En elektrisk kondensator er en enhed, der kan lagre ladning og energi fra et elektrisk felt. Grundlæggende består det af et par ledere (plader) adskilt af et dielektrisk lag. Tykkelsen af dielektrikumet er altid meget mindre end størrelsen af pladerne. På elektriske ækvivalente kredsløb er kondensatoren angivet med 2 lodrette parallelle segmenter (II).
Grundlæggende mængder og måleenheder
Der er flere grundlæggende størrelser, der definerer en kondensator. En af dem er dens kapacitet (latinsk bogstav C), og den anden er driftsspændingen (latinsk U). Elektrisk kapacitet (eller blot kapacitans) i SI-systemet måles i farad (F). Desuden, som en kapacitansenhed, bruges 1 farad - det er meget - næsten aldrig i praksis. For eksempel er den elektriske ladning af planeten Jorden kun 710 mikrofarads. Derfor måles kondensatorernes elektriske kapacitans i de fleste tilfælde i farad-afledte mængder: i picofarads (pF) med en meget lille kapacitansværdi (1 pF=1/106µF), i mikrofarader (µF) ved dens tilstrækkeligt store værdi (1 uF=1/106 F). For at beregne den elektriske kapacitet er det nødvendigtdivider mængden af akkumuleret ladning mellem pladerne med modulet af potentialforskellen mellem dem (spænding over kondensatoren). Ladningen af kondensatoren i dette tilfælde er ladningen, der akkumuleres på en af pladerne på den pågældende enhed. På 2 ledere af enheden er de identiske i modul, men adskiller sig i fortegn, så deres sum er altid lig med nul. Ladningen af en kondensator måles i coulombs (C), og er angivet med bogstavet Q.
Spænding på elektrisk apparat
En af de vigtigste parametre for den enhed, vi overvejer, er gennembrudsspændingen - potentialforskellen mellem kondensatorens to ledere, hvilket fører til elektrisk nedbrydning af det dielektriske lag. Den maksimale spænding, hvor der ikke er nogen nedbrydning af enheden, bestemmes af ledernes form, dielektriske egenskaber og dens tykkelse. Driftsforhold, hvorunder spændingen på pladerne på det elektriske apparat er tæt på nedbrydningsspændingen, er uacceptable. Den normale driftsspænding på kondensatoren er flere gange mindre end gennembrudsspændingen (to til tre gange). Vær derfor opmærksom på den nominelle spænding og kapacitans, når du vælger. I de fleste tilfælde er værdien af disse mængder angivet på selve enheden eller i passet. Inkludering af en kondensator i netværket for en spænding, der overstiger den nominelle spænding, truer med at bryde, og en afvigelse af kapacitansværdien fra den nominelle værdi kan føre til frigivelse af højere harmoniske i netværket og overophedning af enheden.
Kondensatorernes udseende
Kondensatorernes design kan væreden mest varierede. Det afhænger af værdien af enhedens elektriske kapacitet og dens formål. Parametrene for den pågældende enhed bør ikke påvirkes af eksterne faktorer, derfor er pladerne formet på en sådan måde, at det elektriske felt, der skabes af elektriske ladninger, er koncentreret i et lille mellemrum mellem kondensatorens ledere. Derfor kan de bestå af to koncentriske kugler, to flade plader eller to koaksiale cylindre. Derfor kan kondensatorer være cylindriske, sfæriske og flade afhængigt af ledernes form.
Permanente kondensatorer
Afhængigt af arten af ændringen i den elektriske kapacitans er kondensatorer opdelt i enheder med konstant variabel kapacitet eller trimmere. Lad os se nærmere på hver af disse typer. Enheder, hvis kapacitans ikke ændres under drift, det vil sige, at den er konstant (kapacitansværdien kan stadig svinge inden for acceptable grænser afhængigt af temperatur) er faste kondensatorer. Der er også elektriske apparater, der ændrer deres elektriske kapacitet under drift, de kaldes variable.
Hvad afhænger C i en kondensator af
Elektrisk kapacitet afhænger af overfladearealet af dens ledere og afstanden mellem dem. Der er flere måder at ændre disse indstillinger på. Overvej en kondensator, som består af to typer plader: bevægelig og fast. De bevægelige plader bevæger sig i forhold til de faste, som et resultat af, at kondensatorens kapacitans ændres. Variable analoger bruges til at justere analogenenheder. Ydermere kan kapaciteten ændres under drift. Trimmerkondensatorer bruges i de fleste tilfælde til at tune fabriksudstyr, for eksempel til at vælge kapacitans empirisk, når beregning er umulig.
