Kako se kondenzator puni u kolu naizmjenične struje. Princip rada kondenzatora

Prošlo je dosta vremena otkako je von Kleist - ne vojskovođa, već svećenik - odlučio da zgrabi rukom teglu (bocu) napunjenu vodom sa spuštenom elektrodom. Danas postoji veliki izbor dizajna kondenzatora. Nemoćni smo obećati da ćemo uzeti u obzir 100%, dat ćemo ideju o principima rada kondenzatora, tehničkim karakteristikama. Nadamo se da će pregled biti uspješan.

Pazite, kondenzator radi: istorija Leyden tegle

Lakše je početi sa statičkim nabojem. Naučnici su primijetili da je provodnik sposoban akumulirati električnu energiju na svojoj površini. Gustina distribucije je ista na cijelom području. Ključna razlika između metala i dielektrika koji akumuliraju naboj. Kada naseljavaju komad željeza, nosioci struje imaju tendenciju da zauzmu ekstremni položaj, odbijajući se jedni od drugih. Kao rezultat toga, ravnomjerno se akumuliraju na površini.

Na principu su stvoreni generatori koji mogu akumulirati naboj s potencijalom od milion volti. Kada dodirnete dio koji nosi struju, osoba će jednostavno biti spaljena. Kondenzatori rade na sličan način. Formiraju ih provodnici čija je površina znatno povećana. Postignuto razne metode. U elektrolitičkim kondenzatorima aluminijumska folija je namotana. Mali cilindar može sadržati mnogo metara metalne trake.

Hajde da objasnimo posao. Kada se na metalu (provodnoj površini) pojavi naboj, počinje površinska distribucija. Godine 1745. svećenik-advokat Ewald Jürgen von Kleist otkrio je da držanjem tegle vode u rukama može skladištiti struju unutra. Dlan služi kao provodna ploča, zapremina tečnosti (prema vanjska površina) - drugi. Staklo djeluje kao dielektrična barijera. Kada se elektroda spusti u vodu, nosači imaju tendenciju da zauzmu ekstremni položaj, brazdajući površinu. Kroz staklo polje djeluje na dlan, a slični procesi počinju kao odgovor (naboj privlači nosioce suprotan znak).

Kasnije su odlučili zamotati posudu u foliju, a rezultat je bio Leyden tegla - prvi funkcionalni kondenzator na Zemlji koji je izumio čovjek. Dogodilo se kada je Pieter van Musschenbrouck postao impresioniran snagom električnog udara koji je dobio tokom eksperimenta. Postalo je jasno: eksperimenti su bili nesigurni, ruku treba zamijeniti. Naučnici su napisali: izbegava da iskuša sudbinu po drugi put zarad kraljevstva Francuske. Danac Daniel Gralat bio je prvi koji je smislio paralelno povezivanje Leyden tegli, obezbjeđujući veći kapacitet sistema. Dizajnom podsjeća na modernu olovno-kiselinsku bateriju.

Smiješno je, takvi uređaji su se koristili do 1900. godine, ulazak radio komunikacija natjerao nas je da tražimo nove načine za rješavanje problema, korištene su relativno visoke frekvencije električnih signala. Kao rezultat toga, pojavili su se prvi papirni kondenzatori; uljni list je odvojio dvije ploče folije umotane u cilindar jedna od druge. Postepeno, s razvojem proizvodnje, drugi materijali su se počeli koristiti kao izolatori:

Keramika.
Mica.
Papir.

Ali pravi proboj u dizajnu kondenzatora dogodio se kada su ljudi smislili zamijeniti dielektrik slojem oksida na oksidiranoj površini metala. To se tiče elektrolitski kondenzatori. Jedan cilindar folije je obložen oksidom. Danas se češće koristi jetkanje (namjerna oksidacija materijala djelovanjem agresivnih sredina), ali ako su tehnički zahtjevi visoki, koristi se eloksiranje. Dozvoljavam da dobiješ glatka površina, čvrsto uz elektrodu suprotnog predznaka.

Poklopci su oksidirana folija i papir impregniran elektrolitom. Razdvojeni su tankim slojem oksida, što omogućava dobijanje neverovatnih kapaciteta, jedinica do desetina mikrofarada relativno male zapremine. Tehničke karakteristike kondenzatora su jednostavno nevjerovatne. Druga rola aluminijska folija služiće kao jednostavan provodnik struje, jedan je kontakt. Oksid ima jednu neverovatna nekretnina- provodi struju u jednom smjeru. Kada se elektrolitički kondenzator spoji na pogrešnu stranu, dolazi do eksplozije (uništenje dielektrika, ključanje elektrolita, stvaranje pare, pucanje kućišta).

