Конденсаторы переменного тока: Конденсатор в Цепи Переменного Тока: Емкость, Сопротивление

изменение силы тока в цепи

При изучении постоянного тока мы узнали, что он не может проходить в цепи, в которой есть конденсатор. Так как конденсатор — это две пластины, разделенные слоем диэлектрика. Для цепи постоянного тока конденсатор будет, как разрыв в цепи. Если конденсатор пропускает постоянный ток, значит, он неисправен.

Конденсатор в цепи переменного тока

В отличии от постоянного переменный ток может идти и через цепь, в которой присутствует конденсатор. Рассмотрим следующий опыт.

Возьмем два источника питания. Один из них пусть будет источником постоянного напряжения, а второй – переменного. Причем подберем источники так, чтобы постоянное значение напряжения равнялось действующему значению переменного напряжения.

Подключим к ним с помощью переключателя цепь, состоящую из лампочки и конденсатора. Причем лампочка и конденсатор подключены последовательно.

рисунок

При включении питания от источника постоянного тока (АА’) лампочка не загорится. Если подключить цепь к источнику тока с переменным напряжением (BB’), то лампочка будет гореть. При условии, что емкость конденсатора достаточно велика.

В цепи происходит периодическая зарядка и разрядка конденсатора. В то время, когда конденсатор перезаряжается, ток проходит по цепи и нагревает нить накаливания лампочки. 

Рассмотрим, как будет меняться сила тока в цепи, содержащей конденсатор, с течением времени. При этом будем пренебрегать сопротивлением соединяющих проводов и обкладок конденсатора.

рисунок

Напряжение на конденсаторе будет равняться напряжению на концах цепи. Значит, мы можем приравнять эти две величины.

u = φ1-φ2 = q/C,

u = Um*cos(ω*t).

Имеем:

q/C = Um*cos(ω*t).

Выражаем заряд:

q = C*Um*cos(ω*t).

Видим, что заряд будет изменяться по гармоническому закону. Сила тока — это скорость изменения заряда. Значит, если возьмем производную от заряда, получим выражение для силы тока.

I = q’ = Um*C*ω*cos(ω*t+pi/2).

Разность фаз между колебаниями силы тока и заряда, а также напряжения, получилась равной pi/2. Получается, что колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения на pi/2. Это представлено на следующем рисунке.

рисунок

Из уравнения колебаний силы тока получаем выражение для амплитуды силы тока:

Im = Um*C*ω.

Введем следующее обозначение:

Xc = 1/(C*ω).

Запишем следующее выражение закона Ома, используя Xc и действующие значения силы тока и напряжения:

I = U/Xc.

Xc — величина, называемая емкостным сопротивлением.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Активное сопротивление: действующие значения силы тока и напряжения
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspКатушка индуктивности в цепи переменного тока: индуктивное сопротивление

В учебниках такого не найдешь: Как работает конденсатор и другие электронные компоненты | RuAut

Конденсатор, по своей сути, — это 2 кусочка фольги (обкладки) с бумажкой между ними. (Про такие конденсаторы, как: слюдяные, фторопластовые, керамические, электролиты и пр. пока не вспоминаем) .
Так вот, бумажка ток не проводит, потому и конденсатор ток не проводит. Если у нас цепь, в которой течет ток переменный, то электроны, прибегая на первый кусочек фольги, заряжают его. Но, как известно, заряды одинаковой полярности отталкиваются, поэтому электроны с другого кусочка фольги убегают. Сколько электронов на одну обкладку прибежало, столько с другой обкладки и убежало. Количество прибежавших и убежавших электронов (значение тока), будет зависеть от напряжения в контуре и емкости конденсатора (то есть от размеров кусочков фольги и толщины бумажки, которая все еще между ними).

Как будет работать конденсатор в цепи постоянного и переменного тока?

Этот момент можно объяснить на примере воды в шланге. Что такое постоянный ток в случае воды и шланга? Это будет вода, текущая по шлангу (проводнику) в одном направлении. А что такое переменный ток? Это та же самая вода в шланге, но она уже не течет в одном направлении, а дергается туда-сюда с определенной амплитудой, как будто ее кто-то пытается качать поршневым насосом, в котором неисправен клапан. В такой модели давлению воды будет соответствовать напряжение контура сети, а значению мгновенного расхода воды будет соответствовать величина тока.

Далее… Как реализовать конденсатор в нашей сконструированной модели? Представьте, что кто-то засунул в шланг презерватив и он там застрял. Что будет с током? Постоянный ток в таких условиях течь не сможет, — презерватив наполнится, растянется и нет, не лопнет, а просто уже воду больше не пропустит. А вот с переменным током произойдет другая история, так как презерватив растянется, но позволит воде дергаться со своей амплитудой.

Кстати емкость конденсатора, на таком примере, будет соответствовать размеру презерватива: чем больше презерватив, тем большему количеству воды он позволяет дергаться (то есть, тем больший переменный ток он пропустит). Чтобы зарядить такой презерватив-конденсатор, нужно просто подключить его к насосу, он наполнится определенным количеством воды, в зависимости от его емкости. Как только насос отключится, то такой конденсатор начнет разряжаться — вода из него будет вытекать.

И вкратце, про другие электронные компоненты в проекции шланга с водой.
Резистором будет сужение в шланге. Чем меньше отверстие, тем больше сопротивление, тем меньшее количество воды (значение тока) в этом месте протекает.
Диод — это клапан, через который вода (ток) проходит только в одном направлении.
Катушка индуктивности или дроссель — это турбина с большим ротором. Чтобы разогнать такую турбину, нужно выждать некоторое время после включения насоса. А после отключения насоса, благодаря инерции, такая турбина продолжит еще некоторое время качать воду (выдавать ток в сети, когда контур уже отключен от источника).

Источник: Из просторов сети

Фильтрационные конденсаторы переменного тока | МикроЭМ

Фильтрационные конденсаторы переменного тока 

Наиболее часто применяются в AC/DC преобразователях и инверторах, которые в настоящее время очень распространены в силовой электронике. Примерами их использования являются тяговые преобразователи (двигатели), преобразователи ветряных электростанций или инверторы солнечных батарей.

Самовосстанавливающаяся MKP технология вместе со специальным типом металлизации обеспечивают очень низкую индуктивность. Результатом этого является высокая надежность указанных конденсаторов.

Конденсаторы рекомендуется устанавливать в вертикальном положении. Максимальные моменты затягивания указаны в таблице ниже. Гибкие соединительные кабели должны обеспечивать возможность движения верхней части конденсатора на расстояние до 20 мм для правильного срабатывания разъединителя по давлению.

Технические данные

Однофазные

Трехфазные

Почему я могу поставить электролитический конденсатор на переменный ток?

«Может» и «должен» — это две вещи. Должны ли вы сделать это? Нет: это использование вне указанных рабочих параметров обычных электролитических конденсаторов. Вы, кажется, уже поняли это. Ты можешь сделать это? Да, как показывает видео. Чтобы понять, почему требуется некоторое понимание того, что находится внутри конденсатора.

Конденсатор представляет собой два проводника (обычно пластины), разделенные изолятором. Чем больше площадь поверхности и чем ближе они друг к другу, тем выше емкость. Электролитические конденсаторы имеют тонкую пленку, свернутую в банку. Эта пленка покрыта тонким оксидным слоем, и его толщина дает электролитическим конденсаторам высокую емкость по сравнению с их размером.

Этот оксидный слой создается химическим составом материалов в конденсаторе и полярностью напряжения, приложенного к каждой стороне пленки. Напряжение, приложенное в правильном направлении, создает и поддерживает оксидный слой. Если полярность обратная, оксидный слой растворяется.

Если оксидный слой растворяется, у вас больше не будет изолятора между двумя пластинами конденсатора. Вместо двух пластин, разделенных изолятором, у вас есть две пластины, разделенные проводником. Вместо устройства, которое блокирует постоянный ток, у вас есть устройство, которое проводит его. По сути, у вас есть проволока в банке.

Обычно, когда вы сталкиваетесь с этим режимом отказа, большой ток течет, быстро нагревая внутреннюю часть конденсатора. Расширяющаяся жидкость и газ разрушают предохранительный клапан или взрывается баллончик.

Почему тогда конденсатор в этом примере не взрывается?

Напряжение обратной полярности никогда не применяется в течение очень долгого времени и никогда без правильного напряжения полярности, приложенного вскоре после этого, чтобы восстановить любое нанесенное повреждение.

Оксидный слой не растворяется мгновенно при приложении обратного напряжения; это займет время. Время зависит от приложенного напряжения, размера конденсатора, химического состава и т. Д., Но половину цикла переменного тока частотой 50 Гц, вероятно, недостаточно для нанесения серьезного ущерба. Когда наступает вторая половина цикла, оксидный слой восстанавливается.

