Kondensaator

See artikkel on kondensaatorist elektroonikas; soojusvaheti kohta, milles aur või vedelik kondenseerub, vaata artiklit Kondensaator (soojustehnika).

---

Kondensaatorid

Kondensaator on kahest või enamast elektroodist ja nendevahelisest dielektrikukihist koosnev elektroonikakomponent. Kondensaatoreid iseloomustav suurus on mahtuvus.

1745. aastal valmistasid E.J. von Kleist ja P. van Musschenbroek teineteisest sõltumatult esimese kondensaatori, mida tuntakse kui leideni purki või kleisti pudelit.

Kondensaatorite tunnussuurused

• Nimimahtuvus – kondensaatorile ettenähtud mahtuvuse suurus.
• Mahtuvushälve ehk tolerants – lubatud kõrvalekalle nimimahtuvusest.
• Nimipinge – maksimaalne alalispinge, millele kondensaator kestval töötamisel vastu peab.
• mahtuvuse temperatuuritegur – suurus, mis iseloomustab mahtuvuse sõltuvust temperatuurist.
• Isolatsioonitakistus – kondensaatori takistus nimipingest madalamale alalispingele.
• Lekkevool – kondensaatorit nimipingel läbiv vool.
• Kaonurga tangens σ – suurus, mis iseloomustab kondensaatori võimsuskadusid vahelduvpinge korral.

Kondensaatorite ehitus ja liigitus

Kondensaatori ehitus

Püsikondensaatorid

Kilekondensaatorid

Dielektrikuks võib olla 1...30 μm paksune polüester, polükarbonaat, polüpropeen või polüstüreen, mille dielektriline läbitavus on 2...4. Elektroodidena kasutatakse õhukest fooliumi, paksus 5 μm, või kilele sadestatud alumiiniumi õhukest kihti. Fooliumkilekondensaatori elektroodideks on õhukesest alumiiniumplekist (fooliumist) lindid, mis on koos nende vahel asetsevate 2...10 μm paksuste dielektrikuribadega rulli keeratud.

Keraamikakondensaatorid

Kõrgsagedus-keraamikakondensaatorid

Dielektrik on väikese läbitavusega, ulatudes 3...550. Kõrgsageduskeraamikal on väga väikesed kaod kõrgete sagedusteni ja nõrk mahtuvuse temperatuurisõltuvus. Omadustelt on kõrgsageduskeraamikal baseeruvad kondensaatorid igikestvad, nad ei vanane peaaegu üldse. Mahtuvuse temperatuurisõltuvus on neil üpris lineaarne ja võib olla nii positiivne kui negatiivne.

Senjett-keraamikakondensaatorid

Dielektriline läbitavus võib ulatuda 10 000. Selline dielektriline läbitavus võimaldab luua väikeste mõõtmetega väga suure mahtuvusega kondensaatoreid. Kuid senjettkeraamikast dielektrikul on suur energiakadu ning mahtuvus sõltub tugevalt ja mittelineaarselt temperatuurist, sagedusest ja pingest. Seega on nad kasutatavad ainult madalatel sagedustel ja pingetel ning kohtades, kus väikeste mõõtmete juures on vaja suuri mahtuvusi ja mahtuvuse väärtusele on lubatud suur tolerants. Sellised kondensaatorid vananevad kiiresti.

Elektrolüütkondensaatorid

Alumiiniumelektroodidega elektrolüütkondensaatorid on suure mahtuvusega püsikondensaatorid. Nende ühe plaadi moodustab alumiiniumpleki riba. Teise plaadina toimib elektrolüüt mis asetseb kiudainest lindis. Elektriline ühendus elektrolüüdiga moodustatakse teise elektroodi abil, milleks on tavaliselt kondensaatori alumiiniumist korpus. Elektrolüütkondensaatori pingestamisel alalispingega katab elektrolüüsi tõttu tekkiv elektrit mittejuhtiv alumiiniumoksiid õhukese kihina positiivse elektroodi. See isoleeriv kiht toimibki elektrolüütkondensaatoris dielektrikuna. Tekkinud dielektriline oksiidikiht on alates mõne molekuli paksune, seepärast on kondensaatori plaadid teineteisele väga lähedal ja tekkiv mahtuvus suur. Paksemate oksiidikihtide korral saab kõrgemal pingel töötava elektrolüütkondensaatori.

Muutkondensaatorid

Häälestuskondensaatorid

Häälestuskondensaatori moodustavad kas alumiiniumplaadid või hõbetatud vaskplekist paralleelsed poolümarad plaadid. Plaatide vahel on õhk ja mõni väikese kaoga dielektrik. Häälestuskondensaatorite mahtuvus jääb vahemikku 1...470 pF.

Seadekondensaatorid

Seadekondensaator koosneb paigalseisvast ja pööratavast osast( staatorist ja rootorist). Põhiliselt kasutatakse keraamilise dielektrikuga seadekondensaatoreid, mille plaatideks on dielektrikule sadestatud hõbedasektorid. Seadekondensaatorid on väikese mahtuvusega, mis jääb vahemikku 1...33 pF.

Superkondensaatorid

 Pikemalt artiklis Superkondensaator

Superkondensaator ehk ülikondensaator (Supercapacitor)[1] on elektrienergiasalvestamise seade, milles energia on salvestatud süsinikelektroodide pinnale.

Nagu superkondensaatori nimi ise märgib, on tegu väga suure mahtuvusega kondensaatoriga, keskmiselt 5-7 F/cm3. Energiaskaalas väljendades on see suurusjärgus 10 Wh/l, mis ei ole suur, jäädes kuni 25 korda maha parimatest liitium- vooluallikatest. Siiski on sellisel energiasalvestamisel teatud eelised, mis teevad superkondensaatori eriti atraktiivseks. Peamisena olgu märgitud energia salvestamise ja energia kättesaamiseks kulutatav aeg, mis võib kesta tunde kuid võib toimuda ka sekundite jooksul. Reeglina on kondensaatorite minimaalne laadimise aeg võrdne 3RC, kus R on sisetakistus ja C on mahtuvus. Kui parimatel elektrolüütkondensaatoritel on RC millisekundi suurusjärgus, siis superkondensaatoril on RC vahemikus 0,5 kuni 10 sekundit, sõltuvalt kasutatavatest komponentidest.

Kondensaatorite ühendused

Rööpühenduse korral mahtuvused liituvad, jadaühenduse korral on kogumahtuvuse pöördväärtus võrdne erinevate kondensaatorite mahtuvuste pöördväärtuste summaga.