«خازن های ضداختلال»، همچنین «خازن های ضداختلالات فرکانس رادیویی»، «خازن های مسدودکننده» و یا «خازن های حفاظتی» خازن های الکتریکی هستند که به عنوان مثال در فیلترهای شبکه ی برق شهری، و برای کاستن از اختلالات در دستگاه های دریافت امواج رادیویی به کار گرفته می شوند.  این دسته از خازن ها سیگنال های اختلالی دارای فرکانس بالا را جذب خود کرده و آنها را از مسیر خود به «زمین دستگاه» (شاسی) یا «خط زمین» (ارت) منتقل می کنند، و یا آنها را اتصال کوتاه می کنند و به این ترتیب اختلالات الکترومغناتیسی را تضعیف و سرکوب کرده و راه عبور آنها را به قسمت های دیگر مدار می بندند و مسدود می کنند.

این خازن ها از نظر الکتریکی بایستی به نحوی پرداخته شده باشند که باقیمانده ی سیگنال های اختلالی از مرز های الزام آور در استانداردهای اختلالات الکترومغناتیسی (EMC) مندرج ذیل استاندارد EN 61000-6-3 (در مکان های مسکونی) و EN 61000-6-4 (در صنایع)  تخطی نکند. علاوه بر این، خازن های ضد اختلالات رادیویی باید عملکردی دوطرفه داشته باشند، به این معنی که هم دستگاه را از اضافه ولتاژ های لحظه ای و آنی که سرچشمه ی آنها در منبع تغذیه قرار دارد (Transiens) مصون نگه دارند، و هم اختلالات برگشتی از دستگاه به شبکه ی تامین برق را تضعیف کنند.

خازن های ضداختلال با «فن آوری حفره گذر» (Through-Hole Technology)، یعنی افزاره با ساختمان معمولی با پایانه های سیم دار، به صورت خازن هایی با «دی الکتریک» های متفاوت تولید می شوند این خازن ها عبارتند از:

  • خازن های سرامیکی (Ceramic Capacitor)،
  • خازن های «فلز-کاغذ» (Metel-Paper = MP Capacitor)،

و به صورت خازن های «فویل پلاستیکی» از جنس فویل های:

  • «پلی پروپیلن» (MKP Capacitor) و
  • «پلی استر» (MKT Capacitor).

این خازن ها در «فن آوری نصب سطحی»  (SMT) در حال حاضر فقط به صورت خازن سرامیکی ساخته می شوند.

.

4700pF250VAC   MP-2uF_250VDC

شکل ظاهری سه نوع خازن های ضداختلال

.

طبقه بـندی خازن های ضداختلال

برای سدّ کردن و ضعیف کردن سیگنال های اختلالی، خازن های « ضداختلال رادیویی» به کار گرفته می شوند که بر حسب الزامات کاری و قانونی به عنوان خازن های رده یا کلاس X و Y تعریف می شوند.

خازن های رده X بنا به تعریف استاندارد IEC 60384-1 خازن هایی با “ظرفیت نامحدود” هستند که بین خط فاز و سیم صفر (نول) و یا بین دو فاز بسته می شوند. آنها برای وظایفی پیش بینی شده اند که در آنها خراب شدن این خازن ها به خاطر اتصال کوتاه موجب بروز برق گرفتگی نشود.

.

خازن ضداختلال

.

راهنمای خازن های ضد اختلالات رادیویی «رده X»
زیر رده کـاربـرد ولتاژ قله ی پالس کاری استحکام الزامی در مقابل ایمپالس
X1 کاربرد تحت قله ولتاژهای بالا ۲/۵ تا ۴ کیلوولت ۴ کیلوولت برای C < 1µF
X2 کاربردهای عمومی

کمتر از

۲/۵ کیلوولت

۲/۵ کیلوولت برای C < 1µF
X3 کاربردهای عمومی

کمتر از

۱/۲ کیلوولت

.

خازن های رده Y بر اساس IEC60384-1 خازن هایی هستند که بین خطی که نسبت به فاز صفر است (خط نول مربوط به یک فاز) و جعبه یا تابلوی برق زمین شده ای که در معرض تماس و لمس شدن است نصب می شوند. این خازن ها علیرغم ظرفیت پایین، موجب ارتقای اثبات پذیر حفاظت الکتریکی و مکانیکی می شوند، زیرا به شرط به کاربردن آنها در یک دستگاه، در صورت خرابی بر اثر اتصال کوتاه، هیچ خطر برق گرفتگی متوجه انسان و حیوان نخواهد بود.

