Функции на кондензатора. Какво е кондензатор?

Принципът на най-простия (плосък) кондензатор представени на фиг. 1.

Фиг. 1. Принципът на устройството плосък кондензатор.

1 корица
2 диелектрика

Капацитетът на такъв кондензатор дефинирани по известна формула

Определя се по формулата

Използвайки фолио за фолио и диелектрик с многослоен филм, могат да бъдат произведени ролкови кондензатори, в които специфичният капацитет за съхранение е приблизително в границите от 0,1 J / kg до 1 J / kg или от 0,03 mWh / kg до 0,3 mWh / kg. Поради ниския специфичен капацитет за съхранение, кондензаторите от този вид не са подходящи за дългосрочно съхранение на значително количество енергия, но се използват широко като източници на реактивна мощност в променливотокови вериги и като капацитивни съпротивления.

Значително по-ефективно може да се съхранява енергия електролитни кондензатори, принципът на устройството на който е показан на фиг. 2.

Фиг. 2.

1 метален лист или фолио (алуминий, тантал или други),
2 диелектрици с метален оксид (Al2O3, Ta2O5 или други),
3 хартия и др., Импрегнирани с електролит (H3BO3, H2SO4, MnO2 и др.) И глицерин

Тъй като дебелината на диелектричния слой в този случай обикновено остава в рамките на 0,1 µm, тези кондензатори могат да бъдат произведени с много голям капацитет (до 1 F), но със сравнително ниско напрежение (обикновено няколко волта).

Може да има още по-голям капацитет ултракондензатори (суперкондензатори, йонисти), чиято облицовка е двоен електрически слой с дебелина от няколко десети от нанометър на границата между електрод, изработен от микропорест графит, и електролит (фиг. 3).

Фиг. 3.

1 микропорести графитни електроди,
2 електролита

Технология на производство ултракондензатори тя е много сложна и цената на единица енергия, съхранявана в тях, следователно е много по-висока от тази на други кондензатори, достигайки до 50 000? / kWh. Въпреки това, поради простотата на дизайна, малкия размер, надеждността, високата ефективност (95% или повече) и издръжливостта (няколко милиона цикъла на заряд-разряд), те започнаха да се използват както в превозни средства, така и в промишлени електроцентрали вместо електрохимични батерии и други средства за съхранение на енергия. Те са особено полезни, когато се изразходва енергия под формата на къси импулси (например за захранване на стартера на двигателите с вътрешно горене) или когато е необходимо бързо (второ) зареждане на устройството за съхранение. Например, през 2005 г. в Шанхай започна пилотна експлоатация на ултракондензаторни автобуси, чиято кондензаторна банка се зарежда, докато автобусът е паркиран на всяка спирка.

Предмети от кехлибар могат да се считат за най-стария кондензатор и в същото време за най-старият акумулатор на електрическа енергия, електрифицирането на което по време на триене с вълнен плат е открито от гръцкия философ Талес около 590 г. З. Той също нарече това явление електронно (от гръцката дума електрон - „кехлибар“). Първите електростатични генератори, изобретени през 17-ти век, също се състоят от сферични или цилиндрични кондензатори, на повърхността на които може да се натрупва електрически заряд, достатъчен да предизвика явления на разряд. Първият истински кондензатор все още се счита за бутилка за усилване, изобретен на 11 октомври 1745 г. по време на експерименти върху електрифициращата вода от физика-аматьор, декан на катедралата Камин (Емин) на катедралата Евалд Юрген фон Клайст (1700-1748) (фиг. 4) ;

Фиг. 4. Кондензаторът Евалд Юрген фон Клайст.

1 бутилка, напълнена с вода
2 пирона, оформяйки горната облицовка с вода,
3 проводника към електростатичен генератор,
4 метална плоча (дънна плоча).
U напрежение

С това устройство могат да бъдат ясно разграничени две плочи и диелектрик между тях. Първият плосък кондензатор е направен през 1747 г. от лондонския лекар Джон Бевис (John Bevis, 1693–1771 г.), а терминът кондензатор (той. Condensatore, „сгъстяване“) е въведен през 1782 г. от Алесандро Волта, професор по експериментална физика в Университета в Павия (Павия, Италия) ( Алесандро Волта, 1745-1827). Първите електролитични кондензатори са разработени през 1853 г. от ръководителя на Физиологичния институт в Кьонигсберг (Кьонигсберг, Германия) Герман фон Хелмхолц (Hermann von Helmholtz, 1821–1894), а първият ултракондензатор с порести графитни електроди е представен за патентоване през 1954 г. от изследовател в концерна за електротехника (Genera Дженерал Електрик, САЩ) Хауърд И. Бекер. Практическото използване на ултракондензаторите започва бързо да се развива в първите години на 21 век.

Кондензаторът е елемент от електрическа верига, състоящ се от проводими електроди на плочите, разделени с диелектрик и предназначен за използване на неговия капацитет. Капацитет на кондензатора - е съотношението на заряда на кондензатора към потенциалната разлика, която зарядът казва на кондензатора.

Органични и неорганични материали, включително оксидни филми на някои метали, се използват като диелектрик в кондензатори. Когато към кондензатора се прилага постоянно напрежение, то се зарежда; това отнема известна работа, изразена в джаули.

Кондензаторите се използват в почти всички области на електротехниката. Кондензаторите (заедно с индуктори и / или резистори) се използват за изграждане на различни вериги с честотно-зависими свойства, по-специално филтри, вериги за обратна връзка, колебателни вериги и др.

Във вторичните захранвания се използват кондензатори за изглаждане на пулсацията на изправеното напрежение.

В индустриалната електротехника кондензаторите се използват за компенсиране на реактивната мощност и във филтри с по-висока хармоничност.

Кондензаторите са в състояние да натрупат голям заряд и да създадат голямо напрежение върху плочите, което се използва за различни цели, например за ускоряване на заредените частици или за създаване на краткотрайни мощни електрически разряди.

Измерване на преобразувател (IP) на малки премествания: малка промяна в разстоянието между плочите осезаемо влияе върху капацитета на кондензатора. IP влажност на въздух, дърво (промяна в състава на диелектрика води до промяна в капацитета).

Нивометър за течност Непроводима течност запълва пространството между плочите на кондензатора, а капацитетът на кондензатора варира в зависимост от нивото.

