Полярный конденсатор обозначение на схеме: Определение полярности электролитического конденсатора по внешнему виду

Содержание

3. Конденсаторы — Условные графические обозначения на электрических схемах — Компоненты — Инструкции

Наряду с резисторами конденсаторы являются наиболее широко используемыми компонентами электрических цепей. Основные характеристики конденсатора — номинальная ёмкость и номинальное напряжение. Чаще всего в схемах используются постоянные конденсаторы, и гораздо реже — переменные и подстроенные. Отдельной группой стоят конденсаторы, изменяющие свою ёмкость под воздействием внешних факторов.

 

Общие условные графические обозначения конденсаторов постоянной ёмкости приведены на рис. 3.1 и их определяет соответствующий ГОСТ [2].
Номинальное напряжение конденсаторов (кроме так называемых оксидных) на схемах, как правило, не указывают. Только в некоторых случаях, например, в схемах цепей высокого напряжения рядом с обозначением номинальной ёмкости можно указывать и номинальное напряжение (см. рис. 3.1, С4). Для оксидных же конденсаторов (старое название электролитические) и особенно на принципиальных схемах бытовых электронных устройств это давно стало практически обязательным (рис. 3.2).

 

Подавляющее большинство оксидных конденсаторов — полярные, поэтому включать их в электрическую цепь можно только с соблюдением полярности. Чтобы показать это на схеме, у символа положительной обкладки такого конденсатора ставят знак «+», Обозначение С1 на рис. 3.2 — общее обозначение поляризованного конденсатора. Иногда используется.другое изображение обкладок конденсатора (см. рис.3.2, С2 и СЗ).

 
С технологическими целями   или при необходимости уменьшения габаритов в некоторых случаях в один корпус помещают два конденсатора, но выводов делают только три (один из них общий). Условное графическое обозначение

 

Для развязки цепей питания высокочастотных устройств по переменному току применяют так называемые проходные конденсаторы. У них тоже три вывода: два — от одной обкладки («вход» и «выход» ), а третий (чаще в виде винта) — от другой, наружной, которую соединяют с экраном или завёртывают в шасси. Эту особенность конструкции отражает условное графическое обозначение такого конденсатора (рис. 3.3, С1). Наружную обкладку обозначают короткой дугой, а также одним (С2) или двумя (СЗ) отрезками прямых линий с выводами от середины. Условное графическое обозначение с позиционным обозначением СЗ используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана. С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы. Обкладку, соединяемую с корпусом (шасси), выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (см. рис. 3.3, С4).

 

Конденсаторы переменной ёмкости (КПЕ) предназначены для оперативной регулировки и состоят обычно из статора и ротора. Такие конденсаторы широко использовались, например, для изменения частоты настройки радиовещательных приёмников. Как говорит само название, они допускают многократную регулировку ёмкости в определенных пределах. Это их свойство показывают на схемах знаком регулирования — наклонной стрелкой, пересекающей базовый символ под углом 45°, а возле него часто указывают минимальную и максимальную ёмкость конденсатора (рис. 3.4). Если необходимо обозначить ротор КПЕ, поступают так же, как и в случае проходного конденсатора (см. рис. 3.4, С2).
Для одновременного изменения ёмкости в нескольких цепях (например, в колебательных контурах) используют блоки, состоящие из двух, трех и большего числе КПЕ. Принадлежность КПЕ к одному блоку показывают на схемах штриховой линией механической связи, соединяющей знаки регулирования, и нумерацией секций (через точку в позиционном обозначении, рис. 3.5). При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую связь не показывают, ограничиваясь только соответствующей нумерацией секций (см. рис. 3.5, С2.1, С2.2, С2.3).

 
Разновидность КПЕ — подстроенные конденсаторы. Конструктивно они выполнены так, что их ёмкость можно изменять только с помощью инструмента (чаще всего отвертки). В условном графическом обозначении это показывают знаком подстроечного регулирования — наклонной линией со штрихом на конце (рис. 3.6). Ротор подстроечного конденсатора обозначают, если необходимо, дугой (см. рис. 3.6, СЗ, С4).

 

 

 

Саморегулирумые конденсаторы (или нелинейные) обладают способностью изменять ёмкость под действием внешних факторов. В радиоэлектронных устройствах часто применяют вариконды (от английских слов vari(able) — переменный и cond(enser) — еще одно название конденсатора). Их ёмкость зависит от приложенного к обкладкам напряжения. Буквенный код варикондов — CU (U— общепринятый символ напряжения, см. табл. 1.1), УГО в этом случае — базовый символ конденсатора, перечеркнутый знаком нелинейного саморегулирования с латинской буквой U (рис. 3.7, конденсатор CU1).
Аналогично построено УГО термоконденсаторов. Буквенный код этой разновидности конденсаторов — СК (рис. 3,7, конденсатор СК2). Температура среды, естественно, обозначается символом tº

 

 

 

 

 

Что такое конденсатор, как обозначается на схемах, единицы емкости

Знакомство с конденсатором для тех кто только начинает знакомиться с радиоэлектроникой и радиолюбительством. Что такое конденсатор. какие бывают конденсаторы, как они обозначаются на принципиальных схемах, единицы измерения емкости конденсаторов, включение конденсаторов.

Что такое конденсатор

Конденсатор, это радиодеталь, обладающая электрической емкостью. Конденсатор можно зарядить и он будет хранить заряд, апотом готов отдать его «по первому требованию». На первый взгляд это похоже на работу аккумулятора, но только на первый взгляд.

Конденсатор не является химическим источником тока, да и вообще источником тока. Конденсатор можно назвать временным хранилищем заряда. Заряд в нем можно пополнять и забирать. Во время зарядки и разрядки конденсатора через него протекает ток.

Напряжение на разряженном конденсаторе равно нулю. Но в процессе зарядки напряжение увеличивается, и как только достигает величины напряжения источника тока, заряд прекращается. С нарастанием напряжения на конденсаторе 8 процессе его зарядки ток зарядки уменьшается.

Физически конденсатор это две металлические пластины, разделенные тонким слоем изолятора. Так и есть. Выходит, что конденсатор пропускать электрический ток не может. Но в процессе зарядки и разрядки ток есть.

То есть, можно сказать, что конденсатор может пропускать изменяющийся ток. то есть, переменный. А постоянный он не пропускает. Это свойство широко используется в электронике и радиотехники для разделения переменного и постоянного токов, которые есть в одной и той же цепи.

Если сопротивление конденсатора постоянному току бесконечно (активное сопротивление), то на переменном токе он обладает весьма определенным реактивным сопротивлением, зависящим от емкости конденсатора и частоты переменного тока.

Еще конденсаторы применяют для задержки подачи напряжения, в таймерах. Там используется то свойство конденсатора, что скорость его заряда или разряда зависит от силы тока заряда или разряда. А если этот ток ограничить резистором, то чем больше будет сопротивление этого резистора, тем дольше будет процесс заряда или разряда.

Если у резистора основным параметром является сопротивление, то у конденсатора -емкость, которая выражается 8 фарадах. Величина 1F (одна фарада) довольно велика, поэтому чаще всего речь идет о микрофарадах, нанофарадах, пикофарадах. Конденсаторы так же как и резисторы бывают постоянные (емкость которых не измена), переменные и подстроечные (с ручкой для регулировки емкости).

Обозначение конденсатора на схемах

В отличие от постоянных резисторов, которые в большинстве своем похожи на бочонок с двумя выводами, постоянные конденсаторы бывают самых разных форм и размеров. Но разделить их можно на две группы, — полярные и неполярные. Разница в том, что у полярного конденсатора есть плюс и минус и подключать в схему его нужно с учетом полярности.

А у неполярного конденсатора выводы равнозначны. На рисунке 1 показаны обозначения конденсаторов, А — неполярный, Б — полярный. В -переменный, Г — подстроечный.

Рис. 1. Обозначение конденсаторов на принципиальных схемах.

Кроме емкости, выраженной, чаще всего в пикофарадах или микрофарадах (иногда и в нанофарадах), другим важным параметром является максимально допустимое напряжение. Если к обкладкам (выводам) конденсатора приложить напряжение выше этой величины может произойти пробой изолятора и конденсатор выйдет из строя.

Если говорят что «конденсатор на 250V», это значит, что на конденсатор нельзя подавать напряжение больше 250V. Меньше -пожалуйста, начиная от нуля. Но больше этой величины, — ни в коем случае!

Таким образом, у конденсатора есть два основных параметра, — емкость, выраженная 8 десятичных долях Фарады (микрофарады, нанофарады, пикофарады), и максимальное напряжение, выраженное в Вольтах.

На схемах значение емкости обычно пишут 8 пикофарадах (р, pF, пФ) и микрофарадах (pF, м, мкФ). 1 мкФ = 1000000 пФ. Но встречаются обозначения и в нанофарадах (nF, п) обычно на зарубежных схемах. 1nF = 1000pF. Бывает что на схемах буква, обозначающая кратную приставку используется как децимальная запятая, например, 1500 р = 1,5n = 1N5 или 1n5.

На многих схемах зарубежной аппаратуры встречается замена греческой буквы «р» на латинскую «и». То есть, 10 микрофарад у них будет так: «10uF». Возможно, это связано с отсутствием греческого шрифта в программе с помощью которой нарисована схема.

Включение конденсаторов

Для получения нужной емкости иногда приходится соединять два конденсатора параллельно или последовательно (рис.2.). При параллельном соединении общая емкость рассчитывается как сумма емкостей:

Собщ = С1 + С2.

При последовательном соединении приходится пользоваться более сложной формулой: Собщ = (С1«С2) / (С1+С2) .

Рис. 2. Параллельное и последовательное включение конденсаторов, формулы для расчета емкости.

Маркировка конденсаторов

Теперь о маркировке конденсаторов. Здесь как и у резисторов есть несколько стандартов. Если конденсатор достаточно больших размеров, то на нем емкость может быть так и указана, например, на стакане оксидного конденсатора емкостью 10 мкФ так и будет написано: 10 pF или 10 мкФ, далее будет указано напряжение, например, 25V, и отмечена полярность выводов, у отечественных конденсаторов возле положительного вывода будет «+», а у иностранных возле отрицательного вывода будет «-» или полоска.

На крупных неполярных конденсаторах тоже все будет написано просто и ясно, например, на конденсаторе типа К73-14 емкостью 0,22 мкФ на максимальное напряжение 250V будет так и написано: 0,22pF 250V.

Сложнее с маленькими керамическими или слюдяными неполярными конденсаторами. Места здесь для маркировки мало, поэтому придумывают сокращения. Например, на конденсаторах типа К10-7 в виде пластинок емкость указывается с использованием кратной приставки как децимальной запятой, вот несколько примеров такой маркировки:

  • 150 пФ — «150р» или «150п»
  • 1500 пФ — «1N5» или «1Н5»
  • 15000пФ (0,015 мкФ) — «15N» или «15Н» .

У зарубежных керамических конденсаторов используется такая же маркировка как у резисторов, только за основу идет не единицы Ом, а единицы Пикофарад. Обозначение состоит из трех цифр. Первые две —

значение в пФ, а третья — множитель, практически численно показывающая сколько нулей нужно приписать, чтобы получилось значение выраженное в пФ.

Вот несколько примеров такого обозначения:

  • 15 пФ — «150» (к 15 приписать 0 нолей)
  • 150 пФ — «151»(к 15 приписать 1 ноль)
  • 1500 пф — «152» (к 15 приписать 2 ноля)
  • 0,015 мкФ (15000 пФ) — «153» (к 15 приписать 3 нуля).
  • 0,15 мкФ (150000 пФ) — «154» (к 15 приписать 4 нуля).

Эксперимент с конденсатором

Чтобы практически познакомиться со способностью конденсатора накапливать заряд можно провести один эксперимент. Возьмем оксидный конденсатор типа К50-35 емкостью 2200 мкФ и соберем схему, показанную на рисунке 3. Здесь мы будем заряжать конденсатор от батарейки, и разряжать через лампочку от карманного фонаря.

Когда переключатель S1 находится в показанном на схем

Условное обозначение конденсаторов на схемах

С1 – конденсатор постоянной ёмкости

С2 – конденсатор полярный

С3 – построечный конденсатор

С4 – конденсатор переменной ёмкости.

Классификация конденсаторов по типу диэлектрика:

Воздушные

Cостоят из системы подвижных пластин (ротора) и неподвижных пластин. Применяются в качестве плавно регулируемых небольших переменных емкостей в радиотехнических устройствах.

Керамические

Изготавливаются из керамических пластин или трубок. Обкладками служат два слоя серебра, нанесенные на противоположные поверхности, снаружи покрываются специальной эмалью. Применяют в радиотехнике

Слюдяные

Имеют обкладки из металлической фольги или серебра, нанесенного тонким слоем на поверхность слюдяных прокладок. Пакет из таких элементов запрессовывается в пластмассу.

Бумажные

Обкладками служат ленты из фольги, а диэлектриками – ленты из специальной конденсаторной бумаги, пропитанной вазелином. Ленты сворачивают в рулон, прессуют и помещают в металлический или фарфоровый корпус.

Электролитические

Имеют обкладки из алюминиевой фольги в виде полосок. Поверхность одной полоски покрыта слоем окисла алюминия (+), является диэлектриком – это обкладка. Второй обкладкой служит электролит, которым пропитана бумажная лента. Помещают в алюминиевый корпус (-).Имеют большую емкость и применяются в цепях постоянного тока.

Энергия заряженного конденсатора – энергия, сосредоточенная в электрическом поле конденсатора.

Заряд и разряд конденсатора

Если соединить пластины с источником энергии постоянного тока, то будет происходить заряд конденсатора.

При зарядке конденсаторасвободные 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. На одной пластине будет накапливаться положительный, а на другой отрицательный заряды. В результате протекания зарядного тока 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 прекращается. Этот момент соответствует окончанию процесса заряда конденсатора.



При отключении от источникаконденсатор способен длительное время сохранять накопленные электрические заряды. Заряженный конденсатор является источником электрической энергии, имеющим некоторую ЭДС.

Если соединить электроды заряженного конденсатора каким-либо проводником, то конденсатор начнет разряжаться. При этом по цепи пойдет ток 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 0. Это означает, что произошел полный разряд конденсатора, т. Е. он отдал накопленную им электрическую энергию.

Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется его ёмкостью.

Ёмкость С определяется как отношение заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (приложенному напряжению)U: C=q/U. Измеряется в фарадах. Емкостью в 1Ф обладает конденсатор, у которого при сообщении заряда в 1 Кл (Кулон) разность потенциалов изменяется на 1 В.

Емкость конденсатора зависит от формы и размера электродов, их взаимного расположения и свойств диэлектрика, разделяющего электроды.

 

Ёмкость в цепи переменного тока

В цепи постоянного тока ёмкость после процесса зарядки не пропускает электрический ток.

При подключении ёмкости к источнику переменного тока, происходит непрерывный процесс заряда-разряда, при этом через ёмкость проходит переменный ток

i=Δq/Δt i=CΔU/Δt

 

Рис.5.11. Схема включения в цепь переменного тока ёмкости (а), кривые тока i,

напряжения u (б) и векторная диаграмма (в)

 

Кривая мощности представляет собой синусоиду, которая изменяется с двойной частотой по сравнению с частотой изменения тока и напряжения. Мощность имеет положительные и отрицательные значения, т.е. возникает непрерывный колебательный процесс обмена энергией между источником и емкостью.

В течение первой четверти периода происходит заряд ёмкости и в цепи течёт ток заряда, который считается положительным. При этом по мере заряда ёмкости и увеличения разности потенциалов на электродах, а ток i уменьшается. При ωt=90°ёмкость полностью разряжается. Разность потенциалов на электродах становится равной напряжению uисточника и ток i=0.

Во второй четверти периода ёмкость начнёт разряжаться и ток iизменяет своё направление (становится отрицательным). При ωt=180°,когда u=0,ток iразряда достигнет максимального значения. В этот момент изменяется полярность напряжения uисточника и начинается процесс перезаряда ёмкости при противоположном (отрицательном) направлении тока i.При ωt=270° заряд прекращается, ток iстановится равным нулю и начинается разряд при первоначальном (положительном) направлении тока.

Таким образом, ёмкость в течение одного периода изменения напряжения uдважды заряжается и дважды разряжается. Следовательно, в цепи непрерывно протекает переменный ток i.

Этот ток опережает напряжение по фазе на 90О. Сопротивление, которое ёмкость оказывает переменному току, называется ёмкостным Х.

Для характеристики процесса обмена энергией между источником и ёмкостью введено понятие реактивной мощности ёмкости. QС=UСI, [вар]

 


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Электрический конденсатор — Википедия. Что такое Электрический конденсатор

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические. На танталовых конденсаторах (слева) полоской обозначен «+», на алюминиевых (справа) маркируют «-». SMD-конденсатор на плате, макрофотография Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать» или от лат. condensatio — «накопление») — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости[1] и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом.[⇨] В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки). Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах.

История

В 1745 году в Лейдене немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст и независимо от него голландский физик Питер ван Мушенбрук изобрели конструкцию-прототип электрического конденсатора — «лейденскую банку»[2]. Первые конденсаторы, состоящие из двух проводников, разделенных непроводником (диэлектриком), упоминаемые обычно как конденсатор Эпинуса или электрический лист, были созданы ещё раньше[3].

Конструкция конденсатора

Конденсатор является пассивным электронным компонентом[4]. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки).

Свойства конденсатора

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит зарядка или перезарядка конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. C=1jωC=−jωC=−j2πfC,{\displaystyle {\hat {Z}}_{C}={\frac {1}{j\omega C}}=-{\frac {j}{\omega C}}=-{\frac {j}{2\pi fC}},}

где j{\displaystyle j} — мнимая единица, ω{\displaystyle \omega } — циклическая частота (радиан/с) протекающего синусоидального тока, f{\displaystyle f} — частота в герцах, C{\displaystyle C} — ёмкость конденсатора (фарад). Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно XC=1ωC.{\displaystyle \scriptstyle X_{C}={\tfrac {1}{\omega C}}.} Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью C{\displaystyle C}, собственной индуктивностью Lc{\displaystyle L_{c}} и сопротивлением потерь Rn{\displaystyle R_{n}}. {2} \over 2C}}

где U{\displaystyle U} — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор, q{\displaystyle q} — электрический заряд.

Обозначение конденсаторов на схемах

В России для условных графических обозначений конденсаторов на схемах рекомендуется использовать ГОСТ 2.728-74[5] либо стандарт международной ассоциации IEEE 315—1975:

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 1·106 пФ = 1·10−6 Ф) и пикофарадах (1 пФ = 1·10−12 Ф), но нередко и в нанофарадах (1 нФ = 1·10−9 Ф). При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ × 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10—180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой C=εε0Sd{\displaystyle \scriptstyle C={\tfrac {\varepsilon \varepsilon _{0}S}{d}}}, где ε{\displaystyle \scriptstyle \varepsilon } — диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая пространство между пластинами (в вакууме равна единице), ε0{\displaystyle \scriptstyle \varepsilon _{0}} — электрическая постоянная, численно равная 8,854187817·10−12 Ф/м. Эта формула справедлива, лишь когда d намного меньше линейных размеров пластин.

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

C=∑i=1NCi{\displaystyle \scriptstyle C=\sum _{i=1}^{N}C_{i}} или C=C1+C2+. {N}1/C_{i}}}} или 1C=1C1+1C2+…+1Cn.{\displaystyle \scriptstyle {\tfrac {1}{C}}={\tfrac {1}{C_{1}}}+{\tfrac {1}{C_{2}}}+…+{\tfrac {1}{C_{n}}}.}

Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Удельная ёмкость

Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Плотность энергии

Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 с ёмкостью 12 000 мкФ, максимально допустимым напряжением 450 В и массой 1,9 кг плотность энергии при максимальном напряжении составляет 639 Дж/кг или 845 Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гаусса.

Номинальное напряжение

Другой не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. Эксплуатационное напряжение на конденсаторе должно быть не выше номинального.

Полярность
Современные конденсаторы, разрушившиеся без взрыва благодаря специальной разрывающейся конструкции верхней крышки. Разрушение возможно из-за нарушения режима эксплуатации (температуры, напряжения, полярности) или старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вздувшаяся, но ещё не разорвана, то, скорее всего, скоро он выйдет из строя или сильно изменятся параметры, что сделает его использование невозможным.

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Опасность разрушения (взрыва)

Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов частая причина выхода их из строя вследствие близкого расположения с источниками тепла, например, рядом с радиатором охлаждения.

Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают вышибной предохранительный клапан или выполняют надсечку корпуса (часто её можно заметить в виде креста или в форме букв X, K или Т на торце цилиндрического корпуса, иногда, на больших конденсаторах, она покрыта пластиком). При повышении внутреннего давления вышибается пробка клапана или корпус разрушается по насечке, пары электролита выходят в виде едкого газа и, даже, брызг жидкости. При этом разрушение корпуса конденсатора происходит без взрыва, разбрасывания обкладок и сепаратора.

Взорвавшийся электролитический конденсатор на печатной плате жидкокристаллического монитора. Видны волокна бумажного сепаратора обкладок и развернувшиеся фольговые алюминиевые обкладки.

Старые электролитические конденсаторы выпускались в герметичных корпусах и в конструкции их корпусов не предусматривалась взрывобезопасность. Скорость разлёта осколков при взрыве корпуса устаревших конденсаторов может быть достаточной для того, чтобы травмировать человека.

В отличие от электролитических, взрывоопасность оксиднополупроводниковых (танталовых) конденсаторов связана с тем, что такой конденсатор фактически представляет собой взрывчатую смесь: в качестве горючего служит тантал, а в качестве окислителя — двуокись марганца, и оба этих компонента в конструкции конденсатора перемешаны в виде тонкого порошка. При пробое конденсатора или при его случайной переполюсовке выделившееся при протекании тока тепло инициирует реакцию между данными компонентами, протекающую в виде сильной вспышки с хлопком, что сопровождается разбрасыванием искр и осколков корпуса. Сила такого взрыва довольно велика, особенно у крупных конденсаторов, и способна повредить не только соседние радиоэлементы, но и плату. При тесном расположении нескольких конденсаторов возможен прожог корпусов соседних конденсаторов, что приводит к одновременному взрыву всей группы.

Паразитные параметры

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными последовательным и параллельным сопротивлением и индуктивностью. С достаточной для практики точностью, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить как показано на рисунке, где все двухполюсники подразумеваются идеальными.

Эквивалентная схема реального конденсатора и некоторые формулы.
C0 — собственная ёмкость конденсатора;
Rd — сопротивление изоляции конденсатора;
Rs — эквивалентное последовательное сопротивление;
Li — эквивалентная последовательная индуктивность. Зависимость модуля импеданса реального конденсатора от частоты и формула импеданса.
Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки Rd и саморазряд

Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением Rd = U / Iут, где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки.

Из-за тока утечки, протекающего через слой диэлектрика между обкладками и по поверхности диэлектрика, предварительно заряженный конденсатор с течением времени теряет заряд (саморазряд конденсатора). Часто, в спецификациях на конденсаторы, сопротивление утечки определяют через постоянную времени T саморазряда конденсатора, которая численно равна произведению ёмкости на сопротивление утечки:

T=RdC0{\displaystyle T=R_{d}C_{0}}

T — это время, за которое начальное напряжение на конденсаторе, неподключенном ко внешней цепи уменьшится в e раз.

Хорошие конденсаторы с полимерными и керамическими диэлектриками имеют постоянные времени саморазряда достигающие многих сотен тысяч часов.

Эквивалентное последовательное сопротивление — Rs

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС (англ. ESR), внутреннее сопротивление) обусловлено, главным образом, электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также учитывает потери в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор, вследствие поверхностного эффекта.

В большинстве практических случаев этим параметром можно пренебречь, но, иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания), достаточно малое его значение существенно для надёжности и устойчивости работы устройства. В электролитических конденсаторах, где один из электродов является электролитом, этот параметр при эксплуатации со временем деградирует, вследствие испарения растворителя из жидкого электролита и изменения его химического состава, вызванного взаимодействием с металлическими обкладками, что происходит относительно быстро в низкокачественных изделиях (см. Capacitor plague (англ.)).

Некоторые схемы (например, стабилизаторы напряжения) критичны к диапазону изменения ЭПС конденсаторов в своих цепях. Это связано с тем, что при проектировании таких устройств инженеры учитывают этот параметр в фазочастотной характеристике (ФЧХ) обратной связи стабилизатора. Существенное изменение со временем ЭПС применённых конденсаторов изменяет ФЧХ, что может привести к снижению запаса устойчивости контуров авторегулирования, и, даже, к самовозбуждению.

Существуют специальные приборы (ESR-метр (англ.)) для измерения этого достаточно важного параметра конденсатора, по которому можно часто определить пригодность его дальнейшего использования в определённых целях. Этот параметр, кроме собственно ёмкости (ёмкость — это основной параметр) — часто имеет решающее значение в исследовании состояния старого конденсатора и принятия решения, стоит ли использовать его в определённой схеме, или он прогнозируемо выйдет за пределы допустимых отклонений.

Эквивалентная последовательная индуктивность — Li

Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. Результатом этой распределенной паразитной индуктивности является превращение конденсатора в колебательный контур с характерной собственной частотой резонанса. Эта частота может быть измерена и обычно указывается в параметрах конденсатора либо в явном виде либо в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Тангенс угла диэлектрических потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости. tgδ=εimεre=σωεa.{\displaystyle {\rm {{tg}\,\delta ={\frac {\varepsilon _{im}}{\varepsilon _{re}}}={\frac {\sigma }{\omega \varepsilon _{a}}}.}}}

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол φ=π2−δ,{\displaystyle \scriptstyle \varphi ={\tfrac {\pi }{2}}-\delta ,} где δ — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь δ = 0. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная tg δ, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ — относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (кельвин). ТКЕ определяется так:

TKE=ΔCCΔT{\displaystyle TKE={\frac {\Delta C}{C\Delta T}}}.

где ΔC{\displaystyle \Delta C} — изменение ёмкости, вызванное изменением температуры на ΔT{\displaystyle \Delta T}.
Таким образом, изменение ёмкости от температуры (при не слишком больших изменениях температуры) выражается линейной функцией:

C(T)=CH.y.+TKE⋅CH.y.⋅ΔT,{\displaystyle \scriptstyle C(T)=C_{H.y.}+TKE\cdot C_{H.y.}\cdot \Delta T,},

где ΔT{\displaystyle \Delta T} — изменение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости, CH.y.{\displaystyle C_{H.y.}} — ёмкость при нормальных условиях. TKE применяется для характеристики конденсаторов с практически линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ указывается в спецификациях не для всех типов конденсаторов.

Для конденсаторов, имеющих существенно нелинейную зависимость ёмкости от температуры и для конденсаторов с большими изменениями ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в спецификациях нормируются относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур или в виде графика зависимости ёмкости от температуры.

Диэлектрическая абсорбция

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение на обкладках снова появится как если бы мы разрядили конденсатор не до нуля. Это явление получило название диэлектрическая абсорбция (диэлектрическое поглощение). Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора.

Подобный эффект можно наблюдать практически на всех типах диэлектриков. В электролитических конденсаторах он особенно ярок и является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. У конденсаторов с твердым диэлектриком (например, керамических и слюдяных) эффект связан с остаточной поляризацией диэлектрика. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с неполярными диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полипропилен и т. п.

Эффект зависит от времени зарядки конденсатора, времени закорочения, иногда от температуры. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом абсорбции, который определяется в стандартных условиях.

Особое внимание в связи с эффектом следует уделять измерительным цепям постоянного тока: прецизионным интегрирующим усилителям, устройствам выборки-хранения, некоторым схемам на переключаемых конденсаторах.

Паразитный пьезоэффект

Многие керамические материалы, используемые в качестве диэлектрика в конденсаторах (например, титанат бария, обладающий очень высокой диэлектрической проницаемостью в не слишком сильных электрических полях) проявляют пьезоэффект — способность генерировать напряжение на обкладках при механических деформациях. Это характерно для конденсаторов с пьезоэлектрическими диэлектриками. Пьезоэффект ведёт к возникновению электрических помех, в устройствах, где использованы такие конденсаторы при воздействии акустического шума или вибрации на конденсатор. Это нежелательное явление иногда называют «микрофонным эффектом».

Также подобные диэлектрики проявляют и обратный пьезоэффект — при работе в цепи переменного напряжения происходит знакопеременная деформация диэлектрика, генерирующая акустические колебания, порождающие дополнительные электрические потери в конденсаторе.

Самовосстановление

Конденсаторы с металлизированным электродом (бумажный и пленочный диэлектрик) обладают важным свойством самовосстановления (англ. self-healing, cleaning) электрической прочности после пробоя диэлектрика. Механизм самовосстановления заключается в отгорании металлизации электрода после локального пробоя диэлектрика посредством микродугового электрического разряда.

Классификация конденсаторов

Слюдяной герметичный конденсатор в металлостеклянном корпусе типа «СГМ» для навесного монтажа

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

  • Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).
  • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  • Конденсаторы с жидким диэлектриком.
  • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
  • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
  • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка. Время наработки на отказ типичного электролитического конденсатора 3000—5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105 °С[6]. Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. При работе конденсаторов в импульсных сильноточных цепях (например, в импульсных источниках питания) такая упрощённая оценка надёжности конденсаторов некорректна и расчёт надёжности более сложен[7].
  • Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.
Керамический подстроечный конденсатор

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

  • Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
  • Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.
  • Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Также различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.

Сравнение конденсаторов постоянной ёмкости

Тип конденсатора Используемый диэлектрик Особенности/применения Недостатки

Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком

бумажные конденсаторы
Масляные конденсаторы переменного тока Промасленная бумага В основном разрабатывались для обеспечения очень больших ёмкостей для промышленного применения в цепях переменного тока, выдерживая при этом большие токи и высокие пиковые напряжения частотой силовой питающей сети. В их задачи входит пуск и работа электрических моторов переменного тока, разделение фаз, коррекция коэффициента мощности, стабилизация напряжения, работа с контрольным оборудованием и т. д. Ограничены низкой рабочей частотой, поскольку на высоких частотах имеют высокие диэлектрические потери.
Масляные конденсаторы постоянного тока Бумага или её комбинация с ПЭТ Разработаны для работы при постоянном токе для фильтрации, удвоения напряжения, предотвращения образования дуги, как проходные и разделительные конденсаторы При наличии пульсаций требуют уменьшения рабочего напряжения согласно предоставленным производителем графикам. Обладают бо́льшими размерами в сравнении с аналогами с полимерными диэлектриками.
Бумажные конденсаторы Бумага/пропитанная бумага Пропитанная бумага широко использовалась в старых конденсаторах. В качестве пропитки использовался воск, масло или эпоксидная смола. Некоторые подобные конденсаторы до сих пор применяются для работы при высоком напряжении, но в большинстве случаев теперь вместо них используют плёночные конденсаторы. Большой размер. Большая гигроскопичность, из-за чего они поглощают влагу из воздуха даже при наличии пластикового корпуса и пропитки. Поглощённая влага ухудшает их характеристики, повышая диэлектрические потери и понижая сопротивление изоляции.
Металлизированные бумажные конденсаторы Бумага Меньший размер, чем у бумажно-фольговых конденсаторов Подходят только для слаботочных применений. Вместо них стали широко применяться металлизированные плёночные конденсаторы.
Энергонакопительные конденсаторы Конденсаторная крафт-бумага, пропитанная касторовым маслом или схожей жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, и пластинки из фольги Разработаны для работы в импульсном режиме с высоким током разряда. Лучше переносят изменение полярности напряжения чем многие полимерные диэлектрики. Обычно применяются в импульсных лазерах, генераторах Маркса, для импульсной сварки, при электромагнитной формовке и иных задачах, требующих использования импульсов большой мощности. Имеют большой размер и вес. Их энергоёмкость значительно меньше чем у конденсаторов использующих полимерные диэлектрики. . Не способны к самолечению. Отказ подобного конденсатора может быть катастрофичным из-за большого объёма накопленной энергии.
плёночные конденсаторы
Полиэтилентерефталатные конденсаторы Полиэтилентерефталатная плёнка Меньше чем бумажные или полипропиленовые конденсаторы со схожими характеристиками. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку или их комбинации. ПЭТ конденсаторы почти полностью заменили бумажные для задач, где требуется работа с прямым (постоянным) током. Имеют рабочие напряжения вплоть до 60000 вольт при постоянном токе, а рабочую температуру до 125 °C. Обладают невысокой гигроскопичностью. Температурная стабильность ниже чем у бумажных. Могут применяться при низкочастотном переменном токе, но непригодны при высокочастотном из-за чрезмерного нагрева диэлектрика.
Полиамидные конденсаторы Полиамид Рабочая температура до 200 °C. Высокое сопротивление изоляции, хорошая стабильность, малый тангенс угла потерь. Большие размеры и высокая цена.
Каптоновые конденсаторы Полиимидная плёнка марки Каптон Аналогичны ПЭТ, но обладают значительно более высокой рабочей температурой (вплоть до 250 °C). Дороже ПЭТ. Температурная стабильность ниже чем у бумажных конденсаторов. Также могут применяться только при низкочастотном переменном токе, так как при высоких частотах происходит сильный нагрев диэлектрика.
Поликарбонатные конденсаторы Поликарбонат Имеют лучшее сопротивление изоляции, тангенс угла потерь и диэлектрическую адсорбцию в сравнении с полистирольными конденсаторами. Обладают лучшей влагостойкостью. Температурный коэффициент примерно ±80 ppm. Выдерживают полное рабочее напряжение на всём температурном диапазоне (от −55 °C до 125 °C) Максимальная рабочая температура ограничена на уровне 125 °C.
Полисульфоновые конденсаторы Полисульфон Аналогичны поликарбонатным. Могут выдерживать полное номинальное напряжение на сравнительно высоких температурах. Поглощение влаги около 0,2 %, что ограничивает их стабильность. Малая доступность и высокая стоимость.
Полипропиленовые конденсаторы Полипропилен Чрезвычайно низкий тангенс угла потерь, более высокая диэлектрическая прочность, чем у поликарбонатных и ПЭТ конденсаторов. Низкая гигроскопичность и высокое сопротивление изоляции. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку или их комбинации. Плёнка совместима с технологией самовосстановления, повышающей надёжность. Могут работать на высоких частотах, в том числе при большой мощности, например, для индукционного нагрева (часто вместе с водяным охлаждением), благодаря очень низким диэлектрическим потерям. При более высоких ёмкостях и рабочем напряжении, например от 1 до 100 мкФ и напряжением до 440 вольт переменного тока, могут применяться как пусковые для работы с некоторыми типами однофазных электрических моторов. Более чувствительны к повреждениям от кратковременных перенапряжений или переполюсовке чем пропитанные маслом бумажные конденсаторы.
Полистирольные конденсаторы Полистирол Отличные плёночные высокочастотные конденсаторы общего применения. Имеют отличную стабильность, высокую влагостойкость и малый отрицательный температурный коэффициент, позволяющий использовать их для компенсации положительного температурного коэффициента других компонентов. Идеальны для маломощных высокочастотных и прецизионных аналоговых задач. Максимальная рабочая температура ограничена +85 °C. Сравнительно большие по размеру.
Фторопластовые конденсаторы Политетрафторэтилен Отличные плёночные высокочастотные конденсаторы общего применения. Очень низкие диэлектрические потери. Рабочая температура до 250 °C, огромное сопротивление изоляции, хорошая стабильность. Используются в критичных задачах. Большой размер из-за низкой диэлектрической постоянной, более высокая цена в сравнении с другими конденсаторами.
Металлизированные полиэтилентерефталатные и поликарбонатные конденсаторы ПЭТ или Поликарбонат Надёжные и значительно меньшие по размеру. Тонкая металлизация может использоваться для придания им свойства самовосстановления. Тонкая металлизация ограничивает максимальный ток.

Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком

Многоуровневые пластинчатые слюдяные конденсаторы Слюда Преимущества данных конденсаторов основаны на том, что их диэлектрик инертен. Он не изменяется со временем ни физически, ни химически, а также имеет хорошую температурную стабильность. Обладают очень высокой стойкостью к коронным разрядам. Без правильной герметизации подвержены влиянию влажности, что ухудшает их параметры. Высокая цена из-за редкости и высокого качества диэлектрика, а также ручной сборки.
Металлизированные или серебряные слюдяные конденсаторы Слюда Те же преимущества, в дополнение обладают большей устойчивостью к влаге. Более высокая цена.
Стеклянные конденсаторы Стекло Аналогичны слюдяным. Стабильность и частотные характеристики лучше, чем у слюдяных. Очень надёжные, очень стабильные, стойкие к радиации. Высокая цена.
Температурно-компенсированные керамические конденсаторы Смесь сложных соединений титанатов Дешёвые, миниатюрные, обладают превосходными высокочастотными характеристиками и хорошей надёжностью. Предсказуемое линейное изменение ёмкости относительно температуры. Имеются изделия, выдерживающие до 15000 вольт Изменение ёмкости при различном приложенном напряжении, частоте, подвержены старению.
Керамические конденсаторы с высокой диэлектрической постоянной Диэлектрики, основанные на титанате бария Миниатюрнее температурно-компенсированных конденсаторов из-за большей диэлектрической постоянной. Доступны для напряжений вплоть до 50000 вольт. Обладают меньшей температурной стабильностью, ёмкость значительно изменяется при различном приложенном напряжении.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком

Алюминиевые электролитические конденсаторы Оксид алюминия Огромное отношение ёмкости к объёму, недорогие, полярные. В основном применяются как сглаживающие и питающие конденсаторы в источниках питания. Наработка на отказ конденсатора с максимально допустимой рабочей температурой 105 °C при расчёте составляет до 50000 часов при температуре 75 °C Высокие токи утечки, большое эквивалентное последовательное сопротивление и индуктивность ограничивают возможность использования их на высоких частотах. Имеют низкую температурную стабильность и плохие отклонения параметров. Могут взорваться при превышении допустимых параметров и/или перегреве, при приложении обратного напряжения. Максимальное напряжение около 500 вольт.
Танталовые конденсаторы Оксид тантала Большое отношение ёмкости к объёму, малый размер, хорошая стабильность, большой диапазон рабочих температур. Широко используются в миниатюрном оборудовании и компьютерах. Доступны как в полярном, так и неполярном исполнении. Твёрдотельные танталовые конденсаторы имеют намного лучшие характеристики по сравнению с имеющими жидкий электролит. Дороже алюминиевых электролитических конденсаторов. Максимальное напряжение ограничено планкой около 50 вольт. Взрываются при превышении допустимого тока, напряжения или скорости нарастания напряжения, а также при подаче напряжения неправильной полярности.
Твердотельные конденсаторы Оксид алюминия, оксид тантала Вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются. Дороже обычных. При 105°С срок службы как у обычных электролитических. Рабочие напряжения до 35 В.

Конденсаторы с двойным электрическим слоем

Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы) Тонкий слой электролита и активированный уголь Огромная ёмкость относительно объёма, маленький размер. Доступны номиналы в сотни фарад. Обычно используются для временного питания оборудования при замене батарей. Могут заряжаться и разряжаться бо́льшими токами, чем батареи, имеют очень большое число циклов заряд-разряд. Полярные, имеют низкое номинальное напряжение (вольт на конденсаторную ячейку). Группы ячеек соединяются последовательно для повышения общего рабочего напряжения, при этом обязательно применение устройств для балансировки напряжений. Относительно высокая стоимость, высокое эквивалентное последовательное сопротивление (малые разрядные токи), большие токи утечки.
Литий-ионные конденсаторы Ион лития Литий-ионные конденсаторы обладают большей энергоёмкостью, сравнимой с батареями, безопаснее в сравнении с литий-ионными батареями, в которых начинается бурная химическая реакция при высокой температуре. По сравнению с ионисторами они имеют большее выходное напряжение. Удельная мощность у них сравнимa, но плотность энергии у Li-ion конденсаторов гораздо выше[8]. Новая технология.

Конденсаторы вакуумные

Вакуумные конденсаторы Вакуумные конденсаторы используют стеклянные или керамические колбы с концентрическими цилиндрическими электродами. Чрезвычайно малые потери. Используются для мощных высоковольтных радиочастотных задач, таких как индукционный нагрев[источник не указан 875 дней], где даже малые потери приводят к чрезмерному нагреву самого конденсатора. При ограниченном токе искры могут обладать самовосстановлением. Очень высокая цена, хрупкость, большой размер, низкая ёмкость.
12 пФ, 20 кВ вакуумный конденсатор постоянной ёмкости. Два 8 мкФ, 525 В бумажных электролитических конденсатора в радио 1930-х годов.[9]

Применение конденсаторов и их работа

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

  • Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.
  • Во вторичных источниках электропитания конденсаторы применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.
  • При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках, электромагнитных ускорителях, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п.
  • Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти (см. DRAM, Устройство выборки и хранения).
  • Конденсатор может использоваться как двухполюсник, обладающий реактивным сопротивлением, для ограничения силы переменного тока в электрической цепи (см. Балласт).
  • Процесс заряда и разряда конденсатора через резистор (см. RC-цепь) или генератор тока занимает определённое время, что позволяет использовать конденсатор во времязадающих цепях, к которым не предъявляются высокие требования временной и температурной стабильности (в схемах генераторов одиночных и повторяющихся импульсов, реле времени и т. п.).
  • В электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.
  • Конденсаторы способны накапливать большой заряд и создавать большую напряжённость на обкладках, которая используется для различных целей, например, для ускорения заряженных частиц или для создания кратковременных мощных электрических разрядов (см. генератор Ван де Граафа).
  • Измерительный преобразователь малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
  • Измерительный преобразователь влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению ёмкости).
  • В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.
  • Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обкладками конденсатора, и ёмкость конденсатора меняется в зависимости от уровня.
  • Фазосдвигающего конденсатора. Такой конденсатор необходим для пуска, а в некоторых случаях и работы однофазных асинхронных двигателей. Также он может применяться для пуска и работы трёхфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.
  • Аккумуляторов электрической энергии (см. Ионистор). В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Также существуют некоторые модели трамваев, в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

Маркировка конденсаторов

Маркировка советских и российских конденсаторов

Существуют две системы обозначения советских/российских конденсаторов: буквенная (старая) и цифровая (новая).

Старая система обозначений

Буквенная система распространяется на конденсаторы, разработанные до 1960 года. В этой системе первая буква К означает конденсатор, вторая — тип диэлектрика (Б — бумажный, С — слюдяной, К — керамический, Э — электролитический и так далее…), третья — конструктивные особенности (герметичность исполнения или условия эксплуатации). Для упрощения системы обозначений часто первую букву К пропускают, оставляя вторую и последующие[10].

Новая система обозначений

В соответствии с новой (цифровой) системой маркировки конденсаторы делятся на группы по виду диэлектрика, назначению и варианту исполнения[11]. Согласно этой системе, первая буква «К» означает «конденсатор», дальше следует цифра, обозначающая вид диэлектрика, и буква, указывающая, в каких цепях может использоваться конденсатор; после неё стоит номер разработки или буква, указывающая вариант конструкции[12].

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Как мне … читать полярные диаграммы?

Как мне … читать полярные диаграммы?

Поляры аэродинамического профиля и самолетов уже давно используются в авиации. Правильный немецкий термин — «Полярная диаграмма Лилиенталя», указывает на то, что этот метод построения графиков результатов испытаний профиля был использован сначала Отто Лилиенталь. Он построил подъемную и тормозную силы своего экспериментальные результаты как подъемная сила против сопротивления, поскольку мы все еще используем их сегодня (используя коэффициенты вместо фактических сил).Дополнительные графики были разработан для построения взаимосвязей между другими коэффициентами аналогичным образом.

Комбинированная полярная диаграмма показывает много информации, в очень компактном формате. Его использовал профессор Эпплер для результат его программы анализа профиля и используется в большей части моей сети страниц. Чтобы понять разные части сюжета, я раскрасили отдельные секции по отдельности и разобрали их в картинки ниже.
Примечание: данные на этих диаграммах действительны для двухмерного аэродинамический профиль, а не крыло, если не указано иное! Чтобы узнать характеристики крыла необходимо учитывать геометрию крыла. Тем не менее, поляры аэродинамического профиля являются полезным средством экранирования возможных кандидаты на определенное приложение.
«Полярный сопротивление» определяет коэффициент лобового сопротивления. Cd для данного коэффициента подъемной силы Cl (и наоборот).Это часто самая важная часть результатов и может быть использована для поиска лучших идеальная скорость набора высоты или снижения, а также оптимальный угол планирования с этим профилем. Для данного коэффициента подъемной силы 0,89 мы читаем сопротивление коэффициент 17,5 / 10 или 0,0175 от графика.

Чтобы найти наилучшее качество скольжения, вы должны провести линию от начала координат. (Cl = 0 / Cd = 0) по касательной к кривой. Считайте значения Cl и Cd на точка, где линия касается кривой, и рассчитайте Cl / Cd, скольжение соотношение.

«Полярный подъемник» показывает коэффициент подъемной силы Cl , График зависимости угла атаки alfa . Он отвечает на вопросы например, «какой будет подъемная сила профиля для заданного угла атака? »Или, наоборот,« какой угол атаки необходимо для данного коэффициента подъемной силы? ».
Также можно найти максимальный коэффициент подъемной силы профиля и соответствующий угол атаки, и, возможно, удастся получить информация о поведении сваливания, предполагая, что код анализа может сделать реалистичный прогноз или графики экспериментальных результатов имеется в наличии.

Для заданного угла атаки 4 градусов находим подъемную силу коэффициент примерно 0,85 . Максимальный коэффициент подъемной силы будет в порядке Cl max = 1,3 .

«Полярный момент» аналогичен «полюсу подъема», а показан моментный коэффициент см профиля профиля вместо коэффициента подъемной силы в зависимости от угла атаки a .

Для угла атаки 9,1 градуса находим соответствующий момент коэффициент -0,09. Отрицательный коэффициент момента указывает на снижение тангажа. тенденция к контрольной точке на 25% длины хорды.

Эти четыре линии указывают местоположение перехода ( T. ) потока (от ламинарного к турбулентному) и турбулентного отрыва ( S. ), соответственно. Расположение дано для верхней стороны ( U.) а также Что касается нижней стороны ( л. ). Эти места x / c являются график зависимости коэффициента подъемной силы Cl на вертикальной оси.

В этом примере переход на верхней поверхности ( T.U. ) на коэффициент подъемной силы Cl 0,68 имеет место на 40% хорды длина. На нижней поверхности ( T.L. ) находим переход далеко ниже по потоку на 95% длины хорды. Точки разделения примерно на 95% на верхней поверхности ( С.U. ) соответственно на задняя кромка для нижней поверхности ( S.L. ). Обычно перетаскивание коэффициент Cd ниже для перехода, расположенного дальше вниз по течению. Разделение должно быть близко к задней кромке и двигаться медленно вперед, когда будет достигнут максимальный подъем.

Последнее изменение страницы: 21.05.18

[Вернуться к дому Страница] Предложения? Исправления? Замечания? Эл. адрес: Мартин Хепперле.

В связи с увеличением количества спама, у меня регулярно менять этот адрес электронной почты. Вы всегда найдете самую свежую версию в нижнем колонтитуле всех моих страниц.

Может пройти некоторое время, прежде чем вы получите ответ а в некоторых случаях вы можете вообще не получить ответа. Прошу прощения за это, но мое свободное время ограничено. Если вы не потеряли терпение, возможно, вы захотите отправить мне копию вашего электронного письма через месяц или около того.
Это частная некоммерческая страница , предназначенная исключительно для образовательных целей.Любые утверждения могут быть неверными и непригодными для практического использования. Я не могу взять любая ответственность за действия, которые вы выполняете на основании данных, предположений, расчетов и т.д., взятые с этой веб-страницы.

1996-2018 Martin Hepperle
Вы можете использовать данные, приведенные в этом документе, в личных целях. Если вы используете это документ для публикации, необходимо указать источник. Публикация перекомпиляции данного материала не допускается, если полученный продукт продается по чем производственные затраты.

Этот документ может случайно относиться к торговым наименованиям и товарным знакам, которые принадлежат национальным или международным компаниям, но которые мне неизвестны. Их права полностью признаны, и эти компании любезно просят сообщить мне, если они не хотят, чтобы их имена использовались вообще или использовались иначе.

Этот документ является частью набора фреймов, и его можно найти, перейдя от точки входа к Веб-сайт http: //www.MH-AeroTools.de / .

Impressum Datenschutz

Основные сведения о схемах символов P&ID 3/3 Условные обозначения функциональной идентификации и наименования

Функциональная идентификация и соглашения об именах

Загрузите бесплатный файл PDF о функциональной идентификации P&ID и соглашениях об именах!

Мы подготовили этот полный PDF-файл, чтобы у вас была вся информация, которую мы приводим в этой статье, и вы могли ею поделиться, обсудите это с коллегами и используйте профессионально.

Мы считаем, что лучше иметь хорошо отформатированный текст, включающий все ключевые концепции, изложенные в этой публикации, готовый к использованию. поделитесь или сохраните для дальнейшего использования.

Запрос

Если вам интересно узнать больше о таких предметах, как Цель, Владелец и Содержание и условности . прочтите наше бесплатное введение в эти концепции в нашей статье Основные сведения о диаграммах P&ID. Часть 1. Назначение, владелец и содержание.

Если вам интересно узнать больше о таких предметах, как стандарты и рекомендации , прочитайте наше бесплатное введение в эти концепции в нашей статье. Основы диаграмм P&ID Часть 2 Международные стандарты.


Функциональная идентификация PID и соглашение об именах

Инженеры любят рисовать и создавать контуры своих идей .

Обычно необходимо уметь объяснить ваши идеи вашим клиентам или сотрудникам . Часто мы используем чертежи с по , чтобы объяснить идею , которая в противном случае потребует много слов для объяснения .

За годы работы инженером по автоматизации я сделал несколько хороших чертежей , которые помогли мне лучше объяснить мои идеи .

Как только рисунок выполнен , необходимо идентифицировать элементы присутствуют на схеме P&ID , чтобы связать их с реальностью . Именно об этой концепции и идет речь в данной статье.


Тег поля

Эта третья статья о схемах P&ID посвящена функциональной идентификации и соглашения при именовании элементов, представленных на диаграмме P&ID .

Причина довольно проста, пользователям КИПиА нужен какой-то метод для идентификации оборудования чтобы они могли управлять проектированием, закупками, установкой и обслуживанием этих систем.

Но идентификатор должен соответствовать некоторым основным правилам , чтобы иметь хорошую документацию . Хорошая документация является основой хорошего инжиниринга, и хорошего обслуживания объектов.

Стандарт идентификации элементов, подключенных к АСУ ТП для большинства промышленных установок, основан на ISA-5.1.

Однако иногда вы обнаружите, что добавляется дополнительная информация или интересные интерпретации, чтобы лучше определить местные требования , чтобы соответствовать особым требованиям системы или даже поддерживать традиции сайта.

Очень важно, чтобы стандарты , используемые на ваших предприятиях, были полностью определены, а строго следовали .Руководство по маркировке должно быть единообразным по всему предприятию.

Кроме того, крупных компаний имеют свои собственные внутренние стандарты . Хотя между ними есть много различий в деталях, Основные символы и структура буквенного кода по существу идентичны . Если стандарт, установленный на заводе, отсутствует, символы обычно основываются на стандарте ISA-5.1-1984 (R1992)

Есть несколько национальных стандартов которые относятся к представлению контрольно-измерительных приборов и схем управления .Наиболее важными из них на английском языке являются BS 1646 и ISA S5.1.

Процесс маркировки — это хорошо документированный процесс, определенный в нескольких стандартах, типичный номер тега состоит из двух частей:


Маркировка функциональной идентификации
  • функциональная идентификация или префикс
  • и номер петли или суффикс

В зависимости от обстоятельств, вторые буквы Indicate и Record также могут использоваться как существительное, глагол или прилагательное, i n в этом случае они будут отображаться в тексте или речи как индикатор, средство записи, индикация и запись.

Двухэлементная схема нумерации соответствует следующему формату:


Тег

где XXXX — это префикс тега , который обеспечивает указание функции, а YYYY — это последовательный идентификатор, чтобы сделать тег уникальным.

Иногда для обозначения области процесса вставляется средний элемент, такой как номер здания или обозначение технологического материала.


3.1 Префикс

Префикс — важная часть идентификатора. В большинстве методов маркировки, связанных со стандартами, буквы префикса тега зависят от позиции.

Первая буква указывает физическое свойство, которое измеряется или контролируется (например, давление, расход, температура).Первая буква номера тега обычно выбирается так, чтобы она указывала на измеряемую переменную контура управления.


В образце P&ID диаграммы , показанном на приведенном выше рисунке, F — первая буква в номере тега , который используется для приборов в контуре управления потоком . Функциональный идентификатор состоит из первой буквы (обозначающей измеряемый или инициирующую переменную ; например, F для расхода, T для температуры и т. Д.).

Вторая или третья буквы — модификаторы. На приведенном выше рисунке буква F в первой позиции указывает на элемент управления потоком. FT в крайнем левом пузыре указывает на то, что это расходомер . FC — это контроллер потока , FY — это преобразователь I / P , а FV — это клапан регулирования расхода .

Линия через центр символа баллона FC указывает, что контроллер установлен на передней панели главной панели управления или DCS.Отсутствие линии указывает на полевой прибор, и две линии означают, что прибор установлен на локальной или полевой панели. Пунктирными линиями показано, что прибор установлен внутри панели.

Типичные комбинации букв показаны в следующей таблице , таблица основана на ISA-5.1-1984 (R1992) :


ПЕРВОЕ ПИСЬМО ПОСЛЕДУЮЩИЕ ПИСЬМА

ИЗМЕРЕННАЯ ИЛИ ИНИЦИАЦИОННАЯ ПЕРЕМЕННАЯ

МОДИФИКАТОР

ЧТЕНИЕ ИЛИ ПАССИВНАЯ ФУНКЦИЯ

ВЫХОДНАЯ ФУНКЦИЯ

МОДИФИКАТОР

А Анализ (5,19) Сигнализация
B Горелка горения Выбор пользователей (1) Выбор пользователей (1) Выбор пользователей (1)
К Электропроводность Контрольный (13) Закрыть
Д Плотность / Sp.Гравитация Дифференциал (4) Отклонение
E Напряжение Датчик (первичный элемент)
ESD Аварийное отключение
Факс Расход Передаточное число (фракция) (4)
G Измерение Смотровое стекло, смотровое устройство (9)
H Ручная (ручная) Высокий (7, 15, 16)
HH Высокая Высокая
I Ток (электрические) Укажите (10)
Дж Мощность Скан (7,24)
К Время, График Скорость изменения (4,21) Пульт управления (22)
л Уровень Легкий пилот (11) Низкий (7,15,16)
LL Низкая Низкая
М Влажность Мгновенный (4, 25) Средний, средний (7,15)
Выбор пользователей (1) Выбор пользователей (1) Выбор пользователей (1) Выбор пользователей (1)
O Выбор пользователей (1) Отверстие, ограничение (23) Открыть
п. Давление, вакуум Точка (тестовое) соединение (26)
Q Количество / Событие Интегрировать, суммировать (4)
R Радиация Коэффициент Запись или печать (17)
S Скорость, Частота Безопасность (8) Переключатель (13)
т Температура Передача (18)
U Многопараметрическая (6) Многофункциональный (12) Многофункциональный (12) Многофункциональный (12)
В Вязкость, вибрация, механический анализ (19) Клапан, заслонка, жалюзи (13)
Вт Масса, усилие Колодец или карман
X Несекретный (2) Ось X Несекретный (2) Несекретный (2) Несекретный (2)
Y Событие, состояние или присутствие (20) Ось Y Реле, вычисление, преобразование (13, 14, 18)
Z Положение, размер Ось Z Привод, привод, неклассифицированный конечный элемент управления


ПРИМЕЧАНИЯ:


  • 4.Первая буква, используемая с модификатором, рассматривается как первая буква. Пример: TDI для дифференциальной температуры.
  • 5. Чтобы охватить весь анализ, не описанный в письме с выбором пользователя. Тип анализа должен быть определен за пределами всплывающей подсказки.
  • 6. Используется вместо комбинации первых букв. Обычно используется для многоточечных регистраторов / индикаторов.
  • 7. Использование этих модификаторов необязательно.Пример: буквы H и L могут быть опущены в неопределенном случае.
  • 8. Для защиты только первичных элементов аварийной защиты, таких как разрывная мембрана (PSE), и оконечных элементов управления аварийной защиты, таких как предохранительный клапан давления (PSV).
  • 9. Относится к приборам, которые обеспечивают неоткалиброванное изображение, таким как уровнемер со смотровым стеклом (LG) и телевизионные мониторы.
  • 10. Обычно применяется для аналогового или цифрового считывания.
  • 11. Используется для контрольных ламп. Пример: ходовой свет двигателя может быть обозначен как EL или YL, в зависимости от того, является ли измеряемая величина напряжением или рабочим состоянием соответственно. Используется также для световой индикации процесса. Пример: свет высокого уровня (LLH).
  • 12. Используется вместо комбинации других функциональных букв.
  • 13. Используется для переключателей с ручным управлением или двухпозиционных контроллеров.Неверно использовать следующие буквы CV для чего-либо, кроме самоуправляемого регулирующего клапана.
  • 14. Используется в основном для соленоидных устройств и реле. Для других целей значение должно быть определено вне облачка тегов.
  • 15. Эти изменяющие термины соответствуют значениям измеряемой переменной, а не значениям сигнала. Пример: высокий уровень от уровнемера обратного действия должен быть LAH.
  • 16.Термины «высокий» и «низкий» применительно к положениям клапанов обозначают открытое и закрытое положения соответственно.
  • 17. Применимо к любой форме постоянного хранения информации.
  • 18. Используется для термина «передатчик».
  • 19. Используется для выполнения машинного анализа (где буква A выполняет более общий анализ). За исключением вибрации, значение должно быть определено за пределами всплывающей подсказки.
  • 20.Не использовать, когда ответные меры управления или мониторинга рассчитываются по времени или по расписанию.
  • 21. Для обозначения скорости изменения измеряемой переменной во времени. Пример: WKIC означает контроллер, показывающий скорость потери веса.
  • 22. Используется для обозначения станции управления оператора, такой как станция ручной загрузки (HIK), или операторского интерфейса распределенной системы управления.
  • 23. Используется также для обозначения ограничивающего отверстия (FO).
  • 24. Используется также для обозначения регистратора температурного сканирования (TJR).
  • 25. Используется также для обозначения ручного переключателя без фиксации (HMS).
  • 26. Например, контрольная точка анализа обозначена как AP.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА:


  • Имеется нескольких букв — C, D, G, M, N, O, , которые могут быть указаны пользователем .
  • Второй столбец, обозначенный модификатором , добавляет дополнительной информации о первой букве , переменной процесса. Например, если прибор используется для измерения разницы между двумя давлениями, возможно, давления на входе и выходе фильтр-пресса, P для давления используется как первая буква, а D для разницы в качестве модификатора второй буквы. Когда измеряется мгновенный расход и сумматор добавлен, чтобы обеспечить общий поток во времени, идентификатор устройства — FQ.Первая буква имени тега — F для потока, а вторая буква — Q из второго столбца, означает интегрировать или суммировать.
  • Следующие три столбца далее определяют устройство . первый из этих очерчивает считывание или пассивную функцию .
  • Значения нужно определять только один раз . Письмо выбора пользователя предназначено для обозначения неуказанных значений, которые будут многократно использоваться в конкретном проекте.При использовании буква может иметь одно значение как первая буква и другое значение как последующая буква. Значения нужно определять только один раз в легенде или другом месте для этого проекта.
  • S как вторая буква может быть модификатором первой буквы или может быть классифицирована как следующая буква. Это может немного сбивать с толку. Если S используется в качестве следующей буквы, это относится к первичным элементам аварийной защиты.В этом случае устройство, обычно обозначаемое как PCV, также может быть помечено как PSV, если оно используется в качестве устройства безопасности. Термин xCV означает регулирующий клапан с автоматическим приводом, например, регулятор давления. Последующую буквенную комбинацию CV не следует использовать в случаях, когда клапан не является самоприводным. Если буква S используется в качестве следующей буквы, например, в LSH, она обозначает переключатель. Вот как определить разницу: если рассматриваемое устройство генерирует дискретный (вкл / выкл) сигнал, тогда S во втором положении указывает, что устройство является переключателем; если устройство реагирует на изменяющиеся условия процесса, то S означает функцию безопасности.
  • Использование X для первой буквы — особый случай . Из ISA-5.1 несекретная буква X предназначена для обозначения не включенных в список значений, которые будут использоваться только один раз или использоваться в ограниченном объеме. Если используется, буква может иметь любое количество значений. При правильном применении буква X не появляется часто только один раз или в ограниченной степени. Вместо, определяемые пользователем буквы следует использовать для устройств, которые появляются регулярно, даже если нечасто.Таким образом, на многих современных промышленных объектах X может не понадобиться, поскольку большинство устройств появляются с некоторой регулярностью. Для тех из вас, у кого есть весь объект, заполненный передатчиками XT или XY, не волнуйтесь, это положение ISA-5.1 часто игнорируется. Неклассифицированная буква X предназначена для обозначения неуказанных значений, которые будут использоваться только один раз или использоваться в ограниченном объеме. Если используется, буква может иметь любое количество значений как первая буква и любое количество значений как последующая буква.За исключением использования отличительных символов, ожидается, что значения будут определены вне облачка с тегами на блок-схеме.
  • Грамматическая форма может быть изменена при необходимости . Пример: «Указать» может означать индикатор или указание.
  • Многие сайты будут использовать ISA-5.1 в качестве отправной точки .
  • Конечно, пользователь должен четко задокументировать указанные значения на листе пояснений к P&ID , и эти значения следует сохранить, без двусмысленности и изменений для всего объекта или, в идеале, для всей компании.Таблица легенды может быть изменена для включения присвоенных буквенных обозначений , или даже специально определите приемлемые или стандартные буквенные комбинации для объекта.
  • Использование будет зависеть от контекста . В зависимости от обстоятельств третьи буквы Control, Transmit и Compute также могут использоваться как глагол или существительное, в этом случае они будут отображаться в тексте или речи как Контроллер, Передатчик и Компьютер соответственно.

Ниже приведены несколько наиболее распространенных префиксов:


Примеры тегов
  • PIC = Контроллер индикации давления (индикатор)
  • LR = Регистратор уровня
  • TT = датчик температуры
  • DAH = сигнал тревоги высокой плотности
  • DAHH = Высокий уровень сигнала тревоги плотности
  • LSHH = реле уровня high-high
  • LSH = реле высокого уровня
  • LSL = реле низкого уровня
  • LSLL = реле уровня низкий-низкий
  • LAL = аварийный сигнал низкого уровня
  • PT = датчик давления
  • PDT = датчик перепада давления
  • AT = передатчик анализатора
  • TE = температурный элемент
  • TT = преобразователь температуры
  • PDSH = реле высокого перепада давления
  • KQL = время, количество света (т.е.е., время истекло)
  • PY = датчик давления
  • ZSO = позиционный переключатель (разомкнут)
  • HV = ручной клапан
  • HS = ручной переключатель

3.1.1 Типичные комбинации букв

Расширенная таблица типовых сочетаний букв для КИП:


Типичные сочетания букв

3.2 Суффикс


3.2.1 Номер цикла на основе

  • В дополнение к буквам группа проектирования КИПиА присваивает каждой функции порядковый номер. Все устройства в этой функции имеют один и тот же порядковый номер — номер петли. Единый номер шлейфа используется для идентификации устройств, которые выполняют одиночный конкретное действие, как правило, вход и выход для ПИД-регулирования, вход для индикации переменной процесса или ручной выход.
  • Этот номер в сочетании с буквенным обозначением однозначно идентифицирует каждое устройство в этом наборе.
  • Нумерация элементов соответствует некоторым заводским соглашениям.
  • Есть два подхода, последовательный и параллельный, из которых последовательный является наиболее распространенным.
  • Последовательно каждому каналу, шлейфу или схеме присваивается уникальный номер, например 47. Независимо от буквенного кода, все его элементы имеют один и тот же номер.Последовательным способом с использованием единой цифровой последовательности для всех устройств. Следовательно, могут быть FRC-101, LR-102, PIC-103 и TI-104.
  • Параллельно блоки номеров распределяются в соответствии с типом или функцией прибора, в зависимости от его буквенного кода. Это приводит к тому, что одинаковые элементы в разных циклах имеют смежные номера. Эти числа могут соответствовать предложениям в ISA-5.1. Параллельно означает начало новой числовой последовательности для каждой первой буквы.Следовательно, могут быть FRC-101, PIC-101 и TI-101.

3.2.2 Расположение на основе номера

  • Первая цифра номера может указывать на номер завода; следовательно, FT-102 — это прибор на заводе 1.
  • Другой метод определения местоположения прибора — использование префикса, например: 2 (область), или 03 (единица измерения), или 004 (объект 4), который идентифицирует зону обслуживания контура: 2-FT-102 — это петля 102 в области 2, или 03-FT-102 — это петля 102 в блоке 03, или 004-FT-102 — это петля 102 в установке 4.
  • Эти числа также можно объединить, чтобы показать площадь-единицу-установку одним числом: 234-FT-102 — датчик потока в контуре 102, который обслуживает зону 2, установку 3 и установку 4.
  • Чтобы ввести в заблуждение, помните, что номер цикла определяет элементы в цикле, поэтому цикл может обслуживать область, указанную выше, но конкретное устройство может физически находиться в другой области.

3.2.3 Номер схемы P&ID на основе

  • Вариантом этой системы является привязка номеров P&ID к определенной области, а затем последовательная нумерация приборов на этом листе P&ID. Например, P&ID 25 поддерживает до 100 петель или номера петель прибора от 2500 до 2599.
  • Элегантность этой системы заключается в том, что вы можете найти правильный P&ID для прибора, основываясь только на номере тега, поскольку номер тега включает номер P&ID.
  • Часто номер области в любом случае вкладывается в номер P&ID, поэтому вы также узнаете область, обслуживаемую циклом, просто посмотрев на номер цикла.

3.2.4 Основное обозначение оборудования на основе

  • Назначение, которое появляется в месте номера петли на круге инструмента, — это идентификатор оборудования, связанный с таблицей обозначений основного оборудования.
  • Условные обозначения, используемые для идентификации технологического оборудования:
    • Технологическое оборудование Общий формат XX-YZZ A / B
    • XX — идентификационные буквы для классификации оборудования.
      • C Компрессор или турбина
      • E Теплообменник
      • H Обогреватель
      • P Насос
      • R Реактор
      • T Башня
      • Резервуар для хранения TK
      • V Судно
    • Y обозначает участок на территории завода
    • ZZ — это обозначение номера для каждого элемента в классе оборудования A / B, обозначающее параллельные или резервные блоки, не показанные на PFD.
  • Дополнительное описание оборудования дано поверх PFD.

Есть вопросы?

Если у вас есть вопросы по этой статье, пожалуйста, свяжитесь с нами … В любом случае вы можете заглянуть на нашу страницу часто задаваемых вопросов, там вы найдете ответы на самые распространенные вопросы.

Исчисление II — Полярные координаты

Онлайн-заметки Павла

Ноты Быстрая навигация Скачать

  • Перейти к
  • Ноты
  • Проблемы с практикой
  • Проблемы с назначением
  • Показать / Скрыть
  • Показать все решения / шаги / и т. Д.
  • Скрыть все решения / шаги / и т. Д.
  • Разделы
  • Площадь поверхности с параметрическими уравнениями
  • Касательные с полярными координатами
  • Главы
  • Приложения интегралов
  • Серии и последовательности
  • Классы
  • Алгебра
  • Исчисление I
  • Исчисление II
  • Исчисление III
  • Дифференциальные уравнения
  • Дополнительно
  • Алгебра и триггерный обзор
  • Распространенные математические ошибки
  • Праймер для комплексных чисел

Энергия, накопленная в конденсаторе

Проблема «энергии, хранящейся в конденсаторе» — классическая, потому что в ней есть некоторые нелогичные элементы.Разумеется, аккумулятор выделяет энергию QV b в процессе зарядки конденсатора до равновесия при напряжении аккумулятора V b . Но половина этой энергии рассеивается в виде тепла в сопротивлении пути зарядки, и только QV b /2 в конечном итоге сохраняется на конденсаторе в состоянии равновесия. Противоинтуитивная часть начинается, когда вы говорите: «Это слишком большие потери, чтобы их терпеть. Я просто собираюсь снизить сопротивление пути зарядки, чтобы получить больше энергии на конденсаторе».«Это не работает, потому что скорость потерь энергии в сопротивлении I 2 R резко возрастает, даже если вы заряжаете конденсатор быстрее. В этом процессе экспоненциальной зарядки совсем не интуитивно понятно, что вы все равно потеряете половину энергия в тепло, поэтому эта классическая задача становится прекрасным примером ценности исчисления и интеграла как инженерного инструмента.

Часть интуитивной части, которая входит в настройку интеграла, заключается в том, что получение первого элемента заряда dq на пластинах конденсатора требует гораздо меньше работы, потому что большая часть напряжения батареи падает на сопротивлении R, и только крошечная энергия dU = dqV хранится на конденсаторе.Переход к интегралу, который принимает квадратичную форму по q, дает суммарную энергию на конденсаторе Q 2 / 2C = CV b 2 /2 = QV b /2, где здесь V b напряжение аккумулятора. Итак, суть в том, что вам нужно потратить 2 джоуля из батареи, чтобы поместить 1 джоуль на конденсатор, при этом другой джоуль безвозвратно теряется из-за тепла — 2-й закон термодинамики снова кусает вас, независимо от вашей скорости зарядки. Неинтуитивный характер этой проблемы является причиной ценности интегрального подхода.

Хотя здесь это не будет показано, если вы продолжите решение этой проблемы, сделав сопротивление зарядки настолько малым, что начальный ток зарядки будет чрезвычайно высоким, значительная часть энергии зарядки фактически излучается в виде электромагнитной энергии. Это пересекает порог теории антенн, потому что не все потери при зарядке были термодинамическими, но все же потери в процессе составляли половину энергии, поставляемой батареей при зарядке конденсатора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *