المكثفات للمنشآت الكهربائية AC

في المقال "المكثفات: الغرض ، الجهاز ، مبدأ العمل" قيل عن المكثفات كهربائيا. إنها تستخدم بشكل رئيسي في دوائر التيار المستمر ، كقدرة تصفية في المقومات. أيضا ، لا يمكن الاستغناء عن فصل دوائر امدادات الطاقة من شلالات الترانزستور ، ومثبتات ومرشحات الترانزستور. علاوة على ذلك ، كما قيل في المقال ، فهي لا تسمح بالتيار المباشر ، لكن لا ترغب في العمل على التيار المتناوب.

توجد المكثفات غير القطبية لدارات التيار المتردد ، ويشير العديد من أنواعها إلى أن ظروف التشغيل متنوعة للغاية. في تلك الحالات التي تتطلب ثباتًا عاليًا للمعلمات ، ويكون التردد مرتفعًا بدرجة كافية ، يتم استخدام مكثفات الهواء والسيراميك.

معلمات هذه المكثفات تخضع لمتطلبات متزايدة. بادئ ذي بدء ، هذا هو دقة عالية (انخفاض التسامح) ، وكذلك معامل درجة حرارة ضئيلة من السعة TKE. وكقاعدة عامة ، يتم وضع هذه المكثفات في الدوائر التذبذبية لأجهزة الاستقبال والإرسال اللاسلكية.

إذا كان التردد صغيرًا ، على سبيل المثال ، تردد شبكة الإضاءة أو تردد نطاق الصوت ، فمن الممكن استخدام مكثفات الورق والورق.

يتم تغليف المكثفات العازلة للورق برقائق معدنية رقيقة ، وغالبًا ما تكون مصنوعة من الألومنيوم. يتراوح سمك الألواح بين 5 ... 10 ميكرون ، وهذا يعتمد على تصميم المكثف. يتم تضمين عازل من ورقة مكثف مشربة مع تكوين العزل بين لوحات.

لزيادة الجهد التشغيلي للمكثف ، يمكن وضع الورق في عدة طبقات. هذه الحزمة بأكملها ملتوية مثل السجاد ، وتوضع في علبة مستطيلة أو مستطيلة. في هذه الحالة ، بالطبع ، يتم استخلاص النتائج من اللوحات ، وحالة هذا المكثف غير متصل بأي شيء.

تُستخدم المكثفات الورقية في دوائر منخفضة التردد عند جهد تشغيل مرتفع وتيارات كبيرة. أحد هذه التطبيقات الشائعة للغاية هو تضمين محرك ثلاثي الطور في شبكة أحادية الطور.

في المكثفات الورقية المعدنية ، يلعب دور الصفائح طبقة رقيقة من المعدن يتم رشها في الفراغ على ورق مكثف ، وكلها مصنوعة من الألومنيوم نفسه. تصميم المكثفات هو نفس تصميم الورق ، ومع ذلك ، فإن الأبعاد أصغر بكثير. نطاق كلا النوعين هو نفسه تقريبا: دوائر التيار المستمر والنابض والتيار المتردد.

يوفر تصميم المكثفات الورقية والمعدنية ، بالإضافة إلى السعة ، هذه المكثفات محاثة كبيرة. وهذا يؤدي إلى حقيقة أن المكثف الورقي يتحول في بعض الترددات إلى دائرة تذبذبية رنانة. لذلك ، تستخدم هذه المكثفات فقط على ترددات لا تزيد عن 1 ميغاهيرتز. يوضح الشكل 1 المكثفات الورقية والورقية المنتجة في الاتحاد السوفيتي.

الشكل 1 مكثفات الورق والورق لدارات التيار المتردد

كانت المكثفات الورقية المعدنية القديمة تمتلك خاصية الشفاء الذاتي بعد الانهيار. كانت هذه المكثفات من أنواع MBG و MBGCH ، ولكن الآن تم استبدالها بمكثفات مع عازل السيراميك أو العضوية من أنواع K10 أو K73.

في بعض الحالات ، على سبيل المثال ، في أجهزة التخزين التناظرية ، أو بطريقة أخرى ، أجهزة تخزين العينات (SEC) ، يتم فرض متطلبات خاصة على المكثفات ، على وجه الخصوص ، تيار التسرب المنخفض. ثم تأتي المكثفات في عملية الإنقاذ ، والتي تكون عازلها مصنوعًا من مواد ذات مقاومة عالية. بادئ ذي بدء ، هذه المكثفات الفلورية ، والبوليسترين والبولي بروبيلين.مقاومة عزل أقل قليلاً في مكثفات الميكا والسيراميك والبولي كربونات.

يتم استخدام المكثفات نفسها في الدوائر النبضية عند الحاجة إلى ثبات عالي. بادئ ذي بدء ، لتشكيل تأخيرات زمنية مختلفة ، نبضات لمدة معينة ، وكذلك لتحديد ترددات التشغيل لمختلف المولدات.

حتى تكون معلمات وقت الدائرة أكثر ثباتًا ، يوصى في بعض الحالات باستخدام المكثفات ذات الجهد التشغيلي المتزايد: فلا حرج من تركيب مكثف بجهد تشغيل يبلغ 400 أو حتى 630 فولت في دارة 12 فولت. سوف يستغرق هذا المكثف أماكنًا ، بالطبع ، أكثر من ذلك ، لكن استقرار الدائرة بأكملها سيزداد أيضًا.

يتم قياس السعة الكهربائية للمكثفات في Farads F (F) ، ولكن هذه القيمة كبيرة جدًا. يكفي أن نقول إن سعة الكرة الأرضية لا تتجاوز 1F. في أي حال ، هذا هو بالضبط ما هو مكتوب في الكتب المدرسية للفيزياء. 1 Farad هي السعة التي يكون فيها فرق الجهد (الفولتية) على لوحات المكثف عند شحنة ف ف لكل 1 قلادة.

ويترتب على ما قيل للتو أن Farada قيمة كبيرة للغاية ، وبالتالي ، في الممارسة العملية ، يتم استخدام الوحدات الأصغر في كثير من الأحيان: microfarads (μF ، μF) ، nanofarads (nF ، nF) و picofarads (pF ، pF). يتم الحصول على هذه القيم باستخدام بادئات كسرية ومتعددة ، والتي تظهر في الجدول في الشكل 2.

الشكل 2

أصبحت الأجزاء الحديثة أصغر ، وبالتالي ، ليس من الممكن دائمًا وضع علامات كاملة عليها ، حيث يستخدمون المزيد والمزيد من أنظمة الرموز المختلفة. كل هذه الأنظمة في شكل جداول وتفسيرات لها يمكن العثور عليها على الإنترنت. على المكثفات المصممة لتركيب SMD ، في معظم الأحيان لا توجد علامات على الإطلاق. يمكن قراءة المعلمات الخاصة بهم على العبوة.

لمعرفة كيفية عمل المكثفات في دوائر التيار المتردد ، يُقترح القيام ببعض التجارب البسيطة. في الوقت نفسه ، لا توجد متطلبات خاصة للمكثفات. الأكثر شيوعا ورقة أو المكثفات ورقة مناسبة تماما.

المكثفات إجراء بالتناوب الحالية

للتحقق من هذا بشكل مباشر ، يكفي تجميع مخطط بسيط مبين في الشكل 3.

الشكل 3

تحتاج أولاً إلى تشغيل المصباح من خلال المكثفات C1 و C2 المتصلة بالتوازي. سوف توهج المصباح ، ولكن ليس مشرقًا جدًا. إذا أضفنا الآن مكثفًا آخر C3 ، فإن لمعان المصباح سيزداد بشكل ملحوظ ، مما يشير إلى أن المكثفات تقاوم مرور التيار المتردد. علاوة على ذلك ، اتصال متوازي ، أي زيادة في القدرة ، هذه المقاومة يقلل.

ومن هنا الاستنتاج: كلما كانت السعة أكبر ، انخفضت مقاومة المكثف بمرور التيار المتردد. تسمى هذه المقاومة بالسعة ويشار إليها في الصيغ باسم Xc. تعتمد Xc أيضًا على تردد التيار ، وكلما زاد ، قلت Xc. هذا سوف يناقش لاحقا.

يمكن القيام بتجربة أخرى باستخدام عداد الكهرباء ، بعد فصل جميع المستهلكين سابقًا. للقيام بذلك ، تحتاج إلى الاتصال في ثلاثة مكثفات متوازية من 1 μF وقم بتوصيلها في مأخذ الطاقة. بالطبع ، يجب على المرء أن يكون حذرا للغاية ، أو حتى لحام المكونات القياسية للمكثفات. يجب ألا يقل الجهد التشغيلي للمكثفات عن 400 فولت.

بعد هذا الاتصال ، يكفي مراقبة العداد ببساطة للتأكد من ثباته ، على الرغم من أن هذا المكثف يعادل مقاومة المصباح المتوهج بقوة تبلغ حوالي 50 واط. والسؤال هو ، لماذا لا تدور العداد؟ كما سيتم مناقشته في المقال التالي.

بوريس الأديشين