Kondensator i kredsløb
Den pågældende enhed i DC-kredsløbet leder kun strøm i det øjeblik, den er tilsluttet netværket (i dette tilfælde oplades enheden eller genoplades til kildespændingen). Når kondensatoren er fuldt opladet, løber der ingen strøm gennem den. Når enheden er forbundet til et vekselstrømkredsløb, veksler processerne med afladning og opladning med hinanden. Perioden for deres alternering er lig med oscillationsperioden for den påførte sinusformede spænding.
Karakteristika for kondensatorer
Kondensatoren kan, afhængigt af elektrolyttens tilstand og det materiale, den består af, være tør, flydende, oxid-halvleder, oxid-metal. Væskekondensatorer er godt afkølet, disse enheder kan fungere under betydelige belastninger og har en så vigtig egenskab som dielektrisk selvhelbredelse under sammenbrud. De betragtede elektriske enheder af tør type har et ret simpelt design, lidt mindre spændingstab og lækstrøm. I øjeblikket er det tørre hvidevarer, der er mest populære. Den største fordel ved elektrolytiske kondensatorer er deres lave omkostninger, kompakte størrelse og høje elektriske kapacitet. Oxidanaloger er polære (forkert forbindelse fører til nedbrud).
Sådan forbinder du
Tilslutning af en kondensator til et DC-kredsløb er som følger: Strømkildens plus (anode) er forbundet med elektroden, som er dækket af en oxidfilm. Manglende overholdelse af dette krav kan resultere i dielektrisk nedbrud. Det er af denne grund, at væskekondensatorer skal forbindes til et kredsløb med en vekselstrømkilde, der forbinder to identiske sektioner i modsat række. Eller påfør et oxidlag på begge elektroder. Således opnås et ikke-polært elektrisk apparat, der fungerer i netværk med både jævnstrøm og sinusformet strøm. Men i begge tilfælde bliver den resulterende kapacitans halvt så meget. Unipolære elektriske kondensatorer er store, men kan indgå i AC-kredsløb.
Hovedanvendelse af kondensatorer
Ordet "kondensator" kan høres fra arbejdere fra forskellige industrivirksomheder og designinstitutter. Efter at have behandlet princippet om drift, karakteristika og fysiske processer, vil vi finde ud af, hvorfor kondensatorer er nødvendige, for eksempel i strømforsyningssystemer? I disse systemer bruges batterier i vid udstrækning i byggeri og ombygning i industrivirksomheder for at kompensere for den reaktive effekt af RFC (aflastning af netværket fra uønskede overløb), hvilket reducerer elomkostninger, sparer på kabelprodukter og leverer elektricitet af bedre kvalitet til forbrugeren. Det optimale valg af strøm, metode og sted for tilslutning af reaktive strømkilder (Q) i netværk af elektriske strømsystemer (EPS) givervæsentlig indvirkning på EPS' økonomiske og tekniske ydeevne. Der er to typer KRM: tværgående og langsgående. Med tværgående kompensation er kondensatorbanker forbundet til understationens samleskinner parallelt med belastningen og kaldes shunt (SHBK). Med langsgående kompensation indgår batterierne i strømledningens udskæring og kaldes SPC (longitudinal compensation devices). Batterier består af individuelle enheder, der kan tilsluttes på forskellige måder: kondensatorer forbundet i serie eller parallelt. Når antallet af serieforbundne enheder stiger, stiger spændingen. APC bruges også til at udligne belastninger efter faser, øge produktiviteten og effektiviteten af lysbue- og malm-termiske ovne (når APC'en tændes gennem specielle transformere).
På de tilsvarende kredsløb af krafttransmissionsledninger med spændinger over 110kV betegnes kapacitiv ledning til jord som kondensatorer. Strømforsyningen til linjen skyldes kapacitansen mellem lederne af forskellige faser og kapacitansen dannet af fasetråden og jorden. Derfor bruges kondensatorens egenskaber for at beregne netværkets driftstilstande, parametrene for krafttransmissionsledninger og bestemme skadestederne for det elektriske netværk.
Flere applikationer
Dette udtryk kan også høres fra jernbanearbejdere. Hvorfor har de brug for kondensatorer? På elektriske lokomotiver og diesellokomotiver bruges disse enheder til at reducere gnistdannelsen af elektriske enheders kontakter, udjævne den pulserende strøm genereret af ensrettere og pulserendeafbrydere, samt at skabe en generering af en symmetrisk sinusformet spænding, der bruges til at drive elektriske motorer.
Dette ord høres dog oftest fra en radioamatørs læber. Hvorfor har han brug for kondensatorer? I radioteknik bruges de til at skabe højfrekvente elektromagnetiske svingninger, de er en del af udjævningsfiltre, strømforsyninger, forstærkere og printkort.
I handskerummet hos enhver bilist kan du finde et par af disse elektriske apparater. Hvorfor er der behov for kondensatorer i en bil? Der bruges de i akustiske systemers forstærkerudstyr til lydgengivelse af høj kvalitet.
