En elektrisk kondensator er en enhet som kan lagre ladning og energi fra et elektrisk felt. I utgangspunktet består den av et par ledere (plater) atskilt av et dielektrisk lag. Tykkelsen på dielektrikumet er alltid mye mindre enn størrelsen på platene. På elektriske ekvivalente kretser er kondensatoren indikert med 2 vertikale parallelle segmenter (II).
Grunnleggende mengder og måleenheter
Det er flere grunnleggende størrelser som definerer en kondensator. En av dem er dens kapasitet (latinsk bokstav C), og den andre er driftsspenningen (latinsk U). Elektrisk kapasitet (eller ganske enkelt kapasitans) i SI-systemet måles i farad (F). Dessuten, som en kapasitansenhet, brukes 1 farad - dette er mye - nesten aldri i praksis. For eksempel er den elektriske ladningen til planeten Jorden bare 710 mikrofarader. Derfor blir den elektriske kapasitansen til kondensatorer i de fleste tilfeller målt i farad-avledede mengder: i picofarads (pF) med en veldig liten kapasitansverdi (1 pF=1/106µF), i mikrofarader (µF) ved sin tilstrekkelig store verdi (1 uF=1/106 F). For å beregne den elektriske kapasiteten er det nødvendigdel mengden ladning som er akkumulert mellom platene med modulen til potensialforskjellen mellom dem (spenning over kondensatoren). Ladningen til kondensatoren i dette tilfellet er ladningen som samler seg på en av platene til den aktuelle enheten. På 2 ledere av enheten er de identiske i modul, men er forskjellige i fortegn, så summen deres er alltid lik null. Ladningen til en kondensator måles i coulombs (C), og er merket med bokstaven Q.
Spenning på elektrisk apparat
En av de viktigste parametrene til enheten vi vurderer, er sammenbruddsspenningen - potensialforskjellen mellom de to lederne til kondensatoren, som fører til elektrisk sammenbrudd av det dielektriske laget. Den maksimale spenningen der det ikke er noen sammenbrudd av enheten, bestemmes av formen på lederne, egenskapene til dielektrikumet og dets tykkelse. Driftsforhold der spenningen på platene til det elektriske apparatet er nær nedbrytningsspenningen er uakseptable. Den normale driftsspenningen på kondensatoren er flere ganger mindre enn sammenbruddsspenningen (to til tre ganger). Vær derfor oppmerksom på nominell spenning og kapasitans når du velger. I de fleste tilfeller er verdien av disse mengdene angitt på selve enheten eller i passet. Inkludering av en kondensator i nettverket for en spenning som overstiger den nominelle spenningen truer med å bryte sammen, og et avvik i kapasitansverdien fra den nominelle verdien kan føre til frigjøring av høyere harmoniske inn i nettverket og overoppheting av enheten.
Utseende av kondensatorer
Utformingen av kondensatorer kan væreden mest varierte. Det avhenger av verdien av den elektriske kapasiteten til enheten og dens formål. Parametrene til enheten som vurderes bør ikke påvirkes av eksterne faktorer, derfor er platene formet på en slik måte at det elektriske feltet skapt av elektriske ladninger er konsentrert i et lite gap mellom lederne til kondensatoren. Derfor kan de bestå av to konsentriske kuler, to flate plater eller to koaksiale sylindre. Derfor kan kondensatorer være sylindriske, sfæriske og flate avhengig av formen på lederne.
Permanente kondensatorer
I henhold til arten av endringen i elektrisk kapasitans, er kondensatorer delt inn i enheter med konstant variabel kapasitet eller trimmere. La oss se nærmere på hver av disse typene. Enheter hvis kapasitans ikke endres under drift, det vil si at den er konstant (kapasitansverdien kan fortsatt svinge innenfor akseptable grenser avhengig av temperatur) er faste kondensatorer. Det finnes også elektriske apparater som endrer sin elektriske kapasitet under drift, de kalles variabler.
Hva avhenger C i en kondensator
Elektrisk kapasitet avhenger av overflatearealet til lederne og avstanden mellom dem. Det er flere måter å endre disse innstillingene på. Tenk på en kondensator, som består av to typer plater: bevegelig og fast. De bevegelige platene beveger seg i forhold til de faste, som et resultat av at kapasitansen til kondensatoren endres. Variable analoger brukes til å justere analogenenheter. Dessuten kan kapasiteten endres under drift. Trimmerkondensatorer brukes i de fleste tilfeller til å stille inn fabrikkutstyr, for eksempel for å velge kapasitans empirisk når beregning er umulig.
kondensator i krets
Den aktuelle enheten i DC-kretsen leder strøm kun i det øyeblikket den er koblet til nettverket (i dette tilfellet lades eller lades enheten til kildespenningen). Når kondensatoren er fulladet, flyter ingen strøm gjennom den. Når enheten er koblet til en vekselstrømkrets, veksler prosessene med å utlade og lade den med hverandre. Perioden for deres veksling er lik svingeperioden for den påførte sinusformede spenningen.
