультиметра следующий:

1. Потребуется взять электрический компонент за ножки и закоротить его каким-то предметом из металла, например, это может быть пинцет или отвёртка. Это надлежит сделать для разрядки элемента. Искры, которые появятся при этом, дадут знать, что разряд произошел.
2. Затем надлежит установить переключатель мультиметра в режим замера данных сопротивления или на прозвонку.
3. Далее следует прикоснуться щупами к выводам конденсатора, при этом следует учитывать их полярность, то есть к минусовой ножке подвести щуп чёрного цвета, а к плюсовой — красного. При этом происходит выработка постоянного тока, поэтому через определённый отрезок времени можно ожидать минимальное сопротивление электрического компонента.

В то время, когда щупы располагаются на вводах конденсатора, происходит его подзарядка. Продолжает повышаться сопротивление пока не достигнет максимального уровня.

Если при соединении со щупами прибор начинает пищать, а стрелка его склоняет к нулевой отметке, то это говорит о наличии короткого замыкания. Оно и вывело из строя работу конденсатора. При указании стрелки на единицу, можно предположить, что в конденсаторе произошёл внутренний обрыв. Подобные элементы можно признать испорченными и заменить. Если на приборе, спустя некоторое время, единица высвечивается, то деталь в порядке.

Важно сделать измерения таким образом, чтобы на их качество не повлияло неправильное поведение. Запрещается в продолжении диагностики прикасаться руками к щупам

Человеческое тело имеет небольшой показатель сопротивления, поэтому соответствующие данные утечки будут превышать его многократно.

Ток последует по пути наименьшего сопротивления и обойдёт конденсатор. Таким образом мультиметр представит ложный результат измерений. Можно разрядить электрический компонент благодаря лампе накаливания. В подобном случае процесс станет идти более плавным образом.

Разрядку необходимо производить в обязательном порядке, тем паче, если элемент является высоковольтным. Это делают из-за соблюдения норм безопасности, а также, чтобы сам прибор остался в рабочем состоянии. Его способно привести в негодность остаточное напряжение.

Неполярный конденсатор и его диагностика

Такого рода элементы проверить с помощью мультиметра ещё легче. Вначале на самом приборе проставляют предельный показатель измерения на мегаомы. Затем прикладывают щупы. Если данные на приборе будут менее 2 Мом, то это показатель неисправности конденсатора.

В период подзарядки элемента с помощью мультиметра можно продиагностировать его работоспособность, когда ёмкость колеблется от 0,5 мкФ. Если показатель меньше, то измерения будут незаметны на приборе. Когда требуется протестировать элемент менее 0,5 мкФ на мультиметре, то это можно сделать, если будет короткое замыкание между обкладками.

При исследовании неполярного конденсатора, у которого напряжение выше 400 В, то это возможно выполнить при зарядке его от источника, ограждённого от к.з. автоматическим выключателем. По порядку с конденсатором соединяют резистор, сопротивление его должно быть предусмотрено свыше 100 Ом., что ограничит мощность первичного токового броска.

Возможно определить работоспособность конденсатора и другим способом, например, протестировав его на искру. Заряжают электрический компонент до рабочей ёмкости, а потом выводы закорачивают при помощи металлической отвёртки, у которой имеется изолированная ручка. По мощности разряда делают вывод о работоспособности компонента.

До зарядки, а также через время после неё, следует измерить на ножках детали показатели напряжения. Существенным является способность заряда продолжительное время сохраняться. Затем потребуется разрядка конденсатора с помощью резистора, благодаря которому он и производил зарядку.

Определение полярности путем подачи питания

Наиболее наглядным способом определения полярности LED является подключение к источнику напряжения. Этот метод позволяет проверить исправность светодиода и определить его полярность.

Для проведения «эксперимента» потребуется источник постоянного напряжения. Им может послужить блок питания или аккумуляторная батарея. Удобно использовать лабораторный блок питания с плавной регулировкой напряжения и вольтметр постоянного тока.

