خازن

[bigbang]

خازن ها انرژی الكتریكی را نگهداری می كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تایمینگ استفاده می شوند . همچنین از خازن ها برای صاف كردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می شود . از خازن ها در مدارات بعنوان ***** هم استفاده می شود . زیرا خازن ها به راحتی سیگنالهای غیر مستقیم AC را عبور می دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم DC می شوند .
ظرفیت :
ظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانائی نگهداری انرژی الكتریكی است . ظرفیت زیاد بدین معنی است كه خازن قادر به نگهداری انرژی الكتریكی بیشتری است . واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص كننده ظرفیت بالا می باشد . بنابراین استفاده از واحدهای كوچكتر نیز در خازنها مرسوم است . میكروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پیكوفاراد pF واحدهای كوچكتر فاراد هستند .

µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F

n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF

p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF

انواع مختلفی از خازن ها وجود دارند كه میتوان از دو نوع اصلی آنها ، با پلاریته ( قطب دار ) و بدون پلاریته ( بدون قطب ) نام برد .

خازنهای قطب دار :

الف - خازن های الكترولیت
در خازنهای الكترولیت قطب مثبت و منفی بر روی بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار می گیرند . دو نوع طراحی برای شكل این خازن ها وجود دارد . یكی شكل اَكسیل كه در این نوع پایه های یكی در طرف راست و دیگری در طرف چپ قرار دارد و دیگری رادیال كه در این نوع هر دو پایه خازن در یك طرف آن قرار دارد . در شكل نمونه ای از خازن اكسیل و رادیال نشان داده شده است .
در خازن های الكترولیت ظرفیت آنها بصورت یك عدد بر روی بدنه شان نوشته شده است . همچنین ولتاژ تحمل خازن ها نیز بر روی بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب یك خازن باید این ولتاژ مد نظر قرار گیرد . این خازن ها آسیبی نمی بینند مگر اینكه با هویه داغ شوند .
ب - خازن های تانتالیوم
خازن های تانتالیم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهای الكترولیت معمولاً ولتاژ كمی دارند . این خازن ها معمولاً در سایز های كوچك و البته گران تهیه می شوند و بنابراین یك ظرفیت بالا را در سایزی كوچك را ارائه می دهند .
در خازنهای تانتالیوم جدید ، ولتاژ و ظرفیت بر روی بدنه آنها نوشته شده ولی در انواع قدیمی از یك نوار رنگی استفاده می شود كه مثلا دو خط دارد ( برای دو رقم ) و یك نقطه رنگی برای تعداد صفرها وجود دارد كه ظرفیت بر حست میكروفاراد را مشخص می كنند . برای دو رقم اول كدهای استاندارد رنگی استفاده می شود ولی برای تعداد صفرها و محل رنگی ، رنگ خاكستری به معنی × 0.01 و رنگ سفید به معنی × 0.1 است . نوار رنگی سوم نزدیك به انتها ، ولتاژ را مشخص می كند بطوری كه اگر این خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشكی 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبی 20 ولت ، خاكستری 25 ولت و سفید 30 ولت را نشان می دهد .
برای مثال رنگهای آبی - خاكستری و نقطه سیاه به معنی 68 میكروفاراد است .
آبی - خاكستری و نقطه سفید به معنی 8/6 میكروفاراد است .
خازنهای بدون قطب :
خازن های بدون قطب معمولا خازنهای با ظرفیت كم هستند و میتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . این خازنها در برابر گرما تحمل بیشتری دارند و در ولتاژهای بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ... عرضه می شوند .
پیدا كردن ظرفیت این خازنها كمی مشكل است چون انواع زیادی از این نوع خازنها وجود دارد و سیستم های كد گذاری مختلفی برای آنها وجود دارد . در بسیاری از خازن ها با ظرفیت كم ، ظرفیت بر روی خازن نوشته شده ولی هیچ واحد یا مضربی برای آن چاپ نشده و برای دانستن واحد باید به دانش خودتان رجوع كنید . برای مثال بر 1/0 به معنی 0.1µF یا 100 نانوفاراد است . گاهی اوقات بر روی این خازنها چنین نوشته می شود ( 4n7 ) به معنی 7/4 نانوفاراد . در خازن های كوچك چنانچه نوشتن بر روی آنها مشكل باشد از شماره های كد دار بر روی خازن ها استفاده می شود . در این موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهید تا ظرفیت بر حسب پیكوفاراد بدست اید . بطور مثال اگر بر روی خازنی عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفیت برابر خواهد بود با 1000 پیكوفاراد یا 1 نانوفاراد .
خازن ها با هر ظرفیتی وجود ندارند . بطور مثال خازن های 22 میكروفاراد یا 47 میكروفاراد وجود دارند ولی خازن های 25 میكروفاراد یا 117 میكروفاراد وجود ندارند .
دلیل اینكار چنین است :
فرض كنیم بخواهیم خازن ها را با اختلاف ظرفیت ده تا ده تا بسازیم . مثلاً 10 و 20 و 30 و . . . به همین ترتیب . در ابتدا خوب بنظر می رسد ولی وقتی كه به ظرفیت مثلاً 1000 برسیم چه رخ می دهد ؟
مثلاً 1000 و 1010 و 1020 و . . . كه در اینصورت اختلاف بین خازن 1000 میكروفاراد با 1010 میكروفاراد بسیار كم است و فرقی با هم ندارند پس این مسئله معقول بنظر نمی رسد .
برای ساختن یك رنج محسوس از ارزش خازن ها ، میتوان برای اندازه ظرفیت از مضارب استاندارد 10 استفاده نمود . مثلاً 7/4 - 47 - 470 و . . . و یا 2/2 - 220 - 2200 و . . .
مختصر نویسی مقدار مقاومتها :
در نقشه ها معمولاً بمنظور تند نویسی و مختصر نویسی ممكن است از عبارات مخففی نظیر R استفاده شود . در زیر مثالهائی برای اطلاع علاقمندان آورده شده است .

