أنواع المكثفات :
المكثفات العملية متوفرة تجارياً في العديد من الأشكال المختلفة. يؤثر نوع العازل الداخلي وهيكل الألواح وعبوة الجهاز بشدة على خصائص المكثف وتطبيقاته. تتراوح القيم المتاحة من منخفض جدًا (نطاق بيكوفاراد في حين أن القيم المنخفضة بشكل تعسفي ممكنة من حيث المبدأ فإن السعة الشاردة (الطفيلية) في أي دائرة هي العامل المحدد) إلى حوالي 5 كيلوفولت المكثفات الفائقة. عادةً ما يتم استخدام المكثفات الإلكتروليتية التي تزيد عن 1 ميكرو فاراد نظرًا لصغر حجمها وتكلفتها المنخفضة مقارنةً بالأنواع الأخرى إلا إذا كان ضعف استقرارها نسبيًا وعمرها وطبيعتها المستقطبة تجعلها غير مناسبة. تستخدم المكثفات الفائقة عالية السعة مادة قطب كربون مسامية.
المواد العازلة :
تحتوي معظم المكثفات على مباعد عازل مما يزيد من سعتها مقارنة بالهواء أو الفراغ. من أجل تعظيم الشحنة التي يمكن أن يحملها المكثف يجب أن تتمتع المادة العازلة بسماحية عالية قدر الإمكان مع وجود جهد انهيار عالي قدر الإمكان. يحتاج العازل أيضًا إلى تقليل الخسارة مع التردد قدر الإمكان.ومع ذلك تتوفر المكثفات منخفضة القيمة مع فراغ بين ألواحها للسماح بتشغيل جهد عالي للغاية وخسائر منخفضة. تم استخدام المكثفات المتغيرة بألواحها المفتوحة على الغلاف الجوي بشكل شائع في دوائر ضبط الراديو. تستخدم التصميمات اللاحقة عازلًا من رقائق البوليمر بين الألواح المتحركة والثابتة مع عدم وجود مساحة هواء كبيرة بين الألواح. تتوفر العديد من العوازل الصلبة بما في ذلك الورق والبلاستيك والزجاج والميكا والسيراميك. تم استخدام الورق على نطاق واسع في المكثفات القديمة ويوفر أداء جهدًا عاليًا نسبيًا. ومع ذلك فإن الورق يمتص الرطوبة وقد تم استبداله إلى حد كبير بمكثفات الأغشية البلاستيكية. توفر معظم الأغشية البلاستيكية المستخدمة الآن ثباتًا أفضل وأداءً أفضل من العوازل القديمة مثل الورق المائي مما يجعلها مفيدة في دوائر المؤقت على الرغم من أنها قد تكون محدودة بدرجات حرارة التشغيل والترددات المنخفضة نسبيًا بسبب قيود البلاستيك فيلم قيد الاستخدام. تُستخدم مكثفات الأغشية البلاستيكية الكبيرة على نطاق واسع في دوائر الإخماد ودوائر بدء تشغيل المحرك ودوائر تصحيح عامل القدرة. المكثفات الخزفية بشكل عام صغيرة ورخيصة ومفيدة للتطبيقات عالية التردد على الرغم من أن سعتها تختلف بشدة مع الجهد ودرجة الحرارة وتتقدم في العمر بشكل سيئ. يمكن أن يعانون أيضًا من تأثير كهرضغطية. يتم تصنيف المكثفات الخزفية على نطاق واسع على أنها عوازل كهربائية من الفئة 1 والتي لها تباين متوقع في السعة مع درجة الحرارة أو عوازل من الفئة 2 ، والتي يمكن أن تعمل بجهد أعلى. عادةً ما يكون الخزف متعدد الطبقات الحديث صغيرًا جدًا ولكن بعض الأنواع لها تفاوتات قيمة واسعة بطبيعتها ومشكلات ميكروفونية وعادة ما تكون هشة جسديًا. تعتبر المكثفات الزجاجية والميكا موثوقة للغاية ومستقرة وتتحمل درجات الحرارة والجهد العالي ولكنها باهظة الثمن بالنسبة لمعظم التطبيقات السائدة. تُستخدم المكثفات الإلكتروليتية والمكثفات الفائقة لتخزين كميات صغيرة وأكبر من الطاقة على التوالي غالبًا ما تستخدم المكثفات الخزفية في الرنانات وتحدث السعة الطفيلية في الدوائر