خازن چیست؟ به زبان ساده (معرفی انواع خازن)

خازن چیست، انواع خازن کدامند؟ و چگونه کار می‌کند؟ این ها سوالاتی هستند که تمام علاقمندان حوزه الکترونیک باید پاسخ آن را بدانند. خازن یکی از مهمترین و ضروری ترین اجزای مدار الکتریکی می باشد. بطوریکه در طراحی و ساخت تمام وسایل الکترونیکی، از آن استفاده می‌شود. از شما دعوت می‌شود این مقاله کاملا آموزشی از آموزشگاه فنی پویان را تا انتها مطالعه کنید. تا در انتها بدانید خازن چیست؟ ، چگونه کار می‌کند. این اطلاعات باعث آشنایی شما با انواع خازن نیز می‌شود.

خازن چیست

خازن قطعه ایست که می‌تواند انرژی الکتریکی را ذخیره کند. در واقع خازن قطعه الکترونیکی است که براي ذخيره ولتاژ (انرژي الکتريکي) استفاده می‌شود. خازن توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی)، اقدام به ذخیره انرژی الکتریکی می‌کند.

می‌دانیم بار الکتریکی (ولتاژ) در خازن ذخیره می‌شود. پس می‌توان از خازن برای ایجاد میدان الکتریکی یکنواخت و ثابت استفاده کرد. کاربرد دیگر خازن استفاده به عنوان فیلتر است. زیرا سیگنال‌های AC  یا متناوب را عبور می‌دهند. ولی سیگنال‌های مستقیم یا DC را عبور نمی‌دهند.

ظرفیت خازن چیست

یکی از موضوعاتی که در خصوص استفاده از خازن وجود دارد، ظرفیت خازن است. ظرفیت خازن، مقدار انرژی می‌باشد که خازن در خود ذخیره می‌کند. در واقع هر خازن، مقدار مشخصی انرژی را در خود ذخیره می‌کند. به این مقدار، ظرفیت خازن گفته می‌شود.

فرمول ظرفیت خازن

خازن ترجمه عبارت لاتین کاپاسیتور ( capacitor ) است. به همین خاطر بصورت قراردادی در تمام جهان ظرفیت خازن را با حرف C نمایش می‌دهند.

ظرفیت خازن به عوامل زیادی وابسته است که از مهمترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• مساحت مربوط به صفحه خازن ها.
• فاصله صفحه های خازن از یکدیگر.
• جنس مربوط به صفحه های خازن.

ظرفیت خازن طبق فرمول زیر محاسبه می‌شود و واحد آن فاراد است.

C=kε₀  A/d

فاراد برای خازن واحد بزرگی است. خازن‌های موجود در مدارهای الکترونیکی، در رنج پیکوفاراد، نانوفاراد و میکروفاراد عرضه می‌شوند. در فرمول زیر نرخ تبدیل این واحدها را ملاحضه می‌کنید.

میلی فاراد :^3-10 F    میکرو فاراد: ^6-10 F
نانو فاراد: ^9-10 F   پیکو فاراد: ^12-10 F

ساختمان انواع خازن به چه صورت است؟

خازن ها از دو صفحه فلزی موازی تشکیل شده‌اند که به وسیله ماده دی الکتریک از هم جدا می‌شوند. جنس این صفحات فلزی قالبا از نوع روی، آلومینیوم، نقره و … هستند. مهمترین انواع دی الکتریک استفاده شده در خازن عبارتند از. هوا، کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومینیوم، اکسید تانتالیوم و … .

