Конденсатор рабочий: Как отличить пусковой конденсатор от рабочего?

Содержание

Как отличить пусковой конденсатор от рабочего?

Смотрите также обзоры и статьи:

В целом конденсаторы необходимы для того, чтобы, например, к электросети однофазной подключить двух- и трёхфазный асинхронный двигатель.

Научиться отличать пусковой конденсатор от рабочего, зная некоторые их особенности и характеристики, не так уж и сложно. Давайте попробуем в этом разобраться.

Чем именно отличаются конденсаторы?

Рабочий и пусковой конденсаторы отличаются как емкостью, так условиями применения, способом установки и закрепления. А кроме того – самим предназначением.

Так, собственно первый необходим для того, чтобы качественно сдвигать фазу в цепи. Таким образом он способствует тому, что между обмотками двигателя вырабатывается магнитное поле, которое и приводит мотор к движению. Для этого не приходится прикладывать механику. Примером этому может служить любой электродвигатель в инструментах или установках.

А вот пусковой предназначен для того, чтобы усилить старт двигателя, на который воздействуют механически. Он как бы добавляет мотору оборотов, чтобы тот начал крутиться на нужной скорости с нужным режимом. Такие конденсаторы активно применяются в схемах тяжелых подъемочных механизмов, в наносах и т.п.

По емкости также можно легко отличать рабочий конденсатор от пускового, ведь данная величина обычно раза в два минимум больше у второго. Это объясняется тем, что емкость напрямую зависит от мощности электромотора и обратно пропорциональна величине напряжения в электросети.

Отличия по способу присоединения

Первый подключается обычно во вспомогательную обмотку двигателя, а именно в ее разрыв. При этом вторая обмотка напрямую подключается к сети, а третья – остается свободной. Так получается схема под названием звезда или треугольник.

А пусковой конденсатор присоединяется после рабочего параллельно ему. Для подключения понадобится кнопка (если управление будет вручную) или переключатель (если управлять будет привод).

По условиям эксплуатации

Рабочий конденсатор не зря получил такое свое название – ему приходится постоянно быть задействованным в схеме и держать высокие нагрузки напряжения, ведь он работает в самой обмотке электродвигателя. Из-за этого на концах обмотки рабочего может образоваться в определенные моменты напряжение в 500 и даже 600 вольт, а это в два-три раза выше входящего значения. Словом, рабочие более выносливые, чем пусковые.

Пусковые же не берут на себя нагрузку, превышающую входящие 220 вольт, задействуются только время от времени и ненадолго. Поэтому напряжение максимально допустимое не превышает 1,15 раз. Пусковые могут оставаться работоспособными обычно намного дольше рабочих.

Словом, первый конденсатор – настоящая рабочая «лошадка», благодаря которой происходит сдвиг фаз и собственно трехфазные моторы могут работать от однофазной электросети. А второй – носит скорее вспомогательный характер и имеет кратковременный период занятости. Крайне важно не перепутать эти два элемента, ведь пусковой не сможет выдержать нагрузку рабочего, что может привести к печальным последствиям.

Опубликовано: 2020-11-13 Обновлено: 2020-11-13

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

отличия от рабочего и подключение электродвигателей

Асинхронный трехфазный двигатель можно подключить без особого ущерба к обычной однофазной электрической сети через конденсаторы. С их помощью обеспечивается запуск и достижение нужных режимов функционирования при такой системе питания. Различают рабочий и пусковой конденсаторы.

Отличия между ними

Они заключаются в их предназначении, ёмкости, способе присоединения, а также в условиях работы. Первое различие заключается в том, что рабочий (первый) конденсатор служит для сдвига фаз. В результате между обмотками появляется вращающееся магнитное поле, необходимое для приведения в движение мотора, находящегося без механической нагрузки. Такой электродвигатель стоит, например, в точильном станке.

Пусковой (второй) обеспечивает повышение стартового момента мотора, находящегося под механической нагрузкой, благодаря чему он более легко выходит на нужный режим. Ресурсов одного рабочего может не хватить, из-за чего ротор двигателя просто не начнёт вращаться. Применение оправдано вместе со станками, подъёмными механизмами, насосами и подобными тяжёлыми приспособлениями. А также можно использовать с более мощным трехфазным мотором, если рабочего не хватает для его надёжного запуска.

Ёмкость обоих конденсаторов также будет отличаться. Она прямо пропорциональна мощности электродвигателя и обратно — напряжению сети. В зависимости от схемы соединения обмоток вводится поправочный коэффициент. Ёмкость пускового может быть в два раза больше, чем у рабочего.

Способы присоединения

Первый конденсатор в самом распространённом случае подключается в разрыв одной из обмоток асинхронного электродвигателя, которая также часто называется «вспомогательной». Другая присоединяется напрямую к электрической сети, а третья остаётся незадействованной. Тип этой схемы носит название «звезда». Есть также подключение в «треугольник». Оно различается и по способу соединения, и по сложности.

Второй ёмкостный элемент, в отличие от рабочего, присоединяется параллельно последнему через кнопку или центробежный выключатель. В первом случае управление осуществляется человеком, а во втором — самим приводом. Оба этих коммутатора кратковременно замыкают эту цепь на момент запуска электрического мотора, а после того, как он выйдет на рабочий режим — размыкают.

Условия работы

Они различаются для каждого из конденсаторов. Поскольку первый из них постоянно присоединён к обмотке мотора, эта цепь образует собой элементарный колебательный контур. Из-за этого в определённые моменты на её выводах образуется напряжение, превышающее входящее в два с половиной — три раза. Это обстоятельство стоит учитывать при подборе, необходимо ориентироваться на детали, рассчитанные на 500—600 вольт.

Пусковые конденсаторы для электродвигателей — 220 В работают в других, менее жёстких условиях, в отличие от рабочих. Прикладываемое к этому ёмкостному элементу напряжение превышает основное примерно в 1,15 раза. Он присоединяется к цепям время от времени, что также положительно сказывается на условиях его работы, и значительно продлевает срок службы.

Наиболее часто применяются отечественные бумажные или маслонаполненные конденсаторы марок МБГО или МБГЧ. Их преимущество — это стойкость к высоким напряжениям переменного тока. Но есть и недостаток — большой размер. В качестве альтернативного решения допускается использование оксидных конденсаторов. Они подключаются не напрямую, а через диоды, по определённым схемам.

Обычные электролитические конденсаторы, применяемые в различных приборах, и рассчитанные на немалые рабочие напряжения, подойдут для асинхронных двигателей только в роли пусковых. Связано это с тем, что через них проходит большая реактивная мощность ввиду малого сопротивления обмоток. Подключение ёмкостных элементов с нарушениями или отклонениями от схемы приведёт к повреждению или закипанию электролита, способному причинить вред мотору и персоналу.

Таким образом, можно вывести из этого несколько советов, как отличить пусковой конденсатор от рабочего:

  • Первый из них играет вспомогательную роль. Он подключается параллельно рабочему на время запуска мотора — в течение нескольких секунд, чтобы облегчить старт.
  • Второй из них присоединён постоянно, обеспечивая необходимый сдвиг фаз, в результате которого трехфазный двигатель может работать от однофазной сети.

Если перепутать конденсаторы, то возникнут серьёзные проблемы. Ёмкость рабочего также не должна быть слишком большой, иначе мотор будет греться, а рост мощности и крутящего момента от этого повысится незначительно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя или трехфазного

Содержание

  1. Что такое конденсатор
  2. Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя
  3. Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя
  4. Заключение

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

  • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
  • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
  • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

  • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
  • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
  • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

  • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
  • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
  • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.


Чем пусковой конденсатор отличается от рабочего | Энергофиксик

Конденсаторы относятся к пассивным электронным компонентам и служат для накопления и быстрой отдачи накопленного заряда.

Они бывают полярными, когда при подключении следует строго соблюдать полярность и если такой конденсатор включить в сеть с переменным напряжением, то полярный конденсатор быстро разогреется и взорвется. И не полярными, которые можно подключать в цепь, как с переменным напряжением, так и с постоянным.

Так же конденсаторы активно используются для запуска асинхронных двигателей в однофазной сети и там они бывают пусковые и рабочие. А в чем различие между ними давайте разберемся.

Пусковой конденсатор

Итак, начнем с пускового конденсатора и как видно уже из самого названия, такой конденсатор используется лишь в момент запуска электродвигателя. После того, как запущенный двигатель вышел на заданную мощность и частоту, пусковой конденсатор отключают от работы.

Пусковые конденсаторы используются в определенных типах двигателей и в том случае, когда необходимо запустить двигатель, на валу которого присутствует какая-либо нагрузка, мешающая свободному вращению вала.

Как видно из схемы выше, для того, чтобы двигатель запустился, нам нужно нажать на кнопку Кн1, которая подключает конденсатор С1 на время, которое нужно двигателю, чтобы выйти на рабочие параметры.

После этого конденсатор отключается и двигатель продолжает вращаться за счет сдвига фаз в рабочих обмотках. Важно учесть, что рабочее напряжение конденсатора С1 должно быть больше напряжения сети в 1,15 раза.

То есть, например, для домашней однофазной сети нормальное напряжение равно 230 Вольт, что значит у конденсатора рабочее напряжение должно быть не менее 250 Вольт.

Рабочий конденсатор

Теперь давайте перейдем к рассмотрению рабочего конденсатора. Итак, рабочий конденсатор включен в цепь на постоянной основе, и он предназначен для сдвига фаз обмоток электродвигателя.

