خازن چیست ؟
خازن یکی از پرکاربردترین قطعات الکترونیکی است که توانایی ذخیره انرژی الکتریکی به صورت بار الکتریکی را دارد. خازن به انگلیسی capacitor تلفظ میشود که به معنای ذخیره کننده انرژی است .
این قطعه از دو صفحه فلزی موازی تشکیل شده که بین آنها یک ماده عایق (دیالکتریک) قرار گرفته . خازن ها در مدارهای الکترونیکی نقشهای متنوعی مانند ذخیرهسازی انرژی،حذف نویز، تنظیم ولتاژ و فیلتر کردن سیگنالها را ایفا میکنند. این قطعه شامل دو رسانا (صفحات فلزی) است که با یک عایق جدا شدهاند. این عایق میتواند از موادی مانند هوا، میکا، سرامیک، یا پلاستیک ساخته شود. ظرفیت آن به عواملی مانند سطح صفحات، فاصله بین آنها و نوع ماده دیالکتریک بستگی دارد.
ظرفیت خازن
واحد اندازهگیری ظرفیت، فاراد (F) است. فاراد واحد بسیار بزرگی است، به همین دلیل در کاربردهای معمول الکترونیکی از واحدهای کوچکتری مانند میکروفاراد (µF) و نانوفاراد (nF) و پیکو فاراد (pf) استفاده میشود. ظرفیت این قطعه نشاندهنده مقدار انرژی است که میتواند ذخیره کند.
سری و موازی کردن خازنها به عنوان یکی از اجزای کلیدی در مدارهای الکترونیکی، میتوانند به دو صورت سری و موازی به یکدیگر متصل شوند. نوع اتصال خازنها تأثیر زیادی بر ظرفیت کل مدار، ولتاژ و جریان عبوری دارد. در ادامه به بررسی هر یک از این اتصالات میپردازیم.
در اتصال سری، خازنها به گونهای به هم متصل میشوند که جریان از یک خازن به خازن بعدی عبور کند. در اتصال سری، خازنها به گونهای به هم متصل میشوند که جریان از یک خازن به خازن بعدی عبور کند. سری و موازی کردن خازنها تأثیر زیادی بر عملکرد مدارهای الکترونیکی دارد.
در اتصال سری، ظرفیت کل کاهش مییابد و ولتاژها جمع میشوند، در حالی که در اتصال موازی، ظرفیت کل افزایش مییابد و ولتاژها برابر هستند. این ویژگیها به طراحان مدار کمک میکند تا با توجه به نیازهای خاص خود، خازنها را به درستی انتخاب و متصل کنند.
عملکرد خازن
این قطعه زمانی که به یک منبع ولتاژ متصل میشود، بار الکتریکی را بر روی صفحات خود ذخیره میکند. هنگامی که ولتاژ اعمال شده به آن قطع میشود، این بار الکتریکی به مدار منتقل میشود. این قطعات در مدارات الکترونیکی نقشهای مختلفی دارند، از جمله:
- ذخیره انرژی: میتواند انرژی الکتریکی را ذخیره کرده و در زمان مورد نیاز به مدار ارائه دهند.
- فیلتر کردن سیگنالها: در منابع تغذیه، برای حذف نویز و سیگنالهای ناخواسته استفاده میشوند.
- تثبیت ولتاژ: در مدارهای تنظیم ولتاژ، به ثابت نگه داشتن ولتاژ کمک میکنند.
- زمانبندی: در مدارهای تایمینگ (زمانبندی)، به تنظیم زمان تاخیر یا مدت زمان عملکرد کمک میکنند.
انواع خازن
۱. خازنهای ثابت:
این نوع خازنها دارای ظرفیت ثابتی هستند که در شرایط عادی تغییر نمیکند. خازنهای ثابت به دو دسته کلی تقسیم میشوند:
– خازنهای قطبی: این خازنها دارای پلاریته هستند و باید به درستی در مدار قرار گیرند.
