خازن متغیر ( واریابل )

عملکرد خازن ها در واریابل ( خازن منغیر )

یک خازن واریابل ( در اصل به عنوان یک کندانسور شناخته می شود ) یک جزء الکتریکی دو قطبی منفعل است که برای ذخیره انرژی الکتریکی به صورت ایستا در یک میدان الکتریکی استفاده می شود. اشکال خازن های عملی مختلف به طور گسترده ای متفاوت است، اما همه آن ها شامل حداقل دو سیم الکتریکی ( صفحات ) جدا شده توسط دی الکتریک ( به عنوان مثال عایق ) هادی ها می توانند فیلم های نازک، فویل یا دانه های متخلخل از فلز یا الکترولیت رسانا و غیره باشد. دی الکتریک “غیر رسانایی” برای افزایش ظرفیت شارژ خازنی اقدام می کند. دی الکتریک می تواند شیشه ای، سرامیک، فیلم پلاستیکی، هوا، خلاء، کاغذ، میکا، لایه اکسید و غیره باشد. خازن ها به طور گسترده ای به عنوان بخشی از مدار های الکتریکی در بسیاری از دستگاه های الکتریکی معمول استفاده می شود. بر خلاف یک مقاومت، یک خازن ایده آل انرژی را از بین نمی برد. در عوض یک خازن انرژی را به شکل یک میدان الکترواستاتیک بین صفحات آن ذخیره می کند.

نظریه عملیات:

جداسازی شارژ در یک خازن موازی برد باعث ایجاد میدان الکتریکی داخلی می شود. دی الکتریک ( نارنجی ) زمینه را کاهش می دهد و ظرفیت را افزایش می دهد.

یک مثال ساده از یک خازن موازی صفحه

یک خازن متشکل از دو هادی جدا شده توسط یک منطقه غیر هدایت شده است. منطقه غیر رسانایی دی الکتریک نامیده می شود. در شرایط ساده، دی الکتریک فقط یک عایق الکتریکی است. نمونه هایی از رسانه های دی الکتریک شیشه ای، هوا، کاغذ، خلاء و حتی یک منطقه تخلیه نیمه هادی است که از لحاظ شیمیایی یکسان است. یک خازن فرض شده است که خود شامل و جدا، بدون هیچ اتلاف برق خالص و هیچ نفوذ از هر میدان الکتریکی خارجی. بنابراین هادیها سطوح مواجهه و مخالف خود را روی سطوح مواجه می کنند و دی الکتریک میدان الکتریکی را توسعه می دهد. در واحد های SI یک ظرفیت یک فاراد بدین معنی است که یک کولن شارژ در هر هادی موجب ولتاژ یک ولت در دستگاه می شود.

یک خازن ایده آل به طور کامل توسط یک ظرفیت ثابت C مشخص می شود، که به عنوان نسبت بار ± Q بر هر هادی به ولتاژ V بین آنها تعریف می شود.

از آنجا که هادیها یا صفحات نزدیک به یکدیگر هستند، هزینه های مخالف بر روی هادیها به دلیل میدان های الکتریکی خود یکدیگر را جذب می کنند، به این ترتیب خازن می تواند بار بیشتری برای ولتاژ مشخصی ذخیره کند تا اینکه هادی ها از هم جدا شوند. گاهی اوقات شارژ شدن باعث خنک شدن مکانیکی می شود و باعث می شود ظرفیت آن تغییر کند. در این مورد، ظرفیت با توجه به تغییرات افزایشی تعریف شده است.

انواع خازن ها در واریابل

مدل موازی:

دیلی الکتریک بین دو ورق هدایت، هر یک از منطقه A و با جدایی d قرار می گیرد

ساده ترین خازنی شامل دو صفحه ی رسانایی موازی است که توسط یک دی الکتریک (مانند هوا) با مجاز ε جدا می شوند. این مدل همچنین می تواند برای پیش بینی های کیفی برای دیگر هندسه های دستگاه استفاده شود. صفحات در نظر گرفته شده به طور یکنواخت بر روی یک منطقه A قرار گرفته و تراکم شاروین ± ρ = ± Q / A روی سطح آنها وجود دارد. فرض کنید که عرض صفحات بسیار بیشتر از جداسازی d باشد، میدان الکتریکی نزدیک مرکز دستگاه برابر با E = ρ / ε خواهد بود. ولتاژ به عنوان انتگرال خط میدان الکتریکی بین صفحات تعریف می شود.

