آکادمی تسلا کالا
خازن چیست؟

خازن چیست؟ کاربرد ها و تعاریف

خازن چیست؟ از کجا آمده است؟ مخترع خازن کیست؟ ثابت دی الکتریک و ولتاژ و ظرفیت خازن به چه معنی می‌باشند ؟ خازن عدسی و سرامیکی و میکا و … چه هستند؟ و اصول اولیه و تعاریف اولیه ای که هر مهندسی باید در مورد خازن‌ها بداند را در این مطلب به صورت خلاصه  و کاربردی برای شما توضیح داده ایم. با ما همراه باشید.

 

تاریخچه ی خازن و واحد اندازه گیری ظرفیت خازن

شاید تمام این داستان از یک پارچ آغاز شد، یک پارچ جادویی به نام  پارچ  لیدن  leyden jar

 

 

خازن

احتمالا برای اولین بار  گیلبرت    William Gilbert از واژه ی  الکتریسیته برای نام گذاری نیروی ناشی از ساییدگی بین اجسام استفاده کرد .بعد از او ، استفان گِرِی  Stephan Gray ‌هادی الکتریکی را شناسایی کرد. چارلز دوفِی  Charles Dufay  نیز برای اولین بار میدان الکتریکی را مورد بررسی قرار داد. این اکتشافات  تماما در قرن هفدهم رخ دادند.

پیتر فان  Pieter van Munchen Broek  در سال ۱۷۴۵ در زمینه ریاضی و فیزیک در دانشگاه لِیدِن در هلند، نگهدارنده بار الکتریکی را اختراع کرد. او آزمایش خود را با یک پارچ شیشه‌ای انجام داد که بعدها «پارچ لِیدِن» نام گرفت. اعتقاد برخی بر این است که مخترع خازن، اوالد  آلمانی Ewald  بوده است. اولین خازن، پارچی شیشه‌ای بود که نصف آن آب بود  و دَربِ آن با چوب‌پنبه محصور بود. از بین چوب‌پنبه سیمی فلزی به درون پارچ می‌رفت. سیم فلزی با منبع تولید الکتریسیته ساکن تماس پیدا می‌کرد و پارچ باردار می‌شد. قرار گرفتن یک‌هادی‌ الکتریکی  در نزدیکی سیم یا در صورت تماس با آن موجب تخلیه شدن خازن می‌شد.

بنجامین فرانکلین Benjamin Franklin ، طی آزمایش با پارچ لِیدِن نشان داد که بار الکتریکی را می‌توان از صاعقه نیز به دست آورد. او تئوری سیال الکتریکی را ارائه داد تا ثابت کند صاعقه پدیده‌ای الکتریکی است. فرانکلین برای اولین بار از علامت‌های مثبت و منفی برای نیروهای الکتریکی جاذب و دافع استفاده کرد. اکتشافات او با پارچ لِیدِن ثابت کرد که از یک قطعه صاف شیشه‌های هم می‌توان برای تولید خازن استفاده کرد. به این خازن‌ها، خازن‌های مسطح یا «مربع‌های فرانکلین» گفته می‌شد.

نخستین بار، فاراده Michael Faraday متوجه شد که حرکت آهنربا در یک سیم‌پیچ موجب تولید جریان میگردد. این امر  منجر به تولید ماشین‌های گردان  نظیر ، ژنراتور، و موتور شد. واحد ظرفیت خازن، به افتخار  او  فاراد انتخاب شد.

اگر قدری از مسائل تاریخی و سیر پیشرفت و تحول این تجهیز الکتریکی فاصله بگیریم ، جا دارد که به ساختار و انواع آن و همچنین موارد استفاده آن نگاهی انداخت.

ساختار و کاربرد خازن

خازن یکی از چندین تجهیزات الکتریکی مختلفی می‌باشد که در تمامی‌گرایش‌های برق، از قدرت گرفته تا مخابرات و الکترونیک و کنترل و …. با تغییر در ساختمان ( و نه در اصول ) کاربردهای فراوانی را متحمل می‌باشد.

در اصول  ، تجهیزی است که برای ذخیره انرژی الکتریکی در قالب ولتاژ ( و نه جریان ) به وسیله  میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) ، در مدار استفاده می شود و با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود  می‌توان از آن برای ایجاد میدان الکتریکی یکنواخت و پایدار استفاده کرد.

خازن از دو صفحه فلزی موازی (رسانا) تشکیل شده است که در بین صفحات هوا یا عایق (دی الکتریک) وجود دارد.

کاربرد خازن الکترونیکی

در صنایع الکترونیک، خازن‌ها اغلب در مدارهای الکتریکی با کاربری کنترلی استفاده می‌شوند. این خازن‌ها در اشکال و اندازه‌های مختلف تولید می‌شوند. مواد مورد استفاده در آنها می‌تواند آلومینیوم، پلی‌پروپیلن، پلی‌استر، پلی‌کربنات، میکا، رزین‌های اپوکسی، تفلون، و تانتالیوم باشد.

و در واقع بر اساس این نوع متریال ، انواع خازن الکترونیکی هم دسته بندی می‌شوند .

ظرفیت الکتریکی خازن جدا از نوع و کاربرد آن به سطح مقطع و فاصله صفحات و جنس عایق میباشد.

خازن یا کاپاسیتور که ابتدای کلمه  capacitor  است با حرف C نمایش می‌دهند. واحد ظرفیت خازن فاراد است و ظرفیت خازن طبق فرمول زیر بدست می‌آید.

فرمول محاسبه ی ظرفیت خازن

C=kε۰  A/d

A: سطح مقطع صفحات رسانا

d:  فاصله صفحات رسانا از همدیگر

:       ثابت دی الکتریک

فاراد برای خازن واحد بزرگی است که برای معرفی ظرفیت خازن از واحد‌های کوچکتر مانند میکرو فاراد یا پیکو فاراد استفاده می‌کنند.

در تصویر زیر ساختار خازن و فرمول محاسبه ی ظرفیت خازن که در بالا پارامتر‌های آن شرح داده شده است را مشاهده می‌کنید.

فرمول محاسبه ظرفیت خازن

انواع خازن چیست؟

خازن‌ها از لحاظ ساختار به گروه‌های زیر تقسیم می‌شوند:

  • خازن عدسی
  • خازن سرامیکی
  • خازن الکترولیتی
  • خازن ورقه ای
  • خازن میکا
  • خازن روغنی و گازی ، خازن معدنی و رزینی
  
برو به فروشگاه بانک خازنی و تجهیزات جانبی
 

خازن‌های عدسی

خازن عدسی دارای ابعاد ریز  بدون پلاریته مثبت و منفی(خازن‌های بدون قطب) که در محدوده ظرفیتی پیکو فاراد و نانو فاراد هستند. سایز خازن مرتبط با ظرفیت و میزان آن می‌باشد .بر روی خازن عدسی اعدادی نوشته شده که نمایانگر ظرفیت آن می‌باشد

خازن‌های سرامیکی

از دیگر نوع خازن‌های بدون قطب،خازن‌های سرامیکی هستند  که جنس دی الکتریک آن سرامیک است و چون ثابت دی الکتریک سرامیک بالاست، این نوع خازن عایق مناسبی  دارد و میتوان ظرفیت‌های بالا در حد میکرو فاراد در ابعاد کوچک فراهم کرد. همچنین دارای ولتاژ کاری بالا می‌باشند .

 

 

انواع خازن

 

خازن‌های الکترولیتی یا خازن‌های شیمیایی

خازن‌های الکترولیتی (شیمیایی) بر خلاف خازن‌های سرامیکی و عدسی دارای قطبهای  مثبت و منفی میباشند و  معمولا در رنج میکرو فاراد می‌باشند. ظرفیت خازن و ولتاژ قابل تحمل خازن بر روی آن درج شده است و  هنگام استفاده در مدار باید به جهت خازن توجه داشت. انواع خازن‌های الکترولیتی تانتالیومی‌و آلومینیومی‌می‌باشد.  از مهمترین کاربردهای این خازن در مدار یکسو کننده دیودی به عنوان فیلتر و کوپلینگ در مدار بایاس ترانزیستور‌ها می‌باشد.بر روی بدنه خازن نواری با رنگ مخالف و حاوی علامت “منفی” برای مشخص شدن پایه منفی می‌باشد. بر روی بردها نیم دایره مشکی رنگی را برای مشخص شدن پایه منفی طراحی می‌کند که زمان لحیم کاری اشتباهی رخ ندهد.

 

خازن‌های الکترونیکی

 

خازن‌های کاغذی

خازنهای کاغذی به علت پایین بودن  ثابت دی الکتریک، دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، البته همین نیز موجب مزایای پرکاربردی شده است  از مزایای این خازنها استفاده  در ولتاژها و جریانهای بالا می‌باشد.خازنهای پلاستیکی  نسبت به تغییرات دما حساسیت بالایی ندارند. لذا کاربرد آنها در مدار‌هایی است که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از معروف ترین دی الکتریک‌هایی که در این خازنها به کار می‌رود پلی استایرن  Polystyrene است، به همین دلیل به این خازنها “خازن پلی استر” نیز گفته می‌شود.

 

خازن کاغذی
خازن کاغذی

 

خازن‌های میکا

خازن میکا ، دی الکتریک این خازنها صفحات و ورقات میکا می‌باشند داشتن ولتاژ کاری بالا ، ثبات ظرفیت و عمر طولانی از ویژگی‌های بارز این نوع می‌باشد

 

خازن میکا
خازن میکا

 

خازن‌های روغنی، گازی، معدنی و رزینی

بیشترین کاربرد را در صنعت برق در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت دارند به همین دلیل این خازنها را خازن صنعتی نیز می‌نامند که در سطح ولتاژهای بالا مورد استفاده قرار میگیرند. لینک مقاله خازنهای صنعتی

 

  
مشاهده قیمت انواع خازن‌ سه‌فاز
 

خازن‌های متغیر :

با سه فاکتور می‌توان ظرفیت خازن را تغیر داد :

  • فاصله بین صفحات‌هادی
  • تغییر مساحت صفحات
  • نوع دی الکتریک

اصولا تعداد معدودی شرکت در این زمینه تخصصی کار می‌کنند  و در صنعت رسانه و امواج رادیویی کاربرد وسیعی دارند

 

 

 

خازن‌های متغیر

 

 

با امتیاز دادن ما را در بهتر کردن مطالب یاری کنید
درحال ارسال
امتیاز دهی کاربران
5 (2 رای)
.

تسلا کالا

در آکادمی تسلا کالا مقالات آموزشی در زمینه های اصلاح ضریب قدرت و انواع خازن های فشار ضعیف ، متوسط و قوی را می توانید مطالعه کنید. هدف ما از این آموزش ها انتقال تجربیاتمان به مهندسین و همچنین کمک به استفاده ی درست تر و بهینه تر از ظرفیت شبکه ی انتقال برق می باشد.

اضافه کردن نظر

  • مشاهده قیمت انواع تجهیزات دیدن