Un condensator electric este un dispozitiv care poate stoca sarcina și energia dintr-un câmp electric. Practic, constă dintr-o pereche de conductori (plăci) separate printr-un strat dielectric. Grosimea dielectricului este întotdeauna mult mai mică decât dimensiunea plăcilor. Pe circuitele electrice echivalente, condensatorul este indicat prin 2 segmente paralele verticale (II).
Cantități de bază și unități de măsură
Există mai multe mărimi de bază care definesc un condensator. Unul dintre ele este capacitatea sa (litera latină C), iar al doilea este tensiunea de funcționare (U latină). Capacitatea electrică (sau pur și simplu capacitatea) în sistemul SI este măsurată în farazi (F). Mai mult, ca unitate de capacitate, 1 farad - aceasta este o mulțime - nu este aproape niciodată folosit în practică. De exemplu, sarcina electrică a planetei Pământ este de doar 710 microfaradi. Prin urmare, capacitatea electrică a condensatoarelor în cele mai multe cazuri este măsurată în cantități derivate din farad: în picofarads (pF) cu o valoare a capacității foarte mică (1 pF=1/106µF), în microfarads (µF) la valoarea sa suficient de mare (1 uF=1/106 F). Pentru a calcula capacitatea electrică este necesarÎmpărțiți cantitatea de sarcină acumulată între plăci la modulul diferenței de potențial dintre ele (tensiunea la condensator). Încărcarea condensatorului în acest caz este încărcarea acumulată pe una dintre plăcile dispozitivului în cauză. Pe 2 conductori ai dispozitivului, aceștia sunt identici ca modul, dar diferă ca semn, astfel încât suma lor este întotdeauna egală cu zero. Sarcina unui condensator se măsoară în coulombi (C) și se notează cu litera Q.
Tensiune pe aparatul electric
Unul dintre cei mai importanți parametri ai dispozitivului pe care îl luăm în considerare este tensiunea de rupere - diferența de potențial dintre cei doi conductori ai condensatorului, ceea ce duce la defectarea electrică a stratului dielectric. Tensiunea maximă la care nu există defecțiune a dispozitivului este determinată de forma conductorilor, proprietățile dielectricului și grosimea acestuia. Condițiile de funcționare în care tensiunea de pe plăcuțele aparatului electric este aproape de tensiunea de avarie sunt inacceptabile. Tensiunea normală de funcționare a condensatorului este de câteva ori mai mică decât tensiunea de avarie (de două până la trei ori). Prin urmare, atunci când alegeți, acordați atenție tensiunii nominale și capacității. În cele mai multe cazuri, valoarea acestor cantități este indicată pe dispozitivul propriu-zis sau în pașaport. Includerea unui condensator în rețea pentru o tensiune care depășește tensiunea nominală amenință să se defecteze, iar o abatere a valorii capacității de la valoarea nominală poate duce la eliberarea de armonici mai mari în rețea și la supraîncălzirea dispozitivului.
Aspectul condensatorilor
Designul condensatorilor poate ficele mai variate. Depinde de valoarea capacității electrice a dispozitivului și de scopul acestuia. Parametrii dispozitivului luat în considerare nu ar trebui să fie afectați de factori externi, prin urmare, plăcile sunt astfel formate încât câmpul electric creat de sarcinile electrice să fie concentrat într-un mic spațiu între conductorii condensatorului. Prin urmare, ele pot consta din două sfere concentrice, două plăci plate sau doi cilindri coaxiali. Prin urmare, condensatoarele pot fi cilindrice, sferice și plate în funcție de forma conductorilor.
Condensatori permanenți
În funcție de natura modificării capacității electrice, condensatoarele sunt împărțite în dispozitive cu o capacitate constantă, variabilă sau trimmere. Să aruncăm o privire mai atentă la fiecare dintre aceste tipuri. Dispozitivele a căror capacitate nu se modifică în timpul funcționării, adică este constantă (valoarea capacității poate varia în continuare în limite acceptabile în funcție de temperatură) sunt condensatoare fixe. Există și aparate electrice care își modifică capacitatea electrică în timpul funcționării, ele se numesc variabile.
De ce depinde C într-un condensator
Capacitatea electrică depinde de suprafața conductorilor săi și de distanța dintre aceștia. Există mai multe moduri de a modifica aceste setări. Luați în considerare un condensator, care constă din două tipuri de plăci: mobile și fixe. Plăcile mobile se mișcă în raport cu cele fixe, drept urmare capacitatea condensatorului se modifică. Analogii variabili sunt utilizați pentru a regla analoguldispozitive. Mai mult, capacitatea poate fi modificată în timpul funcționării. Condensatorii trimmer sunt în majoritatea cazurilor folosiți pentru reglarea echipamentelor din fabrică, de exemplu, pentru a selecta capacitatea empiric atunci când calculul este imposibil.
Condensator în circuit
Dispozitivul în cauză din circuitul DC conduce curent numai în momentul în care este conectat la rețea (în acest caz, dispozitivul este încărcat sau reîncărcat la tensiunea sursei). Odată ce condensatorul este complet încărcat, nu trece curent prin el. Când dispozitivul este conectat la un circuit de curent alternativ, procesele de descărcare și încărcare alternează între ele. Perioada de alternanță a acestora este egală cu perioada de oscilație a tensiunii sinusoidale aplicate.
Caracteristicile condensatoarelor
Condensatorul, în funcție de starea electrolitului și de materialul din care este alcătuit, poate fi uscat, lichid, oxid-semiconductor, oxid-metal. Condensatoarele lichide sunt bine răcite, aceste dispozitive pot funcționa la sarcini semnificative și au o proprietate atât de importantă precum auto-vindecarea dielectrică în timpul defecțiunii. Dispozitivele electrice de tip uscat considerate au un design destul de simplu, pierderi de tensiune și curent de scurgere puțin mai mici. În prezent, cele mai populare sunt aparatele uscate. Principalul avantaj al condensatoarelor electrolitice este costul redus, dimensiunea compactă și capacitatea electrică mare. Analogii de oxid sunt polari (conexiunea incorectă duce la defecțiune).
Cum se conectează
Conectarea unui condensator la un circuit DC se face după cum urmează: plusul (anodul) sursei de curent este conectat la electrod, care este acoperit cu o peliculă de oxid. Nerespectarea acestei cerințe poate duce la o defecțiune dielectrică. Din acest motiv, condensatoarele lichide trebuie conectate la un circuit cu o sursă de curent alternativ, conectând două secțiuni identice în serii opuse. Sau aplicați un strat de oxid pe ambii electrozi. Se obtine astfel un aparat electric nepolar, care functioneaza in retele atat cu curent continuu cat si sinusoidal. Dar, în ambele cazuri, capacitatea rezultată devine jumătate mai mare. Condensatorii electrici unipolari sunt mari, dar pot fi incluși în circuitele de curent alternativ.
Aplicația principală a condensatoarelor
Cuvântul „condensator” poate fi auzit de la lucrătorii diferitelor întreprinderi industriale și institute de proiectare. După ce ne-am ocupat de principiul funcționării, caracteristicile și procesele fizice, vom afla de ce sunt necesari condensatori, de exemplu, în sistemele de alimentare cu energie? În aceste sisteme, bateriile sunt utilizate pe scară largă în construcții și reconstrucție la întreprinderile industriale pentru a compensa puterea reactivă a RFC (descărcarea rețelei de la depășiri nedorite), ceea ce reduce costurile cu energia electrică, economisește produse prin cablu și oferă consumatorului energie electrică de mai bună calitate.. Alegerea optimă a puterii, metodei și locului de conectare a surselor de putere reactivă (Q) în rețelele de sisteme de energie electrică (EPS) oferăimpact semnificativ asupra performanței economice și tehnice a EPS. Există două tipuri de KRM: transversal și longitudinal. Cu compensare transversală, băncile de condensatoare sunt conectate la barele colectoare ale stației în paralel cu sarcina și sunt numite șunt (SHBK). Cu compensare longitudinală, bateriile sunt incluse în tăierea liniei de alimentare și se numesc SPC (dispozitive de compensare longitudinală). Bateriile constau din dispozitive individuale care pot fi conectate în diverse moduri: condensatoare conectate în serie sau în paralel. Pe măsură ce numărul dispozitivelor conectate în serie crește, crește tensiunea. APC este, de asemenea, utilizat pentru a egaliza sarcinile pe faze, pentru a crește productivitatea și eficiența cuptoarelor cu arc și minereu-termic (când APC-ul este pornit prin transformatoare speciale).
Pe circuitele echivalente ale liniilor de transmisie a energiei electrice cu tensiuni de peste 110 kV, conducția capacitivă la pământ este desemnată ca condensatoare. Sursa de alimentare a liniei se datorează capacității dintre conductorii diferitelor faze și capacității formate de firul de fază și pământ. Prin urmare, pentru a calcula modurile de funcționare ale rețelei, parametrii liniilor de transport de energie și pentru a determina locurile de deteriorare a rețelei electrice, sunt utilizate proprietățile condensatorului.
Mai multe aplicații
De asemenea, acest termen poate fi auzit de la lucrătorii feroviari. De ce au nevoie de condensatori? La locomotivele electrice și locomotivele diesel, aceste dispozitive sunt utilizate pentru a reduce scânteia contactelor dispozitivelor electrice, a netezi curentul pulsatoriu generat de redresoare și impulsuri.întrerupătoare, precum și pentru a crea o generație de tensiune sinusoidală simetrică utilizată pentru alimentarea motoarelor electrice.
Cu toate acestea, acest cuvânt este cel mai des auzit de pe buzele unui radioamator. De ce are nevoie de condensatori? În inginerie radio, ele sunt folosite pentru a crea oscilații electromagnetice de în altă frecvență, fac parte din filtrele de netezire, sursele de alimentare, amplificatoarele și plăcile de circuite imprimate.
În torpedoul fiecărui șofer puteți găsi câteva dintre aceste aparate electrice. De ce sunt necesari condensatori într-o mașină? Acolo sunt utilizate în echipamentele de amplificare ale sistemelor acustice pentru reproducerea sunetului de în altă calitate.
