Yleistä

Kondensaattori on hyvin yleinen passiivinen komponentti. Sen rakenne on vastuksen tapaan hyvin yksinkertainen. Kondensaattorin fysikaalinen ominaisuus on kapasitanssi eli kyky varastoida sähköenergiaa. Kapasitanssin tunnus on C ja perusyksikkö faradi, jonka lyhennettä merkitään kirjaimella F. Faradi on kuitenkin melko suuri yksikkö, joten yleensä käytetään sen pienempiä kerrannaisyksiköitä.

Kondensaattori on vastusta mutkikkaampi komponentti sikäli, että sen ominaisuudet ovat riippuvaisia signaalin taajuudesta. Koska eristemateriaalin ominaisuudet riippuvat hieman lämpötilasta ja taajuudesta, kondensaattoreille ilmoitettu kapasitanssi on mitattu +25°C:n lämpötilassa. Elektrolyyttikondensaattorien mittaustaajuus on 50Hz, muiden kondensaattorien 1kHz ja suurtaajuisten keraamisten kondensaattorien 1MHz.

Kondensaattorien rinnankytkennässä kokonaiskapasitanssi suurenee ja sarjakytkennässä pienenee, eli juuri toisin päin kuin vastuksilla.

Piirrosmerkit

Tavallinen kondensaattori
Elektrolyyttikondensaattori
Säädettävä kondensaattori

Kondensaattorityypit

Kondensaattoreita on monia erilaisia ja erityyppisiä eri käyttötarkoituksia varten.

• Muovieristeiset kondensaattorit
• Keraamiset kondensaattorit
• Elektrolyyttikondensaattorit
• Dekadikondensaattorit
• Säädettävät kondensaattorit
• + muutamia erikoisempia

Muovieristeiset kondensaattorit

• Polyesterikondensaattorit (POLKO): halpoja yleiskondensaattoreita
• Polykarbonaattikondensaattorit: vaativampiin käyttökohteisiin, esimerkiksi kytkentäkondensaattoreiksi
• Polystyreenikondensaattorit: vieläkin vaativampiin kohteisiin, esimerkiksi suurtaajuuskäyttöön ja aikavakiopiireihin

Keraamiset kondensaattorit

Keraamiset kondensaattorit (KERKO) ovat yleensä rakenteeltaan nappi-, putki-, pisara- tai laattamallisia. Keraamiset kondensaattorit murtuvat helposti, joten niitä on käsiteltävä erityisen varovaisesti. Pienikin murtuma kondensaattoria suojaavassa kotelossa päästää ilmassa olevaa kosteutta eristemateriaaliin, ja aikaa myöten kondensaattori tuhoutuu.

Elektrolyyttikondensaattorit

Elektrolyyttikondensaattorit pitää aina kytkeä oikein päin! Väärin päin asennettu elektrolyyttikondensaattori voi jopa räjähtää ja samalla vapauttaa myrkyllisiä kaasuja.

elektrolyyttikondensaattoreiden kapasitanssialue ulottuu paljon ylemmäksi kuin muilla kondensaattorityypeillä, joten niihin voidaan varata suuriakin määriä sähköenergiaa.

Elektrolyyttikondensaattoreita on kahta tyyppiä:

• Alumiinielektrolyyttikondensaattori eli elektrolyyttikondensaattori (ELKO)
• Tantaalielektrolyyttikondensaattori eli tantaalikondensaattori (TANKO)

Jos ELKO on päässyt vuotamaan tai räjähtämään, sen elektrolyyttineste kannattaa puhdistaa piirilevyltä mahdollisimman hyvin sillä se voi pahimmassa tapauksessa aiheuttaa tuhoa muille komponenteille, piirilevylle tai sen johdotuksille.

Normaalistihan elektrolyyttikondensaattori on polarisoitu eli se pitää asentaa oikein päin, mutta on myös olemassa eräs erikoistapaus, nimittäin bipolaarinen ELKO, jonka voi kytkeä kummin päin tahansa. Bipolaarisia ELKOja voi tehdä itsekin liittämällä kaksi tavallista ELKOa miinuspäät vastakkain. Tästä muodostuneen bipolaarielkon kapasitanssi lasketaan aivan kuten muutenkin kondensaattorien sarjaankytkennässä. Bipolaarielkoja käytetään lähinnä kaiuttimien jakosuotimissa.

Dekadikondensaattorit

Dekadikondensaattoreita käytetään lähinnä tarkkuusmittauksissa. Kapasitanssia voidaan säätää tietyin välein porrastetusti.

Säädettävät kondensaattorit

Säädettäviä kondensaattoreita on kahta tyyppiä, säätökondensaattorit joita säädetään käsin ja trimmerikondensaattorit jotka ovat työkalusäätöisiä. Suurtaajuuspiireissä trimmerikondensaattorien säätäminen kannattaa tehdä muovisella viritysavaimella, koska metallinen ruuvimeisseli yhdessä käsikapasitanssin kanssa saataa vaikuttaa viritystaajuuteen. Joissakin tapauksissa voi käyttää myös esimerkiksi teräväksi veistettyä tulitikkua tai vastaavaa.

Muut kondensaattorityypit

Harvinaisempia muovieristeisiä kondensaattoreita ovat esimerkiksi polypropyleeni- ja polytetrafluoretyleenikondensaatorit. Muita kondensaattoreita ovat muunmuassa kulta-, paperi-, metallipaperi-, kiille- ja lasikondensaattorit. Yleensä näillä erikoiskondensaattoreilla on huomattavasti korkeampi hinta kuin tavallisilla.