Светодиод нужно подключить к блоку питания и постепенно поднимать напряжение. При правильном подключении он должен начать светиться. Если при достижении 3 – 4 вольт LED не начал светиться, следует изменить полярность подключения и повторить эксперимент. При зажигании светодиода не стоит продолжать увеличивать напряжение, т.к. он может сгореть.

Вместо регулируемого блока питания, можно воспользоваться любой батареей напряжением 4.5 – 12 вольт. В качестве батареи можно использовать несколько элементов на 1.5 вольта, соединенных последовательно, аккумулятор от сотового телефона или автомобиля.

Для проверки работоспособности последовательно со светодиодом нужно подключить токоограничивающий резистор. Сопротивление резистора для маломощных светоизлучающих диодом может составлять от 680 Ом до нескольких кОм. Для мощных светодиодов подойдет резистор в несколько десятков Ом.

Способы определения полярности конденсатора

По маркировке

У большинства конденсаторов-электролитов  отечественных, а также ряда государств бывшего соцлагеря, обозначается лишь положительный вывод. Соответственно, второй – это минус. Но вот символика может быть разной. Она зависит от страны-изготовителя и года выпуска радиодетали. Последнее объясняется тем, что с течением времени изменяются нормативные документы, вступают в силу новые стандарты.

Все о цветовой маркировке конденсатора вы можете узнать здесь.

Примеры обозначения плюса конденсатора

• Символ «+» на корпусе около одной из ножек. В некоторых сериях она проходит через его центр. Это относится к конденсаторам цилиндрической формы (бочкообразным), с «дном» из пластмассы. Например, К50-16.
• У конденсаторов типа ЭТО полярность иногда не обозначается. Но определить ее визуально можно, если посмотреть на форму детали. Вывод «+» расположен со стороны, имеющий больший диаметр (на рисунке плюс вверху).

Если конденсатор (так называемая коаксиальная конструкция) предназначен для монтажа способом присоединения корпуса к «шасси» прибора (являющимся минусом любой схемы), то центральный контакт – плюс, без всякого сомнения.

Обозначение минуса

Это относится к конденсаторам импортного производства. Рядом с ножкой «–», на корпусе, имеется своеобразный штрих-код, представляющий собой прерывистую полосу или вертикальный ряд из черточек. Как вариант – длинная полоска вдоль осевой линии цилиндра, один конец которой указывает на минус. Она выделяется на общем фоне своим оттенком.

По геометрии

Если у конденсатора одна ножка длиннее другой, то это – плюс. В основном подобным образом также маркируются изделия импортные.

С помощью мультиметра

Такой способ определения полярности конденсатора практикуется, если его маркировка трудночитаема или полностью стерта. Для проверки необходимо собрать схему. Понадобится или мультиметр с внутренним сопротивлением порядка 100 кОм (режим – измерение I=, предел – микроамперы)

или источник постоянного тока + милливольтметр + нагрузка

О том, как проверить конденсатор мультиметром, читайте здесь.

Что сделать

• Полностью разрядить конденсатор. Для этого достаточно его ножки замкнуть накоротко (жалом отвертки, пинцетом).
• Подключить емкость в разрыв цепи.
• После окончания процесса заряда зафиксировать значение тока (он будет постепенно уменьшаться).
• Разрядить.
• Снова включить в схему.
• Считать показания прибора.

Если плюсовой щуп мультиметра был соединен с «+» конденсатора, то разница в показаниях должна быть незначительной. В случае если полярность перепутана (плюс на минус), то отличие результатов измерений будет существенной.

 Рекомендация.  Определение полярности прибором целесообразно делать в любом случае. Это позволит одновременно произвести и диагностику детали. Если электролит, имеющий большой номинал, заряжается сравнительно быстро от источника 9±3 В, то это свидетельство того, что он «подсох». То есть утратил часть своей емкости. Его лучше в схему не ставить, так как ее работа может быть некорректной, и придется заниматься дополнительными настройками.