Напряжение на пластинах конденсатора формула. Что такое конденсатор

Простейший конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Такой конденсатор называется плоским . Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами (рис. 1.6.1); однако, вблизи краев пластин и в окружающем пространстве также возникает сравнительно слабое электрическое поле, которое называют полем рассеяния . В целом ряде задач приближенно можно пренебрегать полем рассеяния и полагать, что электрическое поле плоского конденсатора целиком сосредоточено между его обкладками (рис. 1.6.2). Но в других задачах пренебрежение полем рассеяния может привести к грубым ошибкам, так как при этом нарушается потенциальный характер электрического поля (см. § 1.4 ).

Конденсаторы - это пассивные устройства, используемые в электронных схемах для хранения энергии в виде электрического поля. Это комплимент индукторов, которые хранят энергию в виде магнитного поля. Идеальный конденсатор является эквивалентом разомкнутой цепи для прямых токов и представляет собой полное сопротивление переменным токам, зависящим от частоты тока. Реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте действующего на него сигнала. Конденсаторы первоначально назывались «конденсаторами» по той причине, что восходит к дням Лейденской банки, где считалось, что электрические заряды накапливаются на пластинах через процесс конденсации.

Каждая из заряженных пластин плоского конденсатора создает вблизи поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого выражается соотношением

Согласно принципу суперпозиции, напряженность поля, создаваемого обеими пластинами, равна сумме напряженностей и полей каждой из пластин:

Свойство емкости, которое выступает против изменения напряжения, используется для целей передачи сигналов с высокочастотной составляющей, в то же время предотвращая передачу сигналов компонентов более низкой частоты. Эта статья поможет вам понять некоторые отраслевые стандарты, установленные для качества, безопасности и производительности конденсатора, и даст вам представление о выборе конденсаторов на рабочем месте.

Почти каждый мотор оснащен либо стартовым конденсатором, либо конденсатором, либо и тем, и другим. Стартовый конденсатор подключается к электрической цепи двигателя в покое. Он дает двигателю первоначальный «толчок» при запуске, кратковременно увеличивая его пусковой момент и позволяя быстро и быстро переключаться на двигатель.

Вне пластин вектора и направлены в разные стороны, и поэтому E = 0. Поверхностная плотность σ заряда пластин равна q / S , где q – заряд, а S – площадь каждой пластины. Разность потенциалов Δφ между пластинами в однородном электрическом поле равна Ed , где d – расстояние между пластинами. Из этих соотношений можно получить формулу для электроемкости плоского конденсатора:

Как заряжается и разряжается конденсатор?

Как только двигатель достигнет определенной скорости, пусковой конденсатор отключается от обмоточной цепи с помощью переключателя. Если мотор опустится ниже этой скорости, конденсатор будет снова включен в электрическую цепь, чтобы привести двигатель в требуемую скорость.

Предназначен для непрерывной работы, конденсатор питания всегда остается под напряжением и подключен к электрической цепи двигателя. Типичный номинальный ток конденсатора составляет от 2 мкФ до 80 мкФ и рассчитан на 370 В или 440 В переменного тока. Правильно выполненный конденсатор увеличивает эффективность работы двигателя, обеспечивая надлежащий «фазовый угол» между напряжением и током для создания вращательного электрического поля, необходимого двигателю.

Сферический и цилиндрический конденсатор .

Примерами конденсаторов с другой конфигурацией обкладок могут служить сферический и цилиндрический конденсаторы.Сферический конденсатор – это система из двух концентрических проводящих сфер радиусов R 1 и R 2 . Цилиндрический конденсатор – система из двух соосных проводящих цилиндров радиусов R 1 и R 2 и длины L . Емкости этих конденсаторов, заполненных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, выражаются формулами:

Насколько важно, чтобы он соответствовал номиналу емкости, указанному двигателем? Короче говоря, это очень важно - даже критично. Для обеспечения правильной работы двигателя, которую производитель разработал для этого и для предотвращения повреждения двигателя, всегда используйте тот же номинальный номинал емкости, который указан на заводской табличке двигателя.

