المكثفات ,,,

المكثفات:

تنقسم المكثفات لقسمين رئيسيين هما مكثفات التطبيقات الصناعية و مكثفات الدوائر الإلكترونية

مكثفات التطبيقات الصناعية

وهى المستخدمة مع الآلات والمواتير كبادئ إدارة أو مساعد بدء تشغيل للموتورات وتحسين معمل القدرة للمكونات كمصابيح الفلوريسنت أو للموقع ككل وتكون عادة بقيم 1 ميكروفاراد فأكبر

تشترك هذه المكثفات بأنها تتعرض لجهود مترددة عالية 220 أو اعلى وتصل إلى اكثر من ألف فولت أحيانا كثيرة و أيضا يمر فيها تيار كبير بدء من 0.01 أمبير إلى بضع مئات فى حالات تحسين معامل القدرة

لذلك تكون كلها عديمة القطبية ، تتحمل جهود عالية ، صلبة ميكانيكيا ، ذات كفاءة عالية لتقليل الحرارة الناتجة ، جيدة التهوية ومعدلات نقل الحرارة من الداخل حتى لا تصل لدرجات تتلف معها أثناء التشغيل
مثلا لتحسين معامل القدرة لمصباح الفلوريسنت العادى تستخدم مكثف 2-4 ميكرو
أما لتحسين معامل القدرة Power Factor لموقع ما كمصنع أو ما شابه فلا يوجد مكثف يتحمل هذا القدر من التيار الذى قد يصل عدة مئات من الأمبير ، لذلك تستخدم بعض أنواع الموتورات التى عندما تعمل بدون حمل تظهر كحمل سعوى (مكثف) على الخط ، فباختيار طاقة الموتور المناسبة للأمبير المتوقع ثم تعديل الحمل (عادة يكون بمثابة فرملة على الموتور) يمكن ضبط قيمة السعة المطلوبة
قديما كانت تصنع المادة العازلة من ورق مشرب بالزيت وكانت تسمى مكثفات ورقية أما الآن فهناك عدة أنواع أفضل.

مكثفات الدوائر الإلكترونية

تتباين مكثفات الدوائر الإلكترونية فى خواصها وقيمها إذ تتراوح ما بين 3 بيكو فاراد إلى عدة فاراد حسب الاستخدام وكذا الجهد من 6 فولت إلى عدة آلاف
تتباين مكثفات الدوائر الإلكترونية فى خواصها وقيمها إذ تتراوح ما بين 3 بيكو فاراد إلى عدة فاراد حسب الاستخدام وكذا الجهد من 6 فولت إلى عدة آلاف والحجم من ملليمتر واحد لحجم اكبر من قبضة اليد و يحتاج حزام معدنى ومسامير للتثبيت
تعرف المكثفات بقيمتها ، الجهد بالفولت ، الدقة % ، أقصى تردد أو الرنين الحر، النوع أو خامة التصنيع ، درجة الحرارة ، الشكل القيمة

تبنى قيم المكثفات على أساس 20% فتجد القيم التالية ومضاعفاتها
10 ، 12 ، 15 ،18 ، 22 ، 27 ، 33 ، ،39 ، 47 ، 56 ، 68 ، 82 ، 100

أما المكثفات المتغيرة فتكون

مكثفات الضبط الدقيق إما من 4 إلى 40 بيكو فاراد أو من 10 إلى 70 بيكو فاراد
مكثفات التنغيم عادة أكثر من واحد على محور ميكانيكى واحد وتكون من 10 إلى 360 بيكو فاراد

مكثفات التنغيم الإلكترونية وهى دايود يوصل عكسيا للعمل كمكثف متغير من 4 على 70 بيكو فاراد حسب الجهد العكسى الواقع عليه الجهد بالفولت
للجهد الذى تتحمله المكثفات قيم محددة وهى غالبا

3.3 فولت ، 6.3 ، 12 ، 25 ، 35 ، 50 ، 100 ، 200 ، 400 ، 600 ، 800 ، 1000 ، 1200 ، 1500 ، 2000 ، 3000 ، 4000 ، 6000 فولت

ونظرا لاختلاف المعايير الأوروبية واليابانية والأمريكية فقد تجد أحيانا قيم متوسطة ، يمكن عادة استخدام الجهد الأعلى مباشرة
الجهد السابق ذكره هو جهد مستمر فقط ما لم يذكر صراحة غير ذلك ويميز بعلامة =
المكثفات التى تستخدم مع التيار المتردد يذكر عليها صراحة قيمة الجهد المتردد وعادة يقصد بها 50/60 ذ/ث
الدقة %

الدقة يعتمد معناها على نوع المكثف

كل المكثفات الغير كيماوية تكون الدقة هى + / - نفس القيمة مثلا + / - 10%
كل المكثفات الكيماوية تكون الدقة هى الحد الأدنى أما الحد الأعلى فقد يختلف كثيرا بين الأنواع فمثلا مكثف 20% يعنى أنه لن يقل عن 20% من القيمة المدونة ولكن قد يكون أعلى 20 % أو أكثر وذلك لأنها تتغير خواصها بالاستخدام كما سيلى .
أقصى تردد أو الرنين الحر

المكثفات تصنع من شريطين من المعدن (الألمونيوم غالبا) وبينهما شريط عازل ثم تلف مجموعة الشرائط حول نفسها مما يجعلها تشبه الملف ، من هنا يتكون ما يشبه دائرة رنين ذاتية تجعل له رنين حر ، بعد هذا التردد يصبح المكثف فعليا ملف ذو حث معلوم ، لذا لا يمكن استخدام المكثف قرب هذا التردد
شكل وأبعاد المكثف هى العوامل الرئيسية فى تحديد هذا التردد
النوع أو خامة التصنيع
قليلا ما يؤثر المعدن فى خواص المكثف ولكن المادة العازلة لها التأثير الأكبر ، تنقسم إلى نوعين رئيسيين المكثفات الكيماوية و المكثفات غير الكيماوية
المكثفات الكيماوية

النوع الالكتروليتى :تحتوى محلول كيماوى يرسب أكسيد الألمونيوم كمادة عازلة وهو يتكون نتيجة الجهد الواقع عليه ، ولذلك عند عدم استخدامه لفترة قد تتآكل هذه الطبقة وتسبب تغيرا فى قيمته ولكنها تعود عند الاستخدام
هذا النوع يستخدم كمرشح لإمكانية الحصول على قيم كبيرة تصل لقرابة فاراد ولكن لا يصلح للزمن أو التوقيت أو ضبط التردد لعدم ثبات قيمته وكونه وحيد القطبية أى أن عكس الجهد عليه يجعله موصل للتيار و يحدث قصر وسخونة ثم انفجار ، ومعظم دوائر التوقيت تعرض المكثفات لعكس القطبية.

لا تصلح للترددات أعلى من عدة كيلو ذ/ث لكونه شريط طويل ملفوف من الألمونيوم
نوع تانتالوم : يحتوى أكسيد التانتالوم بدلا من الألمونيوم وهو لا يحتوى محلول لذلك يسمى Solid Tantalum وهو انسب للترددات الأعلى التى تصل إلى 1 مليون ذ/ث
لاحظ هنا أن ما يناسب التردد العالى لا يناسب التردد المنخفض والعكس بالعكس ، لهذا عند تصميم دوائر ذات تردد عالى لا بد من جمع هذه المكثفات معا مثلا 0.1 مع آخر 100 مايكرو فلا تظن أن الأكبر قيمة يغنى عن الأصغر قيمة فكل منها يعمل عند تردد حيث يفشل الآخر

المكثفات غير الكيماوية

تتميز بعدم القطبية وتبات القيمة و إمكانية الحصول على دقة عالية ، لذلك يستخدم فى التوقيت و ضبط التردد
أشهر الأنواع هى
بوليستر : تستخدم مادة البوليستر كعازل يعطى إمكانية الحصول على جهد أعلى ، سهولة التوافر ، رخص التكلفة ، مستقر مع تغير درجة الحرارة نسبة الدقة من 5 إلى 10 %
بولى بروبيلين : أدق من السابق حيث يمكن أن يصل إلى 1% وانسب للترددات الأعلى