Для того, чтобы двигатель работал стабильно, параметры конденсатора должны быть подобранны очень тщательно.

Во время работы на рабочем конденсаторе возникает повышенное напряжение, которое превышает рабочее. Поэтому для обеспечения надежной и безаварийной работы нужно использовать конденсатор с рабочим напряжением больше в 2,5-3 раза. То есть 500-600 вольт. Тем самым будет гарантирован необходимый запас по напряжению во время работы.

Так же для рабочего конденсатора крайне важно правильно выбрать емкость и в зависимости от типа соединения обмоток (треугольник или звезда) производится расчет.

Итак, например, у вас есть двигатель с соединенными обмотками в звезду. Формула расчета будет такова:

Если двигатель мощностью 1 кВт с током потребления в 5 Ампер при напряжении 220 Вольт, то конденсатор потребуется емкостью:

4800*5/220 = 109 мФ;

А это значит, что ближайший подходящий конденсатор будет иметь емкость 110 мФ.

При соединении треугольником формула имеет следующий вид:

А это значит, что при тех же параметрах сети и двигателя при таком соединении обмоток потребуется конденсатор емкостью 65 мФ.

Сравниваем пусковой и рабочий конденсаторы

Теперь давайте произведем сравнение пускового и рабочего конденсаторов и запишем это все в форме таблицы.

Это все, что я хотел вам рассказать о том, чем отличается пусковой конденсатор от рабочего.

Если статья оказалась вам полезна или интересна, тогда оцените ее лайком и спасибо, что уделили свое драгоценное внимание!

Сервис объявлений OLX: сайт объявлений в Украине

Львов, Франковский Сегодня 00:40

Шрот Таврия

Автозапчасти и аксессуары » Транспорт на запчасти

Чернигов Сегодня 00:40

Конденсатор рабочий для однодисковых шлифовальных машин типа Columbus

Ваш браузер устарел. Сайт может работать неправильно. Чтобы исправить проблему нажмите здесь

конденсатор рабочий 31.5 mF

2-й Котляковский переулок, владение 18 «для прохода в офис звоните по телефону +7 (495) 115-07-17» (Остановка автобуса номер 607: «Опытный завод номер 1») 2 б

Выбрать варианты

конденсатор рабочий 31.5 mF

в корзину

Параметры продукции

Производитель: ВЕРНИСАЖ

Описание

Конденсатор рабочий для однодисковых шлифовальных машин "Ghibli", "Columbus", "Wolff", "Karcher" и т.п.
Емкость конденсатора 31,5 mF

Конденсаторы рабочие для электродвигателей : Tetracorp

Выбор конденсатора влияет на показатели двигателя

Поскольку асинхронные однофазные двигатели переменного тока получили необычайно широкое распространение, вопрос обеспечения их работоспособности приобретает очень важное значение. И не последнюю роль в нормальной работе и получении максимальных характеристик играют рабочие конденсаторы для электродвигателей.

Рабочий конденсатор обеспечивает нужное смещение фазы между обмотками электродвигателя. Обычно значение емкости и другие параметры рабочего конденсатора указаны в технических характеристиках двигателя. Отклонение значения емкости приводит к ухудшению таких показателей: тягового усилия,

- рабочего крутящего момента,

- стабильности рабочих оборотов,

- потребления тока, нагрева обмоток.

В общем случае принято, что при замене рабочего конденсатора значение его емкости не должно отличаться от установленной более чем на 10%, а рабочее напряжение – равно или больше, чем у родного конденсатора.

Например, если вышел из строя конденсатор 220 V*20мф, то в качестве замены вполне подойдет конденсатор 400в или конденсатор 450 v, который имеет емкость от 18 мф до 22 мф.

Следует отметить, что при длительной эксплуатации, насчитывающей десятилетия, емкость конденсатора может меняться в ту или другую сторону. Влияние времени также отражается на снижении пробивного напряжения и увеличении токов утечки. Одной из основных причин этих негативных явлений является нагрев конденсатора в процессе работы, старение диэлектрика, постепенная деформация пластикового корпуса.

Нашим конденсаторам нужно доверять

Сегодня рабочие конденсаторы для электродвигателей купить достаточно легко. Рынок этих изделий насыщен огромным количеством предложений от самых разных производителей. Но, если задекларированные электрические параметры на изделия популярных брендов не вызывают никакого сомнения, то характеристики конденсаторов неясного происхождения могут, мягко говоря, сильно отличаться от заявленных. Некачественные рабочие конденсаторы могут привести к короткому замыканию и сгоранию обмоток электродвигателя, влечет за собой убытки в несколько раз большие цен на сами конденсаторы.

Наша компания предлагает конденсаторы переменного тока, надежность работы которых апробирована на протяжении многих лет нашими клиентами. Мы предлагаем конденсаторы пусковые и рабочие, выполненные в герметичных корпусах из термостойкого пластика, не подверженного деформации и другим изменениям при нормальных рабочих условиях.

Наши менеджеры с удовольствием помогут выбрать подходящий конденсатор для кондиционера, стиральной машины, пылесоса и другой повседневной домашней техники. Даже старый холодильник, конденсатор которого давно вышел из строя, можно оживить при помощи нашей продукции.

Не ищите объявления: «Продам конденсаторы!» Обращайтесь со своей бедой в нашу компанию!

Как работают конденсаторы | HowStuffWorks

В некотором смысле конденсатор немного похож на батарею. Хотя они работают совершенно по-разному, конденсаторы и аккумуляторы хранят электрическую энергию. Если вы прочитали «Как работают батареи», то знаете, что у батареи есть две клеммы. Внутри батареи химические реакции производят электроны на одном выводе, а другой вывод поглощает их, когда вы создаете цепь. Конденсатор намного проще, чем батарея, поскольку он не может производить новые электроны - он только хранит их.Конденсатор называется так потому, что он обладает «емкостью» для хранения энергии.

В этой статье мы точно узнаем, что такое конденсатор, для чего он нужен и как он используется в электронике. Мы также рассмотрим историю конденсатора и то, как несколько человек помогли сформировать его развитие.

Конденсаторы могут быть изготовлены для любых целей, от самого маленького пластикового конденсатора в вашем калькуляторе до сверхконденсатора, который может питать пригородную шину. Вот некоторые из различных типов конденсаторов и способы их использования.

  • Воздух: часто используется в схемах настройки радио
  • Майлар: чаще всего используется для схем таймера, таких как часы, сигнализация и счетчики
  • Стекло: подходит для высоковольтных приложений
  • Керамика: используется для высокочастотных целей, таких как антенны, X аппараты для лучевой диагностики и магнитно-резонансной томографии
  • Суперконденсатор: питает электрические и гибридные автомобили

Внутри конденсатора клеммы подключаются к двум металлическим пластинам, разделенным непроводящим веществом, или диэлектрику .Вы можете легко сделать конденсатор из двух кусков алюминиевой фольги и листа бумаги (и нескольких электрических зажимов). Это не будет особенно хороший конденсатор с точки зрения его емкости, но он будет работать.

Теоретически диэлектриком может быть любое непроводящее вещество. Однако для практического применения используются специальные материалы, которые лучше всего подходят для работы конденсатора. Слюда, керамика, целлюлоза, фарфор, майлар, тефлон и даже воздух - вот некоторые из используемых непроводящих материалов.Диэлектрик определяет, какой это конденсатор и для чего он лучше всего подходит. В зависимости от размера и типа диэлектрика, некоторые конденсаторы лучше подходят для высокочастотных применений, а некоторые - для высоковольтных применений.

Как работает конденсатор?

Вы часто задаетесь вопросом, «как работает конденсатор»?

По крайней мере, я спрашивал себя об этом много раз, когда был моложе.

Мне никогда не нравилось «объяснение физики».

В нем говорится что-то вроде «конденсатор работает, накапливая энергию электростатически в электрическом поле» .

Не знаю, как вы, но это предложение не сделало меня мудрее, когда я только начинал заниматься электроникой.

Мне нравится отвечать на вопрос «как работает конденсатор?» говоря, что конденсатор работает как крошечная перезаряжаемая батарея с очень очень низкой емкостью.

Время, необходимое для разряда конденсатора, обычно составляет доли секунды.Настало время подзарядить его.

БЕСПЛАТНО Бонус: Загрузите основные электронные компоненты [PDF] - мини-книгу с примерами, которая научит вас, как работают основные компоненты электроники.

Что такое конденсатор?

Значит, конденсатор может накапливать заряд. И он может освободить заряд при необходимости. Но как это сделать? Как конденсатор работает на более глубоком уровне?

Конденсатор состоит из двух металлических пластин. С диэлектрическим материалом между пластинами.

Когда вы прикладываете напряжение к двум пластинам, создается электрическое поле. Положительный заряд будет накапливаться на одной пластине, а отрицательный - на другой.

И это то, что имеют в виду физики, когда говорят, что «конденсатор работает, накапливая энергию электростатически в электрическом поле».

Существует много разных типов конденсаторов.

Что делает конденсатор?

Для фильтрации обычно используется конденсатор

А. Но что такое фильтрация?

Батарея аналог

Рассмотрим пример с аккумулятором.

Многие будильники получают питание от розетки на стене в доме. Иногда отключается электричество. У большинства будильников есть резервная батарея, которая берет на себя и питает будильник до тех пор, пока питание не вернется, чтобы время не сбрасывалось.

Ну, в электронных схемах точно так же можно использовать конденсаторы.

Конденсаторы развязки

Например, если у вас есть схема с микроконтроллером, на котором выполняется какая-то программа.Если напряжение на микроконтроллере падает всего на долю секунды, микроконтроллер перезапускается. А ты этого не хочешь.

Используя конденсатор, конденсатор может подавать питание на микроконтроллер за доли секунды, когда напряжение падает, так что микроконтроллер не перезапускается. Таким образом, он отфильтрует «шум» в линии электропередачи.

Этот тип фильтрации называется «развязкой». И конденсатор, используемый для этой цели, называется «развязывающим конденсатором».Его также называют «байпасным конденсатором».

Использование конденсаторов для фильтров

Вы также можете комбинировать конденсаторы и резисторы, чтобы сформировать фильтры, нацеленные на определенные частоты. Например, в аудиосистеме вы можете настроить высокие частоты, чтобы удалить их (например, в сабвуфере). Это называется фильтром нижних частот.

Возврат из «Как работают конденсаторы?» в «Электронные компоненты онлайн»

Что такое конденсатор и как он работает?

В этом руководстве мы узнаем, что такое конденсатор, как он работает, и рассмотрим некоторые основные примеры применения.Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменное руководство ниже.

РЕКОМЕНДУЕТСЯ Обзор

Практически нет схемы без конденсатора, и вместе с резисторами и индукторами они являются основными пассивными компонентами, которые мы используем в электронике.

Что такое конденсатор?

Конденсатор - это устройство, способное накапливать энергию в виде электрического заряда. По сравнению с батареей того же размера, конденсатор может хранить гораздо меньшее количество энергии, примерно в 10 000 раз меньше, но достаточно полезен для многих схем.

Конструкция конденсатора

Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым диэлектриком. Пластины являются проводящими, и они обычно изготавливаются из алюминия, тантала или других металлов, в то время как диэлектрик может быть сделан из любого изоляционного материала, такого как бумага, стекло, керамика или что-либо, что препятствует прохождению тока.

Емкость конденсатора, измеряемая в фарадах, прямо пропорциональна площади поверхности двух пластин, а также диэлектрической проницаемости ε диэлектрика, в то время как чем меньше расстояние между пластинами, тем больше емкость.При этом давайте посмотрим, как работает конденсатор.

Как работает конденсатор

Во-первых, мы можем отметить, что металл обычно имеет равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц, что означает, что он электрически нейтрален.

Если мы подключим источник питания или батарею к металлическим пластинам конденсатора, ток будет пытаться течь, или электроны от пластины, подключенной к положительному выводу батареи, начнут двигаться к пластине, подключенной к отрицательному выводу. батареи.Однако из-за диэлектрика между пластинами электроны не смогут проходить через конденсатор, поэтому они начнут накапливаться на пластине.

После того, как определенное количество электронных компонентов накопится на пластине, у батареи будет недостаточно энергии, чтобы подтолкнуть любую новую электронику к пластине из-за отталкивания той электроники, которая уже там.

На этом этапе конденсатор фактически полностью заряжен. Первая пластина выработала чистый отрицательный заряд, а вторая пластина выработала равный результирующий положительный заряд, создавая электрическое поле с силой притяжения между ними, которая удерживает заряд конденсатора.

Принцип работы диэлектрика конденсатора

Давайте посмотрим, как диэлектрик может увеличить емкость конденсатора. Диэлектрик содержит полярные молекулы, что означает, что они могут изменять свою ориентацию в зависимости от зарядов на двух пластинах. Таким образом, молекулы выравниваются с электрическим полем таким образом, что позволяет большему количеству электронов притягиваться к отрицательной пластине, отталкивая больше электронов из положительной пластины.

Итак, после полной зарядки, если мы удалим аккумулятор, он будет удерживать электрический заряд в течение длительного времени, действуя как накопитель энергии.

Теперь, если мы укоротим два конца конденсатора через нагрузку, ток начнет течь через нагрузку. Накопленные электроны с первой пластины начнут перемещаться ко второй пластине, пока обе пластины снова не станут электрически нейтральными.

Итак, это основной принцип работы конденсатора, а теперь давайте взглянем на некоторые примеры применения.

Приложения

Конденсаторы развязки (байпаса)

Конденсаторы развязки или конденсаторы байпаса являются типичным примером.Они часто используются вместе с интегральными схемами и размещаются между источником питания и землей ИС.

Их задача - фильтровать любой шум в источнике питания, например, пульсации напряжения, которые возникают, когда в источнике питания на очень короткий период времени падает напряжение или когда часть цепи переключается, вызывая колебания в источнике питания. В момент падения напряжения конденсатор временно действует как источник питания, минуя основной источник питания.

Преобразователь переменного тока в постоянный

Другой типичный пример применения - конденсаторы, используемые в адаптерах постоянного тока. Для преобразования переменного напряжения в постоянное обычно используется диодный выпрямитель, но без конденсаторов он не сможет справиться с этой задачей.

Выходной сигнал выпрямителя представляет собой форму волны. Таким образом, в то время как на выходе выпрямителя увеличивается заряд конденсатора, а на выходе выпрямителя уменьшается, конденсатор разряжается и, таким образом, сглаживает выход постоянного тока.

Связано: что такое триггер Шмитта и как он работает

Фильтрация сигналов

Фильтрация сигналов - еще один пример применения конденсаторов. Из-за своего особого времени отклика они могут блокировать низкочастотные сигналы, позволяя проходить более высоким частотам.

Используется в радиоприемниках для настройки нежелательных частот и в схемах кроссовера внутри громкоговорителей для разделения низких частот для вуфера и высоких частот для твитера.

Конденсаторы как накопители энергии

Еще одно довольно очевидное применение конденсаторов - для хранения и подачи энергии. Хотя они могут накапливать значительно меньше энергии по сравнению с батареями того же размера, их срок службы намного выше, и они способны передавать энергию намного быстрее, что делает их более подходящими для приложений, где требуется большой всплеск мощности.

Вот и все для этого урока, не стесняйтесь задавать любой вопрос в разделе комментариев ниже.

Работа конденсатора - определение, основные схемы конденсатора, преимущества

Определение

Конденсатор - это электронное устройство, которое используется для хранения электрической энергии. Они используются только для хранения электронов и не способны их производить.

Изобретение конденсатора

За изобретением конденсатора стоит много историй. Известно, что немецкий ученый Эвальд Георг фон Клейст изобрел конденсатор в ноябре 1745 года.Но у него не было никаких подробных записей или записей о своем изобретении. Таким образом, ему была приписана эволюция конденсатора. Спустя несколько месяцев голландский профессор Питер ван Мушенбрук обнаружил похожее устройство под названием Лейденская банка. Ученые подтвердили, что это первый конденсатор. Спустя годы оба ученых получили равное признание за изобретение конденсатора.

Годы спустя Бенджамин Франклин экспериментировал с лейденской банкой и смог сделать конденсатор меньшего размера, названный в его честь Площадь Франклина.Позже английский химик Майкл Фарадей начал эксперименты с лейденской банкой и изобрел первый коммерческий конденсатор. Этот конденсатор был сделан из больших бочек с маслом. Позже это было развито таким образом, что электроэнергия могла доставляться на очень большие расстояния. Нажмите здесь, чтобы узнать больше об истории изобретения конденсатора .

Лейденская банка

Лейденская банка в основном состоит из стеклянной банки, облицованной изнутри и снаружи металлической фольгой, обычно сделанной из свинца.Стеклянная банка была наполовину заполнена водой. Стеклянная банка использовалась в качестве диэлектрика. Сверху стеклянной банки вводится латунный стержень. Затем в сосуд подавали статический заряд от латунного стержня. Когда это доставлено, банка будет хранить два равных, но противоположных заряда в равновесии, которые переходят на землю, если дан заземляющий провод. Фигура лейденской банки приведена ниже.

Лейденская банка

Работа конденсатора

Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных непроводящим веществом или диэлектриком.Взгляните на приведенный ниже рисунок, чтобы узнать о диэлектрике в конденсаторе.

работа конденсатора

Хотя любое непроводящее вещество может использоваться в качестве диэлектрика, практически некоторые специальные материалы, такие как фарфор, майлар, тефлон, слюда, целлюлоза и так далее. Конденсатор определяется типом выбранного диэлектрика. Он также определяет применение конденсатора.
В зависимости от размера и типа используемого диэлектрика конденсатор может использоваться как для высокого, так и для низкого напряжения.
Для применения в схемах радионастройки в качестве диэлектрика обычно используется воздух. для применения в схемах таймера майлар используется в качестве диэлектрика. Для высоковольтных приложений обычно используется стекло. Для применения в рентгеновских аппаратах и ​​аппаратах МРТ в основном предпочтительна керамика.
Металлические пластины разделены расстоянием «d», и между пластинами помещен диэлектрический материал.
Диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика = e0e ……………… e0 - диэлектрик воздуха.

Диэлектрический материал является основным веществом, которое помогает хранить электрическую энергию.

Определение емкости

Есть два основных понятия для определения емкости. Электрическая концепция представлена ​​ниже.
Емкость называется накопительным потенциалом конденсатора. Другими словами, для существующей разности потенциалов или напряжения «V» на пластинах емкость называется величиной заряда «Q», накопленного между пластинами.

