TỤ ĐIỆN!!! Cấu tạo, phân loại, cách đọc giá trị, ứng dụng, cách kiểm tra tụ điện!!!

TỤ ĐIỆN LÀ GÌ?

• Phần 1. Định nghĩa

• Phần 2. Kí hiệu, đơn vị và một số kiến thức về điện áp, điện dung của tụ điện

• Phần 3. Phân loại tụ điện

• Phần 4. Cách đọc giá trị tụ điện

• Phần 5. Ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống

• Phần 6. Cách kiểm tra tụ điện còn sống hay đã chết, còn tốt hay không tốt?

Phần 1: Định nghĩa

– Tụ điện là linh phụ kiện điện tử thụ động gồm 2 bản cực làm bằng chất dẫn điện, chúng được đặt song song với nhau, giữa lớp đó là một lớp cách điện gọi là chất điện môi ( giấy tẩm dầu, mica, hay gốm, hay không khí, … ). Chất cách điện được lấy làm tên gọi cho tụ điện ví dụ như : tụ giấy, tụ gốm, tụ dầu, hay tụ không khí, …
– Nếu điện trở cũng là loại linh phụ kiện thụ động tiêu thụ điện năng và chuyển thành nhiệt năng thì tụ điện là linh phụ kiện thụ động tích điện tích dưới dạng nguồn năng lượng điện trường, sau đó nguồn năng lượng điện trường được giải phóng. Chính vì điều này lý giải cho việc tích và phóng điện của tụ điện .

Phần 2: Kí hiệu, đơn vị và một số kiến thức về điện áp, điện dung của tụ điện

– Kí hiệu trong mạch điện tử tụ điện có kí hiệu là C với tên English là Capacitor

1. Điện dung của tụ điện

– Điện dung của tụ điện là đại lượng nói lên năng lực tích điện trên hai bản cực của tụ điện. Điện dung càng lớn thì năng lực tích điện càng cao .
– Điện dung của tụ điện phụ thuộc vào vào rất nhiều yếu tố, đặc biệt quan trọng là những yếu tố quyết định hành động quan trọng nhất là : diện tích quy hoạnh bản cực, vật tư làm chất điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực theo công thức như sau : C = e. S / d
– Trong đó :
+ C : Giá trị điện dung của tụ điện, đơn vị chức năng là Fara ( F ) .
+ S : Diện tích bản cực của tụ điện .
+ d : Chiều dày của lớp cách điện .
+ e : Hằng số điện môi của lớp cách điện ( Mỗi một lớp cách điện sẽ có một hằng số điện môi riêng không liên quan gì đến nhau và hằng số này phụ thuộc vào vào rất nhiều yếu tố : Nhiệt độ, áp suất, vật liệu … ) .

– Điện dung có đơn vị chức năng là F ( Fara ), tuy nhiên trong trong thực tiễn thì 1F là giá trị lớn trong bảng giá trị thông số kỹ thuật điện dung của tụ điện nên trong thực tiễn thường sử dụng những đơn vị chức năng khác có giá trị nhỏ hơn 1F là uF, nF, pF, …

– Các đại lượng đặc trưng khác khi tất cả chúng ta tìm hiểu và khám phá về tụ điện đó là : sai số, trở kháng và thông số nhiệt của tụ điện. Trong bài viết này mình sẽ không đề cập quá sâu và cụ thể về những công thức cụ thể đại diện thay mặt cho thông số kỹ thuật quan trọng của tụ điện, mình vừa đưa ra cho những bạn .
+ Sai số : là độ chênh lệch tương đối giữa giá trị điện dung trong thực tiễn và giá trị danh định ghi trên thân của tụ điện, đơn vị chức năng của nó là %, giá trị càng nhỏ, độ đúng chuẩn càng cao .
+ Trở kháng của tụ điện đặc trưng cho năng lực cản trở dòng điện xay chiều của tụ điện
+ Hệ số nhiệt của tụ ( TCC – Temperature Co-efficient of Capacitor ) là độ đổi khác của giá trị điện dung của tụ điện khi nhiệt độ đổi khác 1 độ C, và đơn vị chức năng là ( ppm / độ C ). Giá trị TCC càng nhỏ thì giá trị điện dung càng không thay đổi, do đó mỗi loại tụ chỉ hoạt động giải trí trong một dải nhiệt nhất định .