حل این مسئله برای C = Q / V نشان می دهد که ظرفیت خازنی با سطح صفحات افزایش می یابد و به دلیل جدایی بین صفحات افزایش می یابد.

بنابراین ظرفیت در دستگاه های ساخته شده از مواد با انعطاف پذیری بالا، سطح صفحه بزرگ و فاصله کوچک بین صفحات است. یک خازن صفحه موازی تنها می تواند مقدار محدودی از انرژی را قبل از تجزیه دی الکتریک ذخیره کند. مواد دی الکتریک خازن دارای یک قدرت دی الکتریک Ud است که ولتاژ شکست خازن را در V = Vbd = Udd تنظیم می کند. بنابراین، حداکثر انرژی که خازن می تواند ذخیره کند.

ما می بینیم که حداکثر انرژی یک تابع حجم دی الکتریک، مجاز و قدرت دی الکتریک در فاصله است. بنابراین افزایش سطح صفحه در حالی که کاهش جدایی بین صفحات در حالی که حفظ همان حجم هیچ تغییری در مقدار انرژی خازن می تواند ذخیره کند. هنگام افزایش جداسازی صفحات، باید توجه داشت که فرض فوق فاصله بین صفحات بسیار کوچکتر از سطح صفحات است که برای این معادلات دقیق است. علاوه بر این، این معادلات فرض می کنند که میدان الکتریکی به طور کامل در دی الکتریک بین صفحات متمرکز شده است. در حقیقت میدان های حاشیه خارج از دی الکتریک وجود دارد، مثلا بین دو طرف صفحه های خازن، که خازن موثر خازن را افزایش می دهد. این را می توان به عنوان یک نوع ظرفیت انگلی مشاهده کرد. برای بعضی از هندسه های خازنی ساده این ترم خازنی اضافی را می توان به روش تحلیلی محاسبه کرد. [17] هنگامی که نسبت مساحت صفحات به جداسازی زیاد است، ناچیز است.

چندین خازن به صورت موازی:

همچنین نگاه کنید به: مدارهای سری و موازی برای خازن ها در موازات خازن ها در یک پیکربندی موازی هر یک از ولتاژ اعمال مشابه دارد. ظرفیت آنها کم است. شارژ به وسیله اندازه تقسیم می شود. با استفاده از نمودار مختصات برای تجسم صفحات موازی، آشکار است که هر خازن به سطح کل سطح کمک می کند.

خازن چیست؟

خازن یا انباره ( به انگلیسی: Capacitor ) وسیله‌ای الکتریکی است که می‌تواند بار الکتریکی و انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کند. انواع مختلفی از خازن‌ها وجود دارد اما همه آنها شامل حداقل دو هادی هستند که توسط یک عایق، از یکدیگر جدا شده‌اند. نام این هادی‌ها صفحات خازن است. صفحات خازن می‌توانند از جنس فلز یا الکترولیت باشند. عایق دی الکتریک نیز لایه‌ای عایق است که بین صفحات خازن قرار می‌گیرد و ظرفیت خازن را افزایش می‌دهد، و جنس آن می‌تواند از شیشه، آب، سرامیک، پلاستیک، میکا، کاغذ و … باشد.

خازن‌ها کاربرد‌های وسیعی دارند. آنها به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژمستقیم استفاده می‌شود. از خازن‌ها در مدارات به‌عنوان فیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ها به راحتی سیگنالهای متناوب را عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم می‌شوند.

خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود، برای ایجاد میدان‌های الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجم‌های کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد.

خازن روغنی چیست؟

یکی از عملکرد خازن در تاسیسات سه فاز موتوری ( دارای مصارف سلفی )، اصلاح ضریب قدرت می باشد. در قدیم بر روی کولر های آبی از این خازن ها جهت راه اندازی موتور کولر استفاده شده و اصطلاحاً به آن خازن های راه انداز اطلاق می گردید که در زمان فعلی با تغییر سیستم راه اندازی دیگر نیازی به این خازن وجود ندارد.ولیکن مشاهده می گردد که در حال حاضر، خازن جداگانه ای بر روی این کولرها نصب شده که به ندرت توسط نصابان کولر نسبت به در مدار قراردادن آن اقدام می گردد.