– خازنهای غیر قطبی: این نوع خازنها فاقد پلاریته هستند و میتوانند به هر دو سمت مدار متصل شوند.
انواع خازنهای ثابت:
خازنهای سرامیکی: این خازنها از دی الکتریک سرامیکی ساخته شدهاند و معمولاً در مدارهای با فرکانس بالا استفاده میشوند.
خازنهای ورقهای (کاغذی و پلاستیکی): این خازنها از لایههای نازک کاغذ یا پلاستیک به عنوان دیالکتریک استفاده میکنند.
خازنهای میکا: این خازنها از میکا به عنوان دیالکتریک استفاده میکنند و معمولاً در کاربردهای با دقت بالا به کار میروند.
خازن روغنی: یکی از مهترین خازن های مورد استفاده در صنعت این خازن می باشد. خازن کولر از این نوع خازن ها می باشد .برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع خازن های کولر به مقاله زیر مراجعه بفرمایید .
خازن پلی استر:خازنهای پلی استر یکی از انواع خازنهای ثابت هستند که به دلیل ویژگیهای خاص خود در مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرند. این خازنها معمولاً از دو صفحه فلزی و یک لایه عایق پلی استر تشکیل شدهاند.
خازنهای الکترولیتی: این خازنها به دلیل استفاده از الکترولیت در ساختار خود، ظرفیت بالایی دارند و معمولاً در مدارهای DC استفاده میشوند.
۲. خازنهای متغیر
این نوع خازنها به گونهای طراحی شدهاند که ظرفیت آنها میتواند تغییر کند. این تغییر میتواند به صورت مکانیکی یا الکتریکی باشد. خازنهای متغیر معمولاً در مدارات مخابراتی و تنظیم فرکانسها استفاده میشوند.
انواع خازنهای متغیر:
خازنهای هوایی: دیالکتریک این خازنها هوا است و معمولاً برای انتخاب فرکانس مناسب در گیرندهها استفاده میشوند.
خازنهای تریمر: این خازنها کوچک هستند و معمولاً برای تنظیم دقیق در فرکانسهای بالا به کار میروند.
بانک خازن (Capacitor Bank)
یک مجموعه از چندین خازن است که به صورت سری یا موازی به هم متصل شدهاند و به عنوان واحدی یکپارچه عمل میکنند. این مجموعه برای بهبود کیفیت توان، تنظیم ولتاژ و اصلاح ضریب توان در سیستمهای الکتریکی به کار میرود که در صنایع بزرگ، نیروگاهها و شبکههای توزیع برق کاربرد گستردهای دارند.
کاربردهای خازن
این قطعات به دلیل ویژگیهای منحصر به فرد خود در زمینههای مختلفی از جمله موارد زیر کاربرد دارند:
- مدارهای حذف نویز: میتوانند به عنوان فیلتر عمل کرده و سیگنالهای ناخواسته یا نویزهای فرکانس بالا را از مدار حذف کنند.
- مدارهای تایمینگ: در مدارهای تولید کننده پالس یا تایمرها، خازنها برای کنترل زمانهای مشخص به کار میروند.
- مدارهای تنظیم ولتاژ: میتوانند به عنوان تثبیتکننده ولتاژ عمل کنند و تغییرات ناگهانی ولتاژ را کاهش دهند..
- تفکیک دو بخش AC و DC: در مدارهای الکترونیکی برای جدا سازی بخش AC و DC از خازن استفاده می شود .
تست خازن
این کار با ابزارهای مختلفی انجام شود. روشهای زیر رایجترین روشها هستند:
1. تست با مولتیمتر
مولتیمتر یکی از سادهترین ابزارهای موجود برای تست است که قابلیت اندازهگیری مقاومت، ظرفیت و ولتاژ را دارد. مراحل تست با مولتیمتر به شرح زیر است:
- خازن را از مدار خارج کنید: برای جلوگیری از تأثیر مدار بر روی تست، این قطعه را از مدار جدا کنید.