– Khi đặt vào tụ điện, đơn cử là 2 bản cực của tụ điện phân cực ( 1 chiều cực âm, 1 chiều cực dương ) một điện áp bất kể, thì giữa 2 bản cực lúc này sinh ra một điện trường. Điện áp đặt vào càng lớn thì điện trường càng lớn, nguồn năng lượng cho những Electron tăng cao nên năng lực cải tiến vượt bậc ra khỏi nguyên tử trở thành những Electron tự do tự do, gây nên hiện tượng kỳ lạ dò điện, chất lượng của tụ điện giảm đi. Nếu điện áp quá lớn, tỉ lệ Electron tự do trên một đơn vị chức năng diện tích quy hoạnh tăng lên rất lớn, dòng dò tăng cao một cách không bình thường, lúc này đặc thù cách điện của điện môi trọn vẹn không còn công dụng, người ta gọi đó là hiện tượng kỳ lạ tụ bị đánh thủng. Điện áp một chiều đặt vào tụ khi đó là điện áp đánh thủng .
– Khi sử dụng, tất cả chúng ta cần chọn điện áp đánh thủng lớn hơn điện áp đặt vào tụ vài lần, thường là từ 1,4 lần trở nên. Điện áp đnahs thủng nhờ vào vào đặc thù và bề dày của lớp điện môi. Các tụ có điện áp đánh thủng lớn là những tụ có size lớn và vật liệu điện môi tốt ( Mica hoặc gốm )

– Chú ý: Giá trị một tụ điện đặc trưng bởi thông số điện dung của tụ và sai số đi kèm theo. Sai số này thể hiện dưới nhiều yếu tố và đặc biệt chất điện môi của tụ vẫn tồn tại dòng điện với cường độ rất nhỏ, được gọi là dòng dò. Khi đó có thể coi tụ điện tương đương với một điện trở có giá trị rất lớn cỡ Mega Ohm trở nên

Công thức tính giá trị điện dung tương đương khi nhiều tụ điện mắc nối tiếp

– Các tụ điện mắc tiếp nối đuôi nhau có điện dung tương tự C ( tđ ) được tính bởi công thức : 1 / C ( tđ ) = ( 1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 )

– Trường hợp chỉ có 2 tụ mắc nối tiếp thì C (tđ) = C1.C2 / (C1 + C2 )

– Khi mắc tiếp nối đuôi nhau thì điện áp chịu đựng của tụ tương tự bằng tổng điện áp của những tụ cộng lại. U ( tđ ) = U1 + U2 + U3
– Khi mắc tiếp nối đuôi nhau những tụ điện, nếu là những tụ hóa ta cần chú ý quan tâm chiều của tụ điện, cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ sau :

Công thức tính giá trị điện dung tương đương khi nhiều tụ điện mắc song song:

– Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương tự bằng tổng điện dung của những tụ thành phần cộng lại. C = C1 + C2 + C3
– Điện áp chịu đựng của tụ điện tương tương bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất .
– Nếu là tụ hóa thì những tụ phải được đấu cùng chiều âm khí và dương khí .

Phần 3: Phân loại tụ điện

– Tụ điện như đã được mình đề cập từ ngay phần mở màn được phân loại ra theo tên gọi của chất điện môi và được tách ra 2 loại có giá trị điện dung cố định và thắt chặt và loại có giá trị biến hóa

A. Loại tụ có giá trị điện dung không thay đổi (Gồm hai loại nhỏ hơn là: tụ không phân cực – Tụ không có cực tính, và loại tụ phân cực – Tụ có 2 cực âm và dương)

1. Tụ giấy (Paper Capasitors)

– Tụ giấy là tụ không phân cực có cấu trúc gồm những lá sắt kẽm kim loại xen kẽ với nhau, được tách với nhau qua một lớp giấy tẩm dầu và được cuộn lại theo hình tròn trụ. Điện dung loại tụ này trong trong thực tiễn thường giao động từ 1 nF đến 0.1 uF, điện áp đánh thủng loại tụ này xê dịch khoảng chừng vai trăm Volt .