انواع خازن

خازن ها، با توجه به نوع ماده دی الکتریک و جنس صفحات فلزی خصوصیات مختلفی را به نمایش می‌گذارند. اما معمولا آنها را با ساختار به کار رفته در نوع ماده دی الکتریک‌شان نامگذاری می‌کنند. بهمین خاطر خازن های موجود در جهان به این دسته ها تقسیم بندی می‌شوند:

• خازن عدسي
• خازن سراميکي
• خازن الکتروليتي (خازن آلومینیومی _ خازن تانتالیوم)
• خازن ورقه ای (خازن کاغذی _ خازن پلاستیکی)
• خازن میکا
• خازن روغنی
• خازن گازی
• خازن های متغیر

1. خازن عدسی

خازن عدسی ابعاد کوچکی به اندازه یک عدس دارد. این خازن ها پلاریته مثبت و منفی (قطب مثبت و منفی) ندارند. بهمین خاطر اصطلاحا خازن بدون قطب نامیده می‌شوند. خازن عدسی دارای محدوده استفاده پیکو فاراد و نانو فاراد هستند. سایز خازن عدسی با توجه به میزان ظرفیتش تغییر می‌کند. یعنی اگر ظرفیت خازن بالا رود سایز خازن عدسی هم بزرگتر می‌شود.

نحوه خواندن ظرفیت خازن عدسی

برا خواندن ظرفیت خازن عدسی باید به اعداد نوشته شده روی خازن توجه کرد. بر روی خازن عدسی اعدادی نوشته شده است که از روی همان می‌توان ظرفیت خازن عدسی را بدست آورد.

مثلا فرض کنید روی خازن عدد 104 نوشته شده باشد. در این حالت برای محاسبه ظرفیت خازن، دو رقم اول را برداشته (یعنی عدد 10) و به اندازه رقم سوم، جلوی دو عدد اول، صفر اضافه می‌کنیم.در این حالت به عدد 100000 میرسیم. این عدد معرف ظرفیت خازن برحسب پیکو فاراد است یعنی 100000pF بعبارت دیگر 100 نانو فاراد یا 100nF .

در صورتیکه عدد روی خازن مشخص نبود، ظرفیت آن را توسط خازن‌سنج یا انواع مولتی‌ متر و یا LCR متر بدست می‌آوریم.

2. خازن سرامیکی

در بررسی و معرفی انواع خازن می توان به خازن سرامیکی اشاره کرد. این خازن برای مدارهایی با فرکانس بالا بسیار مناسب است. خازن سرامیکی را بیشتر می‌توانید در طراحی و ساخت دستگاه‌های صوتی مشاهده نمود.

خازن سرامیکی از نوع خازن های بدون قطب (خازن خشک) است. جنس صفحات دی الکتریک خازن سرامیکی، سرامیک یا همان چینی می‌باشد. ثابت دی الکتریک سرامیک بسیار بالاست. بهمین خاطر تولیدکنندگان خازن سرامیکی با تغییر ضخامت صفحه‌های سرامیکی، ظرفیت مربوط به این مدل از خازن ها را نیز کم و زیاد می کنند.

خازن سرامیکی می‎‌تواند ظرفیتی در حد میکرو فاراد در ابعاد کوچک فراهم کند. همچنین ولتاژ کاری خازن سرامیکی بسیار بالاست. خازن سرامیکی در لیست ارزان‌ترین انواع خازن ها قرار دارد. این خازن با دی الکتریک های بسیار متنوعی طراحی و تهیه می شوند.

نحوه ی نصب و راه اندازی خازن های سرامیکی بسیار راحت است. شما می توانید با شرکت در دوره آموزش تعمیرات برد فنی پویان، به بهترین شکل ممکن اقدام به استفاده از این قطعات الکترونیکی نمایید.

3. خازن الکترولیتی

خازن الکترولیتی (خازن شیمیایی) در حال حاضر از پرکاربردترین انواع خازن موجود در بازار است. این انواع خازن در مدارهای الکتریکی مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. خازن الکترولیتی (خازن شیمیایی) دارای قطب مثبت و منفی است. روی بدنه خازن الکترولیتی، نواری با رنگ مشخص و مخالف با رنگ کلی خازن وجود دارد. روی این نوار حاوی علامت “منفی” برای مشخص شدن پایه منفی خازن می‌باشد. همچنین روی برد الکترونیکی یک نیم دایره مشکی رنگ وجود دارد. این نیم دایره برای مشخص کردن پایه منفی طراحی شده تا در زمان لحیم کاری اشتباهی رخ ندهد.

