Un condensatore elettrico è un dispositivo in grado di immagazzinare carica ed energia da un campo elettrico. Fondamentalmente, è costituito da una coppia di conduttori (piastre) separati da uno strato dielettrico. Lo spessore del dielettrico è sempre molto inferiore alla dimensione delle piastre. Sui circuiti elettrici equivalenti, il condensatore è indicato da 2 segmenti paralleli verticali (II).
Quantità di base e unità di misura
Ci sono diverse grandezze di base che definiscono un condensatore. Uno di questi è la sua capacità (lettera latina C) e la seconda è la tensione di esercizio (latino U). La capacità elettrica (o semplicemente la capacità) nel sistema SI è misurata in farad (F). Inoltre, come unità di capacità, 1 farad - questo è molto - non viene quasi mai utilizzato nella pratica. Ad esempio, la carica elettrica del pianeta Terra è di soli 710 microfarad. Pertanto, la capacità elettrica dei condensatori nella maggior parte dei casi viene misurata in quantità derivate da farad: in picofarad (pF) con un valore di capacità molto piccolo (1 pF=1/106µF), in microfarad (µF) al suo valore sufficientemente grande (1 uF=1/106 F). Per calcolare la capacità elettrica, è necessariodividere la quantità di carica accumulata tra le piastre per il modulo della differenza di potenziale tra di loro (tensione ai capi del condensatore). La carica del condensatore in questo caso è la carica che si accumula su una delle piastre del dispositivo in questione. Su 2 conduttori del dispositivo sono identici nel modulo, ma differiscono nel segno, quindi la loro somma è sempre uguale a zero. La carica di un condensatore è misurata in coulomb (C) ed è indicata dalla lettera Q.
Tensione sull'apparecchio elettrico
Uno dei parametri più importanti del dispositivo che stiamo considerando è la tensione di rottura, la differenza di potenziale tra i due conduttori del condensatore, che porta alla rottura elettrica dello strato dielettrico. La tensione massima alla quale non si verifica alcuna rottura del dispositivo è determinata dalla forma dei conduttori, dalle proprietà del dielettrico e dal suo spessore. Le condizioni di funzionamento in cui la tensione sulle piastre dell'apparecchio elettrico è prossima alla tensione di rottura sono inaccettabili. La normale tensione di esercizio sul condensatore è molte volte inferiore alla tensione di rottura (da due a tre volte). Pertanto, quando si sceglie, prestare attenzione alla tensione e alla capacità nominali. Nella maggior parte dei casi, il valore di queste quantità è indicato sul dispositivo stesso o sul passaporto. L'inclusione di un condensatore nella rete per una tensione superiore alla tensione nominale minaccia di rottura e una deviazione del valore della capacità dal valore nominale può portare al rilascio di armoniche più elevate nella rete e al surriscaldamento del dispositivo.
Aspetto dei condensatori
Il design dei condensatori può essereil più vario. Dipende dal valore della capacità elettrica del dispositivo e dal suo scopo. I parametri del dispositivo in esame non dovrebbero essere influenzati da fattori esterni, pertanto le piastre sono sagomate in modo tale che il campo elettrico creato dalle cariche elettriche sia concentrato in un piccolo spazio tra i conduttori del condensatore. Pertanto, possono essere costituiti da due sfere concentriche, due piastre piatte o due cilindri coassiali. Pertanto, i condensatori possono essere cilindrici, sferici e piatti a seconda della forma dei conduttori.
Condensatori permanenti
A seconda della natura della variazione della capacità elettrica, i condensatori sono suddivisi in dispositivi con capacità costante e variabile o trimmer. Diamo un'occhiata più da vicino a ciascuno di questi tipi. I dispositivi la cui capacità non cambia durante il funzionamento, cioè è costante (il valore della capacità può ancora fluttuare entro limiti accettabili a seconda della temperatura) sono condensatori fissi. Ci sono anche apparecchi elettrici che cambiano la loro capacità elettrica durante il funzionamento, sono chiamati variabili.
Da cosa dipende il Do in un condensatore
La capacità elettrica dipende dalla superficie dei suoi conduttori e dalla distanza tra di loro. Esistono diversi modi per modificare queste impostazioni. Considera un condensatore, che consiste in due tipi di piastre: mobili e fisse. Le piastre mobili si muovono rispetto a quelle fisse, a seguito delle quali cambia la capacità del condensatore. Gli analoghi variabili vengono utilizzati per regolare l'analogicodispositivi. Inoltre, la capacità può essere modificata durante il funzionamento. Nella maggior parte dei casi i condensatori trimmer vengono utilizzati per mettere a punto le apparecchiature di fabbrica, ad esempio per selezionare empiricamente la capacità quando il calcolo è impossibile.
Condensatore nel circuito
Il dispositivo in questione nel circuito DC conduce corrente solo nel momento in cui è collegato alla rete (in questo caso il dispositivo viene caricato o ricaricato alla tensione di alimentazione). Una volta che il condensatore è completamente carico, nessuna corrente lo attraversa. Quando il dispositivo è collegato a un circuito a corrente alternata, i processi di scarica e carica si alternano tra loro. Il periodo della loro alternanza è uguale al periodo di oscillazione della tensione sinusoidale applicata.
