خازن وانواع خازن ها

 انواع خازن ها

خازن وسیل های الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد می کن د. اثر خازنی

خاصیتی است که سبب م یشود مقداری انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود

و بعد از مدتی آزاد گرد د. به تعبیر دیگر ٬ خازنها المانهایی هستند که م یتوانند مقداری الکتریسیته

را در خود ذخیره کنن د. همان گونه که یک مخزن آب برای ذخیره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار

می گیر د. خازنها به اشکال گوناگون ساخته م یشوند و متداول ترین آنها خازنهای مسطح هستند .

این نوع خازنها از دو صفحه ی هادی که بین آ نها عایق یا دی الکتریک قرار دارد ٬تشکیل شده اند .

صفحات هادی نسبتا بزرگ ه ستند و در فاصل های بسیار نزدیک به هم قرار می گیرن د. دی الکتریک

انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می شود ٬ معرفی می گرد د. این

ضریب را ضریب دی الکتریک می نامن د. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر

متفاو تان د. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجی مان د. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه

یک دانه عدس می باشن د.

خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو دسته کلی ثابت و متغیر تقسیم بندی

م یشوند .

۱ خازنهای

ثابت

این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت مع مولی تغییر پیدا نمی کنن د. خازنهای ثابت را

بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می کنند و از آنها در

مصارف مختلف استفاده می شود . از جمله این خازنها می توان انواع سرامیکی ٬ ورقه ای (

را نام بر د. (Film) کاغذی و پلاستیکی ) ٬ میکا ٬ الکترولیتی ٬ روغنی ٬ گازی و نوع خاص فیلم

اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر

این صورت آن را خازن خشک گوین د. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای

الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می رون د. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای

خاصی هستند .

۱ خازنهای سرامیکی ۱

معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک (Ceramic capacitor) خازن سرامیکی

بکار رفته از جنس سرامیک اس ت. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است ٬ از این رو امکان ساخ ت

خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه ی کوچک را در مقای سه با سایر خازنها بوجود آورده است .

۰ میکرو فاراد اس ت. این نوع خازن به صورت / ظ رفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین ٥ پیکو فاراد تا ۱

دیسکی ( عدس ی) و استوان های تولید م یشود و فرکانس کا رآنها بالای ۱۰۰ مگاهرتز اس ت. عیب

بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است ٬ زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر

می کن د. ولتاژ فرو شکست این خازن ها زیاد بوده و می توانند در ولتاژهای بالا تا چندین هزار ولت کار

کنن د. از این خازن ها در مدارهای الکترونیکی ٬ مانند مدارهای مخاب راتی و رادیویی استفاده

م یشود .

۲ خازنهای ورقه ای ۱

در خازنهای ورقه ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ٬ برای دی الکتریک

استفاده م یشو د. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته م یشوند :

۲ خ ازنهای کاغذی ۱۱

دی الکتریک این نوع خا زن ها از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک

مناسب درون آن تزریق می گردد تا مانع از جذب رطوبت گرد د. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک

درون کاغذ ٬ خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار م یدهن د. خازنهای کاغذی به علت

کوچک بودن ضریب دی الکت ریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند ٬ اما از مزایای این خازنها

آن است که در ولتاژها و جریانهای زیاد م یتوان از آنها استفاده کرد .

۱ خازنهای

پلاستیکی ۲۲

در این نوع خازن ها از ورقه های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می شو د. ورقه های

پلاستیکی همراه با ورقه های نازک فلزی ( آلومینیوم ی) به صورت لوله ٬ در درون قاب پلاستیکی

بسته بندی می شون د. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدار ها زیاد به کار

می رون د. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند ٬ به همین سبب از آنها در

مدار هایی استفاده می کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باش د. یکی از انواع

است ٬ از این رو به این (Polystyrene) دی الکتریکهایی که در این خازنها به کار می رود پلی استایرن

خازنها " پلی است ر" گفته می شود که از جمله رایج ترین خازنهای پلاستیکی اس ت. ماکز یمم فرکانس

کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است .

۱ خازنهای میکا ۳

در این نوع خازن ها از ورقه های نازک میکا در بین صفحات خازن ( ورقه های فلزی – آلومینیو م)

استفاده می شود و در پایان ٬ مجموعه در یک محفظه قرار داده می شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری

۰ تا ۱ میکرو فاراد اس ت. از ویژگیهای اصلی و مهم این / شو د. ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین ۰ ۱

خازنها می توان داشتن ولتاژ کار بالا ٬ عمر طولانی و کاربرد در مدار های فرکانس بالا را نام برد .

۱ خازنهای الکترولیتی ٤

در میان خازن ها بیش ترین ظرفیت را خازن های

الکترولی تی دارند . این ظرفیت زیاد ناشی از به

کار بردن یک لایه ی دی الکتریک نازک با ضخامت

تقریبی یک نانومتر اس ت. در عمل چنین لایه ای

را به وسیله ی اکسیداسیون آندی یک فلز مناسب

تهیه می کنند .

