Az elektromos kondenzátor olyan eszköz, amely töltést és energiát képes tárolni az elektromos mezőből. Alapvetően egy pár vezetőből (lemezből) áll, amelyeket dielektromos réteg választ el. A dielektrikum vastagsága mindig sokkal kisebb, mint a lemezek mérete. Az elektromos egyenértékű áramkörökön a kondenzátort 2 függőleges párhuzamos szegmens (II) jelzi.
Alapmennyiségek és mértékegységek
Több alapvető mennyiség határozza meg a kondenzátort. Az egyik a kapacitása (latin C betű), a másik pedig az üzemi feszültség (latin U). Az SI rendszerben az elektromos kapacitást (vagy egyszerűen a kapacitást) faradokban (F) mérik. Sőt, kapacitásegységként 1 farad - ez sok - szinte soha nem használatos a gyakorlatban. Például a Föld bolygó elektromos töltése mindössze 710 mikrofarad. Ezért a kondenzátorok elektromos kapacitását a legtöbb esetben faradból származtatott mennyiségekben mérik: pikofaradokban (pF) nagyon kis kapacitásértékkel (1 pF=1/106µF), mikrofaradokban (µF) kellően nagy értékén (1 uF=1/106 F). Az elektromos kapacitás kiszámításához szükségesa lemezek között felgyülemlett töltés mennyiségét elosztjuk a köztük lévő potenciálkülönbség modulusával (a kondenzátor feszültsége). A kondenzátor töltése ebben az esetben a kérdéses készülék egyik lapján felhalmozódó töltés. A készülék 2 vezetékén modulusukban azonosak, de előjelben különböznek, így összegük mindig nulla. A kondenzátor töltését coulombban (C) mérjük, és Q betűvel jelöljük.
Feszültség az elektromos készüléken
Az általunk vizsgált eszköz egyik legfontosabb paramétere a letörési feszültség – a kondenzátor két vezetője közötti potenciálkülönbség, ami a dielektromos réteg elektromos meghibásodásához vezet. Azt a maximális feszültséget, amelynél nincs meghibásodás a készülékben, a vezetők alakja, a dielektrikum tulajdonságai és vastagsága határozza meg. Elfogadhatatlanok az olyan üzemi körülmények, amelyek mellett az elektromos készülék lapjain lévő feszültség közel esik a leállási feszültséghez. A kondenzátor normál üzemi feszültsége többszöröse az áttörési feszültségnek (két-háromszorosa). Ezért a választásnál ügyeljen a névleges feszültségre és kapacitásra. A legtöbb esetben ezen mennyiségek értéke magán a készüléken vagy az útlevélben van feltüntetve. A névleges feszültséget meghaladó feszültséghez kondenzátor beépítése a hálózatba leállással fenyeget, a kapacitás értékének a névleges értéktől való eltérése pedig magasabb harmonikusok felszabadulásához és a készülék túlmelegedéséhez vezethet.
A kondenzátorok megjelenése
A kondenzátorok kialakítása leheta legváltozatosabb. Ez az eszköz elektromos kapacitásának értékétől és rendeltetésétől függ. A vizsgált eszköz paramétereit külső tényezők nem befolyásolhatják, ezért a lemezeket úgy alakítják ki, hogy az elektromos töltések által létrehozott elektromos tér a kondenzátor vezetői között egy kis résben koncentrálódjon. Ezért két koncentrikus gömbből, két lapos lemezből vagy két koaxiális hengerből állhatnak. Ezért a kondenzátorok lehetnek hengeresek, gömb alakúak és laposak a vezetők alakjától függően.
Állandó kondenzátorok
Az elektromos kapacitás változásának természete szerint a kondenzátorokat állandó, változó kapacitású eszközökre vagy trimmerekre osztják. Nézzük meg közelebbről az egyes típusokat. Rögzített kondenzátorok azok az eszközök, amelyek kapacitása működés közben nem változik, azaz állandó (a kapacitás értéke a hőmérséklettől függően még elfogadható határok között ingadozhat). Vannak olyan elektromos készülékek is, amelyek működés közben megváltoztatják elektromos kapacitásukat, ezeket változóknak nevezzük.
Mitől függ a C egy kondenzátorban
Az elektromos kapacitás a vezetők felületétől és a köztük lévő távolságtól függ. Többféleképpen módosíthatja ezeket a beállításokat. Vegyünk egy kondenzátort, amely kétféle lemezből áll: mozgatható és rögzített. A mozgatható lemezek a rögzítettekhez képest elmozdulnak, aminek következtében a kondenzátor kapacitása megváltozik. A változó analógok az analóg beállítására szolgálnakeszközöket. Sőt, a kapacitás működés közben változtatható. A trimmer kondenzátorokat a legtöbb esetben a gyári berendezések hangolására használják, például a kapacitás empirikus kiválasztására, ha a számítás lehetetlen.
Kondenzátor az áramkörben
A kérdéses eszköz az egyenáramú áramkörben csak abban a pillanatban vezet áramot, amikor a hálózatra csatlakozik (ebben az esetben a készülék a forrásfeszültségre töltődik vagy újratöltődik). Miután a kondenzátor teljesen feltöltődött, nem folyik rajta áram. Ha a készüléket váltakozó áramú áramkörre csatlakoztatjuk, a kisütési és töltési folyamatok váltakoznak egymással. Változásuk periódusa megegyezik az alkalmazott szinuszos feszültség rezgési periódusával.
