خازن چیست و چه کاربردی دارد؟ (معرفی انواع خازن)

خازن چیست؟ خازن قطعه ای الکترونیکی است که می‌ تواند بار الکتریکی یا همان انرژی 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. 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.

از آنجایی که در پمپ های باد دو خازن به طور دائم، کار می کنند، در هنگام خرید کمپرسور باد باید به قطعات ریزی مثل همین خازن ها توجه شود.

کاربرد خازن چیست؟

کار خازن چیست؟ اصلی ترین و متداول ترین کاربرد خازن ها ذخیره انرژی الکتریک است. اما کاربرد خازن به این ختم نمی‌ شود، کار خازن تهویه دستگاه های الکتریکی، اتصال یا قطع سیگنال های الکتریکی، فیلتر های صوتی الکترونیکی و سنجش از راه دور نیز است. خازن ها به دلیل کاربردها و ویژگی ها زیادی که در صنایع و مشاغل دارد، جزو یکی از مهم ترین وسیله ها و قطعات در زندگی روزمره ما تبدیل شده است. وظیفه خازن چیست؟ خازن در موارد بسیاری استفاده می شود که تعدادی از آن ها شامل موارد زیر است:

• در مدارهای صوتی بسیار به چشم می خورد.
• برای حذف ولتاژ DC از سیگنال صوتی کاربرد دارند.
• در برخی از مدارهای نوسان ساز (چشمک زن) این قطعه را می توان یافت.
• به علاوه می‌ توان از آن ها برای ذخیره کردن انرژی در مخزن کمپرسور استفاده کرد.
• در جاهای که نیاز به ایجاد تاخیر است، مانند تایمر چراغ راه پله استفاده می شود.
• در برد های الکترونیکی برای حذف نویز به وجود آمده در مسیر های مسی استفاده می شود.
•  یک منبع تغذیه می تواند، وظیفه تبدیل ولتاژ AC (متناوب) به ولتاژ DC (مستقیم) را بر عهده گیرد.

انباره ها در هر دو مدارات الکتریکی و الکترونیکی کاربرد دارند. آن ها در برنامه های کاربردی فیلترینگ، سیستم های ذخیره سازی انرژی، راه اندازهای موتور و دستگاه های پردازش سیگنال استفاده می شود.

انباره ها انرژی الکتریکی را نگهداری می‌ کنند و به همراه مقاومت‌ ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌ شوند.

نماد خازن چیست؟

در شماتیک مدارهای الکترونیکی هر قطعه دارای یک نماد خازن منحصر به فرد است. به همین دلیل خازن نیز دو نماد که یک نماد متغیر و دیگری نماد ثابت است که در ادامه به آن ها می‌ پردازیم.

نماد شماتیکی خازن ثابت

اولین نماد خازن در مدار الکتریکی، نماد شماتیکی خازن ثابت است. نماد شماتیکی خازن ثابت به صورت زیر می‌ باشد، 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 قابل دیدن است.

نماد شماتیکی خازن متغیر

دومین نماد خازن در مدار الکتریکی، نماد شماتیکی خازن متغیر است. خازن های متغیر نیز از نماد شماتیکی زیر پیروی می‌ کنند. خازن های متغیری هستند که به صورت دوگانه در یک بسته قرار دارند. نماد آن ها در زیر آورده شده است (سمت راست تصویر).

ظرفیت و واحد اندازه گیری

ظرفیت خازن معیاری برای اندازه گیری توانایی ذخیره و نگهداری انرژی الکتریکی است. هر اندازه که ظرفیت یک خازن بیشتر باشد، توانایی نگهداری و ذخیره مقدار بیشتری از انرژی الکتریکی دارد. ظرفیت خازن یک کمیت فیزیکی است و به ساختمان خازن وابسته است و به چیزهایی مانند مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد.

واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است. ۱ فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد. به همین جهت استفاده از واحدهاي كوچك تر نيز در انباره ها مرسوم است. ميكرو فاراد µF، نانو فاراد nF و پيكو فاراد pF واحد هاي كوچكتر فاراد هستند. هر انباره مقدار مشخصی از انرژی را می تواند در خود ذخیره کند. میزان ذخیره انرژی در خازن را با واحد فاراد اندازه گیری می کنند. انباره های موجود در مدار های الکترونیکی در رنج های پیکو فاراد، نانو فاراد، و میکرو فاراد عرضه شده اند. 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. این ویژگی حداکثر ولتاژ پیوسته DC یا AC  را مشخص می کند که بدون خرابی در طول عمر کاری خازن اعمال می شود. ولتاژ کاری چاپ شده در کنار بدنه خازن به ولتاژ کاری DC آن (WVDC) اشاره می کند.

معرفی اجمالی انواع خازن

خازن ها که یکی از لوازم یدکی کمپرسور باد می باشد، دارای انواع مختلفی می باشد. خازن در انواع متفاوتی تولید و به بازار عرضه می شود که در زیر انواع آن ذکر شده.

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

1. خازن عدسی

انباره عدسی دارای ابعاد کوچک همانند عدس! بدون پلاریته مثبت و منفی (انباره های بدون قطب) هستند که از محدوده پیکو فاراد و نانو فاراد برخوردار می باشند و هرچه میزان انباره بالاتر رود، سایزش نیز بزرگتر می شود. بر روی انباره عدسی اعدادی نوشته شده که از روی آن میتوان ظرفیت آن را به دست آورد. در صورت مشخص نبودن عدد بر روی انباره ظرفیت آن را توسط خازن سنج یا مولتیمتر خازن سنج و یا LCR متر تست کنید.

2. خازن سرامیکی

از دیگر انواع انباره های بدون قطب، انباره های سرامیکی می باشند که جنس دی الکتریک آن سرامیک است و چون ثابت دی الکتریک سرامیک بالا می باشد، این نوع انباره عایق بسیار خوبی است و می توان با استفاده از آن ظرفیت های بالا در حد میکرو فاراد در ابعاد کوچک فراهم کرد، علاوه بر این نوع خازن ولتاژ کاری بالا دارد.

3. خازن الکترولیتی

انباره های الکترولیتی یا شیمیایی بر خلاف انباره های عدسی دارای قطب مثبت منفی می باشند و معمولا در رنج میکرو فاراد هستند. ظرفیت انباره و ولتاژ قابل تحمل انباره بر روی آن نوشته شده است و هنگام استفاده در مدار باید به جهت انباره توجه ویژه ای داشت. انباره های الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی تولید و به بازار عرضه می شود.

از مهم ترین کاربرد های این انباره در مدار یکسو کننده دیودی به عنوان فیلتر و کوپلینگ در مدار بایاس ترانزیستور ها می باشد.

4. خازن ورقه ای

انباره های کاغذی به علت کوچک بودن ثابت دی الکتریک، دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند. انباره های پلاستیکی نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین جهت از آن ها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به انباره ای با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از معروف ترین دی الکتریک هایی که در این انباره ها به کار می‌ رود پلی استیرن (Polystyrene) است، به همین دلیل به این انباره ها “خازن پلی استر” نیز گفته می‌شود.

5. خازن میکا

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

6. روغنی و گازی

انباره های روغنی و گازی بیشترین کاربرد را در صنعت برق در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت دارند. به عنوان مثال یک نوع انباره 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 بخش دیگری از خازن ها هستند که در صنعت به کار می روند. این خازن ها در دو بخش با فشارهای متفاوت تقسیم می شوند.

• خازن های فشار ضعیف
• خازن های فشار متوسط

خازن های فشار ضعیف

این خازن ها همانطور که از نامشان معلوم است، فشار قوی را منتقل نمی کنند. capacitors به شیوه خشک یا سیلندری تولید می شود که ولتاژ آن کمتر از 1000 ولت می باشد. از موارد لازم به ذکر دیگر می توان به مدل تک فاز و سه فاز اشاره کرد که ظرفیتی بین 2.5 کیلو وار تا 30 کیلو وار را داراست.

خازن های فشار ضعیف با هدف اصلاح ضریب قدرت مورد استفاده واقع می شوند.

خازن های فشار متوسط

این خازن ها بیشتر از 1000 ولت ولتاژ دارند که باز هم در دو مدل تک فاز و سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند و تولید می شوند. خازن فشار متوسط از المنت های خازنی تشکیل می شوند.

خازن های 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

دقت کنید که همه خازن ها از ترکیبات یکسانی ساخته نشده اند. در نتیجه مشکلات رخ داده در آنها نیز متفاوت است. اما استفاده از یک خازن بی کیفیت می تواند عملکرد سیستم شما را مختل نماید.

وقتی از یک خازن اشتباه در مدار استفاده نمایید. مشکلات زیر پدید می آید:

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

نتیجه گیری

همان طور که در مقاله خازن چیست گفته شد، انباره انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کند و به همراه مقاومت‌ ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌ شود. این دستگاه از انواع مختلفی برخوردار می باشد که هریک ویژگی های خاص خود را دارند و در هنگام نصب آن ها در مدار باید به جهت انباره توجه ویژه ای داشت. ایران کمپرسور توصیه می کند در هنگام خرید خازن حتما به نوع و ویژگی ها و موارد مصرف آن توجه نمایید تا بتوانید خازن مورد نیاز خود را با بهترین جنس و کیفیت خریداری نمایید.

سوالات متداول

خازن چیست و چه کاربردی دارد؟

اصلی ترین و متداول ترین کاربرد خازن ها ذخیره انرژی الکتریک است. اما کاربرد خازن به این ختم نمی‌ شود و مطالب بسیار کامل و مفیدی در این زمینه وجود دارد.

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.