Электрлік конденсатор – электр өрісінің заряды мен энергиясын сақтай алатын құрылғы. Негізінен ол диэлектрлік қабатпен бөлінген жұп өткізгіштерден (пластиналар) тұрады. Диэлектриктің қалыңдығы әрқашан пластиналардың өлшемінен әлдеқайда аз. Электрлік эквивалентті тізбектерде конденсатор 2 тік параллель сегментпен (II) көрсетілген.
Негізгі шамалар мен өлшем бірліктері
Конденсаторды анықтайтын бірнеше негізгі шамалар бар. Оның бірі – оның сыйымдылығы (латын әрпі С), екіншісі – жұмыс кернеуі (латынша U). SI жүйесіндегі электр сыйымдылығы (немесе жай сыйымдылық) фарадпен (F) өлшенеді. Сонымен қатар, сыйымдылық бірлігі ретінде 1 фарад - бұл көп нәрсе - іс жүзінде ешқашан қолданылмайды. Мысалы, Жер планетасының электр заряды небәрі 710 микрофарадты құрайды. Сондықтан конденсаторлардың электр сыйымдылығы көп жағдайда фарадтан алынған шамалармен өлшенеді: сыйымдылық мәні өте аз (1 pF=1/106µF) бар пикофарадаларда (pF), микрофарадпен (μF) жеткілікті үлкен мәнде (1 uF=1/106 F). Электр қуатын есептеу үшін қажетпластиналар арасында жинақталған заряд мөлшерін олардың арасындағы потенциалдар айырмасының модуліне (конденсатордағы кернеу) бөліңіз. Бұл жағдайда конденсатордың заряды қарастырылып отырған құрылғының пластиналарының бірінде жинақталған заряд болып табылады. Құрылғының 2 өткізгішінде олар модулі бойынша бірдей, бірақ таңбалары бойынша ерекшеленеді, сондықтан олардың қосындысы әрқашан нөлге тең. Конденсатордың заряды кулондармен (C) өлшенеді және Q әрпімен белгіленеді.
Электр құрылғысындағы кернеу
Біз қарастырып отырған құрылғының маңызды параметрлерінің бірі бұзылу кернеуі – конденсатордың екі өткізгіші арасындағы потенциалдар айырмасы, диэлектрлік қабаттың электрлік бұзылуына әкеледі. Құрылғының бұзылуы болмаған максималды кернеу өткізгіштердің пішінімен, диэлектриктің қасиеттерімен және оның қалыңдығымен анықталады. Электр құрылғысының пластиналарындағы кернеу бұзылу кернеуіне жақын болатын жұмыс жағдайларына жол берілмейді. Конденсатордағы қалыпты жұмыс кернеуі бұзылу кернеуінен бірнеше есе аз (екі-үш есе). Сондықтан таңдау кезінде номиналды кернеу мен сыйымдылыққа назар аударыңыз. Көп жағдайда бұл мөлшерлердің мәні құрылғының өзінде немесе төлқұжатында көрсетілген. Номиналды кернеуден асатын кернеу үшін желіге конденсаторды қосу бұзылу қаупін тудырады, ал сыйымдылық мәнінің номиналды мәннен ауытқуы желіге жоғары гармоникалардың шығуына және құрылғының қызып кетуіне әкелуі мүмкін.
Конденсаторлардың сыртқы түрі
Конденсаторлардың конструкциясы болуы мүмкінең әртүрлі. Бұл құрылғының электр қуатының мәніне және оның мақсатына байланысты. Қарастырылып отырған құрылғының параметрлеріне сыртқы факторлар әсер етпеуі керек, сондықтан пластиналар конденсатордың өткізгіштері арасындағы шағын саңылауда электр зарядтарымен пайда болатын электр өрісі шоғырланатындай етіп жасалған. Сондықтан олар екі концентрлі шардан, екі жалпақ пластинадан немесе екі коаксиалды цилиндрден тұруы мүмкін. Сондықтан конденсаторлар өткізгіштердің пішініне байланысты цилиндрлік, сфералық және жалпақ болуы мүмкін.
Тұрақты конденсаторлар
Электр сыйымдылығының өзгеру сипаты бойынша конденсаторлар тұрақты, айнымалы сыйымдылығы бар құрылғыларға немесе триммерлерге бөлінеді. Осы түрлердің әрқайсысын толығырақ қарастырайық. Жұмыс кезінде сыйымдылығы өзгермейтін, яғни тұрақты (сыйымдылық мәні әлі де температураға байланысты рұқсат етілген шектерде ауытқуы мүмкін) құрылғылар тұрақты конденсаторлар болып табылады. Жұмыс кезінде электр қуатын өзгертетін электр құрылғылары да бар, олар айнымалылар деп аталады.
Конденсатордағы С неге байланысты
Электр қуаты оның өткізгіштерінің бетінің ауданына және олардың арасындағы қашықтыққа байланысты. Бұл параметрлерді өзгертудің бірнеше жолы бар. Пластиналардың екі түрінен тұратын конденсаторды қарастырайық: жылжымалы және қозғалмайтын. Жылжымалы пластиналар бекітілгендерге қатысты қозғалады, нәтижесінде конденсатордың сыйымдылығы өзгереді. Аналогты реттеу үшін айнымалы аналогтар қолданыладықұрылғылар. Оның үстіне жұмыс кезінде сыйымдылықты өзгертуге болады. Триммер конденсаторлары көп жағдайда зауыттық жабдықты баптау үшін пайдаланылады, мысалы, есептеу мүмкін болмаған кезде сыйымдылықты эмпирикалық жолмен таңдау үшін.
Тізбектегі конденсатор
Тұрақты ток тізбегіндегі қарастырылып отырған құрылғы желіге қосылған кезде ғана ток өткізеді (бұл жағдайда құрылғы қуат көзіне дейін зарядталады немесе қайта зарядталады). Конденсатор толық зарядталғаннан кейін ол арқылы ток өтпейді. Құрылғы айнымалы ток тізбегіне қосылған кезде оны разрядтау және зарядтау процестері бір-бірімен кезектесіп отырады. Олардың ауысу периоды берілген синусоидалы кернеудің тербеліс периодына тең.
Конденсаторлардың сипаттамалары
Конденсатор электролиттің күйіне және оның құрамынан тұратын материалға байланысты құрғақ, сұйық, оксидті-жартылай өткізгіш, оксид-металл болуы мүмкін. Сұйық конденсаторлар жақсы салқындатылады, бұл құрылғылар айтарлықтай жүктемелерде жұмыс істей алады және бұзылу кезінде диэлектриктердің өзін-өзі емдеуі сияқты маңызды қасиетке ие. Қарастырылған құрғақ типтегі электр құрылғылары жеткілікті қарапайым дизайнға ие, кернеуді жоғалту және ағып кету тогы сәл аз. Қазіргі уақытта құрғақ құрылғылар ең танымал. Электролиттік конденсаторлардың басты артықшылығы - олардың төмен құны, ықшам өлшемі және жоғары электр сыйымдылығы. Оксидтің аналогтары полярлы (дұрыс емес қосылым бұзылуға әкеледі).
Қалай қосылуға болады
Конденсаторды тұрақты ток тізбегіне қосу келесідей: ток көзінің плюс (анод) оксидті пленкамен жабылған электродқа қосылады. Бұл талапты орындамау диэлектриктің бұзылуына әкелуі мүмкін. Дәл осы себепті сұйық конденсаторларды қарама-қарсы қатардағы екі бірдей секцияны қосатын айнымалы ток көзі бар тізбекке қосу керек. Немесе екі электродқа оксид қабатын жағыңыз. Осылайша, тікелей және синусоидалы токпен желілерде жұмыс істейтін полярлық емес электр құрылғысы алынады. Бірақ екі жағдайда да алынған сыйымдылық екі есе көп болады. Бірполярлы электр конденсаторлары үлкен, бірақ айнымалы ток тізбектеріне қосылуы мүмкін.
Конденсаторлардың негізгі қолданылуы
«Конденсатор» деген сөзді әртүрлі өнеркәсіптік кәсіпорындар мен жобалау институттарының жұмысшыларынан естуге болады. Жұмыс принципін, сипаттамаларын және физикалық процестерін қарастыра отырып, біз конденсаторлар не үшін қажет екенін анықтаймыз, мысалы, электрмен жабдықтау жүйелерінде? Бұл жүйелерде аккумуляторлар RFC реактивті қуатын өтеу үшін өнеркәсіптік кәсіпорындарда құрылыста және реконструкцияда кеңінен қолданылады (желіні қажетсіз толып кетуден түсіру), бұл электр энергиясының шығындарын азайтады, кабель өнімдерін үнемдейді және тұтынушыға сапалы электр энергиясын жеткізеді.. Электр энергетикалық жүйелердің (ЭҚЖ) желілеріндегі реактивті қуат көздерін (Q) қосу қуатын, әдісі мен орнын оңтайлы таңдауЭСҚ-ның экономикалық және техникалық көрсеткіштеріне айтарлықтай әсер етеді. KRM екі түрі бар: көлденең және бойлық. Көлденең компенсация кезінде конденсаторлар банктері жүктемемен параллельді қосалқы станцияның шинасына қосылады және шунт (ШБК) деп аталады. Бойлық компенсация кезінде батареялар электр желісінің кесіндісіне кіреді және SPC (бойлық компенсация құрылғылары) деп аталады. Батареялар әртүрлі тәсілдермен қосылуы мүмкін жеке құрылғылардан тұрады: тізбектей немесе параллель қосылған конденсаторлар. Тізбектей жалғанған құрылғылардың саны артқан сайын кернеу артады. Сондай-ақ АПК жүктемелерді фазалар бойынша теңестіру, доғалық және кен-термиялық пештердің өнімділігі мен ПӘК-ін арттыру үшін (АРҚ арнайы трансформаторлар арқылы қосылғанда) қолданылады.
Кернеуі 110кВ жоғары электр беру желілерінің эквивалентті тізбектерінде жерге сыйымдылық өткізгіштігі конденсаторлар ретінде белгіленеді. Желінің қоректенуі әртүрлі фазалардың өткізгіштері арасындағы сыйымдылық пен фазалық сым мен жермен пайда болған сыйымдылыққа байланысты. Сондықтан желінің жұмыс режимдерін, электр беру желілерінің параметрлерін есептеу және электр желісінің зақымдану орындарын анықтау үшін конденсатордың қасиеттері қолданылады.
Қосымша қолданбалар
Сонымен қатар бұл терминді теміржолшылардан да естуге болады. Неліктен оларға конденсаторлар қажет? Электровоздар мен тепловоздарда бұл құрылғылар электр құрылғыларының контактілерінің ұшқынын азайту, түзеткіштер мен импульсті түзеткіштер тудыратын пульсирленген токты тегістеу үшін қолданылады.ажыратқыштар, сондай-ақ электр қозғалтқыштарын қуаттандыру үшін қолданылатын симметриялық синусоидалы кернеудің генерациясын жасау үшін.
Алайда бұл сөз радиоәуесқойдың аузынан жиі естіледі. Оған конденсаторлар не үшін қажет? Радиотехникада олар жоғары жиілікті электромагниттік тербелістерді жасау үшін қолданылады, олар тегістейтін сүзгілердің, қуат көздерінің, күшейткіштердің және баспа схемаларының бөлігі болып табылады.
Әр жүргізушінің қолғап қорабынан осы электр құрылғыларының бірнешеуін таба аласыз. Неліктен көлікке конденсаторлар қажет? Онда олар жоғары сапалы дыбыс шығару үшін акустикалық жүйелердің күшейткіш жабдығында қолданылады.
