Конденсатор устройство и принцип работы: Принцип работы и маркировка конденсаторов ⋆ diodov.net

Содержание

Принцип работы и устройство конденсатора

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о методах расчёта электрических цепей, в которых основным элементом является резистор. Резистор представляет собой один из элементов с сосредоточенными параметрами, в данном случае таким параметром является сопротивление. Однако кроме сопротивления ещё одними из основных параметров элементов цепи являются ёмкость и индуктивность, которые представлены элементами конденсатор и индуктивными элементами (различные дросселя, катушки, трансформаторы и т.д.). В данной статье я рассмотрю такой элемент с сосредоточенными параметрами, как конденсатор.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Проводник в электрическом поле

Помещая проводник в электрическое поле, носители заряда внутри проводника начинают перемещаться. Причем данное перемещение подчиняется двум правилам:

  1. Напряжённость электрического поля внутри проводника должно равняться нулю

    Это означает, что потенциал внутри проводника остается постоянным (φ = const).

  2. Напряжённость поля на поверхности проводника направлена перпендикулярно к самой поверхности данного проводника. Или другими словами поверхность проводника становится эквипотенциальной, то есть все точки данной поверхности имеют одинаковый потенциал.

Из этих двух правил следует, что когда проводник вносится в электрическое поле его носители заряда (в металлах это электроны, а в жидкостях – ионы) приходят в движение, причем положительные по направлению напряжённости электрического поля, а отрицательные в противоположную сторону. Результатом движения зарядов в проводнике является возникновение зарядов противоположного знака на концах проводника, такие заряды называют индуцированными. Перераспределение заряда в проводнике показано на рисунке ниже


Распределение носителей зарядов проводника в электрическом поле.

Таким образом, нейтральный проводник, помещённый в электрическое поле, как бы разрывает часть линий электрического поля, а индуцированные заряды распределяются по поверхности проводника.

Практический интерес представляет следующая ситуация, когда внутри проводника имеется некоторая полость. Так как индуцирование зарядов происходит на поверхности проводника, то внутри этого проводника, а значит и во внутренней полости электрическое поле обращается в нуль. На данном явлении основана электростатическая защита, когда необходимо защитить какой-нибудь прибор от воздействия электрического поля, то его помещают внутрь экрана из проводника. Индуцированные заряды на поверхности экрана скомпенсируют электростатическое поле. Вместо сплошного экрана часто используют экран из электропроводящей сетки, что тоже позволяет создать защиту от электростатического поля.

Электроемкость

Если на проводник переместить некоторый заряд q, то он как мы уже знаем, распределится по всей поверхности проводника, так чтобы напряженность электрического поля внутри него была равна нулю. Однако относительно любой точки пространства данный проводник будет обладать некоторым потенциалом φ. Если на данный заряженный проводник переместить ещё один заряд, то опять же он равномерно распределится по всей поверхности проводника, а величина потенциала вырастит на некоторую величину.

Таким образом, между величиной заряда проводника и его потенциалом существует связь, которая определяется следующим выражением

где q – величина заряда, сообщенная проводнику,

φ – потенциал проводника относительно любой точки пространства,

С – коэффициент пропорциональности, называемый электроемкостью проводника, или просто емкостью.

Исходя из этого, электроемкость проводника может быть вычислена из следующего выражения

Таким образом, электроемкость численно равна заряду, передача которого проводнику повышает его потенциал на единицу. Единица измерения электроемкости называется Фарада (обозначается Ф).

Однако емкость уединенного проводника невелика, так емкостью в 1 Ф обладает шар радиусом 9*109 м, что почти в 1500 раз больше радиуса Земли. Поэтому на практике используют специальные устройства для накопления зарядов и обладающие большой емкостью при минимальных размерах. Такие устройства называются конденсаторами.

Конденсаторы

Принцип действия конденсатора основывается на явлении индуцирования зарядов на проводнике в электрическом поле или на свойстве диэлектрика поляризоваться под воздействием электрического поля, а также возрастания электроемкости проводника при приближении к нему других тел. Рассмотрим подробнее.

Как известно из предыдущего параграфа, что если к заряженному телу, вокруг которого существует электрическое поле поднести проводник, то на поднесенном проводнике начнут индуцироваться заряды, в результате чего потенциал заряженного проводника будет уменьшаться, а, следовательно, электроемкость возрастать. Поэтому конденсаторы делают в виде двух близкорасположенных проводников, называемых обкладками конденсатора.

Чтобы ограничить влияние посторонних предметов на электрическое поле конденсатора, а следовательно и его емкость, обкладки изготавливают такими, чтобы электрическое поле создаваемое ими было полностью сосредоточенно внутри конденсатора. Такому условию соответствуют плоские, цилиндрические и сферические конденсаторы.

Так как обкладки расположены очень близко, то практически весь заряд обкладок будет сосредоточен на их внутренних поверхностях, то есть обращённых друг к другу, поэтому емкость конденсатора будет определяться следующим выражением

где q – заряд одной из обкладок конденсатора,

φ1 и φ2 – потенциалы обкладок конденсатора.

Самым простым является плоский конденсатор, его мы и рассмотрим в качестве примера.

Плоский конденсатор

Плоский конденсатор представляет собой две одинаковые пластины площадью S, расположенные параллельно, расстояние между пластинами d очень незначительно по отношению к размерам самих пластин, поэтому практически всё электрическое поле сосредоточенно между пластинами-обкладками. Кроме этого между пластинами расположен диэлектрик, который имеет диэлектрическую проницаемость ε, зависящую от свойств диэлектрика.


Плоский конденсатор.

Тогда разность потенциалов между обкладками конденсатора будет определяться следующим выражением

где S – площадь обкладки конденсатора,

d – расстояние между обкладками,

ε0 – электрическая постоянная, ε0 = 8,85 * 10-12 Кл2/(Н*м2),

ε – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, зависящая от его свойств.

Тогда емкость плоского конденсатора будет определяться по следующей формуле

На этом с физикой, пожалуй, закончим и приступим к электронике.

Реальный конденсатор

В прошлой статье я рассказал об идеальных элементах электрических схем (я рассматривал сопротивление, как идеальный резистор). Идеальный элемент конденсатор отличается от реального конденсатора наличием паразитных характеристик, для определения этих характеристик рассмотрим эквивалентную схему реального конденсатора изображённую ниже


Эквивалентная схема замещения конденсатора.

Кроме непосредственно емкости конденсатора можно выделить следующие параметры, которые являются паразитными и в некоторых схемах не позволяют использовать конденсаторы некоторых типов. Таким параметрами являются сопротивление утечки Rут, эквивалентное последовательное сопротивление RЭПС (или ESR) и эквивалентная последовательная индуктивность LЭПИ (или ESL). Разберём каждый параметр в отдельности.

Сопротивление утечки Rут конденсатора определяется как отношение постоянного напряжения, до которого заряжен конденсатор Uc

к току утечки Iут

эквивалентную схему реального конденсатора изображённую ниже

Ток утечки существует в любом случае, так как сопротивление изоляции и диэлектрика не может быть бесконечным. Вследствие этого заряженный конденсатор с течением времени теряет некоторый заряд. Поэтому часто в документации на конденсаторы вводится параметр постоянная времени саморазряда конденсатора Т = RутС0.

Современные высококачественные конденсаторы имеют постоянную времени саморазряда несколько сотен тысяч часов.

Эквивалентное последовательное сопротивление RЭПС или ESR довольно важный параметр в некоторых схемах, в частности, в схемах выпрямления импульсных блоков питания и стабилизаторах напряжения. Связан с непосредственным сопротивлением обкладок конденсатора и его выводов, а также с потерями в диэлектрике. Довольно часто служит показателем исправности конденсатора и для его измерения используют приборы ESR-метры.

Эквивалентная последовательная индуктивность LЭПИ или ESL, данный параметр обусловлен, прежде всего, индуктивностью обкладок конденсатора и его выводов. Данный паразитный параметр вместе с емкостью конденсатора образует последовательный колебательный контур с собственной частотой резонанса. Поэтому для конденсаторов нормируется максимальная частота работы.

Тангенс угла потерь конденсатора tgδ характеризует работу конденсатора при переменном напряжении. В идеальном конденсаторе, в котором отсутствуют паразитные параметры tgδ = 90°. Но в реальных конденсаторах часть энергии рассеивается на сопротивлении обкладок и в диэлектрике, то есть на RЭПС вследствие чего tgδ отличается от 90° в меньшую сторону. Тангенс угла потерь вычисляется по следующему выражению

В следующих статьях я расскажу о работе конденсаторов при переменном напряжении, где проявляются основные свойства данного электронного компонента.

Применение и принцип работы испарительных конденсаторов в системах вентиляции и кондиционирования зданий

Испарительные конденсаторы представляют собой специальные устройства, предназначенные для эффективного и быстрого охлаждения разнообразных жидкостей, при этом отсутствует необходимость вводить в их состав какие-либо химические примеси. Применение и принцип работы испарительных конденсаторов достаточно хорошо изучены, и в настоящее время такие конденсаторы составляют достойную конкуренцию другим методам, к примеру, охлаждению сухим методом, с использованием оребренных труб или вентиляторов. К числу основных преимуществ подобной технологии относится низкая температура в охлажденной жидкости, позволяющая обойтись без установки дублирующих систем для кондиционирования.

Основные типы испарительных конденсаторов

Выносная вентиляция

  1. Конденсатор прямого испарительного охлаждения – температура воздуха понижается за счет удельной теплоты испарения, когда жидкое состояние воды изменяется на газообразное, а для испарения воды используется тепло окружающего воздуха.
  2. Конденсатор непрямого охлаждения – здесь используются различного типа теплообменники, а прямой контакт охлажденного воздуха с кондиционируемой средой полностью отсутствует.
  3. Двухстадийное охлаждение, являющееся наиболее комфортным для человека, поскольку не приводит к существенному увеличению влажности воздуха. На первой стадии воздух охлаждается посредством теплообменника, после чего проходит через специальную, пропитанную водой прокладку, в результате чего достигается дополнительное охлаждение и увлажнение до 50-70%, т. е. наиболее комфортного значения для человека.

Применять принцип работы испарительного конденсатора позволяют особого типа охладители, изготовленные по принципу градирен, наиболее популярными, экономичными и эффективными из которых являются градирни закрытого типа. Непосредственно вентиляционная секция и резервуар для воды в них изготавливаются из стальных, высокопрочных панелей, которые оцинкованы горячим методом. В большинстве случаев, имеются и болтовые крепления, расположенные в местах соединения панелей, с последующей герметизацией – такой подход к изготовлению позволяет добиться наивысшей прочности, обеспечить полную водонепроницаемость, и увеличить срок эксплуатации.

Испарительные конденсаторы

Вентиляционная секция оснащена рядом патрубков (сливной и переливной), смотровым люком, который служит для визуального контроля за уровнем воды, а также патрубком, предназначенным для постоянной подпитки, который имеет поплавковый клапан. Стоит упомянуть наличие одного или нескольких (в зависимости от размера градирни) центробежных вентиляторов двухстороннего всасывания, рабочего колеса с минимальным уровнем шума, а также особых подшипников, являющихся самосмазывающимися и самоцентрирующимися, что в разы упрощает процесс технического обслуживания всей установки.

Испарительный конденсатор – экономия воды и электричества

Для снижения расхода воды часто устанавливается специальный каплеуловитель, позволяющий уменьшить неизбежные потери воды, наблюдаемые при ее активном испарении. Поскольку градирня проектируется таким образом, чтобы вода имела бы максимально возможный контакт с окружающей атмосферой, что в достаточной мере усиливает охлаждающий эффект, каплеуловитель способен уменьшить потери воды «на унос» до 0,1% от общего ее объема в резервуаре. Кроме того, все чаще можно встретить охладители, где установлены форсунки, распыляющие воду на пучок труб, что позволяет быстро охладить пар или газ, находящийся в них. Стоит отметить и систему рециркуляции воды.

На раме охладителя устанавливается электрический двигатель трехфазный, сертифицированный по классу защиты IP55, поэтому он легко переносит высокую влажность окружающего воздуха и попадание брызг или капель воды непосредственно на корпус.

Двигатель имеет ременной привод, который позволяет использовать его на мощности, которая превышает мощность самого двигателя, как минимум, на 60% – такой солидный запас прочности позволяет обходиться без замены ремней в течение всего срока эксплуатации установки. И без того экономичный двигатель дополняется осевыми вентиляторами (в зависимости от модели конденсатора их количество может составлять от 1-го до 6-ти) с отличной балансировкой и идеальной аэродинамической формой, что также способствует повышению энергоэффективности.

Градирня закрытого типа – особенности системы для максимальной эффективности

Для того чтобы применение принципа работы испарительного конденсатора было максимально эффективным, в градирне обязательно формируется однородный воздушный поток, проходящий через теплообменник. Для этого используются мощные вытяжные вентиляторы, высокая скорость работы которых полностью предотвращает рециркуляцию увлажненного воздуха – он мгновенно выбрасывается наружу, что существенно повышает эффективность работы охладителя. Поскольку выбрасываемый поток воздуха отличается достаточно высокой температурой, вероятность обледенения лопастей вентиляторов полностью исключается.

Промышленный конденсатор испарительного типа

Добиться компактности устройства позволяет особая его конструкция, когда весь внутренний объем заполнен «пучком» труб, а свободного места вокруг этих труб практически нет. Это позволяет не только минимизировать занимаемую агрегатом площадь, но и в несколько раз снизить цену охладителя. Кроме того, такая конструктивная особенность позволяет избежать падения давления жидкости в трубах, а их круглое сечение также «работает» на повышение эффективности охлаждения. При использовании подобных установок в условиях холодного климата испарители часто оснащаются оребренными трубами, что позволяет отключать рециркуляционные насосы, что не только приводит к существенному снижению затрат электроэнергии, но и полностью исключает обмораживание.

Качественная антикоррозийная защита и малый уровень шума испарительных конденсаторов

Все стандартные виды градирен изготавливаются только из качественной, часто легированной, оцинкованной стали, при этом цинкование происходит горячим способом, и такое покрытие является двусторонним. Но в ряде случаев, когда использовать градирню предполагается в сложных климатических условиях, либо при повышенном содержании в воздухе агрессивных частиц (кислоты или щелочи), имеет смысл заранее позаботиться о нанесении слоя дополнительного защитного состава (как правило, DECSAPROT). В том случае, когда «позволяет» бюджет, можно предпочесть градирню, изготовленную из нержавеющей стали, поскольку такие конструкции имеют дополнительное защитное покрытие, для которого используется горячим образом полимеризированный эпоксидно-полиамидный лак, делающий агрегат практически вечным.

Схема вентиляции в здании

Испарительные конденсаторы даже в стандартном исполнении отличаются малым уровнем шумности при работе, что гарантируется установкой центробежных (или осевых), малоскоростных вентиляторов. При необходимости уменьшения «шумности» можно воспользоваться следующими вариантами:

  • предпочесть охладитель в исполнении VS – с электродвигателем, имеющим две рабочих скорости;
  • для достижения же минимального значения шумности при работе целесообразной является установка специальных пластинчатых шумопоглатителей, размещаемых в отверстиях, предназначенных для забора/выпуска воздуха;
  • можно приобрести вариант с осевыми вентиляторами, изготовленными по малошумной технологии.

Испарительный конденсатор – простота технического обслуживания и транспортировки

Вся система испарительного конденсатора продумана настолько тщательно, что его обслуживание максимально упрощено. Все узлы и блоки управления отличаются повышенной надежностью, и практически не требуют какого-либо вмешательства человека на протяжении всего срока эксплуатации, чему в немалой степени способствует их заведомо увеличенный ресурс. Периодической замене подлежат лишь резиновые форсунки, предназначенные для распределения воды – их замена не потребует даже использования инструмента.

Важным моментом, который учитывается при производстве градирен – это ее размер. Благодаря тому, что он не превышает значений в 2,5 и 3 метра, транспортировку можно осуществлять автомобильным транспортом, при этом не потребуется оформлять какие-либо разрешения или использовать специальную технику. Это не только в достаточной мере ускоряет доставку агрегата на место установки, но и существенно снижает стоимость такого «мероприятия».

Принцип работы керамического конденсатора

Керамический конденсатор является наиболее широко используемым конденсатором и доступен в различных составах и типах, подходящих для различных применений и свойств. Вы можете увидеть это почти на каждой печатной плате. Они также известны как дисковые конденсаторы.

Советуем вам посмотреть и узнать больше про конденсатор в статье по ссылке выше, а также про диэлектрик в конденсаторе.

Состав керамического конденсатора

Как следует из названия, этот конденсатор использует керамику в качестве диэлектрического материала. Они изготовлены с использованием керамического или фарфорового диска, покрытого с обеих сторон тонким слоем серебра. Керамика является одним из первых материалов, используемых для изготовления конденсаторов.

Именно расположение и свойства керамического вещества характеризуют функциональные аспекты этих конденсаторов. Купить керамические конденсаторы вы можете на Алиэкспресс:

Типы керамического конденсатора

Он широко классифицируется на три основных класса. Чем ниже класс, тем выше его производительность. Эти три класса:

Керамический конденсатор класса I

Этот класс керамических конденсаторов обеспечивает большую стабильность значения емкости при изменении температуры, напряжения и частоты. Их точность довольно высока.

Керамический конденсатор класса II

Этот тип керамического конденсатора обеспечивает большую эффективность с точки зрения размера. Они имеют высокую емкость на объем. Они лучше всего подходят для использования в качестве развязывающего конденсатора или в качестве буфера.

Керамический конденсатор класса III

Они почти такие же, как керамические конденсаторы класса II. Однако им не хватает точности и они нестабильны как класс II с точки зрения изменения температуры.

Свойства керамического конденсатора

Различные свойства керамических конденсаторов следующие:

Диэлектрическая проницаемость (K) керамического конденсатора

Они обладают высокой диэлектрической проницаемостью (К). Это свойство позволяет им обеспечивать высокое значение емкости даже при его небольших размерах.

