کار و فناوری  مشگين سبز

واحد اندازه گیری ظرفیّت خازن :  واحد ظرفیت در SI فاراد است که با F نشان داده می‌شود و آن ظرفیت خازنی است که هرگاه اختلاف پتانسیل بین صفحات آن یک ولت باشد، بار ذخیره شده روی هر یک از صفحات یک کولن شود. واحدهای دیگر ظرفیت: میکروفاراد (F 10^-6) ، نانوفاراد و (F 10^-9) ، پیکوفاراد (F 10^-12).

1000000µF = 1F

1000nF = 1µF

1000pF = 1nF

ولتاژکاری خازن : هرخازنی علاوه بر مقدار ظرفیّتی که دارد،  در یک محدوده ولتاژ مشخّصی کـــارمیکند کـه این مقدار ولتاژ را نیز روی خازن نوشته می شود، و با V نمایش می دهند که بر روی خازن نوشته می شود و اگر بر روی خازنی ولتاژ کار نوشته نشده باشد، یعنی اینکه این خازن ولتاژ کارش 50V است.

اگر بر روی خازنی 16 ولت ذکر شده باشد و ما ولتاژ بیشتری به آن بدهیم عایق بین صفحات تحمل آن را نداشته و باعث می شود به علت نزدیکی صفحات جرقه ایجاد شده و خازن منفجر شود و این بسیار خطرناک است، بعضی اوقات هم این عمل باعث نیم سوز شدن خازن می گردد که در اصطلاح به آن نشتی دار شدن خازن می گویند و خازن دیگر نمی تواند بر روی صفحاتش بار ذخیره کند و یک مقاومت در بین پایه های آن ایجاد می شود که باعث تخلیه و دشارژ خازن می شود.

 سری و موازی بستن خازن ها:

خازن ها نیز مانند مقاومت ها با سری و موازی شدن تغییر خصوصیات می دهند. اگر دو خازن با هم سری شوند ظرفیت آنها کم می شود ولی ولتاژ کار آنها افزایش میابد.

همچنین اگر دو خازن با یکدیگر موازی شوند مقدار ظرفیت آنها با هم جمع جبری می شود، ولی در ولتاژ کارش تعییری ایجاد نمی شود. توجه کنید که اگر مقدار ولتاژ کار آنها با هم متفاوت باشد ولتاژ کار خازنی که مقدارش کمتر است محاسبه می شود

شارژ خازن : اگر به دو سر یک خازن، ولتاژی که درمحدوده ولتاژ کاری خازن مربوطه است، با رعایت کردن مثبت و منفی، وصل کنیم،خازن برق را درخود ذخیره می کند که به این حالت،  شارژ خازن گفته می شود.

دشارژ خازن : اگر خازنی را که شارژ شده به یک مصرف کننده مثلا یک لامپ وصل کنیم، برق ذخیره شده خازن خالی می شود که به این حالت دشارژخازن گفته می شود ،  البتّه توجّه داشته باشید برای دشارژ خازن ازلامپ یا مصرف کننده ای استفاده کنید که ولتاژ کاری اش از ولتاژ کاری خازن پایین تر نباشد، درضمن اگراز لامپ برای دشارژ خازن استفاده می کنید اگرخازن شما ظرفیّتش بالا باشد و ولتاژش هم از ولتاژ لامپ کمترنباشد،  یک لحظه ممکن است لامپ روش شود و سریع خاموش شود، وقتی لامپ خاموش شد خیالتان راحت باشد دیگه خازن خالی شده و خطری ندارد ،  چون اگر ولتاژ کارخازن وظرفیّتش بالا باشد و شارژ هم باشد چنانچه دوسرآن بهم بخــــورد ،  جرقه می زند و این ممکن است به شما صدمه بزند ضمن اینکه خازن هم ممکن است آسیب ببیند و دیگر اینکه خازن شارژ شده را هیچ وقت دست به پایه هایش نزنید چون ممکن است به شما شوک وارد کند واگر خازن خیلی بزرگ باشد حتّی باعث سوختگی دستان شما  خواهد شد.

