Električni kondenzator je naprava, ki lahko shranjuje naboj in energijo iz električnega polja. V bistvu je sestavljen iz para prevodnikov (plošč), ločenih z dielektrično plastjo. Debelina dielektrika je vedno veliko manjša od velikosti plošč. V električnih enakovrednih vezjih je kondenzator označen z 2 navpičnima vzporednima segmentoma (II).
Osnovne količine in merske enote
Obstaja več osnovnih veličin, ki definirajo kondenzator. Eden od njih je njegova zmogljivost (latinska črka C), drugi pa delovna napetost (latinica U). Električna kapaciteta (ali preprosto kapacitivnost) v sistemu SI se meri v faradi (F). Poleg tega se kot enota kapacitivnosti 1 farad - to je veliko - v praksi skoraj nikoli ne uporablja. Na primer, električni naboj planeta Zemlja je le 710 mikrofarad. Zato se električna kapacitivnost kondenzatorjev v večini primerov meri v količinah, ki izhajajo iz farada: v pikofaradih (pF) z zelo majhno vrednostjo kapacitivnosti (1 pF=1/106µF), v mikrofaradih (µF) pri dovolj veliki vrednosti (1 uF=1/106 F). Za izračun električne zmogljivosti je potrebnodelite količino naboja, ki se nabere med ploščami, z modulom potencialne razlike med njima (napetost na kondenzatorju). Naboj kondenzatorja je v tem primeru naboj, ki se nabira na eni od plošč zadevne naprave. Na 2 vodnikih naprave sta enaka po modulu, vendar se razlikujeta po predznaku, zato je njihova vsota vedno enaka nič. Naboj kondenzatorja se meri v kulonih (C) in je označen s črko Q.
Napetost na električni napravi
Eden najpomembnejših parametrov naprave, ki jo obravnavamo, je prelomna napetost - potencialna razlika med dvema prevodnikoma kondenzatorja, ki vodi do električnega zloma dielektrične plasti. Največja napetost, pri kateri ni okvare naprave, je odvisna od oblike prevodnikov, lastnosti dielektrika in njegove debeline. Delovni pogoji, pod katerimi je napetost na ploščah električnega aparata blizu napetosti prekinitve, so nesprejemljivi. Normalna delovna napetost na kondenzatorju je nekajkrat manjša od napetosti preboja (dva do trikrat). Zato pri izbiri bodite pozorni na nazivno napetost in kapacitivnost. V večini primerov je vrednost teh količin navedena na sami napravi ali v potnem listu. Vključitev kondenzatorja v omrežje za napetost, ki presega nazivno napetost, grozi z okvaro, odstopanje vrednosti kapacitivnosti od nazivne vrednosti pa lahko privede do sproščanja višjih harmonikov v omrežje in pregrevanja naprave.
Videz kondenzatorjev
Zasnova kondenzatorjev je lahkonajbolj pestro. Odvisno je od vrednosti električne zmogljivosti naprave in njenega namena. Zunanji dejavniki ne bi smeli vplivati na parametre obravnavane naprave, zato so plošče oblikovane tako, da je električno polje, ki ga ustvarjajo električni naboji, koncentrirano v majhni reži med prevodniki kondenzatorja. Zato so lahko sestavljeni iz dveh koncentričnih krogel, dveh ravnih plošč ali dveh koaksialnih cilindrov. Zato so kondenzatorji lahko cilindrični, sferični in ravni, odvisno od oblike prevodnikov.
Trajni kondenzatorji
Glede na naravo spremembe električne kapacitivnosti se kondenzatorji delijo na naprave s konstantno, spremenljivo kapaciteto ali trimerje. Oglejmo si podrobneje vsako od teh vrst. Naprave, katerih kapacitivnost se med delovanjem ne spreminja, torej je konstantna (vrednost kapacitivnosti lahko še vedno niha v sprejemljivih mejah glede na temperaturo), so fiksni kondenzatorji. Obstajajo tudi električni aparati, ki med delovanjem spreminjajo svojo električno zmogljivost, imenujemo jih spremenljivke.
Od česa je odvisen C v kondenzatorju
Električna zmogljivost je odvisna od površine njegovih prevodnikov in razdalje med njimi. Te nastavitve lahko spremenite na več načinov. Razmislite o kondenzatorju, ki je sestavljen iz dveh vrst plošč: premične in fiksne. Premične plošče se premikajo glede na fiksne, zaradi česar se spremeni kapacitivnost kondenzatorja. Za prilagoditev analoga se uporabljajo spremenljivi analoginaprave. Poleg tega se lahko zmogljivost spreminja med delovanjem. Trimer kondenzatorji se v večini primerov uporabljajo za nastavitev tovarniške opreme, na primer za empirično izbiro kapacitivnosti, kadar je izračun nemogoč.
Kondenzator v vezju
Zadevna naprava v enosmernem tokokrogu prevaja tok samo v trenutku, ko je priključena na omrežje (v tem primeru se naprava polni ali polni na izvorno napetost). Ko je kondenzator popolnoma napolnjen, skozenj ne teče tok. Ko je naprava priključena na vezje z izmeničnim tokom, se procesi praznjenja in polnjenja izmenjujejo med seboj. Obdobje njihovega menjavanja je enako obdobju nihanja uporabljene sinusne napetosti.