Кондензатор с фазово изместване. Такъв кондензатор е необходим за стартиране, а в някои случаи и за работа на еднофазни асинхронни двигатели. Може да се използва и за стартиране и работа на трифазни асинхронни двигатели, захранвани от еднофазно напрежение.

Електрическа енергия на батерията. В този случай плочите на кондензатора трябва да имат доста постоянна стойност на напрежението и тока на разреждане. Освен това самото изпускане трябва да бъде значително във времето.

В момента е в ход експерименталната разработка на електрически превозни средства и хибриди, използващи кондензатори. Съществуват и някои модели трамваи, в които кондензаторите се използват за захранване на тягови двигатели, когато се движат по обезвъздушени участъци.

Класификация на кондензаторите.

Фигура 1

Символ на диаграмите.

В зависимост от предназначението, кондензаторите се разделят на две големи групи: общо и специално предназначение.

Групата с общо предназначение включва широко използвани кондензатори, използвани в повечето видове и класове оборудване. Традиционно тя включва най-често срещаните кондензатори с ниско напрежение, които не са обект на специални изисквания.

Всички останали кондензатори са специални. Те включват: високо напрежение, импулс, потискане на шума, дозиметрично, пускане и т.н.

В зависимост от метода на монтиране, кондензаторите могат да бъдат направени за монтиране на печат и стена, както и в микромодули и микросхеми или за свързване с тях. Кондензаторните клеми за монтиране на стена могат да бъдат твърди или меки, аксиални или радиални, от кръгла тел или лента, под формата на венчелистчета, с въвеждане на кабели, под формата на шпилки, поддържащи винтове и др.

По характера на защита от външни влияния кондензаторите се извършват: незащитени, защитени, неизолирани, изолирани, запечатани и запечатани.

Незащитените кондензатори позволяват работа в условия на висока влажност само като част от запечатано оборудване. Защитените кондензатори позволяват работа в оборудване от всякакъв дизайн. Неизолираните кондензатори (със или без покритие) не позволяват на ходовата част на оборудването да докосва шасито им. Изолираните кондензатори имат доста добро изолационно покритие и позволяват на шасито да докосва оборудването. Запечатаните кондензатори имат структура на тялото, запечатана с органични материали. Запечатаните кондензатори имат запечатан дизайн на корпуса, който елиминира възможността за комуникация между околната среда и нейната вътрешност. Запечатването се извършва с помощта на керамични и метални кутии или стъклени колби. По тип диелектрик, всички кондензатори могат да бъдат разделени на групи: с органичен, неорганичен, газообразен и оксиден диелектрик.

Свойства на кондензатора

Кондензаторът не преминава постоянен ток и е изолатор за него.

За променлив ток кондензаторът не е пречка. Съпротивлението на кондензатор (капацитивно съпротивление) на променлив ток намалява с увеличаване на неговата капацитет и токова честота и обратно, нараства с намаляване на неговата капацитет и честота на тока.

Свойството на кондензатора да осигурява различно съпротивление на променлив ток е широко използвано. Кондензаторите се използват за филтриране, отделяне на някои честоти от други, отделяне на променливия компонент от константата ...

От какво са направени кондензаторите?

Най-простият кондензатор се състои от 2 метални пластини (плочи), разделени от изолатор (диелектрик). Ако една плоча на кондензатора е положително заредена, а другата отрицателна, тогава противоположните заряди, привлечени един към друг, ще се държат върху плочите. Следователно кондензаторът може да бъде съхранение на електрическа енергия.

Кондензаторните плочи обикновено са изработени от алуминий, мед, сребро, тантал. Като диелектрик се използват специална кондензаторна хартия, слюда, синтетични филми, въздух, специална керамика и др.

1 метален лист или фолио (алуминий, тантал или други),
2 диелектрици с метален оксид (Al2O3, Ta2O5 или други),
3 хартия и др., Импрегнирани с електролит (H3BO3, H2SO4, MnO2 или други) и глицерин. Тъй като дебелината на диелектричния слой в този случай обикновено остава в рамките на 0,1 μm, тези кондензатори могат да бъдат произведени с много голям капацитет ( до 1 F), но при сравнително ниско напрежение (обикновено няколко волта).

Ултракондензаторите (суперкондензатори, йонистори), чиято облицовка е двоен електрически слой с дебелина от няколко десети нанометър в интерфейса между електрод, изработен от микропорест графит, и електролит (фиг. 3), могат да имат още по-голям капацитет.

1 микропорести графитни електроди,
2 електролита

Ефективната площ на плочите на такива кондензатори достига благодарение на порьозността до 10 000 м2 на грам маса електрод, което прави възможно постигането на много голям капацитет с много малки размери на кондензаторите. В момента ултракондензаторите се предлагат за напрежения до 2,7 V и капацитет до 3 kF. Техният специфичен капацитет за съхранение обикновено е в границите от 0,5 Wh / kg до 50 Wh / kg и има прототипи със специфичен капацитет за съхранение до 300 Wh / kg.
Те са изгодни, когато се консумира енергия под формата на къси импулси (например за захранване на стартера на двигателите с вътрешно горене) или когато е необходимо бързо (второ) зареждане на устройството за съхранение. Например, през 2005 г. в Шанхай започна пилотна експлоатация на ултракондензаторни автобуси, чиято кондензаторна банка се зарежда, докато автобусът е паркиран на всяка спирка.

При избора на кондензатор за конкретно устройство трябва да се вземат предвид следните обстоятелства:

а) необходимата стойност на капацитета на кондензатора (μF, nF, pF),

б) работното напрежение на кондензатора (максималната стойност на напрежението, при която кондензаторът може да работи дълго време, без да променя параметрите си),

в) необходимата точност (възможно изменение на стойностите на капацитета на кондензатора),

ж) температурният коефициент на капацитета (зависимостта на капацитета на кондензатора от околната температура),

г) стабилността на кондензатора,

е) ток на изтичане на диелектрика на кондензатора при номинално напрежение и дадена температура. (Диелектричното съпротивление на кондензатора може да бъде посочено.)

приложение

Във всички радио и електронни устройства, с изключение на транзисторите и микросхемите, се използват кондензатори. В някои вериги има повече от тях, в други по-малко, но на практика няма електронни схеми без кондензатори.