На рейтинг микрофарадов всегда существует уровень допуска. При этом это означает, что конденсатор 40 мкФ может работать от 6 до 4 мкФ и по-прежнему считать проходящим конденсатором. Когда инженеры проектируют двигатели, они учитывают этот диапазон допуска. Они определяют номинальный номинал вместе с допуском, чтобы убедиться, что, если конденсатор должен быть заменен, двигатель обеспечит ту же производительность, для которой он был предназначен.

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов.

Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов (рис. 1.6.3) напряжения на конденсаторах одинаковы: U 1 = U 2 = U , а заряды равны q 1 = С 1 U и q 2 = C 2 U . Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C , заряженный зарядом q = q 1 + q 2 при напряжении между обкладками равном U . Отсюда следует

Учитывая приведенное выше объяснение для диапазонов допуска, не рекомендуется использовать 35 мкФ вместо 40 мкФ. Как вы можете видеть, высокая сторона токочувствительности емкостью 35 мкФ не соответствует низкой стороне допустимого значения емкости конденсатора 40 мкФ, который вы пытаетесь заменить. Это также одинаково для 5 мкФ и 4 мкФ конденсаторов.

Формула электрической емкости сферического конденсатора

Использование конденсаторов с несоответствующим размером может иметь множество негативных последствий для двигателя. Любой сценарий может привести к одному или нескольким из следующих действий.

Вызывает потерю износа подшипников и потери смазки.
Увеличивает потребление энергии, сокращает срок службы системы и двигателя.
Приводит к ненадлежащему циклу увеличения количества других компонентов.

Двигатели спроектированы с определенным номинальным номиналом и допуском.

При последовательном соединении (рис. 1.6.4) одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов: q 1 = q 2 = q , а напряжения на них равны и Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U 1 + U 2 . Следовательно,

Если что-либо выходит за пределы этого рейтинга, двигатель будет работать быстрее или медленнее. В любом случае конечный результат будет состоять в том, что машина не будет работать должным образом, а двигатель, конденсатор или любой другой компонент в машине получит дополнительный стресс, который может повредить, вызвать шум и потребовать ремонта.

Были также вопросы о том, какое напряжение следует использовать при замене конденсаторов. Эмпирическое правило всегда должно быть больше или равно номинальному напряжению, которое требуется двигателю. Требуемое напряжение всегда указано на заводской табличке двигателя. Использование конденсатора с более низким напряжением не повредит систему, но это ускорит конец жизни конденсатора.

При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей.

Формулы для параллельного и последовательного соединения остаются справедливыми при любом числе конденсаторов, соединенных в батарею.

Характеристика проводника (конденсатора), мера его способности накапливать электрический заряд.

Если блок отопления или кондиционирования воздуха увеличивает напряжение на конденсаторе, срок службы конденсатора будет значительно снижен. На обратной стороне, если блок отопления или кондиционирования воздуха уменьшает напряжение на конденсаторе, срок службы конденсатора увеличивается.

Несмотря на то, что конденсатор является недорогим компонентом, установка неправильного размера может оказать огромное влияние на всю систему! Существуют различные инструменты для обеспечения хорошего качества конденсаторов, и это электрические и механические испытания, описанные в нескольких стандартах на конденсаторы. Для долговременной надежности основным и единственным инструментом является высоко ускоренное тестирование жизни. Сегодня многие отраслевые стандарты выходят на рынок, основными из которых являются.

Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), которые разделены диэлектриком. На емкость конденсатора не должны влиять окружающие тела, поэтому проводникам придают такую форму, чтобы поле, которое создается накапливаемыми зарядами, было сосредоточено в узком зазоре между обкладками конденсатора. Этому условию удовлетворяют: 1) две плоские пластины; 2) две концентрические сферы; 3) два коаксиальных цилиндра. Поэтому в зависимости от формы обкладок конденсаторы делятся на плоские, сферические и цилиндрические.

В течение последних нескольких лет на рынке наблюдался рост спроса на качественные конденсаторы. Похоже, что многие производители отрезали углы от качества материала и производственных процессов, так что, несмотря на то, что конденсаторы хорошо тестируются на полке, они не выдерживают более 6-12 месяцев в полевых условиях. Очевидно, что с более дешевыми материалами и устранением некоторых производственных процессов цена конденсатора упала до очень низких уровней. В руке с этими более низкими ценами на рынке также наблюдаются конденсаторы с чрезвычайно низким полевым ресурсом.

Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой, поэтому свободные заряды, которые возникают на разных обкладках, равны по модулю и противоположны по знаку. Под емкостью конденсатора понимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (φ1 - φ2) между его обкладками

Большинство, если не все конденсаторы будут испытывать то же самое с полки, но в течение всего срока службы конденсатора вы увидите резкие изменения от одного поставщика к другому. Именно здесь вступают в силу отраслевые стандарты. Этот стандарт использовался и по-прежнему в основном используется в США и применяется только к приложениям для запуска двигателя с конденсатором.

Этот стандарт включает проверку надежности с двумя коэффициентами ускорения, которые включают приложенное напряжение и приложенную температуру. Потери микрофарада: более 5% Прирост коэффициента диссипации: не обсуждается Разрешения: 1 единица из 12 единиц. Этот стандарт использует только один коэффициент ускорения для теста надежности. В этом стандарте разные рейтинги классов определяют разную продолжительность жизни конденсаторов. Различные рейтинги классов зависят от количества испытательных часов, через которые проходит конденсатор.

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

Коэффициент усиления диссипации: не обсуждается. . Он не только охватывает приложения для запуска двигателя, но также включает в себя конденсаторы, используемые в высокоинтенсивном разрядном освещении и приложения общего назначения, такие как источники питания и банки коррекции коэффициента мощности.

Вы получаете то, за что платили?

Потери микрофарада: более 3% Коэффициент усиления диссипации: более 15% Разрешенные отказы: определяется между клиентом и поставщиком. Главное, что нужно помнить, это то, что все конденсаторы будут хорошо тестироваться из коробки, но это зависит от продолжительности жизни конденсатора. Рекомендация - сделать домашнее задание перед покупкой продуктов с конденсаторами. Это может сэкономить вам деньги и головные боли по дороге.

Конденсаторы можно классифицировать по следующим признакам и свойствам:

1) по назначению - конденсаторы постоянной и переменной емкости;

2) по форме обкладок различают конденсаторы плоские, сферические, цилиндрические и др.;

Процессы, происходящие в конденсаторе

Не бойтесь спросить производителей о своих возможностях для проверки надежности. Любой уважаемый производитель сможет обсудить это с вами. Из этого вы сможете сами оценить качество конденсаторного продукта. Экономия нескольких долларов на конденсаторах может привести к тому, что вы потратите сотни долларов в долгосрочной перспективе, поэтому важно понимать, что вы получаете.

Поляризированные и неполяризированные конденсаторы

Емкость - это способность хранить электрическую энергию. Почти все, включая вас, может хранить некоторую электроэнергию и, следовательно, иметь емкость. Когда вы протираете ноги через ковер, заряженные частицы, называемые электронами, могут быть перенесены с ковра на вас. Когда положительные и отрицательные заряды разделены, накопленная электрическая энергия увеличивается. Обвинения, которые вы подняли с ковра, дают вам электрическую энергию, которую вы храните, пока не коснетесь чего-то вроде металлической дверной ручки или другого человека, который позволяет освободить энергию.

3) по типу диэлектрика - воздушные, бумажные, слюдяные, керамические, электролитические и т.д.

Так же есть:

Энергия конденсатора:

Ёмкость цилиндрического конденсатора: