خازن چیست و چه کاربردی دارد؟
سوالیست که در حوزه ی الکترونیک برای افراد پیش می آید که باید پاسخ آن را بدانند. خازن یک جزء جدا ناپذیر از تجهیزات الکتریکی است و بسیار مهم وضروری در برد و مدارالکتریکی می باشد به همین علت در همه ی طراحی و ساخت وسایل الکترونیکی از آن استفاده می شود. برای آشنایی بیشتر با خازن ها این مقاله را که توسط
فرا الکترونیک ارائه شده را مطالعه کنید.
به زبان ساده ، خازن یک قطعه الکتریکی است که می تواند در اتصال به ولتاژ الکتریکی ، بار یا انرژی التریکی را در خود ذخیره کند و به عبارتی ظرفیت خازنی داشته باشد و مانند باتری قابلیت شارژ شدن دارد .
هدف اصلی خازن ذخیره انرژی الکتراستاتیک دریک میدان الکتریکی ودر صورت امکان ، تامین این انرژی به مدار است.
خازن ها هم انرژی را ذخیره و هم آزاد می کنند.خازن ها انرژی بالقوه ای را در میدان الکتریکی ذخیره می کنند ، در حالی که باتری ها انرژی را به شکل انرژی شیمیایی جمع می کنند که بعداً به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
خازن از دو صفحه فلزی (هادی الکتریکی) موازی و جدا از تشکیل شده است ، که تماس مستقیم با یکدیگرندارند زیرا اگر تماس مستقیم داشته باشند عملا الکتریسیته از یکی به دیگری منتقل شده وقطعه با سیم تفاوتی نخواهند داشت. این دو صفحه به دو پایه خازن ارتباط یافته و در عمل پس از قرارگیری قطعه در مدار، یک اختلاف پتانسیل نسبت به یکدیگر دارند؛ یکی دارای بار مثبت شده و دیگری دارای بار منفی.
بین این صفحات یک دی الکتریک قرار میگیرد. عبور جریان از درون دی الکتریک سخت است و صرفا جهت فاصله بین این دو صفحه قرار میگیرد تا تماس مستقیم نداشته باشند و زمانی که دی الکتریک بین دو صفحه قرار میگیرد ظرفیت خازن بالا میرود.
دی الکتریک چیست ؟
مواد الکتریکی (نارسانای الکتریکی مانند : کاغذ ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومینیوم ، اکسید تانتالیوم) که در صورت اعمال میدان الکتریکی قطبی می شوند. صفحات خازن (رسانا از جنس روی ، آلومینیوم ، نقره) به وسیله دی التریک ها جدا از هم قرار می گیرند وباعث افزایش ظرفیت خازن و افزایش ولتاژ قابل تحمل توسط خازن می شوند زیرا وجود دی الکتریک بین صفحات باعث کاهش میدان الکتریکی در خازن شده و این امر مانع عبور بار الکتریکی از عایق می گردد. در نتیجه بار الکتریکی ذخیره می شود.
در حالتی که چیزی بین دو صفحه نباشد دی الکتریک هواست.درصورتی که بخواهیم دی الکتریک را افزایش دهیم از مواد نارسانا تر استفاده می کنیم. با تغییر جنس دی الکتریک و جنس صفحه های فلزی در این قطعه پارامترهای زیادی تغییر می کند که این پارامتر ها شامل افزایش یا کاهش ولتاژ تحمل، تغییر سایز، ظرفیت، مقاومت داخلی، حداکثر جریان، نشتی و ... می شود. با تغییر پارامترهای ذکر شده، کاربرد و انواع خازن نیز تفاوت پیدا خواهد کرد و بسته به نیاز خود می توانید آن هارا تهیه کنید.
ظرفیت خازن چیست ؟
به ذخیره ی مقدار مشخصی از انرژی در هر خازن را ظرفیت آن خازن می گویند. خازن ترجمه عبارت لاتین کاپاسیتور ( capacitor ) است. به همین خاطر به صورت قراردادی در تمام جهان ظرفیت خازن را با حرف C نمایش می‌دهند.
بانک خازن چیست؟
زمانی که چندین خازن به هم متصل می شوند یک بانک خازن یا خازن معادل تشکیل می شود. بانک های خازن می توانند سری یا موازی به یکدیگر متصل شوند. .یک بانک خازن دارای مزایا و کاربردهای بسیاری است.بیشتر اوقات ، اینها برای جبران توان راکتیو و بهبود ضریب توان استفاده می شوند.از یک بانک خازنی با مقیاس پایین اغلب برای بهبود ضریب قدرت در ساختمانهای صنعتی ، دانشگاه و ساختمان های بزرگ مسکونی استفاده می شود.
انواع خازن ها
خازن ها، بسته به نوع ماده دی الکتریک و صفحات فلزی آن خصوصیات مختلفی دارند. معمولا آنها را با ساختار به کار رفته در دی الکتریکشان نامگذاری می کنند. مانند: الکترولیت، سرامیک، میکا، آلومینیوم، پلی استر و …
کاربرد خازن
خازن ها به هر شکل و اندازه ای ساخته میشوند اما اجزای اصلی آنها ثابت است و با توجه به اینکه سری یا موازی به هم متصل می شوند کاربرد آنها با هم متفاوت خواهد شد.
اگرخازن ها به صورت موازی به یکدیگر متصل شوند به علت افزایش سطح معادل صفحات ظرفیت کل خازن ها افزایش می یابد و در اتصالات سری به علت فاصله بیشتر بین صفحات ظرفیت خازن کاهش می یابد . با توجه به اینکه در حجم کوچک می تواند میدان الکتریکی را در خود ذخیره کند کاربردهای بسیاری دارد از جمله مهم ترین آنها عبارتند از :
• نویزگیر طبیعی در مدار
• تقویت کنندگی مدار
• ذخیره انرژی
• دارای خاصیت فیلترینگ بوده و شاخصه های جریان را اصلاح می کند.
• در اتصالات موازی با قطعات دیگر به بای پس Baypass فرکانس کمک می کند.
• تبدیل ولتاژ AC(متناوب) به ولتاژ DC (مستقیم)
• تفکیک بخش AC وDC مدارهای الکترونیکی
• و.....
مزایا خازن
هرچند قطعات ریزی هستند اما مزایای زیادی دارند:
• عمر طولانی (10 الی 15 سال) دارند
• توانایی مدیریت برنامه های ولتاژ بالا را دارند پس برای استفاده موارد با فرکانس بالا مناسب هستند
• حساسیت کمتر به دما دارند
• روند شارژ و تخلیه شارژ را تسریع می کنند زیرا انرژی را به صورت مستقیم روی صفحات ذخیره می کنند.
در مقالات دیگر به ویژگی های انواع مختلف خازن ها می پردازیم....
