Elektriskais kondensators ir ierīce, kas var uzglabāt lādiņu un enerģiju no elektriskā lauka. Būtībā tas sastāv no vadītāju pāra (plāksnēm), kas atdalīti ar dielektrisku slāni. Dielektriķa biezums vienmēr ir daudz mazāks par plākšņu izmēru. Elektriskās ekvivalentās ķēdēs kondensators ir norādīts ar 2 vertikāliem paralēliem segmentiem (II).
Pamatlielumi un mērvienības
Ir vairāki pamatlielumi, kas nosaka kondensatoru. Viens no tiem ir tā jauda (latīņu burts C), bet otrais ir darba spriegums (latīņu U). Elektrisko jaudu (vai vienkārši kapacitāti) SI sistēmā mēra farādos (F). Turklāt kā kapacitātes vienība 1 farads - tas ir daudz - praksē gandrīz nekad netiek izmantots. Piemēram, planētas Zeme elektriskais lādiņš ir tikai 710 mikrofarādes. Tāpēc kondensatoru elektriskā kapacitāte vairumā gadījumu tiek mērīta no farādes atvasinātos daudzumos: pikofarādēs (pF) ar ļoti mazu kapacitātes vērtību (1 pF=1/106µF), mikrofarādos (µF) tā pietiekami lielā vērtībā (1 uF=1/106 F). Lai aprēķinātu elektrisko jaudu, tas ir nepieciešamssadaliet starp plāksnēm uzkrāto lādiņu daudzumu ar potenciālās starpības moduli starp tām (spriegums pāri kondensatoram). Kondensatora lādiņš šajā gadījumā ir lādiņš, kas uzkrājas uz vienas no attiecīgās ierīces plāksnēm. Uz 2 ierīces vadītājiem tie ir identiski pēc moduļa, bet atšķiras pēc zīmes, tāpēc to summa vienmēr ir vienāda ar nulli. Kondensatora lādiņu mēra kulonos (C) un apzīmē ar burtu Q.
Elektroierīces spriegums
Viens no svarīgākajiem ierīces parametriem, ko mēs apsveram, ir pārrāvuma spriegums – potenciālā starpība starp diviem kondensatora vadītājiem, kas izraisa dielektriskā slāņa elektrisko pārrāvumu. Maksimālo spriegumu, pie kura ierīce nenotiek, nosaka vadītāju forma, dielektriķa īpašības un tā biezums. Darbības apstākļi, kuros spriegums uz elektroierīces plāksnēm ir tuvu pārrāvuma spriegumam, ir nepieņemami. Parastais kondensatora darba spriegums ir vairākas reizes mazāks par pārrāvuma spriegumu (divas līdz trīs reizes). Tāpēc, izvēloties, pievērsiet uzmanību nominālajam spriegumam un kapacitātei. Vairumā gadījumu šo daudzumu vērtība ir norādīta uz pašas ierīces vai pasē. Kondensatora iekļaušana tīklā spriegumam, kas pārsniedz nominālo spriegumu, draud ar bojājumu, un kapacitātes vērtības novirze no nominālās vērtības var izraisīt augstāku harmoniku izdalīšanos tīklā un ierīces pārkaršanu.
Kondensatoru izskats
Kondensatoru dizains var būtvisdažādākā. Tas ir atkarīgs no ierīces elektriskās jaudas vērtības un tās mērķa. Apskatāmās ierīces parametrus nedrīkst ietekmēt ārējie faktori, tādēļ plāksnes ir veidotas tā, lai elektrisko lādiņu radītais elektriskais lauks koncentrētos nelielā spraugā starp kondensatora vadītājiem. Tāpēc tie var sastāvēt no divām koncentriskām sfērām, divām plakanām plāksnēm vai diviem koaksiāliem cilindriem. Tāpēc kondensatori var būt cilindriski, sfēriski un plakani atkarībā no vadītāju formas.
Pastāvīgie kondensatori
Saskaņā ar elektriskās kapacitātes izmaiņu raksturu kondensatori tiek sadalīti ierīcēs ar nemainīgu, mainīgu jaudu vai trimmeriem. Apskatīsim katru no šiem veidiem sīkāk. Ierīces, kuru kapacitāte darbības laikā nemainās, tas ir, tā ir nemainīga (kapacitātes vērtība joprojām var svārstīties pieļaujamās robežās atkarībā no temperatūras), ir fiksēti kondensatori. Ir arī elektroierīces, kas darbības laikā maina savu elektrisko jaudu, tās sauc par mainīgajiem.
No kā ir atkarīgs C kondensatorā
Elektriskā jauda ir atkarīga no tā vadītāju virsmas laukuma un attāluma starp tiem. Ir vairāki veidi, kā mainīt šos iestatījumus. Apsveriet kondensatoru, kas sastāv no divu veidu plāksnēm: kustīgām un fiksētām. Kustīgās plāksnes pārvietojas attiecībā pret fiksētajām, kā rezultātā mainās kondensatora kapacitāte. Mainīgie analogi tiek izmantoti, lai pielāgotu analoguierīces. Turklāt darbības laikā var mainīt jaudu. Trimmera kondensatorus vairumā gadījumu izmanto rūpnīcas aprīkojuma noregulēšanai, piemēram, lai empīriski atlasītu kapacitāti, ja nav iespējams aprēķināt.
Kondensators ķēdē
Attiecīgā ierīce līdzstrāvas ķēdē vada strāvu tikai brīdī, kad tā ir pievienota tīklam (šajā gadījumā ierīce tiek uzlādēta vai atkārtoti uzlādēta līdz avota spriegumam). Kad kondensators ir pilnībā uzlādēts, caur to neplūst strāva. Kad ierīce ir pievienota maiņstrāvas ķēdei, tās izlādes un uzlādes procesi mainās viens ar otru. To maiņas periods ir vienāds ar pielietotā sinusoidālā sprieguma svārstību periodu.
Kondensatoru raksturlielumi
Kondensators atkarībā no elektrolīta stāvokļa un materiāla, no kura tas sastāv, var būt sauss, šķidrs, oksīds-pusvadītājs, oksīds-metāls. Šķidrie kondensatori ir labi atdzesēti, šīs ierīces var darboties ar ievērojamām slodzēm un tām ir tik svarīga īpašība kā dielektriskā pašdziedināšanās sabojāšanās laikā. Aplūkotajām sausā tipa elektroierīcēm ir diezgan vienkāršs dizains, nedaudz mazāks sprieguma zudums un noplūdes strāva. Šobrīd populārākās ir sausās ierīces. Elektrolītisko kondensatoru galvenā priekšrocība ir to zemās izmaksas, kompaktie izmēri un liela elektriskā jauda. Oksīda analogi ir polāri (nepareizs savienojums izraisa bojājumus).
Kā izveidot savienojumu
Kondensatora pievienošana līdzstrāvas ķēdei notiek šādi: strāvas avota plus (anods) ir savienots ar elektrodu, kas ir pārklāts ar oksīda plēvi. Šīs prasības neievērošana var izraisīt dielektrisko sabrukumu. Šī iemesla dēļ šķidruma kondensatori ir jāpievieno ķēdei ar maiņstrāvas avotu, savienojot divas identiskas sekcijas pretējā sērijā. Vai uzklājiet oksīda slāni uz abiem elektrodiem. Tādējādi tiek iegūta nepolāra elektroierīce, kas darbojas tīklos gan ar līdzstrāvu, gan sinusoidālo strāvu. Bet abos gadījumos iegūtā kapacitāte kļūst uz pusi mazāka. Vienpolārie elektriskie kondensatori ir lieli, taču tos var iekļaut maiņstrāvas ķēdēs.
Galvenais kondensatoru pielietojums
Vārdu "kondensators" var dzirdēt no dažādu rūpniecības uzņēmumu un projektēšanas institūtu darbiniekiem. Apskatot darbības principu, raksturlielumus un fizikālos procesus, mēs noskaidrosim, kāpēc kondensatori ir nepieciešami, piemēram, barošanas sistēmās? Šajās sistēmās akumulatorus plaši izmanto būvniecībā un rekonstrukcijā rūpniecības uzņēmumos, lai kompensētu RFC reaktīvo jaudu (atslogojot tīklu no nevēlamām pārplūdēm), kas samazina elektroenerģijas izmaksas, ietaupa kabeļu produktus un piegādā patērētājam labākas kvalitātes elektroenerģiju.. Reaktīvās jaudas avotu (Q) jaudas, pieslēgšanas metodes un vietas optimāla izvēle elektroenerģijas sistēmu (EPS) tīklos nodrošinabūtiska ietekme uz EPS ekonomisko un tehnisko darbību. Ir divu veidu KRM: šķērsvirziena un garenvirziena. Ar šķērskompensāciju kondensatoru bloki tiek savienoti ar apakšstacijas kopnēm paralēli slodzei un tiek saukti par šuntu (SHBK). Ar garenvirziena kompensāciju akumulatori ir iekļauti elektropārvades līnijas griezumā un tiek saukti par SPC (garenvirziena kompensācijas ierīcēm). Baterijas sastāv no atsevišķām ierīcēm, kuras var savienot dažādos veidos: virknē vai paralēli savienoti kondensatori. Palielinoties virknē savienoto ierīču skaitam, palielinās spriegums. APC izmanto arī, lai izlīdzinātu slodzi pa fāzēm, palielinātu loka un rūdas termisko krāšņu produktivitāti un efektivitāti (kad APC tiek ieslēgts, izmantojot īpašus transformatorus).
Ekvivalentās elektropārvades līniju ķēdēs ar spriegumu virs 110kV kapacitatīvā vadīšana uz zemi tiek apzīmēta kā kondensatori. Līnijas barošana ir saistīta ar kapacitāti starp dažādu fāžu vadītājiem un kapacitāti, ko veido fāzes vads un zeme. Tāpēc, lai aprēķinātu tīkla darbības režīmus, elektropārvades līniju parametrus un noteiktu elektrotīkla bojājumu vietas, tiek izmantotas kondensatora īpašības.
Citas lietojumprogrammas
Šo terminu var dzirdēt arī no dzelzceļa darbiniekiem. Kāpēc viņiem ir vajadzīgi kondensatori? Elektriskās lokomotīvēs un dīzeļlokomotīvēs šīs ierīces izmanto, lai samazinātu elektrisko ierīču kontaktu dzirksteļošanu, izlīdzinātu taisngriežu radīto pulsējošo strāvu un impulsu.slēdžus, kā arī radīt simetrisku sinusoidālu spriegumu, ko izmanto elektromotoru darbināšanai.
Tomēr šis vārds visbiežāk izskan no radioamatieru lūpām. Kāpēc viņam vajag kondensatorus? Radiotehnikā tos izmanto augstfrekvences elektromagnētisko svārstību radīšanai, tie ir daļa no izlīdzināšanas filtriem, barošanas blokiem, pastiprinātājiem un iespiedshēmu plates.
Katra autobraucēja cimdu nodalījumā var atrast pāris šādas elektroierīces. Kāpēc automašīnā ir nepieciešami kondensatori? Tur tos izmanto akustisko sistēmu pastiprināšanas iekārtās augstas kvalitātes skaņas reproducēšanai.
