Для чего предназначен конденсатор: Для чего нужен конденсатор и как он работает

Для чего нужен конденсатор и как он работает

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.

Физика 9 кл. Конденсатор — Класс!ная физика

Физика 9 кл. Конденсатор

Подробности

Просмотров: 178

1. Для чего предназначен конденсатор?

Конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля.

2. Что представляет собой простейший конденсатор? Как обозначается на схемах?

Конденсатор представляет собой устройство из двух одинаковых металлических пластин (обкладок), которые расположены параллельно и разделены диэлектриком.

Обозначение конденсатора на электрических схемах:

3. Что понимают под зарядом конденсатора?

Под зарядом конденсатора понимается величина заряда q на одной из его обкладок.

4. Как зарядить конденсатор?

Чтобы зарядить конденсатор, надо соединить обкладки конденсатора с источником постоянного напряжения.

При этом обкладки конденсатора заряжаются равными по величине, но противоположными по знаку зарядами (+q и ~q).

5. Чему равен заряд q конденсатора?

Заряд q конденсатора прямо пропорционален напряжению U между обкладками конденсатора и емкости конденсатора:

6. Что называется емкостью конденсатора?

Коэффициент пропорциональности С называется электрической емкостью (электроемкостью, емкостью) конденсатора.

Единица электроемкости в СИ — 1 Фарад (Ф) — получила свое название в честь Майкла Фарадея.

1 Ф равен емкости такого конденсатора, между обкладками которого возникает напряжение 1 В при сообщении конденсатору заряда 1 Кл.

7. От чего и как зависит емкость конденсатора?

Емкость конденсатора зависит от площади пластин (S) конденсатора и расстояния между ними.

Емкость конденсатора зависит также от свойств используемого диэлектрика между обкладками конденсатора.

Чем больше площадь пластин (S) и чем меньше расстояние между ними (d), тем больше емкость конденсатора (С).

8. Как включать несколько конденсаторов в электрическую цепь?

Иногда для получения требуемой емкости несколько конденсаторов соединяют в батарею.

а) Конденсаторы можно включать в электрическую цепь параллельно.

Общая емкость конденсаторов, включенных в электрическую цепт параллельно, равна сумме емкостей отдельных конденсаторов:

С = С1 + С2 + С3

б) Конденсаторы можно включать в электрическую цепь последовательно.

Общая емкость конденсаторов, включенных в электрическую цепь последовательно, рассчитывается, исходя из формулы:

1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3

Здесь общая емкость включенных конденсаторов всегда меньше, чем наименьшая емкость любого из них.

9. Как выглядит электрическое поле между обкладками конденсатора?

Электрическое поле конденсатора сосредоточено между его обкладками, если их размеры значительно больше расстояния между ними.

Линии электрического поля плоского конденсатора параллельны и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.

Значит поле такого конденсатора однородно.

10. По какой формуле определяется энергия заряженного тденсатора?


При зарядке конденсатора внешними силами совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов.

По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора.

При разрядке конденсатора за счет этой энергии может быть совершена работа.

Энергию электрического поля конденсатора можно рассчитать по формуле:

Энергия конденсатора данной емкости тем больше, чем больше его заряд.

11. Как на опыте доказать, что благодаря запасенной энергии конденсатора можно совершить работу?

Чтобы зарядить конденсатор, подключим его к источнику тока, поставив переключатель в положение 1.

При зарядке конденсатора внешними силами в цепи совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов.

По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора.

Конденсатор зарядился — конденсатор накопил энергию.

Через некоторое время переведем переключатель в положение 2, замкнув цепь с конденсатором и лампой.

В результате разрядки конденсатора через лампу пройдет ток, и возникнет кратковременная вспышка.

При вспышке раскаленная током нить лампы выделяет энергию в виде света и тепла.

Это потенциальная энергия электрического поля конденсатора преобразовалась во внутреннюю энергию нити накала и излучилась в виде света и тепла.

То есть при разрядке конденсатора за счет энергии конденсатора была совершена работа.

12. Как устроен конденсатор переменной емкости? Где он нашел наиболее широкое применение?

В радиотехнических устройствах часто используются конденсаторы переменной емкости.

Конденсатор переменной емкости состоит из системы подвижных и неподвижных пластин.

Подвижные пластины, можно вращать вокруг оси, меняя тем самым емкость конденсатора.

Для увеличения емкости подвижные пластины вдвигают в пространство между неподвижными пластинами.

Для уменьшения емкости подвижные пластины выдвигают из пространство между неподвижными пластинами.

При этом изменение емкости переменного конденсатора достигается изменением суммарной площади обкладок.

Следующая страница — смотреть

Назад в «Оглавление» — смотреть

Наружный блок — конденсатор серии СКР

Наружный блок – конденсатор серии CKF производительностью от 10,6 до 20,5 КВт

Конденсоры предназначены для использования в составе сплит-системы и могут быть установлены на грунте либо на крыше.

Конструктивные особенности:

• Тихая работа. Выброс воздуха вверх.
• Теплообменник конденсатора выполнен из медных труб и алюминиевых пластин.
• Высокая эффективность.
• Латунные запирающие клапана на жидкостной и всасывающей магистралях.
• Полностью заправлены фреоном.
• Ручное восстановление блокировки высокого давления фреона.
• Автоматическое восстановление блокировки низкого давления фреона.
• Герметичный мягко работающий мотор компрессора с защитой от перегрузок.
• Двигатель вентилятора имеет смазку на весь срок службы и тепловую защиту от перегрузок.
• Шумоизолированный отсек компрессора.
• Фильтр удаления влаги из жидкой фазы фреона.
• Предназначен для использования с испарителями серии А; АК; САРР.

Конструкция корпуса:

• Корпус выполнен со съемными панелями, из утолщенной листовой гальвани­зированной стали С-90 и соответствующим образом усилен;
• Листовой металл гальванически покрыт цинком методом горячего погружения;

Окраска выполнена эпоксидной краской с последующей горячей сушкой и сертифицирована на воздействие солевым туманом в течение 500 часов.

Габариты конденсатора:

Технические характеристики:

Goodman один из самых крупных и известных в мире производителей широкого спектра бытовых и промышленных систем кондиционирования и воздушного отопления.

Похожее

Колебательный контур — урок. Физика, 9 класс.

Колебательный контур — это устройство, в котором могут происходить свободные электромагнитные колебания.

Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности. Электроёмкость конденсатора — \(C\), индуктивность катушки — \(L\).

                                                                                 Изображение на  схемах

Обрати внимание!

В колебательном контуре периодически происходит переход энергии электрического поля в энергию магнитного поля и наоборот.

На некоторое время с помощью переключателя зарядим конденсатор, замкнув его на источник тока (рис. А). Затем наш заряженный конденсатор подсоединим к катушке (рис. Б).

	t1=T4.  Заряженный конденсатор, подключённый к катушке, начнёт через неё разряжаться. Нижняя обкладка заряжена положительно. Разрядный ток, проходящий по катушке, создаст вокруг неё магнитное поле. Явление самоиндукции будет препятствовать резкому возрастанию тока через катушку, поэтому ток растёт постепенно и через некоторое время приобретает максимальное значение. В этот момент конденсатор будет полностью разряжен. Произошло превращение энергии электрического поля в энергию магнитного поля.
	2t1=T2. Так как конденсатор разряжен, то в следующий момент времени ток должен мгновенно исчезнуть, но в результате  самоиндукции, которая препятствует убыванию тока, он некоторое время поддерживается в цепи. Индукционный ток сонаправлен с уходящим током цепи и благодаря этому конденсатор заряжается, только заряд на обкладках поменяется на противоположный знак. Энергия магнитного поля перешла в энергию электрического поля. Если рассматривать идеальную модель колебательного контура, который не имеет сопротивления, то энергия в нём не потратится, и конденсатор вновь зарядится до максимального значения. В реальности такого не бывает, потому что часть энергия уйдёт на преодоление сопротивления проводников и превратится в тепловую энергию. В реальном колебательном контуре в этот момент времени конденсатор зарядится уже не полностью.
	3t1=3T4. В третьей четверти периода конденсатор начнёт разряжаться, только теперь ток разряда будет протекать в другом направлении, т. к. полярность напряжения на конденсаторе поменялась. Самоиндукция катушки вновь будет препятствовать быстрому росту тока, который постепенно всё же приобретёт максимальное значение, а конденсатор к тому времени полностью разрядится. Снова энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля.
	4t1=T. Последняя четверть периода будет похожа на вторую четверть, только ток уже будет протекать в другом направлении. Убыванию тока будет вновь препятствовать самоиндукция, поэтому ток будет убывать постепенно  и вновь зарядит конденсатор. И вновь энергия магнитного поля переходит в энергию электрического поля.  В идеальном контуре не было бы потерь, и амплитуда колебаний оставалась постоянной.

За промежуток времени 4t1 произошло одно полное колебание. Значит, 4t1 \(=T\), где \(T\) — период колебаний.

Период полученных свободных колебаний равен собственному периоду колебательного контура.

Обрати внимание!

Формула для определения периода свободных электромагнитных колебаний: T=2
π
·LC.

Из формулы видно, что период колебательного контура зависит от параметров составляющих его элементов: индуктивности катушки \(L\) и электроёмкости конденсатора \(C\).

Работа колебательного контура представлена на рисунке.

Колебательный контур входит в состав генератора высокочастотных электромагнитных колебаний, который применяется в радиовещании (т. е. передаче звуковой информации на большие расстояния).

Демпферный конденсатор | Новосибирский завод конденсаторов

Демпферный конденсатор разработан  для фильтрации высших гармоник напряжения в цепях постоянного тока и обладает малым значением собственных потерь.

Предназначен  для работы с GTO-тиристорам, как низкоиндуктивный буфер в схемах с высоким действующим значением тока Irms,  большими импульсными токами.

Демпферные конденсаторы изготавливаются по “сухой” технологии. Отличаются способностью самовосстановления. Имеют широкий диапазоном рабочих температур, а также низкую способность к дефектам.

Преимущества:

• Высокая тепловая стабильность.
• Технология самовосстановления
• Долгий срок службы
• Изолированный корпус
• Огнеустойчивые материалы.

Корпус цилиндрический, залитый смолой, аксиальные вывода с резьбой.

Климатические характеристики:

Типономиналы и габаритные размеры.

Способы доставки

1. Самовывоз

Самовывоз осуществляется по адресу г. Новосибирск, ул. Часовая, д. 6.

2.    Доставка ТК

Доставка осуществляется по России и ближайшему зарубежью транспортными компаниями Деловые Линии, Энергия, КИТ, ПЭК или любой другой по желанию клиента.

3.   Сроки доставки

Примерные сроки доставки с момента отгрузки товара. Более точные сроки будут предоставлены менеджером.

Конденсаторы в электрических и электронных схемах: назначение, устройство, принцип действия

Емкость конденсатора

Электрические заряды

Как вы знаете, существует два типа зарядов: положительный заряд и отрицательный заряд. Ну и все как обычно, одноименные заряды отталкивается, а разноименные  – притягиваются. Физика седьмой класс).

Давайте еще раз рассмотрим простую модель конденсатора.

Если мы соединим наш конденсатор с каким-нибудь источником питания постоянного тока, то мы его зарядим. В этот момент положительные заряды, которые идут от плюса источника питания, осядут на одной пластине, а отрицательные заряды с минуса источника питания – на другой.

Самое интересное то, что количество положительных зарядов будет равняться количеству отрицательных зарядов.

Даже если мы отсоединим источник питания постоянного тока, то у нас конденсатор так и останется заряженным.

Почему так происходит?

Во-первых, заряду некуда течь. Хотя с течением времени он все равно будет разряжаться. Это  зависит от материала диэлектрика.

Во-вторых, происходит взаимодействие зарядов. Положительные заряды притягиваются к отрицательным, но они не могут соединиться с друг другом, так как им мешает диэлектрик, который, как вы знаете, не пропускает электрический ток. В это время между обкладками конденсатора возникает электрическое поле, которое как раз и запасает энергию конденсатора.

Когда конденсатор заряжается, электрическое поле между обкладками становится сильнее. Соответственно, когда конденсатор разряжается, электрическое поле слабеет. Но как много заряда мы можем “впихнуть” в конденсатор? Вот здесь и применяется такое понятие, как емкость конденсатора.

Что такое емкость

Емкость конденсатора – это его способность накапливать заряд на своих пластинах в виде электрического поля.

Но ведь емкость может быть не только у конденсатора. Например, емкость бутылки 1 литр, или емкость бензобака – 100 литров и так далее. Мы ведь не можем впихнуть в бутылку емкость в 1 литр больше, чем рассчитана эта бутылка, так ведь? Иначе остатки жидкости просто не влезут в бутылку и будут выливаться из нее. Точно такие же дела и обстоят с конденсатором. Мы не сможем впихнуть в него заряда больше, если он не рассчитан на это. Поэтому, емкость конденсатора выражается формулой:

где

С – это емкость, Фарад

Q – количество заряда на одной из обкладок конденсатора, Кулоны

U – напряжение между пластинами, Вольты

Получается, 1 Фарад – это когда на обкладках конденсатора хранится заряд в 1 Кулон и напряжение между пластинами 1 Вольт. Емкость может принимать только положительные значения.

Значение в 1 Фарад – это слишком много. На практике в основном пользуются значениями микрофарады, нанофарады и пикофарады. Хочу вам напомнить, что приставка “микро” – это 10-6 , “нано” – это 10-9 , пико – это 10-12 .

Назначение установок КРМ

Конденсаторные установки известны еще и как установки КРМ – то есть компенсаторы реактивной мощности. Они широко используются в энергетике, трансформаторах, асинхронных двигателях и другом оборудовании с появляющейся реактивной мощностью. Данное явление доставляет определенные неприятности подключенному оборудованию из-за создания дополнительного напряжения в сети. Для снижения негативных последствий и предназначены установки, компенсирующие реактивную мощность.