Caratteristiche dei condensatori
Il condensatore, a seconda dello stato dell'elettrolita e del materiale di cui è composto, può essere secco, liquido, ossido-semiconduttore, ossido-metallo. I condensatori a liquido sono ben raffreddati, questi dispositivi possono funzionare con carichi significativi e hanno una proprietà così importante come l'autoriparazione del dielettrico durante la rottura. I dispositivi elettrici considerati di tipo a secco hanno un design abbastanza semplice, una perdita di tensione e una corrente di dispersione leggermente inferiori. Al momento, sono gli elettrodomestici a secco i più popolari. Il principale vantaggio dei condensatori elettrolitici è il loro basso costo, le dimensioni compatte e l'elevata capacità elettrica. Gli analoghi dell'ossido sono polari (un collegamento errato porta alla rottura).
Come connettersi
Il collegamento di un condensatore a un circuito CC è il seguente: il più (anodo) della sorgente di corrente è collegato all'elettrodo, che è ricoperto da una pellicola di ossido. Il mancato rispetto di questo requisito può causare la rottura del dielettrico. È per questo motivo che i condensatori liquidi devono essere collegati ad un circuito con una sorgente di corrente alternata, collegando due sezioni identiche in serie contrapposte. Oppure applicare uno strato di ossido su entrambi gli elettrodi. Si ottiene così un apparecchio elettrico non polare, funzionante in reti sia con corrente continua che sinusoidale. Ma in entrambi i casi, la capacità risultante diventa la metà. I condensatori elettrici unipolari sono grandi, ma possono essere inclusi nei circuiti CA.
Applicazione principale dei condensatori
La parola "condensatore" può essere ascoltata dai lavoratori di varie imprese industriali e istituti di design. Dopo aver affrontato il principio di funzionamento, le caratteristiche e i processi fisici, scopriremo perché i condensatori sono necessari, ad esempio, nei sistemi di alimentazione? In questi sistemi, le batterie sono ampiamente utilizzate nella costruzione e nella ricostruzione delle imprese industriali per compensare la potenza reattiva dell'RFC (scarica la rete da overflow indesiderati), che riduce i costi dell'elettricità, fa risparmiare sui prodotti via cavo e fornisce elettricità di migliore qualità al consumatore. La scelta ottimale della potenza, del metodo e del luogo di connessione delle sorgenti di potenza reattiva (Q) nelle reti dei sistemi di alimentazione elettrica (EPS) fornisceimpatto significativo sulla performance economica e tecnica dell'EPS. Esistono due tipi di KRM: trasversale e longitudinale. Con compensazione trasversale, i banchi di condensatori sono collegati alle sbarre della cabina in parallelo al carico e sono detti shunt (SHBK). Con compensazione longitudinale, le batterie sono incluse nel taglio della linea elettrica e sono denominate SPC (dispositivi di compensazione longitudinale). Le batterie sono costituite da singoli dispositivi che possono essere collegati in vari modi: condensatori collegati in serie o in parallelo. All'aumentare del numero di dispositivi collegati in serie, la tensione aumenta. L'APC viene utilizzato anche per equalizzare i carichi per fasi, aumentare la produttività e l'efficienza dei forni termici ad arco e minerali (quando l'APC viene acceso tramite trasformatori speciali).
Nei circuiti equivalenti delle linee di trasmissione di potenza con tensioni superiori a 110 kV, la conduzione capacitiva verso terra è indicata come condensatori. L'alimentazione della linea è dovuta alla capacità tra i conduttori di diverse fasi e alla capacità formata dal filo di fase e dalla terra. Pertanto, per calcolare le modalità operative della rete, i parametri delle linee di trasmissione di potenza e determinare i punti di danneggiamento della rete elettrica, vengono utilizzate le proprietà del condensatore.
Altre applicazioni
Inoltre, questo termine può essere ascoltato dai lavoratori delle ferrovie. Perché hanno bisogno di condensatori? Sulle locomotive elettriche e sulle locomotive diesel, questi dispositivi vengono utilizzati per ridurre la scintilla dei contatti dei dispositivi elettrici, attenuare la corrente pulsante generata dai raddrizzatori e pulsatainterruttori, nonché per creare una generazione di una tensione sinusoidale simmetrica utilizzata per alimentare i motori elettrici.
Tuttavia, questa parola viene spesso ascoltata dalle labbra di un radioamatore. Perché ha bisogno di condensatori? Nell'ingegneria radio, vengono utilizzati per creare oscillazioni elettromagnetiche ad alta frequenza, fanno parte di filtri uniformanti, alimentatori, amplificatori e circuiti stampati.
Nel vano portaoggetti di ogni automobilista puoi trovare un paio di questi elettrodomestici. Perché sono necessari condensatori in un'auto? Lì vengono utilizzati nelle apparecchiature di amplificazione dei sistemi acustici per una riproduzione del suono di alta qualità.