خازن راه انداز چیست؟

در موتورهای تک فاز القایی ما دو سیم پیچ با نامهای کمکی و اصلی داریم.برای ایجاد گشتاور و راه اندازی موتور ما نیاز به یک اختلاف فاز جریانی بین سیم پیچ کمکی و اصلی داریم.این اختلاف فاز توسط یک خازن با نام خازن راه انداز ایجاد می شود.خازنهای راه انداز نسبت به ابعادشان دارای ظرفیت خازنی بیشتر و همچنین ولتاژ بزرگی هستند. این خازنها به صورت موقت در مدار قرار می گیرند به همین دلیل اگر در زمان  طولانی تحت جریان قرار داشته باشند آسیب خواهند دید.به همین خاطر از یک کلید گریز از مرکز ( اصطلاح تجربی ها کلاج است ) استفاده می شود که پس از راه اندازی این خازن را از مدار خارج خواهد کرد.

خازن تریمر چیست؟

خازن ها به دو دسته ثابت و متغیر تقسیم بندی می شوند.خازن های متغیر نیز به دو دسته خازن های تریمر و واریابل تقسیم بندی می شوند

اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک می باشد، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. دی الکتریک خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک ( محور ) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود “واریابل”  نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن “تریمر” گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل 10 تا 400 پیکو فارادو در خازنهای تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است.

خازن پلی استر چیست؟

خازن های پلی استر از یک فیلم یا غشای پلی استر به عنوان دی الکتریک بین دو صفحه ی خازن استفاده می کند. به دلیل خواص این دی الکتریک است که خازن پلی استر دارای ویژگی های منحصر به فردی است. همچنین این خازن ها به نام قدیمی خازن های مایلار نیز شناخته می شوند زیرا این نام مرسومی برای غشای دی الکتریک پلی استری است که در آن به کار می رود.

خازن بای پس چیست؟

خازن کنارگذر،خازن بای‌پَس یا خازن دِکوپلاژ، خازنی است که در مدارهای الکترونیکی برخلاف خازن کوپلاژ به صورت موازی با بخش مورد نظر به کار می‌رود. در فرکانس‌های بالا این خازن به صورت اتصال‌کوتاه عمل خواهد کرد و مانع اعمال ولتاژ ای‌سی فرکانس‌ بالا به دو سر قطعهٔ موازی با خودش می‌شود. به عبارت دیگر خازن کنارگذر خازنی است که برای فراهم‌ آوردن یک مسیر به‌نسبت کم‌امپدانس برای جریان ای‌سی در کنار یک عنصر مداری استفاده می‌شود.
خازن بای پس خازنی است که در حالت DC مانند یک خازن معمولی انجام وظیفه می کند اما در حالت AC حذف می شود.

خازن الکترولیتی چیست؟

خازن الکترولیتی نوعی از خازن است که از مایع رسانای یونیزه شده در آن استفاده شده و بیشترین میزان ذخیره برق را نسبت به خازن‌های دیگر دارد. این خازن ها با جا به جا بستن پایه هایشان جریان زیادی را به خود وارد کرده و منفجر می شوند.

اين نوع خازنها معمولاً در رنج ميکرو فاراد هستند. خازنهای الکتروليتی همان خازنهاي ثابت هستند، اما اندازه و ظرفيتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام ديگر اين خازنها، شيميايی است. علت ناميدن آنها به اين نام اين است که دی ‌الکتريک اين خازنها را به نوعی مواد شيميايی آغشته مي‌کنند که در عمل، حالت يک کاتاليزور را دارا مي‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفيت خازن مي‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی، اين خازنها دارای قطب يا پايه مثبت و منفی مي‌باشند. روی بدنه خازن کنار پايه منفی، علامت – نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفيت و ولتاژ قابل تحمل آنها نيز روی بدنه درج شده است.خازنهای الکتروليتی در دو نوع آلومينيومی و تانتاليومی ساخته می شوند.