Очень часто возникает вопрос, зачем нужна конденсаторная установка для чего используется это устройство? Основной функцией данных систем является поддержание заданного уровня коэффициента мощности потребителя. С этой целью в реальном времени отслеживаются изменения нагрузки, после чего в нужный момент происходит включение или отключение нужного количества конденсаторных батарей.

Большая часть нагрузки современных электрических сетей создается на промышленных предприятиях электродвигателями, трансформаторами и другим оборудованием с электромагнитными системами. Для их работы используется реактивная энергия, под действием которой появляется фазовый сдвиг между током и напряжением. При включении нагрузки происходит потребление не только активной, но и реактивной энергии. В связи с этим полная мощность увеличивается в среднем на 20-25% относительно активной мощности. Это соотношение и будет коэффициентом мощности.

Для того чтобы исключить попадание в сеть реактивной мощности применяются различные виды конденсаторных установок. За счет этого она вырабатывается и остается на месте, где и потребляется электрическими нагрузками.

Существует несколько видов установок компенсации реактивной мощности: автоматические высоковольтные и низковольтные, тиристорные, фильтрокомпенсирующие, а также тиристорные установки с фильтрацией высших гармоник. Отдельно следует отметить конденсаторные установки нерегулируемые, компенсирующие реактивную мощность постоянных нагрузок. Типичными примерами такого оборудования различные виды насосов, особенно используемых в системах тепло- и водоснабжения. В этом случае коэффициент мощности повышается за счет приложения постоянной мощности конденсаторов напрямую к реактивной нагрузке.

Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе

Все конденсаторы имеют какое-то предельное напряжение, которое можно на них подавать. Дело все в том, что может произойти пробой диэлектрика, и конденсатор выйдет из строя. Чаще всего это напряжение пишут на самом корпусе конденсатора. Например, на электролитическом конденсаторе.

максимальное рабочее напряжение конденсатора

В технической документации этот параметр чаще всего обозначается, как WV, что с английского Working Voltage (рабочее напряжение), или DC WV – Direct Current Working Voltage – постоянное рабочее напряжение конденсатора.

Здесь есть один нюанс, о котором часто забывают. Дело в том, что на конденсаторе написано именно на какое постоянное напряжение он рассчитан, а не переменное. Если такой конденсатор, как на рисунке выше, с максимальным рабочим напряжением в 50 Вольт вставите в цепь переменного тока с источником питания, который выдает 50 Вольт переменного тока, то ваш конденсатор взорвется. Так как 50 Вольт переменного тока – это действующее напряжение. Его максимальное значение будет 50 × √2 = 70,7 Вольт, что намного больше, чем 50 Вольт.

Расчёт необходимой ёмкости

Выбирая конденсатор, необходимо предупредить ситуацию, при которой фазный ток превысит своё номинальное значение. Поэтому к подсчётам необходимо подойти очень тщательно — неправильные результаты могут привести не только к поломке конденсатора, но и перегоранию обмоток двигателя. На практике для пуска моторов небольшой мощности пользуются упрощённым подбором исходя из соображений, что для каждых 100 Вт мощности двигателя необходимо 7 мкФ ёмкости при соединении в треугольник. При подключении обмотки в звезду это значение уменьшается вдвое. Если в однофазную сеть присоединяют мотор на три фазы с мощностью 1 квт, то необходим конденсатор зарядом 70—72 мкФ при соединении обмоток треугольником, и 36 мкФ в случае подключения звездой.

Расчёт необходимого значения ёмкости для работы производится по формулам.

При схеме соединения звездой:

Ср=2800 I / U

Если обмотки образуют треугольник:

Ср=4800 I / U

I — номинальный ток двигателя. Если по каким-либо причинам его значение неизвестно, для расчёта необходимо воспользоваться формулой:

I = P / (3 U).

При этом U = 220 В при соединении звездой, U = 380в — треугольником.

Р — мощность, измеряемая в ваттах.

При пуске двигателя со значительной нагрузкой на валу параллельно с рабочей ёмкостью необходимо включить пусковую.

Её значение рассчитывают по формуле:

Сп=(2,5÷3,0) Ср

Пусковая ёмкость должна превышать значение рабочей в 2,5 — 3 раза.

Очень важен правильный выбор значения напряжения для конденсатора. Этот параметр, так же как и ёмкость, влияет на цену и габариты прибора. Если напряжение сети больше номинального значения конденсатора, пусковое приспособление выйдет из строя. Но и использовать оборудование с завышенным напряжением также не стоит. Ведь это приведёт к неэффективному увеличению габаритов конденсаторной батареи. Оптимальным является значение напряжения конденсатора в 1,15 раз превышающее значение напряжения сети: Uk =1,15 U с.

Очень часто при включении мотора с тремя обмотками в однофазную сеть используются конденсаторы типа КГБ-МН или БГТ (термостойкие). Они выполнены из бумаги. Металлический корпус полностью герметичен. Имеет прямоугольный вид. Необходимо учитывать, что допустимые значения напряжения и ёмкости, обозначенные на приборе, указаны для постоянного тока. Поэтому при работе на переменном токе необходимо уменьшать показатели напряжения конденсатора в 2 раза.

Расчёт необходимой ёмкости.

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.

Конденсатор переменного тока.

Где и для чего применяются

Всё же ответим на вопрос «для чего предназначен конденсатор?» с практической точки зрения. Для этого рассмотрим несколько схем.

Самое широкое применение электролитические конденсаторы нашли в качестве уже не раз упомянутого фильтра сетевых пульсаций в блоках питания. На схеме ниже изображено, где именно устанавливается электролит. Чем больше нагрузка – тем большая ёмкость электролита нужна для сглаживания пульсаций.

Следующее место, где применяются конденсаторы – это фильтры высоких и низких частот. Ниже на схеме приведены типовые включения. Таким образом в акустических системах разводят басы, средние и высокие частоты по динамикам без применения активных компонентов.

Балластные блоки питания часто используются для зарядки небольших аккумуляторов и питания маломощных устройств, таких как дешевые светодиодные лампочки, радиоприёмники и прочие. Плёночный конденсатор устанавливается последовательно с питающим устройством, ограничивая ток за счёт своего реактивного сопротивления – в этом и заключается принцип работы такой простой схемы.

Снабберы – это устройства, предназначенные для защиты полупроводниковых ключей и контактов реле от нагрузок, возникающих при коммутации. В современных импульсных высокочастотных БП нашли применение снабберы из резистора и конденсатора, таким образом улучшаются основные параметры в цепи и снижаются нагрузки на ключи, как и потери мощности на его нагрев. Принцип действия снаббера состоит в замедлении фронтов роста и спада напряжения на ключе за счет использования постоянной времени заряда ёмкости.

Принцип действия и для чего нужен конденсатор

Из обозначения и схематического изображения можно сделать заключение, что в качестве простейшего конденсатора могут выступить даже две металлические пластины, расположенные рядом. В качестве диэлектрика при этом справится воздух. Теоретически нет никакого ограничения на площадь пластин и расстояние между ними. Поэтому даже при разводе на огромные расстояния и уменьшении их размера, пускай и незначительная, но какая-то емкость сохраняется.

Такое свойство нашло использование в высокочастотной технике. Так, их научились делать даже в виде обычных дорожек печатного монтажа, а также просто скручивая два провода, которые находятся в полиэтиленовой изоляции. При использовании кабеля емкость конденсатора (мкф) увеличивается вместе с длиной. Но следует понимать, что если передаваемый импульс короткий, а провод длинный, то он может просто не дойти до точки назначения. Может использоваться конденсатор в цепи постоянного и переменного тока.

Работа конденсатора в электрической цепи

Уже давно мы отошли от понимания электричества в терминах движения, действия зарядов и так далее. Теперь мы мыслим понятиями электрических цепей, где обычными вещами являются напряжения, токи, мощность. И к рассмотрению поведения зарядов прибегаем только, чтобы понять, как работает в цепи какое-нибудь устройство.

Например, конденсатор в простейшей цепи постоянного электрического тока является просто разрывом. Обкладки ведь не соприкасаются друг с другом. Поэтому, чтобы понять принцип действия конденсатора в цепи, придется все-таки вернуться к поведению зарядов.

Зарядка конденсатора

Соберем простую электрическую цепь, состоящую из аккумулятора, конденсатора, резистора и переключателя.

Конденсатор: принцип действия

ε_c  – ЭДС аккумулятора, C – конденсатор, R – резистор, K – переключатель  

Когда переключатель никуда не включен, тока в цепи нет. Если подключить его к контакту 1, то напряжение с аккумулятора попадет на конденсатор. Конденсатор начнет заряжаться настолько, насколько хватит его емкости. В цепи потечет ток заряда, который сначала будет довольно большим, а по мере зарядки конденсатора будет уменьшаться, пока совсем не сойдет на нуль.

Конденсатор при этом приобретет заряд такого же знака, как и сам аккумулятор. Разомкнув теперь переключатель К, получим разорванную цепь, но в ней стало два источник энергии: аккумулятор и конденсатор.

Конденсатор

Разрядка конденсатора

Если теперь перевести переключатель в положение 2, то заряд, накопленный на обкладках конденсатора, начнет разряжаться через сопротивление R.

Причем, сначала, при максимальном напряжении, и ток будет максимальным, величину которого можно вычислить, зная напряжение на конденсаторе, по закону Ома. Ток будет течь, то есть конденсатор будет разряжаться, а напряжение его падать. Соответственно и ток будет все меньше и меньше. И когда в конденсаторе заряда совсем не останется, ток прекратится.

Процессы внутри конденсатора

У ситуации, описанной в этих двух случаях, есть интересные особенности:

1. Электрическая батарея постоянного напряжения, работая в цепи с конденсатором, дает, тем не менее, переменный ток: при зарядке он изменяется от максимального значения до 0.
2. Конденсатор, имея некоторый заряд, при разряжении через резистор, даст тоже переменный ток, изменяющийся от максимального значения до 0.
3. В обоих случаях после непродолжительного действия ток прекращается. Конденсатор в обоих случаях после этого демонстрирует разрыв в цепи — ток больше не течет.

Описанные процессы называются переходными. Они имеют место в электрических цепях с постоянным напряжением питания, когда в них установлены реактивные элементы. После прохождения переходных процессов реактивные элементы перестают влиять на режимы токов и напряжений в электрической цепи. Время, в течение которого переходный процесс завершается, зависит как от емкости конденсатора C, так и от активного сопротивления нагрузки R. Очевидно, что чем они больше, тем больше нужен и интервал времени, пока переходный процесс не завершится.

Параметр, характеризующий время переходного процесса, называется «постоянной времени» для данной схемы, обозначается греческой буквой «тау»:

Формула

Произведение сопротивления в омах на емкость в фарадах, если рассмотреть внимательно эти единицы измерения, действительно дает величину в секундах. 

Однако переходный процесс разрядки конденсатора — это процесс плавный. То есть, грубо говоря, он не заканчивается никогда.

Временная диаграмма разрядки конденсатора через резистор

U_c  – напряжение  на конденсаторе (вольт), U – первоначальное напряжение заряженного конденсатора, t – время (сек)

На рисунке видно, что конденсатор будет разряжаться «всегда», так как чем меньше на нем остается зарядов, тем меньший ток будет бежать по цепи, следовательно, тем медленнее будет идти процесс разрядки. Процесс экспоненциальный. По времени отложены значения в секундах величин, кратных постоянной времени. С некоторых значений можно считать процесс практически законченным, например, при 5t, когда напряжения на конденсаторе осталось порядка 0,7%.

Режим, когда переходный процесс завершен, называется стационарным, или режимом постоянного тока.

Основные параметры конденсаторов

Ёмкость конденсатора-характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.). Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF). Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

• 400 В – 10000 часов;
• 450 В – 5000 часов;
• 500 В – 1000 часов.

Неполярные конденсаторы

К неполярным конденсаторам относят конденсаторы, для которых неважна полярность. Такие конденсаторы обладают симметричностью. Обозначение неполярных конденсаторов на электросхемах выглядит вот так.

обозначение конденсатора на схеме

Конденсаторы переменной емкости

Эти виды конденсаторов имеют воздушный диэлектрик и могут менять свою емкость под действием внешней силы, например, такой как рука человека. Ниже на фото советские типы таких переменных конденсаторов.

переменные конденсаторы

Современные выглядят чуточку красивее

подстроечные конденсаторы

Переменный конденсатор от подстроечного отличается лишь тем, что переменный конденсатор крутят чаще, чем подстроечный. Подстроечный крутят раз в жизни)

На схемах обозначаются так.

переменный конденсатор обозначение на схеме

Слева -переменный, справа – подстроечный.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы являются самыми распространенными в большом семействе конденсаторов. Они названы так потому, что вместо диэлектрика здесь используется тонкая пленка, которая может состоять из полиэстера, полипропилена, поликарбоната, тефлона и много еще из чего. Такие конденсаторы идут от номинала 5 пФ и до 100 мкФ. Они могут быть сделаны по принципу бетерброда

А также по принципу рулета

Давайте рассмотрим К73-9 советский пленочный конденсатор.

к73-9 советский конденсатор

Что же у него внутри? Смотрим.

Как и ожидалось, рулончик из фольги с диэлектриком-пленкой

что внутри конденсатора

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы – это конденсаторы, которые изготавливают из керамики или фарфора, которые покрывают серебром. Берут диск квадратной или круглой формы, напыляют с с двух сторон серебро, выводят выводы и вуаля! Конденсатор готов! То есть и есть самый простой плоский конденсатор, о котором мы говорили выше в этой статье.

Хотите получишь емкость больше? Не вопрос! Складываем диски в бутерброд и увеличиваем емкость

Выглядеть керамические конденсаторы могут вот так:

керамические конденсаторыкерамические каплевидные конденсаторы

SMD конденсаторы

smd конденсаторы

SMD конденсаторы – это керамические конденсаторы, которые построены по принципу бутерброда.

