Конденсатор
Зміст
Загальний опис (принцип дії)
Конденсáтор — система з двох чи більше електродів (обкладок), які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром обкладок. Така система має взаємну електричну ємність і здатна зберігати електричний заряд.Конденсатор є пасивним електронним компонентом і широко застосовується в електронних схемах для блокування постійного струму, пропускаючи змінний струм. Принцип роботи конденсатора в ланцюгах постійного і змінного струму різний. Коли до конденсатору підключається джерело постійного струму, заряд живлячої елемента переходить на обкладання електрорадіоелементів і накопичується на них, збільшуючи напругу. Різниця між напругою на джерелі струму і конденсаторі поступово скорочується, а з повним зникненням зупиняється процес зарядки радіоелементу і розривається електричний ланцюг. У мережі змінної напруги конденсатор працює як опір. Це відбувається за рахунок утворення в ньому струмів, протилежно спрямованих тим, що надходять від джерела змінного струму. Величина опору обернено пропорційна частоті струму: чим вище частота, тим нижче опір і, навпаки, опором тим вище, ніж частота струму нижче.[1]
Історична довідка
У 1745 році в Лейдені німецький фізик Евальд Юрген фон Клейст та голландський фізик Пітер ван Мушенбрук створили перший конденсатор — «лейденську банку». Назву винаходу дав французький фізик Жан-Антуан Нолле (фр. Jean Antoine Nollet). Це була закупорена наповнена водою скляна банка, обклеєна всередині і зовні фольгою. Крізь кришку у банку був уведений металевий стрижень. Лейденська банка дозволяла накопичувати і зберігати порівняно великі заряди, порядку мікрокулона. Завдяки Лейденській банці вдалося вперше штучним шляхом отримати електричну іскру. Дослід з лейденською банкою було повторено Ж.Нолле в присутності французького короля. Вчений утворив ланцюг із 180 солдатів-гвардійців, що тримались за руки, причому перший у ланцюгу тримав банку в руці, а останній — торкався дроту, викликаючи проскакування іскри. Ймовірно, звідси бере початок термін «електричний ланцюг».[3] Винайдення лейденської банки стимулювало вивчення електрики та електропровідних властивостей деяких матеріалів. Досліди з лейденською банкою стали проводити фізики різних країн, а в 1746–1747 роках перші теорії лейденської банки розробили знаменитий американський вчений Бенджамін Франклін та англієць В. Уатсон. З'ясувалося, що метали — найкращі провідники електрики. Одним з найважливіших наслідків винаходу лейденської банки стало встановлення впливу електричних розрядів на організм людини, що привело до зародження електромедицини — це було перше порівняно широке практичне застосування електрики, котре зіграло значну роль у поглибленні вивчення електричних явищ. При проведенні досліджень з банкою було встановлено, що кількість електрики, накопиченої у банці, пропорційна до розміру обкладок і обернено пропорційна товщині ізоляційного шару. Перший плоский конденсатор створив у 1783 італійський фізик Алессандро Вольта.У такому вигляді конденсатор проіснував наступні 200 років. Вчені і дослідники його трохи допрацювали - банку зсередини і зовні покрили металом, а воду прибрали, і використовували її для різних дослідів в галузі вивчення електрики.[5]
Технічні характеристики
Застосовують конденсатори з діелектриком з паперу, просоченої мінеральним маслом або синтетичним рідким діелектриком (соволом, хлорованим дефінілом і ін.), Призначені для підвищення коефіцієнта потужності електроустановок змінного струму частотою 50 Гц. Конденсатори поділяються:по номінальній напрузі (220, 380, 660 1 050, 3 150, 6 300 і 10 500 В.);по числу фаз (однофазні та трифазні); за родом установки (внутрішні та зовнішні);за родом просочення (мінеральним маслом або синтетичним рідким діелектриком). Конденсатори виготовляються наступних типів: КМ, КМ2, КМН, КМН2, КС, КС2, КСН, КСН2. Позначення типу конденсаторів: К - призначення конденсатора ( «косінусний»), М - з просоченням мінеральним маслом, С - з просоченням синтетичним рідким діелектриком (наприклад, соволом), Н - конденсатори, призначені для зовнішньої установки, 2 - другий розмір. Подальше число позначає величину номінальної напруги в кіловольтах.[3] Конденсатори призначаються для тривалої роботи на висоті 1 000 м над рівнем моря при температурі навколишнього повітря від -40 до + 40 ° С при просочуванні мінеральним маслом, від -10 до + 40 ° С - при просочуванні соволом. Загальна кількість масла в конденсаторі зазвичай приймається рівним 0,70 кг на 1 квар, а так як частина масла вбирається в ізолюючі матеріали, то так зване вільне масло в конденсаторі становить 0,4 кг на 1 квар. При випуску конденсатора з заводу відхилення ємності (потужності) конденсатора від номінального значення допускається в межах ± 10% при температурі навколишнього повітря 25 ± 10 ° С. Конденсатори допускають роботу (не більше 4 годин на добу) при підвищенні напруги синусоїдальної форми до 110% номінального. Використання конденсаторів в установках, які постійно працюють при напрузі більш номінального, веде до скорочення терміну їх служби. Конденсатори допускають також роботу при тривалому підвищенні діючого значення струму до 130% номінального як за рахунок підвищення напруги, так і за рахунок вищих гармонійних.Конденсатори, просочені мінеральним маслом, допускають роботу при температурі -40 ° С. В даний час розробляються нові види синтетичних діелектриків, що допускають роботу при температурі + 40-5-40 ° С.[3]
Сфера застосування
Конденсатори застосовуються у таких пристроях як фільтри – пристрої в радіоелектронних, енергетичних, акустичних та інших системах, призначені для пропускання сигналів в певних діапазонах частот. Наприклад, у звичайному зарядному пристрої для мобільного телефону застосовуються конденсатори для згладжування напруги за рахунок придушення високочастотних складових; коливальні контури електронної апаратури, де їх робота заснована на тому, що при включенні конденсаторів в сукупності з котушкою індуктивності в ланцюзі виникають періодичні напруги і струми; формувачі імпульсів, таймери, аналогові обчислювальні пристрої, де у роботі цих систем використовується залежність часу заряду конденсатора від величини ємності; випрямлячі з множенням напруги, застосовувані в тому числі в рентгенотехніческіх установках, лазерах, прискорювачах заряджених частинок, де найважливішу роль відіграє властивість ємнісного компонента накопичувати енергію, зберігати і віддавати її.[4]
Фото, відео-матеріали
Список використаних джерел
1. Довідник по електротехнічним матеріалам. Том 3. Л. «Енергія», 1988.
2. Добринін А.В., Казаков Н.П., Найда Г.А., Подденежный О.Н. та інших. Нитрид алюмінію електронної техніці. Ж. «Зарубіжна електронна техніка», №4 1989.
3. Носов О.Н. Оптоэлектроника. М. «Вищу школу». 1976.
4. Журнал «Радіо» №4 1991год.
5.http://electrono.ru/peremennyj-tok/52-kondensatory-ix-naznachenie-i-ustrojstvo
