Ein elektrischer Kondensator ist ein Gerät, das Ladung und Energie aus einem elektrischen Feld speichern kann. Grundsätzlich besteht es aus einem Paar Leiter (Platten), die durch eine dielektrische Schicht getrennt sind. Die Dicke des Dielektrikums ist immer viel kleiner als die Größe der Platten. In elektrischen Ersatzsch altbildern wird der Kondensator durch 2 vertikale parallele Segmente (II) angezeigt.
Basisgrößen und Maßeinheiten
Es gibt mehrere grundlegende Größen, die einen Kondensator definieren. Einer davon ist die Kapazität (lateinischer Buchstabe C) und der zweite die Betriebsspannung (lateinisches U). Die elektrische Kapazität (oder einfach Kapazität) im SI-System wird in Farad (F) gemessen. Darüber hinaus wird 1 Farad als Kapazitätseinheit - das ist viel - in der Praxis fast nie verwendet. Beispielsweise beträgt die elektrische Ladung des Planeten Erde nur 710 Mikrofarad. Daher wird die elektrische Kapazität von Kondensatoren in den meisten Fällen in von Farad abgeleiteten Größen gemessen: in Picofarad (pF) bei einem sehr kleinen Kapazitätswert (1 pF=1/106µF), in Mikrofarad (µF) bei ausreichend großem Wert (1 uF=1/106 F). Um die elektrische Kapazität zu berechnen, ist es notwendigTeilen Sie die zwischen den Platten angesammelte Ladungsmenge durch den Modul der Potentialdifferenz zwischen ihnen (Spannung über dem Kondensator). Die Ladung des Kondensators ist in diesem Fall die Ladung, die sich auf einer der Platten des betreffenden Geräts ansammelt. Auf 2 Leitern des Geräts sind sie im Modul identisch, unterscheiden sich jedoch im Vorzeichen, sodass ihre Summe immer gleich Null ist. Die Ladung eines Kondensators wird in Coulomb (C) gemessen und mit dem Buchstaben Q bezeichnet.
Spannung am Elektrogerät
Einer der wichtigsten Parameter des Geräts, das wir in Betracht ziehen, ist die Durchbruchspannung - die Potentialdifferenz zwischen den beiden Leitern des Kondensators, die zu einem elektrischen Durchbruch der dielektrischen Schicht führt. Die maximale Spannung, bei der das Gerät nicht durchbricht, wird durch die Form der Leiter, die Eigenschaften des Dielektrikums und seine Dicke bestimmt. Betriebsbedingungen, bei denen die Spannung an den Platten des Elektrogeräts nahe der Durchbruchspannung liegt, sind nicht akzeptabel. Die normale Betriebsspannung am Kondensator ist um ein Vielfaches geringer als die Durchbruchspannung (zwei- bis dreimal). Achten Sie daher bei der Auswahl auf die Nennspannung und Kapazität. In den meisten Fällen ist der Wert dieser Mengen auf dem Gerät selbst oder im Reisepass angegeben. Der Einbau eines Kondensators in das Netz für eine Spannung, die die Nennspannung übersteigt, droht zu brechen, und eine Abweichung des Kapazitätswerts vom Nennwert kann zur Freisetzung höherer Oberschwingungen in das Netz und zur Überhitzung des Geräts führen.
Aussehen von Kondensatoren
Das Design von Kondensatoren kann seindas abwechslungsreichste. Dies hängt vom Wert der elektrischen Kapazität des Geräts und seinem Verwendungszweck ab. Die Parameter des betrachteten Geräts sollten nicht durch äußere Faktoren beeinflusst werden, daher sind die Platten so geformt, dass das durch elektrische Ladungen erzeugte elektrische Feld in einem kleinen Sp alt zwischen den Leitern des Kondensators konzentriert wird. Daher können sie aus zwei konzentrischen Kugeln, zwei flachen Platten oder zwei koaxialen Zylindern bestehen. Daher können Kondensatoren je nach Form der Leiter zylindrisch, kugelförmig und flach sein.
Permanentkondensatoren
Entsprechend der Art der Änderung der elektrischen Kapazität werden Kondensatoren in Geräte mit konstanter, variabler Kapazität oder Trimmer unterteilt. Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf jeden dieser Typen werfen. Geräte, deren Kapazität sich im Betrieb nicht ändert, also konstant ist (der Kapazitätswert kann je nach Temperatur noch in akzeptablen Grenzen schwanken), sind Festkondensatoren. Es gibt auch Elektrogeräte, die während des Betriebs ihre elektrische Kapazität ändern, sie werden als Größen bezeichnet.
Wovon hängt C in einem Kondensator ab
Die elektrische Kapazität hängt von der Oberfläche seiner Leiter und dem Abstand zwischen ihnen ab. Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Einstellungen zu ändern. Stellen Sie sich einen Kondensator vor, der aus zwei Arten von Platten besteht: beweglich und fest. Die beweglichen Platten bewegen sich relativ zu den festen, wodurch sich die Kapazität des Kondensators ändert. Variable Analoge werden verwendet, um das Analog einzustellenGeräte. Außerdem kann die Kapazität während des Betriebs verändert werden. Trimmerkondensatoren werden in den meisten Fällen zum Abstimmen von Fabrikanlagen verwendet, um beispielsweise die Kapazität empirisch auszuwählen, wenn eine Berechnung nicht möglich ist.
Kondensator im Stromkreis
Das betreffende Gerät im Gleichstromkreis führt nur Strom, wenn es mit dem Netz verbunden ist (in diesem Fall wird das Gerät auf die Quellenspannung geladen oder wieder aufgeladen). Sobald der Kondensator vollständig aufgeladen ist, fließt kein Strom mehr durch ihn. Wird das Gerät an einen Wechselstromkreis angeschlossen, wechseln sich Entlade- und Ladevorgänge ab. Die Periode ihres Wechsels ist gleich der Schwingungsperiode der angelegten Sinusspannung.