2. Tụ gốm (Ceramic Capacitors)

Tụ gốm là dòng tụ không phân cực được cấu trúc dựa trên việc ngọt ngào màng sắt kẽm kim loại mỏng dính trên 2 mặt phẳng của đĩa gốm hoặc cũng hoàn toàn có thể ở mặt trong và mặt ngoài của ống hình tròn trụ. Hai điện cực được gắn với màng sắt kẽm kim loại và được bọc trong vỏ chất dẻo. Điện dung tụ đổi khác trong khoanh vùng phạm vi rộng từ cỡ pF đến cỡ 0.5 uF, điện áp đánh thủng tương tự với tụ giấy. Tụ có đặc thù là hoạt động giải trí trong dải cao tần ( dẫn tín hiệu cao tần xuống đất ), và tiêu thụ rất ít nguồn năng lượng .

3. Tụ mica ( Mica Capacitors)

Đây là dòng tụ không phân cực, được cấu trúc bằng cách đặt xen kẽ những lá sắt kẽm kim loại với những lớp Mica ( Hoặc cũng hoàn toàn có thể ngọt ngào những lớp màng sắt kẽm kim loại lên những lớp Mica để tăng thông số điện môi ). Điện dung dòng tụ này xê dịch từ cỡ pF đến 0.1 uF, điện áp đánh thủng rất cao, cỡ vài nghìn Volt. Dòng tụ này có độ không thay đổi cao, dòng dò thấp, sai số nhỏ, tiêu tốn nguồn năng lượng không đáng kể, được sử dụng trong những dải cao tần ( Như trong những máy Radio )

4. Tụ màng mỏng (Plastic-film Capacitors)

– Là dòng tụ không phân cực, sản xuất theo chiêu thức giống tụ giấy, với chất điện môi ở đây sử dụng là Polyester, Polyethylene hoặc Polystyrene có tính mềm dẻo. Dòng tụ này có điện dung thường doa động trong ngưỡng từ 50 pF đến hàng trăm uF ( Thường từ 1 nF – 10 uF ), điện áp đánh thủng rất cao, cỡ vài nghìn Volt. Ứng dụng của nó thường trong những dải tần Audio ( Âm tần ) và Radio ( Cao tần ) .

5. Tụ điện phân (Electrolytic Capacitors): còn được gọi là tụ oxi hóa hay tụ hóa. Đây là loại tụ phân cực, gồm các lá nhôm được cách ly bởi dung dịch điện phân và được cuộn lại thành dạng hình trụ. Khi đặt điện áp một chiều lên hai bản cực của tụ điện, xuất hiện màng oxit kim loại cách điện đóng vai trò lớp điện môi. Tụ điện phân có điện dung lớn, lớp màng oxit kim loại càng mỏng thì giá trị điện dung càng lớn (0.1uF – n.1000uF), điện áp đánh thủng thấp (khoảng vài trăm Volt), hoạt động trong dải âm tần, dung sai lớn, kích thước dao động từ nhỏ tới lớn, giá thành tương đối thấp.

6. Tụ Tantal: là dòng tụ phân cực trong đó tantal được sử dụng thay cho nhôm. Tụ tantal cũng có giá trị điện dung lớn dao động từ 0.1uF – 100uF. Dòng tụ này có kích thước nhỏ, dung sai nhỏ và hiệu suất sử dụng cao. Tụ có mức điện áp đánh thủng khoảng vài trăm Volt và thường được sử dụng trong các mục đích quân sự, mạch âm tần cũng như các mạch số.

