Kondensatorer

En kondensator er et passivt elektrisk element. dar. Som energiakkumulator har den evnen til at lagre tilført energi i et elektrisk felt, og derfor taler man her også om elektrisk opladning. Kapaciteten udtrykkes i kapacitet F (farad), hvor F svarer til den kapacitet, som en kondensator har, når den oplades i løbet af et sekund for en strøm på en ampere til en elektrisk spænding på et volt.

Set fra et fysisk synspunkt består en kondensator i princippet af to elektrisk ledende flader, kaldet elektroder, og et mellemværende elektrisk isolator, som er dielektrikum. Kapacitetsværdi og spændingsstyrke afhænger af det effektive elektrodeareal, deres indbyrdes afstand og dielektrikets materialespecifikationer.

Hvis man lægger en jævnspænding til en kondensator, løber der en elektrisk strøm, indtil kondensatoren er fuldt opladet, og dens spændingsværdi svarer til spændingskilden. Fra dette tidspunkt flyder der ikke længere en væsentlig strøm, modstanden tenderer derefter mod uendeligt. Samtidig forbliver opladning og energi gemt i kondensatoren. Ved vekselspændinger derimod sker der en kontinuerlig omladning, hvorfor kondensatorer udleder vekselstrømme. Kondensatorer (kapaciteter) opfører sig således nøjagtigt anderledes end induktiviteter, deres elektriske modstand falder med stigende frekvens.

Kondensatorer, der blandt andet anvendes til at udjævne ripplespænding i ensretterkredsløb, som støttekondensatorer, for at kunne overluge kortvarige afbrydelser af forsyningsspændingen gennem den gemte ladning, i filterkredsløb som højpas eller lavpas, til radiostøjdæmpning Som mellemdielektriske kondensatorer i switch-mode-strømforsyninger, til kompensation for reaktiv effekt i energiteknik og som energilagringsenhed, f.eks. til at tænde for blitzlamper eller udløse chokimpulser i medicinske defibrillatorer.

Kondensatorer findes i en lang række forskellige konstruktioner for at opfylde de forskellige krav til det pågældende anvendelsesområde.

Elektrolytkondensatorer, kort kaldet elektrolytkondensatorer, er polerede kondensatorer med meget høj kapacitet i forhold til deres volumen. Som anodemateriale anvendes der en meget tynd aluminiumsfolie. Dielectric består af aluminiumoxid, elektrolyt selv er gul eller flydende. Elektrolytkondensatorer skal altid tilsluttes korrekt, en polvending eller drift af vekselspænding kvitteres med deres hurtige svigt.

Bipolare kondensatorer ligner meget elektrolytkondensatorer meget ved opbygningen. Også de har en høj kapacitet ved lille konstruktion, men kan i modsætning til elektrolytkondensatorer også bruges vekselspænding, da de netop er helt uepolt. De anvendes for eksempel i delefiltre og som koblingskondensator i forstærkerkredsløb.

Drejekondensatorer, også kaldet trimmer til kondensator, trimmere eller skrabere, har en variabel kapacitet, der kan indstilles inden for bestemte grænser. De består af en fast pladepakke, der kan drejes ind i hinanden (i overensstemmelse med stator og rotor). Jo større overdækningen af pladerne og dermed den effektive elektrodeoverflade er, desto større er kapaciteten. Drejekondensatorer anvendes først og fremmest til stemme- og justeringsformål og til tilpasning af impedans i elektroniske kredsløb.

Kondensatorer, der består af metalbelagt plastfolie eller en kombination af metal- og plastfolie, der er sammenrullet til en rulle og danner elektroder og dielektrikum. Foliekondensatorer er egnede til jævn- og vekselspændingsanvendelser og relativt billige. Forholdet mellem størrelse og kapacitet er godt, og nogle af dem har selvhelbredende egenskaber, hvis dielektrikum skulle blive gennemklaget. Ofte anvendes de som støjdæmpningskondensatorer, til lydanvendelser og i automobilområdet.

Keramikkondensatorer, de mest almindelige akronym, er opbygget af tynde oxidlag af keramisk materiale, og derfor kaldes de også keramiske flerlagskondensatorer eller MLCC (Multi Layer Ceramic Capacitor). De findes i et bredt kapacitetsområde fra nogle få pF til i øjeblikket ca. 47 µF og i driftsspændinger fra 6,3 volt til flere tusinde volt. Keramikkondensatorer i SMD-konstruktion er særligt kompakte - med høj potentiel kapacitet. Også Keramikkondensatorer er uden epol og dermed egnet til vekselspændings-anvendelser.

Tantalkondensatorer er opbygget på samme måde som elektrolytkondensatorer og har en polaritet, der ubetinget skal overholdes. De punkter på grund af høj pålidelighed og en meget høj kapacitet i små byggestandarder. SMD-typer er desuden meget stød- og vibrationsbestandige, hvorfor de også gerne anvendes inden for bilelektronik. Som dielektrikum anvendes tantal pentoxid.

Støjbegrænsningskondensatorer, også kaldet radiostyrede støjdæmpningskondensatorer eller sikkerhedskondensatorer, er specielt designet til undertrykkelse af uønskede støjsignaler. I elektriske eller elektroniske apparater lukker de enten kort eller afleder højfrekvente støjsignaler mod jord. Alt efter type skal de opfylde øgede sikkerhedskrav for at undgå farlige driftstilstande og berøringsspændinger i tilfælde af fejl.

Ved supercaps eller superkondensatorer er der tale om passive komponenter, der ligner normale kondensatorer meget, men som opnår betydeligt højere kapacitet i forbindelse med lave driftsspændinger. De har en lav indre modstand, hvilket gør, at de kan bære relativt høje strømme ved op- og afladning. Supercaps er polariseret og derfor kun egnet til jævnspænding. Deres ladning holder dem i relativt lang tid, og derfor anvendes de også gerne i stedet for bufferbatterier.

Nogle kondensatorkonstruktioner kan fås både til konventionel (THT) bestykning og i SMD-teknik. Som udgangspunkt gælder det, at SMD-kondensatorer har fordele i form af stød- og vibrationsstyrke. Ikke alle typer er egnet til jævn- og vekselspænding. Det er vigtigt at tage hensyn til dette for at undgå tab og skader.

Der er også forskelle i levetidsforventningerne. Et eventuelt fald i den aldrende kapacitet bør også tages i betragtning i kredsløbstilopbygningen ved hjælp af et tilsvarende sikkerhedstillæg for kapaciteten. Nogle foliekondensatorer har selvhelbredelsesegenskaber: En kortvarig overbelastning, for eksempel på grund af spændingsspidser, medfører ikke nødvendigvis et komplet udfald.