ظرفیت خازن الکترولیتی (خازن شیمیایی) و ولتاژ قابل تحمل خازن بر روی آن نوشته شده است. این خازن قالبا در رنج میکروفاراد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع خازن الکترولیتی

در طراحی و ساخت انواع خازن الکترولیتی از دو ماده تانتالیوم و آلومینیوم استفاده می‌کنند. قدرت مربوط به تانتالیوم بسیار بیشتر از آلومینیوم بوده و نشتی کمتری را نیز دارد.

• خازن تانتالیوم (خازن الکترولیتی تانتالیوم).
• خازن آلومینیومی (خازن الکترولیتی آلومینیوم).

از خازن الکترولیتی در مدارهای مسدود کننده و فیلترینگ استفاده می‌شود. قیمت مربوط به خازن الکترولیتی تانتالیوم بیشتر از دیگر انواع خازن است. شما می توانید با توجه به قدرت مالی خود، مناسب‌ترین نوع این خازن را تهیه و خریداری نمایید.

4. خازن ورقه ای (کاغذی و پلاستیکی)

خازن ورقه ای به دو دسته خازن کاغذی و خازن پلاستیکی تقسیم بندی می‌شود.

خازن کاغذی

خازن کاغذی به علت اینکه ثابت دی الکتریک کوچکی دارد، ابعاد فيزيکی بزرگی نیز دارد. از مزايای اين خازنها می‌توان به استفاده از آنها در ولتاژها و جريان‌های بالا اشاره کرد.

خازن پلاستیکی

خازن پلاستیکی در برابر تغییرات دما بسیار مقاوم است. بهمین خاطر از انواع خازن پلاستیکی در مدارهایی استفاده می‌شود که نیاز داریم در مقابل تغییرات دمایی ظرفیت خازن ثابت باشد.

خازن پلی استر

يکی از پرکاربردترین دی الکتريک‌هاي خازن پلاستیکی، پلی استيرن (Polystyrene) است. به خازن پلاستیکی که دارای دی الکتریک پلی استرین است “خازن پلی استر” گفته می‌شود.

5. خازن میکا

از ویژگی های انواع خازن میکا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• داشتن ولتاژ کار بالا.
• عمر طولانی.
• کاربرد در مدارات فرکانس بالا.

ظرفيت خازن میکا تقريباً بين 0.01 تا 1 ميکرو فاراد است.

6. خازن روغنی و خازن گازی

خازن روغنی و خازن گازی بیشترین کاربرد را در صنعت برق دارند. قالبا از خازن روغنی و خازن گازی در مدارهای الکتريکی برای راه اندازی یا اصلاح ضريب قدرت استفاده می‌شود.

7. خازن متغیر

یکی از بهترین انواع خازن ها را، خازن های متغیر شکل داده اند. شما می‌توانید به شکل دستی، ظرفیت مربوط به این خازن ها را تغییر دهید. امروزه از خازن متغیر در تنظیم رزونانس مدار ال سی استفاده می‌کنند. خازن متغير معمولاً از هوا يا پلاستيک بعنوان دی الکتریک استفاده می‌کنند.

با توجه به فرمول ظرفیت خازن که در بالای این مقاله معرفی شد. می‌توان با تغییر در سه فاکتور زیر، ظرفیت خازن را تغییر داد:

• با تغییر فاصله بین صفحات هادی.
• با تغییر مساحت صفحات هادی.
• با تغییر نوع دی الکتریک بین صفحات هادی.