Eigenschaften von Kondensatoren
Der Kondensator kann je nach Zustand des Elektrolyten und dem Material, aus dem er besteht, trocken, flüssig, Oxid-Halbleiter, Oxid-Metall sein. Flüssigkondensatoren sind gut gekühlt, diese Geräte können unter erheblichen Belastungen betrieben werden und haben eine so wichtige Eigenschaft wie die dielektrische Selbstheilung während des Durchschlags. Die betrachteten elektrischen Trockengeräte haben ein ziemlich einfaches Design, etwas weniger Spannungsverlust und Leckstrom. Im Moment sind Trockengeräte am beliebtesten. Der Hauptvorteil von Elektrolytkondensatoren sind ihre geringen Kosten, ihre kompakte Größe und ihre hohe elektrische Kapazität. Oxidanaloga sind polar (falscher Anschluss führt zum Zusammenbruch).
Verbindung herstellen
Das Anschließen eines Kondensators an einen Gleichstromkreis ist wie folgt: Der Pluspol (Anode) der Stromquelle wird mit der Elektrode verbunden, die mit einem Oxidfilm bedeckt ist. Die Nichteinh altung dieser Anforderung kann zu einem dielektrischen Durchschlag führen. Aus diesem Grund müssen Flüssigkondensatoren an einen Stromkreis mit einer Wechselstromquelle angeschlossen werden, wobei zwei identische Abschnitte in entgegengesetzter Reihe gesch altet werden. Oder tragen Sie eine Oxidschicht auf beide Elektroden auf. Somit wird ein nicht gepoltes elektrisches Gerät erh alten, das in Netzen sowohl mit Gleichstrom als auch mit Sinusstrom arbeitet. Aber in beiden Fällen wird die resultierende Kapazität halb so groß. Unipolare elektrische Kondensatoren sind groß, können aber in Wechselstromkreise eingebaut werden.
Hauptanwendung von Kondensatoren
Das Wort "Kondensator" ist von Mitarbeitern verschiedener Industrieunternehmen und Designinstitute zu hören. Nachdem wir uns mit Funktionsweise, Eigenschaften und physikalischen Vorgängen befasst haben, erfahren wir, warum Kondensatoren zum Beispiel in Stromversorgungssystemen benötigt werden? In diesen Systemen werden Batterien häufig beim Bau und Umbau in Industrieunternehmen eingesetzt, um die Blindleistung des RFC (Entlasten des Netzes vor unerwünschten Überläufen) zu kompensieren, wodurch die Stromkosten gesenkt, Kabelprodukte eingespart und dem Verbraucher Strom von besserer Qualität geliefert werden. Die optimale Wahl von Leistung, Verfahren und Ort des Anschlusses von Blindleistungsquellen (Q) in Netzen elektrischer Energiesysteme (EPS) bieteterheblichen Einfluss auf die wirtschaftliche und technische Leistungsfähigkeit des EPS. Es gibt zwei Arten von KRM: quer und längs. Bei der Querkompensation werden Kondensatorbänke parallel zur Last an die Sammelschienen der Unterstation angeschlossen und als Shunt (SHBK) bezeichnet. Bei der Längskompensation sind die Batterien im Schnitt der Stromleitung enth alten und werden als SPC (Longitudinal Compensation Devices) bezeichnet. Batterien bestehen aus einzelnen Geräten, die auf verschiedene Weise verbunden werden können: Kondensatoren, die in Reihe oder parallel gesch altet sind. Mit zunehmender Anzahl der in Reihe gesch alteten Geräte steigt die Spannung. APC wird auch verwendet, um Lasten phasenweise auszugleichen, die Produktivität und Effizienz von Lichtbogen- und Erzwärmeöfen zu erhöhen (wenn der APC über spezielle Transformatoren eingesch altet wird).
Auf den Ersatzsch altbildern von Hochspannungsleitungen mit Spannungen über 110 kV wird die kapazitive Leitung zur Erde als Kondensator bezeichnet. Die Stromversorgung der Leitung beruht auf der Kapazität zwischen den Leitern verschiedener Phasen und der Kapazität, die durch den Phasendraht und die Erde gebildet wird. Daher werden die Eigenschaften des Kondensators verwendet, um die Betriebsarten des Netzwerks, die Parameter von Stromübertragungsleitungen und die Bestimmung der Schadensstellen des Stromnetzes zu berechnen.
Weitere Anwendungen
Diesen Begriff hört man auch von Eisenbahnern. Warum brauchen sie Kondensatoren? Bei Elektrolokomotiven und Diesellokomotiven werden diese Geräte verwendet, um die Funkenbildung der Kontakte elektrischer Geräte zu reduzieren, den von Gleichrichtern erzeugten und gepulsten pulsierenden Strom zu glättenUnterbrecher sowie zur Erzeugung einer symmetrischen Sinusspannung, die zum Antrieb von Elektromotoren verwendet wird.
Allerdings hört man dieses Wort am häufigsten aus dem Mund eines Funkamateurs. Warum braucht er Kondensatoren? In der Funktechnik dienen sie zur Erzeugung hochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen, sie sind Bestandteil von Glättungsfiltern, Netzteilen, Verstärkern und Leiterplatten.
Im Handschuhfach jedes Autofahrers findet man ein paar dieser Elektrogeräte. Warum werden Kondensatoren in einem Auto benötigt? Dort werden sie in der verstärkenden Ausstattung von Akustiksystemen zur hochwertigen Klangwiedergabe eingesetzt.
