Hoe kies ik het juiste artikel?
Een condensator bestaat uit twee platen die vlak bij elkaar zijn opgesteld, maar die elkaar niet raken. De platen zijn dus geïsoleerd van elkaar. Aan elke plaat zit een aansluitdraad. Als er een spanning, bijvoorbeeld van een batterij, op de twee draden wordt aangesloten dan vloeit er uit de batterij gedurende korte tijd een stroompje. Hierdoor wordt er tussen de beide platen een elektrisch veld, een elektrische lading opgebouwd. Als de verbinding met de batterij wordt verbroken, blijft de lading in de condensator aanwezig. Er blijft dus een spanning over de draden van et product staan. Sluiten we nu bijvoorbeeld een klein lampje op de condensator aan, dan gaat dit lampje korte tijd branden en dooft daarna weer uit. De lading die opgeslagen is, wordt door het lampje weer ontladen. Een condensator is dus in staat om gedurende korte of langere tijd elektrische lading op te slaan in een elektrisch veld en deze lading daarna weer terug te geven. Het eerste wordt opladen genoemd, het tweede ontladen. Bij het op- en ontladen verandert de condensator niet van chemische samenstelling. De energie wordt puur in een elektrisch veld opgeslagen.
De relatie tussen capaciteit en condensator
Om de werking van deze artikelen beter te begrijpen bespreken we hierna het principe waar ze op gebaseerd zijn. Een condensator maakt gebruik van het natuurkundige principe van capaciteit. Capaciteit is het hiervoor beschreven vermogen om elektrische lading op te slaan. Dit is een natuurkundige eigenschap van een object om lading op te slaan. In de natuurkunde wordt, als we praten over het begrip capaciteit, onderscheid gemaakt tussen twee natuurkundige modellen. Het eerste model wordt “eigen” capaciteit genoemd, dit is de capaciteit van een object om (statische) lading op te slaan. Denk hierbij aan de grote bollen die je bij een zogenoemde Van de Graaff generator ziet. Het tweede model dat in de natuurkunde voor capaciteit gebruikt wordt, is de “wederzijdse” capaciteit. Dit is de capaciteit om lading op te slaan, in een elektrisch veld tussen twee geleidende oppervlakken. Hierbij zijn de twee oppervlakken geïsoleerd van elkaar opgesteld. Dit tweede fenomeen wordt gebruikt in de elektronica onderdelen die we kennen als condensator.
Capaciteitwaarde en werkspanning
Veel verschillende maten en soorten en hebben verschillende eigenschappen. De belangrijkste eigenschap is de capaciteit van het artikel, deze wordt uitgedrukt in de grootheid Farad (F). De waardes van de condensatoren die in de elektronica gebruikt worden, zijn vaak echter veel kleiner dan de eenheid Farad. De waardes worden dan ook uitgedrukt in microFarad, nanoFarad en picoFarad. MicroFarad is 0,000.001F, de komma verschuift zes plaatsen naar achteren. NanoFarad is 0,000.000.001F, de komma verschuift negen plaatsen. PicoFarad is 0,000.000.000.001F, de komma verschuift twaalf plaatsen. Een condensator van 1 pF heeft dus een veel kleinere capaciteit dan een type van 1 uF. Dit is de maximale spanning die op de twee draden van een condensator gezet mag worden. Een lagere spanning mag dus wel, maar een hogere spanning mag niet. Bij een hogere spanning loop je het gevaar van “doorslag” tussen de twee platen in het product. Hierdoor raakt het isolatiemateriaal tussen de platen beschadigd en kan het onderdeel onbruikbaar worden.
Isolatiemateriaal of diëlektricum
Zoals hierboven beschreven bestaat dit product uit twee geleidende platen die van elkaar geïsoleerd zijn. Tussen deze platen kan gewoon lucht zitten, maar dat is bij vaste elektronicacomponenten niet praktisch. Daarom wordt een duurzaam isolatiemateriaal gebruikt. De eigenschap van het isolatiemateriaal heeft grote invloed op de capaciteitwaarde van de condensator. Materiaal met een hoge diëlektrische constante zorgt voor een hoge capaciteitwaarde. De verschillende soorten isolatiemateriaal of, zoals het ook wordt genoemd, diëlektricum hebben onder verschillende omstandigheden verschillende eigenschappen. Bepaalde materialen functioneren het beste bij lagere frequenties wisselspanning maar verliezen bij hogere frequenties hun diëlektrische capaciteiten. Hierdoor zijn bepaalde soorten condensators wel geschikt voor lagere frequenties, maar niet voor hogere.