.

راهنمای خازن های ضداختلال رده «Y»
زیر رده نوع ایزولاسیون

گام مجاز ولتاژی

(محدوده ولتاژ نامی)

استحکام الزامی

در مقابل ایمپالس

Y1 عایق دو گانه یا تقویت شده زیر ۵۰۰ ولت متناوب ۸ کیلوولت
Y2 عایقکاری معمولی یا اضافی بین ۱۵۰ تا ۳۰۰ ولت AC ۵ کیلوولت
Y3 عایقکاری معمولی یا اضافی بین ۱۵۰ تا ۲۵۰ ولت AC
Y4 عایقکاری معمولی یا اضافی زیر ۱۵۰ ولت AC ۲/۵ کیلوولت

.

ساختار و شکل بدنه

چون رفع اختلال فرکانس بالا به شکل ساختمانی افزاره ی ضداختلال هم بستگی دارد، خازن های ضداختلال رادیویی به چندین شکل و فرم در بازار به چشم می خورند:

  • خازن های X یا Y به صورت افزاره های تکی با دو پایانه.
  • خازن های XY با ۳ پایانه به عنوان خازن های ترکیبی دربردارنده ی خازن های X و Y در یک محفظه. این خازن ها در یک مرحله ی کاری پیچیده می شوند و از داخل به صورت ستاره یا مثلث مداربندی می شوند.
  • «خازن های میان گذر» (Feed-Through Capacitor) دارای یک رسانای محوری مرکزی برای تامین جریان کاری. فرم آن می تواند هم محور (کواکسیال) یا غیرکواکسیال باشد.

.

کـاربـرد

خازن های Y ترجیحاً در دستگاه های تک فازِ جریان متناوب به کار برده می شوند. دوشاخه هایی که در ایران به کار برده می شوند را می توان از دو جهت  به پریز برق زد. بنابراین نمی توان از پیش دانست که کدام یک از دو سیم دوشاخه به فاز متصل خواهد شد. به این دلیل هر دو خازن Y را برای صاف کردن اختلالات به خط حفاظتی یا همان «ارت» دستگاه وصل می کنند، علیرغم این که در واقع وجود ارت ضرورت نداشته است. تنها استثنا آنجا است که خط حفاظتی ارت مجاز باشد که برای مقاصد دیگری به جز « زمین کردن حفاظتی» و حفظ جان انسان در برابر برق گرفتگی به کار برده شود. هنگام بروز اتصال کوتاه در خازن، خط فاز با خط ارت و از آن طریق با محفظه ی فلزی دستگاه تماس و ارتباط پیدا می کند. به این دلیل، خازن های رده ی Y باید استانداردهای حفاظتی به مراتب بالاتر از خازن های رده ی X داشته باشند.خارن های اخیر در مدارهای سه فاز به کار گرفته می شوند. در سامانه های سه فاز، به علت نوع اتصالات نر و ماده (دوشاخه و پریزهای سه فاز) از پیش مشخص است که برکدام سیم ها خطوط فاز متصل خواهند شد. بنابراین، استفاده از خط حفاظتی ارت در فیلترهایی که در شبکه ی برق متناوب سه فاز به کار می روند، ضرورت ندارد.

.

حـفـاظـت

برای این که کارکرد حفاظتی خط ارت به مخاطره نیفتد، و همچنین به علت به کار گیری بی واسطه و مستقیم در شبکه ی کم اهم، برای خازن های X و Y الزامات حفاظتی بالاتری در نظر گرفته شده است که در هر کشوری توسط سازمان استاندارد مرتبط امتحان و آزمایش می شود و با مهر آنها گواهی می گیرد. معتبرترین این مهرها عبارتند از NEMKO, DEMKO, SEMKO و VDE که این آخری نام سازمان مربوطه در کشور آلمان است. در چهارچوب برنامه ی هماهنگی استانداردهای اروپایی، کشورهای عضو اروپای واحد در سال ۲۰۰۰ میلادی توافق کردند که استانداردهای متقابل را بپذیرند و یک علامت واحد (ENEC) را مورد استفاده قرار دهند. با وجود این، هنوز هم می توان خازن های ضداختلال تازه ساختی را دید که در صورت وجود سطح کافی علامت های استاندارد متعددی روی آنها نقش شده اند، زیرا در بسیاری از کشورهای قاره ی آمریکا فقط خازن هایی که استاندارد UL (مخفف Undereriters Laboratories) را داشته باشند، مورد تایید قرار می گیرند. همچنین کشور کانادا و خیلی از کشورهای غیراروپایی سازمان استاندارد خود را دارند و تایید خود را با علامت ویژه ی خودشان اعلان می کنند.