560R means 560
2K7 means 2.7 k= 2700
39K means 39 k
1M0 means 1.0 M= 1000 k

ترانسفورماتور
ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصیات آنها به سه دسته كوچك متوسط و بزرگ دسته بندی كرد. ساختن ترانسفورماتورهای بزرگ و متوسط به دلیل مسایل حفاظتی و عایق بندی و امكانات موجود ، كار ساده ای نیست ولی ترانسفورماتورهای كوچك را می توان بررسی و یا ساخت. برای ساختن ترانسفورماتورهای كوچك ، اجزای آن مانند ورقه آهن ، سیم و قرقره را به سادگی می توان تهیه نمود.اجزای تشكیل دهنده یك ترانسفورماتور به شرح زیر است؛
هسته ترانسفورماتور:
هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه های نازك است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه می شود. برای كم كردن تلفات آهنی هسته ترانسفورماتور را نمی توان به طور یكپارچه ساخت. بلكه معمولا آنها را از ورقه های نازك فلزی كه نسبت به یكدیگر عایق‌اند، می سازند. این ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلیاژی از سیلیسیم (حداكثر 4.5 درصد) كه دارای قابلیت هدایت الكتریكی و قابلیت هدایت مغناطیسی زیاد است ساخته می شوند.
در اثر زیاد شدن مقدار سیلیسیم ، ورقه‌های دینام شكننده می شود. برای عایق كردن ورقهای ترانسفورماتور ، قبلا از یك كاغذ نازك مخصوص كه در یك سمت این ورقه چسبانده می شود، استفاده می كردند اما امروزه بدین منظور در هنگام ساختن و نورد این ورقه ها یك لایه نازك اكسید فسفات یا سیلیكات به ضخامت 2 تا 20 میكرون به عنوان عایق در روی آنها می مالند و با آنها روی ورقه ها را می پوشانند. علاوه بر این ، از لاك مخصوص نیز برای عایق كردن یك طرف ورقه ها استفاده می شود. ورقه های ترانسفورماتور دارای یك لایه عایق هستند.
بنابراین ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته باید سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌های ترانسفورماتورها را به ضخامت های 0.35 و 0.5 میلی متر و در اندازه های استاندارد می سازند. باید دقت كرد كه سطح عایق شده ى ورقه های ترانسفورماتور همگی در یك جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر این تا حد امكان نباید در داخل قرقره فضای خالی باقی بماند. لازم به ذكر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جای بگیرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نیز جلوگیری شود.
سیم پیچ ترانسفورماتور:
معمولا برای سیم پیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور از هادی های مسی با عایق (روپوش) لاكی استفاده می‌كنند. اینها با سطح مقطع گرد و اندازه‌های استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص می‌شوند. در ترانسفورماتورهای پرقدرت از هادیهای مسی كه به صورت تسمه هستند استفاده می‌شوند و ابعاد این گونه هادی‌ها نیز استاندارد است.
توضیح سیم پیچی ترانسفورماتور به این ترتیب است كه سر سیم پیچ‌ها را به وسیله روكش عایقها از سوراخهای قرقره خارج كرد، تا بدین ترتیب سیم ها قطع (خصوصا در سیمهای نازك و لایه‌های اول) یا زخمی نشوند. علاوه بر این بهتر است رنگ روكش‌ها نیز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهای دارای چندین سیم پیچ ، را به راحتی بتوان سر هر سیم پیچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سیم پیچی یا تعمیر سیم پیچهای ترانسفورماتور باید آنها را با ولتاژهای نامی خودشان برای كنترل و كسب اطمینان از سالم بودن عایق بدنه و سیم پیچ اولیه ، بدنه و سیم پیچ ثانویه و سیم پیچ اولیه آزمایش كرد.
قرقره ترانسفورماتور:
برای حفاظ و نگهداری از سیم پیچ‌های ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهای كوچك باید از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره باید از مواد عایق باشد قرقره معمولا از كاغذ عایق سخت ، فیبرهای استخوانی یا مواد ترموپلاستیك می سازند. قرقره هایی كه از جنس ترموپلاستیك هستند معمولا یك تكه ساخته می شوند ولی برای ساختن قرقره های دیگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روی همدگر سوار كرد. بر روی دیواره های قرقره باید سوراخ یا شكافی ایجاد كرد تا سر سیم پیچ از آنها خارج شوند.
اندازه قرقره باید با اندازه ى ورقه‌های ترانسفورماتور متناسب باشد و سیم پیچ نیز طوری بر روی آن پیچیده شود. كه از لبه های قرقره مقداری پایین تر قرار گیرد تا هنگام جا زدن ورقه‌های ترانسفورماتور ، لایه ى رویی سیم پیچ صدمه نبیند. اندازه قرقره های ترانسفورماتورها نیز استاندارد شده است.