В същото време кондензаторите могат да изпълняват различни задачи в устройства. На първо място, това са контейнери във филтрите на токоизправителите и стабилизаторите. С помощта на кондензатори се предава сигнал между етапите на усилвателя, изграждат се ниско и високочестотни филтри, задават се интервали от време във времевите закъснения и се избира честотата на трептенията в различни генератори.

Кондензаторите извличат родословието си от бурканчето Лейден, което в средата на 18 век е използвано в експериментите си от холандския учен Петер ван Мушенбрук. Той живееше в град Лейден, така че е лесно да се досетите защо се нарича тази банка.

Всъщност това беше обикновен стъклен буркан, облицован отвътре и отвън с калаено фолио - станиол. Използван е за същите цели като съвременния алуминий, но тогава алуминият все още не е отворен. Единственият източник на електроенергия в онези дни е електрофор машина, способна да развие напрежение до няколкостотин киловолта. Именно от нея те заредиха буркан от Лейдън. В учебниците по физика е описан случай, при който Мушенбрук разтоварвал кутията си през верига от десет стража, държащи се за ръце. Ударът се оказа доста чувствителен, но не и фатален. Не се стигна до това, тъй като капацитетът на бурканчето Лейден беше незначителен, импулсът се оказа много краткотраен, така че силата на разреждане беше малка.

Кондензаторите не са само елементи на радио и електрически вериги. В природата се срещаме с естествени кондензатори по време на гръмотевична буря, когато противоположно заредени облаци се изхвърлят един спрямо друг или земята. Светкавични форми и гръмотевични стрели.

Кондензаторите се използват широко в електроснабдителните системи на промишлени предприятия и електрифицирани железници за подобряване на използването на електрическа енергия за променлив ток. На e. p. s. В локомотиви и локомотиви кондензаторите се използват за изглаждане на пулсиращия ток, получен от токоизправители и импулсни прекъсвачи, за борба с искренето на контактите на електрически апарати и радиовръх, в системи за управление на полупроводникови преобразуватели, а също и за създаване на симетрично трифазно напрежение, необходимо за захранване на електрическите двигатели на спомагателните машини. В радиотехниката кондензаторите се използват за създаване на високочестотни електромагнитни вълни, за разделяне на електрически вериги на постоянен и променлив ток и др. 1. В радио и телевизионното оборудване за създаване на осцилаторни вериги, техните настройки, блокиране, разделяне на вериги с различни честоти, в изправителни филтри и др. г.

2. В радарната технология - за получаване на импулси с по-голяма мощност, образуване на импулси и др.

3. В телефонията и телеграфията - за разделяне на вериги на променлив и постоянен ток, разделяне на токове с различни честоти, потискане на искрата в контакти, балансиране на кабелни кабели и др.

4. В автоматизацията и телемеханиката - за създаване на сензори на капацитивен принцип, за разделяне на постоянни и пулсиращи токови вериги, искри за потискане в контакти, в тиратронни генератори на импулсни генератори и др.

5. В технологията на изчислителните устройства - в специални устройства за съхранение и др.

6. В електрическата измервателна технология - за създаване на проби от капацитет, за получаване на променлив капацитет (магазини за капацитет и лабораторни променливи кондензатори), създаване на измервателни устройства на капацитивен принцип и др.

7. В лазерната технология - за получаване на мощни импулси.

В съвременната електроенергийна промишленост кондензаторите също намират много разнообразни и отговорни приложения:

за подобряване на коефициента на мощност и промишлените инсталации (косинусни или маневрени кондензатори);

за надлъжната компенсираща капацитет на далекопроводи и за регулиране на напрежението в разпределителните мрежи (серийни кондензатори);

за извличане на капацитивна енергия от далекопроводи и за свързване на специално комуникационно оборудване и защитно оборудване (комуникационни кондензатори) към електропроводи;

за защита от пренапрежение;

за използване в вериги на импулси за напрежение (GIN) и генератори на мощни токови импулси (GIT), използвани за изпитване на електрическо оборудване;

за заваряване с електрически разряд;

за стартиране на кондензаторни двигатели (пускови кондензатори) и за създаване на желаното фазово изместване в допълнителната намотка на тези двигатели;

в осветителни устройства с флуоресцентни лампи;

за потискане на радиосмущенията, генерирани от електрически машини и подвижен състав на електрифицирани превозни средства.

В допълнение към електрониката и електрическата мощност, кондензаторите се използват в други неелектрически области на техниката и промишлеността за следните основни цели:

В металната промишленост - във високочестотни инсталации за топене и термична обработка на метали, в електроерозивни (искрови) инсталации, за магнитна импулсна обработка на метали и др.

В минната промишленост (въглища, метални руди и др.) - в минния транспорт на кондензаторни електрически локомотиви с нормална и висока честота (безконтактен), в електрически експлозивни устройства, използващи електрохидравличния ефект и др.

В автомобилната технология - в вериги за запалване за потискане на искрата при контакти и за потискане на радиосмущенията.

В медицинската технология - в рентгеновата апаратура, в електротерапевтичните апарати и др.

В техниката на използване на атомната енергия за мирни цели - за производството на дозиметри, за краткосрочното производство на силни токове и др.

Във фотографската техника - за въздушна фотография, за получаване на светкавица светлина по време на обикновена фотография и т.н.

Разнообразието от приложения определя изключително голямо разнообразие от видове кондензатори, използвани от съвременните технологии. Следователно, заедно с миниатюрни кондензатори с тегло по-малко от грам и размери от порядъка на няколко милиметра, можете да намерите кондензатори с тегло от няколко тона и с височина над човешкия ръст. Капацитетът на съвременните кондензатори може да варира от фракции пикофаради до няколко десетки и дори стотици хиляди микрофаради на единица, а номиналното работно напрежение може да варира от няколко волта до няколкостотин киловолта.

Ролята на кондензатора в електронната верига е да акумулира електрически заряд, да отделя постоянните и променливите компоненти на тока, да филтрира пулсационния ток и много други

В съветско време, когато много стационарни електронни часовници се захранваха от изход, а компактни и евтини батерии все още не бяха измислени, занаятчиите поставиха там кондензатори, така че ако има загуба на електричество, например, за кратко време, те могат да работят и да не се забавят.

§ 1.1. Функции и приложения

Електрически кондензатори в електрон

ny, радиотехника, електротехника

и електрозахранващи устройства

функционират като източник на съхранение на енергия

никел с реактивна мощност, зависим от честотата

simogo съпротивление. Проведено

те правят това поради способността си

натрупват електрическа енергия,

и след това го дайте на товарната верига.