Kenskaper til kondensatorer
Kondensatoren, avhengig av tilstanden til elektrolytten og materialet den består av, kan være tørr, flytende, oksid-halvleder, oksid-metall. Væskekondensatorer er godt avkjølt, disse enhetene kan fungere under betydelige belastninger og har en så viktig egenskap som dielektrisk selvhelbredelse under sammenbrudd. De betraktede elektriske enhetene av tørr type har en ganske enkel design, litt mindre spenningstap og lekkasjestrøm. For øyeblikket er det tørre hvitevarer som er mest populære. Den største fordelen med elektrolytiske kondensatorer er deres lave kostnader, kompakte størrelse og høye elektriske kapasitet. Oksydanaloger er polare (feil tilkobling fører til sammenbrudd).
Slik kobler du til
Å koble en kondensator til en DC-krets er som følger: pluss (anode) til strømkilden kobles til elektroden, som er dekket med en oksidfilm. Unnlatelse av å overholde dette kravet kan føre til dielektrisk sammenbrudd. Det er av denne grunn at væskekondensatorer må kobles til en krets med en vekselstrømkilde, som kobler to identiske seksjoner i motsatt serie. Eller påfør et oksidlag på begge elektrodene. Dermed oppnås et ikke-polært elektrisk apparat som opererer i nettverk med både likestrøm og sinusformet strøm. Men i begge tilfeller blir den resulterende kapasitansen halvparten så mye. Unipolare elektriske kondensatorer er store, men kan inkluderes i AC-kretser.
Hovedapplikasjon av kondensatorer
Ordet "kondensator" kan høres fra arbeidere i ulike industribedrifter og designinstitutter. Etter å ha behandlet prinsippet om drift, egenskaper og fysiske prosesser, vil vi finne ut hvorfor kondensatorer er nødvendig, for eksempel i strømforsyningssystemer? I disse systemene er batterier mye brukt i konstruksjon og gjenoppbygging i industribedrifter for å kompensere for den reaktive kraften til RFC (tømming av nettverket fra uønskede overløp), som reduserer strømkostnader, sparer på kabelprodukter og leverer strøm av bedre kvalitet til forbrukeren. Det optimale valget av kraft, metode og sted for tilkobling av reaktive kraftkilder (Q) i nettverk av elektriske kraftsystemer (EPS) girbetydelig innvirkning på den økonomiske og tekniske ytelsen til EPS. Det er to typer KRM: tverrgående og langsgående. Med tverrkompensering kobles kondensatorbanker til strømskinnene til transformatorstasjonen parallelt med lasten og kalles shunt (SHBK). Med langsgående kompensasjon inngår batteriene i skjæringen av kraftledningen og kalles SPC (longitudinal compensation devices). Batterier består av individuelle enheter som kan kobles til på ulike måter: kondensatorer koblet i serie eller parallell. Etter hvert som antall enheter koblet i serie øker, øker spenningen. APC brukes også til å utjevne belastninger etter faser, øke produktiviteten og effektiviteten til lysbue- og malm-termiske ovner (når APC-en slås på gjennom spesielle transformatorer).
På tilsvarende kretser av kraftoverføringslinjer med spenninger over 110kV, er kapasitiv ledning til jord betegnet som kondensatorer. Strømforsyningen til linjen skyldes kapasitansen mellom lederne i forskjellige faser og kapasitansen dannet av fasetråden og bakken. Derfor, for å beregne driftsmodusene til nettverket, parametrene til kraftoverføringslinjer og bestemme skadestedene på det elektriske nettverket, brukes egenskapene til kondensatoren.
Flere applikasjoner
Dette uttrykket kan også høres fra jernbanearbeidere. Hvorfor trenger de kondensatorer? På elektriske lokomotiver og diesellokomotiver brukes disse enhetene til å redusere gnistdannelsen fra kontaktene til elektriske enheter, jevne ut den pulserende strømmen som genereres av likerettere og pulserer.brytere, samt å skape en generasjon av en symmetrisk sinusformet spenning som brukes til å drive elektriske motorer.
Men dette ordet høres oftest fra leppene til en radioamatør. Hvorfor trenger han kondensatorer? I radioteknikk brukes de til å lage høyfrekvente elektromagnetiske oscillasjoner, de er en del av utjevningsfiltre, strømforsyninger, forsterkere og kretskort.
I hanskerommet til hver bilist kan du finne et par av disse elektriske apparatene. Hvorfor trengs kondensatorer i en bil? Der brukes de i forsterkerutstyret til akustiske systemer for høykvalitets lydgjengivelse.
