कैपेसिटर क्या है, इसका उपयोग कहाँ किया जाता है और इसकी आवश्यकता क्यों होती है

एक विद्युत संधारित्र किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के विद्युत परिपथ के तत्वों में से एक है, जिसका मुख्य कार्य ऊर्जा को संचित करना और फिर उसे वापस परिपथ में लौटाना है। उद्योग कैपेसिटर की एक विस्तृत विविधता प्रदान करता है, जो प्रकार, क्षमता, आकार, अनुप्रयोगों में भिन्न होता है।

कैपेसिटर के संचालन और विशेषताओं का सिद्धांत

संधारित्र के उपकरण में दो धातु प्लेट-प्लेट होते हैं जो ढांकता हुआ की एक पतली परत से अलग होते हैं। प्लेटों के आकार और व्यवस्था का अनुपात और ढांकता हुआ सामग्री की विशेषता समाई सूचकांक निर्धारित करती है।

किसी भी प्रकार के संधारित्र के डिजाइन विकास का उद्देश्य डिवाइस के मुद्रित सर्किट बोर्ड पर स्थान बचाने के लिए न्यूनतम आयामों के आधार पर अधिकतम समाई प्राप्त करना है। दिखने में सबसे लोकप्रिय रूपों में से एक बैरल के रूप में है, जिसके अंदर धातु की प्लेटों को उनके बीच एक ढांकता हुआ घुमाया जाता है।1745 में लीडेन (नीदरलैंड) शहर में आविष्कार किए गए पहले संधारित्र को "लीडेन जार" कहा जाता था।

घटक के संचालन का सिद्धांत चार्ज और डिस्चार्ज करने की क्षमता है। प्लेटों के एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर होने के कारण चार्जिंग संभव है। एक ढांकता हुआ द्वारा अलग किए गए आस-पास के आवेश एक-दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं और प्लेटों पर टिके रहते हैं, और संधारित्र स्वयं इस प्रकार ऊर्जा संग्रहीत करता है। बिजली के स्रोत को डिस्कनेक्ट करने के बाद, घटक सर्किट में ऊर्जा की वापसी, निर्वहन के लिए तैयार है।

पैरामीटर और गुण जो कार्य के प्रदर्शन, गुणवत्ता और स्थायित्व को निर्धारित करते हैं:

• विद्युत क्षमता;
• विशिष्ट क्षमता;
• स्वीकार्य विचलन;
• विद्युत शक्ति;
• खुद का अधिष्ठापन;
• ढांकता हुआ अवशोषण;
• नुकसान;
• स्थिरता;
• विश्वसनीयता।

आवेश को संचित करने की क्षमता संधारित्र की धारिता को निर्धारित करती है। क्षमता की गणना करते समय, आपको यह जानना होगा:

• कवर क्षेत्र;
• प्लेटों के बीच की दूरी;
• ढांकता हुआ सामग्री का ढांकता हुआ स्थिरांक।

समाई बढ़ाने के लिए, प्लेटों के क्षेत्र को बढ़ाना, उनके बीच की दूरी को कम करना और एक ढांकता हुआ का उपयोग करना आवश्यक है जिसकी सामग्री में उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक है।

फैराड (एफ) का उपयोग समाई को दर्शाने के लिए किया जाता है - माप की एक इकाई जिसे अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे के सम्मान में इसका नाम मिला। हालांकि, 1 फैराड बहुत बड़ा है। उदाहरण के लिए, हमारे ग्रह की क्षमता 1 फैराड से कम है। रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में, छोटे मूल्यों का उपयोग किया जाता है: माइक्रोफ़ारड (μF, फैराड का दस लाखवां) और पिकोफ़ारड (पीएफ, माइक्रोफ़ारड का दस लाखवां)।

विशिष्ट समाई की गणना ढांकता हुआ के द्रव्यमान (मात्रा) के समाई के अनुपात से की जाती है।यह संकेतक ज्यामितीय आयामों से प्रभावित होता है, और विशिष्ट समाई में वृद्धि ढांकता हुआ की मात्रा को कम करके प्राप्त की जाती है, लेकिन इससे टूटने का खतरा बढ़ जाता है।

वास्तविक से क्षमता के पासपोर्ट मूल्य का अनुमेय विचलन सटीकता वर्ग निर्धारित करता है। GOST के अनुसार, 5 सटीकता वर्ग हैं जो भविष्य के उपयोग को निर्धारित करते हैं। उच्चतम सटीकता वर्ग के घटकों का उपयोग उच्च-जिम्मेदारी वाले सर्किट में किया जाता है।