строение SMD конденсатора

Они используются в микроэлектронике, так как обладают крошечными размерами и удобны в плане промышленного производства с помощью роботов, которые автоматически расставляют SMD компоненты на плату.Такой тип конденсаторов вы без труда можете найти на платах своих мобильных телефонов, на материнских платах компьютеров, а также в современных гаджетах.

Общая концепция

Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок и диэлектрика между ними. И все, больше ничего. С виду простая радиодеталь, но работает на высоких и низких частотах по-разному.

Обозначается на схеме двумя параллельными линиями.

Принцип работы

Эта радиодеталь хорошо демонстрирует явление электростатической индукции. Разберем на примере.

Если подключить к конденсатору постоянный источник тока, то в начальный момент времени ток начнет скапливаться на обкладках конденсатора. Это происходит за счет электростатической индукции. Сопротивление практически равно нулю.

Электрическое поле за счет электростатической индукции притягивает разноименные заряды на две противоположные обкладки. Это свойство материи называется емкостью. Емкость есть у всех материалов. И даже у диэлектриков, но у проводников она значительно больше. Поэтому обкладки конденсатора выполнены из проводника.

Основное свойство конденсатора это емкость.

По мере накопления зарядов, поле начинает ослабевать, а сопротивление нарастает. Почему так происходит? Места на обкладках все меньше, одноименные заряды на них действуют друг на друга, а напряжение на конденсаторе становится равным источнику тока. Такое сопротивление называется реактивным, или емкостным. Оно зависит от частоты тока, емкости радиодеталей и проводов.

Когда на обкладках не останется места для электрического тока, то и ток в цепи прекратиться. Электростатическая индукция пропадает. Теперь остается электрическое поле, которое держит заряды на своих обкладках и не отпускает их. А электрическому току некуда деваться. Напряжение на конденсаторе станет равным ЭДС (напряжению) источнику тока.

А что будет, если повысить ЭДС (напряжение) источника тока? Электрическое поле начнет все сильнее давить на диэлектрик, поскольку места на обкладках уже нет. НО если напряжение на конденсаторе превысит допустимые знания, то диэлектрик пробьет. И конденсатор станет проводником, заряды освободятся, и ток пойдет по цепи. Как тогда использовать конденсатор для высоких напряжений? Можно увеличить размер диэлектрика и расстояние между обкладками, но при этом уменьшается емкость детали.

Между обкладками находится диэлектрик, который препятствует прохождению постоянного тока. Это именно барьер для постоянного тока. Потому, что постоянный ток создает и постоянное напряжение. А постоянное напряжение может создавать электростатическую индукцию только при замыкании цепи, то есть, когда конденсатор заряжается.

Так конденсатор может сохранять энергию до тех пор, пока к нему не подключится потребитель.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Добавим в схему лампочку. Она загорится только во время зарядки.
Еще одна важная особенность — когда происходит процесс зарядки током, то напряжение отстает от тока. Напряжение как бы догоняет ток, поскольку сопротивление нарастает плавно, по мере зарядки. Электрические зарядам нужно время, чтобы переместиться к обкладкам конденсатора. Так называется время зарядки. Оно зависит от емкости, частоты и напряжения.

Лампочка затухает при полной зарядке.

Постоянный электрический ток не проходит через конденсатор только после его зарядки.

Цепь с переменным током

А что если поменять полярность на источнике тока? Тогда конденсатор начнет разряжаться, и снова заряжаться, поскольку меняется полярность источника.

Электростатическая индукция возникает постоянно, если электрический ток переменный.Каждый раз, когда ток начинает менять свое направление, начинается процесс зарядки и разрядки.

Поэтому, конденсатор пропускает переменный электрический ток.

Чем выше частота — тем меньше реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора.

Особенности устройства с переменным электротоком

Чтобы определить, будет ли проходить переменный электроток, необходимо устройство подключить в соответствующую цепь. Основным источником электроэнергии в таком случае должно являться устройство, генерирующее именно переменный электроток.

Постоянный электрический ток не идет через конденсатор, а вот переменный, наоборот, протекает, причем устройство постоянно оказывает сопротивление проходящему через него электротоку. Величина этого сопротивления связана с частотой. Зависимость здесь обратно пропорциональная: чем ниже частота, тем выше сопротивление. Если к источнику переменного электротока подключить кондер, то наибольшее значение напряжения здесь будет зависеть от силы тока.

Убедиться в том, что конденсатор может проводить переменный электроток, наглядно поможет простейшая цепь, составленная из:

• Источника тока. Он должен быть переменным.
• Конденсатора.
• Потребителя электротока. Лучше всего использовать лампу.

Однако стоит помнить об одном: лампа загорится лишь в том случае, если устройство имеет довольно большую емкость. Переменный ток оказывает на конденсатор такое влияние, что устройство начинает заряжаться и разряжаться. А ток, который проходит по сети во время перезарядки, повышает температуру нити накаливания лампы. В результате она и светится.

От емкости устройства, подключенного к сети переменного тока, во многом зависит электроток перезарядки. Зависимость прямо пропорциональная: чем большей емкостью обладает, тем больше величина, характеризующая силу тока перезарядки. Чтобы в этом убедиться, достаточно лишь повысить емкость. Сразу после этого лампа начнет светиться ярче, так как нити ее будут больше накалены. Как видно, конденсатор, который выступает в качестве одного из элементов цепи переменного тока, ведет себя иначе, нежели постоянный резистор.

При подключении конденсатора переменного тока начинают происходить более сложные процессы. Лучше их понять поможет такой инструмент, как вектор. Главная идея вектора в этом случае будет заключаться в том, что можно представить значение изменяющегося во времени сигнала как произведение комплексного сигнала, который является функцией оси, отображающей время и комплексного числа, которое, наоборот, не связано со временем.

Конденсатор в сети переменного тока может периодически перезаряжаться: он то приобретает какой-то заряд, то, наоборот, отдает его. Это означает, что кондер и источник переменного электротока в сети постоянно обмениваются друг с другом электрической энергией. Такой вид электроэнергии в электротехнике носит название реактивной.

Сравнение рабочего и пускового конденсатора

Сравнительная таблица применения конденсаторов для асинхронных двигателей, включенных на напряжение 220 В.

Таблица сравнения характеристик.

В связи с тем, что указанные типы конденсаторов имеют относительно большие габариты и стоимость, в качестве рабочего и пускового конденсатора можно использовать полярные (оксидные) конденсаторы. Они обладают следующим достоинством: при малых габаритах они имеют намного большую емкость, чем бумажные. Наряду с этим существует весомый недостаток: включать в сеть переменного тока напрямую их нельзя. Для использования совместно с двигателем, нужно применить полупроводниковые диоды.

Схема включения несложная, но в ней есть недостаток: диоды должны быть подобраны в соответствии с токами нагрузки. При больших токах диоды необходимо устанавливать на радиаторы. Если расчет будет неверным, или теплоотвод меньшей площади, чем требуется, диод может выйти из строя и пропустит в цепь переменное напряжение. Полярные конденсаторы рассчитаны на постоянное напряжение и при попадании на них напряжения переменного они перегреваются, электролит внутри них закипает и они выходят из строя, что может принести вред не только электромотору, но и человеку, обслуживающему данное устройство.

Напряжение 220 В – является напряжением опасным для жизни. В целях соблюдения правил безопасной эксплуатации электроустановок потребителей, сохранения жизни и здоровья лиц, эксплуатирующих данные устройства, применение данных схем включения должен проводить специалист.

Преимущества использования конденсаторных установок

Основными положительными качествами компенсационных систем является отсутствие каких-либо вращающихся частей, небольшие удельные потери активной мощности, возможность подбора любой практически необходимой мощности компенсации, возможность подключения к любой точке сети, простая эксплуатация и монтаж, отсутствие шумов во время работы, относительно низкие капиталовложения.

Конденсаторные установки бывают в двух вариантах:

• Модульные – используют для компенсирования реактивной мощности в групповых сетях и сетях энергообеспечения на крупных и средних предприятиях.
• Моноблочные – имеют широкое применение для компенсирования реактивной мощности в групповых сетях на малых предприятиях.

Если предприятие работает, круглые сутки и образование реактивной энергии случается постоянно, то выгодно чтобы конденсаторные установки работали круглые сутки. Но если на производстве, работа распределена неравномерно, предположим, в ночное время нагрузка значительно снижается, необходимо обеспечивать их выключение, так как непрерывная работа может привести к лишнему увеличению напряжения в электросетях.

Таким производствам больше подходят установки с автоматической регулировкой. Они имеют автоматический регулятор, он постоянно следит за значение коэффициента мощности, и, регулирует количество подключенных батарей, что позволяет максимально возмещать её объем.

Срок окупаемости при правильном выборе, может составить от шести месяцев до полутора лет.

Установка диммера

Установка электросчетчика в квартире

Установка и монтаж ГРЩ

Установка солнечных батарей

Установка подрозетников

Установка распаечных коробок

Принцип работы и назначение

В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, конденсатор получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. При подключении конденсатора к электрической сети на электродах конденсатора начинает накапливаться электрический заряд. В начале зарядки конденсатор потребляет наибольшую величину электрического тока, по мере зарядки конденсатора электроток уменьшается и когда емкость конденсатора будет наполнена ток пропадет совсем.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам, сам, как бы становится источником питания.

Основная техническая характеристика конденсатора, это емкость. Емкостью называется способность конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда он может накопить и соответственно отдать обратно в электрическую цепь. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсаторы различаются по конструкции, материалов из которых они изготовлены и области применения. Самый распространенный конденсатор это – конденсатор постоянной емкости.

Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются из самых различных материалов и могут быть – металлобумажными, слюдяными, керамическими. Такие конденсаторы как электрокомпонент используются во всех электронных устройствах.

Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.

Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.

Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга. Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд. В таблице ниже подробно рассмотрена маркировка и расшифровка конденсаторов по их основным свойствам.

Таблица типовых обозначений и маркировки конденсаторов.

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, 1 фарад – это огромная величина. Такую ёмкость будет иметь металлический шар размеры которого будут превышать размеры нашего солнца в 13 раз. Шар размером в планету Земля будет иметь иметь емкость всего 710 микрофарад. Обычно, емкость конденсаторов которые мы применяем в электротехнических устройствах обзначается в микрофарадах  (mF), пикофарадах  (nF), нанофарадах ( nF).

Следует знать что, 1 микрофарад равен 1000 нанофарад. Соответственно, 0.1 uF равен 100 nF.  Кроме главного параметра, на корпусе элементов отмечается допустимое отклонение реальной ёмкости от указанной и напряжение, на которое рассчитано устройство. При его превышении прибор может выйти из строя. Этих знаний тебе будет вполне достаточно для начала и для того чтобы самостоятельно продолжить изучение конденсаторов и их физических свойств в специальной технической литературе.

Судовые конденсаторы | Теплообменные аппараты судовых энергетических установок

Конденсаторы в паротурбинных установках предназначены для получения конденсата, пригодного (после соответствующей очистки) для питания парогенераторов и для создания и поддержания некоторого разрежения на выходе пара из турбины, что позволяет полнее использовать его кинетическую энергию.

Судовые конденсаторы разделяются на главные и вспомогательные. Главный конденсатор предназначен для конденсации отработавшего пара от главной паровой турбины, однако в него может поступать и отработавший пар от вспомогательных механизмов. Вспомогательные конденсаторы предназначены для обслуживания только вспомогательных паровых турбин. Принцип работы вспомогательного конденсатора не отличается от принципа работы главного.

На рис. 72 показан главный конденсатор, непосредственно присоединяемый к нижней части турбины низкого давления ГТЗА. Конденсатор — регенеративный, в нем производится раздельное удаление конденсата и воздуха, двухходовой — с раздельным подводом охлаждающей воды к каждой из двух групп трубок, расположенных симметрично относительно диаметральной плоскости. Такие конденсаторы применяют для уменьшения тепловых потерь от переохлаждения конденсата. В них подогревается конденсат и осуществляется регенерация — восстановление температуры конденсата за счет контакта пара с конденсатом, стекающим по поверхности трубок. Пар имеет свободный доступ к сборнику конденсата (в нижней части конденсатора). Благодаря этому переохлаждение конденсата уменьшается до 0,1 —1° С, в то время как у нерегенеративных конденсаторов переохлаждение составляет 6—12° С. Трубные доски у регенеративных конденсаторов не целиком заполнены трубками; оставлены места для того, чтобы пар проходил по возможности глубже внутрь пучка труб, чем достигается подогрев конденсата.

Рис. 72. Главный конденсатор.

Корпус конденсатора с двух сторон имеет фланцы, к каждому из них прикреплено по две трубные доски 7, в отверстиях которых закреплены охлаждающие трубки, поддерживаемые диафрагмой 1. С каждой стороны корпуса установлено по две водяные камеры 4 и 10, изолированные одна от другой. В обе водяные камеры 4, внутри которых имеются диагонально расположенные перегородки, охлаждающая вода подается независимо через патрубок 6 от двух отдельных циркуляционных насосов. После прохождения через трубки первых ходов, водяные камеры 10 и трубки вторых ходов охлаждающая вода поступает в верхнюю часть каждой водяной камеры, откуда удаляется через патрубок 3.

Раздельный подвод охлаждающей воды позволяет прекращать подачу воды в одну из камер 4, а также производить осмотр ее трубок и ремонт во время работы турбины с пониженной мощностью. Все трубки конденсатора могут прокачиваться охлаждающей водой, подаваемой любым циркуляционным насосом через один из патрубков 6. В этом случае открывается клинкет 5 на трубе, сообщающий нижние полости водяных камер 4.