Емкость, C = Q / V
Физическая концепция емкости заключается в том, что емкость определяется физическими характеристиками двух пластин, так что емкость равна отношению между квадратной площадью пластины и расстоянием между пластинами, умноженное на за счет диэлектрика материала между пластинами

Емкость, C = e0e A / d

Работа конденсатора - видео

Фарад

Емкость конденсатора измеряется в единицах, называемых фарадами.
Конденсатор имеет емкость 1 Фарад, когда конденсатор может удерживать 1 ампер-секунду электронов при 1 вольте при скорости потока электронов 1 кулон электронов в секунду. Поскольку 1 Фарад - большое значение, конденсаторы обычно указываются в микрофарадах.

Базовые схемы конденсаторов

1. Конденсатор, подключенный к батарее

Конденсатор, подключенный к батарее, показан ниже.

Конденсатор подключен к батарее

Напряжение «V» появляется на конденсаторе, создавая емкость «C» и ток «I».Напряжение, создаваемое батареей, принимается пластиной, которая подключена к минусу батареи. Точно так же пластина на конденсаторе, которая прикрепляется к положительной клемме батареи, теряет электроны в батарее. Таким образом, конденсатор начинает заряжаться по уравнению

.

dq = C * dV, где dQ - небольшое изменение заряда, а dV - небольшое изменение напряжения.
Таким образом, ток можно выразить как
I = C * dV / dt.
Когда конденсатор полностью заряжен, он будет иметь такое же напряжение, как и батарея.

2. Последовательно включенный конденсатор

Конденсаторы C1 и C2, соединенные последовательно, показаны на рисунке ниже.

конденсатор последовательной цепи

Когда конденсаторы подключены последовательно, общее напряжение «V» от батареи делится на V1 и V2 на конденсаторах C1 и C2. Общий заряд «Q» будет зарядом полной емкости.
Напряжение V = V1 + V2

Как и в любой последовательной цепи, ток I одинаков на всем

.

Следовательно, общая емкость цепи Ctotal = Q / V = ​​Q / (V1 + V2)

Это можно дополнительно рассчитать как 1 / Ctotal = 1 / C1 + 1 / C2

Таким образом, для схемы с числом последовательно соединенных «n» конденсаторов

1 / Cобщ. = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + …… + 1 / Cn

3.Конденсатор, включенный параллельно

Как показано на рисунке, два конденсатора C1 и C2 включены параллельно. Напряжение на обоих конденсаторах будет одинаковым, «В». Заряд конденсатора C1 равен Q1, а заряд конденсатора C2 равен Q2. Таким образом, мы можем записать уравнения как
C1 = Q1 / V и C2 = Q2 / V.
Общая емкость, Ctotal = (Q1 + Q2) / V = ​​Q1 / V + Q2 / V = ​​C1 + C2

Если имеется «n» конденсаторов, включенных параллельно, то общая емкость может быть записана как

.

Cобщ. = C1 + C2 + C3 +… + Cn

конденсатор параллельной цепи

Преимущества

  • Поскольку конденсатор может разрядиться за доли секунды, это имеет очень большое преимущество.Конденсаторы используются в приборах, требующих высокой скорости, например, во вспышках фотоаппаратов и в лазерных технологиях.
  • Конденсаторы используются для удаления пульсаций путем удаления пиков и заполнения впадин.
  • Конденсатор
  • А пропускает переменное напряжение и блокирует постоянное напряжение. Это использовалось во многих электронных приложениях.

Как работают конденсаторы? - Объясни, что это за штука

Смотрите в небо большую часть времени, и вы увидите огромные конденсаторы парит над твоей головой. Конденсаторы (иногда называемые конденсаторами) устройства хранения энергии, которые широко используются в телевизорах, радиоприемники и другое электронное оборудование. Настройте радио на станции, сделайте снимок со вспышкой с помощью цифрового камеру или щелкни каналов на вашем HDTV, и у вас все хорошо использование конденсаторов. В конденсаторы, которые дрейфуют по небу, более известны как облака и, хотя они совершенно гигантские по сравнению с конденсаторами, которые мы используем в электронике они точно так же накапливают энергию.Давайте подробнее рассмотрим конденсаторы и как они работают!

Фотография: Типичный конденсатор, используемый в электронных схемах. Этот называется электролитическим конденсатором и рассчитан на 4,7 мкФ (4,7 мкФ). с рабочим напряжением 350 вольт (350 В).

Что такое конденсатор?

Фото: Маленький конденсатор в транзисторной радиосхеме.

Возьмем два электрических проводника (то, что пропускает электричество через них) и разделите изолятором (материал что не пропускает электричество очень хорошо) и вы делаете конденсатор: то, что может хранить электрическую энергию.Добавление электроэнергии к конденсатору называется зарядка ; высвобождая энергию из Конденсатор известен как разрядный .

Конденсатор немного похож на батарею, но у него другая работа делать. Батарея использует химические вещества для хранения электрической энергии и высвобождения это очень медленно через цепь; иногда (в случае кварца смотреть) это может занять несколько лет. Конденсатор обычно высвобождает это энергия намного быстрее - часто за секунды или меньше. Если вы берете например, снимок со вспышкой, вам понадобится камера, чтобы огромная вспышка света за доли секунды.Конденсатор прилагается к вспышке заряжается в течение нескольких секунд, используя энергию вашего аккумуляторы фотоаппарата. (Для зарядки конденсатора требуется время, и это почему обычно приходится немного подождать.) Как только конденсатор полностью заряжен, он может высвободить всю эту энергию. в мгновение ока через ксеноновую лампочку-вспышку. Зап!

Конденсаторы

бывают всех форм и размеров, но обычно они те же основные компоненты. Есть два проводника (известные как пластины , , в основном по историческим причинам) и между ними есть изолятор. их (называемый диэлектриком ).Две пластины внутри конденсатора подключены к двум электрическим соединения снаружи называются клеммами , которые похожи на тонкие металлические ножки можно подключить в электрическую цепь.

Фото: Внутри электролитический конденсатор немного похож на швейцарский рулет. «Пластины» - это два очень тонких листа металла; диэлектрик - маслянистая пластиковая пленка между ними. Все это упаковано в компактный цилиндр и покрыто металлическим защитным футляром. ВНИМАНИЕ! Открывать конденсаторы может быть опасно.Во-первых, они могут выдерживать очень высокое напряжение. Во-вторых, диэлектрик иногда состоит из токсичных или едких химикатов, которые могут обжечь кожу.

Изображение: как электролитический конденсатор изготавливается путем скатывания листов алюминиевой фольги (серого цвета) и диэлектрического материала (в данном случае бумаги или тонкой марли, пропитанной кислотой или другим органическим химическим веществом). Листы фольги подключаются к клеммам (синим) наверху, поэтому конденсатор можно подключить в цепь. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 2089683: Электрический конденсатор Фрэнка Кларка, General Electric, 10 августа 1937 г.

Вы можете зарядить конденсатор, просто подключив его к электрическая цепь. При включении питания электрический заряд постепенно накапливается на пластинах. Одна пластина получает положительный заряд а другая пластина получает равный и противоположный (отрицательный) заряд. Если вы отключаете питание, конденсатор держит заряд (хотя со временем он может медленно вытекать). Но если подключить конденсатор ко второй цепи, содержащей что-то вроде электрического электродвигателя или лампочки-вспышки, заряд будет стекать с конденсатора через двигатель или лампу, пока на пластинах не останется ничего.

Хотя конденсаторы фактически выполняют только одну работу (хранение заряда), их можно использовать для самых разных целей в области электротехники. схемы. Их можно использовать в качестве устройств отсчета времени (потому что для этого требуется определенное, предсказуемое количество времени для их зарядки), как фильтры (схемы, которые пропускают только определенные сигналы), для сглаживания напряжение в цепях, для настройки (в радиоприемниках и телевизорах), а также для множество других целей. Большие суперконденсаторы также могут быть используется вместо батареек.

Что такое емкость?

Количество электрической энергии, которую может хранить конденсатор, зависит от его емкость .Емкость конденсатора немного похожа на размер ведра: чем больше ведро, тем больше воды оно может вместить; чем больше емкость, тем больше электричества может выдержать конденсатор. хранить. Есть три способа увеличить емкость конденсатор. Один из них - увеличить размер тарелок. Другой - сдвиньте пластины ближе друг к другу. Третий способ - сделать диэлектрик как можно лучше изолятор. Конденсаторы используют диэлектрики из всевозможных материалов. В транзисторных радиоприемниках настройка осуществляется большим переменным конденсатором , который между пластинами нет ничего, кроме воздуха.В большинстве электронных схем конденсаторы представляют собой герметичные компоненты с диэлектриками из керамики. такие как слюда и стекло, бумага, пропитанная маслом, или пластмассы, такие как майлар.

Фото: Этот переменный конденсатор прикреплен к главной шкале настройки в транзисторном радиоприемнике. Когда вы поворачиваете циферблат пальцем, вы поворачиваете ось, проходящую через конденсатор. Это вращает набор тонких металлических пластин, так что они перекрываются в большей или меньшей степени с другим набором пластин, продетых между ними.Степень перекрытия пластин изменяет емкость, и именно это настраивает радио на определенную станцию.

Как измерить емкость?

