En elektrisk kondensator är en enhet som kan lagra laddning och energi från ett elektriskt fält. I grund och botten består den av ett par ledare (plattor) åtskilda av ett dielektriskt skikt. Tjockleken på dielektrikumet är alltid mycket mindre än storleken på plattorna. På elektriska ekvivalenta kretsar indikeras kondensatorn med 2 vertikala parallella segment (II).
Grundmängder och måttenheter
Det finns flera grundläggande kvantiteter som definierar en kondensator. En av dem är dess kapacitet (latinska bokstaven C), och den andra är driftspänningen (latinsk U). Elektrisk kapacitet (eller helt enkelt kapacitans) i SI-systemet mäts i farad (F). Dessutom, som en enhet för kapacitans, används 1 farad - det här är mycket - nästan aldrig i praktiken. Till exempel är den elektriska laddningen för planeten Jorden bara 710 mikrofarader. Därför mäts den elektriska kapacitansen hos kondensatorer i de flesta fall i farad-härledda kvantiteter: i picofarads (pF) med ett mycket litet kapacitansvärde (1 pF=1/106µF), i mikrofarader (µF) vid dess tillräckligt stora värde (1 uF=1/106 F). För att beräkna den elektriska kapaciteten är det nödvändigtdividera mängden laddning som ackumulerats mellan plattorna med modulen för potentialskillnaden mellan dem (spänning över kondensatorn). Laddningen av kondensatorn i detta fall är laddningen som ackumuleras på en av plattorna på enheten i fråga. På enhetens två ledare är de identiska i modul, men skiljer sig i tecken, så deras summa är alltid lika med noll. Laddningen av en kondensator mäts i coulombs (C), och betecknas med bokstaven Q.
Spänning på elektrisk apparat
En av de viktigaste parametrarna för enheten vi överväger är genombrottsspänningen - potentialskillnaden mellan kondensatorns två ledare, vilket leder till elektriskt genombrott av det dielektriska lagret. Den maximala spänningen vid vilken det inte finns någon nedbrytning av enheten bestäms av formen på ledarna, egenskaperna hos dielektrikumet och dess tjocklek. Driftförhållanden under vilka spänningen på plattorna på den elektriska apparaten är nära genombrottsspänningen är oacceptabla. Den normala driftspänningen på kondensatorn är flera gånger lägre än genomslagsspänningen (två till tre gånger). Var därför uppmärksam på märkspänningen och kapacitansen när du väljer. I de flesta fall anges värdet av dessa kvantiteter på själva enheten eller i passet. Införandet av en kondensator i nätverket för en spänning som överstiger den nominella spänningen hotar att gå sönder, och en avvikelse av kapacitansvärdet från det nominella värdet kan leda till att högre övertoner släpps ut i nätverket och överhettning av enheten.
Kondensatorernas utseende
Kondensatorernas design kan varaden mest varierande. Det beror på värdet på enhetens elektriska kapacitet och dess syfte. Parametrarna för enheten i fråga bör inte påverkas av yttre faktorer, därför är plattorna formade på ett sådant sätt att det elektriska fältet som skapas av elektriska laddningar koncentreras i ett litet gap mellan kondensatorns ledare. Därför kan de bestå av två koncentriska sfärer, två plana plattor eller två koaxialcylindrar. Därför kan kondensatorer vara cylindriska, sfäriska och platta beroende på ledarnas form.
Permanenta kondensatorer
Beroende på vilken typ av förändring i elektrisk kapacitans är, delas kondensatorer in i enheter med konstant variabel kapacitet eller trimmers. Låt oss ta en närmare titt på var och en av dessa typer. Enheter vars kapacitans inte ändras under drift, det vill säga den är konstant (kapacitansvärdet kan fortfarande fluktuera inom acceptabla gränser beroende på temperatur) är fasta kondensatorer. Det finns också elektriska apparater som ändrar sin elektriska kapacitet under drift, de kallas variabler.
Vad beror C i en kondensator på
Elektrisk kapacitet beror på ledarnas yta och avståndet mellan dem. Det finns flera sätt att ändra dessa inställningar. Tänk på en kondensator, som består av två typer av plattor: rörlig och fast. De rörliga plattorna rör sig i förhållande till de fasta, vilket resulterar i att kondensatorns kapacitans ändras. Variabla analoger används för att justera analogenenheter. Dessutom kan kapaciteten ändras under drift. Trimmerkondensatorer används i de flesta fall för att trimma fabriksutrustning, till exempel för att välja kapacitans empiriskt när beräkning är omöjlig.
Kondensator i krets
Enheten i fråga i DC-kretsen leder ström endast i det ögonblick den är ansluten till nätverket (i detta fall laddas enheten eller laddas om till källspänningen). När kondensatorn är fulladdad flyter ingen ström genom den. När enheten är ansluten till en växelströmskrets växlar processerna för urladdning och laddning av den med varandra. Perioden för deras alternering är lika med svängningsperioden för den applicerade sinusformade spänningen.
Karakteristika för kondensatorer
Kondensatorn kan, beroende på tillståndet hos elektrolyten och det material som den består av, vara torr, flytande, oxid-halvledare, oxid-metall. Vätskekondensatorer är väl kylda, dessa enheter kan fungera under betydande belastningar och har en så viktig egenskap som dielektrisk självläkning under sammanbrott. De övervägda elektriska enheterna av torr typ har en ganska enkel design, något mindre spänningsförlust och läckström. För tillfället är det torra vitvaror som är mest populära. Den största fördelen med elektrolytiska kondensatorer är deras låga kostnad, kompakta storlek och höga elektriska kapacitet. Oxidanaloger är polära (felaktig anslutning leder till haveri).
Hur man ansluter
Att ansluta en kondensator till en DC-krets är som följer: strömkällans plus (anod) ansluts till elektroden, som är täckt med en oxidfilm. Underlåtenhet att följa detta krav kan resultera i dielektriskt genombrott. Det är av denna anledning som vätskekondensatorer måste anslutas till en krets med en växelströmskälla, som ansluter två identiska sektioner i motsatt serie. Eller applicera ett oxidskikt på båda elektroderna. Således erhålls en opolär elektrisk apparat, som fungerar i nätverk med både likström och sinusström. Men i båda fallen blir den resulterande kapacitansen hälften så mycket. Unipolära elektriska kondensatorer är stora, men kan ingå i AC-kretsar.
Huvudapplikation för kondensatorer
Ordet "kondensator" kan höras från arbetare i olika industriföretag och designinstitut. Efter att ha behandlat principen om drift, egenskaper och fysiska processer, kommer vi att ta reda på varför kondensatorer behövs, till exempel i strömförsörjningssystem? I dessa system används batterier i stor utsträckning vid konstruktion och återuppbyggnad i industriföretag för att kompensera för den reaktiva kraften hos RFC (avlastning av nätverket från oönskade spill), vilket minskar elkostnaderna, sparar på kabelprodukter och levererar el av bättre kvalitet till konsumenten. Det optimala valet av effekt, metod och plats för anslutning av reaktiva kraftkällor (Q) i nätverk av elektriska kraftsystem (EPS) gerbetydande inverkan på EPS:s ekonomiska och tekniska prestanda. Det finns två typer av KRM: tvärgående och längsgående. Med tvärkompensering är kondensatorbanker anslutna till transformatorstationens samlingsskenor parallellt med lasten och kallas shunt (SHBK). Med longitudinell kompensation ingår batterierna i snittet av kraftledningen och kallas SPC (longitudinal compensation devices). Batterier består av individuella enheter som kan kopplas på olika sätt: kondensatorer kopplade i serie eller parallellt. När antalet seriekopplade enheter ökar, ökar spänningen. APC används också för att utjämna belastningar efter faser, öka produktiviteten och effektiviteten hos ljusbågs- och malmvärmeugnar (när APC är påslagen genom speciella transformatorer).
På motsvarande kretsar av kraftöverföringsledningar med spänningar över 110kV, betecknas kapacitiv ledning till jord som kondensatorer. Strömförsörjningen av linjen beror på kapacitansen mellan ledarna i olika faser och kapacitansen som bildas av fastråden och jorden. Därför, för att beräkna nätverkets driftslägen, parametrarna för kraftöverföringsledningar och bestämma platserna för skada på det elektriska nätverket, används kondensatorns egenskaper.
Fler ansökningar
Denna term kan också höras från järnvägsarbetare. Varför behöver de kondensatorer? På elektriska lok och diesellokomotiv används dessa enheter för att minska gnistbildningen av kontakterna på elektriska enheter, jämna ut den pulserande ström som genereras av likriktare och pulserarbrytare, samt för att skapa en generering av en symmetrisk sinusformad spänning som används för att driva elmotorer.
Detta ord hörs dock oftast från en radioamatörs läppar. Varför behöver han kondensatorer? Inom radioteknik används de för att skapa högfrekventa elektromagnetiska svängningar, de är en del av utjämningsfilter, nätaggregat, förstärkare och kretskort.
I handskfacket på varje bilist kan du hitta ett par av dessa elektriska apparater. Varför behövs kondensatorer i en bil? Där används de i förstärkningsutrustning för akustiska system för högkvalitativ ljudåtergivning.