برخلاف خازنهای عدسی ٬ این خازنها اکثرا دارای

قطب ی مثبت و منفی می باشن د. روی

بدنه خازن کنار پایه منفی ٬ علامت نوشته

شده

اس ت. بنابراین باید توجه داشت که در حین کار ٬ دو قطب آن ها جابه جا نشوند . در صورت اشتباه

متصل کردن دو قطب خازن الکترولیتی ٬ واکنش های شیمیایی درون خازن روی می دهد و خازن

معیوب می شود .

این نوع خازنها معمو لاً در رنج میکرو فاراد هستن د. نام دیگر این خازنها ٬ شیمیایی اس ت. علت نامیدن

آنها به این نام این است که دی الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می کنند که

در عمل ٬ حالت یک کاتالیزور را دارا می باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن م یشون د. مقدار وا قعی

ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .

خازن های الکترولیتی از نظر داشتن مواد دی الکتریک در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته

م یشوند .

۱ خازن آلومینیومی ٤۱

این خازن همانند خازنهای ورق های از دو ورقه ی آلومینیومی تشکیل شده اس ت. یکی از این ورقه ها

که لایه اکسید روی آن ایجاد م یشود "آن د" نامیده می شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را

دار د. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل

که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقه های آلومینیومی

متصل می شون د. پس از پیچیدن ورقه ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه

اکسید را سرعت می بخشد غوطه ور می سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شون د.

سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلا ستیکی که سیمهای خازن از

آن می گذرد محکم بسته م یشود .

۱ خازن تانتالیوم ٤۲

در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک

اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم ( حدودا ۳ براب ر) سبب می شود خازنهای تانتالیومی

نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشن د. محاسن خازن تانتالیومی

نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است :

۱. ابعاد کوچکتر

۲. جریان نشتی کمتر

۳. عمر کارکرد طولانی

از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازنهای آلومینیومی عبارتند از :

۱. خازنهای تانتالیوم گرانتر هستند .

۲. نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ٬ همچنین معکوس شدن پلاریته

حساس ترند .

۳. قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند .

٤. خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند ( حد اکثر تا ۳۳۰ میکرو فاراد ساخته می شون د.

۲ خازنهای

متغیر

خازن هایی هستند که ظرفیت آن ها را در هر لحظه می توان از حداقل تا حداکثر تغییر دا د. با خازن

های متغیر می توان ظرفیت مورد نیاز را تنظیم کرد . از این خازن ها در فرکانس های پایین ٬ متوسط

و بالا استفاده می شو د. از انواع خازن های متغیر ٬ خازن هوا وتریمر را می توان نام برد .

ظرفیت خازن را می توان با تغییر سه عامل تغییر داد ٬

الف ) تغییر فاصله ی صفحات

ب) تغییر سطح صفحات

ج) تغییر نوع دی الکتریک

از سه روش فوق رایج ترین روش ٬ تغییر سطح موثر

صفحات است .

شکل یک نمونه خازن متغیر را نشان می دهد

در یک خازن متغیر دو نوع صفحه وجود دارد :

الف ) صفحات ثابت

ب) صفحات متغیر

محور خازن ٬ به صفحات متغیر ٬ متصل است

با چرخاندن محور می توان صفحات متغیر را درون صفحات ثابت قرار داد و بدین ترتیب سطح موثر

صفحات خازن و ظرفیت آن را افزایش داد . ماکز یمم زاویه ی چرخش محور در خازن های متغیر ۱۸۰

درجه است ٬بدین ترتیب باید گفت :

ظرفیت خازن در هر زمان بستگی به زاویه ی محور دارد یعنی می توان با تغییر زاویه ی محور ظرفیت

خازن را کم و زیاد کرد .

خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستن د. نو عی که به وسیله دسته متحرک

( محو ر) عمل تغییر ظرفیت انجام م یشود " واریاب ل" نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ

گوشتی صورت می گیرد که به آن "تریم ر" گوین د. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل ۱۰ تا ٤۰۰ پیکو

فاراد و در خازنهای تریمر از ٥ تا ۳۰ پیکو فاراد اس ت. از خازنها ی م تغیر در گیرنده های رادیویی برای

تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده م یشود .

۲ خازن هوا ۱

دی الکتریک آن هواس ت( دی الکتریک خازن متغیر شکل صفحه ی قبل هوا است ) واکث را ب رای انتخاب

فرکانس مناسب در گیرنده ها با یک سلف به طور موازی بسته می شو د. این گونه خازن ها از

چندین صفحه فلزی تشکیل شده که تعدادی ثابت و تغدادی متحرکن د. صفحات به صورت یک در میان

به فاصله منظم از یکدیگر قرار داردند . با چرخش محور که به صفحات متحرک متصل است ٬ صفحات

متحرک بین صفحات ثابت حرکت می ک نن د . بنابراین سطح موثر صفح ات تغییر می کند و در نتیج ه

ظرفیت خازن نیز متناسب با گردش مح ور تغییر می کند .

۲ خازن تریمر ۲

این خازن ها بسیار کوچکند و درمد ار ها به کمک پیچ گوشتی می توان آن ها را تنظیم کرد . با تغییر

دادن فاصله بین صفحات ٬ ظرفیت خازن تغییر می کن د. ماده عایق این خازن ها معمولا میکا یا

سرامیک می ب اشد . از خازنهای تر یمر در فرکان سهای بالا استفاده می شود