Размер конденсатора измеряется в единицах, называемых фарад (F), названный в честь английского пионера электротехники Майкла Фарадея (1791–1867). Один фарад - это огромная емкость так что на практике большинство конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся, просто доли фарада - обычно микрофарады (миллионные доли фарада, пишется мкФ), нанофарады (миллиардные доли фарада, написанные нФ), и пикофарады (миллионные доли фарада, написано пФ).Суперконденсаторы хранят гораздо большие заряды, иногда оценивается в тысячи фарадов.

Почему конденсаторы накапливают энергию?

Если вы находите конденсаторы загадочными и странными, и они на самом деле не имеют для вас смысла, вместо этого попробуйте подумать о гравитации. Предположим, вы стоите у подножия ступенек. и вы решаете начать восхождение. Вы должны поднять свое тело против земного притяжения, которая является притягивающей (тянущей) силой. Как говорят физики, чтобы подняться, нужно «работать». лестница (работать против силы тяжести) и использовать энергию.Энергия, которую вы используете, не теряется, но хранится в вашем теле в виде гравитационной потенциальной энергии, которую вы могли бы использовать для других целей (например, спуск вниз по горке на уровень земли).

То, что вы делаете, когда поднимаетесь по ступеням, лестницам, горам или чему-то еще, работает против Земли. гравитационное поле. Очень похожая вещь происходит с конденсатором. Если у вас есть положительный электрический заряд и отрицательный электрический заряд, они притягиваются друг к другу, как противоположное полюса двух магнитов - или как ваше тело и Земля.Если вы их разделите, вам придется «поработать» против этого электростатического заряда. сила. Опять же, как и при подъеме по ступенькам, энергия, которую вы используете, не теряется, а накапливается зарядами, когда они отдельный. На этот раз он называется , электрическая потенциальная энергия . И это, если вы не догадались к настоящему времени это энергия, которую накапливает конденсатор. Две его пластины содержат противоположные заряды и разделение между ними создает электрическое поле. Вот почему конденсатор накапливает энергию.

Почему у конденсаторов две пластины?

Фото: Очень необычный регулируемый конденсатор с параллельными пластинами, который Эдвард Беннетт Роза и Ноа Эрнест Дорси из Национального бюро стандартов (NBS) использовали для измерения скорости света в 1907 году.Точное расстояние между пластины можно регулировать (и измерять) с помощью микрометрического винта. Фото любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий цифровых коллекций, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.

Как мы уже видели, конденсаторы имеют две проводящие пластины. разделены изолятором. Чем больше тарелки, тем ближе они являются, и чем лучше изолятор между ними, тем больше заряда конденсатор можно хранить. Но почему все это правда? Почему бы и нет у конденсаторов только одна большая пластина? Попробуем найти простой и удовлетворительное объяснение.

Предположим, у вас есть большой металлический шар, установленный на изоляционном деревянная подставка. Вы можете хранить определенное количество электрического заряда на сфера; чем он больше (чем больше радиус), тем больше заряда вы можете хранить, и чем больше заряда вы храните, тем больше потенциал (напряжение) сферы. Однако в конце концов вы достигнете точка, в которой, если вы добавите хотя бы один дополнительный электрон ( наименьшая возможная единица заряда) конденсатор перестанет работать. Воздух вокруг него разобьется, превратившись из изолятора в проводник: заряд будет лететь по воздуху на Землю (землю) или другой ближайший проводник в виде искры - электрического тока - в мини заряд молнии.Максимальный заряд, который вы можете хранить на сфера - это то, что мы подразумеваем под ее емкостью. Напряжение (В), заряд (Q) и емкость связаны очень простым уравнением:

C = Q / V

Таким образом, чем больше заряда вы можете сохранить при данном напряжении, не вызывая воздух для разрушения и искры, тем выше емкость. Если бы ты мог как-то хранить больше заряда на сфере, не доходя до точки там, где вы создали искру, вы бы эффективно увеличили ее емкость. Как ты мог это сделать?

Забудьте о сфере.Предположим, у вас есть плоская металлическая пластина с максимально возможный заряд, хранящийся на нем, и вы обнаружите, что пластина находится на определенное напряжение. Если вы поднесете вторую идентичную тарелку близко к это, вы обнаружите, что можете хранить гораздо больше заряда на первой пластине для такое же напряжение. Это потому, что первая пластина создает электрический поле вокруг него, которое "индуцирует" равный и противоположный заряд на второй тарелке. Таким образом, вторая пластина снижает напряжение. первой пластины. Теперь мы можем хранить больше заряда на первой пластине не вызывая искры.Мы можем продолжать делать это, пока не достигнем исходное напряжение. С большим запасом заряда (Q) точно так же напряжение (В), уравнение C & равно; Q / V сообщает нам, что мы увеличили емкость нашего устройства накопления заряда, добавив вторую пластину, и именно поэтому конденсаторы имеют две пластины, а не одну. На практике дополнительная пластина дает огромную разницу в , что Вот почему все конденсаторы на практике имеют две пластины.

Как увеличить емкость?

Интуитивно очевидно, что если вы сделаете тарелки больше, вы сможете хранить больше заряда (так же, как если бы вы сделали шкаф больше, вы можете набить больше вещи внутри него).Так что увеличение площади пластин тоже увеличивает емкость. Менее очевидно, если мы уменьшим расстояние между пластинами, что также увеличивает емкость. Это потому что чем короче расстояние между пластинами, тем больше эффект пластины располагаются одна на другой. Вторая тарелка, будучи ближе, еще больше снижает потенциал первой пластины, и это увеличивает емкость.

Изображение: диэлектрик увеличивает емкость конденсатора за счет уменьшения электрического поле между пластинами, что снижает потенциал (напряжение) каждой пластины.Это означает, что вы можете хранить больше заряд на пластинах при одинаковом напряжении. Электрическое поле в этом конденсаторе исходит от положительной пластины. слева к отрицательной пластине справа. Поскольку противоположные заряды притягиваются, полярные молекулы (серые) диэлектрика выстраиваются в линию в противоположном направлении - и это то, что уменьшает поле.

Последнее, что мы можем сделать, чтобы увеличить емкость, это изменить диэлектрик (материал между пластинами). Воздух работает неплохо, но другие материалы даже лучше.Стекло как минимум в 5 раз больше эффективнее воздуха, поэтому самые ранние конденсаторы (Leyden банки с обычным стеклом в качестве диэлектрика) работали так хорошо, но это тяжело, непрактично, и его трудно втиснуть в небольшие помещения. Вощеный бумага примерно в 4 раза лучше воздуха, очень тонкая, дешевая, легко изготавливать крупными кусками и легко скатывать, что делает его отличным, практический диэлектрик. Лучшие диэлектрические материалы сделаны из полярных молекулы (с более положительным электрическим зарядом на одной стороне и с другой стороны, больше отрицательного электрического заряда).Когда они сидят в электрическое поле между двумя пластинами конденсатора, они совпадают со своими заряды направлены напротив поля, что эффективно его уменьшает. Это снижает потенциал на пластинах и, как и раньше, увеличивает их емкость. Теоретически вода, состоящая из крошечных полярные молекулы, будут отличным диэлектриком, примерно в 80 раз лучше воздуха. На практике, правда, не все так хорошо (протекает и высыхает и превращается из жидкости в лед или пар при относительно умеренные температуры), поэтому в реальных конденсаторах он не используется.

Диаграмма: Различные материалы делают диэлектрики лучше или хуже в зависимости от того, насколько хорошо они изолируют пространство между пластинами конденсатора и уменьшают электрическое поле между ними. Измерение, называемое относительной диэлектрической проницаемостью, говорит нам, насколько хорошим будет диэлектрик. Вакуум является наихудшим диэлектриком, и его относительная диэлектрическая проницаемость равна 1. Другие диэлектрики измеряются относительно (путем сравнения) с вакуумом. Воздух примерно такой же. Бумага примерно в 3 раза лучше.Спирт и вода, которые имеют полярные молекулы, являются особенно хорошими диэлектриками.

Конденсатор

- Конструкция и работа

Что такое конденсатор?

Конденсаторы

являются наиболее широко используемыми электронные компоненты после резисторов. Мы находим конденсаторы в телевизорах, компьютерах и во всех электронных устройствах. схемы. Конденсатор - это электронное устройство, которое хранит электрический заряд или электричество при подаче напряжения и при необходимости высвобождает накопленный электрический заряд.

Конденсатор действует как небольшая батарея, которая быстро заряжается и разряжается. Любой объект, на котором можно хранить электрический заряд, представляет собой конденсатор. Конденсатор тоже иногда называется конденсатор.

Что такое электрический заряд?

Электрический заряд - основное свойство частицы, такие как электроны и протоны. Этот электрический заряд заставляет их испытывать притягательную или отталкивающую силу, когда помещен в электромагнитное поле.

Электрические заряды бывают двух типов: положительные. и отрицательный. Электроны имеют отрицательный заряд, а протоны имеют отрицательный заряд. положительный заряд.

Как гравитационная энергия, присутствующая вокруг планет, таких как Земля, электрическая энергия присутствует вокруг заряженные частицы, такие как электроны и протоны. Однако заряженные частицы проявляют силу только на небольшом расстоянии вокруг их и сверх того они не могут применить силу.Область до сила, действующая на заряженные частицы, называется электрической поле. Если мы поместим любую заряженную частицу внутрь этого регион, он испытает силу. Эта сила может быть отталкивающей или притягательной.