Любой ток короткого замыкания существенно ограничен последовательными резисторами.

С этими последовательными резисторами мощность, доступная для нагрева конденсатора, мала. Просто недостаточно мощности для катастрофического разрушения конденсатора, потому что большая часть доступной энергии идет в резисторы. Возможно, вы просто слегка нагреете конденсатор. Когда напряжение меняет направление, оксидный слой может преобразовываться.

Возможно, в какой-то степени вы все еще повредите конденсатор, но он достаточно работоспособен для демонстрации.

Конденсатор переменной емкости (Переменный конденсатор)

Предназначение конденсатора – это использование их в электронных схемах с постоянным током. Здесь они играют роль фильтрующих емкостей. Также нужны они в транзисторных каскадах и стабилизаторах. Для работы в схемах с переменным током были созданы неполярные конденсаторы. В этом случае нужна стабильность рабочих параметров. Они должны иметь высокую точность, маленький температурный коэффициент ТКЕ. Подобные конденсаторы устанавливаются в колебательных контурах практически любой радиоаппаратуры.

В данной статье описаны все особенности конденсаторов переменного тока, а также в качестве бонуса приведены видеоролик и скачиваемая статья по рассматриваемой теме.

Конденсатор переменного тока.

Основные величины и единицы измерения

Существует несколько основных величин, определяющих конденсатор. Одна из них — это его емкость (латинская буква С), а вторая – рабочее напряжение (латинская U). Электроемкость (или же просто емкость) в системе СИ измеряется в фарадах (Ф). Причем как единица емкости 1 фарад – это очень много – на практике почти не применяется. Например, электрический заряд планеты Земля составляет всего 710 микрофарад. Поэтому в большинстве случаев из-меряется в производных от фарада величинах: в пикофарадах (пФ) при очень маленьком значении емкости (1 пФ=1/10 6 мкФ), в микрофарадах (мкФ) при достаточно большом ее значении (1 мкФ = 1/10 6 Ф).

Для того чтобы рассчитать электроемкость, необходимо разделить величину заряда, накопленного между обкладками, на модуль разницы потенциалов между ними (напряжение на конденсаторе). Заряд конденсатора в данном случае – это заряд, накапливающийся на одной из обкладок рассматриваемого устройства. На 2-х проводниках устройства они одинаковы по модулю, но отличаются по знаку, поэтому сумма их всегда равняется нулю. Заряд конденсатора измеряется в кулонах (Кл), а обозначается буквой Q.

Интересно почитать: принцип действия и основные характеристики варисторов.

Как они проводят переменный ток

Чтобы убедиться в этом воочию, достаточно собрать несложную схему. Сначала надо включить лампу через конденсаторы C1 и C2, соединенные параллельно. Лампа будет светиться, но не очень ярко. Если теперь добавить еще конденсатор C3, то свечение лампы заметно увеличится, что говорит о том, что конденсаторы оказывают сопротивлению прохождению переменного тока. Причем, параллельное соединение, т.е. увеличение емкости, это сопротивление снижает.

Отсюда вывод: чем больше емкость, тем меньше сопротивление конденсатора прохождению переменного тока. Это сопротивление называется емкостным и в формулах обозначается как Xc. Еще Xc зависит от частоты тока, чем она выше, тем меньше Xc. Об этом будет сказано несколько позже.

Другой опыт можно проделать используя счетчик электроэнергии, предварительно отключив все потребители. Для этого надо соединить параллельно три конденсатора по 1мкФ и просто включить их в розетку. Конечно, при этом надо быть предельно осторожным, или даже припаять к конденсаторам стандартную штепсельную вилку. Рабочее напряжение конденсаторов должно быть не менее 400В.

После этого подключения достаточно просто понаблюдать за счетчиком, чтобы убедиться, что он стоит на месте, хотя по расчетам такой конденсатор эквивалентен по сопротивлению лампе накаливания мощностью около 50Вт.

Конденсатор в цепи переменного тока

Соберем цепь с конденсатором, в которой генератор переменного тока создает синусоидальное напряжение. Разберем последовательно, что произойдет в цепи, когда мы замкнем ключ. Начальным будем считать тот момент, когда напряжение генератора равно нулю. В первую четверть периода напряжение на зажимах генератора будет возрастать, начиная от нуля, и конденсатор начнет заряжаться. В цепи появится ток, однако в первый момент заряда конденсатора, несмотря на то, что напряжение на его пластинах только что появилось и еще очень мало, ток в цепи (ток заряда) будет наибольшим.

По мере же увеличения заряда конденсатора ток в цепи убывает и доходит до нуля в момент, когда конденсатор полностью зарядится. При этом напряжение на пластинах конденсатора, строго следуя за напряжением генератора, становится к этому моменту максимальным, но обратного знака, т. е. направлено навстречу напряжению генератора. Таким образом, ток с наибольшей силой устремляется в свободный от заряда конденсатор, но тут же начинает убывать по мере заполнения зарядами пластин конденсатора и падает до нуля, полностью зарядив его.

Материал в тему: описание и область применения подстроечного резистора.

Сравним это явление с тем, что происходит с потоком воды в трубе, соединяющей два сообщающихся сосуда ,один из которых наполнен, а другой пустой. Стоит только выдвинуть заслонку, преграждающую путь воде, как вода сразу же из левого сосуда под большим напором устремится по трубе в пустой правый сосуд. Однако тотчас же напор воды в трубе начнет постепенно ослабевать, вследствие выравнивания уровней в сосудах, и упадет до нуля. Течение воды прекратится. Подобно этому и ток сначала устремляется в незаряженный конденсатор, а затем постепенно ослабевает по мере его заряда.

С началом второй четверти периода, когда напряжение генератора начнет сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее убывать, заряженный конденсатор будет разряжаться на генератор, что вызовет в цепи ток разряда. По мере убывания напряжения генератора конденсатор все больше и больше разряжается и ток разряда в цепи возрастает. Направление тока разряда в этой четверти периода противоположно направлению тока заряда в первой четверти периода. Соответственно этому кривая тока, пройдя нулевое значение, располагается уже теперь ниже оси времени.

К концу первого полупериода напряжение на генераторе, а также и на конденсаторе быстро приближается к нулю, а ток в цепи медленно достигает своего максимального значения. Вспомнив, что величина тока в цепи тем больше, чем больше величина переносимого по цепи заряда, станет ясным, почему ток достигает максимума тогда, когда напряжение на пластинах конденсатора, а следовательно, и заряд конденсатора быстро убывают.

С началом третьей четверти периода конденсатор вновь начинает заряжаться, но полярность его пластин, так же как и полярность генератора, изменяется «а обратную, а ток, продолжая течь в том же направлении, начинает по мере заряда конденсатора убывать, В конце третьей четверти периода, когда напряжения на генераторе и конденсаторе достигают своего максимума, ток становится равным нулю.

В последнюю четверть периода напряжение, уменьшаясь, падает до нуля, а ток, изменив свое направление в цепи, достигает максимальной величины. На этом и заканчивается период, за которым начинается следующий, в точности повторяющий предыдущий, и т. д.

Итак, под действием переменного напряжения генератора дважды за период происходят заряд конденсатора (первая и третья четверти периода) и дважды его разряд (вторая и четвертая четверти периода). Но так как чередующиеся один за другим заряды и разряды конденсатора сопровождаются каждый раз прохождением по цепи зарядного и разрядного токов, то мы можем заключить, что по цепи с емкостью проходит переменный ток.

Конденсатор в цепи

Рассматриваемый прибор в цепи постоянного тока проводит ток только в момент включения его в сеть (при этом происходит заряд или перезаряд устройства до напряжения источника). Как только конденсатор полностью заряжается, ток через него не идет. При включении устройства в цепь с процессы разрядки и зарядки его чередуются друг с другом. Период их чередования равен приложенного синусоидального напряжения.

Характеристики конденсаторов

Конденсатор в зависимости от состояния электролита и материала, из которого он состоит, может быть сухим, жидкостным, оксидно-полупроводниковым, оксидно-металлическим. Жидкостные конденсаторы хорошо охлаждаются, эти устройства могут работать при значительных нагрузках и обладают таким важным свойством, как самовосстановление диэлектрика при пробое. У рассматриваемых электрических устройств сухого типа достаточно простая конструкция, немного меньше потери напряжения и ток утечки. На данный момент именно сухие приборы пользуются наибольшей популярностью. Основным достоинством электролитных конденсаторов являются дешевизна, компактные габариты и большая электроемкость. Оксидные аналоги – полярные (неверное подключение приводит к пробою).

