Особенности конденсаторов

Как и в случае индуктивностей, идеальный конденсатор представляет собой чисто реактивное устройство, которое обладает абсолютно нулевым резистивным (рассеивающим мощность) эффектом. В реальном мире, конечно, ничто неидеально. Однако конденсаторы обычно представляют собой более чистые реактивные компоненты, чем катушки индуктивности. Гораздо проще спроектировать и изготовить конденсатор с низким внутренним последовательным сопротивлением, чем сделать то же самое с катушкой индуктивности. Практический результат этого состоит в том, что реальные конденсаторы обычно имеют фазовые углы импеданса, более близко приближающиеся к 90° (на самом деле, -90°), чем катушки индуктивности. Следовательно, они будут иметь тенденцию рассеивать меньше энергии, чем эквивалентная катушка индуктивности.

Конденсаторы также имеют тенденцию быть меньше и легче, чем их эквивалентные аналоги катушек индуктивности, и, поскольку их электрические поля почти полностью заключены между их пластинами (в отличие от катушек индуктивности, чьи магнитные поля, естественно, имеют тенденцию простираться за пределы размеров сердечника), они менее склонны для передачи или приема электромагнитного «шума» в/из других компонентов. По этим причинам разработчики схем склонны отдавать предпочтение конденсаторам по сравнению с катушками индуктивности там, где конструкция допускает любую альтернативу.

Про конденсаторы со значительным резистивным эффектом говорят, что они с потерями, из-за их тенденции рассеивать («терять») мощность, как резистор. Источником потерь на конденсаторе обычно является диэлектрический материал, а не какое-либо сопротивление провода, поскольку длина проводов в конденсаторе очень мала.

Диэлектрические материалы имеют тенденцию реагировать на изменение электрических полей, выделяя тепло. Этот эффект нагрева представляет собой потерю мощности и эквивалентен сопротивлению в цепи. Этот эффект более выражен на более высоких частотах и на самом деле может быть настолько сильным, что его иногда используют в производственных процессах для нагрева таких материалов, как пластик! Подогреваемый пластиковый объект помещается между двумя металлическими пластинами, соединенными с источником высокочастотного переменного напряжения. Температура контролируется изменением напряжения или частоты источника, а пластины никогда не должны касаться нагреваемого объекта.

Этот эффект нежелателен для конденсаторов, где мы ожидаем, что компонент будет вести себя как чисто реактивный элемент цепи. Одним из способов смягчения эффекта диэлектрических «потерь» является выбор диэлектрического материала, менее восприимчивого к воздействию. Не все диэлектрические материалы имеют одинаковые «потери». Относительная шкала диэлектрических потерь от наименьшего к наибольшему приведена в таблице ниже.

Диэлектрическое сопротивление проявляется как в виде последовательного, так и параллельного сопротивления, добавленного к чистой емкости:

К счастью, эти паразитные сопротивления обычно оказывают умеренное влияние (низкое последовательное сопротивление и высокое параллельное сопротивление), гораздо менее значимое, чем оказывают паразитные сопротивления, присутствующие в типовой катушке индуктивности.

Теги