ढांकता हुआ ताकत चार्ज रखने और काम करने वाले गुणों को बनाए रखने की क्षमता निर्धारित करती है। प्लेटों पर शेष आवेश एक दूसरे की ओर प्रवृत्त होते हैं, जो ढांकता हुआ पर कार्य करते हैं। विद्युत शक्ति संधारित्र का एक महत्वपूर्ण गुण है, जो इसके उपयोग की अवधि निर्धारित करता है। अनुचित संचालन की स्थिति में, ढांकता हुआ टूट जाएगा और घटक विफल हो जाएगा।

इंडक्टर्स के साथ एसी सर्किट में सेल्फ इंडक्शन को ध्यान में रखा जाता है। डीसी सर्किट के लिए, इसे ध्यान में नहीं रखा जाता है।

ढांकता हुआ अवशोषण - तेजी से निर्वहन के दौरान प्लेटों पर वोल्टेज की उपस्थिति। उच्च वोल्टेज विद्युत उपकरणों के सुरक्षित संचालन के लिए अवशोषण घटना को ध्यान में रखा जाता है, क्योंकि शॉर्ट सर्किट की स्थिति में जान को खतरा है।

नुकसान ढांकता हुआ के कम वर्तमान संचरण के कारण होता है। विभिन्न तापमान स्थितियों और विभिन्न आर्द्रता में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संचालन के दौरान, नुकसान का गुणवत्ता कारक प्रभावित होता है। यह ऑपरेटिंग आवृत्ति से भी प्रभावित होता है। कम आवृत्तियों पर, ढांकता हुआ में नुकसान उच्च आवृत्तियों पर - धातु में प्रभावित होता है।

स्थिरता एक संधारित्र पैरामीटर है जो परिवेश के तापमान से भी प्रभावित होता है।इसके प्रभावों को प्रतिवर्ती में विभाजित किया जाता है, एक तापमान गुणांक द्वारा विशेषता, और अपरिवर्तनीय, तापमान अस्थिरता के गुणांक द्वारा विशेषता।

संधारित्र की विश्वसनीयता मुख्य रूप से परिचालन स्थितियों पर निर्भर करती है। ब्रेकडाउन के विश्लेषण से पता चलता है कि 80% मामलों में ब्रेकडाउन विफलता का कारण होता है।

उद्देश्य, प्रकार और आवेदन के क्षेत्र के आधार पर, कैपेसिटर के आकार भी भिन्न होते हैं। कुछ मिलीमीटर से लेकर कई सेंटीमीटर तक के आकार में सबसे छोटा और सबसे छोटा, इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है, जबकि सबसे बड़ा उद्योग में उपयोग किया जाता है।

उद्देश्य

ऊर्जा के भंडारण और विमोचन की संपत्ति ने आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में कैपेसिटर के व्यापक उपयोग को निर्धारित किया है। रेसिस्टर्स और ट्रांजिस्टर के साथ-साथ ये इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के आधार हैं। एक भी आधुनिक उपकरण ऐसा नहीं है जहां कुछ क्षमता में उनका उपयोग नहीं किया जाएगा।

चार्ज और डिस्चार्ज करने की उनकी क्षमता, समान गुणों वाले एक इंडक्शन के साथ, रेडियो और टेलीविजन तकनीक में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। एक संधारित्र और अधिष्ठापन का एक ऑसिलेटरी सर्किट संकेतों को प्रसारित करने और प्राप्त करने का आधार है। कैपेसिटर की कैपेसिटेंस को बदलने से आप ऑसिलेटरी सर्किट की फ्रीक्वेंसी को बदल सकते हैं। उदाहरण के लिए, रेडियो स्टेशन अपनी आवृत्तियों पर संचार कर सकते हैं, और रेडियो उन आवृत्तियों से जुड़ सकते हैं।

एक महत्वपूर्ण कार्य एसी तरंगों का चौरसाई करना है। एसी पावर द्वारा संचालित किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण को अच्छी गुणवत्ता वाले डीसी का उत्पादन करने के लिए विद्युत कैपेसिटर को फ़िल्टर करने की आवश्यकता होती है।

फोटोग्राफिक उपकरणों में चार्जिंग और डिस्चार्जिंग का तंत्र सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।सभी आधुनिक कैमरे शूटिंग के लिए फ्लैश का उपयोग करते हैं, जो तेजी से निर्वहन संपत्ति के कारण महसूस किया जाता है। इस क्षेत्र में, बैटरियों का उपयोग करना लाभहीन है जो ऊर्जा को अच्छी तरह से स्टोर कर सकती हैं, लेकिन धीरे-धीरे इसे छोड़ दें। और कैपेसिटर, इसके विपरीत, तुरंत सभी संग्रहीत ऊर्जा को छोड़ देते हैं, जो एक उज्ज्वल फ्लैश के लिए पर्याप्त है।

कैपेसिटर द्वारा उच्च-शक्ति दालों को उत्पन्न करने की क्षमता का उपयोग रडार और लेजर के निर्माण में किया जाता है।

कैपेसिटर टेलीग्राफी और टेलीफोनी के साथ-साथ टेलीमैकेनिक्स और ऑटोमेशन में स्पार्क-बुझाने वाले संपर्कों की भूमिका निभाते हैं, जहां अत्यधिक लोड रिले का स्विचिंग आवश्यक है।

क्षतिपूर्ति टैंकों के उपयोग के माध्यम से लंबी बिजली लाइनों का वोल्टेज विनियमन किया जाता है।

आधुनिक कैपेसिटर, उनकी क्षमताओं के कारण, न केवल रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में उपयोग किए जाते हैं। इनका उपयोग धातु, खनन, कोयला उद्योग में किया जाता है।

मुख्य किस्में

विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संचालन की स्थिति के कारण, विभिन्न प्रकार के घटक होते हैं जो प्रकार और विशेषताओं में भिन्न होते हैं। मुख्य विभाजन वर्ग और उपयोग किए जाने वाले ढांकता हुआ के प्रकार के अनुसार होता है।

कैपेसिटर के प्रकार, वर्ग द्वारा विभाजित:

• निरंतर क्षमता के साथ;
• परिवर्तनीय क्षमता के साथ;
• ट्यूनिंग

प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में लगातार समाई घटकों का उपयोग किया जाता है।

सर्किट के कैपेसिटेंस और पैरामीटर को बदलने के लिए, उदाहरण के लिए, ऑसीलेटरी सर्किट में आवृत्ति, परिवर्तनीय कैपेसिटेंस वाले कैपेसिटर्स का उपयोग किया जाता है।उनके उपकरण में, उनके पास धातु की जंगम प्लेटों के कई खंड होते हैं, जो उनके काम के स्थायित्व को सुनिश्चित करते हैं।

ट्रिमर कैपेसिटर का उपयोग उपकरणों के एकमुश्त समायोजन के लिए किया जाता है। वे विभिन्न समाई रेटिंग (कुछ पिकोफ़ारड से लेकर कई सौ पिकोफ़ारड तक) में उपलब्ध हैं और 60 वोल्ट तक के वोल्टेज के लिए रेट किए गए हैं। उनके उपयोग के बिना, उपकरण को ठीक करना असंभव है।

ढांकता हुआ के प्रकार से विभाजित कैपेसिटर के प्रकार:

• सिरेमिक ढांकता हुआ के साथ;
• फिल्म ढांकता हुआ के साथ;
• इलेक्ट्रोलाइटिक;
• आयनिस्टर्स

सिरेमिक वाले सिरेमिक सामग्री की एक छोटी प्लेट के रूप में बनाए जाते हैं, जिस पर धातु के लेड का छिड़काव किया जाता है। ऐसे कैपेसिटर में अलग-अलग गुण होते हैं और इनका उपयोग हाई-वोल्टेज और लो-वोल्टेज सर्किट दोनों के लिए किया जाता है।

लो-वोल्टेज सर्किट के लिए, एपॉक्सी राल या प्लास्टिक के मामलों में बहुपरत छोटे आकार के घटकों का उपयोग अक्सर दसियों पिकोफैराड से लेकर माइक्रोफ़ारड की इकाइयों तक की क्षमता के साथ किया जाता है। वे रेडियो-इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उच्च-आवृत्ति सर्किट में उपयोग किए जाते हैं और गंभीर जलवायु परिस्थितियों में काम कर सकते हैं।

उच्च-वोल्टेज सर्किट के लिए, बड़े सिरेमिक कैपेसिटर दसियों पिकोफ़ारड से लेकर हज़ारों पिकोफ़ारड तक की क्षमता के साथ बनाए जाते हैं। उनका उपयोग आवेग सर्किट और वोल्टेज रूपांतरण उपकरण में किया जाता है।

फिल्म डाइलेक्ट्रिक विभिन्न प्रकार के होते हैं। उनमें से सबसे आम लवसन है, जिसमें उच्च शक्ति होती है। कम आम पॉलीप्रोपाइलीन ढांकता हुआ है, जिसमें कम नुकसान होता है और इसका उपयोग उच्च वोल्टेज सर्किट में किया जाता है, जैसे ध्वनि प्रवर्धन सर्किट और मध्यम आवृत्ति सर्किट।

एक अलग प्रकार के फिल्म कैपेसिटर शुरू हो रहे हैं, जो इंजन शुरू करने के समय उपयोग किए जाते हैं और, उनकी उच्च क्षमता और विशेष ढांकता हुआ सामग्री के कारण, इलेक्ट्रिक मोटर पर लोड कम करते हैं। वे उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज और विद्युत प्रतिक्रियाशील शक्ति द्वारा विशेषता हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर एक क्लासिक डिजाइन में बने होते हैं। शरीर एल्यूमीनियम से बना है, अंदर लुढ़का हुआ धातु प्लेट है। धातु ऑक्साइड रासायनिक रूप से एक प्लेट पर जमा होता है, और एक तरल या ठोस इलेक्ट्रोलाइट दूसरे पर जमा होता है, जिससे एक ढांकता हुआ बनता है। इस तरह के एक उपकरण के लिए धन्यवाद, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में बड़ी क्षमता होती है, लेकिन समय के साथ उनके उपयोग की ख़ासियत इसका परिवर्तन है।

सिरेमिक और फिल्म कैपेसिटर के विपरीत, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में ध्रुवीयता होती है। वे, बदले में, गैर-ध्रुवीय में विभाजित हैं, इस दोष से रहित, रेडियल, लघु, अक्षीय। उनके आवेदन का दायरा पारंपरिक कंप्यूटर और आधुनिक माइक्रो कंप्यूटर तकनीक है।

एक विशेष प्रकार जो अपेक्षाकृत हाल ही में प्रकट हुआ है, वह है आयनिस्टर्स। उनके डिजाइन में, वे इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के समान होते हैं, लेकिन वे एक बड़ी क्षमता (फैराड की इकाइयों तक) द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। हालांकि, उनका उपयोग कुछ वोल्ट के एक छोटे से अधिकतम वोल्टेज तक सीमित है। मेमोरी स्टोर करने के लिए सुपरकेपसिटर का उपयोग किया जाता है: यदि मोबाइल फोन या लघु कंप्यूटर में बैटरी खत्म हो जाती है, तो संग्रहीत जानकारी अपरिवर्तनीय रूप से खो नहीं जाएगी।

आउटपुट संस्करण में घटकों के अलावा, जो बहुत समय पहले दिखाई देते थे और जो पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाते थे, आधुनिक घटकों का उत्पादन एसएमडी संस्करण में किया जाता है, या, जैसा कि इसे सतह के बढ़ते के लिए भी कहा जाता है। उदाहरण के लिए, सिरेमिक का उत्पादन विभिन्न आकारों के मामलों में किया जा सकता है, सबसे छोटे (1 मिमी गुणा 0.5 मिमी) से लेकर सबसे बड़े (5.7 मिमी गुणा 5 मिमी) तक, और इसी वोल्टेज के साथ दसियों वोल्ट से सैकड़ों तक।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को सरफेस माउंट पैकेज में भी बनाया जा सकता है। ये मानक एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर हो सकते हैं, या वे टैंटलम कैपेसिटर हो सकते हैं, जो सिरेमिक वाले की तरह दिखते हैं, लेकिन उच्च समाई और कम नुकसान में उनसे भिन्न होते हैं। वे पिन किए गए और गैर-पिन किए गए SMD दोनों हो सकते हैं।

टैंटलम कैपेसिटर की एक विशेषता एक लंबा जीवन और थोड़ी कम समाई सीमा के साथ न्यूनतम नुकसान है, लेकिन साथ ही वे एक उच्च कीमत से प्रतिष्ठित हैं। उनका उपयोग उच्च जिम्मेदारी वाले सर्किट में किया जाता है जहां उच्च समाई की आवश्यकता होती है।

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