Как подключается

Подключение конденсатора в цепь с постоянным током происходит следующим образом: плюс (анод) источника тока соединяется с электродом, который покрыт окисной пленкой. В случае несоблюдения этого требования может произойти пробой диэлектрика. Именно по этой причине жидкостные конденсаторы нужно подключать в цепь с переменным источником тока, соединяя встречно последовательно две одинаковые секции. Или нанести оксидный слой на оба электрода. Таким образом, получается неполярный электроприбор, работающий в сетях как с постоянным, так и с Но и в том и в другом случаях результирующая емкость становится в два раза меньше. Униполярные электрические конденсаторы обладают значительными размерами, зато могут включаться в цепи с переменным током. Маркировка производится цветом и цифровым кодом. Цифровая маркировка емкости конденсаторов приведена ниже.

Таблица цифровой маркировки емкости конденсаторов.

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.

Основное применение конденсаторов

Слово «конденсатор» можно услышать от работников различных промышленных предприятий и проектных институтов. Разобравшись с принципом работы, характеристиками и физическими процессами, выясним, зачем нужны конденсаторы, например, в системах энергоснабжения? В этих системах батареи широко применяют при строительстве и реконструкции на промышленных предприятиях для компенсации реактивной мощности КРМ (разгрузки сети от нежелательных ее перетоков), что позволяет уменьшить расходы на электроэнергию, сэкономить на кабельной продукции и доставить потребителю электроэнергию лучшего качества. Оптимальный выбор мощности, способа и места подключения источников (Q) в сетях электроэнергетических систем (ЭЭС) оказывает существенное влияние на экономические и технические показатели эффективности работы ЭЭС. Существуют два типа КРМ: поперечная и продольная.

При поперечной компенсации батареи конденсаторов подключаются на шины подстанции параллельно нагрузке и называются шунтовыми (ШБК). При продольной компенсации батареи включают в рассечку ЛЭП и называют УПК (устройства продольной компенсации). Батареи состоят из отдельных приборов, которые могут соединяться различными способами: конденсаторы последовательного подключения или параллельного. При увеличении количества последовательно включенных устройств увеличивается напряжение. УПК также используются для выравнивания нагрузок по фазам, повышения производительности и эффективности дуговых и рудотермических печей (при включении УПК через специальные трансформаторы).

Более подробно о работе переменных конденсаторов можно узнать, прочитав статью справочник по конденсаторам. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.electricalschool.info

www.sxemotehnika.ru

www.jelektro.ru

www.sibay-rb.ru

www.alprof.info

Следующая

КонденсаторыЧто такое танталовый конденсатор

Конденсатор в цепи переменного тока

Физика > Конденсаторы в цепях переменного тока: емкостное сопротивление и фазовые диаграммы

Изучите колебание, емкость, сопротивление и напряжение конденсатора в цепи переменного тока: использование фазового вектора, диаграмма, закон Ома, уравнения.

Напряжение на конденсаторе отстает от тока. Из-за разности фаз лучше всего ввести фазоры, чтобы охарактеризовать схемы.

Задача обучения

• Разобраться в преимуществе применения фазора.

Основные пункты

• Если конденсатор присоединен к переменному напряжению, то максимальное выступает пропорциональным максимальному току. Но они не возникают одновременно.
• Если питание переменного тока присоединено к резистору, то ток и напряжение выступают пропорциональными по отношению друг к другу. То есть, они достигнут пика в одно время.
• Среднеквадратичный ток в цепи с конденсатором определяется версией закона Ома: I_rms = V_rms/X_C, где X_С – емкостное сопротивление.

Термины

• RMS – среднеквадратичное число; статическая мера величины.

Фазор

Благодаря фазовым векторам сложный и меняющийся во времени сигнал можно представить в виде комплексного числа (не зависит от времени) и сложного сигнала (зависит от времени). Фазоры делятся на основе А (амплитуды), v (частоты) и θ (фазы). Это приносит большую пользу, ведь частотный коэффициент часто выступает общим для всех компонентов линейной комбинации синусоид. В подобных ситуациях факторы исключают факультативную характеристику и основываются лишь на A и θ.

К примеру, можно представить A⋅cos (2πνt + θ) просто как комплексную постоянную Ae^iθ. Из-за того, что фазовые векторы передаются величиной и углом, наглядно изображаются вектором в плоскости x-y.

Фазор можно рассматривать с позиции вектора, вращающегося вокруг начала координат. Косинусная функция – проекция вектора на ось. Амплитуда выступает модулем вектора. Постоянная фазы – угол, сформированный вектором и осью при t = 0

Конденсаторы в цепях переменного тока

Если питание переменного тока присоединено к резистору, то ток и напряжение выступают пропорциональными. То есть, достигают пика в одно время. Если к переменному напряжению подключен конденсатор, то максимальные ток и напряжение пропорциональны. Ток достигает максимума в точке ¼ цикла пикового напряжения (приводит к 90°).

Максимумы тока на ¼ цикла напряжения, в случаях, когда к переменному напряжению присоединен конденсатор

Для схемы с конденсатором значение V/I не выступает постоянным. Но V_max/I_max полезное и именуется емкостью сопротивления. Это все еще напряжение, деленное на ток, а единица – Ом. Значение X_C основывается на емкости и частоте: 

Конденсатор влияет на ток и при полном заряде способен полностью его остановить. Напряжение переменного тока поступает постоянно, поэтому есть среднеквадратичный ток, ограниченный конденсатором. Это эффективное сопротивление конденсатора к переменному току, поэтому среднеквадратичное (I_rms) определяется версией закона Ома:

(V_rms – среднеквадратичное напряжение).

Фазовое представление

Напряжение на конденсаторе в цепи переменного тока не поспевает за током, поэтому фазовый вектор повторяет его движение. На диаграмме стрелки совершают обороты против часовой стрелки в частоте v.

Схема фазора для цепи переменного тока с конденсатором

Схемы конденсаторов переменного тока — реактивность и импеданс — емкостные — Учебник

Конденсаторы переменного тока

Глава 4 — Реакция и импеданс — Емкостные

Конденсаторы Vs. Резисторы

Конденсаторы не ведут себя так же, как резисторы. В то время как резисторы позволяют пропускать через них поток электронов, прямо пропорциональный падению напряжения, конденсаторы противостоят изменениям напряжения путем вытягивания или подачи тока при их зарядке или разрядке на новый уровень напряжения. Поток электронов «через» конденсатор прямо пропорционален скорости изменения напряжения на конденсаторе. Эта противоположность изменению напряжения — это другая форма реактивности, но она противоположна виду, проявляемому индукторами.

Характеристики контура конденсатора

Выраженный математически, связь между током «через» конденсатора и скоростью изменения напряжения на конденсаторе такова:

Выражение de / dt является одним из исчисления, что означает скорость изменения мгновенного напряжения (e) со временем, в вольтах в секунду. Емкость (C) находится в Фарадах, а мгновенный ток (i), конечно, находится в амперах. Иногда вы обнаружите скорость мгновенного изменения напряжения во времени, выраженное как dv / dt вместо de / dt: вместо буквы «v» вместо буквы «v» вместо «e», чтобы представить напряжение, но это означает то же самое. Чтобы показать, что происходит с переменным током, давайте проанализируем простую схему конденсатора: (рис. Ниже)

Чистая емкостная схема: напряжение конденсатора отстает от тока конденсатора на 90 ^o

Если бы мы рассчитали ток и напряжение для этой очень простой схемы, это выглядело бы примерно так: (рис. Ниже)

Чистая емкостная схема.

Помните, что ток через конденсатор является реакцией на изменение напряжения на нем. Следовательно, мгновенный ток равен нулю всякий раз, когда мгновенное напряжение находится на пике (изменение нуля или наклон уровня на синусоидальной волне напряжения), а мгновенный ток находится на пике, где мгновенное напряжение находится в максимальном изменении (точки крутой наклон волны напряжения, где он пересекает нулевую линию). Это приводит к волне напряжения, которая составляет -90 ^o вне фазы с текущей волной. Глядя на график, текущая волна, похоже, имеет «головной пуск» на волне напряжения; ток «приводит» к напряжению, а напряжение «отстает» от тока. (Figurebelow)

Напряжение тока запаздывает на 90 ^o в чистом емкостном контуре.

Как вы могли догадаться, такая же необычная волна мощности, которую мы видели с помощью простой индуктивной схемы, также присутствует в простой схеме конденсатора: (рис. Ниже)

В чистой емкостной схеме мгновенная мощность может быть положительной или отрицательной.

