Materia integral teoretic la electronică

Biletul I

Condensatoare

Condensatorul – componentă de circuit cel mai des utilizată în schemele electronice. Constructiv un condensator este alcătuit dintr-un mediu dielectric plasat între 2 armături metalice. Conectarea în circuit se face prin intermediul a 2 terminale aflate în strîns contact cu armăturile metalice.

Impedanţa condensatorului preponderent capacitivă:

Dacă unui condensator i se aplică o tensiune continuă U, aceasta se va încărca cu o sarcină q. Raportul q/U = C se numeşte capacitatea condensatorului. Unitatea de măsură în SI este faradul (F) şi reprezintă capacitatea unui condensator la care aplicând o tensiune de 1V între borne, se încarcă cu o sarcină electrică de 1C, [F] = [C]/[V]. Faradul este o unitate prea mare pentru necesităţi practice şi se utilizează submultiplii: pF, nF, F, mF.

Fig.1.Caracteristica U-I pentru un condensator de capacitatea C.

Clasificarea condensatoarelor:

1. După posibilitatea de modificare a capacităţii:

a)fixe - sunt realizate de o anumită valoare a capacităţii ce nu poate fi modificată de utilizatori;

b)variabile-utilizatorul poate să modifice continuu valoarea capacităţii într-un anumit interval;

c)ajustabile-valoarea capacităţii lor poate fi reglată în limite reduse.

2. După tipul dielectricului:

a) cu dielectric gazos (vid, aer, gaze) – condensatore reglabile şi variabile cu aer;

b) cu dielectric lichid (ulei);

c) cu dielectric solid – cele cu dielectric solid anorganic au ca material sticla, mica, ceramica; iar cele cu dielectric solid organic folosesc hârtia, pelicule sintetice nepolare şi pelicule sintetice polare;

d) cu oxid metalic-electrolitice – foloseşte drept dielectric o peliculă de oxid unipolar foarte subţire (Al2O3 , Ta2O5).

Parametrii electrici ai condensatoarelor

Capacitatea nominală CN – reprezintă valoarea capacităţii înscrisă sau marcată pe corpul condensatorului. Măsurarea capacităţii se face la t0 de 250C, la o anumită frecvenţă, având aplicată la borne o anumită tensiune.

Capacitatea condensatorului depinde de permitivitatea dielectricului utilizat, de aria armăturilor şi de grosimea dielectricului, respectiv de distanţa dintre armături. Aşadar, condensatorul plan plasat în vid, fig.2, prezintă o capacitate de valoare: C = 0S/d; unde – permitivitatea dielectrică absolută a vidului; S – aria armăturilor plane; d – distanţa dintre armături.

Fig.2. Condensator plan

În cazul unui condensatorului cilindric, fig.3, valoarea capacităţii e dată de relaţia:

unde: 0 – permitivitatea dielectricului absolută a vidului; l – lungimea cilindrului; a – raza cilindrului interior; b – raza cilindrului exterior.

Fig.3. Condensator cilindric

Toleranţa t. – reprezintă abaterea maximă a capacităţii reale faţă de cea nominală se măsoară în aceleaşi condiţii ca şi capacitatea.

Capacitatea. specifică CS – reprezintă raportul dintre CN şi volumul condensatorului. CS este caracteristică pentru condensatoarele miniaturizate cu tensiune nominală relativ mică.

Tensiunea nominală UN – este tensiunea continuă maximă sau cea mai mare valoare eficace a tensiunii alternative ce se poate aplica în regim de funcţionare îndelungată la bornele condensatorului. Valoarea UN definită la t0 maxime de lucru depinde de rigiditatea dielectrică a dielectricului condensatorului şi de forma sa constructivă. Depăşirea UN poate conduce la modificări în structura dielectricului sau la străpungerea condensatorului. Tensiunea de probă la care sînt supuse condensatoarele este de obicei cuprinsă între (1,5 – 3)UN.

Tensiunea de vârf UV – valoarea maximă de vârf a tensiunii sub formă de impuls, precizată pentru o anumită durată maximă a impulsului şi pentru o anumită frecvenţă maximă de repetiţie a impulsurilor. UV = (1,1 – 1,25)UN.

Viteza max. de creştere a tensiunii (dU/dt)M – valoarea maximă a vitezei de creştere a tensiunii ce poate fi aplicată la bornele condensatorului. Este limitată de rezistenţa ohmică a armăturilor şi/sau de inductanţa condensatorului. Unitatea de măsură [V/s].

Tensiunea admisibilă Ua – valoarea max. efectivă a tensiunii ce poate fi aplicată la bornele condensatorului ce formează în anumite condiţii precizate. Tensiunea admisibilă depinde de: val. capacităţii, forma şi parametrii semnalului electric, de UN, PN, IN, t0 medie, tg unghiului de pierderi.

Curentul nominal IN – valoarea efectivă max. a curentului sinusoidal ce poate parcurge un condensator la o funcţionare îndelungată. IN este limitată de rezistenţa electrică a armăturilor, zonelor de contact şi inductanţa condensatorului.