القائمة البريدية


دعاية الشركة




 

شركة عيون العرب للتجارة والتسويق » الأخبار » نصائح وارشادات



زاوية تعرض لكم المكثفات وأنواعها وكيفية استعمالها والطريقة الصحيحة في قراءة قيمتها


المكثف هو عبارة عن : صفيحتين من الألمنيوم متوازيتين يفصلاهما  وسط عازل  للكهرباء وكل صفيحة لها طرف توصيل كما يوضح الشكل. وهي تستخدم في الدوائر  الإلكترونية على نطاق واسع ووظيفتها الرئيسية تتركز في عمليتي الشحن  والتفريغ للشحنة الكهربائية.  المكثف رمزه (C) وحدة قياسه الفاراد ((F  وفي الأغلب نستعمل: الميكروفاراد)  ), نانوفاراد (1nf=10-9F) ,    بايكوفاراد  (1pf=10-12F) 1 مايكرو فاراد = 1000 نانوفاراد = 1000000 بايكروفاراد (µf, nf, pf )

وهذه الوظيفة(الشحن والتفريغ للشحنة الكهربائية) تستخدم في دوائر  تنعيم الطاقة الكهربائية وكذلك التغذية العكسية في دوائر الحاسب الآلي  للمحافظة على مستوى التيار في حالة انقطاعه بسبب عمليات فتح البوابات  المنطقية وإقفالها لفترات زمنية قصيرة جدا ( أجزاء من الثانية). كما تستخدم  في دوائر التوقيت التي تعتمد على فترة الشحن والتفريغ. ومن وظائف المكثف  أيضا عملية منع التيار المستمر من السريان . وتستخدم هذه الخاصية في فلاتر  الذبذبات الكهربائية المترددة وتنقيتها من الشوائب الموجية في الدوائر  المنتجة لذبذبات ذات مواصفات خاصة.

أشكال مختلفة للمكثفات.
رسم توضيحي لتركيب المكثف .
رمز المكثف في الدوائر الكهربائية .

أنواع المكثفات

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


مكثفات التطبيقات الصناعية

وهى المستخدمة مع الآلات والموتورات كبادئ إدارة أو مساعد بدء تشغيل  للموتورات وتحسين معامل 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 ويراعى فى تصميمها تشتيت  الحرارة التى قد تتولد نتيجة ظروف التشغيل.

لذلك تكون كلها  عديمة القطبية  ، تتحمل جهود عالية ، صلبة  ميكانيكيا ، ذات كفاءة عالية لتقليل الحرارة الناتجة ، جيدة التهوية  ومعدلات نقل الحرارة من الداخل للخارج عالية حتى لا تصل لدرجات حرارة تتلف  معها أثناء التشغيل – الحجم أو الوزن - لا يهم

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.  فى هذا الرابط معلومات أخرى عن المكثفات الصناعية http://www.abb.com/product/us/9AAC710017.aspx

لا تستخدم المكثفات المخصصة للدوائر الإلكترونية فى التطبيقات الصناعية فغالبا ما تسخن و تتلف بسبب ارتفاع درجة الحرارة


مكثفات الدوائر الإلكترونية

تتباين مكثفات الدوائر الإلكترونية فى خواصها وقيمها إذ تتراوح ما بين 3  بيكو فاراد أو أقل إلى عدة فاراد حسب الاستخدام وكذا الجهد من 3 فولت إلى  عدة آلاف والحجم من أقل 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 بقيمة ضبط من 4 إلى 40 بيكو فاراد أو من 10 إلى 70  بيكو فاراد مكثفات التنغيم (اختيار القنوات) عادة أكثر من واحد على محور ميكانيكى واحد  وتكون بقيمة ضبط من 10 إلى 360 بيكو فاراد مهما اختلف الحجم والشكل و نطاق  المحطات المستخدم فيه مكثفات التنغيم الإلكترونية وهى ثنائى من أشباه الموصلات يوصل عكسيا للعمل  كمكثف متغير من 4 إلى 70 بيكو فاراد حسب الجهد العكسى الواقع عليه و سيأتى  ذكره فيما بعد.

الجهد بالفولت

للجهد الذى تتحمله المكثفات قيم محددة وهى غالبا 3.3 فولت ، 6.3 ، 12 ، 16 ، 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 .  تذكر قيمة أخرى للجهد المتردد (إما على جسم المكثف أو فى صفحة البيانات  الخاصة بهذا النوع) وهى تعنى أعلى جهد متردد يمكن تواجده منفردا أو مجتمعا  مع الجهد المستمر – والسبب طبعا أنه يسبب ارتفاع درجة الحرارة والتى بدورها  تؤثر على جودة المكثف و ربما يتلف إذا كان المكثف من النوع ذى القطبية – لا تعرضه لقطبية معكوسة تحت أى ظرف

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 ،لذا فالمكثفات الكيماوية لا تصلح للتوقيت  (Timer) و  المرشحات الدقيقة و دوائر الرنين لكنها تناسب مثلا المرشحات التى تزيل كل  المركبة المترددة من وحدة التغذية مثلا (By Pass) حيث كلما زادت القيمة كان  ذلك أفضل

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 هذا المكثف قرب هذا  التردد و يجب اللجوء لنوع غيره. شكل وأبعاد المكثف هى العوامل الرئيسية فى تحديد هذا التردد لذا المكثفات  التى تصنع من شرائح مسطحة تناسب الترددات الأعلى مثل مكثفات الميكا.

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

هي مكثفات ذات طرفين بقطبية ( + , - ) كما يوضح الشكل. وتستخدم هذه  المكثفات في الدوائر ذات التيار المستمر وعادة ما يكتب على غلافها الخارجي  قيمتها بالمايكروفاراد  وقوة تحملها بالفولت.

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 هناك خاصية أخرى يجب الحذر منها لهذا النوع من المكثفات هى خاصية البطارية -  لاحظ مما سبق أن العازل مادة كيمائية تتكون بوضع الجهد عليه ، فمن  الطبيعى أن عند رفع الجهد – تبدأ هذه المادة فى التحلل مولدة جهدا كهربيا  قليلا قد يصل لفولت أو أكثر ، هذا الجهد –  رغم أنه لا يكفى لتوليد تيار  محسوس – إلا أنه قادر على التأثير على دوائر التوقيت و المقارنة وخلافه  وللأسف لا يمكن التنبؤ بها فهى تظهر فى واحد أكثر من غيره . هذا الرابط يشرح تركيبه [١]

وهنا يشرح المكافئ و منحنى تغير قيمته مع درجة الحرارة و التردد حيث  تقل قيمته للنصف عند تردد 5كيلو و ترتفع لأكثر من 3 مرات عند درجة –40  مئوية [٢]

نلاحظ من الرابط السابق أن قيمته حساسة للحرارة بصورة كبيرة فقد  تتضاعف عند درجة صفر قياسا على درجة الغرفة و عند ارتفاع حرارة الغرفة  تنخفض قيمته حتى النصف و عند تردد 5000 ذ/ث تكون قيمته النصف لذا يستخدم فى وحدات التغذية لترشيح مركبات التيار العمومى 50-60 ذ/ث و  يعتمد على أنواع أخرى لترشيح مكونات الترددات الأعلى التى تتواجد على خطوط  التغذية والتى تتولد من أداء الدوائر المختلفة.

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 سيراميك مع آخر 100 ميكرو فلا تظن أن الأكبر قيمة يغنى عن الأصغر قيمة  فكل منها يعمل عند تردد حيث يفشل الآخر القواعد التى اتفق عليها أن كل كارت يجب أن يحتوى على الأقل 100ميكرو عند  دخول خطوط التغذية إليه لترشيح مركبات التيار العمومى – بصرف النظر عن  الكارت الأم و ما يحتوى من مكثفات – ثم بعد ذلك أضف المكثفات الصغيرة حيث  توجد دوائر تذبذب أو مكبرات تيار أو وحدات رقمية.


المكثفات غير الكيماوية

تتميز بعدم القطبية وثبات القيمة و إمكانية الحصول على دقة عالية ، لذلك يستخدم فى التوقيت و ضبط التردد القيم و المواصفات كما فى البند السابق

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 البورده تقريبا بجوار كل 1-3 دائرة  متكاملة    IC

سيراميك متعدد الطبقات :

مناسب للترددات المرتفعة و أكثر ثباتا ولكن لا يناسب الترددات العالية جدا 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 و أيضا تظل قيمته فى حدود الدقة المحددة. عندما يتعرض المكثف للجهد المتردد فإن إلكترونات المادة العازلة تغير  مدارها حول النواة من مدار دائرى لمدار بيضاوى يتابع القيم اللحظية للجهد  متسببة فى مرور تيار تسريب صغير Leakage Current  لكنه 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 وبعد 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 ذات التثبيت  السطحى ٍSurface Mount  لا يناسبها الاستبدال بأخرى اكبر حجما

قيمة المكثف

تكلمنا كثيرا عن المكثفات – ما هى قيمة المكثف حسنا – المكثف سعة مثل حوض يحتوى سعة إذن كم يكون "واسعا" هذا الشىء لو وضعنا به أشياء و لم ترتفع كثيرا إذا هو واسع و إن ارتفعت إذن هو ضيق أى سعته يعبر عنها بقسمة كميه الأشياء على ارتفاعها و كهربيا كمية الكهرباء التى دخلت فى وحدة زمن  مقسوما على ارتفاع الجهد على طرفيه كميه الكهرباء ؟ هل هذه مزحة؟ كلا لو تذكرنا كم إلكترون فى الكولوم والأمبير هو واحد كولوم فى الثانية لأمكننا أن نقول السعة = مقدار الشحنة الداخلة ÷ الجهد المرتفع فى وحدة الزمن = مقدار الشحنة ÷ فرق الجهد C = Q ∆V C= I*T∆V أى السعة = التيار × الزمن ÷ الفولت الذى تغير أو المسمى فرق الجهد ( ∆V)

لو نذكر هذه العلاقة عندما نتحدث عن الزمن و دوائر التزامن .


قراءة قيم المكثفات

قراءة مكثفات ذات الألوان

بعض القيم تقاس بالبيكوفاراد Pico Farad

مثلا مكثف بلون بني اسود احمر قيمتها تكون: 102=1000pF

مثلا مكثف بلون بني اسود اصفر قيمتها تكون: 100000pF= 100nF= 0.1μf


قراءة المكثف ذو الغشاء البلاستيكي

أغلب هذه القطع تكون مطبوعة القيم حيث تشمل:

سعة المكثف وجهدها ودقتها تكون السعه بالمايكروفاراد (microfarad) إلا إذا وجد الرمزn فإن السعة تكون بالنانوفاراد.  ويعطى الجهد كرقم يتبع الحرف V وفي بعضها لا يكتب الحرف V  وتحدد الدقة على حسب الرموز التي في الجدول:

ملف:مكثف.jpg

أمثلة لقرأة قيمة المكثف

ملف:قراة_قيمة_المكثف.jpg


توصيل المكثفات

التوالي

توصيل المكثفات على التوالي.
توصيل المكثفات على التوازي.

وتتم ربط المكثفات بشكل متسلسل كم بالشكل  وتكون قيمة النهائية للمكثف يساوي  1/Ct=1/c1+1/c2  Ct=1/(1/C1+1/C2)  مثال: مكثفين سعة الاول فيهما C1=2 uF وسعة الثاني C2=6uF موصلين على التوالي فماهي السعة النهائية لها؟  Ct=1/(1/C1+1/C2)=1(1/2+1/6)=1/(0.5+0.16)=1/0.6=1.6uF

التوازي

وتتم ربط المكثفات بشكل متوازي كما بالشكل  وتكون قيمة النهائية للمكف يساوي  Ct=C1+C2  مثال: مكثفين سعة الاول فيهما C1=2 uF وسعة الثاني C2=6uF موصلين على التوازي فماهي السعة النهائية لها؟


الفارد و مضاعفاته

  • 1 بيكو الى 100 بيكو وتسمى ايضا "باف" " pf " مكثفات تنغيم وضبط تردد فى الترددات العالية والعالية جدا
  • 100 بيكو الى 10 نانو استخدامات متعددة فى دوائر الرنين - المرشحات - توقيت - الربط - فك الربط الخ
  • 10 نانو الى 1 ميكرو دوائر التوقيت - الربط - فك الربط
  • 1 ميكرو الى 10 ميكرو دوائر الربط - فك الربط و هناك انواع تستخدم  مع التيار المتردد كبادئ ادارة للموتورات أو تحسين معامل القدرة لمصبيح  الفلوريسنت
  • 10 ميكرو الى 0.1 فاراد فى دوائر التغذية للتنعيم وفك الربط
  • حتى 3 فاراد تخزين بعض الطاقة اثناء انقطاع التيار لفترة وجيزة

تقاس الملفات والمكثفات إما باستخدام تردد محدد فيكون التيار المار  دلييل الحث أو السعة أو استخدامها فى قنطرة توازن لقياس المعاوقة أو  ادخالها فى دائرة رنين مع عناصر محددة والتردد الحر دليل المعاوقة المجهولة


بتاريخ: السبت 04-02-2012 12:21 صباحا التعليقات   الزوار 7751 


المشاركة السابقة : المشاركة التالية

 


الصفحة الأولى | جديدنا |  البوم الصور | سجل الزوار | راسلنــا|