Полярные и неполярные конденсаторы — в чем отличие

Различные типы конденсаторов, применяется на данный момент практически повсюду в электронике и электротехнике, в качестве диэлектрика содержат разные вещества. Впрочем, что же касается непосредственно электролитических конденсаторов, в особенности также танталовых и полимерных, то для них при включении в схему важно неукоснительное соблюдение полярности.

Если такой конденсатор включать в цепь неверно, то он не сможет хорошо работать. Данные конденсаторы называются благодаря этому полярными.

В чем же заключается значительное отличие полярного конденсатора от неполярного, почему одним конденсаторам все равно как быть включенными в схему, а иным очень важно соблюдение полярности? В этом и попробуем в настоящий момент разобраться.

Полярные и неполярные конденсаторы

Тут дело в том, что производственный процесс электролитических конденсаторов разительно отличается от, скажем, керамических или полипропиленовых. Если у последних 2-ух как обкладки, так и диэлектрик однородны в отношении друг к другу, другими словами нет различия в структуре на границе обкладка-диэлектрик с двух сторон диэлектрика, то электролитические конденсаторы (цилиндрические металлические, танталовые, полимерные) имеют отличие в структуре перехода диэлектрик-обкладка с обеих сторон диэлектрика: анод и катод выделяются по химическому составу и физическим особенностям.

Полярные и неполярные конденсаторы

Когда делают электролитический металлический конденсатор, то не просто крутят в рулон две одинаковые обкладки из фольги, проложенные пропитанной электролитом бумагой.
Со стороны анодной обкладки (на которую подается +) есть слой оксида алюминия, нанесённый на травленую поверхность фольги особенным способом.

Полярные и неполярные конденсаторы

Анод призван отдавать электроны через внешнюю цепь катоду в процессе заряда конденсатора.
Негативная обкладка (катод) — просто фольга из алюминия, на нее в процессе заряда приходят электроны по внешней цепи.

Электролит тут служит проводником ионов.

Полярные и неполярные конденсаторы

Также дело обстоит и с танталовыми конденсаторами, где в качестве анода служит порошок тантала, на котором сформировывается пленка пентаоксида тантала (анод связан с оксидом!), несущего функцию диэлектрика, потом идет слой полупроводника — диоксида марганца в качестве электролита, потом серебряный катод, с которого будут уходить электроны в процессе разряда.
Полимерные электролитические конденсаторы в качестве катода применяют легкий проводящий полимерный материал, а в другом все процессы сходственны.

Суть — окислительная и реставрационная реакции, как в аккумуляторной батарее. Анод окисляется во время электрохимической реакции разрядки, а катод восстанавливается.
Когда электролитический конденсатор заряжен, то имеет место излишек электронов на его катоде, на минусовой обкладке, сообщающий как раз негативный заряд этой клемме, а на аноде — недостаток электронов, дающий позитивный заряд, подобным образом приобретаем разница потенциалов.

Если заряженный электролитический конденсатор замкнуть на внешнюю цепь, то избыточные электроны побегут от отрицательно заряженного катода к благоприятно заряженному аноду, и заряд будет нейтрализован. В электролите позитивные ионы двигаются в данный момент от катода к аноду.

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

Полярные и неполярные конденсаторы

А что если рядом существует только полярные электролитические конденсаторы, а необходимо реализовать включение конденсатора в цепь тока с меняющейся полярностью? Для этого есть одна ухищрение. Необходимо взять два похожих полярных электролитических конденсатора, и объединить их между собой постепенно одноимёнными клеммами.

Выйдет один неполярный конденсатор из 2-ух полярных, емкость которого будет в несколько раз меньше любого из 2-ух его составляющих.

Полярные и неполярные конденсаторы

Как проверить конденсатор мультиметром

На данной основе, кстати, делают неполярные электролитические конденсаторы, в которых слой оксида имеется на двух обкладках. Поэтому неполярные электролитические конденсаторы имеют намного больший размер, чем полярные подобной емкости.

Опираясь на данном принципе, делают также электролитические пусковые неполярные конденсаторы, ориентированные на работу в цепях электрического тока частотой 50-60 Гц.

Как сделать из полярного конденсатора неполярный и в чем их отличие между собой

Один из самых популярных элементов электрических схем – неполярный конденсатор. Они используются в блоке питания, высокочастотном устройстве (емкости с тремя выводами), в цепи звука и т.д.

В рамках данной статьи мы не будем затрагивать теоретические основы радиоэлектроники, чтобы описать его рабочий принцип. Если требуется освежить знания, эти данные очень просто найти через поисковые серверы. Благодаря этому перейдем, конкретно, к практическим вопросам.

А конкретно: чем неполярная емкость разнится от полярной, как проверить трудоспособность элемента, маркировка и т.д.

Полярные и неполярные конденсаторы

В чем отличие полярного и неполярного конденсатора

Важное отличие между этими 2-мя типами состоит в структуре диэлектрика, точнее, в его границе с обкладкой. Для наглядности рекомендуем рассмотреть рисунок 1, где изображен неполярный керамический конденсатор.

Полярные и неполярные конденсаторы

Рисунок 1. Устройство кафельной емкости в SMD корпусе
Обозначение элементов конструкции:

  • А – контактные электроды;
  • В – покрытие;
  • С – диэлектрик;
  • D – внутренние электроды.

Как видно из рисунка, граница между диэлектриком и обкладкой гомогенная, исходя из этого, и взаимное действие между ними одинаковое. Благодаря этому этот тип элементов не требует выполнения полярности при установке.
Что же касается электролитических (полярных) емкостей, то в них структура перехода между обкладкой и диэлектриком отличается для любой из сторон последнего (катода и анода).

Причем различия выражаются как в физических свойствах, так и химическом составе. Например рассмотрим, как устроены танталовые электролитические емкости.

Полярные и неполярные конденсаторы

Устройство танталового конденсатора полярного типа
Определения:

  • А – метка, маркирующая анодный контакт;
  • В – контактная пластина анода;
  • С – внутренний анод на основе гранулированного тантала, в качестве диэлектрика выступает оксид этого элемента химии (Та2О5), формирующийся во время работы;
  • D – электролит из диоксида марганца (MnO2);
  • Е – внутренний катод (смесь серебра и графита);
  • F – адгезив на основе серебра, объединяющий внутренний катод с контактной пластиной;
  • G – контактная пластина катода;
  • H – компаундное покрытие.

При установке такого типа емкости нужно віполнять полярность. В другом случае компонент не будет делать собственные функции.

Благодаря этому применять электролитические емкости можно лишь в цепи постоянного тока (или импульсного). Использование в цепи переменного напряжения также допускается, если включение электролитов отвечает конкретным условиям.

Можно ли заменить электролит неполярной емкостью, расскажем ниже.

Делаем неполярный конденсатор из полярного

Причин для нештатного использования электролитов может быть несколько, начиная от отсутствия неполярных конденсаторов и завершая необходимостью собрать схему, обеспечивающую подключение электрического двигателя с тремя фазами к однофазной сети.
Избавится от проблемы можно за счёт встречного включения 2-ух электролитов так, как показано на рисунке ниже.

У двоих элементов должны совпадать как емкость, так и фактическое напряжение.

Полярные и неполярные конденсаторы

Пример соединения 2-ух электролитов для работы в цепи электрического тока
Необходимо учитывать, что общая емкость этого соединения «С» будет половинной от установленного номинала элементов «С1» и «С2». Другими словами, если имеются два электролита на 10 мкф каждый, мы получаем неполярный электролитический конденсатор на 5 мкф (Если учитывать разрешенную ошибку 4 мкф – 4,7 мкф).

Что же касается напряжения, то очень важно понимать амплитуду электрического тока, другими словами, для цепи 220 Вольт, необходимо выбирать детали с номинальным напряжением минимум 400 Вольт.
Вышеприведенную схема не совершенна, ее можно немного усовершенствовать, зашунтировав емкости диодами так, как нарисовано на рисунке ниже, это гарантирует защиту от пробоя.

Полярные и неполярные конденсаторы

Добавление шунтирующих диодов
Вышеуказанный принцип можно применять для замены вышедшего из строя пускового конденсатора для электрического двигателя.

Не советуем делать аналогичную замену для звука, потому как электролиты, как и керамические емкости в силу их свойств пытаются не применять в аудиотехнике.

Как проверить неполярный конденсатор мультиметром

Работа радиоэлектроники предполагает и удаление неисправностей в оборудовании. Благодаря этому, анализируя неполярные емкости, нельзя отвлечься от темы диагностики их работоспособности.

Как говорит практика, во многих случаях основой поломки емкости считается пробой, что приводит к уменьшению сопротивления утечки. Другими словами, компонент становится, фактически, проводником.

Диэлектрик в электрическом поле

Такую неисправность часто можно определить по внешнему виду емкости (см. рисунок 5), если это не помогло, потребуется самый простой цифровой или аналоговый мультиметр.

Как сделать простой конденсатор из двух полярных конденсаторов

Полярные и неполярные конденсаторы

Рисунок 5. «Выгоревшая» (пробитая) емкость
При помощи прибора следует измерить сопротивление утечки, в рабочих элементах оно обязано быть бесконечно большим.

Проверка делается так:

  • следует полностью демонтировать деталь, или отпаять один из ее выводов, чтобы убрать влияние иных элементов цепи на показания мультиметра;
  • устанавливаем на приборе режим прозвонки или измерения сопротивления (выбираем самый большой предел);
  • подсоединяем щупы к выходным контактам (рисунок 6), при этом пытаемся не дотрагиваться к ним, в другом случае прибор покажет сопротивление кожи;
Полярные и неполярные конденсаторы

Рисунок 6. Подключение емкости к прибору для измерений
Проводим измерение, если емкость в рабочем состоянии на экране скажется единица (рисунок 7), что говорит о бесконечно большом сопротивлении между обкладками.

Полярные и неполярные конденсаторы

Рисунок 7. Прибор в режиме прозвонки показывает бесконечно серьезное сопротивление
К большому сожалению, этим способом можно лишь проверить емкость на пробой, для определения внутреннего обрыва подобный вариант не подойдет.

В данном случае отличить неисправную деталь от работоспособной, можно померяв ее емкость, многие модели мультиметров имеют такую практичную возможность. Принцип проверки практически не выделяется от тестирования на пробой, кроме того, что прибор нужно перевести в режим измерения емкости.

Урок 15. КОНДЕНСАТОРЫ

Маркировка

Есть три главных параметра, характеризующие конденсатор: критерий номинальной емкости, допуска и штатного напряжения. Во многих случаях используется два метода маркировки – буквенно-числовой и числовой.
В первом варианте буква означает величину емкости (?, nF, pF) и играет роль десятичной запятой.

К примеру, если неполярный конденсатор имеет маркировку 1 ?, значит это деталь с емкостью 1 мкф, а надпись 3?3 – 3,3 мкФ.
Для определения допуска может применяться буквенная кодировка, ее расшифровка представлена на рисунке 8.

Полярные и неполярные конденсаторы

Рисунок 8. Расшифровка буквенной маркировки допуска
Напряжение эксплуатации емкости также может обозначаться буквенным кодом, ниже приведена его раскодировка.

Полярные и неполярные конденсаторы

Таблица: расшифровка буквенной маркировки допустимого напряжения
Емкости маленького размера, к примеру, в SMD исполнении принято маркировать трехзначным цифровым кодом.

Полярные и неполярные конденсаторы

Трехзначный цифровой код параметра емкость
Чтобы не запоминать все значения таблицы, воспользуйтесь следующим правилом расшифровки: значения приводятся в пикофарадах, первое и второе значение – мантисса, третье – степень с основанием 10.

К примеру, надпись 331 означает 330 пФ (33*10).