Niet polariteitsgevoelige types
Er is een belangrijk onderscheid tussen unipolaire en de bipolaire condensatoren. De ene groep heeft geen plus- of minaansluiting, dit zijn de unipolaire types. Het maakt bij deze groep niet uit hoe je ze aansluit. Vaak worden om esthetische redenen deze unipolaire onderdelen met de belettering naar dezelfde kant gemonteerd, maar dat is dus niet echt nodig. Voorbeelden zijn: keramische condensatoren en foliecondensatoren. Een keramische condensator bestaat uit een keramische isolator waar een metaallaagje op is “gedampt”. Om een hogere capaciteit te behalen wordt er een stapeltechniek toegepast waarbij meerdere keramische en metalen laagjes worden gebruikt. Keramische types worden geleverd met veel verschillende, meestal kleine, capaciteitswaarden. Foliecondensatoren bestaan uit een folie waar een geleidende laag is op gedampt. Door deze film op te rollen, ontstaat een zeer compact product die voor veel toepassingen geschikt is. Een van de bekendste merken die foliecondensatoren maakt is WIMA.
Polariteitsgevoelige types
Als je een condensator wilt hebben met een grote capaciteit, dan kan deze qua fysieke afmetingen behoorlijk groot worden. Om dit probleem te ondervangen worden er speciale productietechnieken toegepast, waardoor bij een hoge capaciteitwaarde de afmetingen klein blijven. Deze techniek heeft een nadeel. De condensator heeft een plus- en een minpool en hij mag maar op één manier worden aangesloten. Als dit type condensator verkeerd om aangesloten wordt, dan is de kans dat deze defect raakt groot. Ze kunnen zelfs uit elkaar springen. Zorg er bij dit type dus altijd voor dat je bij het monteren de polariteit goed in de gaten houdt. Er zijn twee manieren waarop de polariteit aangeven wordt. Een dikke streep is de minpool, een plus teken geeft is de pluspool aan.
Elektrolytische
Bipolaire condensatoren zijn er in verschillende uitvoeringen. De bekendste is de elektrolytische , ook wel elco genoemd. Dit is een condensator die is gemaakt van aluminiumfolie. Een van de laagjes is voorzien van aluminiumoxide. Dit dunne goed isolerende laagje is de eigenlijke isolator. Doordat het heel dun is, heeft de elco een hoge capaciteit. De ruimte tussen de aluminium folielagen wordt opgevuld door een vloeibaar elektrolyt. Elco’s hebben naast hun hoge capaciteit een aantal bijzondere eigenschappen. Elco’s hebben een zelfreparerende eigenschap. Als het aluminium oxidelaagje te dun wordt, dan kan dit worden hersteld door voldoende hoge spanning op de elco te zetten. Overschrijd hierbij nooit de maximale werkspanning! Het is voor de levensduur van een elco gunstig dat er regelmatig spanning op de draden staat. Hierdoor blijft het aluminiumoxide in goede conditie. In de loop van de tijd kan het elektrolyt uit de elco verdampen, waardoor de elco zijn capaciteit verliest. Het elektrolyt bepaalt dus de levensduur van een elco. Hoe hoger de temperatuur van de elco, hoe korter de levensduur van een elco. Bewaar ze dus op een koele plaats.
Tantaal, axiaal en radiaal
Tantaalcondensatoren zijn een speciale uitvoering van elektrolytische condensatoren. De oxidelaag bestaat uit tantaaloxide, dit heeft een hoge diëlektrische constante waardoor dit type een hoge capaciteit bij kleine afmetingen heeft. Het gebruikte elektrolyt is bij dit type vaak in vaste vorm. Tantaalcondensatoren worden door hun kleine afmetingen en omdat ze een langere levensduur dan aluminium elco’s hebben, steeds meer toegepast. Een nadeel van tantaalelco’s is de iets hogere prijs en de hogere gevoeligheid voor doorslag bij overschrijden van de maximale werkspanning. Let bij het gebruik van tantaalcondensatoren dus altijd op de juiste aansluitpolariteit. Afhankelijk van de toepassing en de manier waarop je ze wilt monteren kun je kiezen tussen twee uitvoeringen. Een axiale condensator heeft één aansluit aan elke zijde. Deze onderdelen zijn geschikt om liggend te monteren. Een radiale condensator heeft beide aansluitdraden aan één kant en zijn geschikt om staand te monteren.
Vragen en advies
Zorg er bij keramische types voor dat de draden niet te ver verbuigen, de keramische behuizing raakt dan beschadigd. Gebruik in situaties waar de draden haaks gebogen moeten worden een tangetje om de draad tussen het product en de plek waar je de draad wilt buigen beet te pakken. Zorg bij het solderen van elco’s dat je de verbinding niet langer dan noodzakelijk met ene soldeerbout verwarmt. Te lang verwarmen zal de levensduur van een elco aanzienlijk verkorten. Heb je vragen over een van onze producten of wens je advies bij het kiezen van een product? Bel ons dan op nummer 043-7820543 of neem contact op met onze klantenservice via het contact formulier.