Odbijajući da služi kao dielektrik, razdvojni sloj postaje provodnik. Zbog naglog povećanja temperature područja, između metala i elektrolita počinje lavinska reakcija, a kondenzator bubri. Mnogi radio amateri, izbjegavamo reći da će taj proces pružiti malo zabave pažljivom gledaocu.

Zašto je kondenzatoru potreban dielektrik?

Primijećeno je da ako stavite izolacijski materijal između ploča kondenzatora, kapacitivnost se povećava. Stručnjaci su dugo bili zbunjeni, koncept je otkriven dielektrična konstanta. Ispostavilo se da se, prema Gaussovoj teoremi, jačina polja ploča može povezati sa kapacitivnošću kondenzatora. Ispada da izolator osigurava akumulaciju naboja metalima, skupljajući nosioce suprotnog predznaka na površini. Vjerujemo da su čitatelji pogodili: stvaraju polje usmjereno prema izvornom, uzrokujući slabljenje koje povećava kapacitet strukture.

Kondenzatorski dielektrik

Tablice pokazuju: papir, keramika ne izlazi najbolji materijali. Vrijednosti sumporne kiseline dostižu 150 jedinica, gotovo dva reda veličine više. Štaviše, u svom čistom obliku tvar je izolator. Stoga će možda doći dan kada će princip rada kondenzatora biti ostvaren ne otopinom, već čistom sumpornom kiselinom. Famous olovne baterije različito skladište energiju (reakcija). Razmotrene opcije nisu jedine; one su rasprostranjenije.

Globalno, kondenzatore dijelimo u dvije porodice:

Elektrolitički (polarni).
Nepolarni.

Pričali su o uređenju prvih. Razlika je ograničena na materijal obloge. Titanov oksid ima dielektričnu konstantu blizu sto. Jasno je da je materijal poželjniji za stvaranje visokokvalitetnih proizvoda. Cijena je visoka. Barijum titanat pokazuje veću dielektričnu konstantu. Gotovo svaki kondenzator je formiran od ploča. Dielektrik dodaje kapacitet proizvodu. Češće najbolji modeli kondenzatori sadrže vrijedne metale, paladij, platinu.

Označavanje, tehničke karakteristike kondenzatora

Oznaka kondenzatora sadrži parametar za maksimalni dozvoljeni radni napon. Oznaka je data u skladu sa GOST 25486, a zatim pojašnjenja dostižu industrijske standarde. Na primjer, ocjena je naznačena u skladu s GOST 28364. Gotovo je nemoguće pronaći poseban standard za elektrolitičke kondenzatore. Međutim, autori su to učinili, pozivamo čitatelje da prouče GOST 27550. Na kućištu sve vrste kondenzatora sadrže sljedeće oznake:

Oznake kućišta

Logo proizvođača.
Tip kondenzatora.

Teško je reći sa sigurnošću; većina elektrolitskih kondenzatora je označena slovom K, nekoliko brojeva, često odvojenih crticom. Slijedeći logiku, na internetu ćemo pronaći odgovarajući standard ili druge materijale.

Prema pravilima GOST 28364, denominacija se sastoji od 3-5 znakova, od kojih je jedan slovo.

P znači prefiks pico, n - nano, mk - mikro. Ako se apoen dopuni razlomkom, zauzima zadnje mjesto, iza slova. Serija kapacitivnosti (nepotpuna) vrijednosti data je GOST 28364 koristeći primjere. Da li su norme ovog standarda praktično ispunjene? Nije za elektrolitičke kondenzatore. Očigledno uzrokovano velikim denominacijama. Na K50-6 lako možete vidjeti natpis poput 2000 uF. Prema GOST 28364, trebao bi izgledati kao 2m0. Za elektrolitičke kondenzatore koristi se GOST 11076. Uz kodirane oznake (GOST 28364), dozvoljena je tradicionalna oznaka (2000 μF). Vidite, svrha kondenzatora često određuje način na koji su označeni. Često se javljaju elektrolitičke sastavni dio filteri za napajanje. Ovdje vam je potrebna veća ocjena, funkcionalnost se vrlo razlikuje od principa rada kondenzatora razdjelnih grana krugova naizmjenična struja.

Ako je, prema prethodnim standardima, radni napon oznake kondenzatora stavljen na prvo mjesto, u moderni modeli obrnuto. Oznaka je izražena u voltima.

Oznake elektrolitičkih kondenzatora

To je radni napon, a ne probojni napon. Kondenzatorske jedinice lako sagorevaju kada se sagore uz povišene vrijednosti. Tanji sloj dielektrika, do kvara dolazi lakše. Postoji kontradikcija između razmaka koji razdvaja ploče (manja - veća ocjena) i želje za povećanjem radnog napona.

Dozvoljeno odstupanje kapacitivnosti se često prešućuje.

Proces starenja odvodi denominaciju izvan operativnih granica. Možemo reći da ono za šta je potreban kondenzator ne može se proizvesti korištenjem proizvoda s isteklim rokom trajanja. Međutim, radio amateri to rade na svoj način. Zvone kondenzator, određuju novu vrijednost, traže pomoć testera i koriste ga.

Slovo B je za kondenzatore za sve klime.
Prije punjenja kondenzatora, pokušajte razumjeti da li je polarni (elektrolitski).

Proizvod može eksplodirati. Naravno, polarni kondenzator se ne može spojiti na krug naizmjenične struje. Ne postoji jedinstvena vrsta označavanja, u papiru je propisano: zahtjevi se mogu odrediti prema industriji tehničke specifikacije. Na primjer, znaci plus/minus. Na uvezenim proizvodima negativni pol je označen svijetlom prugom tamnog tijela.

Označavanje se završava datumom izlaska (mjesec, godina), cijenom.

Jasno je, ovo drugo sa modernim ekonomskim uslovima nije relevantno. Možete, na primjer, naznačiti - prije aneksije Krima toliko, poslije - takvu i takvu vrijednost. Naravno, bilo bi moguće primijeniti cu, kao što je bilo uobičajeno nakon perestrojke, proizvođači odlaze na jednostavan način– zanemarite sitnice (trošak).

Imajte na umu da kondenzator može dugo vremena naplata trgovine. Postoji opasnost od strujnog udara. Svaki serviser koji radi sa radio opremom zna: početku popravke prekidačkog napajanja prethodi proces pražnjenja kondenzatora. Češće se to radi pomoću sijalice, zabranjene standardima, uvrnute u utičnicu. Dvije gole žice spojene su na dijelove strujnog kruga, impuls za kratko vrijeme pali spiralu. Inače, struktura se često ubacuje umjesto osigurača kako bi se shvatilo da li je struja još uvijek visoka u krugu (to znači da postoji kvar i zahtijeva dalju dijagnostiku).

Prepoznavanje kvara kondenzatora zahtijeva vještinu, ali je izvodljivo uz specifično znanje. Morate imati pri ruci jednostavan multimetar. Već smo vam rekli kako provjeriti kondenzator pomoću testera, čitatelje upućujemo na odgovarajuću recenziju, a uz dopuštenje ugledne javnosti, žurimo da se odmorimo.

Koriste se u tajmerima jer otpornici omogućavaju sporo punjenje i pražnjenje. Induktori zajedno sa kondenzatorima prisutni su u krugovima oscilatornih kola prijemnih i predajnih uređaja. IN razni dizajni napajanja, oni efikasno izglađuju talase napona nakon procesa ispravljanja.

Lako prolazi kroz kondenzatore, ali kasni. Ovo omogućava proizvodnju filtera za razne namjene. U električnim i elektronskim kolima, kondenzatori pomažu u usporavanju procesa kao što su povećanje ili smanjenje napona.

Kondenzator: princip rada

Osnovni princip rada kondenzatora je njegova sposobnost pohranjivanja električnog naboja. Odnosno, može se napuniti ili isprazniti u pravo vrijeme. Ovo svojstvo se najjasnije manifestuje kada su paralelne ili serijska veza kondenzator sa induktorom u krugovima predajnika ili radio prijemnika.

Ova veza vam omogućava da dobijete periodičnu promjenu polariteta na pločama. Prvo, prva ploča je nabijena pozitivnim nabojem, a zatim druga ploča preuzima negativan naboj. Nakon potpunog pražnjenja, punjenje se odvija u suprotnom smjeru. Umjesto pozitivnog naboja, ploča prima negativan naboj i obrnuto, negativna ploča postaje pozitivno nabijena. Ova promjena polariteta se događa nakon svakog punjenja i pražnjenja. Ovaj princip rada je osnova za generatore ugrađene u analogne primopredajne uređaje.

Glavna karakteristika je električni kapacitet

Kada se razmatra princip rada kondenzatora, ne treba zaboraviti na takvu karakteristiku kao što je električni kapacitet. Prije svega, to leži u sposobnosti kondenzatora da zadrži električni naboj. To jest, što je veći kapacitet, to veća vrijednost naplata se može uštedjeti.

Measurement električni kapacitet Kondenzator se proizvodi u faradima i označava se slovom F. Međutim, jedan farad je vrlo velika kapacitivnost, stoga se u praksi koriste manje jedinice, kao što su mikro-, nano- i pikofaradi.

Predstavlja određenu poteškoću zbog razne opcije oznake.

VI. Ovisnost kapacitivnosti kondenzatora o vremenu i temperaturi

V. Polarizacija dielektrika

IV. Nazivni kapacitet i dozvoljena odstupanja

III. Kapacitet

Sistem simbola i označavanja kondenzatora

II. Klasifikacija kondenzatora

U zavisnosti od odredišta razlikovati uobičajene kondenzatore i posebne namjene. Grupa opće namjene uključuje široko korištene kondenzatore koji se koriste u većini tipova i klasa opreme (niskonaponski kondenzatori). Svi ostali kondenzatori su posebni. To uključuje visokonaponsko, pulsno, suzbijanje buke, pokretanje, dozimetriju itd.

Po prirodi promjene kapaciteta Postoje kondenzatori fiksnog kapaciteta, promjenljive kapacitivnosti i kondenzatori za podešavanje. Za kondenzatore konstantnog kapaciteta, kapacitet je fiksan i ne mijenja se tokom rada. Varijabilni kondenzatori - omogućavaju promjenu kapacitivnosti tokom rada opreme. Kontejner se može kontrolisati mehanički, električni napon(varikonde) i temperaturu (termokondenzatori). Kapacitet kondenzatori za podešavanje menja se tokom jednokratnih ili periodičnih podešavanja i ne menja se tokom rada opreme.

Po prirodi zaštite od vanjski faktori Kondenzatori se izrađuju nezaštićeni, zaštićeni, neizolovani, izolovani, zapečaćeni i zapečaćeni. Nezaštićeni kondenzatori omogućavaju rad u uslovima visoka vlažnost samo kao dio zatvorene opreme. Zaštićeni kondenzatori omogućavaju rad u opremi bilo kojeg dizajna. Neizolovani kondenzatori ne dozvoljavaju da njihovo kućište dodiruje šasiju opreme. Izolirani kondenzatori imaju dobar izolacijski premaz (komponente, plastika, itd.) i omogućavaju tijelu da dodirne šasiju ili dijelove opreme pod naponom. Zapečaćeni kondenzatori – imaju strukturu kućišta zapečaćenu organskim materijalima. Zapečaćeni kondenzatori - imaju zapečaćeni dizajn kućišta koji eliminiše mogućnost komunikacije okruženje sa svojim unutrašnjim prostorom. Zaptivanje se vrši pomoću keramike i metalne kutije ili staklene boce.

Sistem simbola i označavanje kondenzatora mogu biti skraćeni ili potpuni.

U skladu sa trenutni sistem skraćeno simbol sastoji se od slova i brojeva.

Prvi element je slovo ili kombinacija slova koja označava podklasu kondenzatora: K - konstantna kapacitivnost; CT – podešavanje; KP – varijabilni kapacitet; KS – kondenzatorski sklopovi.

Drugi element, broj, označava grupu kondenzatora u zavisnosti od dielektričnog materijala.

Treći element je broj, ispisan crticom i označava registarski broj određene vrste kondenzatora. Treći element također može uključivati slovnu oznaku.

Puni simbol kondenzatora sastoji se od skraćene oznake, oznake i vrijednosti glavnih parametara i karakteristika potrebnih za naručivanje i evidentiranje projektne dokumentacije, oznake klimatskog projekta i isporuke.

Na primjer:

Keramički kondenzator sa fiksnim kondenzatorom Nazivni napon do 1600 V s matični broj 17 ima skraćeni simbol K10-17;

Trimer keramički kondenzator sa matičnim brojem 25 je skraćeno KT4-25;

Keramički kondenzator K10-7V, za sve klimatske uslove sa temperaturnim koeficijentom kapaciteta jednakim nazivni kapacitet 27pF, sa tolerancijom od ±10%, isporučuje se u skladu sa GOST 5.621-70 ima pun simbol:

K10-7V-M47-27pF±10% GOST 5.621-70

Kodirane oznake su namijenjene za označavanje malih kondenzatora i za pisanje na višeelementima malog formata električni dijagrami. Potpuna oznaka se sastoji od značenja nazivni kapacitet(cifra) i oznake jedinica (pF, µF, F). Na primjer: 1,5 pF (1P5 ili 1p5), 0,1 µF, 10 F.

Glavno svojstvo kondenzatora je njegov kapacitet, odnosno sposobnost akumulacije na pločama električni naboj. Izraženo omjerom:

Gdje Q– električni naboj na pločama kondenzatora u kulonima [C];

U– napon primijenjen na ploče [V].

Farad je velika jedinica, pa se za procjenu kapacitivnosti koriste manje jedinice, između kojih postoji sljedeći odnos:

Kapacitet kondenzatora ovisi o njegovim geometrijskim dimenzijama (o površini ploča i udaljenosti između njih) i vrsti dielektrika (o dielektričnoj konstanti)

Kapacitet ravni kondenzator izraženo formulom:

[Ž] ,

Gdje S– područje obloge;

h– debljina dielektrika [m].

Za ravni kondenzator sa više ploča sastavljen od N ploče povezane kroz jednu paralelno:

[F] ,

Gdje h– razmak između ploča.

Za cilindrični kondenzator, koji je dva koaksijalna provodna cilindra odvojena dielektrikom: