Πυκνωτές για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις εναλλασσόμενου ρεύματος

Στο άρθρο "Πυκνωτές: σκοπός, συσκευή, αρχή δράσης" Αναφέρθηκε στους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, όπως οι δυνατότητες φίλτρων στους ανορθωτές. Επίσης, δεν μπορούν να κάνουν χωρίς αποσύνδεση των κυκλωμάτων τροφοδοσίας τάσης τρανζίστορ, σταθεροποιητών και φίλτρων τρανζίστορ. Επιπλέον, όπως ειπώθηκε στο άρθρο, δεν επιτρέπουν συνεχές ρεύμα, αλλά δεν θέλουν να δουλεύουν με εναλλασσόμενο ρεύμα.

Για τα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, υπάρχουν μη πολικοί πυκνωτές και πολλοί από τους τύπους τους υποδεικνύουν ότι οι συνθήκες λειτουργίας είναι πολύ διαφορετικές. Στις περιπτώσεις που απαιτείται υψηλή σταθερότητα παραμέτρων και η συχνότητα είναι αρκετά υψηλή, χρησιμοποιούνται αέρας και κεραμικοί πυκνωτές.

Οι παράμετροι τέτοιων πυκνωτών υπόκεινται σε αυξημένες απαιτήσεις. Πρώτα απ 'όλα, αυτό είναι υψηλή ακρίβεια (χαμηλή ανοχή), καθώς και ένας ασήμαντος συντελεστής θερμοκρασίας της χωρητικότητας TKE. Κατά κανόνα, αυτοί οι πυκνωτές τοποθετούνται στα κυκλώματα ταλαντώσεων του ραδιοεξοπλισμού λήψης και μετάδοσης.

Εάν η συχνότητα είναι μικρή, για παράδειγμα, η συχνότητα του φωτιστικού δικτύου ή η συχνότητα του εύρους ήχου, τότε είναι αρκετά πιθανό να χρησιμοποιηθούν πυκνωτές χαρτιού και χαρτιού.

Οι διηλεκτρικοί πυκνωτές χαρτιού είναι επικαλυμμένοι με λεπτό μεταλλικό φύλλο, συνήθως αλουμίνιο. Το πάχος των πλακών κυμαίνεται μεταξύ 5 και 10 μm, το οποίο εξαρτάται από το σχεδιασμό του πυκνωτή. Ένα διηλεκτρικό από χαρτί πυκνωτή εμποτισμένο με μία μονωτική σύνθεση είναι ενσωματωμένο μεταξύ των πλακών.

Προκειμένου να αυξηθεί η τάση λειτουργίας του πυκνωτή, το χαρτί μπορεί να τοποθετηθεί σε πολλά στρώματα. Το σύνολο αυτό το πακέτο είναι στριμωγμένο σαν χαλί και τοποθετείται σε στρογγυλή ή ορθογώνια θήκη. Σε αυτή την περίπτωση, βέβαια, συνάγονται συμπεράσματα από τις πλάκες και η περίπτωση ενός τέτοιου πυκνωτή δεν συνδέεται με τίποτα.

Οι πυκνωτές χαρτιού χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα χαμηλής συχνότητας με υψηλές τάσεις λειτουργίας και σημαντικά ρεύματα. Μία από αυτές τις πολύ κοινές εφαρμογές είναι η συμπερίληψη ενός τριφασικού κινητήρα σε ένα μονοφασικό δίκτυο.

Σε πυκνωτές μεταλλικού χαρτιού, ο ρόλος των πλακών παίζεται από το λεπτότερο μεταλλικό στρώμα που ψεκάζεται υπό κενό πάνω σε χαρτί πυκνωτών, από το ίδιο αλουμίνιο. Ο σχεδιασμός των πυκνωτών είναι ο ίδιος με τους χάρτινους, ωστόσο οι διαστάσεις είναι πολύ μικρότερες. Το πεδίο και των δύο τύπων είναι περίπου το ίδιο: κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, παλμικά και εναλλασσόμενου ρεύματος.

Ο σχεδιασμός πυκνωτών χαρτιού και χαρτιού, εκτός από την χωρητικότητα, παρέχει αυτούς τους πυκνωτές με σημαντική επαγωγή. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι με κάποια συχνότητα ο πυκνωτής χαρτιού μετατρέπεται σε ένα συντονισμένο ταλαντωτικό κύκλωμα. Επομένως, αυτοί οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται μόνο σε συχνότητες που δεν υπερβαίνουν το 1 MHz. Το σχήμα 1 δείχνει πυκνωτές χαρτιού και χαρτιού που παράγονται στην ΕΣΣΔ.

Σχήμα 1 Πυκνωτές χαρτιού και χαρτιού για κυκλώματα AC

Οι αρχαίοι πυκνωτές μεταλλικού χαρτιού είχαν την ιδιότητα της αυτοθεραπείας μετά από βλάβη. Αυτοί ήταν πυκνωτές των τύπων MBG και MBGCH, αλλά τώρα αντικαταστάθηκαν από πυκνωτές με κεραμικό ή οργανικό διηλεκτρικό τύπου K10 ή K73.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα, σε συσκευές αναλογικής αποθήκευσης, ή με άλλο τρόπο, συσκευές δειγματοληψίας-αποθήκευσης (SEC), επιβάλλονται ειδικές απαιτήσεις στους πυκνωτές, ιδιαίτερα σε χαμηλό ρεύμα διαρροής. Στη συνέχεια οι πυκνωτές έρχονται στη διάσωση, τα διηλεκτρικά των οποίων είναι κατασκευασμένα από υλικά με υψηλή αντίσταση. Πρώτα απ 'όλα, αυτοί είναι πυκνωτές από φθοριοπλαστικό, πολυστυρένιο και πολυπροπυλένιο.Μικρή αντίσταση μόνωσης σε πυκνωτές μαρμαρυγίας, κεραμικού και πολυανθρακικού.

Οι ίδιοι πυκνωτές χρησιμοποιούνται σε παλμικά κυκλώματα όταν απαιτείται μεγάλη σταθερότητα. Πρώτα απ 'όλα, για τον σχηματισμό διαφόρων χρονικών καθυστερήσεων, παλμών ορισμένης διάρκειας, καθώς και για τον καθορισμό των λειτουργικών συχνοτήτων διαφόρων γεννητριών.

Προκειμένου οι παραμέτρους του χρόνου κυκλώματος να είναι ακόμη πιο σταθερές, σε ορισμένες περιπτώσεις συνιστάται η χρήση πυκνωτών με αυξημένη τάση λειτουργίας: δεν υπάρχει τίποτα κακό στην εγκατάσταση ενός πυκνωτή με τάση λειτουργίας 400 ή ακόμα και 630V σε ένα κύκλωμα 12V. Ένας τέτοιος πυκνωτής θα πάρει θέσεις, φυσικά, περισσότερο, αλλά η σταθερότητα του συνόλου του κυκλώματος θα αυξηθεί επίσης.

Η ηλεκτρική χωρητικότητα των πυκνωτών μετράται σε Farads F (F), αλλά αυτή η τιμή είναι πολύ μεγάλη. Αρκεί να πούμε ότι η χωρητικότητα του πλανήτη δεν υπερβαίνει το 1F. Σε κάθε περίπτωση, αυτό είναι ακριβώς αυτό που είναι γραμμένο στα εγχειρίδια της φυσικής. 1 Farad είναι η χωρητικότητα στην οποία, με φορτίο q ανά 1 μενταγιόν, η διαφορά δυναμικού (τάση) στις πλάκες πυκνωτών είναι 1V.