Използване на импулси с висок ток

използва се за създаване на екстремни

чрез силата и силата на магнитното поле

дъга в газове и течност

Импулсите високи и ултрависоки

напреженията се използват във високите технологии

стресове при тестване и изследвания

доверителни цели.

Капацитивно съхранение на енергия

се използват в изследователски съоръжения

физика на плазмата, термоядрени реакции,

изтезания на различни съоръжения в електронен вид

ротехнологични устройства (магнитни

импулсно щамповане, инсталиране, употреба-

електрохидравличен удар,

импулсно електрическо заваряване, намагнитване,

ултразвукова технология, електроспарка

технология за обработка, електроплазма

лизис и др.). Кондензатори за съхранение

широко използван в различни устройства

импулсна комуникация, радар,

навигация, в импулсни източници на светлина

че (източници с висока интензивност - лам

прахове, сигнални инсталации - май-

ки, оптични квантови генератори - la-

зера и др.), импулсна рентгенова снимка

Кондензаторите се използват в технологията

сеизмично проучване (електродинамична им-

импулсно възбуждане на еластични вълни в земята

cortex), за взривяване на детонатори, в

дицин (пулсов дефибрилатор)

Задвижвания за генератори на енергия

текущите импулси могат да бъдат най-простите (в

под формата на кондензатор или кондензационни батерии

тори) и по-сложни (изкуствени

дълги линии, например, верижна форма

приспособление или набор от успоредни LC-

формиращи).

В тях кондензаторите са сравнително дълги

те акумулират електрическа енергия от

относително ниска мощност и

след това бързо го предайте на товара. Nako-

кондензаторите се използват в

по-специално в долния кондензатор smart

жители на напрежението.

Основен работен процес в брой

устройства с капацитивно съхранение на енергия

gii не я връща на товара, но

натрупване. Капацитет на кондензатора

бързо натрупват електрическа енергия

giyu се използва за създаване на различни

устройства за защита на електрически

руда и нейните елементи от пренапрежение -

на гръмотевична буря или

мутационни явления. Този имот и

също сравнително малки размери,

висока надеждност на кондензаторите поради

в частност, широкото им използване

мощни амортисьорни вериги

преобразуватели за високо напрежение, за високо-

изравняване на напрежението върху последователността

но клапаните са включени.

В тиристорни преобразуватели (вие-

токоизправители, инвертори, импулсни регулатори

), при безконтактно превключване

използване на кондензатори

да принуждавате и изключвате

непълен контрол на диоди и клапани

lyaemostyu. Превключване на кондензатори

в безконтактните устройства работят

кумулативен режим, докато сте в пред-

работните процеси на преподавателите обикновено-

но се зареждат и изхвърлят (или отново

заряд) на кондензатора.

Свойството на кондензатора да се натрупва

широко използва електрическа енергия -

за потискане на импулсния шум в

различно електронно оборудване, за

създаване на клетки от компютърна памет, интегриране

niya и диференциация на електрически

сигнали (аналогови компютри, кола

домати, управление и др.).

Широко използвано финансиране

свойства на кондензаторите при тяхното приложение

в най-различни импулсни устройства

ниска мощност: в импулсни генератори

ток и напрежение на специална форма

(разполагане, измерване на устройства

va n t). при самоосцилиране и спускане

изходни устройства. Кондензаторите много често служат като източник на реактивна сила.

nost. Това свойство се проявява тогава

когато са засегнати от променлива

(обикновено синусоидална форма)

напрежение. Токът, протичащ през кондензацията

тора, пред напрежението под ъгъл, близък до

k π / 2, т.е. кондензатор, почти не

консумираща активна мощност, генерира

реактивен. Тази способност се използва.

за увеличаване на коефициента на мощност

потребители на електроенергия от

частично или пълно обезщетение за тях

реактивна мощност, което намалява загубите

енергия в генератори, трансформатори,

електрически мрежи, увеличава устойчивостта

паралелната работа на енергийните системи,

стабилизира стреса върху потребителите.

За да се увеличи стабилността на пара-

парче работа и производителност

електропроводи, както и за подобряване

решения на режима на работа на енергийните системи

променете настройките за надлъжна компенсация

ция, чийто основен елемент са

мощни кондензаторни банки

индуктивна компенсация

съпротивление на линии с високо напрежение

предаване на мощност. Надлъжен монтаж

компенсация на реактивна мощност

се свързват с електрифицирано желязо

Наскоро кондензатни батерии

надлъжна компенсация на стоманата

за термични топилни руди

пещи с висока мощност (хиляди и десет)

ки хиляди киловата), т.е. кога

променящ се товар.

Надлъжна капацитивна компенсация

реактивна мощност ефективно

използва се за стартиране на асинхронни машини

висока мощност, когато се захранва от

висока устойчивост (линии

недостатъчна мощност и относително

голяма дължина). В енергийните системи

кондензаторите се използват в батерии като

надлъжен и напречен централен

компенсация на реактивната мощност на банята

Те осигуряват намалени загуби на енергия.

gii и подобряват режимите на работа на енергия

системи (във връзка с електроцентрали

осигурете необходимото напрежение в

възли и енергийни потоци). И при двата вида

батерии, използвани серийно

паралелна връзка на голям брой

единични кондензатори.

Кондензаторите не се използват широко.

само централизирани инсталации

компенсация на реактивна мощност, но също и в

инсталации за групови и индивидуални

без обезщетение Такива примери могат

може да служи като кондензатори за осветление

ков с разрядни лампи, стартиране

и работещи кондензатори на еднофазен асин

хронични електродвигатели (в случая

основната функция на кондензаторите е да

е в създаването на фазово изместване π / 2

между токовете на намотките на двигателя),

по-плътни бустери много ниски

индукция на фактор на мощността

електротермални инсталации промишлени

ной и високи честоти. Група и

индивидуална реактивна компенсация

потребителската сила дава голям икономически ефект във връзка с намаляването

загубите на енергия по време на нейното предаване, намаляващи

пиков спад на напрежението

реконструкция на енергийни мрежи (поради

недостатъчни електропроводи,

трансформатори и др.).

Способността на кондензаторите да компенсират

реактивна мощност на потребителите

електричеството се използва не само на

честота 50-6 0 Hz, но също и при повишена

работни честоти, например бордови системи

тези превозни средства електротермични

небесни инсталации. В този случай значително

но масата и размерите се намаляват преди всичко

th генератор.

