کار خازن چیست؟
کار خازن چیست و چه کاربردی دارد؟ پیش تر گفتیم که خازن یا انباره به دستگاهی گفته می شود که از دو صفحه موازی فلزی که در میان آن لایه ای از هوا یا عایق قرار دارد ساخته شده است. صفحات انباره می‌توانند از جنس فلز یا الکترولیت باشند. عایق دی الکتریک نیز لایه‌ای عایق می باشد که بین صفحات خازن قرار می‌گیرد و ظرفیت انباره را افزایش می‌دهد. انباره ها انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کنند و به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند.
نماد خازن چیست؟
عمده ترین وظیفه خازن در مدار الکتریکی ذخیره انرژی است. در شماتیک مدار های الکترونیکی هر قطعه دارای یک نماد خاص و منحصر به فرد است. به همین دلیل خازن نیز دو نماد که یک نماد متغیر و دیگری نماد ثابت است را دارا می‌باشد در ادامه به آن ها می‌پردازیم.
نماد شماتیکی خازن ثابت
اولین نماد خازن در مدار الکتریکی، نماد شماتیکی خازن ثابت می‌باشد. نماد شماتیکی خازن ثابت به صورت زیر می‌باشد، نماد خازن های بدون پلاریته (Non Polarized) در سمت راست تصویر دیده می‌شود و دو نماد دیگر، نماد خازن های دارای پلاریته (Polarized) هستند که در سمت چپ تصویر قابل دیدن است.
نماد شماتیکی خازن متغیر
دومین نماد خازن در مدار الکتریکی، نماد شماتیکی خازن متغیر می‌باشد. خازن های متغیر نیز از نماد شماتیکی زیر پیروی می‌کنند. خازن های متغیری هستند که به صورت دوگانه در یک بسته قرار دارند. نماد آنها در زیر آورده شده است (سمت راست تصویر).
ظرفیت و واحد اندازه گیری
ظرفیت خازن معیاری برای اندازه گیری توانایی ذخیره و نگهداری انرژی الکتریکی است. هر اندازه که ظرفیت یک خازن بیشتر باشد، خازن توانایی نگهداری و ذخیره مقدار بیشتری از انرژی الکتریکی است. ظرفیت خازن یک کمیت فیزیکی است و به ساحتمان خازن وابسته است و به چیزهایی مانند مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد.
واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. ۱ فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می باشد. به همین جهت استفاده از واحدهای کوچک تر نیز در انباره ها مرسوم است. میکرو فاراد µF، نانو فاراد nF و پیکو فاراد pF واحد های کوچکتر فاراد هستند. هر انباره مقدار مشخصی از انرژی را می تواند در خود ذخیره کند. میزان ذخیره انرژی در خازن را با واحد فاراد اندازه گیری می کنند. انباره های موجود در مدار های الکترونیکی در رنج های پیکو فاراد، نانو فاراد، و میکرو فاراد عرضه شده اند.
کاربرد خازن چیست؟
اصلی ترین و متداول ترین کاربرد خازن ها ذخیره انرژی الکتریک است. اما کاربرد خازن به این ختم نمی‌شود، کار خازن تهویه دستگاه های الکتریکی، اتصال یا قطع سیگنال های الکتریکی، فیلتر های صوتی الکترونیکی و سنجش از راه دور نیز است. خازن ها به دلیل کاربرد ها و ویژگی ها زیادی که در صنایع و مشاغل دارد، جزء یکی از مهم ترین وسیله ها و قطعات در زندگی روزمره ما تبدیل شده است. خازن در موارد بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد که تعدادی از آن ها شامل موارد زیر می باشد:
- در مدار های صوتی بسیار به چشم می خورد.
- برای حذف ولتاژ DC از سیگنال صوتی کاربرد دارند.
- در برخی از مدارهای نوسان ساز (چشمک زن) این قطعه را می توان یافت.
- به علاوه می توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی در کمپرسور استفاده کرد.
- در جاهای که نیاز به ایجاد تاخیر است، مانند تایمر چراغ راه پله استفاده می شود.
- در برد های الکترونیکی برای حذف نویز به وجود آمده در مسیر های مسی استفاده می شود.
- در یک منبع تغذیه می تواند، وظیفه تبدیل ولتاژ AC (متناوب) به ولتاژ DC (مستقیم) را بر عهده گیرد.