Από αυτό που μόλις λέγεται ότι ο Farada είναι πολύ μεγάλος, επομένως, στην πράξη, χρησιμοποιούνται συχνότερα μικρότερες μονάδες: μικροφάρες (μF, μF), nanofarads (nF, nF) και picofarads (pF, pF). Αυτές οι τιμές λαμβάνονται με κλασματικά και πολλαπλά προθέματα, τα οποία φαίνονται στον πίνακα στο Σχήμα 2.

Σχήμα 2

Τα σύγχρονα τμήματα γίνονται όλο και μικρότερα, οπότε δεν είναι πάντοτε δυνατό να βάλουμε ένα πλήρες σήμα σε αυτά, χρησιμοποιούν όλο και περισσότερα συστήματα συμβόλων. Όλα αυτά τα συστήματα με τη μορφή πινάκων και εξηγήσεων για αυτά μπορούν να βρεθούν στο Διαδίκτυο. Στους πυκνωτές σχεδιασμένους για τοποθέτηση σε SMD, οι περισσότερες φορές δεν υπάρχουν ενδείξεις. Οι παράμετροί τους μπορούν να διαβαστούν στη συσκευασία.

Για να μάθετε πώς συμπεριφέρονται οι πυκνωτές σε κυκλώματα AC, προτείνεται να κάνετε μερικά απλά πειράματα. Ταυτόχρονα, δεν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για τους πυκνωτές. Οι πιο συνηθισμένοι πυκνωτές χαρτιού ή χαρτιού είναι αρκετά κατάλληλοι.

Οι πυκνωτές πραγματοποιούν εναλλασσόμενο ρεύμα

Για να επαληθεύσετε αυτό το πρώτο χέρι αρκεί να συναρμολογήσετε ένα απλό διάγραμμα που φαίνεται στο σχήμα 3.

Σχήμα 3

Πρώτα πρέπει να ενεργοποιήσετε τη λάμπα μέσω των συνδεδεμένων παράλληλα πυκνωτών C1 και C2. Η λάμπα θα λάμψει, αλλά όχι πολύ φωτεινά. Αν προσθέσουμε τώρα έναν άλλο πυκνωτή C3, τότε η φωταύγεια της λάμπας θα αυξηθεί σημαντικά, πράγμα που δείχνει ότι οι πυκνωτές αντιστέκονται στο πέρασμα του εναλλασσόμενου ρεύματος. Επιπλέον, μια παράλληλη σύνδεση, δηλ. αύξηση της χωρητικότητας, αυτή η αντίσταση μειώνεται.

Εξ ου και το συμπέρασμα: όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα, τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση του πυκνωτή στη διέλευση του εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτή η αντίσταση ονομάζεται χωρητική και αναφέρεται στους τύπους ως Xc. Xc εξαρτάται επίσης από τη συχνότητα του ρεύματος, όσο υψηλότερο είναι, τόσο μικρότερο είναι το Xc. Αυτό θα συζητηθεί αργότερα.

Μια άλλη εμπειρία μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας έναν μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας, αφού προηγουμένως αποσυνδεθούν όλοι οι καταναλωτές. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να συνδέσετε παράλληλα τρεις πυκνωτές 1 μF και απλώς να τις συνδέσετε σε μια πρίζα. Φυσικά, κάποιος πρέπει να είναι πολύ προσεκτικός, ή ακόμα και να κολλήσει ένα πρότυπο βύσμα στους πυκνωτές. Η τάση λειτουργίας των πυκνωτών πρέπει να είναι τουλάχιστον 400V.

Μετά από αυτή τη σύνδεση, αρκεί να παρατηρήσετε απλά το μετρητή για να βεβαιωθείτε ότι παραμένει ακίνητο, αν και εκτιμάται ότι ένας τέτοιος πυκνωτής είναι ισοδύναμος σε αντίσταση σε έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως με ισχύ περίπου 50W. Το ερώτημα είναι γιατί δεν γυρίζει τον πάγκο; Αυτό θα συζητηθεί και στο επόμενο άρθρο.

Μπόρις Αλαντίσκιν