Электроэнергия или электрический заряд присутствующий вокруг заряженной частицы представлен электрическим силовые линии. Направление этих электрических линий сила различна для положительного и отрицательного заряда.Для положительный заряд, электрические силовые линии начинаются от центр заряженной частицы и улетает от него. Для отрицательный заряд, электрические силовые линии начинаются вдали от заряженная частица и движется к ее центру. В В электронике дырка считается положительным зарядом.

Когда отрицательно заряженная частица (электрон) находится в электрическом поле положительно заряженного частица (протон), она притягивается.С другой стороны, когда положительно заряженная частица (протон) помещается в электрическое поле другого протона, он отталкивается. В простом словами, противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу и одинаковы электрические заряды отталкивают друг друга.

Строительство конденсатора

Базовая конструкция всех конденсаторов похожий.Конструкция конденсатора очень проста. А Конденсатор состоит из двух электропроводящих пластин, размещенных близко друг к другу, но не касаются друг друга. Эти токопроводящие пластины обычно изготавливаются из таких материалов, как алюминий, латунь или медь.

Проводящие пластины конденсатора разделены небольшим расстоянием. Пустое пространство между этими пластины заполнены непроводящим материалом или электрическим изолятор или диэлектрическая область.Непроводящий материал или область между двумя пластинами может быть воздухом, вакуумом, стеклом, жидкий или твердый. Этот непроводящий материал называется диэлектрик.

Две токопроводящие пластины конденсатора хорошие проводники электричества. Поэтому они легко могут пропускают через них электрический ток. Электропроводящие пластины конденсатор также удерживает электрический заряд.В конденсаторах эти пластины в основном используются для удержания или хранения электрических плата.

Плохой диэлектрический материал или среда проводник электричества. Они не могут пропускать электрический ток через них. В конденсаторах диэлектрическая среда или материал блокировать поток носителей заряда (особенно электронов) между проводящие пластины. В результате электрические заряды, которые попытаться перейти с одной пластины на другую пластина будет в ловушке внутри пластины из-за сильного сопротивления со стороны диэлектрик.

Если поместить проводящую среду между эти пластины, электрические заряды легко перетекают от одной пластины к другая тарелка. Однако между пластинами течет электрический ток. не желательно. Это указывает на выход из строя конденсатора.

Мы знаем, что электрический ток - это поток носителями заряда, тогда как электрическая сила или электрическое поле являются свойство электрических зарядов.Диэлектрический материал не позволяет поток носителей заряда, но они допускают электрическую силу, электрический заряд или электрическое поле, создаваемое заряженным частицы (электроны). В результате при накоплении заряда на две пластины, сильное электрическое поле создается между две тарелки.

Как конденсатор работает?

Конденсатор без источника напряжения

Когда на конденсатор не подается напряжение, общее количество электронов и протонов в левой пластине конденсатор равны.Мы знаем, что любой объект, имеющий равное количество электронов и протонов считается электрически нейтральный. Следовательно, полный заряд левой пластины компенсирует и становится электрически нейтральным. Следовательно, левая пластина конденсатор называется электрической нейтралью.

С другой стороны, правая пластина также имеет равное количество электронов и протонов.Таким образом, общая заряд правой пластины отменяется и становится электрически нейтральный.

Отсутствие электрического заряда означает отсутствие электрического поля. Следовательно, конденсатор не накапливает заряд при отсутствии напряжения. применяется.

Зарядка конденсатор

Заряд будет построен на объекте, имеющем избыточное количество электронов или протонов.Чтобы произвести избыточное количество электронов или протонов, нам нужно подать напряжение на конденсатор.

Когда напряжение подается на конденсатор таким образом, чтобы положительный полюс аккумуляторной батареи подключен к левой стороне пластина конденсатора и отрицательный вывод аккумуляторной батареи подключен к правой боковой пластине конденсатора, происходит зарядка конденсатора.

Из-за этого напряжения питания большое количество электронов начинают двигаться от отрицательного вывода аккумулятор через токопроводящий провод. Когда эти электроны достигают правой боковой пластины конденсатора, они испытывают сильное сопротивление диэлектрического материала. Диэлектрик материал или среда, присутствующие между пластинами, будут сильно противодействовать движению электронов с правой боковой пластины.Как в результате большое количество электронов захватывается или накапливается на правая боковая пластина конденсатора.

Из-за накопления избыточных электронов извне количество электронов (отрицательных носителей заряда) на правой боковой пластине станет больше, чем количество протоны (носители положительного заряда). В итоге правая сторона пластина конденсатора заряжается отрицательно.

С другой стороны, электроны слева боковая пластина испытывает сильную притягивающую силу от положительный полюс аккумуляторной батареи. В результате электроны оставьте левую боковую пластину и притяните или переместите в сторону положительный полюс аккумуляторной батареи.

Отрицательный заряд на правой стороне пластина создает сильное отрицательное электрическое поле.Этот сильный отрицательное электрическое поле также толкает подобные заряды или электроны на левой пластине.

Из-за потери большого количества электронов с левой боковой пластины, количество протонов (носителей положительного заряда) станет больше, чем количество электроны (носители отрицательного заряда). В результате левая сторона пластина конденсатора заряжается положительно.Таким образом, оба проводящие пластины конденсатора заряжены.

Положительный и отрицательный заряды на обоих пластины оказывают друг на друга силу. Однако они не трогают друг с другом.

Из-за избыточного количества электронов на одна пластина и нехватка электронов на другой пластине, разность потенциалов или напряжение устанавливается между тарелки.Как конденсатор продолжает заряжаться, напряжение между пластинами увеличивается.

Напряжение между пластинами противостоит источнику напряжения. В результате, когда конденсатор полностью заряжен (напряжение между пластинами равно источнику напряжение) конденсатор перестает заряжаться. Потому что на данный момент энергия напряжения источника и напряжение конденсатора равны равный.В результате электроны или электрическое поле справа боковая пластина отталкивает электроны, идущие от источника напряжения.

Поэтому для дальнейшей зарядки конденсатора нам нужно увеличить напряжение на более высокий уровень. Когда напряжение подается на конденсатор повышен до более высокого уровня. Зарядка снова начинается наращивая проводящие пластины конденсатора, пока он выходит на новый уровень напряжения.Когда напряжение между пластины достигают нового уровня напряжения источника, он снова останавливается зарядка. Конденсаторы

спроектированы и изготовлены для работают при определенном максимальном напряжении. Если напряжение приложено к конденсатор превышает максимальное напряжение, электроны начинают перемещение между пластинами. Это приведет к необратимому повреждению конденсатора.

Разрядка конденсатор

Если внешний источник напряжения подключен к конденсатор удаляется, конденсатор остается заряженным.Однако, когда конденсатор подключен к любому электрическому устройству например, электрическая лампочка через проводящий провод, он запускается разрядка.

Когда конденсатор подключен к электрическая лампочка через проводящий провод, электроны захвачены на правой боковой пластине начинает протекать контур. Мы знать, что электрический ток - это поток носителей заряда (бесплатно электроны).Следовательно, когда свободные электроны или электрические ток достигает лампочки, она светится с большой силой.

Электроны, которые начали вытекать из правая боковая пластина через проводящий провод, наконец, достигла левую боковую пластину и заполните отверстия левой боковой пластины. Как В результате заряд на левой боковой пластине и правой боковой пластине начинает уменьшаться.Это снижает интенсивность электрического лампочку, потому что электрический ток, протекающий через электрическую лампочка уменьшается.

Наконец заряд хранится на левой пластине и правая пластина полностью освобождается. В результате лампочка выключится, потому что электрический ток не течет через лампочка. Таким образом, заряд хранится на левой пластине, а на правой. пластина конденсатора разряжена.

Конденсатор условное обозначение

Обозначение схемы основного конденсатора: показано на рисунке ниже. Обозначение конденсатора представлено проведя две параллельные линии близко друг к другу, но не трогательно. Он состоит из двух терминалов. Эти терминалы используются подключить в схему.

Емкость

Способность конденсатора накапливать электрическую заряд называется емкостью.Конденсаторы с большой емкостью будет хранить большое количество электрического заряда, тогда как конденсаторы с низкой емкостью сохранят небольшое количество электрический заряд.

Емкость конденсатора может быть по сравнению с размером резервуара для воды: чем больше объем воды резервуар, тем больше воды он может вместить. Аналогичным образом чем больше емкость, тем больше электрического заряда или электричества он может хранить.

Емкость конденсатора в основном зависит от размера пластин, обращенных друг к другу, расстояние между двумя проводящими пластинами, а диэлектрическая проницаемость материал между пластинами.

Емкость конденсатора напрямую пропорционально размеру токопроводящих пластин и обратно пропорционально расстоянию между двумя пластинами.

Другими словами, конденсатор с большой проводящие пластины хранят большое количество электрического заряда, тогда как конденсатор с небольшими токопроводящими пластинами накапливает небольшое количество электрического заряда. С другой стороны, конденсатор с большой расстояние между пластинами имеет низкую емкость (малая накопитель заряда), тогда как конденсатор с малым разделением расстояние между пластинами имеет высокую емкость (высокий заряд место хранения).

Емкость конденсатора измеряется в фарад. Он представлен символом Ф. Фарад назван в честь Английский физик Майкл Фарадей. Заряженный конденсатор емкостью 1 фарад с 1 кулоном электрического заряда имеет разность потенциалов или напряжение между его пластинами 1 вольт.

Один фарад - очень большая сумма емкость. Следовательно, в большинстве случаев мы используем очень маленькую единицу емкость.Наиболее распространенные единицы емкости, которые мы используем сегодня микрофарады (мкФ), нано фарад (нФ), пикофарад (пФ) и фемофарад (фФ).

1 микрофарад = 10 -6 фарад

1 нанофарад = 10 -9 фарад

1 пикофарад = 10 -12 фарад

1 фемофарад = 10 -15 фарад

Заряд на конденсаторе

Электрический заряд, накопленный конденсатором. зависит от напряжения, приложенного к конденсатору.

Если на конденсатор подается высокое напряжение, большой заряд передается пластинам конденсатора. В результате конденсатор накапливает большой заряд.

С другой стороны, если подается низкое напряжение на конденсатор передается только небольшой заряд к обкладкам конденсатора. В результате конденсатор хранит только небольшая сумма заряда.Однако емкость конденсатор остается постоянным. Мы не можем увеличить емкость конденсатора.

Взаимосвязь заряда, напряжения и емкость можно математически записать в трех формах:



Введение в конденсаторы, емкость и заряд

Конденсатор - это компонент, который обладает способностью или «емкостью» накапливать энергию в виде электрического заряда, создающего разность потенциалов ( Static Voltage ) на своих пластинах, что очень похоже на небольшую перезаряжаемую батарею.

Существует множество различных типов конденсаторов, от очень маленьких бусинок конденсаторов, используемых в резонансных цепях, до конденсаторов коррекции большого коэффициента мощности, но все они делают одно и то же - накапливают заряд.

В своей основной форме конденсатор состоит из двух или более параллельных проводящих (металлических) пластин, которые не соединены и не касаются друг друга, но электрически разделены либо воздухом, либо каким-либо видом хорошего изоляционного материала, такого как вощеная бумага, слюда. , керамика, пластик или жидкий гель в какой-либо форме, используемый в электролитических конденсаторах.Изолирующий слой между пластинами конденсатора обычно называют диэлектриком .

Типичный конденсатор

Из-за этого изолирующего слоя постоянный ток не может протекать через конденсатор, поскольку он блокирует его, позволяя вместо этого присутствовать на пластинах в виде электрического заряда.

Проводящие металлические пластины конденсатора могут быть квадратными, круглыми или прямоугольными, либо они могут иметь цилиндрическую или сферическую форму с общей формой, размером и конструкцией конденсатора с параллельными пластинами, в зависимости от его применения и номинального напряжения.

При использовании в цепи постоянного или постоянного тока конденсатор заряжается до напряжения питания, но блокирует прохождение тока через него, потому что диэлектрик конденсатора непроводящий и в основном является изолятором. Однако, когда конденсатор подключен к переменному току или цепи переменного тока, поток тока, кажется, проходит прямо через конденсатор с небольшим сопротивлением или без него.

Есть два типа электрических зарядов: положительный заряд в форме протонов и отрицательный заряд в форме электронов.Когда на конденсатор подается постоянное напряжение, положительный (+ ve) заряд быстро накапливается на одной пластине, в то время как соответствующий противоположный отрицательный (-ve) заряд накапливается на другой пластине. Для каждой частицы с положительным зарядом, попадающей в одну пластину, от пластины -ve отойдет заряд того же знака.

Затем пластины остаются заряженными, и между двумя пластинами возникает разность потенциалов из-за этого заряда. Когда конденсатор достигает своего установившегося состояния, электрический ток не может протекать через сам конденсатор и вокруг цепи из-за изолирующих свойств диэлектрика, используемого для разделения пластин.

Поток электронов на пластины известен как конденсаторы Зарядный ток , который продолжает течь до тех пор, пока напряжение на обеих пластинах (и, следовательно, на конденсаторе) не станет равным приложенному напряжению Vc. В этот момент говорят, что конденсатор «полностью заряжен» электронами.

Сила или скорость этого зарядного тока достигает максимального значения, когда пластины полностью разряжены (начальное состояние), и медленно уменьшается до нуля, когда пластины заряжаются до разности потенциалов на пластинах конденсатора, равной напряжению источника.

Величина разности потенциалов, присутствующей на конденсаторе, зависит от того, сколько заряда было нанесено на пластины в результате работы, выполняемой напряжением источника, а также от того, сколько емкости имеет конденсатор, что показано ниже.

Конденсатор с параллельными пластинами - это простейшая форма конденсатора. Он может быть сконструирован с использованием двух металлических пластин или пластин из металлизированной фольги, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом значение емкости в Фарадах определяется площадью поверхности проводящих пластин и расстоянием между ними.Изменение любых двух из этих значений изменяет значение его емкости, и это формирует основу работы переменных конденсаторов.

Кроме того, поскольку конденсаторы хранят энергию электронов в виде электрического заряда на пластинах, чем больше пластины и / или меньше их расстояние, тем больше будет заряд, который конденсатор удерживает при любом заданном напряжении на своих пластинах. Другими словами, чем больше пластины, тем меньше расстояние, тем больше емкость.

При подаче напряжения на конденсатор и измерении заряда на пластинах отношение заряда Q к напряжению V даст значение емкости конденсатора и, следовательно, дается как: C = Q / V это уравнение также может быть перестроен, чтобы дать знакомую формулу для количества заряда на пластинах как: Q = C x V

Хотя мы сказали, что заряд хранится на пластинах конденсатора, точнее сказать, что энергия внутри заряда хранится в «электростатическом поле» между двумя пластинами.Когда электрический ток течет в конденсатор, он заряжается, поэтому электростатическое поле становится намного сильнее, поскольку оно накапливает больше энергии между пластинами.

Аналогичным образом, когда ток, вытекающий из конденсатора, разряжает его, разность потенциалов между двумя пластинами уменьшается, и электростатическое поле уменьшается по мере того, как энергия выходит из пластин.

Свойство конденсатора накапливать заряд на своих пластинах в форме электростатического поля называется емкостью конденсатора.Не только это, но и емкость - это свойство конденсатора, который сопротивляется изменению напряжения на нем.

Емкость конденсатора

Емкость - это электрическое свойство конденсатора и мера способности конденсатора накапливать электрический заряд на своих двух пластинах с единицей измерения емкости Фарад (сокращенно F), названной в честь британского физика Майкла Фарадея.

Емкость

определяется как емкость конденсатора Один фарад , когда на пластинах накапливается заряд Один кулон с напряжением Один вольт .Обратите внимание, что емкость C всегда имеет положительное значение и не имеет отрицательных единиц. Однако фарад - очень большая единица измерения, которую можно использовать отдельно, поэтому обычно используются суб-кратные фарады, такие как, например, микрофарады, нанофарады и пикофарады.

Единицы измерения емкости

  • Микрофарад (мкФ) 1 мкФ = 1 / 1,000,000 = 0,000001 = 10 -6 F
  • Нанофарад (нФ) 1 нФ = 1 / 1,000,000,000 = 0,000000001 = 10 -9 F
  • Пикофарад (пФ) 1 пФ = 1/1000000000000 = 0.000000000001 = 10 -12 F

Затем, используя информацию выше, мы можем построить простую таблицу, которая поможет нам преобразовать пикофарады (пФ) в нано-фарады (нФ), в микрофарады (мкФ) и в фарады (F), как показано.

Пико-Фарад (пФ) нанофарад (нФ) Микрофарад (мкФ) Фарады (ж)
1 000 1,0 0,001
10 000 10.0 0,01
1 000 000 1 000 1,0
10 000 10,0
100 000 100
1 000 000 1 000 0,001
10 000 0,01
100 000 0.1
1 000 000 1,0

Емкость параллельного пластинчатого конденсатора

Емкость конденсатора с параллельными пластинами пропорциональна площади A в метрах 2 самой маленькой из двух пластин и обратно пропорциональна расстоянию или разделению d (т.е. толщине диэлектрика), заданной в метрах между этими двумя проводящими элементами. тарелки.

Обобщенное уравнение емкости конденсатора с параллельными пластинами имеет вид: C = ε (A / d), где ε представляет собой абсолютную диэлектрическую проницаемость используемого диэлектрического материала.Диэлектрическая проницаемость, ε o , также известная как «диэлектрическая проницаемость свободного пространства», имеет значение постоянной 8,84 x 10 -12 Фарад на метр.

Чтобы упростить математику, эта диэлектрическая проницаемость свободного пространства, ε o , которую можно записать как: 1 / (4π x 9 × 10 9 ), также может иметь единицы пикофарады (пФ). на метр как постоянная величина, дающая: 8,84 для стоимости свободного пространства. Однако обратите внимание, что результирующее значение емкости будет в пикофарадах, а не в фарадах.

Обычно проводящие пластины конденсатора разделены каким-то изолирующим материалом или гелем, а не идеальным вакуумом. При расчете емкости конденсатора мы можем рассматривать диэлектрическую проницаемость воздуха, и особенно сухого воздуха, как то же значение, что и вакуум, поскольку они очень близки.

Пример емкости №1

Конденсатор состоит из двух проводящих металлических пластин размером 30 см x 50 см, расположенных на расстоянии 6 мм друг от друга, и использует сухой воздух в качестве единственного диэлектрического материала.Рассчитайте емкость конденсатора.

Тогда номинал конденсатора, состоящего из двух пластин, разделенных воздухом, рассчитывается как 221 пФ или 0,221 нФ

Диэлектрик конденсатора

Наряду с общим размером проводящих пластин и их расстоянием или расстоянием друг от друга, еще одним фактором, влияющим на общую емкость устройства, является тип используемого диэлектрического материала. Другими словами, «диэлектрическая проницаемость» (ε) диэлектрика.

Проводящие пластины конденсатора обычно изготавливаются из металлической фольги или металлической пленки, обеспечивающей поток электронов и заряда, но используемый диэлектрический материал всегда является изолятором. Различные изоляционные материалы, используемые в качестве диэлектрика в конденсаторе, различаются по своей способности блокировать или пропускать электрический заряд.

Этот диэлектрический материал может быть изготовлен из ряда изоляционных материалов или комбинаций этих материалов, наиболее распространенными из которых являются: воздух, бумага, полиэстер, полипропилен, майлар, керамика, стекло, масло или множество других материалов.

Фактор, на который диэлектрический материал или изолятор увеличивает емкость конденсатора по сравнению с воздухом, известен как диэлектрическая проницаемость , k , и диэлектрический материал с высокой диэлектрической проницаемостью является лучшим изолятором, чем диэлектрический материал. с более низкой диэлектрической проницаемостью. Диэлектрическая проницаемость является безразмерной величиной, поскольку она относится к свободному пространству.

Фактическая диэлектрическая проницаемость или «комплексная диэлектрическая проницаемость» диэлектрического материала между пластинами тогда является произведением диэлектрической проницаемости свободного пространства (ε o ) и относительной диэлектрической проницаемости (ε r ) материала, используемого в качестве диэлектрика. и дается как:

Комплексная разрешающая способность

Другими словами, если мы возьмем диэлектрическую проницаемость свободного пространства ε o в качестве нашего базового уровня и сделаем его равным единице, когда вакуум в свободном пространстве заменен каким-либо другим типом изоляционного материала, их диэлектрическая проницаемость его диэлектрика относится к базовому диэлектрику свободного пространства, давая коэффициент умножения, известный как «относительная диэлектрическая проницаемость», ε r .Таким образом, значение комплексной диэлектрической проницаемости ε всегда будет равно относительной диэлектрической проницаемости, умноженной на единицу.

Типичные единицы диэлектрической проницаемости, ε или диэлектрической проницаемости для обычных материалов: чистый вакуум = 1,0000, воздух = 1,0006, бумага = 2,5–3,5, стекло = 3–10, слюда = 5–7, дерево = 3–8 и металл. Оксидные порошки = от 6 до 20 и т. Д. Это дает нам окончательное уравнение для емкости конденсатора как:

Одним из методов увеличения общей емкости конденсатора при сохранении его небольшого размера является «чередование» большего количества пластин в одном корпусе конденсатора.Вместо одного набора параллельных пластин конденсатор может иметь множество отдельных пластин, соединенных вместе, тем самым увеличивая площадь поверхности А пластин.

Для стандартного конденсатора с параллельными пластинами, как показано выше, конденсатор имеет две пластины, обозначенные A и B. Таким образом, поскольку количество пластин конденсатора равно двум, мы можем сказать, что n = 2, где «n» представляет количество пластин.

Тогда наше уравнение выше для конденсатора с одной параллельной пластиной действительно должно быть:

Однако конденсатор может иметь две параллельные пластины, но только одна сторона каждой пластины контактирует с диэлектриком в середине, поскольку другая сторона каждой пластины образует внешнюю часть конденсатора.Если мы возьмем две половины пластин и соединим их вместе, мы получим только «одну» целую пластину, контактирующую с диэлектриком.

Что касается конденсатора с одной параллельной пластиной, n - 1 = 2 - 1, что равно 1, поскольку C = (ε o * ε r x 1 x A) / d - это в точности то же самое, что и выражение: C = (ε o * ε r * A) / d, которое является стандартным уравнением выше.

Теперь предположим, что у нас есть конденсатор, состоящий из 9 чередующихся пластин, тогда n = 9, как показано.

Многопластинчатый конденсатор

Теперь у нас есть пять пластин, подключенных к одному выводу (A) и четыре пластины к другому выводу (B).Тогда ОБЕ стороны четырех пластин, подключенных к выводу B, контактируют с диэлектриком, тогда как только одна сторона каждой из внешних пластин, подключенных к A, контактирует с диэлектриком. Тогда, как и выше, полезная площадь поверхности каждого набора пластин составляет всего восемь, и поэтому его емкость определяется как:

Современные конденсаторы можно классифицировать по характеристикам и свойствам их изоляционного диэлектрика:

  • Низкие потери, высокая стабильность, такие как слюда, керамика с низким содержанием K, полистирол.
  • Средние потери, средняя стабильность, такие как бумага, пластиковая пленка, керамика с высоким содержанием K.
  • Поляризованные конденсаторы, такие как электролитические, танталовые.

Номинальное напряжение конденсатора

Все конденсаторы имеют максимальное номинальное напряжение, и при выборе конденсатора необходимо учитывать величину напряжения, подаваемого на конденсатор. Максимальное значение напряжения, которое может быть приложено к конденсатору без повреждения его диэлектрического материала, обычно указывается в технических характеристиках как: WV (рабочее напряжение) или WV DC (рабочее напряжение постоянного тока).

Если напряжение, приложенное к конденсатору, станет слишком большим, диэлектрик выйдет из строя (известный как электрический пробой), и возникнет дуга между пластинами конденсатора, что приведет к короткому замыканию. Рабочее напряжение конденсатора зависит от типа используемого диэлектрического материала и его толщины.

Рабочее напряжение постоянного тока конденсатора - это просто максимальное напряжение постоянного тока, а НЕ максимальное напряжение переменного тока, поскольку конденсатор с номинальным напряжением постоянного тока 100 вольт постоянного тока не может безопасно подвергаться переменному напряжению 100 вольт.Поскольку переменное напряжение со среднеквадратичным значением 100 вольт будет иметь пиковое значение более 141 вольт! (√2 х 100).

Тогда конденсатор, который должен работать при 100 вольт переменного тока, должен иметь рабочее напряжение не менее 200 вольт. На практике конденсатор следует выбирать так, чтобы его рабочее напряжение постоянного или переменного тока было по крайней мере на 50 процентов больше, чем самое высокое действующее напряжение, которое должно быть приложено к нему.

Еще одним фактором, влияющим на работу конденсатора, является диэлектрическая утечка .Утечка диэлектрика происходит в конденсаторе в результате нежелательного тока утечки, протекающего через диэлектрический материал.

Обычно предполагается, что сопротивление диэлектрика чрезвычайно велико, а хороший изолятор блокирует прохождение постоянного тока через конденсатор (как в идеальном конденсаторе) от одной пластины к другой.

Однако, если диэлектрический материал повреждается из-за чрезмерного напряжения или перегрева, ток утечки через диэлектрик станет чрезвычайно высоким, что приведет к быстрой потере заряда на пластинах и перегреву конденсатора, что в конечном итоге приведет к преждевременному выходу конденсатора из строя. .Никогда не используйте конденсатор в цепи с более высоким напряжением, чем рассчитано на конденсатор, в противном случае он может нагреться и взорваться.

Общие сведения о конденсаторах

В этом руководстве мы видели, что задача конденсатора - накапливать электрический заряд на своих пластинах. Количество электрического заряда, которое конденсатор может хранить на своих пластинах, известно как его значение емкости и зависит от трех основных факторов.

  • Площадь поверхности - площадь поверхности А двух проводящих пластин, составляющих конденсатор, чем больше площадь, тем больше емкость.
  • Расстояние - расстояние d между двумя пластинами, чем меньше расстояние, тем больше емкость.
  • Диэлектрический материал - тип материала, который разделяет две пластины, называемый «диэлектриком». Чем выше диэлектрическая проницаемость диэлектрика, тем больше емкость.

Мы также видели, что конденсатор состоит из металлических пластин, которые не соприкасаются друг с другом, но разделены материалом, называемым диэлектриком. Диэлектриком конденсатора может быть воздух или даже вакуум, но обычно он представляет собой непроводящий изоляционный материал, такой как вощеная бумага, стекло, слюда, различные типы пластмасс и т. Д.Диэлектрик дает следующие преимущества:

  • Диэлектрическая постоянная является свойством диэлектрического материала и изменяется от материала к материалу, увеличивая емкость в k раз.
  • Диэлектрик обеспечивает механическую опору между двумя пластинами, позволяя пластинам быть ближе друг к другу, не касаясь друг друга.
  • Диэлектрическая проницаемость диэлектрика увеличивает емкость.
  • Диэлектрик увеличивает максимальное рабочее напряжение по сравнению с воздухом.

Конденсаторы могут использоваться во многих различных приложениях и схемах, таких как блокировка постоянного тока при прохождении аудиосигналов, импульсов, переменного тока или других изменяющихся во времени форм волн. Эта способность блокировать постоянные токи позволяет использовать конденсаторы для сглаживания выходных напряжений источников питания, чтобы удалять нежелательные выбросы из сигналов, которые в противном случае имели бы тенденцию вызывать повреждение или ложное срабатывание полупроводников или цифровых компонентов.

Конденсаторы

также можно использовать для регулировки частотной характеристики аудиосхемы или для соединения отдельных каскадов усилителя, которые должны быть защищены от передачи постоянного тока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *