Een elektrische condensator is een apparaat dat lading en energie uit een elektrisch veld kan opslaan. In principe bestaat het uit een paar geleiders (platen) gescheiden door een diëlektrische laag. De dikte van het diëlektricum is altijd veel kleiner dan de afmeting van de platen. Op elektrische equivalente circuits wordt de condensator aangegeven door 2 verticale parallelle segmenten (II).
Basisgrootheden en meeteenheden
Er zijn verschillende basisgrootheden die een condensator definiëren. Een daarvan is de capaciteit (Latijnse letter C), en de tweede is de bedrijfsspanning (Latijnse U). Elektrische capaciteit (of gewoon capaciteit) in het SI-systeem wordt gemeten in farads (F). Bovendien wordt als eenheid van capaciteit 1 farad - dat is veel - in de praktijk bijna nooit gebruikt. De elektrische lading van de planeet Aarde is bijvoorbeeld slechts 710 microfarad. Daarom wordt de elektrische capaciteit van condensatoren in de meeste gevallen gemeten in van farad afgeleide hoeveelheden: in picofarads (pF) met een zeer kleine capaciteitswaarde (1 pF=1/106µF), in microfarads (µF) bij zijn voldoende grote waarde (1 uF=1/106 F). Om het elektrisch vermogen te berekenen, is het noodzakelijk:deel de hoeveelheid lading die tussen de platen is verzameld door de modulus van het potentiaalverschil ertussen (spanning over de condensator). De lading van de condensator is in dit geval de lading die zich ophoopt op een van de platen van het apparaat in kwestie. Op 2 geleiders van het apparaat zijn ze identiek in modulus, maar verschillen in teken, dus hun som is altijd gelijk aan nul. De lading van een condensator wordt gemeten in coulombs (C) en wordt aangegeven met de letter Q.
Spanning op elektrisch apparaat
Een van de belangrijkste parameters van het apparaat dat we overwegen, is de doorslagspanning - het potentiaalverschil tussen de twee geleiders van de condensator, wat leidt tot elektrische doorslag van de diëlektrische laag. De maximale spanning waarbij er geen storing van het apparaat is, wordt bepaald door de vorm van de geleiders, de eigenschappen van het diëlektricum en de dikte ervan. Bedrijfsomstandigheden waaronder de spanning op de platen van het elektrische apparaat dicht bij de doorslagspanning ligt, zijn onaanvaardbaar. De normale bedrijfsspanning op de condensator is meerdere malen lager dan de doorslagspanning (twee tot drie keer). Let daarom bij het kiezen op de nominale spanning en capaciteit. In de meeste gevallen wordt de waarde van deze hoeveelheden aangegeven op het apparaat zelf of in het paspoort. Het opnemen van een condensator in het netwerk voor een spanning die de nominale spanning overschrijdt, dreigt door te breken, en een afwijking van de capaciteitswaarde van de nominale waarde kan leiden tot het vrijkomen van hogere harmonischen in het netwerk en oververhitting van het apparaat.
Uiterlijk van condensatoren
Het ontwerp van condensatoren kan zijnhet meest gevarieerd. Het hangt af van de waarde van de elektrische capaciteit van het apparaat en het doel ervan. De parameters van het apparaat in kwestie mogen niet worden beïnvloed door externe factoren, daarom zijn de platen zo gevormd dat het elektrische veld dat door elektrische ladingen wordt gecreëerd, wordt geconcentreerd in een kleine opening tussen de geleiders van de condensator. Daarom kunnen ze bestaan uit twee concentrische bollen, twee vlakke platen of twee coaxiale cilinders. Daarom kunnen condensatoren cilindrisch, bolvormig en plat zijn, afhankelijk van de vorm van de geleiders.
Permanente condensatoren
Afhankelijk van de aard van de verandering in elektrische capaciteit, worden condensatoren onderverdeeld in apparaten met een constante, variabele capaciteit of trimmers. Laten we elk van deze typen nader bekijken. Apparaten waarvan de capaciteit tijdens bedrijf niet verandert, dat wil zeggen dat deze constant is (de capaciteitswaarde kan nog steeds binnen acceptabele limieten fluctueren, afhankelijk van de temperatuur) zijn vaste condensatoren. Er zijn ook elektrische apparaten die hun elektrische capaciteit tijdens bedrijf veranderen, ze worden variabelen genoemd.
Waar hangt C in een condensator van af
Elektrische capaciteit hangt af van het oppervlak van de geleiders en de afstand ertussen. Er zijn verschillende manieren om deze instellingen te wijzigen. Overweeg een condensator, die uit twee soorten platen bestaat: beweegbaar en vast. De beweegbare platen bewegen ten opzichte van de vaste, waardoor de capaciteit van de condensator verandert. Variabele analogen worden gebruikt om de analoog aan te passenapparaten. Bovendien kan de capaciteit tijdens bedrijf worden gewijzigd. Trimmercondensatoren worden in de meeste gevallen gebruikt om fabrieksapparatuur af te stemmen, bijvoorbeeld om de capaciteit empirisch te selecteren wanneer berekening onmogelijk is.
Condensator in circuit
Het betreffende apparaat in het DC-circuit geleidt alleen stroom op het moment dat het is aangesloten op het netwerk (in dit geval wordt het apparaat opgeladen of opgeladen tot de bronspanning). Als de condensator eenmaal volledig is opgeladen, stroomt er geen stroom meer door. Wanneer het apparaat is aangesloten op een wisselstroomcircuit, wisselen de processen van ontladen en opladen elkaar af. De periode van hun afwisseling is gelijk aan de oscillatieperiode van de aangelegde sinusvormige spanning.
Kenmerken van condensatoren
De condensator kan, afhankelijk van de toestand van het elektrolyt en het materiaal waaruit het bestaat, droog, vloeibaar, oxide-halfgeleider, oxide-metaal zijn. Vloeibare condensatoren zijn goed gekoeld, deze apparaten kunnen onder aanzienlijke belasting werken en hebben zo'n belangrijke eigenschap als diëlektrische zelfgenezing tijdens uitval. De beschouwde elektrische apparaten van het droge type hebben een vrij eenvoudig ontwerp, iets minder spanningsverlies en lekstroom. Op dit moment zijn droge apparaten het populairst. Het belangrijkste voordeel van elektrolytische condensatoren is hun lage kosten, compacte afmetingen en hoge elektrische capaciteit. Oxide-analogen zijn polair (onjuiste aansluiting leidt tot storing).
Hoe te verbinden
Het aansluiten van een condensator op een DC-circuit gaat als volgt: de plus (anode) van de stroombron is verbonden met de elektrode, die is bedekt met een oxidefilm. Het niet naleven van deze eis kan leiden tot diëlektrische storing. Het is om deze reden dat vloeibare condensatoren moeten worden aangesloten op een circuit met een wisselstroombron, die twee identieke secties in tegengestelde serie verbindt. Of breng een oxidelaag aan op beide elektroden. Zo wordt een niet-polair elektrisch apparaat verkregen dat werkt in netwerken met zowel gelijkstroom als sinusvormige stroom. Maar in beide gevallen wordt de resulterende capaciteit de helft minder. Unipolaire elektrische condensatoren zijn groot, maar kunnen worden opgenomen in wisselstroomcircuits.
Belangrijkste toepassing van condensatoren
Het woord "condensator" is te horen bij werknemers van verschillende industriële ondernemingen en ontwerpinstituten. Nadat we het werkingsprincipe, kenmerken en fysieke processen hebben behandeld, zullen we ontdekken waarom condensatoren nodig zijn, bijvoorbeeld in voedingssystemen? In deze systemen worden batterijen veel gebruikt in de bouw en wederopbouw bij industriële ondernemingen om het reactieve vermogen van de RFC te compenseren (het netwerk ontlasten van ongewenste overlopen), wat de elektriciteitskosten verlaagt, kabelproducten bespaart en elektriciteit van betere kwaliteit levert aan de consument. De optimale keuze van vermogen, methode en plaats van aansluiting van reactieve stroombronnen (Q) in netwerken van elektrische energiesystemen (EPS) biedtaanzienlijke impact op de economische en technische prestaties van de EPS. Er zijn twee soorten KRM: transversaal en longitudinaal. Met transversale compensatie worden condensatorbanken parallel met de belasting op de rails van het onderstation aangesloten en worden ze shunt (SHBK) genoemd. Bij longitudinale compensatie worden de batterijen opgenomen in de snede van de voedingslijn en worden ze SPC (longitudinale compensatie-apparaten) genoemd. Batterijen bestaan uit afzonderlijke apparaten die op verschillende manieren kunnen worden aangesloten: condensatoren die in serie of parallel zijn geschakeld. Naarmate het aantal in serie geschakelde apparaten toeneemt, neemt de spanning toe. APC wordt ook gebruikt om belastingen per fase gelijk te maken, de productiviteit en efficiëntie van boog- en erts-thermische ovens te verhogen (wanneer de APC wordt ingeschakeld via speciale transformatoren).
Op de equivalente circuits van stroomtransmissielijnen met spanningen van meer dan 110 kV, wordt capacitieve geleiding naar aarde aangeduid als condensatoren. De voeding van de lijn is te wijten aan de capaciteit tussen de geleiders van verschillende fasen en de capaciteit gevormd door de fasedraad en de aarde. Daarom worden de eigenschappen van de condensator gebruikt om de bedrijfsmodi van het netwerk te berekenen, de parameters van stroomtransmissielijnen en de plaatsen van schade aan het elektrische netwerk te bepalen.
Meer toepassingen
Deze term is ook te horen bij spoorwegarbeiders. Waarom hebben ze condensatoren nodig? Op elektrische locomotieven en diesellocomotieven worden deze apparaten gebruikt om het vonken van de contacten van elektrische apparaten te verminderen, de pulserende stroom die wordt gegenereerd door gelijkrichters en gepulseerde stroom af te vlakken.stroomonderbrekers, en om een generatie van een symmetrische sinusvormige spanning te creëren die wordt gebruikt om elektrische motoren aan te drijven.
Dit woord wordt echter het vaakst gehoord uit de mond van een radioamateur. Waarom heeft hij condensatoren nodig? In radiotechniek worden ze gebruikt om hoogfrequente elektromagnetische oscillaties te creëren, ze maken deel uit van afvlakfilters, voedingen, versterkers en printplaten.
In het handschoenenkastje van elke automobilist vind je wel een paar van deze elektrische apparaten. Waarom zijn condensatoren nodig in een auto? Daar worden ze gebruikt in de versterkingsapparatuur van akoestische systemen voor een hoogwaardige geluidsweergave.
