آشنایی با خازن
خازن قطعه الکتریکی است که انرژی الکتریکی را در خود ذخیره می کند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. خازن تشکیل شده از دو صفحه موازی فلزی که در میان آن لایه‌ای از هوا یا عایق قرار دارد. خازنها با نگهداری انرژی الکتریکی و به همراه مقاومت‌ها ، در مدارات تایمینگ کاربرد دارند. همچنین از این قطعه برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم و بعنوان فیلتر استفاده می‌شود خازنها سیگنال های غیر مستقیم AC را عبور می‌دهند ولی از عبور سیگنال های مستقیم DC جلوگیری می کنند.
اجزا تشکیل دهنده ساختمان داخلی خازن :
1 – صفحات هادی
2 – دی الکتریک
هرگاه عایقی بین دو هادی قرار گیرد تشکیل خازن می‌دهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا زیاد است و در بین آنها از دی الکتریکی از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چقدر ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بیشتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است.
خازنها بر حسب ظرفیت به دو گروه تقسیم می‌شوند: خازنهای ثابت و خازنهای متغیر.
الف: خازنهای ثابت: این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند و در حالت عادی ظرفیت آنها تغییر پیدا نمی‌کنند. این نوع خازنها بر اساس جنس ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها ، به گروههای مختلفی تقسیم و در موارد مختلف مصرف می شوند مثل خازنهای سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای ، الکترولیتی و ... اگر ماده دی الکتریک حین فرایند شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی وگرنه آن را خازن خشک می نامند.
ب: خازنهای متغیر:اساس کار این نوع خازنها بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. عوامل موثر بر ظرفیت خازن عبارتند از: فاصله صفحات ، سطح صفحات و نوع دی الکتریک. دی الکتریک این خازنهای معمولا ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. در خازنهای واریابل تغییر ظرفیت بوسیله دسته متحرک یا محور انجام می‌شود و در خازنهای تریمر اینکار به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد. کاربرد خازنهای متغییر در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی می باشد.
انواع خازن:
- خازن سرامیکی
دی الکتریک بکار رفته در آن از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود.
- خازن ورقه‌ای
دی الکتریک این خازنها از جنس کاغذ و مواد پلاستیکی می باشد.
- خازن میکا
از ورقه‌های نازک میکا در بین صفحات خازن استفاده می‌شود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. این خازنها دارای ولتاژ کار بالا ، عمر طولانی می باشند و در مدارات فرکانس بالا کاربرد دارند.
- خازن الکترولیتی
نام دیگر این خازنها، شیمیایی است. بخاطر اینکه دی الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می‌کنند که در عمل ، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی ، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند. روی بدنه خازن کنار پایه منفی ، علامت - نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .
- خازن آلومینیومی
این خازن ها از دو ورقه آلومینیومی یکی آند و دیگری کاتدتشکیل می شوند ورقه‌ای که لایه اکسید روی آن ایجاد می‌شود "آند" و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقه‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. پس از پیچیدن ورقه‌ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می‌بخشد غوطه‌ور می‌سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیمهای خازن از آن می‌گذرد محکم بسته می‌شود.
- خازن تانتالیوم
در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا 3 برابر) سبب می‌شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند.
- خازن کاغذی
جنس دی الکتریک کاغذ آغشته به پارافین است و در ولتاژ پیش از 600 ولت مورد استفاده قرار می گیرند . صفحات این خازنها به صورت نوارهای صاف و طویل از جنس ورقه های قلع است . کاغذ آغشته به پارافین بین دو صفحه ، حکم دی الکتریک را دارد و این هر سه بصورت لوله ، پیچیده شده اند و داخل یک استوانه قرار می گیرند .
- خازن هوا
دی الکتریک آن هوا است و بیشتر برای انتخاب فرکانس مناسب در گیرنده ها با یک سلف به طور موازی بسته می شود . این گونه خازنها از چندین صفحه متحرک اند . صفحات به صورت یک در میان به فاصله منظم از یک دیگر قرار دارند . با چرخش محور که به صفحات متحرک کتصل است ، صفحات متحرک بین صفحات ثابت حرکت می کنند ، سطح موثر صفحات تغییر می کند و در نتیجه ، ظرفیت خازن نیز متناسب با گردش محور تغییر می کند.
- خازن تریمر
ظرفیت این خازنها در مدار بکمک پیچ گوشتی تنظیم می شود که اینکار با تغییر دادن فاصله بین صفحات ، ظرفیت خازن تغییر می کند . دی الکتریک آن معمولا میکا یا سرامیک است و در مدارهای با فرکانس های بالا استفاده فراوان می شود .
اهم چک خازن:
ابتدا خازن را کاملا تخلیه کنید. خازن های داخل مدار را نمی توان با اهم متر چک کرد و می باید حداقل یک پایه خازن را از مدار خارج نمود و پس از تخلیه با اهم متر آزمایش شود رعایت پلاریته ضروری است یعنی اهم متر را باید طوری به خازن متصل نمود که مثبت و منفی باتری داخلی به طرز صحیح به خازن متصل شود.
معایب خازن را می توان به دو دسته تقسیم نمود:
1-اتصال کوتاه
اتصال کوتاه کامل
اتصال کوتاه ناقص (نشتی شدن)
2- قطع شدن
قطع کامل
قطع ناقص (کم ظرفیت شدن)
اتصال کوتاه کامل خازن
در این حالت به علت از بین رفتن عایق بین دو جوشن و برقراری تماس الکتریکی ، خازن تبدیل به یک هادی می گردد. این عیب به کمک اهم متر به سادگی قابل تشخیص است.
اتصال کوتاه ناقص
همه خازن ها بخصوص خازن های الکترولیتی دارای مقداری نشت ذاتی می باشند. اماعیب نشتی شدن به علت تغییر در ساختمان مولکولی خازن هم اتفاق می افتد که در این حالت وقتی اهم متر را به خازن متصل می کنیم. عقربه اهم متر پس از منحرف شدن در برگشت به منته الیه سمت چپ (عدد بی نهایت) برگشته و اهمی را نشان می دهد.
قطع کامل
به علت قطع شدن داخلی یکی از پایه ها ، جوشن خازن دارای ظرفیت حدود صفر بوده که این مورد عیب را می توان به کمک اهم متر تشخیص داد. به این ترتیب که وقتی اهم متر را به خازن متصل می کنیم ، عقربه اهم متر هیچگونه حرکتی نمی کند. برای خازن های کمتر از 100نانو فاراد بهتر است از خازن متر استفاده کنیم.
قطع ناقص یا کم ظرفیت شدن
بیشتر در خازن های الکترولیتی اتفاق می افتد که در آن به علت خشک شدن الکترولیت خازن کم ظرفیت می شود. این مورد عیب را بهتر است بوسیله خازن متر تحلیل کنیم.
