أنواع المكثفات الكهربائية دليلك الشامل

تنتشر أنواع المكثفات بحيث لا تكاد تخلو منها قطعة إلكترونية، وتختلف عن بعضها من حيث الوظيفة والمعلمات الكهربائية والتركيب والحجم. إذ تكون المكثفات بأشكال وأحجام وتصنيفات كهربائية مختلفة، نستعرض أدناه أبرز أنواع المكثفات وكيفية تصنيفها.

أنواع المكثفات

تقسم أنواع المكثفات اعتمادا على القيمة بشكل أساسي إلى فئتين رئيسيتين: المكثفات ذات القيمة الثابتة والمكثفات المتغيرة، يُصنَّف كلاهما بشكل أكبر على أساس القطبية والمواد العازلة المستخدمة.

المكثفات الثابتة

تستخدم المكثفات الثابتة في الإلكترونيات والدوائر الكهربائية، فهي مصممة لتكون ذات قيمة سعة ثابتة، وتصنَّف حسب القطبية إلى المستقطب وغير المستقطب حسب المواد العازلة المستخدمة. في الواقع تسمى المكثفات الثابتة حسب المادة العازلة المستخدمة في تصنيعها ومن أبرز أنواعها:

مكثف السيراميك

مكثفات السيراميك غير مستقطبة، تتراوح قيمتها من pF إلى μF، مع مجموعة واسعة من جهد العمل يبدأ من بضعة فولت إلى كيلو فولت. تنقسم إلى فئتين: المكثفات القرصية والمكثفات متعددة الطبقات.

القرصية

تتميز القرصية بتصميم بسيط جدًا، كما تحتوي قرص سيراميكي صغير مطلي بالفضة على كلا الجانبين، إذ يعمل القرص والطلاء الفضي ككهرباء سيراميك وأقطاب كهربائية على التوالي. فقد تم طلاء مجموعة القرص والقطب الفضي بمادة عازلة للحماية، تتراوح قيمة سعتها بين 0.5 إلى 1600 pF.

متعدد الطبقات

كما يكون العازل الكهربائي على شكل لوحة أو مكثف سيراميك مجدول، تتراوح سعتها بين 1 pF إلى 1 μF، ويتراوح جهد الانهيار بين 500 فولت إلى 20 كيلو فولت.

تستخدم لتحقيق سعة عالية، حيث يزيد ثابت العزل الكهربائي العالي من سعة المكثفات الخزفية مع الحفاظ على الحجم المادي صغيرًا.

باعتبار أن المكثفات الخزفية غير مستقطبة، لذا تُستخدَم في كل من دوائر التيار المستمر والتيار المتردد.

مكثف الفيلم

كما تُعرَف باسم أغطية الأفلام أو مكثفات أفلام الطاقة، تُصنَع من فيلم بلاستيكي (أو ورق، فيلم معدني) مغطى بأقطاب كهربائية معدنية، وتُوضَع في ملف، مع توصيل الخيوط، ثم تُوضَع في غلاف. تُسمَّى على أساس المادة العازلة المستخدمة، مكثفات البوليستر (مايلار) أو البوليسترين أو البولي كربونات أو التيفلون. 

تتراوح سعة الرقاقة أو المكثف المعدني بين 100 pF إلى 100 uF، في حين تتراوح قيمة المكثف الورقي بين 1 nF إلى 1 μF. تمتلك هذه المكثفات جهد عمل أعلى من المكثفات الخزفية، إذ يتراوح بين 200 فولت إلى 1600 فولت لنوع الورق ومن 50 فولت إلى 600 فولت لمكثفات الأفلام من النوع الرقيق. 

تُستخدَم في إلكترونيات الطاقة بسبب تكلفتها المنخفضة وخصائصها المتميزة بما يتضمن: استقرار درجة الحرارة، انخفاض الحث الذاتي، وESR. 

هذا النوع من المكثفات غير مستقطبة، لذا تستطيع استخدامها في كل من دوائر التيار المتردد والتيار المستمر.

دليل شامل عن مزودات الطاقة ( Power Supply )

مكثف ميكا

تحتوي هذه المكثفات على الميكا كمادة عازلة مغطاة بطبقة رقيقة من الفضة، لذا تسمى بمكثفات الميكا الفضية. تتوفر بسعات تتراوح بين بضعة pF إلى ألف pF مع معدل جهد يتراوح بين بضع مئات من الفولت إلى ألف فولت، إذ تتراوح سعتها من 10 pF إلى 5000 pF.

تُستخدَم عند الترددات العالية وفي المواقف التي تحتاج فقدًا منخفضًا وتغييرًا منخفضًا للمكثف مع الوقت.

مكثف كهربائيا

تأتي بشكل إسطواني مع غمد من البلاستيك الخارجي، تُقَاس بالميكروفاراد ونادرا بالفاراد.

هذه المكثفات مستقطبة، لذا تُستخدَم في الدارات التي تستخدم فيها إشارات التيار المتردد والتيار المستمر. كما تُستخدَم كمرشح تموج في مصدر الطاقة، لتجاوز إشارات التردد المنخفض، وفي الدوائر الإلكترونية بسبب كلفتها المنخفضة وسعتها العالية وسهولة توفرها.

مكثف الألمنيوم كهربائياً

يستخدم الألومنيوم في بناء المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم، إذ تتوفر بسعات تتراوح بين 1 حتى 47000 ميكروفاراد. تمتلك جهد انهيار حوالي 400 فولت، كما تمتلك قدرة عالية على تموج التيار، وتسرب عالي، وضعف التحمل وعمر الخدمة. 

تتميز بأداء ضعيف عند الترددات العالية بسبب ESR، إذ يزداد حجمها مع زيادة السعةK تُستخدم في مكبرات الصوت لتقليل ضوضاء الطنين.

مكثف التنتالوم كهربائياً

يستخدم معدن التنتالوم في بناء مكثفات التنتالوم كهربائياً، تتوفر بسعات تتراوح بين 47 حتى 330 نانو فاراد، تمتلك جهد تشغيل منخفض يتراوح بين 1.5 حتى 40 فولت. 

تتميز بقدرة تيار تموج منخفضة، وتسرب منخفض، كما تتحمل بشكل كبير الجهد العكسي والجهد الزائد، كما أنَّ أداءها ضعيف في الترددات العالية.

يساعد سعتها العالية وحجما الصغير في جعلها الخيار الأول لمصممي الدوائر الإلكترونية في الدوائر المعقدة مثل اللوحة الأم، كما تفيد في التطبيقات العسكرية ومكبرات الصوت المستقرة.

المكثفات المتغيرة

تُصمَّم المكثفات المتغيرة بطريقة تكون قيمة سعتها متغيرة، إذ تُضبَط المساحة بين اللوحين لتغيير سعة المكثف. إذ يتكون بناء مكثفات الضبط من حركتين ميكانيكيتين مهمتين، وهما زاوية حركة المغزل وحركات اللوحة.

حيث تكون الصفائح الموصلة في مكثف الهواء متشابكة (متقاطعة معًا)، إذ تتزاوج الصفائح الثابتة مع الصفائح المتحركة عبر حركة المغزل.

كما تتنوع السعة حسب حركة المغزل (دوران العمود) لتجعل الصفائح المتحركة تتشابك مع صفائح الجزء الثابت. 

تُستخدم المكثفات المتغيرة في دوائر LC لضبط التردد في أجهزة الراديو، وتُسمَّى بمكثفات الضبط. وأبرز أنواعها:

مكثف الهواء

أبسط أنواع المكثفات المتغيرة وهي غير مستقطبة، تكون سعتها صغيرة، بين 100 pF إلى 1 nF، يتراوح جهد تشغيلها بين عشرات إلى آلاف الفولتات.

تستخدم الهواء كعازل في لوحتين موصلتين، إذ يكون جهد انهيار الهواء كعازل أقل وبالتالي يوجد تغيير في الانهيار الكهربائي في المكثف. أحياناً يُنشَأ فراغ بين ألواح المكثفات التي تمتلك ثابت عازل مماثل تقريبًا لثبات الهواء، حيث يكون جهد الانهيار أعلى بالنسبة للفراغ مما يقلّل فرصة حدوث انهيار كهربائي.

تعرف على أنواع مولدات الكهرباء ومبدأ عملها

المكثف الجماعي

يكون هذا النوع مزيج من اثنين أو أكثر من المكثفات المتغيرة المثبتة على عمود مشترك، تُستخدَم في دوائر الراديو AM و FM.

يسمح بالتغيير المتزامن في سعة المكثفات المجمعة وتحصل على الخيوط (مجمعة) من خلال برغي التعديل لتغيير السعة. 

مكثف الانتهازي

تحتوي مكثفات تشذيب أو مكثفات محددة مسبقًا، بالتالي فهي غير مستقطبة، تحتوي عازل موضوع بين لوحين موصلين متوازيين. تستخدم في الحالات التي لا تستدعي الحاجة فيها تغيير قيمة السعة مرة أخرى بعد التعديل الأولي، صُممَّت للتعامل مع الفولتية المنخفضة إلى المتوسطة، وهي ذات كفاءة عالية. 

تستخدم أدوات التشذيب ورقة من المواد العازلة مثل الميكا والمايلار، كما تتراوح القيمة القصوى لأدوات التشذيب بين عدد قليل من pF إلى 200 pF. 

يتم التغيير من خلال تغيير منطقة التداخل بين اللوحات باستخدام برغي التعديل المقدم،  وإلا يُنصح باستخدام أدوات غير معدنية، لأن استخدام المعدن قد يؤثر على قيمة السعة.

في الختام، الجدير بالذكر أن لكل نوع من أنواع المكثفات مواصفات وخصائص معينة لذا يجب الحذر عند اختيار مكثف ما. بحيث يمكن معرفة مواصفات المكثف من خلال المعلومات المطبوعة على جسمه الخارجي، ويمكن فهم خصائصه بالبحث عن تركيبه وبنيته الفيزيائية. 

يُسعدنا دعوتكم للإنضمام لنا على وسائل التواصل الإجتماعي التالية، من هنا :-

من هنا صفحة   الفيسبوك 

من هنا صفحة  الإنستقرام  

ومن هنا   قناة التليجرام