Kondensatorer

En kondensator utgör en passiv elektrisk komponent. Som energigivare har den möjlighet att lagra tillföljd energi i ett elektriskt fält, varför man här också talar om elektrisk laddning. Kapaciteten (lagrings-)anges med kapacitetsvärdet F (Farad), där en F motsvarar den kapacitet som en kondensator har när den laddas upp till en spänning på en volt inom en sekund vid en ström på en ampere.

Sett från den fysiska konstruktionen består en kondensator i princip av två elektriskt ledande ytor, kallade elektroder, och en däremellan elektrisk isolator , dielektrikum. Kapacitets- och spänningstålighet beror på den effektiva elektrodytan, avståndet till varandra och egenskaperna hos dielektrikum.

Om man lägger till en likspänning till en kondensator, flyter så länge en elektrisk ström flyter till dess att kondensatorn är helt laddad och dess spänningsvärde motsvarar det från spänningskällan. Från och med denna tidpunkt flyter ingen väsentlig ström längre, motståndet riktas då mot det oändliga. Samtidigt lagras laddning och energi i kondensatorn. Vid växelspänningar däremot sker en fortlöpande omlastning, vilket gör att kondensatorer leder växelström igenom. Kondensatorer (kapacitet) skiljer sig därmed från induktans, deras elektriska motstånd sjunker med tilltagande frekvens.

Kondensatorer används bland annat för att jämna ut rippel i likriktarkretsar, som stödkondensatorer för att överbrygga korta avbrott i matningsspänningen genom den lagrade lasten, i filterkretsar som högpass- eller lågpass, för radiostörningar, Som kontaktkretskondensatorer i switchade nätaggregat, för reaktiv energikompensering och som energigivare, för att t.ex. tända blixtaggregat eller utlösa chockpulerna vid medicinska defibrillatorer.

Kondensatorerna finns i en mängd olika typer för att uppfylla de olika kraven inom respektive användningsområde.

Elektrolytkondensatorer, kort sagt så kallade elektrolytkondensatorer, är polarida kondensatorer med - i förhållande till deras byggvolym - mycket hög kapacitet. Som anodmaterial används en mycket tunn aluminiumfolie. Dielektrikum består av aluminiumoxid, elektrolyten själv är gelformad eller flytande. Elektrolytkondensatorer måste alltid anslutas med polaritet eller drift med växelspänning.

Bipolära kondensatorer är mycket liknande med uppbyggnad elektrolytkondensatorer. Även de har hög kapacitet vid liten konstruktion, men kan i motsats till elektrolytkondensatorer även drivas med växelspänning, eftersom de är ohämtade. Man använder dem till exempel i frekvensfilter och som kopplingskondensator i förstärkarkretsar.

Vridkondensatorer, även kallade kondensatortrimpotentiometer, trimkondensatorer eller Drekos, har en variabel kapacitet som kan ställas in inom vissa gränser. De består av ett fast och vridbart skivpaket (kallat fläkt och rotor) som kan vridas i varandra. Ju större övertäckning plattorna har och därmed en effektiv elektrodyta, desto mer ökar kapaciteten. Vridkondensatorer används främst för avstämnings- och justeringsändamål och för anpassning av impedans i elektroniska kopplingar.

Filmkondensatorer består av metallbelagda plastfolier eller en kombination av metall- och plastfolier, vilka rullas upp till en rulle och bildar elektroder och dielektrikum. Foliekondensatorer är lämpliga för användning inom lik- och växelström och relativt prisvärda. Förhållandet mellan storlek och kapacitet är bra, dessutom har vissa utföranden självläknings-egenskaper, om det skulle bli ett dielektrikum. Ofta används de som avstörningskondensatorer, för ljudtillämpningar och inom bilområdet.

Keramikkondensatorer, vanliga kerko, är gjorda av tunna oxidkeramikskikt och kallas därför keramik-multilayer-kondensatorer eller MLCC (Multi Layer Ceramic Capacitor). Det finns ett brett kapacitetsområde från ett fåtal pF till för närvarande cirka 47 µF och för driftspänningar från 6,3 volt till flera tusen volt. Keramikkondensatorer i SMD-konstruktion är mycket kompakta - vid hög kapacitet. Även keramikkondensatorer är icke-hämtade och därmed lämpliga för växelspänningstillämpningar.

Tantalkondensatorer är uppbyggda på liknande sätt som elektrolytkondensatorer och har en poler, som måste beaktas. den tar poäng tack vare hög tillförlitlighet och en mycket hög kapacitet hos små modeller. SMD-typerna är dessutom mycket stöt- och vibrationståliga, vilket gör att de även gärna används i fordonselsystem. Som dielektrikum används tantalpentoxid.

Avstörningskondensatorer, även kallade radioavstörningskondensatorer eller säkerhetskondensatorer, är särskilt konstruerade för dämpning av oönskade störsignaler. I elektriska eller elektroniska apparater stänger den högfrekventa störningssignaler antingen kort eller leder dem mot jord (jord). Beroende på typ måste de uppfylla högre säkerhetskrav för att undvika farliga drifttillstånd och beröringsspänningar om fel uppstår.

Supercaps eller superkondensatorer är passiva komponenter som liknar vanliga kondensatorer, men som har betydligt högre kapacitet i kombination med låga driftspänningar. De har ett lågt inre motstånd, vilket gör att de kan klara av relativt hög ström vid på- och urladdning. Supercaps är polerade och därför endast avsedd för likspänning. Laddningen håller dem under relativt lång tid, därför kan de även användas istället för buffertbatterier.

Vissa kondensatorkonstruktioner finns både för konventionell (THT) utrustning och SMD-teknik. I princip gäller att SMD-kondensatorer har fördelar när det gäller stöt- och vibrationstålighet. Inte alla typer är lämpliga för lik- och växelspänning. Detta måste absolut beaktas för att undvika fel och skador.

Det finns också skillnader när det gäller förväntad livslängd. En eventuell åldersbetingad kapacitetsminskning bör också beaktas i kopplingsdesignen genom ett lämpligt kapacitetstillägg. Vissa foliekondensatorer har självläkningsegenskaper: En kortvarig överbelastning, till exempel genom spänningstoppar, leder inte nödvändigtvis till ett fullständigt bortfall.