خازن چیست و چه کاربردی دارد؟ معرفی انواع خازن

خازن قطعه ای الکترونیکی است که می‌ تواند بار الکتریکی را در خود ذخیره کند. خازن ها انواع مختلفی دارند اما همه آن ها دارای دو هادی هستند که توسط یک عایق الکتریکی از یک دیگر جدا شده اند که اسم این هادی ها صفحات خازن نام دارد. این صفحات می‌ تواند از جنس فلز یا الکترولیت باشد. عایق ضد الکتریک لایه ای از عایق است که بین صفحات خازن قرار می‌ گیرد و ظرفیت خازن را افزایش می‌ دهد و جنس و نوع آن می‌ تواند از آب، پلاستیک، کاغذ و … باشد. به دلیل اینکه در پمپ باد دو خازن به طور دائم کار می کنند، در هنگام خرید کمپرسور باد باید به سلامت این قطعه توجه ویژه ای شود.

کاربرد خازن چیست؟

کاربرد خازن ذخیره انرژی الکتریک است و در دستگاه های الکتریکی برای اتصال یا قطع سیگنال های الکتریکی، فیلتر های صوتی الکترونیکی و سنجش از راه دور به کار می رود. خازن به دلیل کاربردها و ویژگی ها زیادی که در صنایع و مشاغل دارد، در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

• مدارهای صوتی
• حذف ولتاژ DC از سیگنال صوتی
• مدارهای نوسان ساز (چشمک زن)
• ذخیره کردن انرژی
• مواردی که نیاز به ایجاد تاخیر است (مانند تایمر چراغ راه پله)
• بردهای الکترونیکی برای حذف نویز
• تبدیل ولتاژ AC (متناوب) به ولتاژ DC (مستقیم)

نماد خازن چیست؟

در شماتیک مدارهای الکترونیکی هر قطعه دارای یک نماد خازن منحصر به فرد است. به همین دلیل خازن نیز دو نماد دارد که یک نماد متغیر و دیگری نماد ثابت است که شامل موارد زیر می شوند:

نماد خازن ثابت

اولین نماد خازن در مدار الکتریکی، نماد شماتیکی خازن ثابت است. نماد شماتیکی خازن ثابت به صورت زیر می‌ باشد که نماد خازن های بدون پلاریته (Non Polarized) در سمت راست تصویر دیده می‌ شود و دو نماد دیگر، نماد خازن های دارای پلاریته (Polarized) هستند که در سمت چپ تصویر قرار دارند.

نماد خازن متغیر

دومین نماد خازن در مدار الکتریکی، نماد شماتیک خازن متغیر است که نماد آن در تصویر زیر قابل مشاهده است. خازن های متغیر به صورت دوگانه نیز وجود دارند که در یک بسته قرار میگیرند و نماد آن ها در سمت راست تصویر مشاهده می شود.

ظرفیت و واحد اندازه گیری

ظرفیت خازن معیاری برای اندازه گیری توان ذخیره و نگهداری انرژی الکتریکی است. هر اندازه که ظرفیت خازن بیشتر باشد، توانایی نگهداری و ذخیره مقدار بیشتری از انرژی الکتریکی را دارد. ظرفیت خازن یک کمیت فیزیکی است و به ساختمان خازن وابسته بوده و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد. هر خازن مقدار مشخصی از انرژی را می تواند در خود ذخیره کند که میزان ذخیره انرژی در خازن را با واحد فاراد اندازه گیری می کنند. بنابراین واحد اندازه گيری خازن فاراد است که ۱ فاراد، واحد بزرگی است و مشخص كننده ظرفيت بالا می باشد. به همین جهت استفاده از واحدهای كوچک تر مرسوم است. از جمله واحدهای کوچک خازن ميكرو فاراد µF، نانو فاراد nF و پيكو فاراد pF است هستند که با تبدیل واحد فشار می توانید انواع واحدها را محاسبه کنید.

ولتاژ کاری در خازن ها (WV)

از دیگر مشخصه های خازن ولتاژ کاری می باشد که این ویژگی حداکثر ولتاژ پیوسته DC یا AC را مشخص می کند. ولتاژ کاری چاپ شده در کنار بدنه خازن به ولتاژ کاری DC آن (WVDC) اشاره می کند.

معرفی اجمالی انواع خازن

خازن ها یکی از مهم ترین لوازم یدکی کمپرسور باد بوده که دارای انواع مختلفی می باشند. خازن در انواع متفاوتی تولید و به بازار عرضه می شود که شامل موارد زیر می شوند:

• عدسی
• سرامیکی
• الکترولیتی
• خازن ورقه ای
• میکا
• روغنی و گازی
• متغیر

1- خازن عدسی

خازن عدسی دارای ابعاد کوچک همانند عدس است که بدون پلاریته مثبت و منفی بوده و از محدوده پیکو فاراد و نانو فاراد برخوردار می باشد. هرچه میزان ذخیره سازی بالاتر رود، سایز خازن عدسی نیز بزرگ تر می شود. بر روی خازن عدسی اعدادی نوشته شده که از روی آن می توان ظرفیت آن را به دست آورد. در صورت مشخص نبودن عدد بر روی خازن، ظرفیت آن را توسط خازن سنج یا مولتیمتر خازن سنج و LCR متر تست کنید.

