Навіщо потрібні конденсатори? Підключення конденсатора

Відео: Конденсатор в ланцюзі джерела струму

Електричний конденсатор - це пристрій, який може накопичувати заряд і енергію електричного поля. В основному він складається з пари провідників (обкладок), розділених шаром діелектрика. Товщина діелектрика завжди набагато менше, ніж розмір обкладок. На електричних схемах заміщення конденсатор позначається 2-мя вертикальними паралельними відрізками (II).

Основні величини і одиниці вимірювання

Існує кілька основних величин, що визначають конденсатор. Одна з них - це його ємність (латинська буква С), а друга - робоча напруга (латинська U). Електроємність (або ж просто ємність) в системі СІ вимірюється в Фарада (Ф). Причому як одиниця ємності 1 фарад - це дуже багато - на практиці майже не застосовується. Наприклад, електричний заряд планети Земля становить всього 710 микрофарад. Тому електроємність конденсаторів в більшості випадків з­-міряється в похідних від Фарада величинах: в пікофарад (пФ) при дуже маленькому значенні ємності (1 пФ = 1/10⁶мкФ), в мікрофарадах (мкФ) при досить великому її значенні (1 мкФ = 1/10⁶ Ф). Для того щоб розрахувати електроємність, необхідно розділити величину заряду, накопиченого між обкладинками, на модуль різниці потенціалів між ними (напруга на конденсаторі). Заряд конденсатора в даному випадку - це заряд, що накопичується на одній з обкладок розглянутого пристрою. На 2-х провідниках пристрою вони однакові по модулю, але відрізняються за знаком, тому сума їх завжди дорівнює нулю. Заряд конденсатора вимірюється в кулонах (Кл), а позначається буквою Q.

Напруга на електроприладі

Одним з найважливіших параметрів розглянутого нами пристрою є пробивна напруга - різниця значень потенціалів двох провідників конденсатора, що призводить до електричного пробою шару діелектрика. Максимальна напруга, при якому не відбувається пробою пристрої, визначається формою провідників, властивостями діелектрика і його товщиною. Умови роботи, при яких напруга на обкладинках електроприладу близько до пробивному, неприпустимі. Нормальний робочий напруга на конденсаторі менше пробивної в кілька разів (в два-три рази). Тому при виборі слід звернути увагу на номінальну напругу і ємність. У більшості випадків значення цих величин вказується на самому пристрої або в паспорті. Включення конденсатора в мережу на напругу, що перевищує номінальну, загрожує його пробоєм, а відхилення значення ємності від номінального може привести до викиду в мережу вищих гармонік і перегріву пристрою.

Зовнішній вигляд конденсаторів

конструкція конденсато­-рів може бути найрізноманітнішою. Вона залежить від значення електроємна пристрою і його призначення. На параметри розглянутого пристрою не повинні впливати зовнішні чинники, тому обкладання мають таку форму, при якій електричне поле, створене зарядами, зосереджується в невеликому зазорі між провідниками конденсатора. Тому вони можуть складатися з двох концентричних сфер, двох плоских пластин або двох коаксіальних циліндрів. Отже, конденсатори можуть бути циліндричними, сферичними і плоскими в залежності від форми провідників.

постійні конденсатори

За характером зміни електроємності конденсатори ділять на пристрої з постійною, змінною ємкістю або підстроювальні. Розберемо докладніше кожен зі згаданих типів. Прилади, чия ємність не змінюється в процесі роботи, тобто вона є постійною (значення ємності все-таки може коливатися в допустимих межах залежно від температури), - це постійні конденсатори. Існують також електроприлади, що змінюють свою електроємність в процесі роботи, вони називаються змінними.

Від чого залежить С в конденсаторі

Електроємність залежить від площі поверхні його провідників і відстані між ними. Є кілька способів зміни цих параметрів. Розглянемо конденсатор, який складається з двох видів пластин: рухомих і нерухомих. Рухливі пластини переміщаються щодо нерухомих, в результаті чого змінюється електроємність конденсатора. Змінні аналоги використовуються для налаштувань аналогових пристроїв. Причому ємність можна змінювати в процесі роботи. Конденсатори підлаштування в більшості випадків використовують для налаштування заводський апаратури, наприклад для підбору ємності емпіричним шляхом при неможливості розрахунку.

Конденсатор в ланцюзі

Розглянутий прилад в ланцюзі постійного струму проводить струм тільки в момент включення його в мережу (при цьому відбувається заряд або перезаряд пристрої до напруги джерела). Як тільки конденсатор повністю заряджається, струм через нього не йде. При включенні пристрою в ланцюг зі змінним струмом процеси розрядки і зарядки його чергуються один з одним. Період їх чергування дорівнює періоду коливання прикладеного синусоїдальноїнапруги.