Компенсация от реагентни кондензатори

мощността на асинхронна машина позволява

създайте асинхронни генератори

ефективен при променлива скорост

първичен двигател (хидравличен

газови, газови турбини). Те кондензират

осигуряват магнитно възбуждане

компенсация на дебита и реактивната мощност

nost натоварване.

Пълна компенсация от кондензатори

бобини с реактивна мощност индуктивни

среща се и в мощни рути

радиални вериги на генератори

предавателите. Невъзможно без кондензатори

работата на тези устройства с висока

коефициент на полза и малък

наказания, както и генериране на болка

shih активни мощности.

Друго свойство на кондензаторите е

приемете реакцията си кога

променлив ток обратно

честотата (x c \u003d 1/2 π / C) е широка около

при създаване на различни филтри в

радиотехника, електронна, електрическа

технически устройства за

разделяне на напрежения и токове на различни

Нискочестотни, високочестотни филтри

представяне на сова и нот

битката е комбинация от индуктивна и капацитивна,

съпротивителни и капацитивни елементи, е-

са неразделна част от повечето

електронни и радиоустройства.

Филтрите се използват и в енергийни

тически приложения. С тяхна помощ ниска мощност

използвани високочестотни сигнали

комуникация, телемеханика, системи

авариен контрол и други цели,

отделен от индустриални натоварвания

честоти на високо напрежение. сила

филтрите се използват в електричеството

ke за приближаване на формата на напрежение до

синусоидална в присъствието на източници

по-високи хармоници (токоизправители), дъга

изходни пещи и др.), в силови полупроводници

преобразуватели на псевдоними, работещи в

офлайн или в мрежов режим.

В реактивни резонансни филтри

умножители на напрежението и други устройства

използват се резонансни свойства.

вериги, състоящи се от кондензатори към

duktnvnostey.

Кондензаторите се използват във филтри.

не само променлива, но n постоянна

ток, в който полезният компонент

е постоянно напрежение и задачата

филтърът се състои в изглаждане на куршуми

sation на напрежение (чрез намаляване

променлив компонент), т.е. тук е същото

временно използван

кондензаторът за натрупване на енергия и намаляване

нейното съпротивление с честота. такъв

филтри се използват в захранвания

различни електронни и електротехника-

устройства, например, при високо напрежение

електростатични инсталации за боядисване

ки, пречистване на газ, в стабилизиране на пулса

тори на напрежение, EV M и т.н.

Свойството на кондензаторите да намаляват своите

съпротива с нарастваща честота причини-

излива широкото им използване в електронните

радио и електронно оборудване в

като блокиране или задръстване-

лаещ елемент. Ролята на кондензатора във

това и в предишните случаи се заключава

целта е да се затвори пътят на високочестотните

общите токове, които не им позволяват да преминат

чрез други вериги и елементи на устройството

храна, например в захранваща мрежа.

Кондензаторите са от съществено значение

фазови схеми за изместване на фазата

устройства за автоматизация на система за автоматизация,

управление, в LC- и RC-генератори, в ac-

активни филтри и т.н.

Една от многото задачи

измита с кондензатори, заключава

ся при разделянето на променливотоковото напрежение,

извършвани при различни промени

s във вериги с високо напрежение, в електричество

тестови системи

нов, в равномерно разпределение на

опън на опън

задушни ключове за високо напрежение и

за други цели.

Кондензаторите са широко използвани:

В капацитивни разделители на напрежението

за избор на енергия от високо напрежение

предаване на мощност (с малка мощност

цената за вземане на проби от кондензатори

по-ниска цена на устройство за излитане на енергия

използване на конвенционални трансформатори);

Като баластна устойчивост в

минесцентни източници на светлина, лампи

с нажежаема жичка, както и при ниска мощност

зарядно за батерии;

При вторични захранвания с

специални характеристики (стабилизация-

претоварване на ток, напрежение), по-специално, в

капацитивни индуктори

служи за подаване на постоянен ток

инсталации на плазмена технология, заваряване

Индуктивни капацитивни устройства

варира и да балансира напрежението

трифазна мрежа в присъствие на небалансирана

метрични потребители, както и за

необходими са фазови разделители

за доставка на трифазни консуматори

от еднофазна мрежа.

По този начин обхватът

кондензаторите са достатъчно широки: енергия

тик, промишленост, транспорт, устройства

комуникации, автоматизация, излъчване, местоположение,

измервателна и изчислителна техника

Справочник

на електрически

кондензатори

Обща информация

избор и приложение

Редактиран от

кандидат на техническите науки

V. V. Yermuratskog о

Единственият източник на електроенергия в онези дни беше електрофорна машина, способна да развие напрежение до няколкостотин киловолта. Именно от нея те заредиха буркан от Лейдън. В учебниците по физика е описан случай, когато Мушенбрук разтоварил кутията си през верига от десет стража, държащи се за ръце.

По това време никой не знаеше, че последствията могат да бъдат трагични. Ударът се оказа доста чувствителен, но не и фатален. Не се стигна до това, тъй като капацитетът на бурканчето Лейден беше незначителен, импулсът се оказа много краткотраен, така че силата на разреждане беше малка.

Как е кондензаторът

Устройството на кондензатора практически не се различава от бурканчето Лейден: всички същите две плочи, разделени с диелектрик. Ето как са изобразени кондензатори на съвременни електрически вериги. Фигура 1 показва схематична структура на плосък кондензатор и формулата за неговото изчисляване.

Фигура 1. Устройство с плосък кондензатор

Тук S е площта на плочата в квадратни метри, d е разстоянието между плочите в метри, C е капацитетът във фаради, ε е диелектричната константа на средата. Всички стойности, включени във формулата, са посочени в системата SI. Тази формула е валидна за най-простия плосък кондензатор: можете просто да поставите две метални плочи до тях, от които се правят изводи. Въздухът може да служи като диелектрик.

От тази формула може да се разбере, че капацитетът е по-голям, толкова по-голяма е площта на плочите и толкова по-малко е разстоянието между тях. За кондензатори с различна геометрия формулата може да бъде различна, например за капацитета на единичен проводник или електрически кабел. Но зависимостта на капацитета от площта на плочите и разстоянието между тях е същата като тази на плосък кондензатор: колкото по-голяма е площта и колкото е по-малко разстоянието, толкова по-голям е капацитетът.

Всъщност плочите не винаги се правят плоски. За много кондензатори, например хартия, плочите са алуминиево фолио, навити заедно с хартиена диелектрика в стегната топка, във формата на метален калъф.

За да се увеличи електрическата сила, тънката кондензаторна хартия се импрегнира с изолационни състави, най-често трансформаторно масло. Този дизайн ви позволява да направите кондензатори с капацитет до няколкостотин микрофарада. Кондензаторите с други диелектрици са подредени по подобен начин.

Формулата не съдържа никакви ограничения върху площта на плочите S и разстоянието между плочите d. Ако приемем, че плочите могат да бъдат разпространени много далеч и в същото време да направят площта на плочите много малка, тогава някакъв капацитет, макар и малък, ще остане. Това разсъждение предполага, че дори само два проводника, разположени в съседство, имат електрически капацитет.

Това обстоятелство е широко използвано във високочестотната технология: в някои случаи кондензаторите се изработват просто под формата на печатни схеми или дори само два проводника, усукани заедно в полиетиленова изолация. Обикновените телени юфки или кабели също имат капацитет и с увеличаване на дължината се увеличават.

Освен капацитет С, всеки кабел има и съпротивление R. И двете тези физични свойства се разпределят по дължината на кабела и при предаване на импулсни сигнали работят като интегрираща RC - верига, показана на фигура 2.

Фигура. 2

Всичко е просто на фигурата: тук е веригата, тук е входният сигнал, но тук той е на изхода. Импулсът се изкривява отвъд разпознаването, но това се прави нарочно, за което веригата е сглобена. Междувременно говорим за ефекта на капацитета на кабела върху импулсния сигнал. Вместо импулс, такъв „звънец“ ще се появи на другия край на кабела и ако импулсът е кратък, той изобщо не може да достигне до другия край на кабела, той напълно е изчезнал.

Исторически факт

Тук е напълно уместно да си припомним историята как е положен трансатлантическият кабел. Първият опит през 1857 г. се проваля: телеграфните точки - тирета (правоъгълни импулси) са изкривени, така че нищо не може да бъде разглобено в другия край на 4000 км линия.

Втори опит е направен през 1865г. По това време английският физик У. Томпсън е разработил теорията за предаване на данни по дълги линии. В светлината на тази теория маршрутизацията на кабелите се оказа по-успешна, успяхме да получим сигнали.

За този научен подвиг кралица Виктория предостави на учения рицарството и титлата лорд Келвин. Това беше името на малкия град на брега на Ирландия, където започна полагането на кабели. Но това е само дума и сега се връщаме към последната буква във формулата, а именно към диелектричната константа на средата ε.

Малко за диелектриците

Това ε е в знаменателя на формулата, следователно увеличаването му ще доведе до увеличаване на капацитета. За повечето използвани диелектрици, като въздух, лавсан, полиетилен, флуоропласт, тази константа е почти същата като тази на вакуума. Но в същото време има много вещества, чиято диелектрична константа е много по-висока. Ако кондензаторът на въздуха се напълни с ацетон или алкохол, тогава капацитетът му ще се увеличава на всеки 15 ... 20.

Но такива вещества, в допълнение към високото ε, имат и достатъчно висока проводимост, следователно такъв кондензатор няма да побере добре заряд, бързо ще се изхвърли през себе си. Това вредно явление се нарича ток на изтичане. Затова се разработват специални материали за диелектрици, които с висок специфичен капацитет на кондензаторите осигуряват приемливи токове на изтичане. Това обяснява разнообразието от видове и типове кондензатори, всеки от които е проектиран за специфични условия.

Електролитичен кондензатор

Електролитичните кондензатори имат най-голям специфичен капацитет (съотношение капацитет / обем). Капацитетът на "електролити" достига до 100 000 микрофарада, работно напрежение до 600V. Такива кондензатори работят добре само при ниски честоти, най-често във филтри на захранващи устройства. Електролитичните кондензатори се включват в полярност.

Електродите в такива кондензатори са тънък филм от метален оксид, затова често тези кондензатори се наричат \u200b\u200bоксидни. Тънък слой въздух между такива електроди не е много надежден изолатор, следователно между оксидните плочи се въвежда слой от електролит. Най-често това са концентрирани разтвори на киселини или основи.

Фигура 3 показва един от тези кондензатори.

Фигура 3. Електролитичен кондензатор

За да се оцени размерът на кондензатора, до него беше снимана обикновена кибритена кутия. В допълнение към достатъчно голям капацитет на фигурата, можете да видите и процентното отклонение: не по-малко от 70% от номиналното.

В онези дни, когато компютрите бяха големи и се наричаха компютри, такива кондензатори бяха в дискове (в съвременния HDD). Информационният капацитет на такива устройства вече може да предизвика само усмивка: 5 мегабайта информация бяха запаметени на два диска с диаметър 350 мм, а самото устройство тежеше 54 кг.

Основната цел на суперкондензаторите, показани на фигурата, беше изтеглянето на магнитни глави от работната зона на диска по време на внезапно прекъсване на захранването. Такива кондензатори могат да съхраняват заряд в продължение на няколко години, което беше тествано на практика.

Малко по-ниско с електролитни кондензатори ще бъде предложено да направите няколко прости експеримента, за да разберете какво може да направи кондензатор.

За да работите в променливотокови вериги, се произвеждат неполярни електролитични кондензатори, това е просто получаването им по някаква причина е много трудно. За да се преодолее по някакъв начин този проблем, обикновените полярни "електролити" включват противопоследователност: плюс-минус-минус-плюс.

Ако полярният електролитен кондензатор е включен в веригата на променлив ток, тогава той първо ще се нагрее и тогава ще се чуе експлозия. Вътрешните стари кондензатори, разпръснати във всички посоки, докато вносните имат специално устройство, което избягва силни удари. Това по правило е или напречен прорез в долната част на кондензатора, или дупка с гумена запушалка, разположена на същото място.

Те не обичат електролитни кондензатори с повишено напрежение, дори ако се наблюдава полярността. Следователно, никога не трябва да поставяте "електролити" във верига, където се очаква напрежение, близко до максималното за даден кондензатор.

Понякога в някои, дори уважавани форуми, начинаещите задават въпроса: „Кондензаторът 470 µF * 16V е посочен на веригата, а аз имам 470 µF * 50V, мога ли да го сложа?“ Да, разбира се, че можете, но обратната подмяна е неприемлива.

Кондензаторът може да съхранява енергия

За да се справите с това твърдение ще ви помогне проста схема, показана на фигура 4.

Фигура 4. Кондензаторна верига

Главният герой на тази верига е електролитен кондензатор С с достатъчно голям капацитет, така че процесите на заряд-разряд протичат бавно и дори много ясно. Това дава възможност да се наблюдава визуално работата на веригата, като се използва конвенционална светлина от фенерче. Тези светлини отдавна отстъпват на съвременните светодиоди, но крушките за тях все още се продават. Следователно, да се сглоби схема и да се проведат прости експерименти е много просто.

Може би някой ще каже: „Защо? В крайна сметка всичко е очевидно и дори да прочетете описанието ... ". Изглежда няма какво да спорим тук, но всяко, дори и най-простото нещо, остава дълго в главата, ако разбирането му е минало през ръце.

Така че, веригата е сглобена. Как работи тя?

В положението на превключвателя SA, показано на диаграмата, кондензаторът C се зарежда от източника на захранване GB през резистора R във веригата: + GB __ R __ SA __ C __ -GB. Токът на зареждане в диаграмата е показан със стрелка с индекс iз. Процесът на зареждане на кондензатор е показан на фигура 5.

Фигура 5. Процес на зареждане на кондензатора

Фигурата показва, че напрежението върху кондензатора се увеличава по извита линия, в математиката, наречена експонент. Зарядният ток директно отразява напрежението на заряда. С нарастването на напрежението в кондензатора токът на заряд става все по-малък. И само в началния момент съответства на формулата, показана на фигурата.

След известно време кондензаторът ще се зарежда от 0V до напрежението на източника на захранване, в нашата верига до 4,5V. Целият въпрос е, как е този път да се определи колко време да се чака, кога се зарежда кондензаторът?

Константа на тау време τ \u003d R * C

В тази формула съпротивлението и капацитетът на серийно свързан резистор и кондензатор просто се умножават. Ако, без да пренебрегваме системата SI, заменим съпротивлението в ома, капацитета във Farads, тогава резултатът ще бъде за секунди. Това време е необходимо кондензаторът да зарежда до 36,8% от напрежението на източника на енергия. Съответно, за такса от почти 100% ще е необходимо време 5 * τ.

Често, пренебрегвайки системата SI, съпротивлението в Ом се замества във формулата, а капацитетът е в микрофаради, тогава времето ще се окаже в микросекунди. В нашия случай е по-удобно да получите резултата за секунди, за което трябва просто да умножите микросекундите на милион или, по-просто казано, да преместите запетайката шест знака вляво.

За схемата, показана на фигура 4, с кондензатор 2000 μF и съпротивление на резистора 500 Ω, постоянната време ще бъде τ \u003d R * C \u003d 500 * 2000 \u003d 1 000 000 микросекунди или точно една секунда. По този начин ще трябва да изчакате около 5 секунди, докато кондензаторът бъде напълно зареден.

Ако след изтичане на определеното време, превключвателят SA се обърне в правилното положение, кондензаторът C се разтоварва през крушката EL. В този момент ще възникне кратка светкавица, кондензаторът ще се разреди и светлината ще изгасне. Посоката на разреждане на кондензатора е показана със стрелка с индекс ip. Времето на разреждане също се определя от времевата константа τ. Графиката на разреждане е показана на фигура 6.

Фигура 6. Графика за изпускане на кондензатора

Кондензаторът не преминава постоянен ток

За проверка на това твърдение ще помогне още по-опростена схема, показана на фигура 7.

Фигура 7. Верига с кондензатор в постоянна верига

Ако затворите превключвателя SA, ще последва кратко мигане на крушката, което показва, че кондензаторът C се зарежда през крушката. Графиката на заряда също е показана тук: в момента, когато превключвателят се затвори, токът е максимален, тъй като кондензаторът се зарежда, той намалява и след известно време спира напълно.

Ако кондензаторът е с добро качество, т.е. с малък ток на изтичане (саморазряд), многократното затваряне на превключвателя няма да доведе до миг. За да получите друга светкавица, кондензаторът ще трябва да бъде разреден.

Кондензатор в силови филтри

Кондензаторът обикновено се поставя след изправителя. Най-често токоизправителите се правят на половин вълна. Най-често срещаните токоизправителни вериги са показани на фигура 8.

Фигура 8. Токоизправителни вериги

Полувълновите токоизправители също се използват доста често, като правило, в случаите, когато мощността на натоварването е незначителна. Най-ценното качество на такива токоизправители е простотата: само един диоден и намотателен трансформатор.

За полувълнов изправител капацитетът на филтърния кондензатор може да се изчисли по формулата

C \u003d 1,000,000 * Po / 2 * U * f * dU, където C е кондензаторът μF, Po е мощността на натоварването W, U е напрежението на изхода на токоизправителя V, f е честотата на променливотоковото напрежение Hz, dU е амплитудата на пулсациите V.

Голямо число в числителя от 1 000 000 конвертира капацитета на кондензатора от система Farads в микрофаради. Двете в знаменателя представлява броя на полупериодите на изправителя: за полувълна на негово място ще се появи единица

C \u003d 1 000 000 * Po / U * f * dU,

А за трифазен изправител формулата ще приеме формата C \u003d 1,000,000 * Po / 3 * U * f * dU.

Суперкондензатор - йонистор

Наскоро се появи нов клас електролитни кондензатори, така нареченият йонистор. По свойствата си той е подобен на батерия, но с няколко ограничения.

Йонисторът се зарежда до номиналното напрежение за кратко време, буквално за няколко минути, така че е препоръчително да го използвате като резервен източник на захранване. Всъщност йонисторното устройство е неполярно, единственото, което определя неговата полярност, е зареждането във фабриката. За да не объркате тази полярност в бъдеще, тя се обозначава със знака +.

Важна роля играят условията на работа на йонистите. При температура 70 ° C при напрежение 0,8 от номиналната гарантирана трайност не повече от 500 часа. Ако устройството ще работи при напрежение 0,6 от номиналното, а температурата не надвишава 40 градуса, тогава правилната работа е възможна за 40 000 часа или повече.