ثابت زمانی خازن : مدت زمانی که طول می کشد تا خازن شارژ شود با مدّت زمانی که طول می کشد تا خازن دشارژ شود با هم برابراست، که به آن ثابت زمانی خازن گفته می شود .

پلاریته خازن : انواعی از خازنها هستند که پایه مثبت و منفی آنها مشخّص است که به آن پلاریته می گویند و موقع استفاده این خازنها به رعایت پلاریته آنها توجّه می شود و گرنه خراب خواهند شد، در بعضی موارد حتّی منفجر می شوند یا می ترکند.

مقاومت خازنی یا راکتانس :خازن ها وقتی در مداری مورد استفـــــاده قرار می گیرند، ازخودشان یک مقاومتی نشان میدهند که به این مقاومت، راکتانس یا مقاومت خازنی گفته می شود

 انواع خازن

الف- خازنهای ثابت

 •سرامیکی

•خازنهای ورقه‌ای

•خازنهای میکا

•خازنهای الکترولیتی

◦آلومینیومی

◦تانتالیوم

 ب- خازنهای متغیر

 •واریابل

•تریمر

خازن هاي ثابت

این خازن ها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی کنند . خازن های ثابت را بر اساس نوع ماده ی 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 ، میکا ، ورقه ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم ( Film ) را نام برد .

اگر ماده ی دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند . خازن های روغنی و گازی در صنعت برق بیش تر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می روند . بقیه ی خازن های ثابت دارای ویژگی های خاصی هستند که در جای خود بدانها اشاره گردیده است.

 خازن سراميكي

خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمول ترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است . ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است ، از این رو امکان ساخت خازن های با ظرفیت زیاد در اندازه ی کوچک را در مقایسه با سایر خازن ها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود . ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین 5 پیکو فاراد تا 1/0 میکرو فاراد است . این نوع خازن به صورت دیسکی ( عدسی ) و استوانه ای تولید می شود و فرکانس کار خازن های سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است . عیب بزرگ این خازن ها وابسته بودن ظرفیت آن ها به دمای محیط است ، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می کند . از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می شود .
 

در خازن های ورقه ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آن ها ، برای دی الکتریک استفاده می شود . این گروه از خازن ها خود به دو صورت ساخته می شوند: 


الف -خازن های کاغذی : دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد . برای جلوکیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ نا پذیر قرار می دهند .
خازن های کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آن ها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند اما از مزایای این خازن ها آن است که در ولتاژ ها و جریانهای زیاد می توان از آنها استفاده کرد .در شکل زیر ساختمان داخلی خازن کاغذی مشاهده می گردد: 



ب – خازنهای پلاستیکی : در این نوع خازن از ورقه های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می شود. ورقه های پلاستیکی همراه با ورقه های نازک فلزی ( آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می شوند.
امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می روند . این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند ، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد . یکی از انواع دی الکتریک هایی که در این خازنها به کار می رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها " پلی استر " گفته می شود که از جمله رایج ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است .
در شکل زیر ساختمان داخلی خازن پلاستیکی را می بینید: 

خازن هاي ميكا
در این نوع خازن از ورقه های نازک میکا در بین صفحات خازن ( ورقه های فلزی – آلومینیوم ) استفاده می شود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده می شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود . ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است . از ویژگی های اصلی و مهم این خازنها می توان داشتن ولتاژ کار بالا ،عمرطولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد .در شکل زیر تصویر ساختمان داخلی این خازن نشان داده شده است .

 این ، خازن همانند خازن های ورقه ای از دو ورقه ی آلومینیومی تشکیل شده است . یکی از این ورقه ها که لایه ی اکسید روی آن ایجاد می شود "آند " نامیده می شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد .
ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه ی کاغذ متخلخل که در بین آن ها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیم های اتصال نیز به انتهای ورقه های آلومینیومی متصل می شوند . د رشکل زیر نحوه پیچیدن ورقه ها را ملاحظه می کنید .

پس از پیچیدن ورقه ها آن رادرون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می بخشد غوطه ور می سازند تا دو لایه ی کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند . سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیم های خازن از آن می گذرد محکم بسته می شود.

محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است :

الف – ابعاد کوچکتر

ب- جریان نشتی کمتر

ج- عمر کارکرد طولانی

الف – خازن ها ی تانتالیوم گران تر هستند .

ب – نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، هم چنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند .

ج – قابلیت تحمل جریان های شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.

د – خازن های تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند) .

 اساس کار خازنهای متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن و یا تغییر فاصله بین صفحات خازن است . نوع دی الکتریک به کار رفته در خازنهای متغیر معمولا از جنس هوا یا پلاستیک است . خازن متغیری که عمل تغییر ظرفیت در آن به وسیله یک ولوم انجام می شود را خازن واریابل ( Variable ) و نوع دیگر را که در آن عمل تغییر ظرفیت باید به کمک پیچ گوشتی انجام گیرد خازن تریمر ( Trimmer ) گویند . محدوده تغییر ظرفیت در خازنهای واریابل از 10 تا 400 پیکوفاراد و در خازنهای تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است . در شکل (20) تصاویری از خازن واریابل و در شکل (21) علامت اختصاری خازن واریابل نمایش داده شده است . همچنین در شکل (22) تصاویری از خازن تریمر و در شکل (23) علامت اختصاری خازن تریمر نمایش داده شده است . شکل (20) شکل (21)







شکل (22) شکل (23)

---

 خازن واريابل

واریابل های تجاری به طور کلی به 3 دسته تقسیم می شود چون ما در رادیو های آنالوگ 3 باند رادیویی داریم FM,SW,AM (اگر نام رادیو چند موج شنیدید در واقع باند SW برای دریافت دقیقتر امواج به چند قسمت تقسیم شده است.) رادیو های تک موج دارای واریابلی 3 پایه هستند، رادیو های 2 موج دارای واریابلی 6 پایه هستند و رادیو های 3 موج دارای واریابلی 9 پایه هستند

روش های تغیین ظرفیت خازن

روش های تغیین ظرفیت خازن
1-    نوشتن مقدار ظرفیت
2-    رمز های عددی
3-    نوار های رنگی

تشخیص ظرفیت خازن با کمک مقدار نوشته شده

در این حالت مقدار واقعی عینا روی خازن نوشته می شود.

روش رمزهای عددی
1-    یک عدد دو رقمی باشد
2-    ظرفیت خیلی بزرگتر از واحد باشد

یک عدد دو رقمی باشد
الف-عدد از یک کوچکتر باشد،ظرفیت بر حسب میکروفاراد می باشد.
0/05   0/5   0/1       میکروفاراد
ب – عدد بزرگتر از یک باشد،ظرفیت بر حسب پیکوفاراد می باشد.
10   15   20    30     پیکوفاراد

روش ظرفیت خیلی بزرگتر از واحد باشد(روش سه رقم عدد صحیح)
این مدل بیشتر برای خازن های سرامیکی و عدسی 100 پیکوفاراد به بالا استفاده می شود.
1-    رقم اول عدد صحیح
2-    رقم دوم عدد صحیح
3-    رقم سوم ضریب یا تعداد صفر
100000=104        1000=102        220= 221      




نوارهای رنگی

تعیین مقدار ظرفیت خازن با کمک نوار های رنگی
ضرایب به میکرو فاراد می باشد.
مقدار ظرفیت خازن ها گاهی به وسیله ی نوارها یا نقطه های رنگی مشخص می شود . معانی رنگ ها برای ارقام و ضرایب ، همانند معانی رنگ ها در مقاومت هاست ، اما روش تعیین ظرفیت خازن ، تلرانس و ولتاژکار از روی نوارهای رنگی در خازن های مختلف تفاوت دارند. به همین دلیل در این جا برای نمونه فقط جدول نوارهای رنگی
و نحوه قرائت در خازن های تانتالیوم درج گردیده است:

مثال

با توجه به کدهای رنگی مشخص شده در شکل زیر و جدول بالا برای یافتن ظرفیت خازن تانتالیوم می توان نوشت:



ظرفیت خازن:میکرو فاراد 1500=100*15
ولتاژ خازن: ولت3/