Kondensaattorit vaihtovirtalaitteiden sähkölaitteisiin

Artikkelissa "Kondensaattorit: tarkoitus, laite, toimintaperiaate" Se kerrottiin elektrolyyttikondensaattoreista. Niitä käytetään pääasiassa tasavirtapiireissä, tasasuuntaajien suodatuskapasiteettina. Ne eivät myöskään voi tehdä ilman transistorikaskadien, stabilisaattoreiden ja transistorisuodattimien virransyöttöpiirien irrottamista. Lisäksi, kuten artikkelissa sanottiin, ne eivät salli tasavirtaa, mutta eivät halua työskennellä vaihtovirralla.

Vaihtovirtapiireille on olemassa ei-polaarisia kondensaattoreita, ja monet niiden tyypeistä osoittavat käyttöolosuhteiden olevan hyvin erilaisia. Niissä tapauksissa, joissa tarvitaan parametreiden korkeaa vakautta ja taajuus on riittävän korkea, käytetään ilma- ja keraamisia kondensaattoreita.

Tällaisten kondensaattoreiden parametreille asetetaan lisääntyneet vaatimukset. Ensinnäkin, tämä on korkea tarkkuus (matala toleranssi), samoin kuin TKE-kapasitanssin merkityksetön lämpötilakerroin. Sellaiset kondensaattorit sijoitetaan pääsääntöisesti vastaanottavan ja lähettävän radiolaitteen värähtelypiireihin.

Jos taajuus on pieni, esimerkiksi valaistusverkon taajuus tai äänialueen taajuus, on aivan mahdollista käyttää paperia ja paperikondensaattoreita.

Dielektriset paperikondensaattorit on päällystetty ohuella metallikalvolla, useimmiten alumiinilla. Levyjen paksuus vaihtelee välillä 5 ... 10 μm, mikä riippuu kondensaattorin suunnittelusta. Eristekoostumuksella kyllästetyn kondensaattoripaperi dielektrisyys upotetaan levyjen väliin.

Kondensaattorin käyttöjännitteen kasvattamiseksi paperi voidaan asettaa useisiin kerroksiin. Tämä koko paketti on kierretty kuin matto ja asetettu pyöreään tai suorakaiteen muotoiseen koteloon. Tässä tapauksessa tietysti johtopäätökset tehdään levyistä, eikä tällaisen kondensaattorin tapausta ole kytketty mihinkään.

Paperikondensaattoreita käytetään matalataajuisissa piireissä suurilla käyttöjännitteillä ja merkittävillä virroilla. Yksi näistä hyvin yleisistä sovelluksista on kolmivaiheisen moottorin sisällyttäminen yksivaiheiseen verkkoon.

Metalli-paperikondensaattoreissa levyjen rooli on ohuimmalla metallikerroksella, joka ruiskutetaan tyhjiössä kondensaattoripaperiin, kaikki samaan alumiiniin. Kondensaattorien rakenne on sama kuin paperikokoisten, mutta mitat ovat paljon pienemmät. Molempien tyyppien soveltamisala on suunnilleen sama: tasavirta-, sykkivä- ja vaihtovirtapiirit.

Paperi- ja metallipaperikondensaattorien suunnittelu antaa kapasitanssin lisäksi näille kondensaattoreille merkittävän induktanssin. Tämä johtaa siihen tosiseikkaan, että paperikondensaattorista tulee tietyllä taajuudella resonanssivärähtelypiiri. Siksi tällaisia ​​kondensaattoreita käytetään vain enintään 1 MHz: n taajuuksilla. Kuvio 1 esittää Neuvostoliitossa tuotettua paperia ja paperikondensaattoreita.

Kuvio 1 Paperi ja paperikondensaattorit vaihtovirtapiireille

Muinaisilla metalli-paperi-kondensaattoreilla oli ominaisuus parantaa itseään rikkoutumisen jälkeen. Nämä olivat MBG- ja MBGCH-tyyppisiä kondensaattoreita, mutta nyt ne korvattiin kondensaattoreilla K10- tai K73-tyyppisillä keraamisilla tai orgaanisilla dielektrisillä elementeillä.

Joissakin tapauksissa, esimerkiksi analogisissa tallennuslaitteissa tai jollain muulla tavalla näytteenotto- ja varastointilaitteissa (SEC), kondensaattoreille asetetaan erityisvaatimuksia, erityisesti pieni vuotovirta. Sitten pelastuvat kondensaattorit, joiden dielektrikot on valmistettu materiaaleista, joilla on korkea vastus. Ensinnäkin, nämä ovat fluoroplastisia, polystyreeni- ja polypropeenikondensaattoreita.Hiukan alhaisempi eristysvastus kiille-, keraami- ja polykarbonaattikondensaattoreissa.

Samoja kondensaattoreita käytetään pulssipiireissä, kun vaaditaan korkeaa vakautta. Ensinnäkin erilaisten aikaviiveiden, tietyn keston pulssien muodostamiseksi, samoin kuin eri generaattoreiden toimintataajuuksien asettamiseksi.

Jotta piirin aikaparametreista saadaan entistä vakaampia, on joissain tapauksissa suositeltavaa käyttää kondensaattoreita, joilla on lisääntynyt käyttöjännite: ei ole mitään vikaa asettamalla kondensaattori, jonka käyttöjännite on 400 tai jopa 630 V, piiriin, jonka jännite on 12 V. Tällainen kondensaattori vie tietysti enemmän paikkoja, mutta myös koko virtapiirin stabiilisuus kasvaa.

Kondensaattoreiden sähköinen kapasitanssi mitataan faradeilla F (F), mutta tämä arvo on erittäin suuri. Riittää, kun sanotaan, että maapallon kapasiteetti ei ylitä 1F. Joka tapauksessa tämä on juuri sitä, mitä fysiikan oppikirjoissa on kirjoitettu. 1 Farad on kapasiteetti, jolla potentiaaliero (jännite) kondensaattorilevyillä, kun varaus on q / 1 riipus, on 1V.

Äskettäin sanotusta seuraa, että Farada on erittäin suuri arvo, joten käytännössä käytetään useammin pienempiä yksiköitä: mikrofaradit (μF, μF), nanofaradit (nF, nF) ja pikofaradit (pF, pF). Nämä arvot saadaan käyttämällä murtolukuja ja useita etuliitteitä, jotka esitetään kuvan 2 taulukossa.

Kuvio 2

Nykyaikaiset osat pienenevät, minkä vuoksi niihin ei aina ole mahdollista sijoittaa täydellisiä merkintöjä, ja yhä enemmän he käyttävät erilaisia ​​symbolijärjestelmiä. Kaikki nämä järjestelmät taulukkojen ja selitysten muodossa löytyvät Internetistä. SMD-asennukseen suunnitelluissa kondensaattoreissa useimmiten ei ole merkkejä. Niiden parametrit voidaan lukea pakkauksesta.

Jotta saadaan selville kuinka kondensaattorit käyttäytyvät vaihtovirtapiireissä, ehdotetaan tekemään joitain yksinkertaisia ​​kokeita. Samanaikaisesti kondensaattoreille ei ole erityisiä vaatimuksia. Yleisimmät paperit tai paperikondensaattorit ovat varsin sopivia.

Kondensaattorit johtavat vaihtovirtaa

Tämän ensikäden todentamiseksi riittää, että kootaan yksinkertainen kaavio, joka on esitetty kuvassa 3.

Kuvio 3

Kytke ensin lamppu päälle samanaikaisesti kytkettyjen kondensaattorien C1 ja C2 kautta. Lamppu hehkuu, mutta ei kovin kirkkaasti. Jos lisäämme nyt toisen kondensaattorin C3, lampun luminesenssi kasvaa huomattavasti, mikä osoittaa, että kondensaattorit vastustavat vaihtovirran kulkua. Lisäksi rinnakkaisliitäntä, ts. kapasiteetin lisäys, tämä vastus vähenee.

Siksi johtopäätös: mitä suurempi kapasitanssi, sitä pienempi on kondensaattorin vastus vaihtovirran kulkeutumiselle. Tätä vastusta kutsutaan kapasitiiviseksi ja sitä kutsutaan kaavoissa Xc: ksi. Xc riippuu myös virran taajuudesta, mitä korkeampi se on, sitä vähemmän Xc. Tästä keskustellaan myöhemmin.

Toinen kokemus voidaan saada käyttämällä sähkömittaria, kun olet aiemmin irrotanut kaikki kuluttajat. Tätä varten sinun on kytkettävä rinnakkain kolme 1 μF: n kondensaattoria ja kytke ne vain pistorasiaan. Tietysti on oltava erityisen varovainen tai jopa juotettava vakiopistoke kondensaattoreihin. Kondensaattorien käyttöjännitteen on oltava vähintään 400 V.

Tämän kytkennän jälkeen riittää yksinkertaisesti tarkkailla mittaria varmistaaksesi, että se pysyy paikallaan, vaikkakin arvioidaan, että tällaisen kondensaattorin vastus on ekvivalentti hehkulampulle, jonka teho on noin 50 W. Kysymys kuuluu, miksi ei pyöritä tiskiä? Tätä käsitellään myös seuraavassa artikkelissa.

Boris Aladyshkin