انباره ها در هر دو مدارات الکتریکی و الکترونیکی کاربرد دارند. آنها در برنامه های کاربردی فیلترینگ، سیستم های ذخیره سازی انرژی، راه اندازهای موتور و دستگاه های پردازش سیگنال استفاده می شود.
انواع خازن چیست؟
قبل تر به شما گفتیم که خازن چیست و چه کاربردی دارد، حال به سراغ معرفی انواع خازن می‌رویم. خازن در انواع متفاوتی تولید و به بازار عرضه می شود که در زیر انواع آن ذکر شده.
- عدسی
- سرامیکی
- الکترولیتی
- خازن ورقه ای
- میکا
- روغنی و گازی
- متغیر
خازن عدسی
انباره عدسی دارای ابعاد کوچک همانند عدس! بدون پلاریته مثبت و منفی(انباره های بدون قطب) هستند که از محدوده پیکو فاراد و نانو فاراد برخوردار می باشند و هرچه میزان انباره بالاتر رود سایزش نیز بزرگتر می شود. بر روی انباره عدسی اعدادی نوشته شده که از روی آن میتوان ظرفیت آن را بدست آورد. در صورت مشخص نبودن عدد بر روی انباره ظرفیت آن را توسط خازن سنج یا مولتیمتر خازن سنج و یا LCR متر تست کنید.
خازن سرامیکی
از دیگر انواع انباره های بدون قطب، انباره های سرامیکی می باشند که جنس دی الکتریک آن سرامیک است و چون ثابت دی الکتریک سرامیک بالا می باشد، این نوع انباره عایق بسیار خوبی است و می توان با استفاده از آن ظرفیت های بالا در حد میکرو فاراد در ابعاد کوچک فراهم کرد، علاوه بر این این نوع خازن ولتاژ کاری بالا دارد.
خازن الکترولیتی
انباره های الکترولیتی یا شیمیایی بر خلاف انباره های عدسی دارای قطب مثبت منفی می باشند و معمولا در رنج میکرو فاراد هستند. ظرفیت انباره و ولتاژ قابل تحمل انباره بر روی آن نوشته شده است و هنگام استفاده در مدار باید به جهت انباره توجه ویژه ای داشت. انباره های الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی تولید و به بازار عرضه می شود. از مهم ترین کاربرد های این انباره در مدار یکسو کننده دیودی به عنوان فیلتر و کوپلینگ در مدار بایاس ترانزیستور ها می باشد.
خازن ورقه ای
انباره های کاغذی به علت کوچک بودن ثابت دی الکتریک، دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند. انباره های پلاستیکی نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین جهت از آن ها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به انباره ای با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از معروف ترین دی الکتریک هایی که در این انباره ها به کار می‌رود پلی استیرن (Polystyrene) است، به همین دلیل به این انباره ها “خازن پلی استر” نیز گفته می‌شود.
خازن میکا
ظرفیت این نوع انباره ها تقریباً بین ۰۱/۰ تا ۱ میکرو فاراد است. یکی از مهم ترین ویژگی این انباره ها، داشتن ولتاژ کار بالا، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا می باشد.
روغنی و گازی
انباره های روغنی و گازی بیشترین کاربرد را در صنعت برق در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت دارند. به عنوان مثال یک نوع انباره گازی سیلندری با عایق گازی ازت N2 جهت اصلاح ضریب توان در شبکه برق سه فاز ۴۰۰ ولت با فرکانس ۵۰ هرتز و ظرفیت ۲.۵ کیلو وار مورد استفاده قرار می گیرد. اصطلاحا به مجموعه خازن به کار رفته برای حذف توان راکتیو، بانک خازنی می گویند.
نتیجه گیری
همان طور که در مقاله خازن چیست گفته شد انباره انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کند و به همراه مقاومت ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شود. این دستگاه از انواع مختلفی برخوردار می باشد که هریک ویژگی های خاص خود را دارند و در هنگام نصب آن ها در مدار باید به جهت انباره توجه ویژه ای داشت. ایران کمپرسور توصیه می کند در هنگام خرید خازن حتما به نوع و ویژگی ها و موارد مصرف آن توجه نمایید تا بتوانید خازن مورد نیاز خود را با بهترین جنس و کیفیت خریداری نمایید.