Keraamisia kondensaattoreita	Muovikondensaattoreita	Elektrolyytti- kondensaattoreita
Tantaalikondensaattori	Pintaliitos- kondensaattoreita	Säädettäviä kondensaattoreita

Rakenne

Kondensaattori muodostuu periaatteessa kahdesta toisistaan eristetystä metallilevystä, joihin voidaan varata sähköä.

Keraamisissa kondensaattoreissa eristeen (dielektrisyyden) muodostaa keraaminen massa. Tämän päälle saadaan polttamalla aikaan kondensaattorin ohuet metallikerrokset.

Polyesteri on erikoisen hyvin kondensaattoreihin soveltuva raaka-aine. Sitä käytetään eristeenä. Tämän tekoaineen toiselle puolelle vedetään ohut metallikerros (hopeaa). Kun kaksi tällaista foliota pannaan päällekkäin ja kierretään rullaksi, saadaan kondensaattori.

Elektrolyyttikondensaattori syntyy siten, että toinen napa, metallikalvo, päällystetään äärimmäisen ohuella eristävällä oksidikerroksella. Johtava neste, elektrolyytti, muodostaa toisen navan.

Säädettävissä kondensaattoreissa on yleensä metallilevyjä, joiden asemaa toistensa suhteen säätämällä muutetaan kondensaattorin arvoa. Metallilevyt ovat yleensä asetettu siten, että joka toinen levy on kiinteä ja joka toinen on kiinni jonkinlaisessa akselissa. Metallilevyjen välissä käytetään yleensä ohuita muoviliuskoja eristeenä.

Kondensaattori "päästää lävitseen" vain vaihtovirtaa (poikkeuksena nopeat tasajännitteen muutokset). Vaihtovirrat läpäisevät kondensaattorin sitä paremmin, mitä suurempi on niiden taajuus. Kondensaattorilla on siis taaduudesta riippuva ominaisuus, jota kutsutaan kapasitiiviseksi reaktanssiksi. Sillä on sama yksikkö kuin resistanssilla eli ohmi.

Käyttö

Kondensaattoria ja kapasitanssia käytetään sähkötekniikassa mitä erilaisempiin sovellutuksiin.

Keraamiset kondensaattorit soveltuvat hyvin suurtaajuuskäyttöön kun taas elektrolyyttejä käytetään usein jännitevakavointiin teholähteiden tasasuuntauskytkennöissä ja virransyöttöpuskureina suurehkon varauskykynsä takia. Tantaalikondensaattoreita käytetään kohteissa, joissa vaaditaan erittäin suurta kapasitanssia pienessä tilassa. Säädettäviä kondensaattoreita taasen käytetään oskillaattoreiden ja suurtaajuisten resonanssipiirien värähtelytaajuuden säätämiseen.

Kondensaattoria käytetään vahvistimen sisään- ja ulostuloissa estämään tasavirran läpipääsy. Vaihtovirta läpäisee kondensaattorin.

Kondensaattoria käytetään yleisesti myös häiriönpoistajana relekoskettimien rinnalle kytkettynä. Tämä perustuu kondensaattorin kykyyn varata virtapiikit, jotka syntyvät koskettimessa katkaisuhetkellä. Käyttökohteita ovat esimerkiksi auton katkojan kärjet, loisteputken sytytin ja releiden koskettimet.

Kondensaattoria käytetään myös hidastuspiireissä. Kytkettäessä jännite rele vetää ja kondensaattori varautuu. Kun jännite poistetaan pidentyy releen päästöaika, koska kondensaattori purkaa varauksensa releen kautta.

X- ja Y-kondensaattorit (erikoiskondensaattorit)

X- ja Y-kondensaattorit ovat kondensaattorityyppejä, joita käytetään sähkölaitteiden verkkojännitesuotimissa.

X-kondensaattorit ovat tyypillisesti kytekettynä suoraan vaihe- ja nollajohtimen väliin, joten niiden pitää olla sellaisia, että ne kestävät verkkosähkön hetkittäiset ylijännitteet hajoamatta. X-kondensaattorien tulee kestää 1,2/50 us surge-pulssi seuraavasti:

Y-kondensaattoreita käytetään verkkojännitesuotimissa siten, että ne on kytketty nollan ja suojamaan sekä vaihejohtimen ja suojamaan väliin. Tälläisissä sovellutuksissa kondensaattoreiden pitää olla rakenteeltaan sellaisia, että ne kestävät sähköverkon ylijännitteet sekä ne eivät mene vaurioituessaan herkästi oikosulkuun. Mitään tavallisia yleiskondensaattoreita ei kannata yrittääkään tunkea tälläiseen paikkaan, jossa kondensaattorin vaurioituminen voi aiheuttaa hengenvaarallisen tilanteen. Y-kondensaattorien tulee kestää 1,2/50 us surge-pulssi seuraavasti:

Kondensaattoreista löytyvät merkinnät

Kaikissa kondensaattoreissa ei ole välttämättä kaikkia merkintöjä, esimerkiksi eristemateriaalimerkintää

Numeeriset arvot

Varsinkin elektrolyyttikondensaattoreissa on yleensä varsin selkeät merkinnät ainakin kapasitanssille ja jännitekestolle, yleensä myös lämpötilalle. joissakin keraamisissa ja trimmerikonkissa on vain kolme numeroa, jotka merkitsevät kapasitanssiarvoa. Lukuojheet löydät esimerkiksi vastukset -sivulta. Toki kolmella numerolla olevia merkintöjä saattaa olla muissakin kondensaattorityypeissä.

värikoodilla ilmoitetut arvot

Ensimmäinen, toinen ja kolmas raita voidaan katsoa samasta taulukosta, mistä vastuksienkin värikoodit.

Eristemateriaalimerkinnät

Eristemateriaalien suhteellisia permittiivisyyksiä