- تنظیم مولتیمتر: مولتیمتر را روی حالت تست ظرفیت یا تست دیود قرار دهید (بسته به نوع مولتیمتر).
- اتصال پرابها به پایههای خازن: پرابهای مولتیمتر را به پایهها متصل کنید.
- خواندن مقدار ظرفیت: در حالت تست ظرفیت، مولتیمتر مقدار ظرفیت را نمایش میدهد که باید با مقدار نوشته شده بر روی این قطعه تطابق داشته باشد. در نظر داشته باشید که خازن معمولا مقداری خطا دارند در مقدار ظرفیت.
2. تست با خازنسنج
این وسیله یک ابزار مخصوص اندازهگیری ظرفیت است. با استفاده از این دستگاه، میتوانید دقیقاً ظرفیت را اندازهگیری کرده و آن را با مقدار نوشته شده بر روی بدنه خازن مقاسه کنید. مراحل تست به شرح زیر است:
- خازن را از مدار جدا کنید.
- اتصال پایهها به خازنسنج: پایهها را به ورودیهای دستگاه متصل کنید.
- خواندن مقدار ظرفیت: مقدار نمایش داده شده باید با مقدار مشخص شده بر روی خازن(Capacitor) مطابقت داشته باشد. در صورت عدم تطابق، این قطعه نیاز به تعویض دارد.
3. تست با اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ ابزاریست که میتواند برای تست در مدارهای حساس و پیچیده استفاده شود. با اتصال قطعه (Capacitor) به یک مدار آزمایشی و استفاده از اسیلوسکوپ، میتوان واکنش این قطعه به ولتاژ را مشاهده و تحلیل کرد.
4. تست با منبع تغذیه
در این روش، از یک منبع تغذیه DC برای تست استفاده میشود. ابتدا این قطعه (Capacitor) را شارژ کرده و سپس با قطع منبع تغذیه، ولتاژ را اندازهگیری میکنیم. اگر ولتاژ به سرعت کاهش یابد، نشاندهنده وجود نشتی یا خرابی در این قطعه است.
انواع خرابیها
- کاهش ظرفیت: یکی از رایجترین خرابیهای این قطعات، کاهش ظرفیت آنها به مرور زمان است که باعث میشود نتوانند به درستی انرژی ذخیره کنند.
- اتصال کوتاه: در صورتی که دیالکتریک داخلی از بین برود، امکان اتصال کوتاه بین صفحات فلزی وجود دارد که باعث اختلال در عملکرد مدار میشود.
- نشتی الکتریکی: نشتی در آن ها زمانی رخ میدهد که جریان به آرامی از طریق دیالکتریک عبور کند و باعث اتلاف انرژی شود.
نکات مهم در تست
- ایمنی: قبل از تست، حتماً این قطعات(Capacitor) را از مدار خارج کرده و تخلیه کنید تا از خطرات الکتریکی جلوگیری شود.
- تست خازنهای الکترولیتی: این نوعبه دلیل حساسیت بیشتر و قطبیت مشخص، نیاز به دقت بیشتری در تست دارند.
- تشخیص نشتی الکتریکی: برای تشخیص نشتی ، میتوانید از مولتیمتر در حالت تست مقاومت استفاده کنید و مقدار مقاومت بین پایهها را اندازهگیری کنید.
جمع بندی
خازن ها از مهم ترین و اساسیترین المان ها در مدارهای الکترونیک هستند. درک عملکرد خازن برای برای تحلیل صحیح بردهای الکترونیک ضروری است. برای توضیحات بیشتر و کامل تر در خصوص خازن ها و سایر المان های الکترونیک میتوانید به دوره تعمیرات برد الکترونیکی ما رجوع کنید.
جهت مشاهده دوره های آموزشی ما میتوانید از لینکهای زیر استفاده نمایید:
شما میتوانید ما را در شبکه های اجتماعی اینستاگرام دنبال کنید.
2 دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید
بسیار عالی و مفید بود👌
باعث خوشحالی ماست دوست خوبم