Между пучками трубок, расположенных в первом и втором ходах охлаждающей воды, имеются перегородки. Некоторые из них выделяют пучки труб воздухоохладителей 11, расположенных с обеих сторон корпуса конденсатора. Воздухоохладители служат для понижения температуры воздуха, поступающего в конденсатор с паром. Паровоздушная смесь из воздухоохладителей идет в сборник 12 и отсасывается по трубкам 2. Конденсат удаляется из нижней части сборника конденсата через патрубок 9. Массу сухого конденсатора воспринимают 16 пружинных опор 8, а патрубок и корпус турбины нагружены только массой воды и пароводяной смеси. Конденсатор снабжен соответствующей арматурой. Он работает следующим образом: отработавший пар из турбины низкого давления через патрубок поступает в конденсатор и, соприкасаясь с холодной поверхностью охлаждающих трубок, конденсируется (уменьшается в объеме, создавая вакуум). Конденсат стекает в нижнюю полость конденсатора, откуда откачивается конденсатным насосом в питательную систему. Попадающий в конденсатор вместе с паром воздух непрерывно удаляется из сборника паровоздушной смеси 12 конденсатора по трубам 2 воздушным пароструйным насосом (эжектором). Это необходимо для поддержания разрежения в конденсаторе и для предупреждения возможного насыщения конденсата воздухом.

Как работают конденсаторы | HowStuffWorks

В некотором смысле конденсатор немного похож на батарею. Хотя они работают совершенно по-разному, конденсаторы и батареи хранят электрическую энергию. Если вы читали «Как работают батареи», то знаете, что у батареи две клеммы. Внутри батареи химические реакции производят электроны на одном выводе, а другой вывод поглощает их, когда вы создаете цепь. Конденсатор намного проще батареи, так как он не может производить новые электроны — он только хранит их.Конденсатор так называется, потому что он обладает «емкостью» для хранения энергии.

В этой статье мы узнаем, что такое конденсатор, для чего он нужен и как он используется в электронике. Мы также рассмотрим историю конденсатора и то, как несколько человек помогали в его развитии.

Конденсаторы могут быть изготовлены для любых целей, от самого маленького пластикового конденсатора в вашем калькуляторе до сверхконденсатора, который может питать пригородный автобус. Вот некоторые из различных типов конденсаторов и способы их использования.

• Воздух: часто используется в схемах настройки радиоприемника
• Майлар: чаще всего используется в схемах таймеров, таких как часы, будильники и счетчики
• Стекло: подходит для высоковольтных приложений рентгеновские и магнитно-резонансные томографы
• Суперконденсатор: питает электрические и гибридные автомобили

Внутри конденсатора клеммы соединяются с двумя металлическими пластинами, разделенными непроводящим веществом или диэлектриком .Вы можете легко сделать конденсатор из двух кусков алюминиевой фольги и листа бумаги (и нескольких электрических зажимов). Это не будет особенно хорошим конденсатором с точки зрения его емкости, но он будет работать.

Теоретически диэлектриком может быть любое непроводящее вещество. Однако для практических применений используются специальные материалы, которые лучше всего подходят для функции конденсатора. Слюда, керамика, целлюлоза, фарфор, майлар, тефлон и даже воздух — вот некоторые из используемых непроводящих материалов.Диэлектрик диктует, какой это конденсатор и для чего он лучше всего подходит. В зависимости от размера и типа диэлектрика некоторые конденсаторы лучше подходят для высокочастотных применений, а другие — для высоковольтных приложений.

Как работают конденсаторы? — Объясните этот материал

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 12 октября 2021 г.

Смотри в небо большую часть дня, и ты увидишь огромные конденсаторы.
парит над твоей головой. Конденсаторы (иногда называемые конденсаторами)
энергоаккумулирующие устройства, которые широко используются в телевизорах,
радиоприемники и другое электронное оборудование. Настроить радио на
станции, сделайте фото со вспышкой на цифровую
камеру или пролистайте
каналы на вашем HDTV, и вы делаете хорошо
использование конденсаторов. То
конденсаторы, которые дрейфуют по небу, более известны как облака и,
хотя они абсолютно гигантские по сравнению с конденсаторами, которые мы используем
в электронике они хранят энергию точно так же. Давайте
более пристальный взгляд на конденсаторы и как они работают!

Фото: Типичный конденсатор, используемый в электронных схемах.
Этот называется электролитическим конденсатором и оценивается как 4.7 мкФ (4,7 мкФ),
с рабочим напряжением 350 вольт (350 В).

Что такое конденсатор?

Возьмите два электрических проводника (вещи, которые пропускают электричество
через них) и разделить их изолятором (материал
тот
не пропускает электричество очень хорошо) и вы делаете конденсатор:
что-то, что может накапливать электрическую энергию.
Добавление электроэнергии
к конденсатору называется зарядка ; высвобождение энергии из
конденсатор известен как , разряжающийся .

Фото: Небольшой конденсатор в транзисторной радиосхеме.

Конденсатор немного похож на аккумулятор,
но у него другая задача
делать. Аккумулятор использует химические вещества для хранения электрической энергии и высвобождения
это очень медленно через цепь; иногда (в случае кварца
смотреть) это может занять несколько лет. Конденсатор обычно высвобождает
это
энергия гораздо быстрее — часто за секунды или меньше. Если вы принимаете
фото со вспышкой, например, вам нужна ваша камера, чтобы произвести
огромная вспышка света за долю секунды.Конденсатор прикреплен
к вспышке заряжается в течение нескольких секунд, используя энергию вашего
аккумуляторы фотоаппарата. (Для зарядки конденсатора требуется время, и это
почему обычно приходится немного подождать.)
Как только конденсатор полностью заряжен, он может высвободить всю эту энергию.
в одно мгновение через ксеноновую лампу-вспышку. Зап!

Конденсаторы бывают всех форм и размеров, но обычно они имеют
одни и те же основные компоненты. Есть два проводника (известные как пластины ,
в основном по историческим причинам) и между ними находится изолятор
их ( называют диэлектриком ).Две пластины внутри конденсатора
подключены к двум электрическим
соединения снаружи, называемые терминалами , которые похожи на
тонкие металлические ножки, которые можно подключить к электрической цепи.

Фото: Внутри электролитический конденсатор немного похож на рулет. «Плиты» представляют собой два очень тонких листа металла; диэлектрик — маслянистая пластиковая пленка между ними. Все это упаковано в компактный цилиндр и покрыто защитным металлическим корпусом. ВНИМАНИЕ: Открытие конденсаторов может быть опасным.Во-первых, они могут выдерживать очень высокие напряжения. Во-вторых, диэлектрик иногда состоит из токсичных или едких химических веществ, которые могут обжечь вашу кожу.

Художественное произведение: изготовление электролитического конденсатора путем скручивания листов алюминиевой фольги (серого цвета) и диэлектрического материала (в данном случае бумаги или тонкой марли, пропитанной кислотой или другим органическим химикатом). Листы фольги подключаются к клеммам (синие) наверху, поэтому конденсатор можно подключить к цепи. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 2 089 683: Электрический конденсатор Фрэнка Кларка, General Electric, 10 августа 1937 г.

Вы можете зарядить конденсатор, просто подключив его к
электрическая цепь. Когда вы включаете питание, электрический заряд
постепенно накапливается на пластинах. Одна пластина получает положительный заряд
а другая пластина получает равный и противоположный (отрицательный) заряд. Если
вы отключаете питание, конденсатор держит свой заряд
(хотя со временем он может медленно утекать). Но если подключить
конденсатор ко второй цепи, содержащей что-то вроде электрического
двигатель или лампочка-вспышка, заряд будет течь от конденсатора через
двигатель или лампу, пока на пластинах не останется ничего.

Хотя у конденсаторов фактически есть только одна функция (хранение
заряд), их можно использовать для самых разных целей в электротехнике.
схемы. Их можно использовать как устройства для измерения времени (поскольку требуется
определенное, предсказуемое количество времени для их зарядки), как фильтры
(схемы, пропускающие только определенные сигналы), для сглаживания
напряжения в цепях, для настройки (в радиоприемниках и телевизорах) и для
множество других целей. Большие суперконденсаторы также могут быть
используются вместо батареек.

Что такое емкость?

Количество электроэнергии, которую может хранить конденсатор, зависит от
его емкость .Емкость конденсатора немного похожа
размер ведра: чем больше ведро, тем больше воды в нем можно хранить;
чем больше емкость, тем больше электричества может конденсатор
хранить. Есть три способа увеличить емкость
конденсатор. Один из них заключается в увеличении размера пластин. Другой —
сдвиньте пластины ближе друг к другу. Третий способ – сделать
диэлектрик настолько хороший изолятор, насколько это возможно. Использование конденсаторов
диэлектрики из различных материалов. В транзисторных радиоприемниках
настройка осуществляется большим переменным конденсатором , который
между его пластинами нет ничего, кроме воздуха.В большинстве электронных схем
конденсаторы представляют собой герметичные компоненты с керамическим диэлектриком.
таких как слюда и стекло, бумага, пропитанная маслом,
или пластмассы, такие как
майлар.

Фото: Этот переменный конденсатор прикреплен к основному регулятору настройки в транзисторном радиоприемнике. Когда вы поворачиваете циферблат пальцем, вы поворачиваете ось, проходящую через конденсатор. Это вращает набор тонких металлических пластин, так что они перекрываются в большей или меньшей степени с другим набором пластин, продетым между ними.Степень перекрытия между пластинами изменяет емкость, и это то, что настраивает радио на определенную станцию.

Как измерить емкость?

Размер конденсатора измеряется в единицах, называемых фарад
(F), названный в честь английского пионера электротехники Майкла Фарадея (1791–1867). Один
фарад это огромная емкость
так что на практике большинство конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся, просто
доли фарада — обычно микрофарады (миллионные доли фарада, пишется мкФ),
нанофарады (тысячно-миллионные доли фарада, записанные как нФ), и
пикофарад (миллионные доли фарада, пишется pF).Суперконденсаторы хранят гораздо большие заряды,
иногда исчисляется тысячами фарад.

Почему конденсаторы накапливают энергию?

Если вы находите конденсаторы загадочными и странными, и они не имеют для вас особого смысла,
вместо этого попробуйте думать о гравитации. Предположим, вы стоите у подножия нескольких ступеней
и вы решаете начать восхождение. Вы должны поднять свое тело против земного притяжения,
которая представляет собой притягивающую (притягивающую) силу. Как говорят физики, чтобы подняться, нужно «совершить работу».
лестницу (работают против силы тяжести) и используют энергию.Энергия, которую вы используете, не теряется,
но хранится в вашем теле в виде гравитационной потенциальной энергии, которую вы могли бы использовать для других целей
(например, спускаясь с горки обратно на уровень земли).

То, что вы делаете, когда карабкаетесь по ступенькам, лестницам, горам или чему-то еще, работает против Земли.
гравитационное поле. Очень похожее происходит в конденсаторе. Если у вас положительный
электрический заряд и отрицательный электрический заряд, они притягиваются друг к другу как противоположные
полюса двух магнитов — или как ваше тело и Земля.Если вы разъедините их, вам придется «делать работу» против этого электростатического заряда.
сила. Опять же, как и при подъеме по ступенькам, энергия, которую вы используете, не теряется, а накапливается зарядами по мере их подъема.
отдельный. На этот раз это называется электрическая потенциальная энергия . А это, если вы не догадались
к настоящему времени — это энергия, которую хранит конденсатор. Две его пластины имеют противоположные заряды и
разделение между ними создает электрическое поле.
Вот почему конденсатор накапливает энергию.

Рисунок: Разделение положительных и отрицательных зарядов сохраняет энергию. Это основное
Принцип работы конденсатора.

Почему у конденсаторов две пластины?

Фото: очень необычный регулируемый конденсатор с плоскими пластинами, который Эдвард Беннет Роза и Ной Эрнест Дорси из Национального бюро стандартов (NBS) использовали для измерения скорости света в 1907 году. Точное расстояние между
пластины можно было регулировать (и измерять) с помощью микрометрического винта. Фото предоставлено цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 20899.

Как мы уже видели, конденсаторы имеют две проводящие пластины.
разделены изолятором. Чем больше тарелки, тем ближе они
и чем лучше изолятор между ними, тем больше заряд
конденсатор может хранить. Но почему все это правда? Почему бы и нет
конденсаторы просто имеют одну большую пластину? Попробуем найти простой и
удовлетворительное объяснение.

Предположим, у вас есть большая металлическая сфера, установленная на изолирующем,
деревянная подставка. Вы можете хранить определенное количество электрического заряда на
сфера; чем он больше (чем больше его радиус), тем больше заряд
вы можете хранить, и чем больше заряда вы храните, тем больше
потенциал (напряжение) сферы.В конце концов, однако, вы достигнете
точка, в которой, если вы добавите хотя бы один дополнительный электрон (т.
наименьшая возможная единица заряда), конденсатор перестанет работать.
Воздух вокруг него распадется, превратившись из изолятора в
проводник: заряд пролетит по воздуху на Землю (землю) или
другой соседний проводник как искра — электрический ток — в мини
заряд молнии. Максимальное количество заряда, которое вы можете хранить на
сфера — это то, что мы подразумеваем под ее емкостью. Напряжение (В), заряд
(Q) и емкость связаны очень простым уравнением:

К = К/В

Таким образом, чем больше заряда вы можете сохранить при заданном напряжении, не вызывая
воздух, чтобы сломаться и искрить, тем выше емкость.Если бы ты мог
как-то накопить больше заряда на сфере не доходя до точки
где вы создали искру, вы бы эффективно увеличили ее
емкость. Как вы можете это сделать?

Забудьте о сфере. Предположим, у вас есть плоская металлическая пластина с
максимально возможный заряд, хранящийся на нем, и вы обнаружите, что тарелка находится на
определенное напряжение. Если вы поднесете вторую такую ​​же тарелку близко к
это, вы обнаружите, что можете хранить гораздо больше заряда на первой пластине для
одинаковое напряжение. Это потому, что первая пластина создает электрический ток.
поле вокруг него, которое «индуцирует» равный и противоположный заряд
на второй тарелке.Таким образом, вторая пластина снижает напряжение
первой пластины. Теперь мы можем хранить больше заряда на первой пластине.
не вызывая искры. Мы можем продолжать делать это, пока не достигнем
исходное напряжение. С большим зарядом (Q), сохраненным для точно такой же
напряжение (В), уравнение C = Q/V говорит нам, что мы увеличили
емкость нашего устройства хранения заряда, добавив вторую пластину,
и именно поэтому конденсаторы имеют две пластины, а не одну.
На практике дополнительная пластина имеет огромное значение,
Вот почему все практические конденсаторы имеют две пластины.

Как мы можем увеличить емкость?

Интуитивно понятно, что если увеличить тарелки, то можно будет хранить
больше заряда (так же, как если вы сделаете шкаф больше, вы сможете набить больше
вещи внутри него). Таким образом, увеличивая площадь пластин, также
увеличивает емкость. Менее очевидно, если мы уменьшим расстояние
между пластинами, что также увеличивает емкость. Это
потому что чем короче расстояние между пластинами, тем больше эффект
пластины лежат одна на другой.Вторая тарелка, будучи ближе,
еще больше снижает потенциал первой пластины, и что
увеличивает емкость.

Рисунок: диэлектрик увеличивает емкость конденсатора за счет уменьшения электрического
поле между его пластинами, таким образом уменьшая потенциал (напряжение) каждой пластины. Это означает, что вы можете хранить больше
заряд на пластинах при одном и том же напряжении. Электрическое поле в этом конденсаторе направлено от положительной пластины
слева к отрицательной пластине справа. Поскольку противоположные заряды притягиваются, полярные молекулы (серые) диэлектрика выстраиваются в противоположную сторону — и это то, что уменьшает поле.

Последнее, что мы можем сделать, чтобы увеличить емкость, это
заменить диэлектрик (материал между пластинами). Воздух работает довольно хорошо, но
другие материалы еще лучше. Стекло как минимум в 5 раз больше
эффективнее воздуха, поэтому первые конденсаторы (лейденские
банки, используя обычное стекло в качестве диэлектрика) работал так хорошо, но
он тяжелый, непрактичный, и его трудно втиснуть в маленькое пространство.Вощеный
бумага примерно в 4 раза лучше воздуха, очень тонкая, дешевая, легкая в обработке.
делать большими кусками и легко раскатывать, что делает его превосходным,
практичный диэлектрик. Лучшие диэлектрические материалы сделаны из полярных
молекулы (с большим положительным электрическим зарядом на одной стороне и
больше отрицательного электрического заряда на другом). Когда они сидят в
электрическое поле между двумя пластинами конденсатора, они выстраиваются в линию с их
заряды, направленные противоположно полю, что эффективно уменьшает его.
Что снижает потенциал на пластинах и по-прежнему увеличивает
их емкость.Теоретически вода, состоящая из действительно крошечных
полярные молекулы, могли бы стать отличным диэлектриком, примерно в 80 раз
лучше воздуха. На практике, однако, это не так хорошо (течет и
высыхает и превращается из жидкости в лед или пар при относительно
скромные температуры), поэтому он не используется в реальных конденсаторах.

Диаграмма

: Различные материалы являются лучшими или худшими диэлектриками в зависимости от того, насколько хорошо они изолируют пространство между пластинами конденсатора и уменьшают электрическое поле между ними.Измерение, называемое относительной диэлектрической проницаемостью, говорит нам, насколько хорошим диэлектриком будет что-либо. Вакуум является наихудшим диэлектриком, и его относительная диэлектрическая проницаемость равна 1. Другие диэлектрики измеряются относительно (путем их сравнения) с вакуумом. Воздух примерно такой же. Бумага примерно в 3 раза лучше. Спирт и вода, молекулы которых полярны, являются особенно хорошими диэлектриками.

Как работают конденсаторы? — Объясните этот материал

Криса Вудфорда.Последнее обновление: 12 октября 2021 г.

Смотри в небо большую часть дня, и ты увидишь огромные конденсаторы.
парит над твоей головой. Конденсаторы (иногда называемые конденсаторами)
энергоаккумулирующие устройства, которые широко используются в телевизорах,
радиоприемники и другое электронное оборудование. Настроить радио на
станции, сделайте фото со вспышкой на цифровую
камеру или пролистайте
каналы на вашем HDTV, и вы делаете хорошо
использование конденсаторов. То
конденсаторы, которые дрейфуют по небу, более известны как облака и,
хотя они абсолютно гигантские по сравнению с конденсаторами, которые мы используем
в электронике они хранят энергию точно так же.Давайте
более пристальный взгляд на конденсаторы и как они работают!

Фото: Типичный конденсатор, используемый в электронных схемах.
Этот конденсатор называется электролитическим и рассчитан на 4,7 мкФ (4,7 микрофарад).
с рабочим напряжением 350 вольт (350 В).

Что такое конденсатор?

Возьмите два электрических проводника (вещи, которые пропускают электричество
через них) и разделить их изолятором (материал
тот
не пропускает электричество очень хорошо) и вы делаете конденсатор:
что-то, что может накапливать электрическую энергию.Добавление электроэнергии
к конденсатору называется зарядка ; высвобождение энергии из
конденсатор известен как , разряжающийся .

Фото: Небольшой конденсатор в транзисторной радиосхеме.

Конденсатор немного похож на аккумулятор,
но у него другая задача
делать. Аккумулятор использует химические вещества для хранения электрической энергии и высвобождения
это очень медленно через цепь; иногда (в случае кварца
смотреть) это может занять несколько лет. Конденсатор обычно высвобождает
это
энергия гораздо быстрее — часто за секунды или меньше. Если вы принимаете
фото со вспышкой, например, вам нужна ваша камера, чтобы произвести
огромная вспышка света за долю секунды. Конденсатор прикреплен
к вспышке заряжается в течение нескольких секунд, используя энергию вашего
аккумуляторы фотоаппарата. (Для зарядки конденсатора требуется время, и это
почему обычно приходится немного подождать.)
Как только конденсатор полностью заряжен, он может высвободить всю эту энергию.
в одно мгновение через ксеноновую лампу-вспышку. Зап!

Конденсаторы бывают всех форм и размеров, но обычно они имеют
одни и те же основные компоненты.Есть два проводника (известные как пластины ,
в основном по историческим причинам) и между ними находится изолятор
их ( называют диэлектриком ). Две пластины внутри конденсатора
подключены к двум электрическим
соединения снаружи, называемые терминалами , которые похожи на
тонкие металлические ножки, которые можно подключить к электрической цепи.

Фото: Внутри электролитический конденсатор немного похож на рулет. «Плиты» представляют собой два очень тонких листа металла; диэлектрик — маслянистая пластиковая пленка между ними.Все это упаковано в компактный цилиндр и покрыто защитным металлическим корпусом. ВНИМАНИЕ: Открытие конденсаторов может быть опасным. Во-первых, они могут выдерживать очень высокие напряжения. Во-вторых, диэлектрик иногда состоит из токсичных или едких химических веществ, которые могут обжечь вашу кожу.

Художественное произведение: изготовление электролитического конденсатора путем скручивания листов алюминиевой фольги (серого цвета) и диэлектрического материала (в данном случае бумаги или тонкой марли, пропитанной кислотой или другим органическим химикатом).Листы фольги подключаются к клеммам (синие) наверху, поэтому конденсатор можно подключить к цепи. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 2 089 683: Электрический конденсатор Фрэнка Кларка, General Electric, 10 августа 1937 г.

Вы можете зарядить конденсатор, просто подключив его к
электрическая цепь. Когда вы включаете питание, электрический заряд
постепенно накапливается на пластинах. Одна пластина получает положительный заряд
а другая пластина получает равный и противоположный (отрицательный) заряд.Если
вы отключаете питание, конденсатор держит свой заряд
(хотя со временем он может медленно утекать). Но если подключить
конденсатор ко второй цепи, содержащей что-то вроде электрического
двигатель или лампочка-вспышка, заряд будет течь от конденсатора через
двигатель или лампу, пока на пластинах не останется ничего.

Хотя у конденсаторов фактически есть только одна функция (хранение
заряд), их можно использовать для самых разных целей в электротехнике.
схемы. Их можно использовать как устройства для измерения времени (поскольку требуется
определенное, предсказуемое количество времени для их зарядки), как фильтры
(схемы, пропускающие только определенные сигналы), для сглаживания
напряжения в цепях, для настройки (в радиоприемниках и телевизорах) и для
множество других целей. Большие суперконденсаторы также могут быть
используются вместо батареек.

Что такое емкость?

Количество электроэнергии, которую может хранить конденсатор, зависит от
его емкость . Емкость конденсатора немного похожа
размер ведра: чем больше ведро, тем больше воды в нем можно хранить;
чем больше емкость, тем больше электричества может конденсатор
хранить. Есть три способа увеличить емкость
конденсатор. Один из них заключается в увеличении размера пластин.Другой —
сдвиньте пластины ближе друг к другу. Третий способ – сделать
диэлектрик настолько хороший изолятор, насколько это возможно. Использование конденсаторов
диэлектрики из различных материалов. В транзисторных радиоприемниках
настройка осуществляется большим переменным конденсатором , который
между его пластинами нет ничего, кроме воздуха. В большинстве электронных схем
конденсаторы представляют собой герметичные компоненты с керамическим диэлектриком.
таких как слюда и стекло, бумага, пропитанная маслом,
или пластмассы, такие как
майлар.

Фото: Этот переменный конденсатор прикреплен к основному регулятору настройки в транзисторном радиоприемнике.Когда вы поворачиваете циферблат пальцем, вы поворачиваете ось, проходящую через конденсатор. Это вращает набор тонких металлических пластин, так что они перекрываются в большей или меньшей степени с другим набором пластин, продетым между ними. Степень перекрытия между пластинами изменяет емкость, и это то, что настраивает радио на определенную станцию.

Как измерить емкость?

Размер конденсатора измеряется в единицах, называемых фарад
(F), названный в честь английского пионера электротехники Майкла Фарадея (1791–1867).Один
фарад это огромная емкость
так что на практике большинство конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся, просто
доли фарада — обычно микрофарады (миллионные доли фарада, пишется мкФ),
нанофарады (тысячно-миллионные доли фарада, записанные как нФ), и
пикофарад (миллионные доли фарада, пишется pF).
Суперконденсаторы хранят гораздо большие заряды,
иногда исчисляется тысячами фарад.

Почему конденсаторы накапливают энергию?

Если вы находите конденсаторы загадочными и странными, и они не имеют для вас особого смысла,
вместо этого попробуйте думать о гравитации.Предположим, вы стоите у подножия нескольких ступеней
и вы решаете начать восхождение. Вы должны поднять свое тело против земного притяжения,
которая представляет собой притягивающую (притягивающую) силу. Как говорят физики, чтобы подняться, нужно «совершить работу».
лестницу (работают против силы тяжести) и используют энергию. Энергия, которую вы используете, не теряется,
но хранится в вашем теле в виде гравитационной потенциальной энергии, которую вы могли бы использовать для других целей
(например, спускаясь с горки обратно на уровень земли).

То, что вы делаете, когда карабкаетесь по ступенькам, лестницам, горам или чему-то еще, работает против Земли.
гравитационное поле.Очень похожее происходит в конденсаторе. Если у вас положительный
электрический заряд и отрицательный электрический заряд, они притягиваются друг к другу как противоположные
полюса двух магнитов — или как ваше тело и Земля. Если вы разъедините их, вам придется «делать работу» против этого электростатического заряда.
сила. Опять же, как и при подъеме по ступенькам, энергия, которую вы используете, не теряется, а накапливается зарядами по мере их подъема.
отдельный. На этот раз это называется электрическая потенциальная энергия . А это, если вы не догадались
к настоящему времени — это энергия, которую хранит конденсатор.Две его пластины имеют противоположные заряды и
разделение между ними создает электрическое поле.
Вот почему конденсатор накапливает энергию.

Рисунок: Разделение положительных и отрицательных зарядов сохраняет энергию. Это основное
Принцип работы конденсатора.

Почему у конденсаторов две пластины?

Фото: Очень необычный регулируемый конденсатор с плоскими пластинами, который Эдвард Беннет Роза и Ной Эрнест Дорси из Национального бюро стандартов (NBS) использовали для измерения скорости света в 1907 году.Точное расстояние между
пластины можно было регулировать (и измерять) с помощью микрометрического винта. Фото предоставлено Цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 20899.

Как мы уже видели, конденсаторы имеют две проводящие пластины.
разделены изолятором. Чем больше тарелки, тем ближе они
и чем лучше изолятор между ними, тем больше заряд
конденсатор может хранить. Но почему все это правда? Почему бы и нет
конденсаторы просто имеют одну большую пластину? Попробуем найти простой и
удовлетворительное объяснение.

Предположим, у вас есть большая металлическая сфера, установленная на изолирующем,
деревянная подставка. Вы можете хранить определенное количество электрического заряда на
сфера; чем он больше (чем больше его радиус), тем больше заряд
вы можете хранить, и чем больше заряда вы храните, тем больше
потенциал (напряжение) сферы. В конце концов, однако, вы достигнете
точка, в которой, если вы добавите хотя бы один дополнительный электрон (т.
наименьшая возможная единица заряда), конденсатор перестанет работать.
Воздух вокруг него распадется, превратившись из изолятора в
проводник: заряд пролетит по воздуху на Землю (землю) или
другой соседний проводник как искра — электрический ток — в мини
заряд молнии. Максимальное количество заряда, которое вы можете хранить на
сфера — это то, что мы подразумеваем под ее емкостью. Напряжение (В), заряд
(Q) и емкость связаны очень простым уравнением:

К = К/В

Таким образом, чем больше заряда вы можете сохранить при заданном напряжении, не вызывая
воздух, чтобы сломаться и искрить, тем выше емкость. Если бы ты мог
как-то накопить больше заряда на сфере не доходя до точки
где вы создали искру, вы бы эффективно увеличили ее
емкость. Как вы можете это сделать?

Забудьте о сфере.Предположим, у вас есть плоская металлическая пластина с
максимально возможный заряд, хранящийся на нем, и вы обнаружите, что тарелка находится на
определенное напряжение. Если вы поднесете вторую такую ​​же тарелку близко к
это, вы обнаружите, что можете хранить гораздо больше заряда на первой пластине для
одинаковое напряжение. Это потому, что первая пластина создает электрический ток.
поле вокруг него, которое «индуцирует» равный и противоположный заряд
на второй тарелке. Таким образом, вторая пластина снижает напряжение
первой пластины. Теперь мы можем хранить больше заряда на первой пластине.
не вызывая искры.Мы можем продолжать делать это, пока не достигнем
исходное напряжение. С большим зарядом (Q), сохраненным для точно такой же
напряжение (В), уравнение C = Q/V говорит нам, что мы увеличили
емкость нашего устройства хранения заряда, добавив вторую пластину,
и именно поэтому конденсаторы имеют две пластины, а не одну.
На практике дополнительная пластина имеет огромное значение,
Вот почему все практические конденсаторы имеют две пластины.

Как мы можем увеличить емкость?

Интуитивно понятно, что если увеличить тарелки, то можно будет хранить
больше заряда (так же, как если вы сделаете шкаф больше, вы сможете набить больше
вещи внутри него).Таким образом, увеличивая площадь пластин, также
увеличивает емкость. Менее очевидно, если мы уменьшим расстояние
между пластинами, что также увеличивает емкость. Это
потому что чем короче расстояние между пластинами, тем больше эффект
пластины лежат одна на другой. Вторая тарелка, будучи ближе,
еще больше снижает потенциал первой пластины, и что
увеличивает емкость.

Рисунок: диэлектрик увеличивает емкость конденсатора за счет уменьшения электрического
поле между его пластинами, таким образом уменьшая потенциал (напряжение) каждой пластины.Это означает, что вы можете хранить больше
заряд на пластинах при одном и том же напряжении. Электрическое поле в этом конденсаторе направлено от положительной пластины
слева к отрицательной пластине справа. Поскольку противоположные заряды притягиваются, полярные молекулы (серые) диэлектрика выстраиваются в противоположную сторону — и это то, что уменьшает поле.

Последнее, что мы можем сделать, чтобы увеличить емкость, это
заменить диэлектрик (материал между пластинами). Воздух работает довольно хорошо, но
другие материалы еще лучше.Стекло как минимум в 5 раз больше
эффективнее воздуха, поэтому первые конденсаторы (лейденские
банки, используя обычное стекло в качестве диэлектрика) работал так хорошо, но
он тяжелый, непрактичный, и его трудно втиснуть в маленькое пространство. Вощеный
бумага примерно в 4 раза лучше воздуха, очень тонкая, дешевая, легкая в обработке.
делать большими кусками и легко раскатывать, что делает его превосходным,
практичный диэлектрик. Лучшие диэлектрические материалы сделаны из полярных
молекулы (с большим положительным электрическим зарядом на одной стороне и
больше отрицательного электрического заряда на другом).Когда они сидят в
электрическое поле между двумя пластинами конденсатора, они выстраиваются в линию с их
заряды, направленные противоположно полю, что эффективно уменьшает его.
Что снижает потенциал на пластинах и по-прежнему увеличивает
их емкость. Теоретически вода, состоящая из действительно крошечных
полярные молекулы, могли бы стать отличным диэлектриком, примерно в 80 раз
лучше воздуха. На практике, однако, это не так хорошо (течет и
высыхает и превращается из жидкости в лед или пар при относительно
скромные температуры), поэтому он не используется в реальных конденсаторах.

Диаграмма

: Различные материалы являются лучшими или худшими диэлектриками в зависимости от того, насколько хорошо они изолируют пространство между пластинами конденсатора и уменьшают электрическое поле между ними. Измерение, называемое относительной диэлектрической проницаемостью, говорит нам, насколько хорошим диэлектриком будет что-либо. Вакуум является наихудшим диэлектриком, и его относительная диэлектрическая проницаемость равна 1. Другие диэлектрики измеряются относительно (путем их сравнения) с вакуумом. Воздух примерно такой же. Бумага примерно в 3 раза лучше.Спирт и вода, молекулы которых полярны, являются особенно хорошими диэлектриками.

Как работают конденсаторы? — Объясните этот материал

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 12 октября 2021 г.

Смотри в небо большую часть дня, и ты увидишь огромные конденсаторы.
парит над твоей головой. Конденсаторы (иногда называемые конденсаторами)
энергоаккумулирующие устройства, которые широко используются в телевизорах,
радиоприемники и другое электронное оборудование. Настроить радио на
станции, сделайте фото со вспышкой на цифровую
камеру или пролистайте
каналы на вашем HDTV, и вы делаете хорошо
использование конденсаторов. То
конденсаторы, которые дрейфуют по небу, более известны как облака и,
хотя они абсолютно гигантские по сравнению с конденсаторами, которые мы используем
в электронике они хранят энергию точно так же. Давайте
более пристальный взгляд на конденсаторы и как они работают!

Фото: Типичный конденсатор, используемый в электронных схемах.
Этот конденсатор называется электролитическим и рассчитан на 4,7 мкФ (4,7 микрофарад).
с рабочим напряжением 350 вольт (350 В).

Что такое конденсатор?

Возьмите два электрических проводника (вещи, которые пропускают электричество
через них) и разделить их изолятором (материал
тот
не пропускает электричество очень хорошо) и вы делаете конденсатор:
что-то, что может накапливать электрическую энергию.Добавление электроэнергии
к конденсатору называется зарядка ; высвобождение энергии из
конденсатор известен как , разряжающийся .

Фото: Небольшой конденсатор в транзисторной радиосхеме.

Конденсатор немного похож на аккумулятор,
но у него другая задача
делать. Аккумулятор использует химические вещества для хранения электрической энергии и высвобождения
это очень медленно через цепь; иногда (в случае кварца
смотреть) это может занять несколько лет. Конденсатор обычно высвобождает
это
энергия гораздо быстрее — часто за секунды или меньше.Если вы принимаете
фото со вспышкой, например, вам нужна ваша камера, чтобы произвести
огромная вспышка света за долю секунды. Конденсатор прикреплен
к вспышке заряжается в течение нескольких секунд, используя энергию вашего
аккумуляторы фотоаппарата. (Для зарядки конденсатора требуется время, и это
почему обычно приходится немного подождать.)
Как только конденсатор полностью заряжен, он может высвободить всю эту энергию.
в одно мгновение через ксеноновую лампу-вспышку. Зап!

Конденсаторы бывают всех форм и размеров, но обычно они имеют
одни и те же основные компоненты.Есть два проводника (известные как пластины ,
в основном по историческим причинам) и между ними находится изолятор
их ( называют диэлектриком ). Две пластины внутри конденсатора
подключены к двум электрическим
соединения снаружи, называемые терминалами , которые похожи на
тонкие металлические ножки, которые можно подключить к электрической цепи.

Фото: Внутри электролитический конденсатор немного похож на рулет. «Плиты» представляют собой два очень тонких листа металла; диэлектрик — маслянистая пластиковая пленка между ними.Все это упаковано в компактный цилиндр и покрыто защитным металлическим корпусом. ВНИМАНИЕ: Открытие конденсаторов может быть опасным. Во-первых, они могут выдерживать очень высокие напряжения. Во-вторых, диэлектрик иногда состоит из токсичных или едких химических веществ, которые могут обжечь вашу кожу.

Художественное произведение: изготовление электролитического конденсатора путем скручивания листов алюминиевой фольги (серого цвета) и диэлектрического материала (в данном случае бумаги или тонкой марли, пропитанной кислотой или другим органическим химикатом). Листы фольги подключаются к клеммам (синие) наверху, поэтому конденсатор можно подключить к цепи. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 2 089 683: Электрический конденсатор Фрэнка Кларка, General Electric, 10 августа 1937 г.

Вы можете зарядить конденсатор, просто подключив его к
электрическая цепь. Когда вы включаете питание, электрический заряд
постепенно накапливается на пластинах. Одна пластина получает положительный заряд
а другая пластина получает равный и противоположный (отрицательный) заряд.Если
вы отключаете питание, конденсатор держит свой заряд
(хотя со временем он может медленно утекать). Но если подключить
конденсатор ко второй цепи, содержащей что-то вроде электрического
двигатель или лампочка-вспышка, заряд будет течь от конденсатора через
двигатель или лампу, пока на пластинах не останется ничего.

Хотя у конденсаторов фактически есть только одна функция (хранение
заряд), их можно использовать для самых разных целей в электротехнике.
схемы. Их можно использовать как устройства для измерения времени (поскольку требуется
определенное, предсказуемое количество времени для их зарядки), как фильтры
(схемы, пропускающие только определенные сигналы), для сглаживания
напряжения в цепях, для настройки (в радиоприемниках и телевизорах) и для
множество других целей.Большие суперконденсаторы также могут быть
используются вместо батареек.

Что такое емкость?

Количество электроэнергии, которую может хранить конденсатор, зависит от
его емкость . Емкость конденсатора немного похожа
размер ведра: чем больше ведро, тем больше воды в нем можно хранить;
чем больше емкость, тем больше электричества может конденсатор
хранить. Есть три способа увеличить емкость
конденсатор. Один из них заключается в увеличении размера пластин.Другой —
сдвиньте пластины ближе друг к другу. Третий способ – сделать
диэлектрик настолько хороший изолятор, насколько это возможно. Использование конденсаторов
диэлектрики из различных материалов. В транзисторных радиоприемниках
настройка осуществляется большим переменным конденсатором , который
между его пластинами нет ничего, кроме воздуха. В большинстве электронных схем
конденсаторы представляют собой герметичные компоненты с керамическим диэлектриком.
таких как слюда и стекло, бумага, пропитанная маслом,
или пластмассы, такие как
майлар.

Фото: Этот переменный конденсатор прикреплен к основному регулятору настройки в транзисторном радиоприемнике.Когда вы поворачиваете циферблат пальцем, вы поворачиваете ось, проходящую через конденсатор. Это вращает набор тонких металлических пластин, так что они перекрываются в большей или меньшей степени с другим набором пластин, продетым между ними. Степень перекрытия между пластинами изменяет емкость, и это то, что настраивает радио на определенную станцию.

Как измерить емкость?

Размер конденсатора измеряется в единицах, называемых фарад
(F), названный в честь английского пионера электротехники Майкла Фарадея (1791–1867). Один
фарад это огромная емкость
так что на практике большинство конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся, просто
доли фарада — обычно микрофарады (миллионные доли фарада, пишется мкФ),
нанофарады (тысячно-миллионные доли фарада, записанные как нФ), и
пикофарад (миллионные доли фарада, пишется pF).
Суперконденсаторы хранят гораздо большие заряды,
иногда исчисляется тысячами фарад.

Почему конденсаторы накапливают энергию?

Если вы находите конденсаторы загадочными и странными, и они не имеют для вас особого смысла,
вместо этого попробуйте думать о гравитации.Предположим, вы стоите у подножия нескольких ступеней
и вы решаете начать восхождение. Вы должны поднять свое тело против земного притяжения,
которая представляет собой притягивающую (притягивающую) силу. Как говорят физики, чтобы подняться, нужно «совершить работу».
лестницу (работают против силы тяжести) и используют энергию. Энергия, которую вы используете, не теряется,
но хранится в вашем теле в виде гравитационной потенциальной энергии, которую вы могли бы использовать для других целей
(например, спускаясь с горки обратно на уровень земли).

То, что вы делаете, когда карабкаетесь по ступенькам, лестницам, горам или чему-то еще, работает против Земли.
гравитационное поле.Очень похожее происходит в конденсаторе. Если у вас положительный
электрический заряд и отрицательный электрический заряд, они притягиваются друг к другу как противоположные
полюса двух магнитов — или как ваше тело и Земля. Если вы разъедините их, вам придется «делать работу» против этого электростатического заряда.
сила. Опять же, как и при подъеме по ступенькам, энергия, которую вы используете, не теряется, а накапливается зарядами по мере их подъема.
отдельный. На этот раз это называется электрическая потенциальная энергия . А это, если вы не догадались
к настоящему времени — это энергия, которую хранит конденсатор.Две его пластины имеют противоположные заряды и
разделение между ними создает электрическое поле.
Вот почему конденсатор накапливает энергию.

Рисунок: Разделение положительных и отрицательных зарядов сохраняет энергию. Это основное
Принцип работы конденсатора.

Почему у конденсаторов две пластины?

Фото: Очень необычный регулируемый конденсатор с плоскими пластинами, который Эдвард Беннет Роза и Ной Эрнест Дорси из Национального бюро стандартов (NBS) использовали для измерения скорости света в 1907 году.Точное расстояние между
пластины можно было регулировать (и измерять) с помощью микрометрического винта. Фото предоставлено Цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 20899.

Как мы уже видели, конденсаторы имеют две проводящие пластины.
разделены изолятором. Чем больше тарелки, тем ближе они
и чем лучше изолятор между ними, тем больше заряд
конденсатор может хранить. Но почему все это правда? Почему бы и нет
конденсаторы просто имеют одну большую пластину? Попробуем найти простой и
удовлетворительное объяснение.

Предположим, у вас есть большая металлическая сфера, установленная на изолирующем,
деревянная подставка. Вы можете хранить определенное количество электрического заряда на
сфера; чем он больше (чем больше его радиус), тем больше заряд
вы можете хранить, и чем больше заряда вы храните, тем больше
потенциал (напряжение) сферы. В конце концов, однако, вы достигнете
точка, в которой, если вы добавите хотя бы один дополнительный электрон (т.
наименьшая возможная единица заряда), конденсатор перестанет работать.
Воздух вокруг него распадется, превратившись из изолятора в
проводник: заряд пролетит по воздуху на Землю (землю) или
другой соседний проводник как искра — электрический ток — в мини
заряд молнии.Максимальное количество заряда, которое вы можете хранить на
сфера — это то, что мы подразумеваем под ее емкостью. Напряжение (В), заряд
(Q) и емкость связаны очень простым уравнением:

К = К/В

Таким образом, чем больше заряда вы можете сохранить при заданном напряжении, не вызывая
воздух, чтобы сломаться и искрить, тем выше емкость. Если бы ты мог
как-то накопить больше заряда на сфере не доходя до точки
где вы создали искру, вы бы эффективно увеличили ее
емкость. Как вы можете это сделать?

Забудьте о сфере.Предположим, у вас есть плоская металлическая пластина с
максимально возможный заряд, хранящийся на нем, и вы обнаружите, что тарелка находится на
определенное напряжение. Если вы поднесете вторую такую ​​же тарелку близко к
это, вы обнаружите, что можете хранить гораздо больше заряда на первой пластине для
одинаковое напряжение. Это потому, что первая пластина создает электрический ток.
поле вокруг него, которое «индуцирует» равный и противоположный заряд
на второй тарелке. Таким образом, вторая пластина снижает напряжение
первой пластины. Теперь мы можем хранить больше заряда на первой пластине.
не вызывая искры.Мы можем продолжать делать это, пока не достигнем
исходное напряжение. С большим зарядом (Q), сохраненным для точно такой же
напряжение (В), уравнение C = Q/V говорит нам, что мы увеличили
емкость нашего устройства хранения заряда, добавив вторую пластину,
и именно поэтому конденсаторы имеют две пластины, а не одну.
На практике дополнительная пластина имеет огромное значение,
Вот почему все практические конденсаторы имеют две пластины.

Как мы можем увеличить емкость?

Интуитивно понятно, что если увеличить тарелки, то можно будет хранить
больше заряда (так же, как если вы сделаете шкаф больше, вы сможете набить больше
вещи внутри него).Таким образом, увеличивая площадь пластин, также
увеличивает емкость. Менее очевидно, если мы уменьшим расстояние
между пластинами, что также увеличивает емкость. Это
потому что чем короче расстояние между пластинами, тем больше эффект
пластины лежат одна на другой. Вторая тарелка, будучи ближе,
еще больше снижает потенциал первой пластины, и что
увеличивает емкость.

Рисунок: диэлектрик увеличивает емкость конденсатора за счет уменьшения электрического
поле между его пластинами, таким образом уменьшая потенциал (напряжение) каждой пластины.Это означает, что вы можете хранить больше
заряд на пластинах при одном и том же напряжении. Электрическое поле в этом конденсаторе направлено от положительной пластины
слева к отрицательной пластине справа. Поскольку противоположные заряды притягиваются, полярные молекулы (серые) диэлектрика выстраиваются в противоположную сторону — и это то, что уменьшает поле.

Последнее, что мы можем сделать, чтобы увеличить емкость, это
заменить диэлектрик (материал между пластинами). Воздух работает довольно хорошо, но
другие материалы еще лучше.Стекло как минимум в 5 раз больше
эффективнее воздуха, поэтому первые конденсаторы (лейденские
банки, используя обычное стекло в качестве диэлектрика) работал так хорошо, но
он тяжелый, непрактичный, и его трудно втиснуть в маленькое пространство. Вощеный
бумага примерно в 4 раза лучше воздуха, очень тонкая, дешевая, легкая в обработке.
делать большими кусками и легко раскатывать, что делает его превосходным,
практичный диэлектрик. Лучшие диэлектрические материалы сделаны из полярных
молекулы (с большим положительным электрическим зарядом на одной стороне и
больше отрицательного электрического заряда на другом).Когда они сидят в
электрическое поле между двумя пластинами конденсатора, они выстраиваются в линию с их
заряды, направленные противоположно полю, что эффективно уменьшает его.
Что снижает потенциал на пластинах и по-прежнему увеличивает
их емкость. Теоретически вода, состоящая из действительно крошечных
полярные молекулы, могли бы стать отличным диэлектриком, примерно в 80 раз
лучше воздуха. На практике, однако, это не так хорошо (течет и
высыхает и превращается из жидкости в лед или пар при относительно
скромные температуры), поэтому он не используется в реальных конденсаторах.

Диаграмма

: Различные материалы являются лучшими или худшими диэлектриками в зависимости от того, насколько хорошо они изолируют пространство между пластинами конденсатора и уменьшают электрическое поле между ними. Измерение, называемое относительной диэлектрической проницаемостью, говорит нам, насколько хорошим диэлектриком будет что-либо. Вакуум является наихудшим диэлектриком, и его относительная диэлектрическая проницаемость равна 1. Другие диэлектрики измеряются относительно (путем их сравнения) с вакуумом. Воздух примерно такой же. Бумага примерно в 3 раза лучше. Спирт и вода, молекулы которых полярны, являются особенно хорошими диэлектриками.

Capacitor Basic: как работают конденсаторы?

Конденсаторы накапливают электрическую энергию за счет накопления зарядов на электродах и обычно используются вместе с катушками индуктивности для формирования схемы LC-генератора. Принцип работы конденсатора заключается в том, что электрический заряд будет двигаться под действием силы в электрическом поле. Когда между проводниками есть среда, электрический заряд не может двигаться, и электрический заряд накапливается на проводнике, что приводит к накоплению электрического заряда.

Каталог

Ⅰ Введение

Принцип работы конденсатора заключается в накоплении электрической энергии за счет накопления заряда на электроде, и он обычно используется вместе с катушкой индуктивности для формирования колебательного контура LC. Принцип работы конденсатора заключается в том, что заряд будет двигаться под действием силы электрического поля. Когда между проводниками есть среда, она будет препятствовать движению заряда и вызывать накопление заряда на проводнике, что приводит к накоплению заряда.Конденсаторы являются одним из электронных компонентов, используемых в большом количестве электронного оборудования, поэтому они широко используются для блокировки постоянного тока, соединения, обхода, фильтрации, контура настройки, преобразования энергии, цепей управления и т. д.

В некотором смысле, конденсаторы немного похоже на батарейки. Хотя они работают совершенно по-разному, они оба могут накапливать электрическую энергию. Если вы изучили принцип работы батареи, то должны знать, что батарея имеет два электрода. Внутри батареи химическая реакция заставляет один электрод генерировать электроны, а другой электрод поглощает электроны.Конденсатор устроен намного проще, и он не может производить электроны — он их только хранит.

Конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности также называют тремя основными пассивными компонентами, и их годовой объем производства достиг около 2 триллионов единиц по всему миру. Наиболее широко используемыми конденсаторами являются керамические конденсаторы. В то же время различные типы конденсаторов, такие как пленочные конденсаторы с отличной изоляцией и стабильностью, электролитические конденсаторы, известные своей большой емкостью и т. д., также используются людьми со своими соответствующими преимуществами и характеристиками.

Ⅱ Как работают конденсаторы?

Как и батарея, конденсатор также имеет два электрода. Внутри конденсатора эти два электрода соединены с двумя металлическими пластинами, разделенными диэлектриком. Диэлектриком может быть воздух, бумага, пластик или любой другой материал, который не проводит электричество и предотвращает контакт двух металлических полюсов друг с другом. Используя два куска алюминиевой фольги и лист бумаги, вы можете легко сделать конденсатор. Хотя сделанный вами конденсатор не идеален с точки зрения емкости, он работает.

 Основная конструкция конденсатора

Основная конструкция конденсатора состоит из двух электродов (металлических пластин), обращенных друг к другу. При подаче постоянного напряжения (В) на два электрода электроны мгновенно собираются на одном из электродов, электрод заряжается отрицательно, а другой электрод находится в состоянии недостатка электронов, который заряжен положительно. Это состояние сохраняется после отключения постоянного напряжения. То есть электрический заряд (Q) накапливается между двумя электродами.Между электродами вставлен диэлектрик (керамика, полиэтиленовая пленка и т.п.). Поляризация диэлектрика увеличивает накопленный заряд. Показатель, показывающий, сколько заряда хранится в конденсаторе, называется емкостью (С).

Конденсатор в электронной схеме показан на рисунке:

Давайте посмотрим, что произойдет, когда мы соединим конденсатор и батарею вместе:

батарея будет поглощать электроны, генерируемые батареей; Металлическая пластина на конденсаторе, подключенная к положительному электроду батареи, высвобождает электроны в батарею.

В цепи движение заряда образует ток. Из-за отталкивающего действия изоэлектрического заряда ток наибольший в начале движения заряда, а затем постепенно уменьшается; а заряд конденсатора наименьший в начале движения заряда, который равен нулю. Емкость заряда постепенно увеличивается, а напряжение между двумя металлическими пластинами постепенно увеличивается. Когда оно становится равным напряжению источника питания, зарядка завершается и ток уменьшается до нуля.

После зарядки конденсатор и батарея имеют одинаковое напряжение (если напряжение батареи 1,5 вольта, напряжение конденсатора тоже 1,5 вольта). Маленькие конденсаторы имеют меньшую емкость, но большие конденсаторы могут удерживать много зарядов. Например, конденсатор размером с банку газировки может удерживать заряд, достаточный для того, чтобы зажечь лампочку фонарика на несколько минут. Когда вы видите молнию в небе, вы видите огромный конденсатор, один из которых — темное облако в небе, другой — земля. Молния – это явление высвобождения заряда между двумя «полюсами» темного облака и землей. Очевидно, такой огромный конденсатор может вместить много зарядов!

Далее предположим, что вы подключили конденсатор к цепи следующим образом:

У вас есть батарея, лампочка и конденсатор. Если конденсатор очень большой, то вы увидите, что после подключения аккумулятора ток идет от аккумулятора к конденсатору, чтобы зарядить его, и лампочка загорится. Лампочка будет постепенно тускнеть, и, наконец, как только конденсатор достигнет своей емкости, лампочка сразу же погаснет.Затем вы можете извлечь аккумулятор и заменить его куском провода. Ток будет течь от одного полюса конденсатора к другому. В этот момент лампочка снова загорится ярко, но вскоре лампочка постепенно тускнеет. Наконец, конденсатор разряжается (количество электронов на двух полюсах конденсатора одинаково), и лампочка снова гаснет.

В цепи движение заряда образует ток. Из-за притяжения встречного заряда ток максимален в начале процесса разряда, а затем постепенно снижается; зарядная емкость конденсатора максимальна в начале процесса разрядки и затем постепенно уменьшается. Когда мощность снижается до нуля, разрядка завершается, и ток уменьшается до нуля.

После зарядки конденсатора ток в цепи не течет, поэтому конденсатор может блокировать постоянный ток. В цепи постоянного тока это можно рассматривать как разомкнутую цепь.

Процесс зарядки конденсатора — это процесс накопления заряда. Когда конденсатор подключен к источнику питания постоянного тока, заряд на металлической пластине, подключенной к положительному электроду источника питания, будет двигаться к металлической пластине, подключенной к отрицательному электроду источника питания, под действием силы электрического поля.Так что металлическая пластина, подключенная к положительному полюсу источника питания, теряет заряд и заряжается положительно. Металлическая пластина, подключенная к отрицательному полюсу источника питания, заряжается отрицательно (заряды двух металлических пластин равны, а знаки противоположны), и конденсатор начинает заряжаться.

Процесс разрядки — это процесс высвобождения накопившегося заряда конденсатора. Когда заряженный конденсатор находится на замкнутом пути без питания, заряд на отрицательно заряженной металлической пластине будет направлен на положительно заряженный металл под действием силы электрического поля.Пластина убегает, так что положительный и отрицательный заряды нейтрализуются, и конденсатор начинает разряжаться.

 Заряд, накопленный в конденсаторе

Роль конденсатора можно визуально описать водонапорной башней, соединенной с водопроводной трубой. Водонапорная башня может быть использована для «аккумулирования» напора воды — когда вода, подаваемая водяным насосом системы водоснабжения, превышает количество воды, требуемой городом, избыточная вода будет храниться в водонапорной башне.18, или 62,5 миллиарда) электронов. 1 ампер представляет скорость потока электронов, протекающих через 1 кулон электронов в секунду. Следовательно, конденсатор емкостью 1 Ф может хранить 1 ампер-секунду электронов при напряжении 1 вольт.

Конденсатор 1F обычно довольно большой. В зависимости от допуска конденсатора по напряжению он может быть размером с банку тунца или литровую бутылку газировки. Поэтому конденсаторы, которые вы видите, обычно измеряются в микрофарадах (частях на миллион).

Чтобы понять, насколько велик метод 1, его можно рассчитать следующим образом:

Типичная щелочная батарея типа АА вмещает около 2.8 ампер-часов электричества. Это означает, что батарея AA может производить ток силой 2,8 ампера в течение 1 часа при напряжении 1,5 вольта (около 4,2 ватт-часа, то есть батарея AA может поддерживать непрерывное горение 4-ваттной лампочки чуть более часа).

Для удобства расчета мы просто посчитали напряжение батарейки АА за 1 вольт. Для хранения энергии одной батарейки АА в конденсаторе необходим конденсатор емкостью 3600 * 2,8 = 10 080 Ф , поскольку 1 ампер-час эквивалентен 3600 ампер-секундам.

Если емкость 1 метода необходимо сохранить с помощью конденсатора размером с тунца, то размер батарейки АА ничто по сравнению с размером конденсатора метода 10 080! Очевидно, что если конденсатор не обладает высоким выдерживаемым напряжением, нецелесообразно использовать конденсатор для накопления большого количества энергии.

Ⅳ Основное применение конденсаторов

1. Фильтрация

Конденсатор, подключенный между положительным и отрицательным полюсами выхода постоянного тока модуля питания, может отфильтровывать ненужные компоненты переменного тока в модуле постоянного тока, что может мощность постоянного тока более плавная.

2.  Развязка

Конденсатор, подключенный между положительным и отрицательным полюсами источника питания схемы усилителя, может предотвратить паразитные колебания, вызванные положительной обратной связью, образованной внутренним сопротивлением источника питания.

3.  Шунтирование

В цепи сигналов переменного и постоянного тока подключите конденсатор параллельно двум концам резистора или подключите к общему потенциалу из определенной точки цепи.Вы можете установить путь для сигнала переменного тока или импульсного сигнала, чтобы избежать компонентов сигнала переменного тока. Затухание падения напряжения из-за сопротивления.

4. Муфта

В цепи обработки сигналов переменного тока она используется для соединения источника сигнала и схемы обработки сигналов или в качестве межкаскадного соединения двух усилителей. Он используется для отключения постоянного тока, поэтому сигнал переменного тока или импульсный сигнал будут проходить. А рабочие точки постоянного тока цепей переднего и заднего усилителя не влияют друг на друга.

5.  Настройка

К обоим концам колебательной катушки резонансного контура подключен конденсатор, который играет роль выбора частоты колебаний.

6. Компенсация

Вспомогательные конденсаторы, подключенные параллельно основному конденсатору резонансного контура. Регулировкой этого конденсатора можно расширить частотный диапазон колебательного сигнала.

7.  Нейтрализация

Конденсаторы подключены параллельно между базой и эмиттером триодного усилителя для формирования цепи отрицательной обратной связи для подавления автоколебаний, вызванных емкостью между триодами.

8.  Стабилизация частоты

Конденсатор играет роль в стабилизации частоты колебаний в колебательном контуре.

9. Время

Конденсатор последовательно с резистором R в цепи постоянной времени RC может определять время заряда и разряда.

10. Ускорение

Подключение к цепи обратной связи генератора для ускорения процесса положительной обратной связи и увеличения амплитуды сигнала колебаний.

11.  Пуск

Соединены последовательно со вспомогательной обмоткой однофазного двигателя для обеспечения пускового переменного напряжения со сдвигом по фазе для двигателя и отключены от вспомогательной обмотки после нормальной работы двигателя .

12.  Эксплуатация

Соединяются последовательно со вторичной обмоткой однофазного двигателя для обеспечения сдвинутого по фазе переменного тока для вторичной обмотки двигателя. Когда двигатель работает нормально, он подключается последовательно со вспомогательной обмоткой.

Рекомендуемая статья:

Что такое развязывающий конденсатор?

Введение в пленочные конденсаторы

Объяснение конденсаторов — инженерное мышление

Описание конденсаторов. Узнайте, как работают конденсаторы, где мы их используем и почему они важны.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Помните, что электричество опасно и может привести к летальному исходу. Вы должны иметь квалификацию и компетентность для выполнения электромонтажных работ. Не прикасайтесь к клеммам конденсатора, так как это может привести к поражению электрическим током.

Что такое конденсатор?

Конденсатор и батарея

Конденсатор накапливает электрический заряд. Это немного похоже на батарею, но хранит энергию по-другому. Он не может хранить столько энергии, хотя может заряжаться и высвобождать свою энергию намного быстрее. Это очень полезно, и именно поэтому вы найдете конденсаторы, используемые почти на каждой печатной плате.

Как работает конденсатор?

Я хочу, чтобы вы сначала подумали о водопроводной трубе, по которой течет вода. Вода будет течь до тех пор, пока мы не закроем вентиль. Тогда вода не может течь.

Если после клапана пустить воду в бак, то в баке будет храниться часть воды, но мы продолжаем получать воду, вытекающую из трубы. Когда мы закроем клапан, вода перестанет поступать в бак, но мы все равно будем получать стабильную подачу воды, пока бак не опустеет.Как только бак снова наполняется, мы можем открывать и закрывать клапан, и пока мы не полностью опорожняем бак, мы получаем непрерывную подачу воды из конца трубы. Таким образом, мы можем использовать резервуар для воды для хранения воды и сглаживания перебоев в подаче.

В электрических цепях конденсатор действует как резервуар для воды и накапливает энергию. Он может освободить это, чтобы сгладить перебои в поставке.

Если очень быстро включить или выключить простую схему без конденсатора, то лампочка начнет мигать.Но если мы подключим конденсатор в цепь, то свет будет гореть во время перерывов, по крайней мере, на короткое время, потому что теперь конденсатор разряжается и питает цепь.

Внутри основного конденсатора у нас есть две проводящие металлические пластины, которые обычно сделаны из алюминия или алюминия, как его называют американцы. Они будут разделены диэлектрическим изоляционным материалом, таким как керамика. Диэлектрик означает, что материал будет поляризоваться при контакте с электрическим полем.Вскоре мы увидим, что это значит.

Внутри конденсатора

Одна сторона конденсатора подключена к положительной стороне цепи, а другая сторона подключена к отрицательной. На стороне конденсатора вы можете увидеть полосу и символ, указывающий, какая сторона в минусе, кроме того, минусовая ножка будет короче.

Если мы подключим конденсатор к батарее. Напряжение будет толкать электроны от отрицательной клеммы к конденсатору. Электроны будут накапливаться на одной пластине конденсатора, в то время как другая пластина, в свою очередь, высвободит некоторое количество электронов.Однако электроны не могут пройти через конденсатор из-за изоляционного материала. В конце концов, конденсатор имеет то же напряжение, что и батарея, и электроны больше не будут течь.

Теперь на одной стороне скапливаются электроны, это означает, что мы накопили энергию и можем высвобождать ее, когда это необходимо. Поскольку на одной стороне больше электронов, чем на другой, и электроны заряжены отрицательно, это означает, что у нас есть одна сторона, которая является отрицательной, и одна сторона, которая положительна, поэтому существует разница в потенциале или разность напряжений между ними.Мы можем измерить это с помощью мультиметра.

Что такое напряжение?

Напряжение похоже на давление, когда мы измеряем напряжение, мы измеряем разницу или разность потенциалов между двумя точками. Если представить водопроводную трубу под давлением, мы можем увидеть давление с помощью манометра. Манометр также сравнивает две разные точки: давление внутри трубы с атмосферным давлением снаружи трубы. Когда бак пуст, манометр показывает ноль, потому что давление внутри бака равно давлению снаружи бака, поэтому манометру не с чем сравнивать.Оба имеют одинаковое давление. То же самое с напряжением, мы сравниваем разницу между двумя точками. Если мы измерим батарею на 1,5 В, то получим разницу в 1,5 В между каждым концом, но если мы измерим тот же конец, то получим ноль, потому что разницы нет, это то же самое.

Хотите научиться основам электричества? НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

Возвращаясь к конденсатору, мы измеряем и считываем разницу напряжений между ними из-за накопления электронов. Мы по-прежнему получаем это показание, даже когда мы отключаем аккумулятор.

Если вы помните, с магнитами противоположности притягиваются и притягиваются друг к другу. То же самое происходит с накоплением отрицательно заряженных электронов, они притягиваются к положительно заряженным частицам атомов на противоположной пластине, но никогда не могут достичь их из-за изолирующего материала. Это притяжение между двумя сторонами представляет собой электрическое поле, которое удерживает электроны на месте до тех пор, пока не будет проложен другой путь.

Объяснение основ конденсатора

Если мы затем поместим небольшую лампу в цепь, теперь существует путь, по которому электроны будут течь и достигать противоположной стороны.Таким образом, электроны будут течь через лампу, питая ее, и достигнут другой стороны конденсатора. Однако это продлится недолго, пока количество электронов не выровняется с каждой стороны. Тогда напряжение равно нулю, поэтому толкающая сила отсутствует, и электроны не текут.
Как только мы снова подключим батарею, конденсатор начнет заряжаться. Это позволяет нам прерывать подачу питания, и конденсатор будет обеспечивать питание во время этих перерывов.

Примеры

Мы везде используем конденсаторы.Они немного отличаются, но их легко заметить. На печатных платах они обычно выглядят примерно так, и мы можем видеть их на инженерных чертежах вот так. Мы также можем получить более крупные конденсаторы, которые используются, например, в асинхронных двигателях, потолочных вентиляторах или кондиционерах, и мы можем даже получить такие огромные конденсаторы, которые используются для коррекции низкого коэффициента мощности в больших зданиях.

Пример символов конденсатора

На стороне конденсатора мы найдем два значения.Это будут емкость и напряжение. Мы измеряем емкость конденсатора в фарадах, которые мы обозначаем заглавной буквой F, хотя обычно мы измеряем конденсатор в микрофарадах, поэтому непосредственно перед ним у нас есть микросимвол, который выглядит как буква U с хвостиком.

Пример емкости

Другое значение — это наше напряжение, которое мы измеряем в вольтах с большой буквы V, на конденсаторе значение напряжения — это максимальное напряжение, которое конденсатор может выдержать.

Этот конденсатор рассчитан на определенное напряжение, и если я превышу это значение, он взорвется.

Пример напряжения конденсатора

Большинство конденсаторов имеют положительную и отрицательную клеммы. Нам нужно убедиться, что конденсатор правильно подключен к цепи.

Пример платы конденсаторов

Почему мы их используем

Одним из наиболее распространенных применений конденсаторов в больших зданиях является коррекция коэффициента мощности. Когда в цепь помещается слишком много индуктивных нагрузок, формы сигналов тока и напряжения будут рассинхронизированы друг с другом, и ток будет отставать от напряжения.Затем мы используем конденсаторные батареи, чтобы противодействовать этому и привести их в соответствие.

Другим распространенным применением является сглаживание пиков при преобразовании переменного тока в постоянный.
Когда мы используем мостовой выпрямитель, синусоидальная волна переменного тока переворачивается, чтобы заставить отрицательный цикл течь в положительном направлении, это заставит схему думать, что она получает постоянный ток.

через GIPHY

Но одной из проблем этого метода являются промежутки между пиками. Таким образом, мы используем конденсатор для высвобождения энергии в цепь во время этих прерываний, и это сглаживает источник питания, чтобы он больше походил на постоянный ток.

Как измерить емкость мультиметром

Мы можем измерить емкость и накопленное напряжение с помощью мультиметра. Не все мультиметры имеют функцию измерения емкости.

С конденсаторами следует быть очень осторожными, так как они накапливают энергию и могут длительное время удерживать высокие значения напряжения, даже будучи отключенными от цепи. Чтобы проверить напряжение, мы переключаемся на постоянное напряжение на нашем измерителе, а затем подключаем красный провод к положительной стороне конденсатора, а черный провод к отрицательной стороне.Если мы получим показание в несколько вольт или более, мы должны разрядить его, безопасно подключив клеммы к резистору, и продолжить считывание напряжения. Мы хотим убедиться, что оно уменьшилось до диапазона милливольт, прежде чем обращаться с ним, иначе мы можем получить удар током.

Чтобы измерить емкость, мы просто переключаем измеритель на функцию конденсатора. Подключаем красный провод к плюсу, а черный провод к минусу. После небольшой задержки счетчик даст нам показания.Вероятно, мы получим значение, близкое к заявленному, но не точное.

Например, этот рассчитан на 1000 микрофарад, но мы читаем около 946.

Пример показаний 1000 мкФ на конденсаторе

Этот конденсатор рассчитан на 33 мкФ, но мы измеряем около 36.

Пример конденсатора

Что делает конденсатор HVAC? | Домашние руководства

Автор: Michael Logan Обновлено 21 июля 2017 г.

Бытовые кондиционеры работают от однофазного переменного тока, подаваемого электросетями.Однофазные двигатели в таких приложениях, как кондиционеры, используют конденсаторы, чтобы обеспечить дополнительный крутящий момент для запуска и потреблять меньше электроэнергии во время работы. Двигатели имеют как пусковые, так и рабочие конденсаторы, что делает их более эффективными.

Конденсаторы

Конденсаторы хранят электричество. Полностью заряженный конденсатор позволяет току течь на максимальном уровне, когда он высвобождает свой заряд. Когда конденсатор разряжается, напряжение возрастает до тех пор, пока ток не достигнет минимума, а напряжение не достигнет максимума.Следовательно, напряжение не совпадает по фазе с током.

Без конденсатора напряжение и ток совпадают по фазе — при повышении напряжения увеличивается и ток. Конденсатор сдвигает напряжение в противофазе с током, так что напряжение отстает от тока.

Двигатели кондиционеров

Электродвигателям требуется вращающееся магнитное поле, создаваемое электрическим током, который вращается впереди магнитного поля ротора. Вращающееся магнитное поле притягивает противоположное магнитное поле ротора, что заставляет вал двигателя вращаться. Для запуска двигателя требуется два магнитных поля, но однофазный переменный ток может обеспечить только одно поле. Каждое поле имеет два полюса, северный и южный.

Однофазные двигатели, используемые в кондиционерах, нуждаются в сильном дополнительном поле для запуска под нагрузкой компрессора. Без дополнительного поля мотор гудит, но не крутится.

Конденсаторный пусковой двигатель

Конденсатор, размещенный на одной линии со второй вспомогательной обмоткой двигателя, заставляет напряжение обмотки отставать от тока.Это создает дополнительное магнитное поле, которое не совпадает по фазе с полем в основной обмотке. Когда переменный ток нарастает, падает и реверсирует, поля между обмотками двигателя вращаются, и ротор начинает вращаться.

Конденсатор, который запускает двигатель кондиционера, пропускает большой ток, чтобы дать двигателю крутящий момент, необходимый для запуска. Когда скорость двигателя приближается к полной скорости, переключатель отключает пусковой конденсатор.