Elektrický kondenzátor je zariadenie, ktoré dokáže uchovávať náboj a energiu z elektrického poľa. V podstate pozostáva z dvojice vodičov (dosiek) oddelených dielektrickou vrstvou. Hrúbka dielektrika je vždy oveľa menšia ako veľkosť dosiek. Na elektrických ekvivalentných obvodoch je kondenzátor označený 2 vertikálnymi paralelnými segmentmi (II).
Základné veličiny a jednotky merania
Existuje niekoľko základných veličín, ktoré definujú kondenzátor. Jedným z nich je jeho kapacita (latinské písmeno C) a druhým prevádzkové napätie (latinka U). Elektrická kapacita (alebo jednoducho kapacita) v systéme SI sa meria vo faradoch (F). Navyše, ako jednotka kapacity, 1 farad - to je veľa - sa v praxi takmer nikdy nepoužíva. Napríklad elektrický náboj planéty Zem je len 710 mikrofarád. Preto sa elektrická kapacita kondenzátorov vo väčšine prípadov meria v množstvách odvodených od faradov: v pikofaradoch (pF) s veľmi malou hodnotou kapacity (1 pF=1/106µF), v mikrofaradoch (µF) pri dostatočne veľkej hodnote (1 uF=1/106 F). Na výpočet elektrickej kapacity je potrebnévydeľte množstvo náboja nahromadeného medzi doskami modulom potenciálneho rozdielu medzi nimi (napätie na kondenzátore). Náboj kondenzátora je v tomto prípade náboj, ktorý sa hromadí na jednej z dosiek príslušného zariadenia. Na 2 vodičoch zariadenia sú modulovo zhodné, líšia sa však znamienkom, takže ich súčet je vždy rovný nule. Nabitie kondenzátora sa meria v coulombách (C) a označuje sa písmenom Q.
Napätie na elektrickom spotrebiči
Jedným z najdôležitejších parametrov zariadenia, o ktorom uvažujeme, je prierazné napätie - potenciálny rozdiel medzi dvoma vodičmi kondenzátora, čo vedie k elektrickému rozpadu dielektrickej vrstvy. Maximálne napätie, pri ktorom nedochádza k poruche zariadenia, je určené tvarom vodičov, vlastnosťami dielektrika a jeho hrúbkou. Prevádzkové podmienky, pri ktorých sa napätie na doskách elektrického spotrebiča blíži k prieraznému napätiu, sú neprijateľné. Normálne prevádzkové napätie na kondenzátore je niekoľkonásobne menšie ako prierazné napätie (dva až trikrát). Pri výbere preto dbajte na menovité napätie a kapacitu. Vo väčšine prípadov je hodnota týchto množstiev uvedená na samotnom zariadení alebo v pase. Zaradenie kondenzátora do siete pre napätie presahujúce menovité napätie hrozí poruchou a odchýlka hodnoty kapacity od nominálnej hodnoty môže viesť k uvoľneniu vyšších harmonických do siete a prehriatiu zariadenia.
Vzhľad kondenzátorov
Konštrukcia kondenzátorov môže byťnajrozmanitejšie. Závisí to od hodnoty elektrickej kapacity zariadenia a jeho účelu. Parametre uvažovaného zariadenia by nemali byť ovplyvnené vonkajšími faktormi, preto sú dosky tvarované tak, aby sa elektrické pole vytvorené elektrickými nábojmi koncentrovalo v malej medzere medzi vodičmi kondenzátora. Preto môžu pozostávať z dvoch sústredných gúľ, dvoch plochých dosiek alebo dvoch koaxiálnych valcov. Preto môžu byť kondenzátory valcové, guľové a ploché v závislosti od tvaru vodičov.
Permanentné kondenzátory
Podľa charakteru zmeny elektrickej kapacity sa kondenzátory delia na zariadenia s konštantnou, premenlivou kapacitou alebo trimre. Pozrime sa bližšie na každý z týchto typov. Zariadenia, ktorých kapacita sa počas prevádzky nemení, to znamená, že je konštantná (hodnota kapacity môže stále kolísať v prijateľných medziach v závislosti od teploty), sú pevné kondenzátory. Existujú aj elektrické spotrebiče, ktoré počas prevádzky menia svoju elektrickú kapacitu, nazývajú sa premenné.
Od čoho závisí C v kondenzátore
Elektrická kapacita závisí od povrchu jeho vodičov a vzdialenosti medzi nimi. Existuje niekoľko spôsobov, ako zmeniť tieto nastavenia. Zvážte kondenzátor, ktorý pozostáva z dvoch typov dosiek: pohyblivých a pevných. Pohyblivé dosky sa pohybujú vzhľadom na pevné, v dôsledku čoho sa mení kapacita kondenzátora. Na nastavenie analógu sa používajú premenné analógyzariadení. Okrem toho je možné počas prevádzky meniť kapacitu. Trimovacie kondenzátory sa vo väčšine prípadov používajú na ladenie výrobných zariadení, napríklad na empirický výber kapacity, keď výpočet nie je možný.
Kondenzátor v obvode
Predmetné zariadenie v jednosmernom obvode vedie prúd iba v momente, keď je pripojené k sieti (v tomto prípade sa zariadenie nabíja alebo dobíja na napätie zdroja). Keď je kondenzátor plne nabitý, nepreteká ním žiadny prúd. Keď je zariadenie pripojené k obvodu striedavého prúdu, procesy jeho vybíjania a nabíjania sa navzájom striedajú. Perióda ich striedania sa rovná perióde oscilácie aplikovaného sínusového napätia.
Charakteristiky kondenzátorov
Kondenzátor v závislosti od stavu elektrolytu a materiálu, z ktorého pozostáva, môže byť suchý, tekutý, oxid-polovodičový, oxid-kovový. Kvapalné kondenzátory sú dobre chladené, tieto zariadenia môžu pracovať pri výraznom zaťažení a majú takú dôležitú vlastnosť, ako je dielektrické samoliečenie počas poruchy. Uvažované elektrické zariadenia suchého typu majú pomerne jednoduchú konštrukciu, o niečo menšiu stratu napätia a zvodový prúd. V súčasnosti sú najpopulárnejšie suché spotrebiče. Hlavnou výhodou elektrolytických kondenzátorov je ich nízka cena, kompaktná veľkosť a vysoká elektrická kapacita. Oxidové analógy sú polárne (nesprávne pripojenie vedie k poruche).
Ako sa pripojiť
Pripojenie kondenzátora k obvodu jednosmerného prúdu je nasledovné: plus (anóda) zdroja prúdu je pripojená k elektróde, ktorá je pokrytá oxidovým filmom. Nedodržanie tejto požiadavky môže viesť k poruche dielektrika. Z tohto dôvodu musia byť kvapalné kondenzátory zapojené do obvodu so zdrojom striedavého prúdu, ktorý spája dva rovnaké úseky v opačných sériách. Alebo naneste vrstvu oxidu na obe elektródy. Takto sa získa nepolárny elektrický spotrebič, ktorý pracuje v sieťach s jednosmerným aj sínusovým prúdom. Ale v oboch prípadoch je výsledná kapacita polovičná. Unipolárne elektrické kondenzátory sú veľké, ale môžu byť zahrnuté v striedavých obvodoch.
Hlavné použitie kondenzátorov
Slovo „kondenzátor“možno počuť od pracovníkov rôznych priemyselných podnikov a projekčných ústavov. Keď sme sa zaoberali princípom činnosti, charakteristikami a fyzikálnymi procesmi, zistíme, prečo sú kondenzátory potrebné napríklad v systémoch napájania? V týchto systémoch sa batérie široko používajú pri výstavbe a rekonštrukciách v priemyselných podnikoch na kompenzáciu jalového výkonu RFC (vyloženie siete z nežiaducich pretečení), čo znižuje náklady na elektrickú energiu, šetrí káblové produkty a dodáva spotrebiteľovi kvalitnejšiu elektrinu.. Optimálny výber výkonu, spôsobu a miesta pripojenia zdrojov jalového výkonu (Q) v sieťach elektroenergetických sústav (EPS) zabezpečujevýznamný vplyv na ekonomickú a technickú výkonnosť EPS. Existujú dva typy KRM: priečne a pozdĺžne. Pri priečnej kompenzácii sú kondenzátorové banky pripojené k prípojniciam rozvodne paralelne so záťažou a nazývajú sa shunt (SHBK). Pri pozdĺžnej kompenzácii sú batérie zahrnuté do prerušenia elektrického vedenia a nazývajú sa SPC (zariadenia na pozdĺžnu kompenzáciu). Batérie pozostávajú z jednotlivých zariadení, ktoré môžu byť zapojené rôznymi spôsobmi: sériovo alebo paralelne zapojené kondenzátory. So zvyšujúcim sa počtom zariadení zapojených do série sa zvyšuje napätie. APC sa tiež používa na vyrovnanie záťaže podľa fáz, zvýšenie produktivity a účinnosti oblúkových a rudných tepelných pecí (keď sa APC zapína cez špeciálne transformátory).
Na ekvivalentných obvodoch elektrických prenosových vedení s napätím nad 110 kV sa kapacitné vedenie k zemi označuje ako kondenzátory. Napájanie vedenia je spôsobené kapacitou medzi vodičmi rôznych fáz a kapacitou tvorenou fázovým vodičom a zemou. Preto sa na výpočet prevádzkových režimov siete, parametrov elektrických prenosových vedení a určenie miest poškodenia elektrickej siete používajú vlastnosti kondenzátora.
Viac aplikácií
Tento výraz možno počuť aj od železničiarov. Prečo potrebujú kondenzátory? Na elektrických rušňoch a dieselových lokomotívach sa tieto zariadenia používajú na zníženie iskrenia kontaktov elektrických zariadení, vyhladenie pulzujúceho prúdu generovaného usmerňovačmi a impulznýmiističov, ako aj na vytvorenie generácie symetrického sínusového napätia používaného na napájanie elektromotorov.
Toto slovo však najčastejšie zaznie z úst rádioamatéra. Prečo potrebuje kondenzátory? V rádiotechnike sa používajú na vytváranie vysokofrekvenčných elektromagnetických kmitov, sú súčasťou vyhladzovacích filtrov, napájacích zdrojov, zosilňovačov a dosiek plošných spojov.
V príručnej skrinke každého motoristu nájdete pár týchto elektrických spotrebičov. Prečo sú v aute potrebné kondenzátory? Tam sa používajú v zosilňovacích zariadeniach akustických systémov na kvalitnú reprodukciu zvuku.
