Kondensátory
 

Obecný popis

Kondensátor je pasivní elektrotechnická součástka schopná uchovávat elektrický náboj. Skládá se ze dvou elektrod oddělených dielektrikem - izolantem zabraňujícím vybití elektrického náboje, mezi nimiž po přivedení napětí vzniká elektrické pole. Velikost náboje je vlivem elektrostatické indukce na obou deskách stejná.

Základní vlastnosti kondensátoru

Základní vlastností kondensátoru je elektrická kapacita, jež se značí velkým písmenem C a její jednotkou je jeden Farad - F. Jde o podíl elektrického náboje a napětí mezi elektrodami kondensátoru. Kapacita kondensátoru je při daných vnějších podmínkách konstantní, zatímco velikost náboje a elektrické energie uchovávané v kondensátoru závisí na napětí mezi jeho elektrodami.

Kapacita je u všech typů kondensátorů přímo úměrná ploše elektrod a permitivitě dielektrika, jež je součinem permitivity vakua a poměrné permitivity dielektrika. Nepřímo uměrná je kapacita naopak vzdálenosti mezi elektrodami.

Pro výpočet energie a náboje v kondensátoru platí následující vztahy:

Q = U.C

E = 1/2.U2.C

kde:
  • Q je elektrický náboj
  • E je elektrická energie
  • U je napětí mezi elektrodami kondensátoru

Další důležitou vlastností kondensátoru je nejvyšší povolené napětí mezi jeho elektrodami, při jehož překročení dochází k průrazu dielektrika a tím ke znehodnocení kondensátoru.

Druhy kondensátorů

Existuje mnoho druhů kondensátorů lišících se zejména tvarem elektrod, druhem dielektrika a způsobem provedení vývodů.

Dle tvaru elektrod

Dle tvaru elektrod dělí se kondensátory na 3 základní druhy:

  • Deskový - Jeho elektrody jsou 2 desky s pevnou vzdáleností a stejnou plochou. Zvláštním provedením deskového kondensátoru je kondensátor svitkový, kde jsou elektrody i dielektrikum tvořeny dlouhými pásy, jež jsou smotány do svitku.

    Kapacita deskového kondensátoru se vypočte dle jednoduchého vztahu:

    e0.er.S
    C =
    l
    kde:
    • C je kapacita kondenzátoru
    • e0 je permitivita vakua
    • er je poměrná permitivita dielektrika - u kondensátoru bez dielektrika je rovna 1
    • S je plocha , jíž se desky kondensátoru překrývají
    • l je vzdálenost mezi deskami kondensátoru

  • Kulový - Je tvořen dvoumi soustřednými kulovými plochami, mezi nimiž se utváří radiální nehomogenní elektrické pole.

  • Válcový - Je tvořen dvoumi souosými válcovými elektrodami. Elektrické pole mezi nimi je též nehomogenní radiální.

Dle užitého dielektrika

Dále se kondensátory dělí dle užitého dielektrika. Jsou to například:

  • Vzduchové kondensátory - Mezi jejich elektrodami není žádné dielektrikum a vyznačují se velmi nízkou kapacitou kvůli nízké permitivitě vakua.

    Toto provedení bylo užíváno zejména u kondensátorů laditelných kvůli jednodušší výrobě, avšak dnes se i u nich užívá dielektrika, většinou slídy, kvůli zmenšení rozměrů.

  • Slídové a papírové kondensátory - U těchto kondensátorů se užívá jako dielektrika slídy či papíru, často napustěného voskem. Díky své ohebnosti se tato dielektrika užívají zejména u kondensátorů svitkových. Vyznačují se vysokými hodnotami nejvyššího povoleného napětí.

  • Keramické kondensátory - Jako dielektrikum je u nich užita tenká keramická destička, na níž jsou z obou stran napařeny elektrody kondenzátoru.

  • Elektrolytické kondensátory - U těchto kondensátorů dielektrikum - elektrolyt samo o sobě tvoří zápornou elektrodu kondensátoru. Kladná elektroda je tvořena hliníkovou fólií pokrytou oxidem hlinitým, jež je na povrchu nepravidelně vyleptána z důvodu zvýšení její plochy a tím i kapacity kondensátoru.

    Hlavní předností elektrolytických kondensátorů je mnohonásobně vyšší kapacita než u jiných druhů při zachování přijatelných rozměrů. Nevýhodou je však nutnost dodržení správné polarity, schopnost udržet jen nízké napětí a vysychání elektrolytu projevující se snížením kapacity.

Dále se kondensátory dělí dle provedení vývodů na axiální s vývody po stranách pouzdra ve stejné ose, radiální s vývody z jedné strany pouzdra vedle sebe a bezvývodové, mající na pouzdře pouze pájecí plochy vnitřně připojené k elektrodám, určené pro povrchovou montáž.