نحوه عملکرد انواع خازن متغير

خازن متغیر با تغيير سطح مشترک صفحات خازن يا تغيير ضخامت دی الکتريک کار می‌کند. با توجه به فرمول ظرفیت خازن دیدیم که ظرفيت خازن نسبت مستقيم با مساحت صفحات هادی دارد.

انواع خازن متغیر

• خازن متغیر واریابل: خازن متغیری که ظرفیتش به وسيله دسته متحرک (محور) تغییر می‌کند را ” خازن واريابل ” می نامند.
• خازن متغیر تریمر: خازن متغیری که ظرفیتش به وسیله پيچ گوشتی تغییر می‌کند را ” خازن تريمر ” می گويند.

بازه تغییر ظرفيت خازن واريابل 10 تا 400 پيکو فاراد است. این مقدار برای خازن تريمر از 5 تا 30 پيکو فاراد می‌باشد. عمده کاربرد خازن های متغیر در گيرنده‌های راديويی و برای تنظيم فرکانس ايستگاه راديويی می باشد.

اصلی ترین کاربرد انواع خازن ها

از مهمترین موارد استفاده انواع خازن ها نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مناسب برای استفاده در سیستم ها و مدارهای ذخیره سازی انرژی.
• مناسب برای طراحی و ساخت انواع لوازم الکترونیکی.
• مناسب برای طراحی انواع وسایل الکترونیکی از جمله لپ تاپ و گوشی.
• مناسب برای طراحی و ساخت انواع موتورهای الکتریکی.

[idea]اینجا ببینید: انواع دوره های آموزش فنی و حرفه ای با مدرک معتبر در آموزشگاه فنی پویان [/idea]

نکات مهم در هنگام استفاده از انواع خازن ها

حال که اطلاعاتی را در خصوص انواع خازن و کاربرد آنها به دست آورید، بهتر است که از مراکز معتبری اقدام به خرید این قطعات نمایید.

آموزشگاه فنی پویان سعی دارد تا یک سری از مهمترین آیتم ها را در خصوص استفاده مقاوم ترین انواع خازن برای شما ارائه دهد. شما نیز با توجه به این موارد می‌توانید مناسب‌ترین نوع خازن را تهیه نمایید. این نکات عبارتند از:

• اگر می خواهید برای مدارهای نوسانگر خود خازن تهیه کنید. بهتر است که خازن های الکترونیکی از نوع تانتالیوم را در اولویت های خود قرار دهید.
• خازن هایی که در مدار ای سی مورد استفاده قرار می گیرند، بایستی ولتاژ 400 ولت به بالا داشته باشند.
• همیشه سعی کنید خازنی را تهیه کنید که قدرت و ظرفیت آن سه برابر بیشتر از منبع تغذیه مدار تان باشد.
• در مدارهای یکسوسازی، توصیه می شود که از خازن هایی با ظرفیت هزار یو اف استفاده کنید.
• اگر قصد دارید تا از خازن در مدارهای صوتی استفاده کنید. بهتر است که خازن هایی با ظرفیت 2200 تا 4700 یو اف را در اولویت های خودتان قرار دهید.

انواع خازن ماشین لباسشویی

1.خازن پارازیتگیر: از این خازن برای کم کردن میزان پارازیت‌هایی که در اثر تولید جرقه در موتورهای اونیورسال ساخته می‌شوند، مورد استفاده قرار می گیرد. چراکه پارازیت‌ها باعث ایجاد اختلال در سیستم‌های صوتی و تصویری می گردند.

2.خازن راه‌انداز: نحوه عملکرد در این خازن به این شکل است که با ایجاد اختلاف فاز بین سیم‌پیچ اصلی و راه‌انداز، گشتاور راه‌اندازی را بالا می‌برند.

3. خازن اصلاح ضریب قدرت : در مدارهای سلفی، برای کاهش خاصیت سلفی و بالا بردن ضریب قدرت استفاده شده و بیشترین کاربرد آن در لامپ‌های فلورسنت و کولرهای آبی است.