Lastnosti kondenzatorjev
Kondenzator, odvisno od stanja elektrolita in materiala, iz katerega je sestavljen, je lahko suh, tekoč, oksid-polprevodnik, oksid-kovinski. Tekoči kondenzatorji so dobro hlajeni, te naprave lahko delujejo pod znatnimi obremenitvami in imajo tako pomembno lastnost, kot je dielektrično samozdravljenje med okvaro. Obravnavane električne naprave suhega tipa imajo dokaj preprosto zasnovo, nekoliko manjše izgube napetosti in uhajanja toka. Trenutno so najbolj priljubljeni suhi aparati. Glavna prednost elektrolitskih kondenzatorjev je njihova nizka cena, kompaktna velikost in visoka električna zmogljivost. Oksidni analogi so polarni (napačna povezava vodi do okvare).
Kako se povezati
Priključitev kondenzatorja na DC vezje je naslednja: plus (anoda) tokovnega vira je priključen na elektrodo, ki je prekrita z oksidnim filmom. Neupoštevanje te zahteve lahko povzroči okvaro dielektrika. Zaradi tega je treba tekoče kondenzatorje priključiti na vezje z virom izmeničnega toka, ki povezuje dva enaka odseka v nasprotni seriji. Ali nanesite oksidno plast na obe elektrodi. Tako dobimo nepolarno električno napravo, ki deluje v omrežjih z enosmernim in sinusnim tokom. Toda v obeh primerih je nastala kapacitivnost polovico manjša. Unipolarni električni kondenzatorji so veliki, vendar jih je mogoče vključiti v izmenična vezja.
Glavna uporaba kondenzatorjev
Besedo "kondenzator" lahko slišite od delavcev različnih industrijskih podjetij in oblikovalskih inštitutov. Ko smo obravnavali načelo delovanja, značilnosti in fizične procese, bomo ugotovili, zakaj so kondenzatorji potrebni, na primer v sistemih za napajanje? V teh sistemih se baterije pogosto uporabljajo pri gradnji in rekonstrukciji v industrijskih podjetjih za kompenzacijo jalove moči RFC (razbremenitev omrežja pred neželenimi prelivi), kar zmanjšuje stroške električne energije, prihrani pri kabelskih izdelkih in zagotavlja boljšo kakovost električne energije potrošniku.. Optimalna izbira moči, načina in mesta priključitve virov jalove energije (Q) v omrežja elektroenergetskih sistemov (EPS) zagotavljapomemben vpliv na ekonomsko in tehnično uspešnost EPS. Obstajata dve vrsti KRM: prečni in vzdolžni. S prečno kompenzacijo so kondenzatorske banke priključene na zbiralke transformatorske postaje vzporedno z obremenitvijo in se imenujejo shunt (SHBK). Z vzdolžno kompenzacijo so baterije vključene v rez daljnovoda in se imenujejo SPC (naprave za vzdolžno kompenzacijo). Baterije so sestavljene iz posameznih naprav, ki jih je mogoče povezati na različne načine: zaporedno ali vzporedno povezane kondenzatorje. Ko se število zaporedno povezanih naprav povečuje, se napetost povečuje. APC se uporablja tudi za izenačevanje obremenitev po fazah, povečanje produktivnosti in učinkovitosti obločnih in rudno-termičnih peči (ko je APC vklopljen preko posebnih transformatorjev).
Na enakovrednih vezjih daljnovodov z napetostjo nad 110 kV je kapacitivna prevodnost na zemljo označena kot kondenzatorji. Napajanje linije je posledica kapacitivnosti med prevodniki različnih faz in kapacitivnosti, ki jo tvorita fazna žica in zemlja. Zato se za izračun načinov delovanja omrežja, parametrov električnih vodov in določitev mest poškodb električnega omrežja uporabljajo lastnosti kondenzatorja.
Več aplikacij
Ta izraz je mogoče slišati tudi od železniških delavcev. Zakaj potrebujejo kondenzatorje? Na električnih lokomotivah in dizelskih lokomotivah se te naprave uporabljajo za zmanjšanje iskrenja kontaktov električnih naprav, izravnavanje pulzirajočega toka, ki ga ustvarjajo usmerniki in impulzneodklopniki, kot tudi za ustvarjanje generiranja simetrične sinusoidne napetosti, ki se uporablja za napajanje električnih motorjev.
Vendar se ta beseda najpogosteje sliši iz ust radijskega amaterja. Zakaj potrebuje kondenzatorje? V radiotehniki se uporabljajo za ustvarjanje visokofrekvenčnih elektromagnetnih nihanj, so del filtrov za glajenje, napajalnikov, ojačevalnikov in tiskanih vezij.
V predalu za rokavice vsakega voznika lahko najdete nekaj teh električnih aparatov. Zakaj so kondenzatorji potrebni v avtomobilu? Tam se uporabljajo v ojačevalni opremi akustičnih sistemov za visoko kakovostno reprodukcijo zvoka.