بوليستيرين : لا يناسب الترددات العالية لكونه ملفوف – يناسب المرشحات والتوقيت
بوليستيرين ذو فيلم المعدنى : معروف باسم مايلار والاختلاف أن المعدن يكون فيلم رقيق على العازل مما يجعل له خواص فريدة منها عند حدوث قصر بداخله فالشرارة تأكل المعدن والعازل تاركة المكثف أقل قليلا فى قيمته دون حدوث قصر لعدم تكون كربون من الاحتراق وعدم توافر معدن بغزارة تؤدى لالتحام الطبقات مكونا قصر مستديم
ذات جودة عالية ، عالى الثبات ، يتحمل الحرارة ، جيد بصورة عامة
ايبوكسى : يمكن الحصول على قيم كبيرة ولكن لا يناسب الترددات العالية
سيراميك : وهى انسب الأنواع كمرشحات التردد العالى ، تتأثر بالحرارة لذلك لا تستخدم فى الرنين لتحديد التردد وتصنع بعدة أشكال و توجد فى كل الدوائر المنطقية لتنقية خطوط التغذية وتوزع على البوردة تقريبا بجوار كل 1-3 دائرة متكاملة
IC

سيراميك متعدد الطبقات : مناسب للترددات المرتفعة و أكثر ثباتا ولكن لا يناسب الترددات العالية 10 ميجا فأكثر ، ويستخدم لترشيح الترددات وليس فى توليدها
ميكا – فضة :انسب الأنواع للترددات العالية كدوائر رنين الخ عالى الثبات ، اعلى سعرا ولكنه يساوى التكلفة

درجة الحرارة

هو المدى الذى يمكن للمكثف أن يعمل فيه دون أن تتغير خواصه أو يتعرض للتلف من قيم تحت الصفر المئوى إلى +35 أو +45 .. حتى + 125
جدير بالذكر أنها ليست فقط درجة حرارة الوسط المحيط فقط ولكنها تشمل الحرارة المتولدة داخله

عندما يتعرض المكثف للجهد المتردد فإن الكترونات المادة العازلة تغير مدارها حول النواة من مدار دائرى لمدار بيضاوى يتابع القيم اللحظية للجهد متسببة فى مرور تيار تسريب صغير لكنة مؤثر فى ارتفاع درجة حرارة المكثف الداخلية وهذا ما يؤثر فى أداؤه لذلك هناك بعض المكثفات تفشل عند تعرضها لهذه الظروف و تلاحظ بان تعمل عند البدء وبع فترة قصيرة تتغير النتائج نتيجة لتغير قيمة المكثف.

الشكل

الشكل كما سيق الذكر له تأثير مباشر على التردد وأيضا إمكانية أن يحل مكثف محل آخر إذ بعضها أطرافه من جهة واحدة وأخرى من جهتين - المكثفات الأكبر حجما تكون أكثر عرضة للتداخلات وتأثير المراحل على بعضها من المكثفات الصغيرة فمثلا المكثفات التى يستخدم فى الدوائر للتثبيت السطحى ٍSurface Mount لا يناسبها الاستبدال بأخرى اكبر حجما

0

فيما يلى بعض المواقع التى تقدم معلومات إضافية عن المكثفات

http://www.radio-electronics.com/info/data/capacitor/capacitor_types.php

or

http://www.uoguelph.ca/~antoon/gadgets/caps/caps.html

شغل اكثر من رائع يا باشا

بس فى كلمة واحدة مش مظبوطة

اللى هيه فى اول سطر " الآلات و الموتورات "

بيتهيألى " مواتير تبقى افضل "

و هذا رأيى الشخصى

و شكراااااااا على المجهود الرائع

Terminator كتب:: شغل اكثر من رائع يا باشا

بس فى كلمة واحدة مش مظبوطة

اللى هيه فى اول سطر " الآلات و الموتورات "

بيتهيألى " مواتير تبقى افضل "

و هذا رأيى الشخصى

و شكراااااااا على المجهود الرائع

ياباشا ,,, ولا يهمك

lol!

منورني

شكرا على مجهوداتك المتميزه

» بحث في الفيزياء عن المكثفات
» الدرس الثاني : المكثفات