2- خازن سرامیکی

از دیگر انواع خازن های بدون قطب، خازن سرامیکی می باشد که جنس دی الکتریک آن سرامیک است و ولتاژ کاری بالایی دارد. به دلیل اینکه ثابت دی الکتریک سرامیک بالا می باشد، این نوع خازن عایق بسیار خوبی بوده و می توان با استفاده از آن ظرفیت های بالا در حد میکرو فاراد را فراهم کرد.

3- خازن الکترولیتی

خازن الکترولیتی یا شیمیایی بر خلاف خازن عدسی دارای قطب مثبت-منفی بوده و در رنج میکرو فاراد عمل می کند. ظرفیت خازن و ولتاژ قابل تحمل بر روی آن نوشته شده است و هنگام استفاده در مدار باید به جهت خازن توجه ویژه ای داشت. خازن الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی تولید و به بازار عرضه می شود.مهم ترین کاربرد این خازن استفاده در مدار یکسو کننده دیودی به عنوان فیلتر و کوپلینگ در مدار بایاس ترانزیستور ها می باشد.

4- خازن ورقه ای

خازن کاغذی به علت کوچک بودن ثابت دی الکتریک، دارای ابعاد فیزیکی بزرگی است. خازن ورقه ای نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارد، به همین دلیل از آن در مداراتی استفاده می شود که نیاز به خازن با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از معروف ترین دی الکتریک هایی که در این نوع خازن ها به کار می‌ رود پلی استیرن (Polystyrene) است، به همین دلیل به آن خازن پلی استر گفته می شود.

5- خازن میکا

ظرفیت این نوع خازن بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است. یکی از مهم ترین ویژگی این خازن ولتاژ کار بالا، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا است.

6- روغنی و گازی

خازن های روغنی و گازی بیشترین کاربرد را در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت دارند. به عنوان مثال یک نوع خازن گازی سیلندری با عایق گازی ازت N2 جهت اصلاح ضریب توان در شبکه برق سه فاز 400 ولت با فرکانس 50 هرتز و ظرفیت 2.5 کیلو وار مورد استفاده قرار می گیرد. اصطلاحا به مجموعه خازن به کار رفته برای حذف توان راکتیو، بانک خازنی می گویند.

انواع خازن صنعتی

خازن های صنعتی نوع دیگری از خازن ها هستند که در صنعت به کار می روند. این خازن ها در دو بخش با فشارهای متفاوت تقسیم می شوند، که عبارتند از:

• خازن های فشار ضعیف
• خازن های فشار متوسط

خازن های فشار ضعیف

این نوع خازن نمی تواند فشار قوی را منتقل کند که به شیوه خشک یا سیلندری تولید شده و ولتاژ آن کمتر از 1000 ولت می باشد. خازن فشار ضعیف به مدل تک فاز و سه فاز اشاره تقسیم می شود که ظرفیت بین 2.5 کیلو تا 30 کیلو دارد.

خازن های فشار ضعیف با هدف اصلاح ضریب قدرت مورد استفاده قرار می گیرد.

خازن های فشار متوسط

این خازن ها بیشتر از 1000 ولت ولتاژ دارند که در دو مدل تک فاز و سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند. خازن فشار متوسط تک فاز تا ولتاژ 12 کیلو ولت و سه فاز تا ولتاژ 20 کیلو ولت قابل استفاده می باشند.

رایج ترین مشکلات خازن ها

همه خازن ها از ترکیبات یکسانی ساخته نشده اند؛ در نتیجه مشکلات رخ داده در آن ها نیز متفاوت است. استفاده از یک خازن بی کیفیت یا نامرتبط می تواند عملکرد سیستم را مختل نماید. وقتی از یک خازن اشتباه در مدار استفاده نمایید مشکلاتی که مانند موارد زیر ایجاد می شوند:

• خازن قادر نخواهد بود ولتاژ های بالا را تثبیت نماید و این موضوع می تواند در بلند مدت روی سیستم تاثیر منفی گذاشته و باعث خرابی زودتر از موعد شود.
• از دست دادن برق و ایجاد مدارهای ناپایدار که با انتخاب یک خازن اشتباه به وجود می آید.
• قرار دادن خازن اشتباه در مدار می تواند در دستگاه شما سر و صدای اضافه تولید کند که باعث افزایش فشار مکانیکی بر مدار خواهد شد.

نتیجه گیری

خازن انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کند و در مدارات تایمینگ استفاده می‌ شود. خازن دارای انواع مختلفی مانند خازن عدسی، سرامیکی، الکترولیتی و خازن ورقه ای است که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. در هنگام نصب خازن در مدار باید به جهت آن توجه ویژه ای داشت. ایران کمپرسور توصیه می کند در هنگام خرید کمپرسور باد صنعتی، حتما به نوع خازن به کار رفته و ویژگی های آن توجه نمایید تا بتوانید نیاز خود را با بهترین کیفیت برطرف نمایید.

سوالات متداول

کار خازن چیست؟

اصلی ترین و متداول ترین کاربرد خازن ذخیره انرژی الکتریک است.

خازن های صنعتی چه انواعی دارند؟

خازن های صنعتی دارای دو مدل فشار ضعیف و متوسط در دو مدل تک ولتاژ و سه ولتاژ ارائه می شوند. با توجه به نیاز افراد، از فازهای مختلف (ولتاژهای متفاوت) خازن استفاده می شود.

حسین موسوی نیا

من متخصص و پژوهشگر در زمینه هوای فشرده و انواع کمپرسور باد هستم و سعی می کنم تا جدیدترین و کارامدترین اطلاعات را در خصوص صنعت هوای فشرده با شما به اشتراک بگذارم.