Най-често срещаните йонисторни приложения са резервни източници на енергия. Това са главно чипове памет или електронни часовници. В този случай основният параметър на йонистатора е нисък ток на изтичане, неговото саморазреждане.

Доста обещаващо е използването на йонистори във връзка със слънчеви панели. Той също така влияе върху некритичността към състоянието на заряда и почти неограничен брой цикли на зареждане и заряд. Друго ценно свойство е, че йонисторът не поддържа поддръжка.

Прочетете същото

Видове стенни светлини и особености на тяхното използване
За разликата в потенциала, електромоторната сила и напрежението
Какво може да се определи от електромера, в допълнение към консумацията на енергия
Относно критериите за оценка на качеството на електрическите продукти
Какво е по-добре за частна къща - еднофазен или трифазен вход?
Как да изберем стабилизатор на напрежението за селска къща
Ефект на Пелтие: магическият ефект на електрическия ток
Практиката на окабеляване и свързване на телевизионен кабел в апартамент - характеристики на процеса
Проблеми с окабеляването: какво да направите и как да ги поправите?
Т5 флуоресцентни лампи: перспективи и проблеми при приложението
Прибиращи се изходни блокове: Практика на използване и свързване
Електронни усилватели. Част 2. Аудио усилватели
Правилна работа на електрическо оборудване и окабеляване в селска къща
Акценти на използването на безопасно напрежение у дома
Основни инструменти и устройства за начинаещи да учат електроника
Какво е съпротивление при преходен контакт и как да се справим с него
Реле на напрежение: какво са, как да избера и свържете?
Какво е по-добре за частна къща - еднофазен или трифазен вход?
Кондензатори в електронни схеми. Част 2. Междуетапна комуникация, филтри, генератори
Как да осигурим комфорт при недостатъчно захранване
Как да се уверите, когато купувате машина в магазин, че тя работи?
Как да изберем напречно сечение на проводниците за 12 волтови осветителни мрежи
Методът за свързване на бойлер и помпа с недостатъчна мощност на мрежата
Индуктори и магнитни полета. Част 2. Електромагнитна индукция и индуктивност
Операционни усилватели. Част 2. Перфектният оперативен усилвател
Какво представляват микроконтролерите (предназначение, устройство, софтуер)
Удължете живота на компактна флуоресцентна лампа (икономка)
Обратна връзка оперативна схема на усилвателя
Подмяна на електрическото разпределително табло на апартамента
Устройството и принципът на работа на прекъсвачите в електрическа верига
Пример за споделяне на регулатор на напрежение с оптимизатор на натоварване OEL-820
Пропускане в границите на отговорността на собственика на жилището
Как да организираме осветлението в спалнята?
Защо не може да свържете мед и алуминий в окабеляването?
Модернизация на задвижването на клапана или на заден ход на кондензаторния двигател
Как да удължите и монтирате захранващ кабел в апартамент
Междинни релета: цел, къде се прилагат и как се избират

кондензатор (Ток, Кондензатор - инж.) - елемент на електрическа верига, който осигурява краткосрочно съхранение на енергия и бърза възвръщаемост на натрупаното. Прилага се във вериги филтри силови вериги mezhkaskadovyh връзки, както и за филтриране смущения.

Основната характеристика е капацитет, Измерва се във farads (F, f). Фарад характеризира зарядите, създадени от електрическите полета.
Капацитетът на кондензатора нараства пропорционално на площта кант и намалява с разстоянието между тях. Друг важен параметър на кондензатора е работно напрежение, Това напрежение не се взема от тавана, но се характеризира с максималното напрежение, над което се получава разпадане на диелектрика и повреда на кондензатора. Качествени кондензатори от уважаващи се производителиимат твърдо вещество граница на безопасност и те могат да работят при малко по-високи напрежения без никакви последствия. Следователно, именно те трябва да се придобият за по-добра стабилност и дълготрайност.

там поляризирам и nepolyarizirovannye кондензатори. Ако поляризираната връзка е неправилна, това може да стане да се провали поради силно загряване, последвано от отваряне или дори мини-експлозия.

Има много вид кондензатори.
Обикновено се използват относително сложни електронни схеми електролитна, полимер и керамичен, Освен това, ако кондензаторите се използват с цифрово оборудване, желателно е те да имат ниска еквивалентна серийна устойчивост (). За да постигнат това, производителите използват по-добри компоненти на кондензатора. Ако е необходимо Ниско СУЕ кондензатора и зададете обичайния, той ще се нагрява доста и бързо ще се провали. Може би след няколко дни или дори часове.

електролитна - най-краткотрайните, поради постоянното изпаряване на електролита, особено при повишени температури или лоши стегнатост кондензатор. Независимо от това, те са най-често срещаните поради тяхната евтинията.

По принцип имайте не по-дълъг експлоатационен живот 50 000 часаОбикновено 10 — 20 000 , При изпаряване или недостатъчно количество електролит те набъбват и дори се спукват с характерен памук. - индикатор, че е необходимо да се замени, за да се избегнат проблеми с храненето и цялостната стабилност.

Твърдо състояние полимер

Сравнително издръжлив, много рядко набъбват и много по-компактен електролитна. Повечето производители на компютърна техника са преминали изцяло към полимерни кондензатори, дори в публичния сектор. Нюансът е, че са по-скъпи от електролитичните. Следователно този преход беше постепенен и се случи поради масовото производство и поевтиняване на полимерните кондензатори.

Принципът на работа е подобен на електролитните кондензатори, използва се само вискозен полимерен материал вместо електролит. Той практически не се изпарява и има по-добри показатели от обикновения електролит.

керамичен

Керамичните кондензатори могат да съхраняват енергия с малки загуби ток по-добре филтриран смущения и не набъбвайте при тежки експлоатационни условия. И те не се отварят и не експлодират (има изключения при някои видове полимер), пръскайки останалите компоненти на веригата с електролит.
Имате много по-малък размер В сравнение с електролитичните те се нагряват по-малко. Срок на експлоатация 100 000 часа и още.

Не по-малко разпространени, но те се използват главно в прецизна електроника с приложението на самата платка. Танталовите кондензатори са подвид на електролитични, но с разтягане.

С малки размери те имат изключителни характеристики, както и дълъг експлоатационен живот, По-малко чувствителни към нефилтрирани висока честотакомпонент, издръжлив при работа повишена температураимам ниско СУЕ.