این خازن ها با الزامات ویژه ی حفاظتی دارای دوام ولتاژی بالاتر و توان تحمل بالا در برابر بارهای ضربه ای هستند. خازن های X1 در مقابل پالس های ولتاژی تا ۴۰۰۰ ولت، X2-ها تا ۲۵۰۰ ولت و خازن های Y تا دو برابر ولتاژ پالس دوام می آورند. علاوه بر این، بر اساس استاندارد UL این خازن ها در زمان خراب شدن نباید شعله بکشند و نباید از آنها موادی که رسانای الکتریسیته باشند ترشح شود یا نشت کند تا نتوانند سبب بروز اتصال کوتاه در نقاط دیگر مدار شوند. همچنین فرآیند تخریب به صورت ترکیدگی (انفجار مجاز نیست) و ترک برداشتن این افزاره ها بایستی خفیف و با شتاب پایین اتفاق بیفتد.

 

خازن های ضداختلال آسیب دیده

.

استاندارد حفاظتی بالای خازن های X و Y تا حدود سال ۱۳۷۰ خورشیدی فقط با استفاده از خازن های سرامیک و خازن های کاغذی ویژه ای قابل دستیابی بود. خازن های MP به علت آغشتگی و اشباع بودن از رزین، حتی تا امروز به عنوان یکی از مطمئن ترین راه حل های ضداختلالی به حساب می آید، زیرا تست زیر بار این خازن ها مطابق دستورالعمل ها و الزامات استاندارد، در بدترین حالت، فقط باعث بادکردن (پف کردن) محفظه ی خازن می شود. خراب شدن این خازن ها همواره در جریان سرویس و نگهداری اتفاق می افتد! از سال ۱۳۷۰ خورشیدی، فشار صنایع برای کاستن از هزینه ها بالاخره به توسعه و تولید «خازن های فویل پلاستیکی» ویژه ای منجر شد. این خازن ها به «خازن MKP» و «خازن MKT» نامیده شدند. ایمنی این خازن ها امروزه بسیار خوب است و در صورتی که گواهی شده باشند، مجازند به عنوان خازن X یا Y مورد استفاده قرار گیرند. بر خلاف خازن های کاغذی ویژه، بدنه ی این خازن ها در آزمایش های زیر بار تقریباً همیشه تخریب می شوند، و در این حال ممکن است به بخش های برقدار محل تخریب خازن اکسیژن نفوذ کند. از زمان تولد خازن های حفاظتی، همواره تعریف به شدت سخت گیرانه ای از الزامات ایمنی آنها وجود داشته است، اما این سخت گیری ها به مرور زمان و به نفع عامل کاهش قیمتِ تمام شده، نرم شده است. با توجه به این نکته، لازم است که در مدارهای حساس هنگام استفاده از چنین خازن هایی بیشتر در مورد مخاطرات احتمالی در صورت بروز خرابی تامل شود.

در چهارچوب کوچک سازی محصولات، استفاده از افزاره های نصب سطحی در صنایع تولیدی الکترونیک روز به روز گسترش پیدا می کند. این امر برای خازن های ضداختلال نیز صادق است. نظر به این که تا امروز هیچ یک از خازن های ضداختلال MKP, MP و MKT به شکل SMD عرضه نشده اند، برای این منظور فقط از خازن های سرامیکی نصب سطحی استفاده به عمل می آید. در اینجا هم الزامات ایمنی بنیادین، فدای اصل کاهش قیمت شده اند، زیرا خازن های سرامیکی نصب سطحی که با هدف ضداختلال بودن در مدارها مورد بهره برداری قرار دارند، هیچ کدام تا امروز موفق به دریافت گواهینامه های ENEC و یا UL نشده اند.

.

استانداردسازی

تعریف و تفسیر امتحانات و اندازه گیری های پارامترهای الکتریکی و مکانیکی برای اعطای مجوز «ضداختلال رادیویی» در منطقه ی اروپا (ENEC) زیر استاندارد نمره DIN IEC 60384-14 بیان شده است.

.