حيث يتم تشكيل هيكل موصل عازل وموصل بسيط عن غير قصد من خلال تكوين تخطيط الدائرة . تستخدم المكثفات الالكتروليتية صفيحة من الألومنيوم أو التنتالوم بطبقة أكسيد عازلة للكهرباء. القطب الثاني هو إلكتروليت سائل متصل بالدائرة بواسطة صفيحة فويل أخرى. تقدم المكثفات الإلكتروليتية سعة عالية جدًا ولكنها تعاني من ضعف التحمل وعدم الاستقرار العالي والفقدان التدريجي للسعة خاصة عند التعرض للحرارة وارتفاع تيار التسرب. قد تتسرب المكثفات ذات الجودة الرديئة من الإلكتروليت وهو ما يضر بألواح الدوائر المطبوعة. تنخفض موصلية الإلكتروليت عند درجات حرارة منخفضة مما يزيد من مقاومة السلسلة المكافئة. على الرغم من استخدامها على نطاق واسع لتكييف مزود الطاقة إلا أن خصائص التردد العالي الضعيفة تجعلها غير مناسبة للعديد من التطبيقات. تعاني المكثفات الإلكتروليتية من التحلل الذاتي إذا لم يتم استخدامها لفترة (حوالي عام) ، وعندما يتم استخدام الطاقة الكاملة فقد يتسبب ذلك في حدوث دائرة قصر مما يؤدي إلى إتلاف المكثف بشكل دائم وعادة ما يؤدي إلى نفخ الصمامات أو التسبب في فشل صمامات الصمام الثنائي. على سبيل المثال في المعدات القديمة قد يتسبب ذلك في حدوث انحناء في أنابيب المعدل. يمكن استعادتها قبل الاستخدام عن طريق تطبيق جهد التشغيل تدريجيًا وغالبًا ما يتم إجراؤه على معدات أنبوب مفرغ عتيق على مدى ثلاثين دقيقة باستخدام محول متغير لتزويد طاقة التيار المتردد. قد يكون استخدام هذه التقنية أقل إرضاءً لبعض معدات الحالة الصلبة والتي قد تتلف بسبب التشغيل دون نطاق طاقتها الطبيعي مما يتطلب عزل مصدر الطاقة أولاً عن الدوائر المستهلكة. قد لا تكون هذه العلاجات قابلة للتطبيق على مصادر الطاقة الحديثة عالية التردد لأنها تنتج جهد خرج كامل حتى مع انخفاض المدخلات. تقدم مكثفات التنتالوم خصائص تردد ودرجة حرارة أفضل من الألمنيوم لكن امتصاص وتسرب عازل أعلى. مكثفات البوليمر(OS-CON, OC-CON, KO, AO) تستخدم بوليمر موصل صلب (أو أشباه موصلات عضوية مبلمرة) كإلكتروليت وتوفر عمرًا أطول و ESR أقل بتكلفة أعلى من المكثفات الإلكتروليتية القياسية. مكثف التغذية هو مكون على الرغم من عدم استخدامه باعتباره الاستخدام الرئيسي إلا أنه يحتوي على سعة ويستخدم لتوصيل الإشارات من خلال ورقة موصلة. تتوفر عدة أنواع أخرى من المكثفات للتطبيقات المتخصصة. تخزن المكثفات الفائقة كميات كبيرة من الطاقة. توفر المكثفات الفائقة المصنوعة من الهلام الهوائي الكربوني أو الأنابيب النانوية الكربونية أو مواد الإلكترود عالية المسامية سعة عالية للغاية (تصل إلى 5 كيلوفولت اعتبارًا من عام 2010) ويمكن استخدامها في بعض التطبيقات بدلاً من البطاريات القابلة لإعادة الشحن. تم تصميم مكثفات التيار المتردد خصيصًا للعمل على دارات طاقة التيار المتردد ذات الجهد الكهربائي. يتم استخدامها بشكل شائع في دوائر المحركات الكهربائية وغالبًا ما تكون مصممة للتعامل مع التيارات الكبيرة لذلك تميل إلى أن تكون كبيرة ماديًا. عادة ما يتم تعبئتها بشكل متين وغالبًا في علب معدنية يمكن تأريضها بسهولة تأريضها. وهي مصممة أيضًا بجهد انهيار تيار مباشر لا يقل عن خمسة أضعاف الحد الأقصى لجهد التيار المتردد.
تعليقات
إرسال تعليق