خازن وسیله ای الکتریکی است که قادر به ذخیره انرژی الکتریکی است. این قطعه یکی از پرکاربردترین قطعات مدار الکترونیکی به حساب می آید. خازن ها در انواع و کاربردهای مختلف در بازار موجود هستند. به همین دلیل برای استفاده بهینه از آنها باید اطلاعات کافی در مورد انواع خازن ها، ساختار و عملکرد آن ها داشت. با فروشگاه برق صنعتی آذر نیرو همراه باشید تا ا با انواع خازن و کاربردهای آن ها بیشتر آشنا شویم. خازن با حرف C نشان داده می شود که ابتدای کلمه (Capacitor) است. از آنجایی که بار الکتریکی در یک خازن ذخیره می شود، از خازن می توان برای ایجاد میدان های الکتریکی یکنواخت استفاده کرد. خازن ها می توانند دارای میدان های الکتریکی در حجم های کوچک باشند. همچنین می توان از آن برای ذخیره انرژی استفاده کرد.
خازن چیست و چگونه کار میکند؟
همان طور که در مقدمه هم بیان شد، خازن یک قطعه الکترونیکی است که انرژی الکتریکی را ذخیره می کند. این قطعه شامل دو صفحه فلزی است که در کنار هم و به موازات یکدیگر قرار گرفته اند. یک صفحه عایق به نام دی الکتریک بین این دو صفحه فلزی قرار می گیرد. در صورت اتصال باتری به این دو صفحه، بار الکتریکی باتری خودرو در داخل این دو صفحه قرار می گیرد. این باعث می شود که انرژی باتری روی این دو صفحه جمع بشود. در واقع خازن مانند باتری کار می کند. اما نکته ای که باید به آن توجه کرد این است که خازن ها نمی توانند الکترون ها را به اندازه باتری ها ذخیره کنند و پس از مدتی الکترون ها از بین می روند.
از خازن ها در مدارات تایمینگ به همراه مقاومتها استفاده میشود، چون خاصیت نگهداری انرژی الکتریکی را در خود دارند. زیرا خازن ها سیگنال های متناوب AC را به راحتی عبور می دهند، اما مستقیماً از عبور سیگنال های DC جلوگیری می کنند.
انواع خازن ها و کاربرد آنها
خازن ها رایج ترین قطعات الکترونیکی در انواع مختلف هستند. در ادامه به بررسی نمونه های معروف و پرکاربرد می پردازیم.
خازنهای ثابت
ظرفیت این نوع خازن ها در ابتدا در کارخانه تنظیم می شود و پس از آن قابل تغییر نیست، بنابراین به آنها خازن ثابت می گویند. این خازن ها اغلب با دی الکتریکشان متمایز می شوند و در دسته های زیر قرار می گیرند:
1.خازنهای سرامیکی
خازن های سرامیکی یکی از انواع خازن های دنیای برق و الکترونیک هستند که در صنعت کاربرد فراوانی دارند. این نوع خازن ها که اغلب در مدارهای ارتباطی و رادیویی استفاده می شوند دارای ولتاژ کاری بالایی هستند. آنها معمولا با ظرفیت بین 5 پیکوفاراد تا 0.1 میکروفاراد ساخته می شوند. شکل عدسی و استوانه ای این نوع خازن ها بیشتر از طرح های دیگر ساخته شده است.
2.خازن های ورقهای
مهم ترین ویژگی در ساخت خازن های ورقه ای انعطاف پذیری آنهاست، بنابراین معمولاً از مواد کاغذی و پلاستیکی برای ساخت دی الکتریک این خازن ها استفاده می شود. دی الکتریک نوع کاغذ این خازن ها معمولاً از یک ورق کاغذ متخلخل نازک آغشته به دی الکتریک مناسب تشکیل شده است. اما دی الکتریک های نوع پلاستیکی آنها از ورقه های پلاستیکی نازک ساخته شده اند.
3.خازنهای میکا
این نوع خازن اغلب از ورقه های نازک میکا بین ورق های فلزی آلومینیومی استفاده می کند. یکی از مهم ترین ویژگی های این خازن ها ولتاژ کاری بالا، عمر طولانی و استفاده در مدارهای فرکانس بالا می باشد.
خازن متغیر
از نظر ساخت دو نوع خازن متغیر داریم:1.خازن متغیر 2.خازن تریمر.
در گیرنده های رادیویی اغلب از خازن های متغیر برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می شود! اما تریمر عمدتا در خودروهای برقی برای کاهش زمان شارژ باتری استفاده می شود. بسته به نوع کاربرد و ابعاد برد خود، می توانید یکی از خازن های تخت، خازن های گرد و خازن های استوانه ای را انتخاب و استفاده کنید.
یکی از انواع خازن های صنعتی پرکاربرد
خازن الکترونیکی یکی از انواع خازن های صنعتی پرکاربرد در بازار می باشد. معمولاً در ساخت خازن های الکترولیتی از یک لایه اکسید به عنوان دی الکتریک استفاده می شود. به همین دلیل این خازن ها معمولاً ظرفیت نسبتاً بالایی دارند. برخلاف خازنهایی که قبلاً صحبت کردیم، خازنهای الکترولیتی از نظر قطبیت و پایانههای مثبت و منفی متفاوت هستند. معمولاً از خازن های الکترولیتی برای یکسان سازی جریان در مدار منبع تغذیه استفاده می شود. صفحه فلزی مورد استفاده در خازن ها معمولا آلومینیوم یا تانتال است. بیشتر خازن های تانتالی کوچکتر از خازن های آلومینیومی هستند و نشتی کمتری دارند و نسبت به خازن های آلومینیومی پایدارتر هستند. ولتاژ کاری و دمای محیط از پارامترهای مهم خازن الکترونیکی هستند.
خازن ها چه کاربردی دارند؟
خازن ها می توانند کاربردهای زیادی در مدارهای الکتریکی داشته باشند، مانند استفاده از خازن به عنوان فیلتر، تقویت کننده ولتاژ، تاخیرساز، بلاک کننده سیگنال dc، حذف کننده نویز، جبران کننده و … . در زیر به بررسی هر یک از موارد فوق می پردازیم.
1.کاربرد خازن به عنوان صافی ولتاژ
خازن ها معمولاً به عنوان صافی ولتاژ در مدارهای منبع تغذیه استفاده می شوند. در این مدارها ابتدا برق شهر توسط یکسو کننده به برق DC تبدیل می شود، ولی این ولتاژ یکسو شده، دارای ریپل است و باید این ریپل گرفته شود. برای این منظور از یک خازن در خروجی یکسوساز منبع تغذیه استفاده می شود.
2.کاربرد خازن به عنوان تقویت کننده ولتاژ
در مدارهایی که از منبع تغذیه DC مانند باتری استفاده می کنند و بار در آن مدار برای شروع کار به جریان زیادی نیاز دارد، از خازن های تقویت کننده استفاده می شود. به عنوان مثال در سیستم های صوتی پرقدرت که در خودروها نصب می شود، وقتی این سیستم های صوتی وارد مدار می شوند، جریان زیادی از باتری می گیرند که باعث افت ولتاژ باتری می شود.
3.کاربرد خازن به عنوان تاخیرساز
با تغییر مقدار مقاومت R و ظرفیت خازن C می توانیم ثابت زمانی مدار و در واقع فرآیند شارژ و دشارژ خازن را کنترل نماییم. در مدارهای الکتریکی از این خاصیت برای ایجاد تاخیر استفاده می شود. به عنوان مثال، خازن ها در بردهای حفاظت برق استفاده می شوند که تاخیر اتصال و تاخیر قطع مدار را به ما می دهند.
4.استفاده از خازن ها به عنوان بلاک کننده سیگنال dc
در تقویت کننده های قدرت مانند آمپلی فایرها، یک خازن به عنوان مسدود کننده سیگنال DC به صورت سری در مدار استفاده می شود که به عنوان خازن کوپلینگ نیز شناخته می شود. در واقع اگر این خازن در مدار نباشد خروجی آمپلی فایر خش دار و دارای نویز می شود و این خازن کوپلاژ، سیگنال dc که روی موج AC صدا سوار شده است را فیلتر می کند؛ و خروجی صدا را شفاف می کند.
5.کاربرد خازن به عنوان جبران ساز
در مدارهای قدرت و برق صنعتی از خازن ها برای جبران توان راکتیو و اصلاح ضریب توان استفاده می شود. اساساً یک بانک خازنی در مدار قرار می گیرد که به مدار توان راکتیو می افزاید و توان خروجی را بهبود می بخشد.