характеристики конденсаторів

Конденсатор в залежності від стану електроліту і матеріалу, з якого він складається, може бути сухим, рідинним, оксидно-напівпровідникових, оксидно-металевим. Рідинні конденсатори добре охолоджуються, ці пристрої можуть працювати при значних навантаженнях і володіють такою важливою властивістю, як самовідновлення діелектрика при пробої. У розглянутих електричних пристроїв сухого типу досить проста конструкція, трохи менше втрати напруги і струм витоку. На даний момент саме сухі прилади користуються найбільшою популярністю. Основною перевагою електролітних конденсаторів є дешевизна, компактні габарити і велика електроємність. Оксидні аналоги - полярні (невірне підключення призводить до пробою).

як підключається

Підключення конденсатора в ланцюг з постійним струмом відбувається наступним чином: плюс (анод) джерела струму з`єднується з електродом, який покритий окисной плівкою. У разі недотримання цієї вимоги може статися пробій діелектрика. Саме з цієї причини рідинні конденсатори потрібно підключати в ланцюг зі змінним джерелом струму, з`єднуючи зустрічно послідовно дві однакові секції. Або нанести оксидний шар на обидва електроди. Таким чином, виходить неполярний електроприлад, що працює в мережах як з постійним, так і з синусоїдальним струмом. Але і в тому і в іншому випадках результуюча ємність стає в два рази менше. Уніполярні електричні конденсатори мають значні розмірами, зате можуть включатися в ланцюзі зі змінним струмом.

Основне застосування конденсаторів

Слово «конденсатор» можна почути від працівників різних промислових підприємств і проектних інститутів. Розібравшись з принципом роботи, характеристиками і фізичними процесами, з`ясуємо, навіщо потрібні конденсатори, наприклад, в системах енергопостачання? У цих системах батареї широко застосовують при будівництві і реконструкції на промислових підприємствах для компенсації реактивної потужності КРМ (розвантаження мережі від небажаних її перетоків), що дозволяє зменшити витрати на електроенергію, заощадити на кабельної продукції і доставити споживачеві електроенергію кращої якості. Оптимальний вибір потужності, способу і місця підключення джерел реактивної потужності (Q) в мережах електроенергетичних систем (ЕЕС) має суттєвий вплив на економічні та технічні показники ефективності роботи ЕЕС. Існують два типи КРМ: поперечна і поздовжня. При поперечної компенсації батареї конденсаторів підключаються на шини підстанції паралельно навантаженні і називаються шунтовимі (ШБК). При поздовжньої компенсації батареї включають у розтин ЛЕП і називають КПК (пристрої поздовжньої компенсації). Батареї складаються з окремих приладів, які можуть з`єднуватися різними способами: конденсатори послідовного підключення або паралельного. При збільшенні кількості послідовно включених пристроїв збільшується напруга. КПК також використовуються для вирівнювання навантажень по фазах, підвищення продуктивності та ефективності дугових і рудотермічних печей (при включенні КПК через спеціальні трансформатори).

На схемах заміщення ліній електропередачі з напругою понад 110 кВ місткість провідність на землю позначається у вигляді конденсаторів. ЕП лінії обумовлена електроємність між провідниками різних фаз і ємністю, утвореної фазним проводом і землею. Тому для розрахунків режимів роботи мережі, параметрів ЛЕП, визначення місць пошкодження електричної мережі використовуються властивості конденсатора.

Відео: Конденсатор автомобільного генератора, де і навіщо він потрібен.

Ще про сфери застосування

Також цей термін можна почути від працівників залізниць. Навіщо потрібні конденсатори їм? На електровозах і тепловозах дані пристрої використовуються для зниження іскріння контактів електричних апаратів, згладжування пульсуючого струму, що видається випрямлячами і імпульсними переривниками, а також для створення генерації симетричного синусоїдальноїнапруги, використовуваного для живлення електродвигунів.

Однак це слово найчастіше можна почути з вуст радіоаматора. Навіщо потрібні конденсатори йому? У радіотехніці їх використовують для створення електромагнітних коливань високої частоти, вони входять до складу згладжуючих фільтрів, блоків живлення, підсилювачів і друкованих плат.

У бардачку кожного автолюбителя можна знайти пару-трійку цих електроприладів. Навіщо потрібні конденсатори в автомобілі? Там вони використовуються в підсилює апаратурі акустичних систем для якісного відтворення звуку.