Влияние на емкость при изменении температуры

Емкость этих конденсаторов изменяется нелинейно с изменением температуры. По этой причине они лучше всего подходят для использования в качестве развязывающих конденсаторов или байпасных конденсаторов.

Неполяризация в керамическом конденсаторе

Они не поляризованы. Это означает, что в этом типе конденсаторов нет проблем с полярностью. Они могут быть подключены к цепи с любой стороны.

Бюджетный

Их стоимость изготовления очень низкая.

Различные размеры

Они доступны в небольших размерах. Поэтому пространство для этого в цепи не вызывает беспокойства.

Надежность

Они очень надежны и обладают высокой переносимостью. Шансы на повреждение также меньше.

Диапазон емкости керамического конденсатора

Они доступны в различных значениях емкости от нескольких пФ до 1/2 мкФ.

Номинальное напряжение керамического конденсатора

Они доступны с переменным номинальным напряжением. Обычно они имеют низкое напряжение. Однако керамические конденсаторы MLCC имеют более высокое номинальное напряжение, чем электролитические конденсаторы.

Применение Керамического Конденсатора

Эти конденсаторы имеют много применений, таких как:

  • Резонансная схема в передающих станциях
  • Высоковольтные лазерные источники питания
  • Печатные платы высокой плотности
  • Минимизация радиочастотного шума
  • Силовые выключатели
  • Индукционные печи

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Керамический конденсатор является наиболее широко используемым конденсатором и доступен в различных составах и типах, подходящих для различных применений и свойств. Вы можете увидеть это почти на каждой печатной плате. Они также известны как дисковые конденсаторы.

Советуем вам посмотреть и узнать больше про конденсатор в статье по ссылке выше, а также про диэлектрик в конденсаторе.

Состав керамического конденсатора

Как следует из названия, этот конденсатор использует керамику в качестве диэлектрического материала. Они изготовлены с использованием керамического или фарфорового диска, покрытого с обеих сторон тонким слоем серебра. Керамика является одним из первых материалов, используемых для изготовления конденсаторов.

Именно расположение и свойства керамического вещества характеризуют функциональные аспекты этих конденсаторов. Купить керамические конденсаторы вы можете на Алиэкспресс:

Типы керамического конденсатора

Он широко классифицируется на три основных класса. Чем ниже класс, тем выше его производительность. Эти три класса:

Керамический конденсатор класса I

Этот класс керамических конденсаторов обеспечивает большую стабильность значения емкости при изменении температуры, напряжения и частоты. Их точность довольно высока.

Керамический конденсатор класса II

Этот тип керамического конденсатора обеспечивает большую эффективность с точки зрения размера. Они имеют высокую емкость на объем. Они лучше всего подходят для использования в качестве развязывающего конденсатора или в качестве буфера.

Керамический конденсатор класса III

Они почти такие же, как керамические конденсаторы класса II. Однако им не хватает точности и они нестабильны как класс II с точки зрения изменения температуры.

Свойства керамического конденсатора

Различные свойства керамических конденсаторов следующие:

Диэлектрическая проницаемость (K) керамического конденсатора

Они обладают высокой диэлектрической проницаемостью (К). Это свойство позволяет им обеспечивать высокое значение емкости даже при его небольших размерах.

Влияние на емкость при изменении температуры

Емкость этих конденсаторов изменяется нелинейно с изменением температуры. По этой причине они лучше всего подходят для использования в качестве развязывающих конденсаторов или байпасных конденсаторов.

Неполяризация в керамическом конденсаторе

Они не поляризованы. Это означает, что в этом типе конденсаторов нет проблем с полярностью. Они могут быть подключены к цепи с любой стороны.

Бюджетный

Их стоимость изготовления очень низкая.

Различные размеры

Они доступны в небольших размерах. Поэтому пространство для этого в цепи не вызывает беспокойства.

Надежность

Они очень надежны и обладают высокой переносимостью. Шансы на повреждение также меньше.

Диапазон емкости керамического конденсатора

Они доступны в различных значениях емкости от нескольких пФ до 1/2 мкФ.

Номинальное напряжение керамического конденсатора

Они доступны с переменным номинальным напряжением. Обычно они имеют низкое напряжение. Однако керамические конденсаторы MLCC имеют более высокое номинальное напряжение, чем электролитические конденсаторы.

Применение Керамического Конденсатора

Эти конденсаторы имеют много применений, таких как:

  • Резонансная схема в передающих станциях
  • Высоковольтные лазерные источники питания
  • Печатные платы высокой плотности
  • Минимизация радиочастотного шума
  • Силовые выключатели
  • Индукционные печи

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Конденсатор (от латинского слова «condensare» — «уплотнять», «сгущать») — это двухполюсное устройство с определённой величиной или переменным значением ёмкости и малой проводимостью, которое способно сосредотачивать, накапливать и отдавать другим элементам электрической цепи заряд электрического тока.

Конденсатор или как его еще называют сокращенно просто «кондер» — это элемент электрической цепи, состоящий в самом простом варианте из двух электродов в форме пластин (или обкладок), которые накапливают противоположные разряды и поэтому они разделены между собой диэлектриком малой толщины по сравнению с размерами самих электропроводящих обкладок.На практике же, все выпускаемые конденсаторы представляют собой многослойные рулоны лент электродов в форме цилиндра или параллелепипеда, разделенных между собой слоями диэлектрика.

Принцип работы конденсатора

По принципу работы он схож с батарейкой только на первый взгляд, но все же он сильно отличается от него по принципу и скорости заряда-разряда, максимальной емкости.

Заряд конденсатора. В момент подключения к источнику питания оказывается больше всего места на электродах, поэтому и ток будет зарядки максимальным, но по мере накопления заряда, ток будет уменьшаться и пропадет полностью после полного заряда. При зарядке на одной пластине будут собираться отрицательно заряженные частицы- электроны, а на другой – ионы, положительно заряженные частицы. Диэлектрик выступает препятствием для их перескакивания на противоположную сторону конденсатора.При зарядке растет и напряжение с нуля перед началом зарядки и достигает в самом конце максимума, равного напряжению источника питания.

Разрядка конденсатора. Если после окончания зарядки отключить источник питания и подключить нагрузку R, то он сам превратится в источник тока. При подключении нагрузки образовывается цепь между пластинами. Отрицательно заряженные электроны двинуться через нагрузку к положительно заряженных ионам на другой пластине по закону притяжения между разноименными зарядами.В момент подключения нагрузки, начальный ток по закону Ома будет равняться величине напряжения на электродах (равного в конце зарядке конденсатора напряжению источника питания), разделенному на сопротивление нагрузки.
После того как пошел ток, конденсатор начинает постепенно терять заряд или разряжаться. Одновременно с этим начнет снижаться величина напряжения, соответственно по закону Ома и ток. В то же время чем выше уровень разряда обкладок, тем ниже будет скорость падения напряжения и силы тока. Процесс завершится после того, как напряжение на электродах конденсатора станет равно нулю.

Время зарядки конденсатора на прямую зависит от величины его емкости. Чем большей она величины, тем дольше будет проходить по цепи большее количество заряда.

Время разрядки зависит от величины подключенной нагрузки. Чем больше подключено сопротивление R, тем меньше будет ток разрядки.

Для чего нужен конденсатор

Конденсаторы широко используются во всех электронных и радиотехнических схемах. Они вместе с транзисторами и резисторами являются основой радиотехники.

Применение конденсаторов в электротехнических устройствах и бытовой технике:

  • Важным свойством конденсатора в цепи переменного тока является его способность выступать в роли емкостного сопротивления (индуктивное у катушки). Если подключить последовательно конденсатор и лампочку к батарейке, то она не будет светиться. Но если подключить к источнику переменного тока, то она загорится. И светиться будет тем ярче, чем выше емкость конденсатора. Благодаря этому свойству они широко применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока.
  • Благодаря способности конденсаторов долгое время накапливать заряд и затем быстро разряжаться в цепи с малым сопротивлением для создания импульса, делает их незаменимыми при производстве фотовспышек, ускорителей электромагнитного типа, лазеров и т. п.
  • Способность конденсатора накапливать и сохранять электрический заряд на продолжительное время, сделало возможным использование его в элементах для сохранения информации. А так же в качестве источника питания для маломощных устройств. Например, пробника электрика, который достаточно вставить в розетку на пару секунд пока не зарядится в нем встроенный конденсатор и затем можно целый день прозванивать цепи с его помощью. Но к сожалению, конденсатор значительно уступает в способности накапливать электроэнергию аккумуляторной батареи из-за токов утечки (саморазряда) и неспособности накопить электроэнергию большой величины.
  • Конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Он подключается к третьему выводу, и благодаря тому что он сдвигает фазу на 90 градусов на третьем выводе- становится возможным использования трехфазного мотора в однофазной сети 220 Вольт.
  • В промышленности конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной энергии.

В следующей статье мы рассмотрим подробно основные характеристики и типы конденсаторов.

Принцип работы конденсатора

Область применения конденсаторов очень обширная. Вместе с резисторами, они используются в таймерах, поскольку резисторы обеспечивают медленную зарядку и разрядку. Катушки индуктивности вместе с конденсаторами присутствуют в схемах колебательных контуров устройств приема-передачи. В различных конструкциях блоков питания они эффективно сглаживают пульсации напряжения после процесса выпрямления.

Конденсатор: принцип действия

Через конденсаторы легко проходит переменный ток, а постоянный ток задерживается. Это позволяет изготавливать фильтры разного назначения. В электрических и радиоэлектронных схемах, конденсаторы способствуют замедлению таких процессов, как увеличение или падение напряжения.

Основной принцип работы конденсатора заключается в его способности к сохранению электрического заряда. То есть, он может в нужный момент заряжаться или разряжаться. Это свойство наиболее ярко проявляется при параллельном или последовательном соединении конденсатора с катушкой индуктивности в схемах передатчиков или радиоприемников.

Такое соединение позволяет получить периодическую смену полярности на пластинах. Вначале, производится зарядка первой пластины положительным зарядом, а, затем, вторая пластина принимает отрицательный заряд. После полной разрядки, происходит зарядка в обратном направлении. Вместо положительного заряда, пластина получает отрицательный заряд и, наоборот, отрицательная пластина заряжается положительно. Такая смена полярности происходит после каждого заряда и разряда. Данный принцип работы положен в основу генераторов, установленных в аналоговых приемопередающих устройствах.

Основная характеристика – электрическая емкость

Рассматривая принцип работы конденсатора, не следует забывать о такой его характеристике, как электрическая емкость. Прежде всего, она заключается в способности конденсатора к сохранению электрического заряда. То есть, чем выше емкость, тем большее значение заряда может быть сохранено.

Измерение электрической емкости конденсатора производится в фарадах и обозначается буквой F. Однако, одна фарада является очень большой емкостью, поэтому, на практике используются единицы меньшего значения, такие как микро-, нано- и пикофарады.

Определение емкости конденсаторов представляет определенную сложность, в связи с различными вариантами маркировок.

Конденсаторы: устройство и соединение

Конденсаторы

  • Устройство и принцип действия
  • Емкость конденсатора
  • Соединения конденсаторов

Вспомним:

  • Эл. емкость – свойство проводников накапливать электрические заряды.
  • С = q /  │Кл / В│
  • Единица эл. емкости – Фарад. 1 Ф = 1 Кл/В
  • Чем больше площадь поверхности тела, тем меньший потенциал ему сообщает накопленный заряд.
  • Емкость тела пропорциональна площади его поверхности

Устройство и принцип действия конденсатора

  • Представьте себе две близко расположенные разноименно заряженные изолированные друг от друга пластины.
  • Величины зарядов +q и -q одинаковы.
  • Потенциал первой пластины + φ1, второй φ2.
  • Расстояние между пластинами l изменяется.
  • Проследим, как будут изменяться потенциалы пластин при изменении расстояния между ними…
  • На рисунке изменение размера буквы φ будет со-ответствовать изменению потенциала пластины..

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Устройство и принцип действия

φ 2

+ φ 1

l

+ q

q

Ёмкость конденсатора

  • Чем ближе пластины, тем больше разноименные потенциалы пластин ослабляют друг друга, а, значит, напряжение между ними становится меньше при том же заряде.
  • С = q/U
  • С = q/U
  • С = q/U
  • С = q/U
  • С = q/U
  • С = q/U
  • С = q/U
  • А, значит, емкость становится больше.
  • Т.О., емкость конденсатора пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними (толщине диэлектрика)

Свойства параллельной цепи

  • Напряжение на любом участке одинаково, т.к. начала и концы участков общие для всех
  • Процессы в ветвях протекают независимо друг от друга

Соединения конденсаторов

  • U1 = U2 = U
  • Заряды q1 и q2 независимы
  • Общий заряд Q = q1 + q2
  • Общая емкость C = Q/U
  • C = (q1+q2)/U
  • C = q1/U + q2/U
  • C = C1 + C2

С1 q1

С2 q2

U

При параллельном соединении:

  • Напряжение на любом конденсаторе одинаково, т.к. начала и концы конденсаторов общие для всех
  • Каждый конденсатор накапливает свой заряд независимо от емкости других
  • Общая емкость цепи равна сумме емкостей всех конденсаторов

Конденсаторы будут накапливать заряды независимо друг от друга?

Соединения конденсаторов

  • Последовательное
  • Общий для С1 и С2 заряд Q
  • U1 + U2 = U
  • Общая емкость C = Q/U
  • C = Q / (U1+U2)
  • Обратим выражение:
  • 1/C = (U1+U2) / Q
  • 1/C = 1/C1 + 1/C2

Q

С2

С1

U1 U2

U

При последовательном соединении:

  • Приложенное напряжение делится между конденсаторами
  • Заряд накапливается общий для всех
  • Обратная емкость цепи равна сумме обратных емкостей всех конденсаторов (чем их больше, тем общая емкость меньше)

Вопросы:

  • В каком случае необходимо параллельное соединение конденсаторов?
  • Если нужна емкость большая, чем емкость каждого из них!
  • На каждый конденсатор действует полное приложенное напряжение!

Вопросы:

  • В каком случае необходимо последовательное соединение конденсаторов?
  • Если нужно разделить приложенное напряжение между ними!
  • Общая емкость цепи будет меньше наименьшей из соединенных!

что это такое, назначение, устройство, виды и принцип работы

Этот узел является самым важным при производстве холодильного и климатического оборудования. Его функция заключается в охлаждении окружающей среды при помощи холодильного агента.

По сути — это теплообменник, который, в зависимости от своей конструкции, может влиять на температуру в воздушной или водной среде. Чаще всего такие устройства применяются в холодильной технике.

Перемещение хладагента в замкнутом цикле повышает производительность такого оборудования на треть.

Конденсаторы бывают двух видов и различаются по типу охлаждения – оно бывает воздушным и водяным. Первый тип более распространен, он применяется в устройствах небольшой мощности.

Второй тип также востребован, однако у него есть минус, связанный со свойствами воды. Высокий уровень жесткости воды вызывает образование на его стенках осадка, что негативно сказывается на процессе теплопередачи.

Воздушное охлаждение конденсаторов

Состоят такие конденсаторы из электродвигателя, теплообменника и вентилятора. Устройство изготавливается из медных трубок диаметром 6-19 мм.

Медь выбрана не случайно, благодаря высокой теплопроводности. Повышает эффективность такой системы оребрение, чаще всего из алюминия.

Рекомендованный шаг такого оребрения – 1,5-3 мм. Конструкция может быть самой разнообразной, в зависимости от целей, перед ней стоящей.

Просечки либо выступы на профиле способствуют увеличению интенсивности воздушного потока возле ребра.

В качестве холодильного агента используют, в основном, фреон.

Подается в систему он сверху, и, стекая, интенсивно охлаждается. Привычной темперы хладагент достигает, заняв 90% объема теплообменника.

Водяное охлаждение конденсаторов

Второй тип конденсаторов подразделяется по конструктивным особенностям еще на три группы – кожухотрубные, типа «труба в трубе» и пластинчатые. Воздухотрубные – самые мощные, используются они в устройствах средней и высокой мощности.

Другие типы применяют при изготовлении устройств средней и низкой мощности.

Кожухотрубный агрегат состоит из кожуха в виде цилиндра, с приваренными по краям трубчатыми решетками. Газообразный хладагент подается в кожух и обтекает трубы.

Температура воды на выходе на 5оС ниже температуры конденсации. Расход воды для передачи 1 кВт тепла составляет приблизительно 160 – 170 л/ч.

В таких системах часто используется вода оборотного водоснабжения.

«Труба в трубе». Состоит такая система из трубы, изогнутой в виде спирали, внутри которой находится вторая, с меньшим диаметром.

В этих системах одна труба заполняется хладагентом, а вторая – водой. Изготавливаются такие трубы из меди и стали.

Здесь также применяют оребрение для повышения производительности системы. Принцип работы такой системы – движение воды и хладагента в противоположном направлении.

Пластинчатые. Принцип работы такого устройства схож с предыдущим и основан на циркуляции хладагента и оды в противоположные стороны. Отличается только конструкция, как видно из названия, он состоит из пластин.

Между расположенными «елочкой» двумя пластинами из стали находятся контуры, по которым циркулируют хладагент и вода.

Удачная конструкция, небольшие размеры устройства и небольшой объем необходимого хладагента обеспечили его широкое распространение в оборудовании низкой и средней мощности.

Пластинчатые конденсаторы также могут использоваться как испарители.

 Вместо заключения

Мы с вами рассмотрели оба типа воздушных конденсаторов. Их использование в холодильном оборудовании повышает его производительность в среднем на треть.

Единственный недостаток таких устройств в том, что со временем трубы засоряются.

Происходит это из-за возникновения в теплообменнике осадка, обусловленного жесткостью воды, что вызывает снижение теплоотдачи и потерю энергоемкости процесса.

назначение, устройство, принцип действия. Принцип работы конденсатора и его технические характеристики

В мощных автомобильных аудиосистемах нередко можно встретить такой элемент как буферный конденсатор. Зачем он нужен и что собой представляет? Давайте разбираться.

А ОНО ВООБЩЕ НАДО?
Для начала давайте вспомним, что такое конденсатор вообще. Конденсатор — это устройство, которое может накапливать электрический заряд, держать его в себе, и при необходимости отдавать. Емкость конденсаторов измеряется в Фарадах. 1 Фарад — это, кстати, весьма приличная величина. Чтобы конденсатор работал, его необходимо подключить параллельно аккумулятору (плюс к плюсу и минус к минусу). Про такое подключение обычно говорят «включен в буфер с аккумулятором», отсюда и название — буферный конденсатор. Ставят их, как правило, поближе к усилителям.
Итак, зачем он нужен? Он не является дополнительным источником питания, а просто держит в себе электрический заряд, поэтому на первый взгляд вроде бы абсолютно бесполезен. Но, тем не менее, польза от него есть, и немалая.
В каждый момент времени усилитель потребляет разный ток. Например, когда лабух по бас-бочке шарахает или в клубной музыке сочные басовые удары отбивают ритм, то это сопровождается скачками потребления тока. Поскольку питающие кабели имеют определенное сопротивление (это мы подробно разжевали в прошлом номере), то из-за него в эти моменты напряжение на клеммах усилителя неизбежно подсаживается. Такая нестабильность питания — причина искажений звукового сигнала и всех остальных сопутствующих неприятностей.
Что же изменится, если мы подключим параллельно клеммам усилителя конденсатор? А изменится следующее — конденсатор будет накапливать от аккумулятора заряд в те моменты, когда усилитель потребляет маленький ток, и будет быстро отдавать его, когда усилителю понадобится большой ток, компенсируя этим самым просадку напряжения на кабеле. В итоге усилитель получает более стабильное питание, а, значит, и искажений становится меньше, бас сочнее, все счастливы.
Впрочем, тут, наверняка, последуют возражения, мол, если провод будет достаточно толстый, то и потерь на нем будет мало, и зачем тогда конденсатор? Но конденсатор и в этом случае окажется нелишним. Токопотребление усилителя обычно изменяется очень резко, а любой обычный аккумулятор относительно инертен. Он, несомненно, способен отдать большой заряд, но он не может делать это мгновенно, так, как это бывает нужно усилителю. Следствие этой тормознутости — опять же нехватка питания в самые начальные моменты резких пиков токопотребления. Конденсатор же способен отдавать заряд очень быстро, гораздо быстрее, чем аккумулятор. Он компенсирует эту аккумуляторную медлительность, и усилитель снова получает полноценное питание.

Конденсатор компенсирует негативное влияние сопротивления питающего кабеля, но для этого он должен быть установлен как можно ближе к самому усилителю, в идеале между ним и усилителем вообще должно быть не больше 10-20 см питающего провода. Иначе эффект от его применения сводится практически к нулю.


ИЗ ИСТОРИИ

Прародитель современных конденсаторов — лейденская банка, изобретенная в 1745 году голландским ученым Мушенбруком и его учеником Кюнеусом, живших в городе Лейден. Параллельно и независимо от них похожее устройство под названием „медицинская банка»изобрел немецкий учёный Клейст. Устройства были способны накапливать заряд, и с их помощью впервые удалось получить искусственным путем электрическую искру.

КСТАТИ
В одной из инсталляций мной было подсмотрено одно интересное решение — в непосредственной близости к усилителю установлена самодельная батарея из конденсаторов небольшой емкости. Для еще большего улучшения скорострельности они были шунтированы совсем мелкими конденсаторами, емкостью всего лишь 0,1-1 микрофарад. Система была рассчитана не на громкость, а на качество звука. Результат весьма впечатлил, конденсатор повлиял на звучание не только низких, но и даже средних частот.


Выбирая конденсатор для своей аудиосистемы, придерживайтесь правила — 1 фарад на каждые 1000 Вт RMS мощности усилителя.

Емкость конденсаторов измеряется в фарадах. 1 фарад — это очень большая емкость. Такой емкостью обладал бы шар, радиус которого был бы равен 13 (!) радиусам Солнца. Для сравнения, емкость нашей Земли (вернее шара размером с Землю, как отдельного уединенного проводника) составляет всего около 700 микрофарад.

ЛУЧШЕ МЕНЬШЕ, ДА ЛУЧШЕ
Рынок предлагает немало моделей -от относительно небольших „кондеров», емкостью 0,5 фарад, до монструозных агрегатов емкостью в десятки фарад. Какой выбрать? Всегда ли большая емкость — это хорошо?
Выбирать подходящий конденсатор нужно в соответствии с мощностью усилителей. Можно исходить из экспериментально установленного правила „1 фарад на 1000 Вт» (естественно, имеются ввиду не какие-нибудь максимальные 1000 Вт, измеренные черт знает как, а 1000 Вт RMS мощности). Скажем, питание одноканального басового усилителя мощностью 700 Вт вполне можно подпереть 1-фарадным конденсатором, а к 4-канальнику с номиналом 4×100 Вт вполне подойдет емкость 0,5 фарад.
А можно ли установить конденсатор большей емкости? Можно, но все дело в том, что большие конденсаторы обычно менее скорострельны — они больше будут похожи просто на еще один дополнительный медлительный аккумулятор, чем на быстрый конденсатор. Поэтому их есть смысл использовать, только если вы строите действительно мощную аудиосистему, рассчитанную на „колбасную» музыку с тяжелыми басами и не слишком быстрой атакой звука, например, клубной музыки. Способность конденсатора быстро отдавать заряд при этом отходит на второй план.
Правда, если вы собираетесь на соревнования по SPL (неограниченному звуковому давлению) или просто любитель громкой музыки с очень низкими и протяжными басами, то особо на поддержку конденсатора можете не рассчитывать. Ведь весь принцип его работы заключается в отдаче накопленного заряда в самый первый момент токопотребления усилителя. Дальше „пустая банка», включенная параллельно усилителю, может принести больше вреда, чем пользы.
Если же вы считаете, что большой конденсатор вам ну просто ужас как необходим, но вы не хотите терять в скорости его реакции на изменения сигнала, то нужную емкость можно набрать параллельным включением нескольких небольших конденсаторов.

КСТАТИ


В продаже можно встретить не только „чистые» конденсаторы, но и гибриды „конденсатор плюс небольшой аккумулятор». По задумке разработчиков аккумулятор должен обеспечить емкость как у больших конденсаторов, а входящий в состав устройства небольшой конденсатор должен обеспечить быстроту реакции устройства на изменяющееся токопотребление усилителя.

КАК ПРАВИЛЬНО ЗАРЯДИТЬ КОНДЕНСАТОР?
Не секрет, что ковыряться в проводке и подключать всякие девайсы нужно при скинутых с аккумулятора клеммах, это обычное правило безопасности. Но допустим, вы все установили, подключили и решили, что пора уже включать. И все бы ничего, но многие при этом забывают, что при самом первом включении конденсатор пока еще разряжен. А ведь это устройство, которое способно не только отдавать, но и накапливать заряд очень быстро. Так что как только клеммы коснутся аккумулятора, пустая „банка» сразу же начнет заряжаться, через конденсатор лотечет огромный ток, и на несколько секунд он просто станет перемычкой, закоротив „+» и „-» аккумулятора. Как минимум, пострадают клеммы, став на время подобием сварочных электродов, ну а о предохранителях, наверное, и вовсе уж говорить не стоит. Что же делать? Как правильно зарядить конденсатор, чтобы избежать этого?
Самый простой вариант- использовать любую 12-вольтовую лампочку. Перед тем, как накидывать клемму, просто на несколько секунд включите ее между аккумуляторной и накидываемой клеммами. Конденсатор начнет заряжаться, но резкого броска тока уже не произойдет. Конденсатор будет спокойно заряжаться через лампочку, по мере заряда она будет светить все тусклее и тусклее, и когда совсем погаснет, то это и будет означать, что конденсатор зарядился, и можно спокойно одевать и фиксировать клемму.

При параллельном включении конденсаторов их емкость складывается

КСТАТИ

Многие конденсаторы оснащены схемами „мягкого заряда». Они имеют неоспоримое преимущество -их не нужно заряжать через лампочку, схема исключает бросок тока при подключении „пустого» конденсатора. Удобно? Безусловно. Но такая схема — это лишнее сопротивление в силовой цепи, которое делает конденсатор, к сожалению, практически бесполезным. Однажды для журнала Car Music мы проводили сравнительный тест конденсаторов. Брали усилитель, подключали его заведомо тонким проводом, „грузили» его сложным сигналом (кому интересно — последовательности 50-герцовых импульсов с частотой 130 ударов в минуту) и следили, при каком уровне этого сигнала напряжение питания усилителя „просядет» до порога его отключения. Так вот, когда мы подключали конденсаторы с такой схемой soft charge, то разницы практически не было. Зато аскетичные „банки», у которых не было вообще ничего лишнего, позволяли повысить уровень сигнала, прежде, чем усилитель начнет вырубаться, до 2,5-3 дБ, а это почти в два раза! Так что десять раз подумайте, прежде чем купить „удобный кондер с наворотами», эти навороты могут принести больше вреда, чем пользы.

Текст и рисунки Антон Николаев, фото из разных источников.

Практически во всех электронных устройствах, от самых простых до высокотехнологичных, таких как материнские платы компьютеров, можно встретить один неизменно присутствующий элемент, являющийся пассивным компонентом. Но к сожалению, мало кто знает как устроен и для чего нужен конденсатор, и какие виды этого накопителя бывают.

Просто о сложном

Итак, это небольшое устройство для накопления электрического поля или заряда похоже на обычную банку, ту, в которой маринуют помидоры или хранят муку. Она точно так же в себе накапливает сухое вещество или жидкость, которую в неё поместят. Аналогия проста: по цепи бегут электроны, а на своей дороге встречают проводников, которые ведут их в «банку», где они и накапливаются, усиливая заряд.

Для того чтобы выяснить, много ли элекрончиков так можно собрать, и в какой момент накопление прекратится (банка лопнет), электрический процесс обычно сравнивают с водопроводом. Если представить трубу, в которой течёт вода, закачиваемая туда насосом, то где-то в центре трубопровода нужно вообразить мягкую мембрану, растягивающуюся под давлением жидкости. Очевидно, что она будет растягиваться до определённого предела, пока не разорвётся или, если попалась очень крепкая, не уравновесит силу насоса.

Такой пример показывает, как работает конденсатор, только мембрана заменяется электрическим полем, которое увеличивается по мере зарядки накопителя (работы насоса), уравновешивая напряжение источника питания. Очевидно, что этот процесс не бесконечный, и предельный заряд существует, по достижении которого «банка» выйдет из строя и перестанет выполнять свои функции.

Устройство и принцип работы

Конденсатор — устройство, состоящее из двух пластин (обкладок), имеющих между собой пустоту. Напряжение к нему подаётся через проводки, подсоединённые к пластинкам. Современные приборы, по сути, не сильно отличаются от макетов на уроках физики, они также состоят из диэлектрика и обкладок. Следует отметить, что именно вещество или его отсутствие (вакуум), плохо проводящее электричество, изменяет характеристики накопителя.

Суть принципа работы конденсатора проста: дали напряжение, и заряд начал накапливаться. Для примера следует рассмотреть как ведёт себя накопитель в двух вариантах электрической цепи:

  • Постоянный ток . Если в цепь с подключённым к ней конденсатором подать ток, то можно увидеть, что стрелка на амперметре начнёт двигаться, а потом быстро вернётся в исходное положение. Это объясняется просто: устройство быстро зарядилось, то есть источник питания был уравновешен обкладками накопителя, и тока не стало. Поэтому часто говорят, что в условиях постоянного тока конденсатор не работает. Такое утверждение неправильное, всё функционирует, но очень непродолжительное время.
  • Переменный ток — это когда электроны двигаются сначала в одну, а затем в другую сторону. Если представить такую цепь с подключённым к ней накопителем, то на обеих обкладках конденсатора будут попеременно накапливаться положительные и отрицательные заряды. Это говорит о том, что переменный ток свободно протекает через устройство.

Поскольку конденсатор задерживает постоянный ток, но пропускает переменный, отсюда формируются и сферы его назначения, например, для устройств, в которых нужно убрать постоянную составляющую в сигнале. Вполне очевидно, что накопитель обладает сопротивлением, а вот мощность на нём не выделяется, поэтому он не греется.

Основные виды

Рядовой пользователь не всегда знает о том, каким конденсатором снабжено его устройство. А ведь каждый вид имеет свои недостатки и преимущества, а также эксплуатационные особенности. Существуют две большие группы этих устройств, предназначенные для электрической цепи с переменным и постоянным током. Но всё-таки основная классификация ведётся по типу диэлектрика, который находится между облатками конденсатора. Основные виды:

Отдельно стоит отметить электролитические конденсаторы. Главное их отличие от других видов — подключения только к цепи постоянного или пульсирующего тока. Такие накопители имеют полярность — это особенность их конструкции, поэтому неправильное подключение ведёт к вздутию или взрыву устройства. Они обладают большой ёмкостью, что делает конденсатор электролитический пригодным для применения в выпрямительных цепях.

Сферы применения

Можно смело сказать, что конденсаторы используют практически во всех электронных и радиотехнических схемах. Чтобы иметь представление о том, где и зачем нужен конденсатор, следует вспомнить его способность сохранять заряд и разряжаться в нужное время, а также пропускать переменный ток и не пропускать постоянный. А это значит, что такие устройства используются во многих технических сферах, например:

Электрические накопители можно встретить как в телевизорах, так и в приборах радиолокации, где необходимо формировать импульс большой мощности, для чего и служит конденсатор. Невозможно встретить блок питания без этих устройств или сетевой фильтр.

Нужно сказать, что накопители применяют и в сферах, не связанных с электрикой, например, в производстве металла и добыче угля, где используют конденсаторные электровозы.

Люди, далекие от техники, даже не задумываются, что в конструкции современных электроприборов стоят различные элементы, благодаря которым и работает эта техника. Они даже не понимают о чем идет речь, когда окружающие их знатоки ведут разговоры о технике. Но иногда любопытство берет верх, и они начинают задавать вопросы. Например, зачем нужен конденсатор?

Чтобы удовлетворить любопытство, постараемся объяснить его функции и выявить, в каких областях конденсаторы нашли свое применение.

Что такое конденсатор?

Конденсатор, по-народному – «кондер», устройство, которое используется в электрических цепях для накопления электрической энергии. Конденсаторы применяются при фильтрации помех, в сглаживающих фильтрах в источниках электропитания, цепях межкаскадовых связей и во многих других областях радиотехники.

Конструкция и средства использующихся материалов определяют электрическую характеристику «кондера». В устройство конденсатора входят обкладки (или пластины), находящиеся друг перед другом. Делают их из токопроводящего и изолирующего материала. В качестве изоляции могут выступать слюда или бумага.

Емкость у конденсатора может быть разной. Она увеличивается в размерах пропорционально площади обкладок, а ее уменьшение происходит в зависимости от расстояния между ними. Очень важным является рабочее напряжения конденсатора. Если превысить максимальное напряжение, конденсатор может сломаться из-за пробоя диэлектрика.

Как все начиналось

Принцип изготовления этого устройства был известен довольно давно, благодаря немецкому физику Эвальду Юргену фон Клейсту и его нидерландскому коллеге Питеру ван Мушенбруку. Именно они были создателями первого в мире конденсатора. Их детище было значительно примитивнее современных собратьев, ведь диэлектриком выступали стенки банки из стекла. В наши дни технологии намного совершеннее, да и создание новых материалов весьма улучшило конструкцию конденсатора.

Гениальный электротехник Павел Яблочков также смог достичь выдающихся результатов в разработке конденсаторов и в их использовании. На эту тему он создал множество публикаций. Павел Николаевич прекрасно понимал зачем нужен конденсатор , поэтому одним из первых включил «кондер» в цепь перемежающегося тока. Это имело огромное значение для развития и становления электро- и радиотехники.

В наши дни существует многообразие конденсаторов, но в основе всех их лежат две металлические пластины, которые находятся в изоляции друг от друга.

Где применяются конденсаторы

Конденсаторы окружают нас во многих областях, занимая особую нишу в электронике.

  1. Телевизионная или радиотехническая аппаратура без конденсаторов не обойдется. Их применяют для фильтров-выпрямителей, создания и настройки колебательных контуров, разделения цепей с разной частотой и многого другого.
  2. Радиолокационная техника использует их, чтобы получить импульсы большей мощности, а также для формирования импульсов.
  3. Для искрогашения в контактах, разделения токов разной частоты, разделения цепей постоянного и переменного токов «кондеры» нужны в телеграфии и телефонии.
  4. В телемеханике и автоматике с их помощью создают датчики на емкостном принципе. Здесь также нужно искрогашение в контактах, разделение цепей токов и т.д.
  5. В специальных устройствах для запоминания, что используются в счетно-решающей технике.
  6. Для получения мощных импульсов в лазерной технике.

Современная электроэнергетика тоже использует во всю это изобретение: для подключения к линии передачи нужной аппаратуры, чтобы повысить коэффициент мощности, для регулировки напряжения в распределительных сетях, чтобы защитить от перенапряжения, для электрической сварки, подавления радиопомех и много другого.

Зачем нужен конденсатор еще? Для металлопромышленности, автотракторной и медицинской техники, для использования атомной энергии, в фотографической технике для получения световой вспышки и аэрофотосъемки. Даже добывающая промышленность не обходится без конденсаторов. Одни конденсаторы могут быть совсем крошечными и весить меньше одного грамма, другие их «сотоварищи» поражают весом в несколько тонн и высотой более двух метров.

Огромное разнообразие типов конденсаторов дало возможность применять их в различных сферах деятельности, поэтому без них нам никак не обойтись.

Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрические заряды. Простейшим конденсатором являются две металлические пластины (электроды), разделенные каким-либо диэлектриком. Конденсатор 2 можно зарядить, если соединить его электроды с источником 1 электрической энергии постоянного тока (рис. 181, а).

При заряде конденсатора свободные электроны, имеющиеся на одном из его электродов, устремляются к положительному полюсу источника, вследствие чего этот электрод становится положительно заряженным. Электроны с отрицательного полюса источника устремляются ко второму электроду и создают на нем избыток электронов, поэтому он становится отрицательно заряженным. В результате протекания зарядного тока i3 на обоих электродах конденсатора образуются равные, но противоположные по знаку заряды и между ними возникает электрическое поле, создающее между электродами конденсатора определенную разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов станет равной напряжению источника тока, движение электронов в цепи конденсатора, т. е. прохождение по ней тока i3 прекращается. Этот момент соответствует окончанию процесса заряда конденсатора.

При отключении от источника (рис. 181,б) конденсатор способен длительное время сохранять накопленные электрические заряды. Заряженный конденсатор является источником электрической энергии, имеющим некоторую э. д. с. ес. Если соединить электроды заряженного конденсатора каким-либо проводником (рис. 181, в), то конденсатор начнет разряжаться. При этом по цепи пойдет ток iр разряда конденсатора. Начнет уменьшаться и разность потенциалов между электродами, т. е. конденсатор будет отдавать накопленную электрическую энергию во внешнюю цепь. В тот момент, когда количество свободных электронов на каждом электроде конденсатора станет одинаковым, электрическое поле между электродами исчезнет и ток станет равным нулю. Это означает, что произошел полный разряд конденсатора, т. е. он отдал накопленную им электрическую энергию.

Емкость конденсатора. Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется его емкостью. Чем больше емкость конденсатора, тем больше накопленный им заряд, так же как с увеличением вместимости сосуда или газового баллона увеличивается объем жидкости или газа в нем.

Емкость С конденсатора определяется как отношение заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его электродами (приложенному напряжению)U:

C = q / U (69)

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Емкостью в 1 Ф обладает конденсатор, у которого при сообщении заряда

в 1 Кл разность потенциалов возрастает на 1 В. В практике преимущественно пользуются более мелкими единицами: микрофарадой (1 мкФ=10 -6 Ф), пикофарадой (1 пФ = 10 -12 мкФ).

Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его электродов, их взаимного расположения и свойств диэлектрика, разделяющего электроды. Различают плоские конденсаторы, электродами которых служат плоские параллельные пластины (рис. 182, а), и цилиндрические (рис. 182,б).

Свойствами конденсатора обладают не только специально изготовленные на заводе устройства, но и любые два проводника, разделенные диэлектриком. Емкость их оказывает существенное влияние на работу электротехнических установок при переменном токе. Например, конденсаторами с определенной емкостью являются два электрических провода, провод и земля (рис. 183, а), жилы электрического кабеля, жилы и металлическая оболочка кабеля (рис. 183,6).

Устройство конденсаторов и их применение в технике. В зависимости от применяемого диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, воздушными (рис. 184). Используя в качестве диэлектрика вместо воздуха слюду, бумагу, керамику и другие материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, удается при тех же размерах конденсатора увеличить в несколько раз его емкость. Для того чтобы увеличить площади электродов конденсатора, его делают обычно многослойным.

В электротехнических установках переменного тока обычно применяют силовые конденсаторы. В них электродами служат длинные полосы из алюминиевой, свинцовой или медной фольги, разделенные несколькими слоями специальной (конденсаторной) бумаги, пропитанной нефтяными маслами или синтетическими пропитывающими жидкостями. Ленты фольги 2 и бумаги 1 сматывают в рулоны (рис. 185), сушат, пропитывают парафином и помещают в виде одной или нескольких секций в металлический или картонный корпус. Необходимое рабочее напряжение конденсатора обеспечивается последовательным, параллельным или последовательно-параллельным соединениями отдельных секций.

Всякий конденсатор характеризуется не только значением емкости, но и значением напряжения, которое выдерживает его диэлектрик. При слишком больших напряжениях электроны диэлектрика отрываются от атомов, диэлектрик начинает проводить ток и металлические электроды конденсатора замыкаются накоротко (конденсатор пробивается). Напряжение, при котором это происходит, называют пробивным. Напряжение, при котором конденсатор может надежно работать неограниченно долгое время, называют рабочим. Оно в несколько раз меньше пробивного.

Конденсаторы широко применяют в системах энергоснабжения промышленных предприятий и электрифицированных железных дорог для улучшения использования электрической энергии при переменном токе. На э. п. с. и тепловозах конденсаторы используют для сглаживания пульсирующего тока, получаемого от выпрямителей и импульсных прерывателей, борьбы с искрением контактов электрических аппаратов и с радиопомехами, в системах управления полупроводниковыми преобразователями, а также для созда-

ния симметричного трехфазного напряжения, требуемого для питания электродвигателей вспомогательных машин. В радиотехнике конденсаторы служат для создания высокочастотных электромагнитных колебаний, разделения электрических цепей постоянного и переменного тока и др.

В цепях постоянного тока часто устанавливают электролитические конденсаторы. Их изготовляют из двух скатанных в рулон тонких алюминиевых лент 3 и 5 (рис. 185,б), между которыми проложена бумага 4, пропитанная специальным электролитом (раствор борной кислоты с аммиаком в глицерине). Алюминиевую ленту 3 покрывают тонкой пленкой окиси алюминия; эта пленка образует диэлектрик, обладающий высокой диэлектрической проницаемостью. Электродами конденсатора служат лента 3, покрытая окисной пленкой, и электролит; вторая лента 5 предназначена лишь для создания электрического контакта с электролитом. Конденсатор помещают в цилиндрический алюминиевый корпус.

При включении электролитического конденсатора в цепь постоянного тока необходимо строго соблюдать полярность его полюсов; электрод, покрытый окисной пленкой, должен быть соединен с положительным полюсом источника тока. При неправильном включении диэлектрик пробивается. По этой причине электролитические конденсаторы нельзя включать в цепи переменного тока. Их нельзя также использовать в устройствах, работающих при высоких напряжениях, так как окисная пленка имеет сравнительно небольшую электрическую прочность.

В радиотехнических устройствах применяют также конденсаторы переменной емкости (рис. 186). Такой конденсатор состоит из двух групп пластин: неподвижных 2 и подвижных 3, разделенных воздушными промежутками. Подвижные пластины могут перемещаться относительно неподвижных; при повороте оси 1 конденсатора изменяется площадь взаимного перекрытия пластин, а следовательно, и емкость конденсатора.

Способы соединения конденсаторов . Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном

соединении нескольких (например, трех), конденсаторов (рис. 187, а) эквивалентная емкость

1 /C эк = 1 /C 1 + 1 /C 2 + 1 /C 3

эквивалентное емкостное сопротивление

X C эк = X C 1 + X C 2 + X C 3

результирующее емкостное сопротивление

C эк = C 1 + C 2 + C 3

При параллельном соединении конденсаторов (рис. 187,б) их результирующая емкость

1 /X C эк = 1 /X C 1 + 1 /X C 2 + 1 /X C 3

Включение и отключение цепей постоянного тока с конденсатором. При подключении цепи R-C к источнику постоянного тока и при разряде конденсатора на резистор также возникает переходный процесс с апериодическим изменением тока i и напряжения u c При подключении к источнику постоянного тока цепи R-C выключателем В1 (рис. 188,а) происходит заряд конденсатора. В начальный момент зарядный ток I нач =U /R. Но по мере накопления зарядов на электродах конденсатора напряжение его и с будет возрастать, а ток уменьшаться (рис. 188,б). Если сопротивление R мало, то в начальный момент подключения конденсатора возникает большой екачок тока, значительно превышающий номинальный ток данной цепи. При разряде конденсатора на резистор R (размыкается выключатель В1 на рис. 189, а) напряжение на конденсаторе u с и ток i постепенно уменьшаются до нуля (рис. 189,б).

Скорость изменения тока i и напряжения ис при переходном процессе отделяется постоянной времени

Чем больше R и С, тем медленнее происходит заряд конденсатора.

Процессы заряда и разряда конденсатора широко используют в электронике и автоматике. С помощью их получают периодаческие несинусоидальные колебания, называемые релаксационными , и, в частности, пилообразное напряжение, необходимое для работы систем управления тиристорами, осциллографов и других устройств. Для получения пилообразного напряжения (рис. 190) периодически подключают конденсатор к источнику питания, а затем к разрядному резистору. Периоды Т 1 и T 2 , соответствующие заряду и разряду конденсатора, определяются постоянными времени цепей заряда Т 3 и разряда Т р, т. е. сопротивлениями резисторов, включенных в эти цепи.

Объясняя, что такое конденсатор, мы должны четко представлять физические основы работы и конструкцию этого незаменимого элемента каждого мало-мальски серьезного электронного устройства.

К недостаткам танталовых конденсаторов можно отнести чувствительность к пульсациям тока и перенапряжениям, а также относительную дороговизну этих изделий.

Силовые конденсаторы, как правило, используются в системах высокого напряжения. Они широко применяются для компенсации потерь в линиях электропередач, а также для улучшения коэффициента мощности в промышленных электроустановках. Изготавливаются из высококачественной металлизированной пропиленовой пленки с применением специальной пропитки нетоксичным изоляционным маслом.

Могут иметь функцию самоликвидации внутренних повреждений, что придает им дополнительную надежность и увеличивает срок службы.

Керамические конденсаторы имеют в качестве материала диэлектрика керамику. Отличаются высокой функциональностью по рабочему напряжению, надежностью, низкими потерями и дешевизной.

Диапазон емкостей их варьируется от нескольких пикофарад до примерно 0,1 мкФ. В настоящее время являются одним из наиболее широко используемых типов конденсаторов, используемых в электронном оборудовании.

Серебряные слюдяные конденсаторы пришли на смену широко распространенным ранее слюдяным элементам. Обладают высокой стабильностью, герметичным корпусом и большой емкостью на единицу объема.

Широкому применению серебряно-слюдяных конденсаторов мешает их относительная дороговизна.

У бумажных и металлобумажных конденсаторов обкладки изготовляются из тонкой алюминиевой фольги, а в качестве диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная твердым (расплавленным) или жидким диэлектриком. Применяются в низкочастотных цепях радиоустройств при больших токах. Отличаются относительной дешевизной.

Для чего нужен конденсатор

Имеется целый ряд примеров использования конденсаторов в самых разнообразных целях. В частности, их широко применяют для хранения и и цифровых данных. используются в телекоммуникационной связи для регулировки частоты и настройки телекоммуникационного оборудования.

Типичным примером их применения является использование в источниках питания. Там эти элементы выполняют функцию сглаживания (фильтрацию) выпрямленного напряжения на выходе этих устройств. Они также могут быть использованы в для генерации высокого напряжения, многократно превышающего входное напряжение. Конденсаторы широко применяются в различного рода преобразователях напряжения, устройствах бесперебойного питания для компьютерной техники и т.д.

Объясняя, что такое конденсатор, нельзя не сказать, что этот элемент может служить и отличным хранилищем электронов. Однако реально эта функция имеет определенные ограничения по причине неидеальности изоляционных характеристик используемого диэлектрика. Тем не менее конденсатор обладает свойством достаточно длительное время хранить электрическую энергию при отключении от цепи заряда, поэтому он может быть использован как временный источник питания.

Благодаря своим уникальным физическим свойствам эти элементы нашли настолько широкое применение в электронной и электротехнической промышленности, что сегодня редко какое электротехническое изделие не включает в себя по крайней мере один такой компонент для какой-либо цели.

Подводя итоги, можно констатировать, что конденсатор — это бесценная часть огромного множества электронных и электротехнических устройств, без которых был бы немыслим дальнейший прогресс в науке и технике.

Вот что такое конденсатор!

Определение, принцип работы и применение


Что такое конденсатор?

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Конденсаторы (также называемые конденсаторами) — это пассивные компоненты, подобные резистору. Заряды обычно хранятся в виде «электрического поля » в конденсаторе. Многие электрические и электронные схемы в значительной степени зависят от них. Конденсатор состоит из двух параллельных металлических пластин, не соединенных друг с другом. Две пластины конденсатора разделены непроводящей средой (изолирующей средой), которая называется диэлектриком.

40006

Конденсаторы

8

Типы конденсаторов:

  • Керамические конденсаторы: Керамические конденсаторы создаются путем покрытия двух сторон крошечного фарфора или керамического диска с серебром и укладкой их вместе. Читать далее
  • Пленочные конденсаторы:  Пленочные конденсаторы являются наиболее часто используемыми конденсаторами и состоят из различных наборов конденсаторов. Подробнее  
  • Электролитические конденсаторы: В электролитическом конденсаторе в качестве диэлектрика используется металлический анод, покрытый оксидным слоем.   Подробнее
  • Бумажные конденсаторы:  Бумажный конденсатор также известен как конденсатор постоянной емкости, в котором бумага используется в качестве диэлектрического материала. Подробнее

Подробнее: Подробнее: Конденсаторы в Parallel


Принцип работы конденсатора

[Нажмите здесь для пробных вопросов]

, как указано ранее, конденсатор состоит из двух проводников, разделенных диэлектриком.Вот подробно принцип работы конденсаторов:

  • Когда разность потенциалов между двумя проводниками достаточно велика, генерируется электрический потенциал. В результате конденсатор будет заряжаться и разряжаться.
  • Когда батарея (источник постоянного тока) подключена к конденсатору, ток начинает течь по цепи.
  • В результате на одной пластине накапливается отрицательный заряд, а на другой — положительный.
  • Эта процедура повторяется до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не сравняется с напряжением питания.
  • Несмотря на то, что батарея подключена, когда напряжение зарядки становится равным напряжению питания, конденсатор перестает заряжаться.
  • При извлечении батареи накапливаются две пластины с положительным и отрицательным зарядами.
  • В результате заряд удерживается в конденсаторе.
  • Однако при питании от источника переменного тока он постоянно заряжается и разряжается.
  • Скорость зарядки и разрядки определяется частотой источника.

Рабочий принцип конденсатора

и проверки:


Классификация конденсаторов

[Нажмите здесь для пробных вопросов]

Конденсаторы поставляются в различных размерах и формах, начиная от очень маленьких конденсаторы, используемые в резонансных цепях, до огромных конденсаторов, необходимых для стабилизации линий HVDC (передача постоянного тока высокого напряжения) линий.

Конденсаторы классифицируются следующим образом в зависимости от их структуры :

  • Конденсаторы постоянной емкости:  Конденсатор постоянной емкости — это конденсатор, который хранит определенное количество электрического заряда (емкость), которое нельзя изменить в любое время.Их значения в основном устанавливаются в процессе производства. В электроприборах или гаджетах фиксированный конденсатор помогает поддерживать постоянный заряд и выходную мощность.
  • Переменные конденсаторы:  Переменный конденсатор — это конденсатор, емкость которого может изменяться. Емкость изменяется по мере изменения относительной эффективной площади между полюсными металлическими пластинами или расстояния между пластинами. В радиоприемных схемах он обычно используется в качестве настроечного конденсатора.Он также используется в различных схемах, включая настройку и усиление, частотно-селективную генерацию и другие.
  • Подстроечные конденсаторы:  Подстроечные конденсаторы — это переменные конденсаторы, которые используются для калибровки оборудования в процессе производства или ремонта.

Классификация конденсаторов

Конденсаторы

классифицируются следующим образом на основе их поляризации :

  • Поляризованные конденсаторы: Поляризованный конденсатор, также известный как электролитический конденсатор , является решающим элемент в электрической цепи.Эти конденсаторы используются для получения высокой емкостной плотности.
  • Неполярные конденсаторы: Неполярные конденсаторы предпочтительнее полярных, поскольку их можно использовать в цепях чистого переменного тока и они не повреждаются обратным напряжением. Поскольку у них нет положительных и отрицательных концов, их также можно использовать в цепях постоянного тока. Неполяризованный конденсатор имеет высокую частоту и низкий ток утечки.

Также проверьте:


Какие бывают типы конденсаторов?

[Нажмите здесь, чтобы задать пример вопросов]

Ниже подробно описаны различные типы конденсаторов и области их применения:

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы изготавливаются путем покрытия двух сторон крошечного фарфорового или керамического диска серебром и складывания их вместе. .Керамические конденсаторы также являются неполярными устройствами, что делает их полезными в любом направлении цепи. Керамические конденсаторы создаются путем покрытия двух сторон крошечного фарфорового или керамического диска серебром и складывания их вместе. Керамические конденсаторы могут быть изготовлены с низкой или высокой емкостью путем изменения толщины используемого керамического диска.

керамических конденсаторов

8

ключевые моменты на керамические конденсаторы:

Типы керамических конденсаторов (на основе их температурного диапазона, температурный дрейф и толерантность):

            • Керамические конденсаторы класса 1 являются наиболее стабильными конденсаторами с линейными свойствами.
            • Керамические конденсаторы класса 2 имеют более высокий объемный КПД, но их точность и стабильность ухудшаются. Они полезны для связи и развязки.
            • Керамические конденсаторы класса 3 имеют высокий объемный КПД, низкую точность и низкий коэффициент рассеяния. Они используются в процессе развязки.

            Применение керамических конденсаторов

            • Керамические конденсаторы используются в приложениях с высокой плотностью на печатных платах.
            • Они подходят для широкого использования благодаря своей неполярности.
            • Керамические конденсаторы используются в резонансных контурах передающих станций.
            • Их можно найти в двигателях постоянного тока, где они используются для снижения радиопомех.

Также читайте: Электрические поршневые конденсаторы

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы являются наиболее часто используемыми конденсаторами, и они состоят из различных наборов конденсаторов.Единственное отличие состоит в их диэлектрических свойствах . Они бывают разных размеров и напряжений, вплоть до 1500 вольт. Они доступны в диапазоне допусков от 10% до 0,1%.

Пленочные конденсаторы также доступны в различных формах и типах корпусов. Пленочные конденсаторы делятся на два типа: с радиальным выводом и с осевым выводом. Пленочные конденсаторы физически больше и дороже, но они не поляризованы, поэтому их можно использовать с питанием переменного тока, а их электрические свойства значительно стабильнее.

Пленочные конденсаторы

В зависимости от емкости и коэффициента рассеяния он может использоваться для замены керамических конденсаторов класса 1 в устройствах со стабильной частотой.

Применение пленочных конденсаторов

  • Электромагнитные помехи и предохранительные конденсаторы — это две области применения этих конденсаторов.
  • Пленочные конденсаторы используются для улучшения коэффициента мощности устройства.
  • В силовой электронике используются силовые пленочные конденсаторы.
  • Эти конденсаторы используются для защиты электронных устройств от скачков напряжения.

Также проверьте: Электростатический проводник

Электролитические конденсаторы

В электролитическом конденсаторе в качестве диэлектрика используется металлический анод, покрытый оксидным слоем. Это наиболее часто используемые конденсаторы с большой допустимой емкостью. Для электролитических конденсаторов доступны рабочие напряжения примерно до 500 В, в то время как самые высокие значения емкости недоступны при высоком напряжении, а блоки с более высокой температурой доступны, но редко. Тантал и Алюминий являются двумя наиболее распространенными типами электролитических конденсаторов.

Электролитический конденсатор

8 9

ключевые моменты на электролитические конденсаторы:

Диэлектрика электролитических конденсаторов используется для их классификации:

  • Алюминиевые электролитические конденсаторы — Электролитические конденсаторы из алюминия оксид (диэлектрик).
  • Конденсаторы электролитические танталовые- Конденсаторы электролитические из пятиокиси тантала (диэлектрик).
  • Конденсаторы пятиокиси ниобия- Конденсаторы электролитические из пятиокиси ниобия (диэлектрик).

Применение электролитических конденсаторов

  • Когда требуется большая емкость, используются электролитические конденсаторы.
  • В сигнале постоянного тока со слабой составляющей переменного тока для сглаживания входного и выходного сигналов используются электролитические конденсаторы.
  • Функционируют как фильтрующие устройства, уменьшающие пульсации напряжения.
  • Они используются для минимизации электрических помех, создаваемых основным питанием в аудиоусилителях.

Также читайте: Решения NCERT Глава 2 Электростатический потенциал и емкость

Бумажные конденсаторы

Бумажный конденсатор также известен как конденсатор постоянной емкости, в котором бумага используется в качестве диэлектрического материала. На частоте сети используется конденсатор емкостью от 1 нФ до 1 мкФ. В нем хранится фиксированное количество электрического заряда.Он состоит из двух металлических пластин, между которыми помещена бумага в качестве диэлектрического материала.

Бумажный конденсатор

Применение бумажных конденсаторов

  • Бумажные конденсаторы использовались в датчиках, таких как датчики влажности, датчики уровня бензина и так далее.
  • Бумажные конденсаторы используются в автомобильных аудиосистемах для обеспечения дополнительной мощности усилителей.
  • Их также можно использовать для блокировки сигналов постоянного тока, пропуская при этом сигналы переменного тока.

Электростатическое экранирование


Конденсаторные значения

[Нажмите здесь для примеров вопросов]

Конденсаторы являются необходимыми компонентами электронной цепи, которые используются для различных целей, в том числе сглаживание пульсаций переменного тока в источниках питания, сигналов связи и развязки, а также использование в качестве буферов.В цепях используются различные типы конденсаторов, такие как электролитические конденсаторы, дисковые конденсаторы, танталовые конденсаторы и так далее. Значение электролитического конденсатора напечатано на корпусе, чтобы можно было легко идентифицировать контакты.

  • Большая булавка обычно означает утвердительный ответ.
  • Полярность обозначается черной полосой вокруг отрицательной клеммы.
  • Однако, поскольку на корпусе дискового конденсатора напечатано только число, определить его значение в PF, KPF, uF, n и других единицах чрезвычайно сложно.
  • Значение некоторых конденсаторов отображается в единицах мкФ, тогда как другие имеют код EIA.

Значения конденсаторов

В результате ниже приведены некоторые методы считывания значений конденсаторов:

  • Значение емкости конденсатора измеряется в пикофарадах. Например, 8 означает 8PF
  • Значение конденсатора указано как P, если третье число равно нулю, например, 100 = 100PF.
  • Если конденсатор содержит три числа, третье число представляет собой количество нулей конденсатора, например, 104 = 10 – 0000 PF.
  • Если значение в PF, его просто преобразовать в KPF или мкФ.

Читайте также: Формула емкости ингибировать ДК. Они часто используются для хранения как аналоговых, так и цифровых данных.

  • Конденсаторы бывают самых разных размеров и форм, от крошечных конденсаторов резонансного контура до массивных конденсаторов, необходимых для стабилизации линий HVDC (передачи постоянного тока высокого напряжения).
  • Наиболее часто используемыми конденсаторами являются керамические конденсаторы, электролитические конденсаторы, пленочные конденсаторы и бумажные конденсаторы.
  • Существуют и другие типы конденсаторов, такие как гибридные конденсаторы, двухслойные конденсаторы, псевдоконденсаторы, кремниевые, стеклянные, конденсаторы с воздушным зазором, серебряно-слюдяные и вакуумные конденсаторы.
  • Значения дисковых конденсаторов выражаются в PF, uF, KPF и других единицах. Минусовая клемма конденсатора представлена ​​черной полосой.
  • Подробнее:  Характеристики транзистора


    Примеры вопросов

    Вопросы.Что такое конденсатор? (3 балла)

    Ответ. Конденсатор является одним из наиболее широко используемых компонентов в конструкции электрических цепей. Он используется в различных встроенных приложениях. Он состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектрическим или непроводящим слоем.

    Конденсаторы — это устройства для хранения энергии, которые могут удерживать электрические заряды на своих пластинах. В результате своей способности накапливать заряд конденсаторы накапливают энергию, и идеальный конденсатор не теряет накопленную энергию.

    Вопросы. Каков принцип работы конденсатора? (1 балл)  

    Ответ. Конденсатор работает на основе изолированного проводника, емкость которого постоянно увеличивается, когда рядом с ним находится незаряженный проводник.

    Вопросы. Определите металл, использованный в конденсаторе. (2 балла)  

    Ответ. Пластины конденсаторов изготовлены из таких металлов, как алюминий, серебро и другие металлы.Между этими металлическими пластинами используются бумажные, керамические или резиновые диэлектрические материалы, в зависимости от назначения конденсатора.

    Вопросы. Как лучше всего определить емкость конденсатора? (2 балла)  

    Ответ. Значения конденсаторов различаются в зависимости от типа конденсатора. У электролитических конденсаторов, например, номиналы напечатаны как на корпусе, так и на выводах. Значения дисковых конденсаторов выражаются в пФ, мкФ, КПФ и других единицах.Отрицательный вывод конденсатора представлен черной полосой.

    Вопросы. Какова основная цель конденсатора? (3 балла)  

    Ответ. Две металлические пластины разделены диэлектрической пластиной в конденсаторе. Для создания диэлектрика можно использовать многие изоляционные материалы , такие как воздух, стекло, бумага и пластик. Конденсатор — это устройство, которое может накапливать электрические заряды и электричество. Чем больше значение емкости, тем больше заряда может хранить конденсатор.

    Чем большую нагрузку может выдержать конденсатор, тем больше площадь пластин или меньше расстояние между ними. Когда напряжение между пластинами конденсатора равно напряжению питания, говорят, что он «полностью заряжен».

    Вопросы. Определите разницу между пусковым и рабочим конденсатором. (1 балл)  

    Ответ. Пусковой конденсатор используется, когда требуется отставание тока от напряжения, тогда как рабочий конденсатор используется для увеличения подачи тока.

    Вопросы. Как лучше всего оценить качество конденсатора? (2 балла)  

    Ответ. Для оценки качества конденсаторов используется цифровой мультиметр. Концы пластин конденсатора присоединены к мультиметру. Положительный конец конденсатора подключается к красному проводу мультиметра, а его отрицательный конец — к черному проводу мультиметра. Конденсатор считается исправным, если показания колеблются от нуля до бесконечности.

    Вопросы.Какую роль играет диэлектрик в емкости конденсатора? (2 балла)  

    Отв. Если диэлектрическая пластина толщиной t выходит из конденсатора с пластинами, разделенными расстоянием d, изменение расстояния пластины от параллельных пластин не влияет на эквивалентную емкость.

    Выписка:

    Что такое конденсатор и как он работает?

    Конденсаторы являются одними из важнейших частей многих электрических устройств. В этой статье от Linquip мы хотим подробно объяснить ответ на вопрос «что такое конденсатор» и «для чего используются конденсаторы».К концу этой статьи вы сможете полностью понять структуру конденсатора и то, как он работает внутри электрического устройства.

    Что такое конденсатор?

    Конденсатор – это устройство для хранения электрической энергии внутри электрического поля. Этот пассивный электронный компонент содержит две клеммы для накопления энергии. Два проводника внутри конденсатора изолированы друг от друга и находятся в непосредственной близости. Эффект конденсатора называется емкостью, и конденсаторы способны увеличивать емкость цепи.Конденсаторы принадлежат к группе, называемой «пассивными компонентами»; эти компоненты также включают резисторы и катушки индуктивности. Все эти три элемента используются внутри электронного оборудования.

    Для чего используются конденсаторы? (Различные области применения конденсаторов)

    Часть знания «что такое конденсатор?» заключается в том, чтобы знать его различные приложения. Конденсаторы, также известные как конденсаторы, имеют множество различных применений. Многие устройства выигрывают от использования конденсаторов. Одним из важных применений конденсаторов является их способность отклонять ложные электрические сигналы, становясь фильтром для различения этих сигналов и тех, которые безопасны и не повреждают чувствительные и важные цепи и компоненты во время электрических скачков.

    Вы также можете использовать такие детали в цифровых схемах, чтобы обеспечить сохранность информации, хранящейся в памяти компьютера, в случае временного сбоя питания. Они использовались в первых цифровых компьютерах для работы в качестве динамической памяти из-за их способности накапливать энергию. В настоящее время конденсаторы все еще используются в современных DRAM внутри компьютеров.

    Конденсаторы используются в электронных схемах из-за их способности блокировать постоянный ток (также известный как постоянный ток) и, в то же время, они позволяют протекать переменному току (также известному как переменный ток).Они также используются в системах передачи электроэнергии для стабилизации потока мощности, а также потока напряжения. Еще одним применением конденсаторов является сглаживание выходных сигналов источников питания в сетях аналоговых фильтров. Что касается их применения в резонансных цепях, то они отвечают за настройку радиоприемников на определенные частоты.

    Структура конденсатора

    Чтобы найти ответ на вопрос «Что такое конденсатор?», вам необходимо знать структуру конденсатора. Многие конденсаторы имеют по крайней мере два проводника, встроенных в их конструкцию, обычно из металлических пластин или поверхностей.Эти электрические проводники разделены средой, которая обычно является диэлектрической. Сам проводник может быть в виде тонкой пленки, фольги или даже электролита. Непроводящий диэлектрик увеличивает зарядную емкость конденсатора. Эти диэлектрики обычно изготавливаются из слюды, пластиковой пленки, стекла, бумаги, воздуха, керамики или даже оксидных слоев.

    Что делает конденсатор и как он работает?

    Конденсаторы используются для хранения электроэнергии. Конденсаторы в своей идеальной форме не рассеивают энергию, что контрастирует с функциональностью резисторов.Но реальные ситуации немного отличаются, и конденсаторы рассеивают небольшое количество энергии при использовании. Когда на клеммы конденсатора подается напряжение (разность электрических потенциалов), диэлектрик будет окружен электрическим полем. Этот процесс позволяет конденсатору собирать чистый отрицательный заряд на одной пластине и отрицательную форму на другой. Цепь истока конденсатора испытывает поток заряда, но диэлектрик не получает тока.

    Конденсаторы разных типов

    Конденсаторы бывают разных типов, например керамические конденсаторы, электролитические конденсаторы, пленочные конденсаторы и т. д.Если вы хотите по-настоящему узнать, что такое конденсатор? Вы также должны знать о различных типах конденсаторов.

    Разделение конденсаторов на разные типы основано на их форме, длине, стиле, обхвате, материале и т. д. Но наиболее распространенным элементом внутри них является то, что все они имеют как минимум две клеммы (известные как пластины), которые являются электрическими проводниками, которые разделены диэлектриком (который является изолирующим слоем). Основное различие между большими и маленькими конденсаторами заключается в их применении.Хотя, в конце концов, все они служат одной и той же цели, небольшие конденсаторы в основном используются для соединения сигналов между различными каскадами усилителей в электронных устройствах. С другой стороны, большие конденсаторы обычно отвечают за накопление энергии или коррекцию коэффициента мощности.

    В зависимости от требуемого применения были разработаны различные конденсаторы. Ниже мы представим самые популярные из них:

    Керамические конденсаторы состоят из различных чередующихся слоев металла и керамики.Керамический слой выступает в роли диэлектрика, а металлический — в качестве необходимых электродов. Для достижения желаемых характеристик керамического конденсатора производители используют сегнетоэлектрические или параэлектрические материалы. Эти материалы также модифицируются смешанными оксидами для достижения окончательных характеристик.

    • Пленочные конденсаторы (Пленочные конденсаторы)

    Пленочные конденсаторы — это еще один тип конденсаторов, о которых вам нужно знать, когда вы хотите найти ответ на вопрос «что такое конденсатор».Пленочные конденсаторы (также известные как конденсаторы из пластиковой пленки) относятся к числу неполяризованных конденсаторов, в которых в качестве диэлектрика используется изолирующая пластиковая пленка. Интересно знать, что металлизированные пленочные конденсаторы обладают свойствами самовосстановления.

    Эти металлизированные пленочные конденсаторы имеют электроды, которые могут быть изготовлены из металлизированного алюминия или цинка, которые могут быть нанесены на любую сторону или только на одну сторону пластиковой пленки. Одним из больших преимуществ использования пленочных конденсаторов является их внутренняя конструкция.Они способны иметь непосредственный контакт с электродами, расположенными на обоих концах обмотки; поэтому текущие пути становятся очень короткими.

    Этот тип конденсатора содержит металлический анод. Этот узел покрыт оксидированным слоем. Назначение этого слоя — действовать как диэлектрик. Твердый электролит или нетвердый также был разработан в этом типе конденсатора в качестве его второго электрода. Этот тип конденсатора поляризован и включает три типа: алюминиевые электролитические конденсаторы, танталовые электролитические конденсаторы и ниобиевые электролитические конденсаторы.Анод в этом типе конденсатора был сильно шероховатым для увеличения площади поверхности. Этот тип конденсатора имеет высокую емкость на единицу объема, если сравнивать электролитические конденсаторы, пленочные конденсаторы и керамические конденсаторы.

    Теперь вы знаете все, что нужно знать о том, что такое конденсатор? их структура, применение и их важная роль в нашей жизни. Что вы думаете об этих системах и их применении? Комментарий ниже и поделиться своими мыслями с нами. Вы также можете зарегистрироваться на Linquip, чтобы поговорить с одним из наших экспертов и получить ответы на все ваши вопросы о конденсаторах.

    Производитель конденсаторов eijing резюмирует принцип работы импульсного источника питания с накоплением энергии конденсатора

    Пекинские производители конденсаторов считают, что накопление энергии конденсатором — это метод накопления энергии, который был изучен ранее и широко используется в настоящее время. Его технология является зрелой и может использоваться в миллисекундных, тонких и наносекундных импульсных устройствах. В качестве накопителя энергии он обладает такими характеристиками, как большая емкость, небольшая внутренняя индуктивность и устойчивость к высокому напряжению.7Дж.

    Номинальное рабочее напряжение — это большее постоянное напряжение (также известное как выдерживаемое напряжение), при котором конденсатор может надежно работать в цепи в течение длительного времени без выхода из строя. Это связано со структурой, диэлектрическим материалом и толщиной конденсатора. Вообще говоря, для конденсатора с одинаковой структурой, средней и одинаковой емкостью, чем выше значение выдерживаемого напряжения, тем больше объем.

    Когда напряжение подается между двумя пластинами конденсатора, электролит между пластинами будет находиться в электрическом поле, которое изначально является нейтральным диэлектриком.Под действием силы внешнего электрического поля положительные и отрицательные заряды в молекулах диэлектрика будут немного смещаться в пространстве (например, отрицательный заряд движется против направления электрического поля), образуя так называемый электрический диполь , то есть возникает электрическое поле внутри среды, которое разрушает исходное электрически нейтральное состояние. Это явление называется поляризацией электролита.

    Видно, что диэлектрик в поляризованном состоянии заряжен отрицательно, но эти заряды еще связаны самой средой и не могут свободно перемещаться.Изоляционные свойства диэлектрика не нарушены. Лишь несколько зарядов отрываются от обвязки и образуют небольшой ток утечки. Если приложенное напряжение будет постоянно усиливаться, большое количество поляризационных зарядов будет высвобождено из рабства, и ток утечки будет значительно увеличен, таким образом, изоляционные свойства диэлектрика будут повреждены, и две пластины будут замкнуты накоротко, и функция емкости будет полностью потеряна. Это явление называется пробоем диэлектрика.После пробоя диэлектрика конденсатор разрушается. Поэтому рабочее напряжение конденсатора должно быть ограничено и не может увеличиваться по желанию.

    Суперконденсаторы: основные принципы, классификация и электрические характеристики

    В наши дни системы накопления энергии играют все более важную роль в различных областях, и относительно типичными областями являются электромобили, энергетические системы и некоторые другие области.В этом контексте суперконденсаторы, как технология накопления энергии, обладают превосходными характеристиками, такими как высокая плотность мощности, отсутствие обслуживания и длительный срок службы, и они стали центром внимания научных кругов и промышленности.

    Основные принципы и классификация суперконденсаторов

    Этот раздел в основном знакомит с электрохимическим механизмом суперконденсаторов. Аккумулирование энергии в суперконденсаторах происходит в основном на границе раздела электродов и электролитов.Этот метод накопления энергии тесно связан с используемыми электродными материалами. Когда два электрода суперконденсатора изготовлены из материалов разных типов, в этом случае всесторонний анализ механизма накопления энергии продукта не позволит полностью понять принцип работы суперконденсатора. Исходя из этого, в этом разделе сначала будет кратко представлен принцип работы суперконденсатора; затем разработать механизм накопления энергии различных интерфейсов электрод-электролит, классифицировать суперконденсаторы в соответствии с различными электродами и электролитами и ввести некоторые электрические характеристики суперконденсаторов.

    Ⅰ. Принцип работы суперконденсатора

    Как показано на рис. 1, суперконденсатор в основном состоит из многих частей, таких как токосъемники, электроды, электролиты и сепараторы. Роль сепаратора такая же, как у сепаратора в батарее. Он изолирует два электрода, чтобы предотвратить короткое замыкание между электродами и позволяет проходить ионам. Основной принцип накопления энергии суперконденсатором заключается в накоплении электрической энергии за счет емкости двойного электрического слоя, образованной разделением зарядов на границе между электролитом и раствором ванны.


    Рисунок 1: Схематическая диаграмма структуры и принципа работы суперконденсатора

    Ⅱ. Механизм накопления энергии

    Существует множество материалов, используемых при изготовлении и производстве электродов суперконденсаторов и электролитов. Чтобы глубоко понять механизм накопления энергии суперконденсаторами и оптимизировать характеристики суперконденсаторов, обычно необходимо использовать два эксперимента, кривую циклической вольтамперометрии и разряд постоянного тока, чтобы охарактеризовать характеристики электродов различных суперконденсаторов.На рисунке 2 показаны два эксперимента, кривая циклической вольтамперометрии и разрядка суперконденсатора постоянным током при различных механизмах накопления энергии, где a и c представляют собой кривую циклической вольтамперометрии и кривую разряда постоянным током электрода суперконденсатора, под механизмом хранения электрической емкости двойного слоя и псевдоемкости соответственно; b и d соответственно представляют собой кривую циклической вольтамперометрии и кривую разряда постоянного тока электрода суперконденсатора при накопительном механизме конденсатора Фарадея.


    Рисунок 2: Кривые циклической вольтамперометрии и кривые постоянного тока разряда конденсаторов с двойным электрическим слоем при различных механизмах накопления

    1. Механизм накопления конденсатора с двойным электрическим слоем

    положительные и отрицательные заряды должны быть разделяющими, которые генерируются накоплением на границе электрод-электролит. Это основной механизм накопления энергии суперконденсаторов, таких как активированный уголь, углеродное волокно, углеродный войлок и другие углеродные материалы.Формирование эффекта двойного электрического слоя в основном обусловлено увеличением или уменьшением высокоэнергетических электронов зоны проводимости на поверхности электрода, что вызывает движение положительных и отрицательных зарядов в растворе электролита на стороне интерфейса, что используется для уравновесить дисбаланс заряда, вызванный изменением высокоэнергетических электронов зоны проводимости на поверхности электрода.

    Учитывая, что плотность заряда на поверхности электрода зависит от приложенного напряжения, емкость двойного электрического слоя зависит от напряжения.Электрохимическая реакция в конденсаторе с двойным электрическим слоем в основном происходит на поверхности электрода, и обычно это адсорбция и десорбция анионов и катионов. Циклическая вольтамперометрическая кривая конденсатора с двойным электрическим слоем имеет прямоугольную форму, как показано на рис. 2 (а), а кривая разряда постоянного тока этого типа материала имеет линейную зависимость, как показано на рис. 2 (с).

    На границе между электронным проводником и ионным проводником возникает эффект двойного электрического слоя, который присутствует почти во всех электрохимических системах накопления энергии.Однако в электролизерах, топливных элементах и ​​батареях его обычно считают побочной реакцией, и он не будет рассматриваться как основной механизм накопления энергии. Напротив, принцип работы суперконденсаторов основан на этом эффекте, что требует, чтобы суперконденсаторы максимизировали этот эффект в процессе проектирования и разработки.

    2. Механизм накопления псевдоемкости

    Псевдоемкость, также известная как псевдоемкость Фарадея, представляет собой емкость, связанную с зарядным потенциалом электрода, когда он представляет собой двумерное или квазидвумерное пространство на поверхности электрода или объемной фазе, а также когда электроактивные вещества подвергаются низкопотенциальному осаждению, и происходят высокообратимые химические реакции адсорбции, десорбции или окисления и восстановления.Это основной механизм накопления энергии оксидов металлов, карбидов металлов и суперконденсаторов из проводящего полимера. Хотя эти реакции очень похожи на реакции в батареях, поскольку оба их заряда проходят через двухслойный электрический конденсатор, разница в том, что образование псевдоемкости больше похоже на особое термодинамическое поведение. Кривая циклической вольтамперометрии и кривая разряда при постоянном токе псевдоемкости аналогичны конденсатору с двойным электрическим слоем.В отличие от конденсатора с двойным электрическим слоем, псевдоконденсатор имеет более высокую плотность энергии, но ограничен кинетикой электрохимической реакции и необратимостью реакции. В результате мощность заряда и разряда и срок службы псевдоконденсатора меньше, чем у электрического двухслойного конденсатора. Следует отметить, что из-за наличия активных функциональных групп большинство электродов суперконденсаторов имеют псевдоемкость. Например, электрохимический отклик конденсаторов с двойным электрическим слоем, состоящих из наноматериалов, таких как графен, в основном формируется окислительно-восстановительной реакцией, вызванной дефектами углеродных материалов.

    3. Механизм хранения реакции Фарадея

    Этот механизм хранения в основном основан на окислительно-восстановительной реакции катионов металлов в электроде, обычно сопровождаемой окислительно-восстановительной реакцией катионов металлов. Извлечение и введение катионов металлов в фазу экстракции материала электрода вызовет приобретение и потерю электронов в материале, а затем сохранит энергию. Он в основном включает два способа фазового превращения материала или реакции сплавления. Когда эти электроды заряжаются и разряжаются, появляется плато напряжения, которое соответствует пиковому напряжению окислительно-восстановительного потенциала на циклической вольтамперограмме, как показано на рисунке 2 (b) и 2 (d).По сравнению с двумя другими типами конденсаторов емкость Фарадея имеет более высокую запасенную энергию, которая обычно в 10-100 раз больше, чем у конденсаторов с двойным электрическим слоем.

    Некоторые электродные материалы, обладающие эффектом Фарадея, такие как Ni(OH) 2 или аналогичные материалы электродов батареи, во многих источниках считаются псевдоемкостными материалами, что сбивает с толку читателей. Хотя этот тип материала имеет более высокую плотность энергии накопления энергии и ограничен диффузией ионов материала в твердой фазе, характеристики мощного заряда-разряда намного хуже, чем у псевдоемкостного материала.

    Ⅲ. Классификация суперконденсаторов

    Существует множество стандартов классификации суперконденсаторов. В этой статье в основном будут представлены два метода классификации. Первый будет классифицироваться в соответствии с различными механизмами накопления энергии электродных материалов, а второй будет классифицирован в соответствии с различными электролитами.

    1. Классификация по различным механизмам накопления энергии

    По различным механизмам накопления энергии суперконденсаторы можно разделить на симметричные суперконденсаторы, асимметричные суперконденсаторы и гибридные суперконденсаторы.

    2. Классификация по разным электролитам

    По типу электролита условно можно разделить на водные электролиты и органические электролиты. Среди них водные электролиты включают: 1. Кислые электролиты, в основном использующие 36% водный раствор h3SO4 в качестве электролитов. 2. щелочные электролиты, обычно с использованием сильных оснований, таких как KOH и NaOH, в качестве электролита и воды в качестве растворителя. 3. нейтральный электролит, обычно использующий KCl, NaCl и другие соли в качестве электролита и воду в качестве растворителя, в основном используемый для электролита электродного материала из оксида марганца; в органическом электролите обычно используется литиевая соль, представленная LiClO4, TEABF4, в качестве типичных репрезентативных солей четвертичного амина, в органических растворителях обычно используются PC, ACN, GBL, THL и т. д., а растворимость электролита в растворителе близка к насыщению.Он также включает твердые электролиты. С непрерывным прорывом твердотельных электролитов в литий-ионных батареях такие электролиты стали горячей точкой исследований в области электролитов для суперконденсаторов.

    Электрохимические характеристики суперконденсаторов

    В этом разделе кратко обсуждаются электрические характеристики суперконденсаторов. Есть надежда, что анализ выявит причины некоторых особых явлений суперконденсаторов и проанализирует влияние этих явлений на рабочие характеристики конденсаторов.Далее также будет обсуждаться, как выбрать суперконденсатор, который правильно подходит для различных ситуаций, исходя из требований различных областей применения суперконденсаторов.

    Ⅰ. Взаимосвязь между напряжением и емкостью

    Переменная емкость является одной из характеристик суперконденсаторов, хотя эта характеристика не является наиболее важной характеристикой суперконденсаторов. Но когда СК является частью энергосистемы, это необходимо учитывать. Это связано с тем, что изменение емкости суперконденсатора во всем диапазоне напряжений составляет от 15% до 20% от номинальной емкости, что нельзя не учитывать в большинстве конструкций энергетических систем.Емкость суперконденсатора можно измерить по формуле (1). Формула связывает заряд и напряжение, накопленное между двойными электрическими слоями, что указывает на то, что количество заряда, накопленного между двойными электрическими слоями, пропорционально напряжению. С увеличением напряжения плотность распределения заряда вблизи двойного электрического слоя будет увеличиваться.


    U — напряжение, а Q — заряд

    Помимо влияния напряжения на емкость суперконденсатора, на емкость суперконденсатора также влияет температура окружающей среды.Хотя суперконденсаторы имеют широкий диапазон рабочих температур, большие изменения температуры будут оказывать определенное влияние на емкость суперконденсаторов. В рамках средств накопления энергии при проектировании системы следует полностью учитывать влияние температуры окружающей среды на емкость суперконденсаторов. Температура в основном влияет на емкость суперконденсаторов, влияя на броуновское движение анионов и катионов по обе стороны двойного электрического слоя. Вообще говоря, температура по-разному влияет на различные броуновские движения ионов, а это означает, что при повышении температуры скорости различных броуновских движений анионов и катионов увеличиваются.Больший зазор уменьшит емкость конденсатора. В некоторых исследованиях сообщается, что при изменении температуры на 1°C емкость суперконденсатора изменится на 0,1%, что указывает на то, что при изменении рабочей температуры суперконденсатора на 80°C произойдет изменение емкости на 8%. Хотя изменение температуры мало влияет на емкость суперконденсатора, ему следует уделить достаточно внимания при проектировании системы.

    Ⅱ. Закон распределения заряда на поверхности электрода

    Обычно в процессе проектирования суперконденсатора учитывается соответствие между размером пор электрода и размером электролита.Следует отметить, что растворитель электролита суперконденсатора обычно состоит из полярных молекул, таких как молекулы воды, ацетонитрила и т. д. Эти полярные молекулы будут сольватировать ионы и объединяться в более крупные и более стабильные единицы. Когда диаметр поры электрода меньше диаметра свободного иона, сольватированные ионы и свободные ионы не будут проходить через отверстие и не будут влиять на емкость двойного электрического слоя; когда пора больше, чем сольватированный ион, сольватированный ион пройдет через отверстие; Когда поры находятся между диаметром ионов и сольватированных ионов, свободные ионы будут проходить через поры, а сольватированные ионы будут десольватироваться с образованием свободных ионов в порах.

    Этот процесс требует энергии. Существование последних двух отверстий будет влиять на распределение заряда двойного электрического слоя. Распределение заряда имеет определенную связь с быстрой скоростью зарядки и разрядки и сроком службы конденсатора.

    Исследование показало, что именно из-за существования этого явления сольватации суперконденсатор не может достичь полной разрядки при высокой мощности. Сообщается, что деполяризованные ионы и растворенные поляризованные ионы составляют около 20% площади поверхности электрода в обычно используемых конденсаторах.

    Исследование показало, что именно существование этого явления сольватации позволяет суперконденсатору достичь полного разряда при высокой мощности. Сообщается, что деполяризованные ионы и растворенные поляризованные ионы составляют около 20% площади поверхности электрода в обычно используемых конденсаторах.

    Ⅲ. Омическая поляризация

    Во время зарядки и разрядки ионы и электроны в суперконденсаторе будут двигаться. С одной стороны, за счет джоулева тепла, выделяемого при движении электронов, он будет преобразовывать кинетическую энергию электронов в тепловую энергию, которая будет рассеиваться по проводнику.С другой стороны, ионы будут тереться о другие ионы во время движения электролита с выделением тепла. Напряжение, которое компенсирует эти два потребления энергии, пропорционально транспортному иону или току, и это явление называется явлением омической поляризации суперконденсаторов.

    Обычно влияние изменения температуры на электроны и ионы противоположное. Для твердотельных электродов при повышении температуры колебания атомов в твердых молекулах будут более интенсивными, что приведет к большему джоулеву теплу.Для ионов повышение температуры ускоряет движение молекул, снижает вязкость, что способствует уменьшению потерь энергии, вызванных движением ионов. Исследования показали, что на движение ионов больше влияет температура, что указывает на то, что при повышении температуры полезно уменьшить потери энергии суперконденсатора.

    По сравнению с другими электрохимическими технологиями накопления энергии омическая поляризация оказывает меньшее влияние на суперконденсаторы.Поскольку типичным сценарием применения суперконденсаторов является высокая мощность, в этом сценарии применения необходимо обратить внимание на два аспекта. С одной стороны, омическая поляризация суперконденсаторов вызовет значительные изменения напряжения, что повлияет на КПД. Поскольку наиболее важной характеристикой суперконденсаторов является более высокая эффективность, омическая поляризация может использоваться в качестве важного показателя для оценки производительности продукта; с другой стороны, в процессе использования необходимо избегать опасности, вызванной чрезмерной температурой, и в конструкции продукта требуется хорошее управление температурой.

    Ⅳ. Саморазряд

    Высокий саморазряд является одним из основных недостатков суперконденсаторов, что сильно ограничивает применение суперконденсаторов. На практике время сохранения энергии продукта относительно короткое, и некоторые исследователи обнаружили, что скорость потери емкости составляет до 36% после 2 часов хранения. Потеря емкости суперконденсатора в основном вызвана потоком точки утечки, образованным ионами в суперконденсаторе через мембрану электролита. Скорость саморазряда суперконденсатора линейно связана со временем хранения.Исследователи уменьшили характеристики саморазряда суперконденсатора за счет покрытия электродов, но пожертвовали плотностью энергии суперконденсатора.

    Если вас интересует более подробная информация о соответствующих продуктах, свяжитесь с нами по электронной почте [email protected] или позвоните по телефону +86-18640666860.

    Как работает пусковой конденсатор

    Введение

    Пусковой конденсатор — это компонент, который можно найти во многих электронных устройствах.Он обеспечивает питание схемы устройства при запуске и во время работы по мере необходимости. Пусковой конденсатор обычно располагается рядом с источником входного напряжения, например аккумулятором или блоком питания переменного тока (PSU).

    Принцип работы

    Когда электрический двигатель запускается, он генерирует большой ток в течение короткого периода времени. Пусковой конденсатор помогает обеспечить этот всплеск тока, сохраняя энергию от основного источника питания до тех пор, пока она не понадобится катушкам двигателя, чтобы начать вращаться и снова генерировать электричество самостоятельно.

    Когда электродвигатель останавливается, его магнитное поле разрушается и вся накопленная энергия высвобождается обратно в пусковой конденсатор через резистор. Затем этот пусковой конденсатор начинает перезаряжаться и готов обеспечить всплеск пускового тока, когда это необходимо снова.

    Однако со временем пусковые конденсаторы необходимо будет заменить. Их способность запускать электродвигатель постепенно ухудшается по мере накопления и высвобождения пусковой энергии с течением времени.

    Почему пусковой конденсатор должен выпадать из цепи после пуска двигателя

    При запуске электродвигателя пусковая обмотка отключается, а рабочая обмотка продолжает пропускать ток.Это почему? В основном 2 причины.

    Во-первых, несмотря на то, что он может запустить двигатель на низкой скорости и запустить его с небольшим перегревом после короткого времени работы, на клеммах пусковой обмотки начнет генерироваться высокое напряжение, что приведет к перегреву и обгоранию пусковой обмотки.

    Во-вторых, пусковой конденсатор выполнен в компактном корпусе, поэтому места для отвода тепла не хватает.

    Пластиковый корпус пускового конденсатора также способствует его склонности к перегреву.

    Как узнать, требуется ли электродвигателю новый пусковой конденсатор?

    Лопнул или взорвался конденсатор

    Когда пусковой конденсатор остается включенным слишком долго, это создает это состояние. Это может быть вызвано неисправностью центробежного переключателя, который не может отключиться от цепи пускового колпачка.

    Вздутие или вздутие конденсатора

    Этот отказ конденсатора похож на перегоревший конденсатор, но не столь драматичен, но значительно увеличивает вероятность выхода из строя пускового конденсатора.По мере старения пусковых конденсаторов они начинают терять способность запускать электродвигатель и начинают ослабевать.

    Если пусковые конденсаторы не заменить до того, как они станут слишком слабыми, пусковой конденсатор начнет перегреваться, и этот перегрев приведет к образованию пузырей и вздутию пускового конденсатора.

    Скрытый внутренний отказ

    Способность пускового конденсатора запускать электродвигатель со временем начинает ухудшаться по мере накопления и высвобождения пусковой энергии. Один из способов определить, нуждается ли пусковой конденсатор в замене, — посмотреть, какую емкость потерял пусковой конденсатор в результате электрического испытания.

    Как правильно выбрать сменный конденсатор для электродвигателя

    Некоторые производители пусковых конденсаторов предлагают пусковые конденсаторы для замены или в составе комплекта для капитального ремонта двигателя. Как правило, эти комплекты для замены пусковых конденсаторов содержат пусковые конденсаторы, у которых полное сопротивление равно полному сопротивлению пусковой обмотки исходного пускового конденсатора.

    Если вы не можете найти комплекты для замены пускового конденсатора для вашего пускового конденсатора, начните с импеданса исходного пускового конденсатора.Также можно заменить пусковой конденсатор на новый, используя пусковую емкость, большую, чем пусковая обмотка его исходной части.

    Ending Words

    Мы надеемся, что вам было интересно узнать, как работает пусковой конденсатор. Если вы хотите узнать больше, мы нашли отличные ресурсы для дальнейшего чтения по этому вопросу. Информацию о сменных конденсаторах лучше всего получить у нас по телефону Easybom !

    Принцип работы, диапазоны и технические характеристики

    Промышленные датчики

    , такие как емкостный датчик приближения, используются для измерения положения, смещения или приближения объекта.Они обычно используются в ряде приложений управления производственными предприятиями. Эти датчики могут применяться для осмотра и мониторинга продуктов и инструментов, управления системами машин и позиционирования движущихся частей. Датчики приближения, которые измеряют смещение и угловое или линейное движение, также часто используются в качестве датчиков безопасности и для настройки оперативного контроля в литье, упаковке, полиграфии, пищевой и химической промышленности. Эти устройства способны обнаруживать и отслеживать близость объекта к заданной границе без физического прикосновения к объекту.Поэтому такие устройства называются бесконтактными датчиками. Чтобы узнать больше о других типах датчиков приближения, вы можете ознакомиться с нашим общим руководством по датчикам приближения или, чтобы получить более широкое представление, ознакомьтесь с соответствующим руководством Датчики — полное руководство (типы, области применения и поставщики).

    Емкостные бесконтактные датчики по функциям аналогичны индуктивным датчикам, но имеют определенные особенности конструкции и рабочие параметры. Они основаны на принципе емкости для обнаружения мелких объектов и могут работать как с проводящими (металлическими), так и с неметаллическими материалами, включая неподготовленные механические поверхности и предметы, движущиеся по конвейеру.Обычный стиль упаковки в виде небольшого цилиндра с электродами и проводами на концах. Выходной сигнал емкостного датчика приближения обычно передается в виде замыкания контакта или импульса, который активируется, когда объект достигает определенного порога расстояния.

    Принцип работы емкостных датчиков приближения

    Емкостные датчики приближения основаны на способности объектов удерживать электрический заряд, даже если объект не проводит электричество. Емкость является мерой количества заряда, который может быть сохранен при приложении приложенного напряжения.Датчик работает, отмечая изменение емкости, которое происходит, когда объект (обычно называемый «целью») приближается к датчику.

    Типичный конденсатор состоит из двух пластин, разделенных изолятором, также известным как диэлектрик. Изолирующий диэлектрик может быть из различных материалов, включая керамику, бумагу, пластик или даже воздух. В емкостном датчике приближения одна пластина конденсатора — цель служит другой пластиной. Воздушный зазор между датчиком и мишенью выполняет функцию диэлектрика.Пластина внутри датчика подключена к цепи генератора, которая используется для создания электростатического поля. При отсутствии цели схема генератора не срабатывает. Когда цель приближается к датчику, амплитуда колебаний увеличивается, поскольку датчик обнаруживает цель, это вызывает изменение количества заряда, который может храниться на внутренней пластине, что изменяет значение этой емкости. Как только колебания превышают порог, устанавливается триггер, который генерирует выходной сигнал от датчика, указывающий, что цель приблизилась в пределах установленного диапазона активации.Способность накапливать заряд зависит от расстояния между этими двумя пластинами, которое можно отрегулировать для установки определенного диапазона активации. В датчике приближения одна пластина служит переключателем, другая — объектом обнаружения, а поверхность датчика — изолятором. Уровни тока уменьшаются по мере увеличения расстояния, что является обратным параметром индуктивного датчика. Многие датчики имеют винт или регулировку, с помощью которых можно установить чувствительность устройства, что может быть полезно, например, для определения полных и пустых контейнеров.

    Для получения дополнительной информации о физике конденсаторов посетите страницу конденсаторов Университета штата Джорджия.

    Конструкция емкостного датчика приближения

    Подобно индуктивным датчикам, емкостные датчики приближения обычно состоят из четырех групп компонентов: датчика, схемы генератора, схемы детектора и полупроводниковой выходной схемы. Хотя эти компоненты могут быть расположены в нескольких различных конфигурациях, цилиндрический формат является наиболее распространенным. Он состоит из двух концентрических электродов, прикрепленных к торцу цилиндра, и двух концентрических металлических колец на активной чувствительной поверхности, с выходным сигналом, выраженным в виде напряжения, замыкания контакта или аналоговых сигналов.Когда объект приближается к датчику, связь между электродами увеличивается, запуская цепь генератора. Колебание регистрируется в схеме детектора, которая активирует полупроводниковую схему для создания выходного сигнала в соответствии с уровнем амплитуды. Проводящие объекты одинакового размера обычно обнаруживаются на одном и том же расстоянии, в то время как диапазон обнаружения изолирующих объектов зависит от диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая проницаемость измеряет, сколько электрической энергии может хранить материал. Более мощный датчик будет использовать материал с высокой диэлектрической проницаемостью для обнаружения целевого объекта, хотя площадь пластин и пространство между электродами также повышают его мощность.

    Основные характеристики емкостных датчиков

    Как для емкостных, так и для индуктивных датчиков положения гистерезис является важной рабочей характеристикой. Гистерезис определяется разницей между воспринимающей поверхностью и расстоянием обнаружения цели, а также расстоянием обнаружения чувствительной поверхности и цели. Эти черты диктуют разграничительную линию между обнаружением объекта и необнаружением. Но, несмотря на сходство с индуктивными датчиками, емкостные датчики имеют ряд отличительных особенностей, в том числе:

    • Возможность обнаружения неметаллических объектов.

    • Возможность обнаружения небольших легких предметов, которые не могут быть подняты механическими концевыми выключателями.

    • Твердотельный выход, у которого не дребезжит контактный сигнал.

    • Высокая скорость переключения, обеспечивающая быструю реакцию в приложениях для подсчета объектов.

    • Возможность обнаружения жидких целей через определенные преграды.

    • Долгий срок службы.

    Хотя емкостные датчики приближения полезны для целого ряда приложений, на них может негативно повлиять повышенный уровень влажности и влажности.Кроме того, их поле восприятия должно быть относительно широким, чтобы обеспечить эффективное обнаружение.

    Емкостный диапазон измерения

    Емкостные бесконтактные датчики обычно имеют большее расстояние срабатывания, чем их индуктивные аналоги, и обычно оно составляет от 5 до 40 миллиметров. Диапазон обнаружения зависит от диаметра пластины, так как емкостные датчики измеряют диэлектрические зазоры. Многие емкостные датчики приближения оснащены элементами управления регулировкой чувствительности для расстояния срабатывания, что позволяет им компенсировать целевой объект и условия применения.

    Основные характеристики

    Емкостные бесконтактные датчики

    обычно определяются на основе основных характеристик и параметров, показанных ниже. Спецификации будут различаться в зависимости от производителя, и поставщики могут использовать несколько разные спецификации для описания своих продуктов. Информация, представленная ниже, предназначена для общего ознакомления и должна позволить спецификатору подготовиться к дальнейшим обсуждениям с поставщиками, сосредоточенными на потребностях приложения.

    • Расстояние обнаружения — указывает диапазон, на котором устройство будет обнаруживать цель.

    • Тип или стиль монтажа — описывает метод, с помощью которого датчик предназначен для монтажа в рабочей среде. Примеры типов монтажа: крепление на кронштейне, скрытое крепление, крепление на кабеле, крепление на панели, крепление на штекер или винт. Типы резьбы включают конфигурации резьбы M5, M8, M12, M18, M20 и M30.

    • Конфигурация выхода — указывает параметры выхода датчика. Общие доступные варианты включают нормально закрытый (NC), нормально открытый (NO), I2C, аналоговый ток, аналоговое напряжение, NPN, PNP или SCR (см. также терминологию и определения ниже).

    • Материал корпуса — описывает материал, используемый для изготовления корпуса датчика, который может включать полимер, такой как АБС, ПВХ, ПА, ПТФЭ, или металлы, такие как алюминий, латунь, никелированная латунь, нержавеющая сталь или цинковая матрица. -В ролях.

    • Напряжение питания — указывает рабочее напряжение устройства и тип входного питания: переменный или постоянный ток.

    • Диапазон рабочих температур — предоставляет минимальное и максимальное значения температуры, для которых рассчитан датчик.

    • Тип корпуса — указывает тип корпуса, в котором размещается датчик. Обычно доступные типы корпусов включают цилиндры с резьбой, шайбы и SMD (устройства, монтируемые на поверхность).

    • Тип клеммы — указывает тип клеммных соединений на датчике для входной мощности и выходного сигнала. Винтовые клеммы, USB-порт, кабельные вводы или соединительный кабель являются примерами опций.

    • Код защиты от проникновения (IP) — также известный как международный рейтинг защиты, этот код представляет собой двузначный код, следующий за буквами IP, с дополнительной буквой, следующей за ней.Система кодов предназначена для отражения степени защиты, которую механическая упаковка или электрические корпуса обеспечивают устройству, от проникновения твердых и жидких веществ из окружающей среды, включая случайный контакт персонала. Первая цифра означает защиту от твердых тел, а вторая цифра означает защиту от жидкостей. Более высокие цифры в каждом случае означают более высокие степени защиты. В таблице ниже показан номер IP и описание уровня защиты, связанного с каждым уникальным кодом.

    IP-номер

    Первая цифра — защита от твердых частиц

    Вторая цифра — Защита от жидкостей

    IP00

    Без защиты от твердых частиц.

    Не защищен от жидкостей.

    IP01

    Без защиты от твердых частиц.

    Защита от конденсата.

    IP02

    Без защиты от твердых частиц.

    Защита от водяных брызг под углом менее 15 градусов от вертикали.

    IP03

    Без защиты от твердых частиц.

    Защита от водяных брызг под углом менее 60 градусов от вертикали.

    IP04

    Без защиты от твердых частиц.

    Защита от водяных брызг с любого направления.

    IP05

    Без защиты от твердых частиц.

    Защита от водяных струй низкого давления с любого направления.

    IP06

    Без защиты от твердых частиц.

    Защита от водяных струй высокого давления с любого направления.

    IP07

    Без защиты от твердых частиц.

    Защита от погружения на глубину от 15 сантиметров до 1 метра.

    IP08

    Без защиты от твердых частиц.

    Защищено от длительного погружения до указанного давления.

    IP10

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Не защищен от жидкостей.

    IP11

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защита от конденсата.

    IP12

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защита от водяных брызг под углом менее 15 градусов от вертикали.

    IP13

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защита от водяных брызг под углом менее 60 градусов от вертикали.

    IP14

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защита от водяных брызг с любого направления.

    IP15

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защита от водяных струй низкого давления с любого направления.

    IP16

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защита от водяных струй высокого давления с любого направления.

    IP17

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защита от погружения на глубину от 15 сантиметров до 1 метра.

    IP18

    Защита от прикосновения руками более 50 мм.

    Защищено от длительного погружения до указанного давления.

    IP20

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Не защищен от жидкостей.

    IP21

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защита от конденсата.

    IP22

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защита от водяных брызг под углом менее 15 градусов от вертикали.

    IP23

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защита от водяных брызг под углом менее 60 градусов от вертикали.

    IP24

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защита от водяных брызг с любого направления.

    IP25

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защита от водяных струй низкого давления с любого направления.

    IP26

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защита от водяных струй высокого давления с любого направления.

    IP27

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защита от погружения на глубину от 15 сантиметров до 1 метра.

    IP28

    Защита от прикосновения пальцами и предметами размером более 12 миллиметров.

    Защищено от длительного погружения до указанного давления.

    IP30

    Защита от инструментов и проводов диаметром более 2,5 мм.

    Не защищен от жидкостей.

    IP31

    Защита от инструментов и проводов диаметром более 2,5 мм.

    Защита от конденсата.

    IP32

    Защита от инструментов и проводов диаметром более 2,5 мм.

    Защита от водяных брызг под углом менее 15 градусов от вертикали.

    IP33

    Защита от инструментов и проводов больше 2.5 миллиметров.

    Защита от водяных брызг под углом менее 60 градусов от вертикали.

    IP34

    Защита от инструментов и проводов диаметром более 2,5 мм.

    Защита от водяных брызг с любого направления.

    IP35

    Защита от инструментов и проводов диаметром более 2,5 мм.

    Защита от водяных струй низкого давления с любого направления.

    IP36

    Защита от инструментов и проводов диаметром более 2,5 мм.

    Защита от водяных струй высокого давления с любого направления.

    IP37

    Защита от инструментов и проводов диаметром более 2,5 мм.

    Защита от погружения на глубину от 15 сантиметров до 1 метра.

    IP38

    Защита от инструментов и проводов больше 2.5 миллиметров.

    Защищено от длительного погружения до указанного давления.

    IP40

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Не защищен от жидкостей.

    IP41

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защита от конденсата.

    IP42

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защита от водяных брызг под углом менее 15 градусов от вертикали.

    IP43

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защита от водяных брызг под углом менее 60 градусов от вертикали.

    IP44

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защита от водяных брызг с любого направления.

    IP45

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защита от водяных струй низкого давления с любого направления.

    IP46

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защита от водяных струй высокого давления с любого направления.

    IP47

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защита от погружения на глубину от 15 сантиметров до 1 метра.

    IP48

    Защита от инструментов и небольших проводов более 1 миллиметра.

    Защищено от длительного погружения до указанного давления.

    IP50

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Не защищен от жидкостей.

    IP51

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защита от конденсата.

    IP52

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защита от водяных брызг под углом менее 15 градусов от вертикали.

    IP53

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защита от водяных брызг под углом менее 60 градусов от вертикали.

    IP54

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защита от водяных брызг с любого направления.

    IP55

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защита от водяных струй низкого давления с любого направления.

    IP56

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защита от водяных струй высокого давления с любого направления.

    IP57

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защита от погружения на глубину от 15 сантиметров до 1 метра.

    IP58

    Защита от ограниченного проникновения пыли.

    Защищено от длительного погружения до указанного давления.

    IP60

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Не защищен от жидкостей.

    IP61

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от конденсата.

    IP62

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от водяных брызг под углом менее 15 градусов от вертикали.

    IP63

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от водяных брызг под углом менее 60 градусов от вертикали.

    IP64

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от водяных брызг с любого направления.

    IP65

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от водяных струй низкого давления с любого направления.

    IP66

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от водяных струй высокого давления с любого направления.

    IP67

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от погружения на глубину от 15 сантиметров до 1 метра.

    IP68

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защищено от длительного погружения до указанного давления.

    IP69K

    Защищен от полного проникновения пыли.

    Защита от пароструйной очистки.

    Кредит таблицы: http://www.dsmt.com/resources/ip-rating-chart/

    Емкостные датчики по сравнению с емкостными датчикамиИндуктивные датчики

    Индуктивные и емкостные датчики обнаруживают объекты с помощью аналогичных методов, но в то время как емкостный датчик способен обнаруживать любой материал, в том числе через неметаллические объекты, такие как стенки резервуара, индуктивный датчик может обнаруживать только металлы. Недостатком емкостных датчиков является то, что, хотя они обнаруживают все, они менее точны и медленнее; их необходимо размещать осторожно, чтобы избежать ложных срабатываний. Индуктивные датчики, хотя и имеют меньшее расстояние срабатывания, являются лучшим выбором, если объекты, которые они должны обнаруживать, содержат металл, и они обнаруживают объекты быстрее.

    В то время как оба типа датчиков обнаруживают объекты посредством колебаний магнитного поля, индуктивный датчик обнаруживает что-то, что мешает его колебаниям, а емкостный датчик начинает колебаться, когда объект появляется в его поле. Это связано с тем, что индуктивные датчики генерируют магнитное поле через ферритовый сердечник с катушками, а емкостные датчики используют две проводящие пластины, которые действуют как открытый конденсатор, а воздух между ними действует как изолятор. Когда что-то проходит между внешней и внутренней пластиной, это увеличивает емкость.

    Терминология и определения

    Ниже приводится сводка соответствующих терминов и определений, связанных с емкостными датчиками приближения.

    • Нормально разомкнутый (НО) – датчик, выходное состояние которого является разомкнутой цепью при отсутствии цели в зоне обнаружения и замкнутым при обнаружении цели.

    • Нормально замкнутый (НЗ) – датчик, выход которого замкнут, позволяя протекать току, когда в зоне детектирования нет цели, который переключается в открытое состояние при обнаружении цели.

    • NPN-выход, также называемый токоотводящим или токоприемным выходом, представляет собой выход, в котором обнаружение цели запускает переключение общего или отрицательного напряжения на нагрузку, так что ток течет от нагрузки через выход к земле, когда выход переключателя включен.

    • Выход

      PNP, также известный как источник тока или выход источника, представляет собой выход, в котором обнаружение цели приводит к протеканию тока через выход устройства, через нагрузку на землю, когда выход переключателя включен.

    • Расстояние срабатывания (рабочее расстояние) Sn – определяется как максимальное расстояние от датчика до квадратного куска железа толщиной 1 мм, стороны которого параллельны поверхности датчика, при котором датчик срабатывает.

    • Повторяемость – представляет изменчивость наблюдаемых измерений расстояния срабатывания или рабочего расстояния, сделанных в течение 8-часового периода при рабочей температуре от 15°C до 30°C и при отклонении напряжения питания ≤ 5%.

    • Гистерезис – мера расстояния между точкой, в которой датчик срабатывает при обнаружении цели при ее приближении, и точкой, в которой датчик отключается при отступлении цели.

    Резюме

    В этой статье представлена ​​информация о емкостных датчиках приближения, в том числе о том, что они из себя представляют, о принципе работы, особенностях и основных характеристиках. Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

    Источники:
    1. http://www.fargocontrols.com/sensors/capacitive_op.html#:~:text=Capacitive%20Operating%20Principles&text=Capacitive%20proximity%20sensors%20используются%20, а%20%20объект%20%20обнаруживается.
    2. https://www.pc-control.co.uk/Capacitive.htm
    3. https://www.motioncontroltips.com/what-are-capacitive-proximity-sensors/
    4. https://automation-insights.blog/2017/06/07/what-is-a-capacitive-sensor/#:~:text=Capacitive%20proximity%20sensors%20are%20non,active%20face%20of%20the %20датчик.
    5. http://www.dsmt.com/resources/ip-rating-chart/
    6. https://www.alliedelec.com/proximity-sensors/capacitive-proximity-sensors/
    7. https://www.automationdirect.com/adc/overview/catalog/sensors_-z-_encoders/capacitive_proximity_sensors/12mm_round_industrial_automation
    8. https://www.machinedesign.com/automation-iiot/sensors/article/21831577/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
    9. https://пассивные компоненты.eu/диэлектрическая проницаемость и ее влияние на свойства конденсатора/
    Другие датчики Артикул

    Еще из раздела Инструменты и элементы управления

    Конструкция, работа, типы и их применение

    Конденсатор представляет собой электрический компонент, который используется для временного накопления электрических зарядов. Единицей конденсатора является фарад (Ф). Силовой конденсатор — это особый тип конденсатора, который может работать при более высоких напряжениях и имеет большую емкость. Эта статья дает вам краткое введение в силовой конденсатор и его принцип работы, формулу, подключение, типы приложений и многое другое.Хотите узнать больше о конденсаторе и о том, как он работает? Прочтите нашу статью: Работа конденсатора и его применение.

    Что такое силовой конденсатор?/Определение

    Силовой конденсатор — это электрическое устройство, которое может накапливать и разряжать электрическую энергию. Устройство состоит из одной или нескольких пар пластин, разделенных изолирующим материалом (диэлектриком), которые присоединены к двум клеммам, позволяющим при необходимости разряжать накопленную энергию в цепь. Символ силового конденсатора показан ниже.

    Силовой конденсатор Символ

    Силовые конденсаторы используются для защиты различных типов оборудования от резонанса и улучшения качества электроэнергии за счет поглощения гармонических токов, генерируемых индукционной нагрузкой. Эти конденсаторы доступны с более высокими значениями выше 1 Фарад. Таким образом, их можно использовать вместо химической батареи.

    Силовые конденсаторы играют ключевую роль в обеспечении неактивного источника реактивной мощности в системах распределения электроэнергии. Они включают в себя две проводящие пластины, которые разделены изоляционным материалом, известным как диэлектрик.Емкость силового конденсатора является мерой емкости накопления энергии, которая обычно выражается как

    C = K*A/D

    Где

    ‘A’ — площадь электрода,

    ‘D’ это их разделение

    ‘K’ это диэлектрическая функция между двумя электродами.

    Конструкция

    Конструкция силового конденсатора может быть выполнена с различными меньшими конденсаторами, которые известны как блоки, обмотки или элементы.Эти меньшие конденсаторы могут быть изготовлены из различных слоев алюминиевой фольги и полипропиленовой пленки. Как только различные конденсаторы соединены между собой, эти конденсаторы могут объединяться, чтобы работать как единый блок конденсаторов.

    Конструкция силового конденсатора

    Соединение различных элементов может быть выполнено последовательно в зависимости от номинального напряжения, а также параллельно в зависимости от необходимой кВАр. Весь модуль может быть размещен в баке, который герметично закрыт, а воздух в блоке можно удалить, заменив его диэлектрической жидкостью.Блоки этого конденсатора включают в себя втулки наверху с клеммными крышками, которые работают как точки подключения.

    Силовые конденсаторы в распределительных сетях обеспечивают реактивную мощность для выравнивания индуктивной нагрузки от двигателей, осветительных нагрузок и дуговых печей. Включение силовых конденсаторов в систему распределения электроэнергии обеспечивает эксплуатационные и экономические преимущества, такие как увеличение нагрузочной способности системы, повышение коэффициента мощности и снижение потерь.

    Как они работают? / Принцип работы

    Силовые конденсаторы имеют внутри две пластины, покрытые материалом, позволяющим накапливать электрический заряд.Когда конденсатор подключен параллельно к индуктивной нагрузке, он начнет заряжаться, когда напряжение поднимется выше уровня тока нагрузки. Разница между уровнями напряжения и тока называется фазовым углом. Этот угол определяет, сколько энергии будет храниться в устройстве к моменту его полной зарядки. Чем больше энергии хранится, тем быстрее она может разрядиться в другую нагрузку.

    Технические характеристики

    Технические характеристики силового конденсатора в основном включают WVDC (рабочее напряжение постоянного тока), WVAC (рабочее напряжение переменного тока), номинальную мощность, номинальный ток, температурный коэффициент, сопротивление изоляции и коэффициент рассеяния, и каждая спецификация обсуждается ниже.

    • WVAC и WVDC — это максимальные напряжения переменного и постоянного тока, которые можно постоянно использовать при любой температуре в диапазоне от температуры низкой категории до номинальной температуры.
      Максимальная мощность, которая постоянно используется в одних и тех же температурных интервалах, называется номинальной мощностью.
    • Максимальный ток известен как номинальный ток.
    • Изменение измеренной емкости в диапазоне температур называется температурным коэффициентом.
    • Сопротивление изоляции можно определить как отношение между приложенным постоянным напряжением и результирующим током утечки.
    • Коэффициент рассеяния или DF представляет собой отношение между резистивной и реактивной частями импеданса конденсатора при приложении синусоидального напряжения с фиксированной частотой.
    Особенности

    Характеристики силового конденсатора включают следующее.

    • В силовых конденсаторах используются радиальные, осевые, лепестковые, летающие, винтовые, J-образные или крыло чайки выводы.
    • Силовые конденсаторы на основе технологии SMT или поверхностного монтажа и THT или технологии сквозного монтажа подключаются к печатной плате (печатной плате) путем размещения выводов компонентов через отверстия, после чего выводы компонентов припаиваются к противоположной стороне печатной платы .
    • Эти типы конденсаторов упаковываются в лотки, направляющие или катушки с лентой, магазины для палочек или транспортировочные тубы в оптовых упаковках.
    • Силовые конденсаторы, включая выводы на четырех сторонах, часто упаковываются в направляющие или лотки, изготовленные из волокнистых материалов или углеродного порошка и имеющие прямоугольную форму, включающую в себя равноотстоящие друг от друга карманные матрицы.

    Типы силовых конденсаторов

    Силовые конденсаторы доступны в различных типах в зависимости от требований, таких как последовательные, параллельные, автоматические выключатели, соединительные, электрические, импульсные, с фильтром постоянного тока и стандартные конденсаторы.Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о: Типы конденсаторов

    Параллельные конденсаторы

    Параллельные конденсаторы или конденсаторы с фазовым сдвигом обычно используются для компенсации реактивной мощности индуктивной нагрузки в энергосистеме, чтобы можно было увеличить коэффициент мощности, линия потери могут быть уменьшены, а качество напряжения может быть улучшено.

    Параллельные конденсаторы

    Конденсаторы серии
    Конденсаторы серии

    используются в высоковольтных системах для компенсации реактивного сопротивления энергосистем.Соединение этих конденсаторов может быть выполнено последовательно с линиями передачи и распределения высокого напряжения, чтобы компенсировать индуктивное сопротивление линии передачи, а также для поддержания стабильной и динамической устойчивости системы.

    Конденсаторы серии

    Таким образом, этот конденсатор очень полезен для улучшения качества напряжения линии передачи, может быть улучшено расстояние передачи энергии, а также увеличена пропускная способность.

    Конденсаторы связи

    Эти конденсаторы используются в линиях передачи большой мощности для управления, измерения, высокочастотной связи и защиты.Эти конденсаторы играют ключевую роль в устройствах для отвода электрической энергии.

    Конденсаторы связи

    Электрические конденсаторы

    Эти конденсаторы играют важную роль в системах электрического обогрева с частотным диапазоном от 40 до 24000 Гц для повышения коэффициента мощности и частоты или напряжения в цепи.

    Электрические конденсаторы

    Импульсные конденсаторы

    Это полипропиленовые пленочные конденсаторы, которые используются там, где необходимы стабильные низкие коэффициенты рассеяния для обработки пульсирующих токов в приложениях, основанных на преобразовании энергии.Эти конденсаторы можно использовать в качестве компонентов накопления энергии, таких как генераторы пускового тока, генераторы импульсного напряжения или в колебательной цепи для проверки автоматического выключателя.

    Импульсные конденсаторы

    Конденсаторы фильтра постоянного тока

    Эти конденсаторы применяются в фильтрах высоковольтных выпрямителей и устройствах постоянного тока.

    Конденсатор фильтра постоянного тока

    Стандартный конденсатор

    Стандартные конденсаторы используются в высоковольтных цепях для измерения высокого напряжения и диэлектрических потерь.

    Стандартный конденсатор

    Подключение силового конденсатора:

    Силовой конденсатор можно подключать в однофазном и трехфазном режимах, которые рассматриваются ниже.

    Подключение однофазного силового конденсатора

    В однофазной системе конденсатор подключается последовательно с пусковой обмоткой двигателя компрессора. Конденсатор обычно подключается к основному источнику питания, но также может быть подключен к пусковой обмотке. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.

    Наиболее распространенный способ подключения конденсатора к L1 и L2 основного источника питания. Емкость конденсатора следует выбирать таким образом, чтобы общее емкостное сопротивление примерно в 5-10 раз превышало индуктивное сопротивление двигателя компрессора. Это обеспечит наличие достаточного емкостного тока для быстрого и надежного запуска двигателя. Это также обеспечит достаточный крутящий момент для преодоления механического трения, вызванного тугими подшипниками или маслом с низкой вязкостью.

    При подключении конденсатора между L1 и L2 необходимо использовать конденсатор с номинальным напряжением не менее 125 % пикового линейного напряжения, что равно 1.414-кратное среднеквадратичное значение напряжения. Другими словами, если у вас есть источник питания 120 В переменного тока, вам нужен конденсатор с номиналом не менее 150 В переменного тока (1,25 x 120 В = 150 В).

    Подключение трехфазного силового конденсатора:

    Если силовой конденсатор подключен к трехфазному источнику питания, способ подключения силового конденсатора делится на два типа: звезда и треугольник.

    Соединение звездой

    Метод соединения звездой также называется методом соединения Y. Положительный и отрицательный электроды каждой фазы силового конденсатора подключаются к нейтральной точке трехфазной линии (U, V, W).Этот метод может уменьшить несимметричный емкостной ток в трехфазной линии, увеличить баланс напряжения в каждой фазе и избежать насыщения магнитопровода в трансформаторе на стороне низкого напряжения; но недостатком является то, что он тратит много энергии в нейтральной точке.

    Таким образом, этот метод используется только при наличии значительной разницы между токами прямой и обратной последовательности.

    Соединение треугольником

    Метод соединения треугольником также называется соединением треугольником.Положительный и отрицательный электроды каждой фазы силового конденсатора подключаются к двум фазам любой фазы соответственно (например, U1, U2).

    Этот метод может эффективно улучшить баланс напряжения между линиями, но вызывает дисбаланс потребления реактивной мощности на каждой линии, поскольку не вызывает дисбаланса между прямой и обратной последовательностями. Поэтому этот метод следует использовать, когда нет существенной разницы между токами прямой и обратной последовательности.

    Критерии выбора силового конденсатора:

    Хотя концепция силового конденсатора может показаться простой, на рынке существует множество различных моделей с различными преимуществами. Тремя основными факторами, которые следует учитывать, являются номинальное напряжение, емкость и номинальная частота. Вот что вам нужно знать о каждом из этих аспектов:

    Номинальное напряжение

    Номинальное напряжение силового конденсатора определяется его диэлектрическим материалом. Некоторые диэлектрики могут выдерживать очень высокие напряжения; другие не могут.Обязательно выберите тот, который будет работать для вашего приложения.

    Емкость

    Силовые конденсаторы бывают разных размеров и форм; однако их основная функция остается прежней: хранение электроэнергии. Чем больше конденсатор, тем больше заряда он может удерживать, а это означает, что больше энергии будет доступно в любой момент, когда это больше всего необходимо.

    Номинальная частота

    Некоторые силовые конденсаторы разработаны специально для низкочастотных приложений, а некоторые предназначены для высокочастотных приложений (например, в аудиоусилителях).

    Преимущества и недостатки силового конденсатора

    Силовые конденсаторы отлично подходят для улучшения коэффициента мощности, снижения затрат на электроэнергию, предотвращения скачков напряжения и многого другого! Узнайте о преимуществах и недостатках использования ограничения мощности в вашей системе уже сегодня.

    К достоинствам силового конденсатора относятся следующие.

    • Снижение коммунальных платежей. Поскольку вы будете потреблять меньше энергии из сети, ваш счет за электроэнергию уменьшится.
    • Стабилизация напряжения.Силовые конденсаторы помогают сбалансировать напряжение на вашем объекте, поэтому вам не нужно беспокоиться о нестабильном напряжении, вызывающем проблемы на вашем предприятии или объекте.
    • Заряжаются и разряжаются намного быстрее, чем аккумуляторы, а это означает, что они могут обеспечивать всплески энергии, когда это необходимо.
    • Циклы зарядки — они не изнашиваются при многократной зарядке и разрядке, как аккумуляторы.
    • Не требует особого ухода и обслуживания, так как не имеет движущихся частей.
    • Он компактный и легкий, что упрощает его установку в любых условиях.

    К недостаткам силового конденсатора относятся следующие.

    • Недостатки силовых конденсаторов включают стоимость, которая значительно выше, чем у других типов конденсаторов.
    • Силовые конденсаторы могут работать только в приложениях, рассчитанных на их частоту и напряжение.
    • Их недостатком является то, что они подвержены диэлектрическому поглощению, что может быть проблемой в некоторых приложениях, хотя эту конкретную проблему можно решить с помощью надлежащей конструкции.
    • Склонен к старению под воздействием высоких напряжений и высоких частот, что со временем может привести к выходу из строя.
    • Чувствителен к влаге и может быть легко поврежден водой или высокой влажностью.
    • Нужна изоляция от тепла, выделяемого в процессе работы. Изоляционный слой может быть поврежден, что приводит к перегреву и более быстрому выходу из строя.

    Применение/использование силовых конденсаторов:

    Вот некоторые из наиболее распространенных применений силовых конденсаторов: ток, который необходимо получить от основного источника питания для заданного уровня выходной мощности.

  • Конденсаторы промежуточного контура.
  • Преобразователи частоты.
  • Конденсаторы пуска двигателя и промежуточного контура.
  • В цепях фильтра гармоник.
  • Они также используются в различных устройствах, таких как кондиционеры, холодильники, лифты, вентиляторы, двигатели и т. д.
  • Силовые конденсаторы также способствуют качественному энергопотреблению за счет снижения потерь от потребления реактивной мощности.
  • Силовые конденсаторы также используются в устройствах хранения энергии, например, в электромобилях (EV) и гибридных электромобилях (HEV).
  • Для чего нужен силовой конденсатор?

    Силовой конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрической энергии в электрическом поле или электростатическом поле. Он похож на аккумулятор, но работает по принципу емкости. Он состоит из двух проводящих пластин, разделенных диэлектриком. Диэлектрик может быть твердым, жидким или газообразным материалом.

    Когда следует использовать силовой конденсатор?

    В мире электроники конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления электрического заряда.Когда дело доходит до силовых конденсаторов, они специально используются для сглаживания потока электричества в электрической системе. Как вы, возможно, слышали, электричество может быть непредсказуемым и может вызывать колебания, которые наносят ущерб другим электрическим системам в этом районе. Силовые конденсаторы предназначены для решения этой проблемы и обеспечения того, чтобы электричество, протекающее через вашу систему, оставалось плавным, стабильным и безопасным.

    Какова средняя мощность, потребляемая силовым конденсатором?

    Средняя мощность, потребляемая силовым конденсатором, зависит от размера конденсатора и цепи, к которой он подключен.Например, 400-вольтовый конденсатор номиналом 25 микрофарад будет потреблять примерно 0,8 ампер тока при подключении к цепи с рабочей частотой 50 герц (циклов в секунду).

    Зачем цепи нужен силовой конденсатор?

    Когда электрический ток протекает через систему переменного тока, такую ​​как кондиционер или холодильник, в потоке тока будут колебания, которые могут привести к повреждению электрических компонентов. Сопротивление этих компонентов может увеличиваться, когда они подвергаются этим колебаниям, в результате чего они выделяют тепло и в конечном итоге выходят из строя.Силовой конденсатор помогает защититься от этой проблемы, регулируя ток, чтобы свести к минимуму эти колебания.

    Чем он отличается от Power Bank?

    Блок питания — это портативная батарея, которая хранит энергию для будущего использования. Обычно они используются в смартфонах, ноутбуках, планшетах и ​​т. д. Блоки питания похожи на силовые конденсаторы в том смысле, что они сохраняют энергию для последующего использования, но они не обеспечивают столько энергии и не служат так долго, как конденсаторы.

    Как часто следует заменять силовой конденсатор?

    Большинство конденсаторов рассчитаны на определенный срок службы, и на них указано количество «эквивалентных часов работы» (или EOH), в течение которого они могут работать.Это мера того, сколько часов конденсатор может работать на полную мощность, прежде чем он начнет изнашиваться — как только он достигнет своего максимального EOH, вы должны начать его замену как можно скорее.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.