Как и в случае простой схемы индуктора, 90-градусный сдвиг фазы между напряжением и током приводит к силовой волне, которая чередуется между положительными и отрицательными. Это означает, что конденсатор не рассеивает мощность, поскольку он реагирует на изменения напряжения; он просто поглощает и освобождает энергию, поочередно.

Реакция конденсатора

Сопротивление конденсатора изменению напряжения приводит к противодействию переменному напряжению в целом, которое по определению всегда меняется в мгновенной величине и направлении. При любой заданной величине переменного напряжения на заданной частоте конденсатор заданного размера будет «проводить» определенную величину переменного тока. Точно так же, как ток через резистор является функцией напряжения на резисторе и сопротивления, создаваемого резистором, ток переменного тока через конденсатор зависит от напряжения переменного тока на нем и реактивности, создаваемой конденсатором. Как и в индукторах, реактивность конденсатора выражается в омах и символизируется буквой X (или X _C, которая будет более конкретной).

Поскольку конденсаторы «проводят» ток пропорционально скорости изменения напряжения, они будут пропускать больше тока для более быстро изменяющихся напряжений (поскольку они заряжают и разряжаются на одни и те же пики напряжения за меньшее время) и меньше тока для более медленных изменяющихся напряжений. Это означает, что реактивное сопротивление в омах для любого конденсатора обратно пропорционально частоте переменного тока. (Таблица ниже)

Реагирование конденсатора на 100 мкФ:

Обратите внимание, что отношение емкостного реактивного сопротивления к частоте прямо противоположно соотношению индуктивного реактивного сопротивления. Емкостное реактивное сопротивление (в омах) уменьшается с увеличением частоты переменного тока. И наоборот, индуктивное реактивное сопротивление (в омах) увеличивается с увеличением частоты переменного тока. Индукторы противодействуют более быстрым изменениям токов, создавая большие падения напряжения; конденсаторы выступают против более быстрого изменения падения напряжения, позволяя больший ток.

Как и в индукторах, член 2πf уравнения реактивного сопротивления может быть заменен на нижнюю гребенчатую букву Omega (ω), которая называется угловой скоростью цепи переменного тока. Таким образом, уравнение X _C = 1 / (2πfC) также может быть записано как X _C = 1 / (ωC), причем ω приводится в единицы радианов в секунду .

Переменный ток в простой емкостной цепи равен напряжению (в вольтах), деленному на емкостное реактивное сопротивление (в омах), так как либо переменный, либо постоянный ток в простой резистивной цепи равен напряжению (в вольтах), деленному на сопротивление (в омах). Следующая схема иллюстрирует это математическое соотношение на примере: (рис. Ниже)

Емкостное реактивное сопротивление.

Однако нам нужно иметь в виду, что напряжение и ток здесь не находятся в фазе. Как было показано ранее, ток имеет сдвиг фазы +90 ^{o по} отношению к напряжению. Если мы будем представлять эти фазовые углы напряжения и тока математически, мы можем рассчитать фазовый угол реактивного сопротивления конденсатора к току.

Напряжение тока составляет 90 ^o в конденсаторе.

Математически мы говорим, что фазовый угол сопротивления конденсатора току равен -90 ^o, что означает, что сопротивление конденсатора течению является отрицательной мнимой величиной. (Рисунок выше) Этот фазовый угол реактивной оппозиции к току становится критически важным в анализе схемы, особенно для сложных цепей переменного тока, в которых взаимодействуют реактивность и сопротивление. Было бы полезно представить противоположность любого компонента течению в терминах комплексных чисел, а не только скалярные величины сопротивления и реактивности.

• ОБЗОР:
• • Емкостная реактивность — это противодействие тому, что конденсатор предлагает переменный ток из-за его фазового сдвига и выделения энергии в его электрическом поле. Реакция символизируется заглавной буквой «X» и измеряется в омах точно так же, как сопротивление (R).
• • Емкостная реактивность может быть рассчитана с использованием этой формулы: X _C = 1 / (2πfC)
• • Емкостная реактивность уменьшается с увеличением частоты. Другими словами, чем выше частота, тем меньше она сопротивляется (чем больше она «проводит») поток электронов электронов.

В учебниках такого не найдешь: Как работает конденсатор и другие электронные компоненты | RuAut

Конденсатор , по своей сути, — это 2 кусочка фольги (обкладки) с бумажкой между ними. (Про такие конденсаторы, как: слюдяные, фторопластовые, керамические, электролиты и пр. Пока не вспоминаем).
Так вот, бумажка ток не проводит, потому и конденсатор ток не проводит. Если у нас цепь, в которой течет ток переменный, то электроны, прибегая на первый кусочек фольги, заряжают его.Но, как известно, заряды одинаковой полярности отталкиваются, поэтому электроны с другим кусочка фольги убегают. Сколько электронов на одну обкладку прибежало, столько с другой обкладки и убежало. Количество прибежавших и установивших электронов (значение тока), будет зависеть от напряжения в контуре и емкости конденсатора (то есть от размеров кусочков фольги и толщины бумажки, которая все еще между).

Как будет работать конденсатор в цепи постоянного и переменного тока?
Этот момент можно объяснить на примере воды в шланге.Что такое постоянный ток в случае воды и шланга? Это будет вода, текущая по шлангу (проводнику) в одном направлении. А что такое переменный ток ? Это та же самая вода в шланге, но она уже не течет в одном направлении, а дергается туда-сюда с амплитудой, как будто ее кто-то пытается качать поршневым насосом, в котором неисправен клапан. В такой модели давлению воды будет соответствовать напряжение контура сети, а значению мгновенного расхода воды будет соответствовать величина тока.
Далее … Как реализовать конденсатор в нашей сконструированной модели? Представьте, что кто-то засунул в шланг презерватив и он там застрял. Что будет с током? Постоянный ток в таких условиях течь не сможет, — презерватив наполнится, растянется и нет, не лопнет, а просто уже воду больше не пропустит. А вот с переменным током другая история, так как презерватив растянется, позволит воде дергаться со своей амплитудой.
Кстати емкость конденсатора , на таком примере будет соответствовать размеру презерватива: чем больше презерватив, тем большему количеству воды он позволяет дергаться (то есть, тем больший переменный ток он пропустит).Чтобы зарядить такой презерватив-конденсатор, нужно просто подключить его к насосу, он наполнится определенным количеством воды, в зависимости от его емкости. Как только насос отключится, то такой конденсатор начнет разряжаться — вода из него будет вытекать.

И вкратце, про другие электронные компоненты в проекции шланга с водой.
Резистором будет сужение в шланге. Чем меньше отверстие, тем больше сопротивление, тем меньшее количество воды (значение тока) в этом месте протекает.
Диод — это клапан, через который вода (ток) проходит только в одном направлении.
Катушка индуктивности или дроссель — это турбина с большим ротором. Чтобы разогнать такую ​​турбину, нужно выждать некоторое время после включения насоса. А после такой отключения насоса, благодаря инерции, турбина продолжит еще некоторое время качать воду (выдавать ток в сети, когда контур уже отключен от источника).

Источник: Из просторов сети

Электрический конденсатор.Виды конденсаторов.

Много написано про конденсаторы, стоит ли добавления еще пару тысяч слов к тем миллионам, что уже есть? Таки добавлю! Верю, что моё изложение принесёт пользу. Ведь оно будет сделано с учётом целей этого сайта.

1. Что такое конденсатор
2. Как устроен
3. Как работает
4. Где используется
5. Виды конденсаторов

Что такое электрический конденсатор

Если говорить по-русски, то конденсатор можно обозвать «накопитель».Так даже понятнее. Тем более именно так переводится на наш язык это название. Стакан тоже можно обозвать конденсатором. Только он накапливает в себе жидкость. Или мешок. Да, мешок. Оказывается тоже накопитель. Накапливает в себе всё, что мы засунем. Причем тут электрический кондесатор? Он такой же как стакан или мешок, но только накапливает электрический заряд.

Представь себе картину: по цепи проходит электрический ток, на его пути встречаются резисторы, проводники и, бац, возник конденсатор (стакан).Что случится? Как ты знаешь, ток — это поток электронов, каждый электрон имеет электрический заряд. Таким образом, когда кто-то говорит, что по цепи проходит ток, ты предствляешь себе как по цепи бегут миллионы электронов. Именно вот эти электрончики, когда на их пути возникают конденсаторы, и накапливаются. Чем больше запихнем в конденсатор электронов, тем больше будет его заряд.

Возникает вопрос, а сколько можно таким образом накопить электронов, сколько влезет в конденсатор и когда он «наестся»? Давай каченять.Очень часто для упрощенного объяснения простых моделей использует анализ с водой и трубами. Воспользуемся таким подходом тоже.

Представь, трубу, по которой течет вода. На одном конце трубы насос, который с силой закачивает воду в эту трубу. Затем поперек трубы мысленно поставь резиновую мембрану. Что произойдёт? Мембрана станет растягиваться и напрягаться под действием силы давления воды в трубе (давление создаётся насосом). Он будет растягиваться, растягиваться, растягиваться и в силе упругости мембраны либо уравновесить насос и поток воды, либо мембрана порвётся _{(если его накачать слишком сильно)} ! Тоже самое происходит и в электрических конденсаторах. Только там вместо мембраны используется электрическое поле, которое растёт по мере зарядки конденсатора и постепенно уравновешивает напряжение источника питания.

образом, у конденсатора есть некоторый предельный заряд, который он может накопить и после превышения которого произойдёт пробой диэлектрика в конденсаторе он сломается и перестанет быть конденсатором. Самое время, видимо, рассказать как устроен конденсатор.

Как устроен электрический конденсатор

В школе тебе рассказывали, что конденсатор — это такая штуковина, которая состоит из двух пластин и пустоты между ними.Пластины эти называли обкладками конденсатора и к ним подключали проводки, чтобы подать напряжение на конденсатор. Так вот современные конденсаторы не сильно отличаются. Они все также имеют обкладки и между обкладками находится диэлектрик. Благодаря наличию диэлектрика улучшаются харктеристики конденсатора. Например, его ёмкость.

В современных конденсаторах используются разные виды диэлектриков _{(об этом ниже)} , которые запихиваются между обкладок конденсаторов самыми изощренными способами для достижения опредлённых характеристик.

Принцип работы

Общий принцип работы достаточно прост: подали напряжение — зарядился. Физические процессы, которые находятся в этом состоянии, если ты можешь об этом прочитать в любой книге по физике в разделе электростатики.

Конденсатор в цепи постоянного тока

Если включить наш конденсатор в электрическую цепь (рис. Ниже), включить последовательно с ним амперметр и подать в цепь постоянный ток, то стрелка амперра кратков днется, а замрет и будет показывать 0А — отсутствие тока в цепи.Что случилось?

Будем считать, что до того, как был подан ток в цепи, конденсатор был пуст (разряжен), а когда подали ток, то он очень быстро стал заряжаться, а когда зарядился (эл. Поле между обкладками конденсатора уравновесило источник питания), то ток прекратился (здесь график заряда конденсатора).

Именно поэтому говорят, что конденсатор не пропускает постоянный ток. На самом деле пропускает, но очень короткое время, которое можно посчитать по формуле t = 3 * R * C _{(Время зарядки конденсатора до объёма 95% от номинального. R- сопротивление цепи, C — ёмкость конденсатора)} Так конденсатор ведёт себя в цепи постоянного тока. Совсем иначе он себя ведёт в цепи сети!

Конденсатор в цепи переменного тока

Что такое переменный ток? Это когда электроны «бегут» сначала, потом назад. Т.е. направление их движения все время меняется. Тогда, если по цепи с конденсатором побежит переменный ток, то на каждую его обкладке будет скапливаться то «+» заряд, то «-«. Т.е. фактически будет протекать переменный ток.А это значит, что переменный ток «беспрепятственно» проходит через конденсатор.

Весь этот процесс можно смоделировать с помощью метода гидравлических аналогий. На картинке ниже аналог цепи переменного тока. Поршень толкает жидкость то вперёд, то назад. Это заставляет крутится крыльчатку вперёд-назад. Получается как бы переменный поток жидкости (читаем переменный ток).

Давай теперь поместим между силой (поршнем) и крыльчаткой меодель конденсатора в виде мембраны и проанализируем, что изменится.

Похоже, что ничего не изменится. Как жидкость совершала колебательные движения, так она их и совершает, как из-за этого колебалась крыльчатка, так и будет колебаться. А значит, наша мембрана не является препятствием для переменного потока. Также будет и для электронного конденсатора.

Дело в том, что хоть электроны, которые бегут поцепи и не пересекают диэлектрик (мембрану) между обкладками конденсатора, но за пределами конденсатора их движение колебательное (туда-сюда), т.е. протекает переменный ток. Эх!

Таким образом конденсатор пропускает переменный ток и задерживает постоянный. Это очень удобно, когда требуется убрать постоянную составляющую в сигнале, например, на выходе / аудиоусилителя или когда требуется посмотреть только переменную часть сигнала (пульсацию на выходе источника постоянного напряжения).

Реактивное сопротивление конденсатора

Конденсатор обладает сопротивлением! В принципе, это можно предположить уже из того, что через него не проходит постоянный ток, как если бы это был резистор с оооочень большим сопротивлением.

Другое дело ток переменный — он проходит, но испытывает со стороны конденсатора сопротивление:

f — частота, С — ёмкость конденсатора. Если внимательно посмотреть на формулу, то станет видно, что если ток постоянный, то f = 0 и тогда (да простят меня воинствующие математики!) X _c = бесконечность. И постоянного тока через конденсатор нет.

А вот сопротивление переменному току будет менять в зависимости от его частоты и ёмкости конденсатора.Чем больше частота тока и емкость конденсатора, тем меньше сопротивляется он этому току и наоборот. Чем меняется ток напряже-
напряжение, тем больше через конденсатор, этим и объясняется быстрее уменьшение Хс с ростом частоты.

Кстати, ещё одна особенность конденсатора заключается в том, что на нём не выделяется мощность, он не нагревается! Поэтому его иногда используют для гашения там, где резистор бы задыми. Например для понижения напряжения сети от 220В до 127В.И ещё:

Ток в конденсаторе пропорционален скорости приложенного к его выводам напряжения

Где используются конденсаторы

Да везде где требуются их свойства (пропускать постоянный ток, умение накапливать электрическую энергию и менять свое сопротивление в зависимости от частоты), фильтрах, колебательных контурах, в умножителях напряжения и т. д.

Какие бывают конденсаторы

Промышленность выпускает множество разных видов конденсаторов.Каждый из них обладает опредлёнными преимуществами и недостатками. У одних малый ток утечки, у других большая ёмкость, у третьих что-нибудь ещё. В зависимости от этих показателей и выбирают конденсаторы.

Радиолюбители, особенно как мы — начинающие — особо не заморачиваются и ставят, что найдут. Тем не менее следует знать какие основные виды конденсаторов существуют в природе.

На картинке показано весьма условное разделение конденсаторов.Я его составил на свой вкус и нравится оно мне тем, что сразу понятно ли переменные конденсаторы, какие бывают постоянные конденсаторы и какие диэлектрики используются в распространенных конденсаторах. В общем-то всё, что нужно радиолюбителю.

Керамические конденсаторы

Обладают малым током утечки, малыми габаритами, малой индуктивностью, способны работать на высоких частотах и ​​в цепях постоянного, пульсирующего и переменного тока.

Выпускаются в широком диапазоне рабочих напряжений и емкостей: от 2 до 20 000 пФ и в зависимости от исполнения выдерживают напряжение до 30кВ. Но чаще всего ты встретишь керамические конденсаторы с рабочим напряжением до 50В.

Слюдяные конденсаторы

Честно скажу не знаю выпускают ли их сейчас. Но раньше в таких конденсаторах в качестве диэлектрика использовалась слюда. А сам конденсатор состоял из пачки слюдяных, на каждую из которых сторонились обкладки, а потом такие платсинки собирались в «пакет» и запаковывались в корпусе.

Обычно они имели ёмкость от нескольких тысяч до десятков тысяч пикофорад и работали в диапазоне напряжений от 200 В до 1500 В.

Бумажные конденсаторы

Такие конденсаторы в качестве диэлектрика имеют конденсаторную бумагу, а в качестве обкладок — алюминиевые полоски. Длинные ленты алюминиевой фольги с проложенной между ними лентой бумаги сворачиваются в рулон и пакуются в корпус. Вот и весь фокус.

Такие конденсаторы бывают ёмкостью от тысяч пикофорад до 30 микрофорад, и могут выдерживать напряжение от 160 до 1500 В.

Поговаривают, что сейчас они ценятся аудиофиалами. Не удивлен — у них и провода односторонней проводимости бывают …

Полиэстеровые конденсаторы

В принципе обычные кондесаторы с полиэстером в качестве диэлектрика. Разброс ёмкостей от 1 нФ до 15 мФ при рабочем напряжении от 50 В до 1500 В.

Полипропиленовые конденсаторы

У конденсаторов этого типа есть два неоспоримых преимущества.Первое — можно их делать с очень маленьким допуском всего в 1%. Так что, если на таком написано 100 пФ, то значит его ёмкость 100 пФ +/- 1%. И — это то, что их рабочее второе напряжение может достигать до 3 кВ (а ёмкость от 100 пФ, до 10 мФ)

Электролитические кондесаторы

Эти конденсаторы отличаются от всех других тем, что их может вызвать только цепь постоянного или пульсирующего тока. Они полярные. Имеют плюс и минус. Связано это с их конструкцией.И если такой конденсатор включить наоборот, то он скорее всего вздуется. А раньше они еще и весело, но небезопасно взрывались. Бывают электролитические конденсаторы алюминиевые и танталовые.

Алюминиевые электролитические конденсаторы устроены почти как бумажные с той лишь разницей, что обкладками такого конденсатора являются бумажная и алюминиевые полосы. Бумага пропитана электролитом, на алюминиевыую полосу нанесен тонкий слой толщиной, который выступает в роли диэлектрика. Если подать на такой конденсатор переменный ток или включить обратно полярных выводов, то электролит закипает и конденсатор выходит из строя.

Танталовые отличаются от алюминиевых тем что: в качестве диэлектрика используется пентаоксид тантала, имеют рабочее напряжение до 100 В, имеют малые габариты, меньшую паразитную индуктивность (что позволяет их использовать в высокочастотных цепях).

Электролитические конденсаторы обладают достаточно большой ёмкостью, благодаря чему их, к примеру, используют в выпрямительных цепях.

На этом наверно всё. За кадром остались конденсаторы с диэлектриком из полкарбоната, полистирола и наверно ещё многие другие виды.Но думаю, что это уже будет лишним.

Продолжение следует …

Во второй части я планирую показать примеры типичного использования конденсаторов. Так что жми ctrl + D и добавляй mp16.ru к себе в закладки, что бы не потерять.

Что еще почитать

Китай CBB60 Пусковые конденсаторы переменного тока производителей и заводов — Оптовые дешевые конденсаторы Run конденсатор

CBB60 Пусковые конденсаторы переменного тока

1.Продукция пусковых конденсаторов двигателя переменного тока CBB60.

Этот конденсатор CBB60 используется для запуска двигателя переменного тока. Конденсатор был последним изобретением высокого качества с CQC CE и предлагает 1 год гарантии. Он был изготовлен из высококачественной металлизированной полипропиленовой пленки. Температура может быть 85 градусов. Мы посвятили себя конденсаторам много лет, покрывая большую часть Европы, Азии, Рынок Африки и Америки. Мы рассчитываем нашим долгосрочным партнером в Китае.

Параметр 2. Продукт (спецификация) конденсатора однофазного переменного тока CBB60

Выдержать

3. Характеристика продукта и применение пусковых конденсаторов двигателя

Описание: Специально для однофазного электродвигателя.И со множеством различных механизмов установки, чтобы выбрать, они используют удобно. Принять специальное ремесло, стабильные электрические характеристики.

Они могут устранить недостаток высокой стоимости и большого шума традиционного преобразователя индуктивности.

4. Детали продукта пусковых конденсаторов двигателя переменного тока CBB60

5, стандартная мастерская пусковых конденсаторов CBB60

6.FAQ

Вопрос 1.как время доставки?
A. Зависит от вашего количества, как правило, в течение 15 дней после получения вашего платежа заранее.

Q 2. Не могли вы принять наш логотип?
A. Если у вас есть хорошее количество, это не проблема, чтобы сделать OEM.

3 кв. Вы предлагаете бесплатный образец?

A. Мы предложим вам бесплатный образец для конденсаторов двигателя. для силовой конденсатор не будет бесплатным.

Q4 Какое у вас время гарантии?

О.Один год, если в этом раз возникнет проблема качества, мы возьмем на себя ответственность за это.

7.Рекомендации

Hot Tags: Конденсаторы пускатели переменного тока cbb60, Китай, производители, фабрика, оптовая торговля, дешево

Схемы конденсаторов номинального тока — реактивность и импеданс — емкостные — Учебник

Конденсаторы переменного тока

Глава 4 — Реакция и импеданс — Емкостные

Конденсаторы Vs.Резисторы

Конденсаторы не ведут себя так же, как резисторы. В то время как резисторы позволяют пропускать через них поток электронов, прямо пропорциональный падению напряжения, конденсаторы противостоят изменениям путем вытягивания или подачи тока при их зарядке или разрядке на новый уровень напряжения. Поток электронов «через» конденсатор прямо пропорционален скорости изменения напряжения на конденсаторе. Эта противоположность изменению напряжения — это другая форма реактивности, но она противоположна виду, проявляемому индукторами.

Характеристики контура конденсатора

Выраженный математически, связь между током «через» конденсатора и скорость изменения напряжения на конденсаторе такова:

Выражение de / dt является одним из исчисления, что означает скорость мгновенного напряжения (e) со временем, в вольтах в секунду. Емкость (C) находится в Фарадах, мгновенный ток (i), конечно, находится в амперах. Иногда вы обнаружите скорость мгновенного изменения напряжения во времени, выраженное как dv / dt вместо de / dt: вместо буквы «v» вместо буквы «v» вместо «e», чтобы представить напряжение, но это означает то же самое.Чтобы показать, что происходит с переменным током, давайте проанализируем простую схему конденсатора: (рис. Ниже)

Чистая емкостная схема: напряжение конденсатора отстает от тока конденсатора на 90 ^o

Если бы мы рассчитали ток и напряжение для этой очень простой схемы, это выглядело бы примерно так: (рис. Ниже)

Чистая емкостная схема.

Помните, что ток через конденсатор является реакцией на изменение напряжения на нем. Следовательно, мгновенный ток равен нулю всякий раз, когда мгновенное напряжение находится на пике (изменение нуля или наклонного уровня на синусоидальной волне напряжения), мгновенный ток находится на пике, где мгновенное напряжение находится в максимальном изменении (точка крутой наклон напряжения волны, где он пересекает нулевую линию).Это приводит к волне напряжения, которое составляет -90 ^o вне фазы с текущей волной. Глядя на график, текущая волна, похоже, имеет «головной пуск» на волне напряжения; ток «приводит» к напряжению, а напряжение «отстает» от тока. (Рисунок ниже)

Напряжение тока запаздывает на 90 ^o в чистом емкостном контуре.

Как вы могли догадаться, такая же необычная волна мощности, которую мы использовали с помощью простой индуктивной схемы, также присутствует в простой схеме конденсатора: (рис.Ниже)

В чистой емкостной схеме мгновенная мощность может быть положительной или отрицательной.

Как и в случае простой схемы индуктора, 90-градусный сдвиг фазы между напряжением и током приводит к силовой волне, которая чередуется между положительными и отрицательными значениями. Это означает, что конденсатор не рассеивает мощность, поскольку он реагирует на изменения напряжения; он просто поглощает и освобождает энергию, поочередно.

Реакция конденсатора

Сопротивление конденсатора изменению напряжения приводит к противодействию переменному напряжению в целом, которое по определению всегда меняется в мгновенной величине и направлении.При любом заданном величине переменного напряжения на заданной частоте конденсатор заданного размера будет «проводить» определенную величину переменного тока. Точно так же, как ток через резистор является функцией напряжения на резисторе и сопротивление, создаваемый резистор, ток переменного тока через конденсатор зависит от напряжения, переменного тока на нем и реактивности, создаваемым конденсатором. Как и в индукторах, реактивность конденсатора выражается в омах и символизируется буквой X (или X _C, которая будет более конкретной).

напряжения конденсаторы «проводят» ток измено скорости изменения, они будут пропускать больше тока для более быстро изменяющихся напряжений (поскольку они заряжают и разряжаются на и те же пики за меньшее время) и меньше тока для более медленных изменяющихся напряжений. Это означает, что реактивное сопротивление в омах для любого конденсатора обратно пропорционально переменному току. (Таблица ниже)

Реагирование конденсатора на 100 мкФ:

Обратите внимание, что отношение емкостного реактивного сопротивления к прямо противоположно действующему индуктивному реактивному сопротивлению.Емкостное реактивное сопротивление (в омах) Размер с изменением частоты тока. И наоборот, индуктивное реактивное сопротивление (в омах) увеличивают значение переменного тока. Индукторы противодействуют более быстрым изменениям токов, создавая большие падения напряжения; конденсаторы выступают против более быстрого изменения напряжения, позволяя больший ток.

Как и в индукторах, член 2πf уравнения реактивного сопротивления может быть заменен на нижнюю гребенчатую букву Omega (ω), которая называется угловой скоростью цепи переменного тока.Таким образом, уравнение X _C = 1 / (2πfC) также может быть записано как X _C = 1 / (ωC), причем ω в единицу радианов в секунду.

Переменный ток в простой емкостной цепи равен напряжению (в вольтах), деленному на емкостное реактивное сопротивление (в омах), так как либо переменный, либо постоянный ток в простой резистивной цепи равен напряжению (в вольтах), деленному на сопротивление (в омах) . Следующая схема иллюстрирует это математическое соотношение на примере: (рис.Ниже)

Емкостное реактивное сопротивление.

Однако нам нужно иметь в виду, что напряжение и ток здесь не находятся в фазе. Как было показано ранее, ток имеет сдвиг фазы +90 ^{или по} отношению к напряжению. Если мы будем представлять эти фазовые углы напряжения и тока математически, мы можем рассчитать фазовый угол реактивного сопротивления конденсатора к току.

Напряжение тока составляет 90 ^o в конденсаторе.

Математически мы говорим, что фазовый угол сопротивления конденсатора току равен -90 ^o , что означает, что сопротивление конденсатора течению является отрицательной мнимой величиной.(Рисунок выше) Этот фазовый угол реактивной оппозиции к току критически важных функций в схемах, особенно сложных цепей переменного тока, взаимодействуют реактивность и сопротивление. Было бы представить противоположность любого компонента течению в терминах комплексных чисел, а не только скалярные величины сопротивления и реактивности.

• ОБЗОР:
• • Емкостная реактивность — это противодействие, что конденсатор предлагает переменный ток из-за его фазового сдвига и выделения энергии в его электрическом поле. Реакция символизируется заглавной буквой «X» и измеряется в омах точно так же, как сопротивление (R).
• • Емкостная реактивность может быть рассчитана с использованием этой формулы: X _C = 1 / (2πfC)
• • Емкостная реактивность с укреплением силы. Другими словами, чем выше частота, тем меньше она сопротивляется (чем больше она «проводит») поток электронов электронов.

Как подобрать и рассчитать гасящий конденсатор

Как подобрать и рассчитать гасящий конденсатор

Конденсатор — двухполюсник с постоянным или переменным размером ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

В самом начале темы, относительно подбора гасящего конденсатора, рассмотрим цепь, состоящую из резистора и конденсатора, последовательно подключенных к сети. Полное сопротивление такой цепи будет равно:

Эффективная величина тока, соответственно, находится по закону Ома, напряжение сети делить на полное сопротивление цепи:

В результате нагрузки и входного и выходного напряжений получим следующее соотношение:

А если напряжение на выходе мало, то мы имеем право считать эффективное значение тока равным:

Однако давайте рассмотрим с практической точки зрения вопрос подбора гасящего конденсатора для включения в сети переменного тока нагрузки, рассчитанной на напряжение меньшее стандартного сетевого.

Допустим, у нас есть лампа накаливания мощностью 100 Вт, рассчитанная на напряжение 36 вольт, и нам по какой-то ненастной причине необходимо запитать ее от бытовой сети 220 вольт. Лампе необходим эффективный ток, равный:

Тогда емкость необходимого гасящего конденсатора правильная:

Имея такой конденсатор, мы обретаем надежду получить нормальное свечение лампы, рассчитываем, что она по крайней мере не перегорит. Такой подход, когда мы исходим из эффективных значений тока, приемлем для активных нагрузок, таких как лампа или обогреватель.

Но что делать, если нагрузка нелинейна и включена через диодный мост? Допустим, необходимо зарядить свинцово-кислотный аккумулятор. Что тогда? Тогда зарядный ток для батареи пульсирующим, и его значение будет меньше эффективного значения:

Иногда радиолюбителю может быть полезный источник питания, в котором имеется гасящий конденсатор, включенный с диодным мостом, на выходе которого имеется в свою очередь конденсатор фильтра конденсатора, к которому присоединена нагрузка постоянного тока. Получается своеобразный бестрансформаторный источник питания с конденсатором вместо нижнего трансформатора:

Здесь нагрузка в целом будет нелинейной, а ток станет уже далеко не синусоидальный, и вести расчеты необходимо будет несколько иначе. Дело в том, что сглаживающий конденсатор с диодным мостом и нагрузкой внешне проявят себя как симметричный стабилитрон, ведь пульсация при помощи пренебрежимо малыми.

Когда напряжение на конденсаторе будет меньше какого-то значения — мост будет закрыт, а если выше — ток пойдет, но напряжение на выходе моста расти не будет.Рассмотрим процесс более подробно с графиками:

В момент времени t1 напряжение сети достигло амплитуды, конденсатор C1 также заряжен в этот момент до максимально возможного значения минус падение напряжения на мосте, которое будет равно приблизительно выходному напряжению. Ток через конденсатор C1 равен в этот момент нулю. Далее напряжение в сети стало уменьшаться, напряжение на мосте — тоже, а на конденсаторе C1 оно пока не изменяется, да и ток через конденсатор C1 пока что нулевой.

Далее напряжение на мосте меняет знак, стремясь уменьшиться до минус Uвх, и в тот момент через конденсатор C1 и через диодный мост устремляется ток. Далее напряжение на выходе моста не меняется, а ток в последовательной цепочке зависит от скорости изменения питающего, к словно сети подключен только конденсатор C1.

По достижению сетевого синусоидой противоположной амплитуды, ток через C1 опять становится равным нулю и процесс пойдет по кругу, повторяясь каждые пол периода.Очевидно, что ток течет через диодный мост только в промежутке между t2 и t3, и значение среднего тока можно вычислить, определить площадь закрашенной фигуры под синусоидой, которая будет равна:

Если выходное напряжение схемы мало, то будущее формула приближается к полученной ранее. Если же выходной ток равным нулю, то получим:

То есть при обрыве нагрузки выходное напряжение станет равно амплитуды сетевого !!! Значит следует применять такие компоненты в схеме, чтобы каждый из них выдержал бы амплитуду напряжения питания.

Кстати, при снижении тока нагрузки на 10%, выражение в скобках уменьшится на 10%, то есть напряжение на выходе увеличится примерно на 30 вольт, если изначально имеем дело, скажем, с 220 вольтами на входе и с 10 вольтами на выходе. Таким образом, использование стабилитрона параллельной нагрузки строго обязательно !!!

А что если выпрямитель однополупериодный? Тогда необходимо рассчитывать по такой формуле:

При небольших значениях выходного напряжения ток нагрузки станет вдвое меньшим, чем при выпрямлении полным мостом.А напряжение на выходе без нагрузки вдвое большим, так как здесь мы имеем дело с удвоителем.

Итак, источник питания с гасящим конденсатором рассчитывается в следующем порядке:

• Первым делом выбирают, каким будет выходное напряжение.
• Укажите максимальную и минимальную токи нагрузки.
• Далее определяют максимум и минимум питания.
• Если ток нагрузки непостоянный, стабилитрон непрерывной нагрузки обязателен!
• Наконец, вычисляют емкость гасящего конденсатора.

Для схемы с двухполупериодным выпрямлением, для сетевой частоты 50 Гц, емкость находится по следующей формуле:

Полученный по формуле округляют результат в сторону емкости большего номинала (желательно не более 10%).

Следующим шагом находят стабилизацию стабилизации для максимального напряжения питания и минимального тока потребления:

Для однополупериодной схемы выпрямления гасящий конденсатор и максимальный ток стабилитрона вычисляют по формулам:

Выбирая гасящий конденсатор, лучше ориентироваться на пленочные и металлобумажные конденсаторы.Конденсаторы пленочные небольшой емкости — до 2,2 мкф на рабочем напряжении от 250 вольт хорошо работают в схемах при питании от сети 220 вольт. Если же вам нужна большая емкость (более 10 мкф) — лучше выбрать конденсатор на рабочее напряжение от 500 вольт.

Ранее ЭлектроВести писали, что в работе первого энергоблока Запорожской атомной электростанции (АЭС) произошел сбой.

По материалам: electrik.info.

Фильтрационные конденсаторы переменного тока | МикроЭМ

Фильтрационные конденсаторы переменного тока

Наиболее часто применяются в преобразователях переменного / постоянного тока и инверторах, которые сейчас очень распространены в силовой электронике.Примерами их использования используются тяговые преобразователи (двигатели), преобразователи ветряных электростанций или инверторы солнечных батарей.

Самовосстанавливающаяся MKP технология вместе со специальным типом металлизации обеспечивает очень низкую индуктивность. Результатом этого является высокая надежность указанных конденсаторов.

Конденсаторы рекомендуется устанавливать в вертикальном положении. Максимальные моменты затягивания указаны в таблице ниже. Гибкие соединительные кабели обеспечивают возможность движения верхней части конденсатора на расстояние до 20 мм для правильного срабатывания разъединителя по давлению.

Технические данные

Однофазные

Тип	U AC, среднеквадр. [В]	U N AC [В]	Емкость [мкФ]	Ток [A]
PVAJP 2 — 0,25 / 200 AC	250	350	200	35
PVAJP 2 — 0,25 / 300 AC	250	350	300	50
PVAJP 2 — 0,25 / 400 AC	250	350	400	50
PVAJP 2 — 0,25 / 500 AC	250	350	500	50
PVAJP 2 — 0,25 / 600 AC	250	350	600	50
PVAJP 2 — 0,3 / 30 AC	300	425	30	40
PVAJP 2 — 0,3 / 50 AC	300	425	50	40
PVAJP 2 — 0,3 / 70 AC	300	425	70	40
PVAJP 2 — 0,33 / 120 AC	330	460	120	25
PVAJP 2 — 0,33 / 150 AC	330	460	150	30
PVAJP 2 — 0,33 / 200 AC	330	460	200	40
PVAJP 2 — 0,33 / 220 AC	330	460	220	40
PVAJP 2 — 0,33 / 300 AC	330	460	300	50
PVAJP 2 — 0,33 / 400 AC	330	460	400	50
PVAJP 2 — 0,33 / 500 AC	330	460	500	65
PVAJP 2 — 0,42 / 22 AC	420	600	22	40
PVAJP 2 — 0,42 / 33 AC	420	600	33	40
PVAJP 2 — 0,42 / 47 AC	420	600	47	60
PVAJP 2 — 0,45 / 10 AC	420	640	10	40
PVAJP 2 — 0,45 / 30 AC	450	640	30	40
PVAJP 2 — 0,45 / 50 AC	450	640	50	50
PVAJP 2 — 0,45 / 100 AC	450	640	100	60
PVAJP 2 — 0,45 / 150 AC	450	640	150	40
PVAJP 2 — 0,45 / 200 AC	450	640	200	60
PVAJP 2 — 0,45 / 300 AC	450	640	300	50
PVAJP 2 — 0,45 / 350 AC	450	640	350	60
PVAJP 2 — 0,45 / 500 AC	450	640	500	80
PVAJP 2 — 0,48 / 60 AC	480	680	60	43
PVAJP 2 — 0,48 / 100 AC	480	680	100	43
PVAJP 2 — 0,48 / 150 AC	480	680	150	50
PVAJP 2 — 0,48 / 200 AC	480	680	200	55
PVAJP 2 — 0,48 / 300 AC	480	680	300	65
PVAJP 2 — 0,48 / 400 AC	480	680	400	65
PVAJP 2 — 0,5 / 47 AC	500	710	47	50
PVAJP 2 — 0,5 / 68 AC	500	710	68	50
PVAJP 2 — 0,5 / 100 AC	500	710	100	60
PVAJP 2 — 0,5 / 133 AC	500	710	133	65
PVAJP 2 — 0,5 / 400 AC	500	710	400	60
PVAJP 2 — 0,53 / 70 AC	530	750	70	26
PVAJP 2 — 0,53 / 90 AC	530	750	90	43
PVAJP 2 — 0,53 / 100 AC	530	750	100	60
PVAJP 2 — 0,53 / 220 AC	530	750	220	80
PVAJP 2 — 0,6 / 68 AC	600	850	68	40
PVAJP 2 — 0,6 / 100 AC	600	850	100	40
PVAJP 2-0,6 / 120 AC	600	850	120	80
PVAJP 2-0,6 / 150 AC	600	850	150	50
PVAJP 2 — 0,72 / 53 AC	720	1020	53	80
PVAJP 2 — 0,72 / 68 AC	720	1020	68	80
PVAJP 2 — 0,78 / 33 AC	780	1100	33	50
PVAJP 2 — 0,78 / 47 AC	780	1100	47	60
PVAJP 2 — 0,78 / 68 AC	780	1100	68	60
PVAJP 2 — 0,85 / 33 AC	850	1200	33	50
PVAJP 2 — 0,85 / 55,7 AC	850	1200	55,7	60
PVAJP 2 — 0,85 / 120 AC	850	1200	120	60
PVAJP 2 — 0,96 / 16 AC	960	1360	16	50

Трехфазные

Тип	U AC, среднекв. [V]	U N AC [В]	Емкость [мкФ]	Ток [A]
PSAJP 10 — 0,45 / 3 x 33 AC	450	640	3×33	3×43
PSAJP 10 — 0,45 / 3 x 40 AC	450	640	3×40	3×43
PSAJP 10 — 0,45 / 3 x 65 AC	450	640	3×65	3×43
PSAJP 16 — 0,53 / 3 x 10 AC	530	750	3×10	3×16
PSAJP 16 — 0,53 / 3 x 15 AC	530	750	3×15	3×16
PSAJP 10 — 0,53 / 3 x 23 AC	530	750	3×23	3×43
PSAJP 10 — 0,53 / 3 x 69 AC	530	750	3×69	3×43
PSAJP 3 — 0,53 / 3 x 100 AC	530	750	3×100	3×72
PSAJP 10-0,6 / 3 x 47 AC	600	850	3×47	3×43
PSAJP 10 — 0,6 / 3 x 68 AC	600	850	3×68	3×43
PSAJP 3 — 0,6 / 3 x 102 AC	600	850	3×102	3×60
PSAJP 10 — 0,76 / 3 x 11 AC	760	1080	3×11	3×43
PSAJP 10-0,76 / 3 x 22,3 AC	760	1080	3х22,3	3×45
PSAJP 30 — 0,76 / 3 x 33,3 AC	760	1080	3х33,3	3×43
PSAJP 3 — 0,76 / 3 x 49,0 AC	760	1080	3х49,0	3×43
PSAJP 10 — 0,85 / 3 x 8,0 AC	850	1200	3×80	3×43
PSAJP 30 — 0,85 / 3 x 41,5 AC	850	1200	3х41,5	3×43
PSAJP 3 — 0,85 / 3 x 49,0 AC	850	1200	3х49,0	3×43
PSAJP 3 — 0,85 / 3 x 55,7 AC	850	1200	3х55,7	3×80

Почему я могу поставить электролитический конденсатор на переменный ток?

«Может» и «должен» — это две вещи. Должны ли вы сделать это? Нет: это использование вне рабочих рабочих обычных электролитических конденсаторов. Вы, кажется, уже поняли это. Ты можешь сделать это? Да, как показывает видео. Чтобы понять, почему требуется понимание того, что находится внутри конденсатора.

Конденсатор представляет собой два проводника (обычно пластины), разделенные изолятором. Чем больше площадь поверхности и чем ближе они друг к другу, тем выше емкость. Электролитические конденсаторы имеют тонкую пленку, свернутую в банку.Эта пленка покрыта тонким оксидным слоем, и его толщина дает емкость электролитического конденсатора по сравнению с их размером.

Этот оксидный слой создается химическим составом материалов в конденсаторе и полярностью напряжения, приложенного к каждой стороне пленки. Напряжение, приложенное в правильном направлении, создает и поддерживает оксидный слой. Если полярность обратная, оксидный слой растворяется.

Если оксидный слой растворяется, у вас больше не будет изолятора между двумя пластинами конденсатора. Вместо двух пластин, разделенных изолятором, у вас есть две пластины, разделенными проводником. Вместо устройства, которое блокирует постоянный ток, у вас есть устройство, которое проводит его. По сути, у вас есть проволока в банке.

Обычно, когда вы сталкиваетесь с этим режимом отказа, большой ток течет, быстро нагревая внутреннюю часть конденсатора. Расширяющаяся жидкость и газ разрушают предохранительный клапан или взрывается баллончик.

Почему тогда конденсатор в этом примере не взрывается?

Напряжение обратной полярности никогда не применяется в течение очень долгого времени и никогда без правильного полярности, приложенного после этого, чтобы восстановить любое нанесенное повреждение.

Оксидный слой не растворяется мгновенно при приложении обратного напряжения; это займет время. Время зависит от приложенного напряжения, размера конденсатора, химического состава и т. Д., Но половину цикла переменного тока 50 Гц, вероятно, недостаточно для нанесения серьезного ущерба. Когда наступает вторая половина цикла, оксидный слой восстанавливается.

Любой ток короткого замыкания ограничен последовательными резисторами.

С последовательными резисторами мощность, доступная для системы конденсатора, мала.Просто недостаточно мощности для катастрофического разрушения конденсатора, потому что большая часть доступной энергии идет в резисторы. Возможно, вы просто слегка нагреете конденсатор. Когда напряжение меняет направление, оксидный слой может преобразовываться.

Возможно, в какой-то степени вы все еще повредите конденсатор, но он достаточно работоспособен для демонстрации.

.