B. Loại tụ có thể thay đổi giá trị điện dung của tụ điện bằng cách thay đổi điện tích hiệu dụng giữa 2 bản cực hoặc thay đổi khoảng cách giữa hai bản cực.

1. Tụ xoay (Air-Varialbe Capasitors): gồm các lá động và lá tĩnh được đặt xen kẽ với nhau, hình thành nên bản cực động và bản cực tĩnh. Khi các lá động xoay làm thay đổi diện tích hiệu dụng giữa hai bản cực do đó thay đổi giá trị hiệu dụng của tụ. Giá trị hiệu dụng của tụ xoay phụ thuộc vào số lượng các lá kim loại và khoảng không gian giữa các lá kim loại (Giá trị MAX 50uF – 1000uF và giá trị MIN là n.pF). Điện áp đánh thủng cực đại dao động trong khoảng vài KV. Tụ xoay là tụ không phân cực và thường được sử dụng trong máy thu Radio để chọn tần.

2. Tụ vi chỉnh (Trimmer): kahsc với tụ xoay là điều chỉnh diện tích hiệu dụng giữa các bản cực, tụ vi chỉnh có thể thay đổi giá trị bằng cách thay đổi khoảng cách giữa các bản cực. Tụ có cấu tạo gồm các lá kim loại đặt xen kẽ với nhau, ở giữa là lớp điện môi, khoảng cách giữa các bản cực của tụ thay đổi nhờ ốc vít điều chỉnh được.

– Thông thường, tụ được nối song song cùng với tụ xoay với mục tiêu tăng năng lực kiểm soát và điều chỉnh. Dòng tụ có giá trị điện dung đổi khác ( n. pF – 200 pF ), với những đặc thù như điện áp đánh thủng mức trung bình, hiệu suất thao tác cao ( Mức tiêu thụ nguồn năng lượng thấp ). Dòng tụ này là loại tụ không phân cực .

3. Tụ đồng trục chỉnh: là dòng tụ đồng trục gồm 2 ống hình trụ kim loại được bọc lớp nhựa lồng vào nhau. Lớp nhựa đóng vai trò là lớp điện môi. Ống ngoài cố định đóng vai trò là bản cực tĩnh, ống bên trong có thể trượt đóng vai trò là bản cực động, do đó diện tích hiệu dụng giữa 2 bản cực có thể thay đổi điện dung của tụ. Giá trị điện dung (C = n.pF – 100pF), và được ứng dụng trong mạch cao tần.

Phần 4: Cách đọc giá trị tụ điện

– Thường thí những dòng tụ hóa, tụ tantal, … thông số kỹ thuật sẽ ghi trực tiếp lên thân tụ gồm :
+ Giá trị điện dung
+ Điện áp đánh thủng
+ Hoạt động trong môi trường tự nhiên có nhiệt độ MIN, MAX
+ Xuất xứ, mã SP
– Các dòng tụ ghi trên thân là 102, hay 105 ý nghĩa là : với dòng tụ ghi 102 tức thông số kỹ thuật điện dung tụ là 10 và thêm 2 số 0 đằng sau nó = 10 00 pF = 1 nF, không phải là 102 pF, tương tự như với dòng tụ 105 thì thông số kỹ thuật điện dung tụ là : 10 và thêm 5 số 0 đằng sau nó = 10 00000 = 10 00000 pF = 1 uF chứ không phải 105 pF
– Sai số những dòng tụ những bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm tùy theo dòng mà có những sai số khác nhau, để qua đó, nắm vững được chi tiết cụ thể tụ điện .

Phần 5: Ứng dụng tụ điện trong cuộc sống

– Do đặc thù tụ điện là dung kháng của tụ tỉ lệ nghịch với tần số f của dòng điện, tần số càng cao thì dung kháng của tụ càng nhỏ và ngược lại. Có thể nói : Tụ có công dụng chặn nguồn 1 chiều và dẫn tín hiệu cao tần. Tụ thường được ứng dụng trong những mạch như sau :
+ Tụ ghép tầng : Ngăn thành phần một chiều mà chỉ cho thành phần xoay chiều qua, cách ly những tầng về thành phần một chiều, bảo vệ điều kiện kèm theo hoạt động giải trí độc lập của từng tầng trong chính sách một chiều. Đối với tín hiệu cao tần hoàn toàn có thể sử dụng tụ phân cực hoặc tụ không phân cực, tuy nhiên so với tín hiệu tần số thấp phải sử dụng tụ phân cực ( Tụ hóa, tụ Tantal có điện dung lớn ) .
+ Tụ thoát : Loại bỏ tín hiệu không hữu dụng xuống đất ( tạp âm )
+ Tụ lọc : Được sử dụng trong những mạch lọc ( thông cao, thông thấp, thông dải hoặc chặn dải ) ( Kết hợp với tụ điện hoặc cuộn dây để tạo ra mạch lọc thụ động ) .
+ Tụ cộng hưởng : Dùng trong những mạch cộng hưởng LC để chọn tần Ngoài ra tụ còn có đặc thù tích và phóng điện nên được sử dụng trong những mạch chỉnh lưu để là phẳng điện áp một chiều
+ Ngoài ra tụ còn có công dụng tích điện và phóng điện nên thường được dùng trong những mạch chỉnh lưu là phẳng điện áp 1 chiều .

Phần 6: Cách kiểm tra xem tụ điện còn sống hay đã chết

– Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm :
+ Tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập, đểphát hiện tụ dò rỉ hoặc bị chập ta quan sát hình ảnh sau đây

+ Đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm. Ở hình ảnh trên là phép đo kiểm tra tụ gốm, có ba tụ C1, C2 và C3 có điện dung bằng nhau, trong đó C1 là tụ tốt, C2 là tụ bị dò và C3 là tụ bị chập .
+ Khi đo tụ C1 ( Tụ tốt ) kim phóng lên 1 chút rồi quay trở lại vị trí cũ ( Lưu ý những tụ nhỏ quá < 1 nF thì kim sẽ không phóng nạp ) + Khi đo tụ C2 ( Tụ bị dò ) ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không quay trở lại vị trí cũ . + Khi đo tụ C3 ( Tụ bị chập ) ta thấy kim lên = 0 Ω và không quay trở lại . + Lưu ý : Khi đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ đeo tay ở thang x1KΩ hoặc x10KΩ, và phải hòn đảo chiều kim đồng hồ đeo tay vài lần khi đo . - Đo kiểm tra tụ hóa : + Tụ hóa ít khi bị dò hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng bị khô ( Khô hóa chất bên trong lớp điện môi ) làm điện dung của tụ bị giảm, để kiểm tra tụ hóa, ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt có cùng điện dung, hình ảnh dưới đây minh họa những bước kiểm tra tụ hóa .

+ Để kiểm tra tụ hóa C2 có trị số 100 µF có bị giảm điện dung hay không, ta dùng tụ C1 còn mới có cùng điện dung và đo so sánh .
+ Để đồng hồ đeo tay ở thang từ x1Ω đến x100Ω ( Điện dung càng lớn thì để thang càng thấp )
+ Đo vào hai tụ và so sánh độ phóng nạp, khi đo ta hòn đảo chiều que đo vài lần .
+ Nếu hai tụ phóng nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt, ở trên ta thấy tụ C2 phóng nạp kém hơn do đó tụ C2 ở trên đã bị khô .
+ Trường hợp kim lên mà không quay trở lại là tụ bị dò .

+ Chú ý: Nếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trên mạch, ta cần phải hút rỗng một chân tụ khỏi mạch in, sau đó kiểm tra các bước như trên.

==>> Linh Kiện Thành Công: chuyên bán và cung cấp các loại tụ điện phận cực, không phân cực,…  >>TẠI ĐÂY<<

( Sưu tầm và biên dịch )

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư