sara.akbari

خازن يكي از مهمترين قطعات الكترونيكي در مدارهاي الكتريكي و الكترونيكي است كه براي ذخيره و آزادسازي انرژي الكتريكي استفاده مي‌شود. اين قطعه به دليل ساختار ساده اما عملكرد كارآمد، در انواع مختلف تجهيزات صنعتي و الكترونيكي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در صنعت، خازن‌ها كاربردهاي متنوعي از جمله اصلاح ضريب توان، فيلتر نويز، تنظيم ولتاژ و راه اندازي موتورهاي الكتريكي دارند. در اين مقاله، نگاهي دقيق‌تر به ساختار خازن، انواع آن و نقش‌هاي كليدي آن در صنايع مختلف خواهيم داشت.

خازن چيست؟

خازن يك قطعه الكترونيكي است كه توانايي ذخيره انرژي الكتريكي را به شكل بار الكتريكي دارد. اين قطعه از دو صفحه رسانا با يك ماده نارسانا به نام دي‌الكتريك بين آنها تشكيل شده است. هنگامي كه ولتاژ به دو سر خازن اعمال مي‌شود، بارهاي الكتريكي مخالف روي صفحات آن جمع مي‌شوند و يك ميدان الكتريكي در دي‌الكتريك ايجاد مي‌كنند. برخلاف باتري‌ها، خازن‌ها مي‌توانند انرژي را به سرعت ذخيره و تخليه كنند، به همين دليل است كه در مدارهاي الكترونيكي براي كارهايي مانند فيلتر كردن، تنظيم ولتاژ و تأخير زماني استفاده مي‌شوند. ميزان ظرفيت خازني كه يك خازن مي‌تواند ذخيره كند، بر حسب فاراد اندازه‌گيري مي‌شود.

اجزاي اساسي يك خازن و نحوه ذخيره انرژي توسط آنها

مهمترين اجزاي يك خازن در زير ارائه شده است.

صفحات رسانا

دو صفحه فلزي رسانا كه بار الكتريكي را ذخيره مي‌كنند. اين صفحات معمولاً از مواد فلزي مانند آلومينيوم يا مس ساخته مي‌شوند و به عنوان مكاني براي تجمع بارهاي مثبت و منفي عمل مي‌كنند.

دي‌الكتريك (عايق بين صفحات)

ماده‌اي نارسانا كه بين دو صفحه قرار مي‌گيرد و از تماس مستقيم بين آنها جلوگيري مي‌كند. دي‌الكتريك‌ها از مواد مختلفي مانند هوا، كاغذ، پلاستيك، سراميك يا اكسيدهاي فلزي ساخته مي‌شوند. نوع دي‌الكتريك تأثير مستقيمي بر ظرفيت خازن دارد.

كيسه يا بدنه بيروني

بدنه يك خازن معمولاً از مواد عايق مانند پلاستيك يا فلز با پوشش عايق ساخته شده است و وظيفه محافظت از اجزاي داخلي در برابر آسيب‌هاي مكانيكي و شرايط محيطي را بر عهده دارد.

ترمينال‌ها

دو رابط كه خازن را به مدار متصل مي‌كنند و جريان شارژ و دشارژ را بين خازن و ساير اجزاي مدار برقرار مي‌كنند.

نحوه كار خازن به اين صورت است:

وقتي ولتاژ الكتريكي به دو سر خازن اعمال مي‌شود، يكي از صفحات الكترون (بار منفي) مي‌گيرد و صفحه ديگر به همان مقدار بار مثبت (به دليل كمبود الكترون) جذب مي‌كند. دي‌الكتريك بين صفحات از عبور مستقيم جريان جلوگيري مي‌كند، اما امكان تشكيل ميدان الكتريكي بين دو صفحه را فراهم مي‌كند. انرژي الكتريكي در اين ميدان ذخيره مي‌شود. هرچه دي‌الكتريك قوي‌تر و فاصله بين صفحات كمتر و سطح صفحات بزرگتر باشد، ظرفيت ذخيره انرژي بيشتر است. اين انرژي تا زماني كه نياز به تخليه در مدار باشد، در خازن باقي مي‌ماند.

براي مشاهده انواع خازن ها در سايت صنعت استور كليك كنيد.

كاربردهاي خازن در صنعت چيست؟

خازن‌ها كاربردهاي گسترده و بسيار مهمي در صنعت دارند كه هر كدام نقش خاصي در بهبود عملكرد، افزايش راندمان و محافظت از تجهيزات دارند. مهمترين كاربردهاي خازن در صنعت در زير ارائه شده است.

اصلاح ضريب توان

در سيستم‌هاي قدرت، به ويژه در صنايعي كه بارهاي القايي مانند موتورهاي الكتريكي دارند، ضريب توان كاهش مي‌يابد. استفاده از خازن‌هاي صنعتي ضريب توان را اصلاح كرده و مصرف انرژي را بهينه مي‌كند. اين امر هزينه‌هاي برق را كاهش داده و راندمان سيستم را بهبود مي‌بخشد.

راه‌اندازي موتورهاي الكتريكي (راه‌اندازي موتور)

خازن پمپ چيست؟ در موتورهاي تك فاز، از خازن براي ايجاد اختلاف فاز و راه‌اندازي اوليه موتور استفاده مي‌شود. خازن راه‌انداز يا پيوسته، گشتاور راه‌اندازي را افزايش داده و عملكرد موتور را بهبود مي‌بخشد.

فيلتر نويز

در مدارهاي الكترونيكي صنعتي، از خازن‌ها براي حذف نويز و نوسانات ناخواسته استفاده مي‌شود. اين ويژگي به پايدارتر شدن سيستم‌هاي كنترل صنعتي كمك مي‌كند.

ذخيره انرژي

در سيستم‌هاي UPS، منابع تغذيه بدون وقفه و مدارهاي توان بالا، از خازن‌ها براي ذخيره و آزادسازي سريع انرژي در هنگام قطع برق يا افت ولتاژ استفاده مي‌شود.

جبران بار راكتيو

در كارخانه‌هاي بزرگ كه از تجهيزات القايي زيادي استفاده مي‌شود، خازن‌ها نقش مهمي در جبران توان راكتيو و كاهش بار ترانسفورماتورها دارند.

استفاده در تايمرهاي صنعتي و مدارهاي كنترل

در برخي از مدارهاي كنترل، از خازن‌ها به عنوان عناصر زمان‌بندي براي ايجاد تأخير زماني استفاده مي‌شود.