A kondenzátorok jellemzői
A kondenzátor az elektrolit állapotától és anyagától függően, amelyből áll, lehet száraz, folyékony, oxid-félvezető, oxid-fém. A folyékony kondenzátorok jól hűtöttek, ezek az eszközök jelentős terhelés mellett is működhetnek, és olyan fontos tulajdonságuk van, mint a dielektromos öngyógyulás meghibásodáskor. A figyelembe vett száraz típusú elektromos készülékek meglehetősen egyszerű felépítésűek, valamivel kisebb a feszültségveszteség és a szivárgási áram. Jelenleg a száraz készülékek a legnépszerűbbek. Az elektrolit kondenzátorok fő előnye alacsony költségük, kompakt méretük és nagy elektromos kapacitásuk. Az oxidanalógok polárisak (a hibás csatlakozás meghibásodáshoz vezet).
Hogyan csatlakozz
A kondenzátor egyenáramú áramkörhöz való csatlakoztatása a következőképpen történik: az áramforrás plusz (anódja) az oxidfilmmel bevont elektródához csatlakozik. Ennek a követelménynek a be nem tartása dielektromos tönkremenetelhez vezethet. Ez az oka annak, hogy a folyadékkondenzátorokat váltakozó áramú áramkörbe kell csatlakoztatni, két azonos szakaszt egymással ellentétes sorba kötve. Vagy vigyen fel oxidréteget mindkét elektródára. Így egy nem poláris elektromos készüléket kapunk, amely mind egyenárammal, mind szinuszos árammal működő hálózatokban működik. De mindkét esetben a kapott kapacitás fele akkora lesz. Az egypólusú elektromos kondenzátorok nagyok, de beépíthetők a váltakozó áramú áramkörökbe.
A kondenzátorok fő alkalmazása
A "kondenzátor" szót különféle ipari vállalkozások és tervezőintézetek dolgozói hallhatják. Miután foglalkoztunk a működési elvvel, a jellemzőkkel és a fizikai folyamatokkal, megtudjuk, miért van szükség kondenzátorokra például az áramellátó rendszerekben? Ezekben a rendszerekben az akkumulátorokat széles körben használják az ipari vállalatok építkezésében és rekonstrukciójában az RFC meddőteljesítményének kompenzálására (a hálózat tehermentesítése a nem kívánt túlcsordulásoktól), ami csökkenti az áramköltségeket, megtakarítja a kábeltermékeket és jobb minőségű villamos energiát szállít a fogyasztónak.. A reaktív energiaforrások (Q) teljesítményének, módjának és csatlakozási helyének optimális megválasztása a villamosenergia-rendszerek (EPS) hálózatábanjelentős hatással van az EPS gazdasági és műszaki teljesítményére. Kétféle KRM létezik: keresztirányú és hosszanti. Keresztirányú kompenzáció esetén a kondenzátortelepek a terheléssel párhuzamosan kapcsolódnak az alállomás sínekjéhez, és söntnek (SHBK) nevezik. Longitudinális kompenzáció esetén az akkumulátorok a tápvezeték átvágásába tartoznak, és SPC-nek (longitudinális kompenzációs eszközök) nevezik. Az akkumulátorok különálló eszközökből állnak, amelyek különféle módon csatlakoztathatók: sorosan vagy párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok. A sorba kapcsolt eszközök számának növekedésével a feszültség nő. Az APC a terhelések fázisonkénti kiegyenlítésére, az ív- és érctermikus kemencék termelékenységének és hatékonyságának növelésére is szolgál (ha az APC speciális transzformátorokon keresztül van bekapcsolva).
A 110 kV feletti feszültségű távvezetékek egyenértékű áramkörein a kapacitív vezetést a föld felé kondenzátorként jelölik. A vezeték tápellátása a különböző fázisú vezetők közötti kapacitásnak, valamint a fázisvezeték és a földelés által alkotott kapacitásnak köszönhető. Ezért a hálózat üzemmódjainak, az erőátviteli vezetékek paramétereinek kiszámításához és az elektromos hálózat károsodási helyeinek meghatározásához a kondenzátor tulajdonságait használják.
További alkalmazások
Ez a kifejezés a vasutasoktól is hallható. Miért van szükségük kondenzátorokra? Villamos mozdonyokon és dízelmozdonyokon ezeket az eszközöket az elektromos eszközök érintkezőinek szikrázásának csökkentésére, az egyenirányítók által generált pulzáló és impulzusáram kisimítására használják.megszakítók, valamint szimmetrikus szinuszos feszültség generálása az elektromos motorok táplálására.
Ez a szó azonban leggyakrabban egy rádióamatőr szájáról hallatszik. Miért kell neki kondenzátor? A rádiótechnikában nagyfrekvenciás elektromágneses rezgések létrehozására használják, simítószűrők, tápegységek, erősítők és nyomtatott áramköri lapok részét képezik.
Minden autós kesztyűtartójában talál egy-két ilyen elektromos készüléket. Miért van szükség kondenzátorra egy autóban? Ott az akusztikus rendszerek erősítő berendezéseiben használják a kiváló minőségű hangvisszaadás érdekében.
