Для чего нужен диэлектрик

Назначение конденсатора и принцип его работы

Для чего нужен диэлектрик

Июль 19, 2014

34080 просмотров

Конденсатор (от латинского слова «condensare» — «уплотнять», «сгущать») — это двухполюсное устройство с определённой величиной или переменным значением ёмкости и малой проводимостью, которое способно сосредотачивать, накапливать и отдавать другим элементам электрической цепи заряд электрического тока.

Конденсатор или как его еще называют сокращенно просто «кондер» — это элемент электрической цепи, состоящий в самом простом варианте из двух электродов в форме пластин (или обкладок), которые накапливают противоположные разряды и поэтому они разделены между собой диэлектриком малой толщины по сравнению с размерами самих электропроводящих обкладок.На практике же, все выпускаемые конденсаторы представляют собой многослойные рулоны лент электродов в форме цилиндра или параллелепипеда, разделенных между собой слоями диэлектрика.

Принцип работы конденсатора

По принципу работы он схож с батарейкой только на первый взгляд, но все же он сильно отличается от него по принципу и скорости заряда-разряда, максимальной емкости.

Заряд конденсатора. В момент подключения к источнику питания оказывается больше всего места на электродах, поэтому и ток будет зарядки максимальным, но по мере накопления заряда, ток будет уменьшаться и пропадет полностью после полного заряда.

При зарядке на одной пластине будут собираться отрицательно заряженные частицы- электроны, а на другой – ионы, положительно заряженные частицы. Диэлектрик выступает препятствием для их перескакивания на противоположную сторону конденсатора.

https://www.youtube.com/watch?v=dVaIo8hatzU

При зарядке растет и напряжение с нуля перед началом зарядки и достигает в самом конце максимума, равного напряжению источника питания.

Разрядка конденсатора. Если после окончания зарядки отключить источник питания и подключить нагрузку R, то он сам превратится в источник тока. При подключении нагрузки образовывается цепь между пластинами.

Отрицательно заряженные электроны двинуться через нагрузку к положительно заряженных ионам на другой пластине по закону притяжения между разноименными зарядами.

В момент подключения нагрузки, начальный ток по закону Ома будет равняться величине напряжения на электродах (равного в конце зарядке конденсатора напряжению источника питания), разделенному на сопротивление нагрузки.
После того как пошел ток, конденсатор начинает постепенно  терять заряд или разряжаться.

Одновременно с этим начнет снижаться величина напряжения, соответственно по закону Ома и ток. В то же время чем выше уровень разряда обкладок, тем ниже будет скорость падения напряжения и силы тока. Процесс завершится после того, как напряжение на электродах конденсатора станет равно нулю.

Время зарядки конденсатора на прямую зависит от величины его емкости. Чем большей она величины, тем дольше будет проходить по цепи большее количество заряда.

Время разрядки зависит от величины подключенной нагрузки. Чем больше подключено сопротивление R, тем меньше будет ток разрядки.

Для чего нужен конденсатор

Конденсаторы широко используются во всех электронных и радиотехнических схемах. Они вместе с транзисторами и резисторами являются основой радиотехники.

Применение конденсаторов в электротехнических устройствах и бытовой технике:

  • Важным свойством конденсатора в цепи переменного тока является его способность выступать в роли емкостного сопротивления (индуктивное у катушки). Если подключить последовательно конденсатор и лампочку к батарейке, то она не будет светиться. Но если подключить к источнику переменного тока, то она загорится. И светиться будет тем ярче, чем выше емкость конденсатора. Благодаря этому свойству они широко применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять  ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока.
  • Благодаря способности конденсаторов долгое время накапливать заряд и затем быстро разряжаться в цепи с малым сопротивлением для создания импульса, делает их незаменимыми при производстве фотовспышек, ускорителей электромагнитного типа, лазеров и т. п.
  • Способность конденсатора накапливать и сохранять электрический заряд на продолжительное время, сделало возможным использование его в элементах для сохранения информации. А так же в качестве источника питания для маломощных устройств. Например, пробника электрика, который достаточно вставить в розетку на пару секунд пока не зарядится в нем встроенный конденсатор и затем можно целый день прозванивать цепи с его помощью. Но к сожалению, конденсатор значительно уступает в способности накапливать электроэнергию аккумуляторной батареи из-за токов утечки (саморазряда) и неспособности накопить электроэнергию большой величины.
  • Конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Он подключается к третьему выводу, и благодаря тому что он сдвигает фазу на 90 градусов на третьем выводе- становится возможным использования трехфазного мотора в однофазной сети 220 Вольт.
  • В промышленности конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной энергии.

В следующей статье мы рассмотрим подробно основные характеристики и типы конденсаторов.

Источник: http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/primenenie-naznachenie-kondensatora.html

Диэлектрическая вставка для газа: виды газовых муфт и правила их монтажа

Для чего нужен диэлектрик

Подключение газовых приборов, сопряженных с электропитанием, происходит с учетом трех критериев: надежности, безопасности для пользователей и оборудования, длительного срока эксплуатации. Чтобы газовые водонагреватели, котлы, конвекторы или плиты работали без перебоев, применяется диэлектрическая вставка для газа – небольшой полимерный изолятор, монтируемый в трубу.

Если вы решили самостоятельно подключить газовое оборудование, рекомендуем установить и диэлектрик. Для чего он нужен, на какие виды делится и как происходит его монтаж, вы можете узнать из этой статьи.

Назначение электроизолирующей вставки

Сначала выясним, для чего нужна изолирующая диэлектрическая муфта для газа и как она работает.

Основная функция диэлектрика – защита техники от блуждающих токов, которые могут возникнуть в газопроводе по различным причинам. Так ли опасен блуждающий ток и есть ли какие-либо способы предотвратить его появление?

Он возникает в земле в момент, когда происходит авария на силовых магистралях, железной дороге, трамвайных путях. Из-за разницы в характеристиках проводников – земли и металлических конструкций газовых линий, ток передается газовой системе.

Там, где проходят магистрали природного газа, многоквартирные дома традиционно оборудуют газовыми плитами. При неправильной установке колонки или плиты блуждающий ток может проникнуть в любую квартиру многоэтажки

Опасность могут представлять и действия неграмотных соседей, которые не спешат заменить неисправную электропроводку или просто заземляют электроприборы на трубы или батареи.

Вот что произойдет, если блуждающие токи «доберутся» до вашего газового оборудования:

  • газовые приборы, большая часть деталей которых изготовлена из токопроводящих металлических деталей, приходят в негодность и сами становятся источниками опасности;
  • при возникновении случайной искры возникает риск возгорания, которое становится в тысячи раз опаснее в газовой среде. Пожар может спровоцировать взрыв, а для многоквартирного дома это настоящая катастрофа;
  • блуждающие токи, передающиеся бытовым приборам и трубам, во время грозы или аварии на электросетях могут стать причиной серьезной травмы для пользователя газового оборудования.

Чтобы сохранить свое здоровье и предусмотреть любые риски, и пользуются диэлектрической муфтой на газовую трубу.

Одно из преимуществ диэлектрика – простой монтаж. Установку изолятора можно выполнить собственноручно, но проверку герметичности стыков и контроль проводят сотрудники газовой службы

Сейчас врезка диэлектрической вставки в трубу стала обязательной для всех, кто устанавливает в доме или квартире газовую технику, при этом функции и характеристики оборудования значения не имеют.

Монтаж изолирующих вставок регулируется законодательно – в пункте 6.4 СП 42-101-2003 говорится о том, что сразу после отсекающего крана следует установить диэлектрик, чтобы исключить присутствие в газопроводе токов утечки, уравнительных токов и замыкания на корпус. Правда, там есть оговорка – функцию изолирующей вставки может выполнять и гибкий рукав, не проводящий электроток.

Виды диэлектрических отсекателей

В быту применяют два варианта диэлектриков для газового шланга или трубы: простые втулки, напоминающие вкладыши, и муфты с резьбой. Рассмотрим, чем отличаются вставки и выберем лучшее решение для самостоятельного монтажа.

Вариант #1 – втулки

Сразу скажем, что для установки газовой плиты или монтажа колонки втулки вам не потребуются, так как они имеют немного другое предназначение. Задача та же самая – защитить от блуждающих токов.

Но их монтируют там, где есть фланцевые соединения и используются болты. Проще говоря, втулки применяют для электроизоляции фланцевых крепежных элементов.

По внешнему виду втулки для газового оборудования можно спутать с другими изоляторами – для различной техники: радиоуправляемых автомоделей, сельскохозяйственных машин, рулевых колонок автомобилей и прочего

Диэлектрические вставки изготавливают из полиамида ПА-6. Они отличаются стойкостью к внешним воздействиям и длительным сроком эксплуатации.

Технические характеристики газовых втулок:

  • морозостойкость – выдерживают низкие температуры до -60 °С;
  • эластичность и высокая степень примыкания к металлическим элементам;
  • бензо- и маслостойкость при температурах до +120 °С;
  • способность выдерживать многократные знакопеременные нагрузки.

Изделия маркируются по диаметру в мм, например, от М 8 до М 24. Диаметры подходящих фланцев, болтов, шайб производитель указывает в специальных таблицах. Там же можно уточнить высоту буртика и длину втулок.

Вариант #2 – муфты

Универсальные изолирующие вставки для газовых труб присоединяются муфтовым методом, поэтому зачастую монтажниками так и называются – муфты.

Они отличаются видом резьбы, диаметром, материалом изготовления, внешним оформлением, но выполняют все ту же функцию – отсекают токи, образующиеся на газовой трубе, от оборудования.

Современные газовые котлы оснащены электроникой, которая работает от электропитания.

Воздействие блуждающих токов способно моментально вывести «мозги» котла из строя, последствием чего будет дорогостоящий ремонт

Вставки изготавливают в заводских условиях согласно ГОСТ или ТУ.

Их производят в специальных пресс-формах автоматическим способом, используя шнековую экструзию двух материалов: изоляционного полимера и металла для резьбовых патрубков. Полимерный материал соответствует требованиям ГОСТ 28157-89.

Изделия предназначены для эксплуатации при рабочем давлении 0,6 МПа, критическим считается показатель 1,2 МПа. Рабочая температура в среднем – от -20 °С до +80 °С.

По ГОСТ 14202-69 вставки для газа относятся к 4 группе (горючие газы) и маркируются желтым цветом, но в продаже можно найти изделия и с черной полиамидной частью.

На поверхность изоляционного элемента также наносят название торговой марки и диаметр. Для бытового использования выпускают диэлектрики 1/2″, 3/4″ – DN15, DN20 соответственно

Лучше приобретать продукцию известных брендов, а не китайские подделки, и выбирать изделия, опираясь на следующие критерии:

  • пожаробезопасность – резьбовые металлические элементы не горят, а пластиковые не поддерживают горения;
  • износостойкость и долговечность – качественные детали изготовлены из латуни и имеют 20-летний срок эксплуатации;
  • подходящие технические характеристики – сопротивление не менее 5 Ом при резком повышении напряжения до 1000 В.

Лучшее место для установки муфты – между газовым краном и гибкой подводкой.

Способ присоединения – резьбовой, производится накручиванием устройства на трубу. Штуцеры могут иметь как наружную, так и внутреннюю резьбу.

Образец крана с изолирующей муфтой. Комбинация из изделий одного производителя упрощает монтаж диэлектрика, делает его более быстрым. Устройство устанавливают на конце трубы, перед подключением шланга, ведущего к плите или котлу

Перед покупкой диэлектрика необходимо уточнить диаметр газовой трубы, а также подобрать гибкую подводку подходящую по размерам. Иногда шланги для подключения продаются вместе с оборудованием, поэтому не забудьте проверить комплектацию.

Изолятор для газа устанавливается надолго и не требует обслуживания, но постоянно находится под контролем газовой службы, которая проводит осмотры оборудования ежегодно.

Порядок установки диэлектрика на газ

Перед любыми работами с газовым оборудованием или магистралями необходимо перекрыть кран, чтобы пресечь поступление топлива и обеспечить безопасность. Если до этого плита, колонка или котел использовались, нужно горелки оставить в рабочем состоянии, чтобы остатки газа выгорели.

Затем действуем по порядку:

  1. Если гибкая подводка уже присоединена к трубе, с помощью ключа аккуратно скручиваем гайку. Давно установленный крепеж нередко «прикипает», поэтому для уверенности можно использовать два ключа.
  2. На освободившийся торец трубы наматываем уплотнитель – фум-ленту и осторожно затягиваем соединение сначала рукой, а затем и ключом. Завинчиваем муфту или «бочонок» до предела, стараясь не сбить резьбу и не деформировать корпус диэлектрика.
  3. Таким же способом на второй конец навинчиваем гайку гибкой подводки.
  4. Производим диагностику соединения безопасным способом.

Мыльный раствор для поверки герметичности соединений используют не только пользователи газового оборудования, но и работники Горгаза. Диагностика проходит просто: мыльную пену помазком или кисточкой наносят на места стыков и наблюдают, что произойдет.

Появление пузырьков, даже мелких, свидетельствует об отсутствии герметичности – муфту придется подтянуть. Если пузырьков нет – установка выполнена правильно и можно смело пользоваться оборудованием.

Запрещено для проверки утечки газа использовать открытое пламя – спички или зажигалки.

Пошаговый инструктаж:

Напоминаем, что использовать газовую технику до прихода сотрудника газовой службы нельзя. Он должен произвести поверку, зафиксировать факт установки диэлектрика и дать разрешение на эксплуатацию подключенного оборудования.

И в дальнейшем все мероприятия по подключению, замене, ремонту газовой техники проводите совместно с представителями обслуживающей организации.

Выводы и полезное видео по теме

Как на практике происходит монтаж диэлектрика в кран:

Последовательность соединения колонки с газопроводом:

Сейчас вы знаете, как правильно и быстро можно установить диэлектрическую вставку для газа на трубу. Процедуру монтажа можно произвести самостоятельно или силами специалиста – в любом случае результатом будет ваша безопасность и исправность домашнего газового оборудования. Если у вас до сих пор диэлектрика нет, рекомендуем его установить, а заодно и поменять газовый шланг, срок эксплуатации которого ограничен.

Если приходилось сталкиваться с установкой диэлектрика на газовую трубу, пожалуйста, поделитесь опытом с посетителями нашего сайта. Оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы специалистам и участвуйте в обсуждении материала. Блок для связи расположен под статьей.

Источник: https://sovet-ingenera.com/gaz/equip/dielektricheskaya-vstavka-dlya-gaza.html

Зао элкод разработка, производство и поставка конденсаторов с органическим диэлектриком

Для чего нужен диэлектрик

                             Вас приветствует компания «Элкод»! Мы работаем в области конденсаторостроения с 1992 года.   Качественные и надежные конденсаторы (производство и разработка) – основное направление деятельности нашей фирмы. Номинальная емкость конденсатора от 100пФ до 10000 мкФ и напряжение от 63В до 50кВ, запасаемая энергия до 50кДж и реактивная мощность до 1,5 МВАр.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое коэффициент трансформации и как его определить

Компания «Элкод» предлагает также конденсаторы и конденсаторные установки производства Усть-Каменогорского конденсаторного завода (Казахстан).
Компания «Элкод» выпускает конденсаторы широкого диапазона характеристик. Предлагаются конденсаторы с диэлектриком следующих типов: полиэтилентерефталатные К73- и полипропиленовые К78-, с комбинированным диэлектриком К75, с бумажным диэлектриком и другие.

Из спектра предлагаемой продукции Вы можете выбрать конденсаторы с различными типами электродов, например, фольговый полиэтилентерефталатный конденсатор К73 — 13, металлизированный с комбинированным диэлектриком К75 -80 или фольговый и металлизированный полипропиленовый конденсатор К78 — 2.
ЗАО «Элкод» выпускает высоковольтные конденсаторы с номинальным напряжением до 40кВ.

По специальным заказам могут изготавливаться конденсаторы на более высокое напряжение. Вы можете заказать фильтровой конденсатор для источников питания или импульсный конденсатор для различных электрофизических установок. ЗАО «Элкод» регулярно выпускает справочник конденсаторов в бумажном варианте и на CD. Последняя версия размещена на данном сайте, а также на www.elcod.biz и www.capacitors.ru.

Если Вы ищете современный пленочный конденсатор, справочник ЗАО «Элкод» поможет Вам.
ЗАО «Элкод» поможет Вам. Если Вам нужен качественный конденсатор, ЗАО «Элкод» – это лучший выбор для осуществления Ваших желаний.

30.11.2018 г. Начато опытное производство малогабаритных металлопленочных конденсаторовК78-56на номинальные напряжения до 25 кВ. Конденсаторы имеют прямоугольную форму, дополняют серию К78-49.

Архив новостей

Источник: http://www.elcod.spb.ru/

Системы изоляции с жидким диэлектриком

В состав системы изоляции для распределительных трансформаторов с жидким диэлектриком обычно входят: эмалированный провод, бумага из натуральной целлюлозы, пропитанной диэлектрической жидкостью, и собственно жидкий диэлектрик. Бумага диэлектрического класса чаще всего производится из сульфированной пульпы дерева мягких пород (крафт-бумага).

Применяя в процессе производства крафт-бумаги дицидианамид (dicydianamid), можно поднять стандартное допустимое повышение температуры обмоток до 65°С. Новые синтетические изолирующие материалы позволяют еще больше поднять предельную температуру нагрева трансформатора. К таким материалам относятся полиэфиры, стекловолокно, и, гораздо более распространенная арамидовая бумага. «Арамидовая бумага» – это групповой термин, относящийся к полностью ароматизированной полимидной бумаге.

Чтобы удержать затраты на разумном уровне, и в то же время получить определенные успехи в достижении приемлемых температурных пределов, и арамидная бумага, и термически усиленная крафт-бумага, совместно используются в гибридных изолирующих системах. В настоящее время, эта технология используется в новом типе трансформаторов с жидким диэлектриком, называемых «Высокотемпературные трансформаторы» (HTT).

Температурные ограничения в HTT составляют, в среднем, 115°С для обмотки, и 30°С для окружающей среды. Факторизируя температурную разницу (20°С) между средней температурой обмоток (145°С) и предельной температурой (165°С), приходим к уровню, превышающим точку возгорания традиционного трансформаторного масла (минерального масла). По этой причине рекомендуется, чтобы для HTT использовались плохо воспламеняющиеся жидкости.

Процесс пропитки бумаги жидкостью является стандартной производственной операцией. Сборка магнитопровода и обмоток осуществляется непосредственно в корпусе трансформатора, затем к ним присоединяются соединительные провода, и начинается процесс заполнения корпуса. При подключении тока к вторичной обмотке для ее прогрева и удаления любой избыточной влажности, создается частичный вакуум. Затем, при сохранении вакуума, заливается нагретый, дегазированный, и профильтрованный жидкий диэлектрик.

После заполнения и дополнительного воздействием вакуумом в течение некоторого времени, устанавливается крышка корпуса, и осуществляется герметизация. Пространство между поверхностью жидкости и крышкой корпуса (обеспечивающее возможность расширения и сжатия при изменении температуры), в крупных моделях заполняется обезвоженным азотом.

Вопросы охраны окружающей среды

Для трансформаторов с жидким диэлектриком, содержащим более 2500 литров жидкости, Агентство Защиты Окружающей Среды (EPA) требует, чтобы использовалась защитная оболочка, для контроля  возможных утечек жидкости. Использование таких, опасных для окружающей среды, жидкостей как полихлорбифенил (PBC), или хлорфторуглерод (CFC) было запрещено, или сильно ограничено.

По большей части они заменяются нетоксичными, не накапливающимися в организме, и не разрушающими озоновый слой жидкостями, такими, как невоспламеняющиеся силиконы и углеводороды. Однако эти жидкости не указываются в Акте о создании и Восстановлении Ресурсов (RCRA); они относятся к юрисдикции Акта о Чистой Воде (CWA).

Некоторые трансформаторные жидкости (известные, как невоспламеняющиеся жидкости) оговариваются в обоих актах, RCRA и CWA. Поэтому требуется особое внимание к специальному обращению с ними, к сообщениям об утечках, к процедурам удаления, и к ведению журналов состояния. Эти жидкости также требуют организации специального вентилирования трансформаторов.

Перечисленные выше факторы могут оказать влияние на затраты по установке, на затраты долговременной эксплуатации, и на процедуры обслуживания.

Факторы выбора жидкого диэлектрика

            Выбор того, какой жидкий охлаждающий диэлектрик будет использоваться, в первую очередь определяется экономикой и законодательством. Традиционное минеральное масло чаще всего считается очень экономичным, и, если не оно используется в необычных условиях, то сохраняет приемлемые показатели десятилетиями.

Поскольку возможно, что в трансформаторе может возникнуть дуга высокой энергии, то пожарная безопасность становится важным вопросом. Когда применение традиционной минерального масла ограничено (обычно, в связи с правилами пожарной безопасности), часто используются менее воспламеняющиеся жидкости.

Наиболее популярными являются невоспламеняемые углеводороды (также известные, как углеводороды с большим молекулярным весом) и силиконовые жидкости с вязкостью в 50 сантистоксов (единица измерения вязкости). К другим жидкостям такого рода относятся сложные эфиры полиола с высокой температурой воспламенения, и полиальфаолефины.

В дополнение к соображениям безопасности, также следует оценивать такие факторы работы трансформаторов с жидкими диэлектриками, как диэлектрическая прочность, и способность жидкости к передаче тепла. Устойчивые к воспламенению углеводородные жидкости широко используются в мощных трансформаторов класса выше 60 МВА, и имеют прочность изоляции более 500 кВ.

Одно время, стандартом пожарной безопасности среди жидких диэлектриков являлся аскарел (общий термин для группы определенных изолирующих жидкостей с высокой устойчивостью к воспламенению, включая и часто применяемый PCB – полихлорбифенил). Но полихлорбифенил был запрещен в связи с его токсичностью, и воздействием на окружающую среду.

В начало рекомендаций по выбору.

Ещё по теме:

Источник: https://silovoytransformator.ru/stati/sistemy-izolyacii-s-zhidkim-dielektrikom.htm

Диэлектрик в конденсаторе

Физика > Конденсаторы с диэлектриками

Как выглядит конденсатор, заполненный диэлектриком: применение диэлектрика между пластинами, емкость конденсатора и формула, сопротивление ионизации.

Диэлектрик вступает в частичное сопротивление к электрическому полю конденсатора. Он может увеличить емкость и избавить пластины от касания.

Задача обучения

  • Охарактеризовать поведение диэлектрического материала в электрическом поле конденсатора.

Основные пункты

  • Если применяется диэлектрик в конденсаторе, то помещенный между пластинами материал будет поляризоваться, чтобы сопротивляться полю.
  • Емкость конденсатора с параллельной пластиной вычисляется по формуле: c = εA/d (ε – диэлектрическая проницаемость, A – площадь пластин конденсатора, а d – толщина диэлектрика).
  • В качестве диэлектрика выбирают материал со способностью противостоять ионизации.

Термины

  • Емкость – умение электрической цепи сберегать заряд.
  • Диэлектрик – изолирующий или непроводящий материал.
  • Конденсатор – электронная составляющая, способная сберечь электрический заряд.

Чтобы конденсатор сохранил заряд, цепь между двумя сторонами должна прерваться. Это может произойти из-за вакуума или диэлектрика.

Когда мы используем конденсатор, заполненный диэлектриком, то материал между параллельными пластинами конденсатора начинает поляризоваться. Часть возле положительного конца обретет избыток отрицательного заряда, а часть возле отрицательного – избыток положительного. В итоге, подобное перераспределение формирует электрическое поле, вступающее в противостояние созданному конденсатором полю. Ниже представлена схема диэлектрика между пластинами конденсатора.

Заряды в линии диэлектрического материала противостоят зарядам пластин. Между ними формируется электрическое поле

Именно поэтому, созданное конденсатором чистое поле будет частично сокращаться вместе с разностью потенциалов. Но диэлектрик не позволяет пластинам вступать в прямой контакт. Если присутствует высокая проницаемость, то увеличивается емкость для любого конкретного напряжения. Емкость вычисляется по формуле:

c = εA/d  (ε – диэлектрическая проницаемость, A – площадь пластин конденсатора, а d – толщина диэлектрика).

В качестве диэлектриков выбирают материалы со способностью сопротивляться ионизации. Чем выше устойчивость, тем лучше всего он подходит для работы с высоким напряжением. У каждого материала есть точка пробоя диэлектрика, где разность потенциалов становится крайне высокой для изоляции. Тогда она ионизирует и пропускает ток.

Источник: https://v-kosmose.com/fizika/kondensatoryi-s-dielektrikami/

Для чего нужен конденсатор

> Теория > Для чего нужен конденсатор

Данный элемент применяется практически в любых электронных приборах, поэтому, чтобы понять, в чем назначение конденсаторов, необходимо разобраться в их устройстве и принципах функционирования.

Конденсатором называется одна из составных частей электрической цепи, у которой имеются две проводящие обкладки (одна обладает положительным зарядом, а другая – отрицательным).

Чтобы исключить саморазрядку устройства, между обкладками помещают специальное вещество – диэлектрик, который препятствует перетоку заряда.

Классификация устройств

Прежде, чем ответить на вопрос, для чего нужен конденсатор, следует разобраться, какие они бывают. Конденсаторы разделяются по следующим признакам:

  • Предназначение и выполняемые функции;
  • Рабочие условия;
  • Тип вещества, разделяющего обкладки.

Конденсаторы активно используются в цепях, где необходима их способность копить и хранить электрический заряд (требуется наличие емкостного устройства). Для этого внутри него установлены две обкладки с разными знаками заряда. Между ними расположено вещество, препятствующее их соприкосновению и разрядке. В большинстве случаев в качестве диэлектрика используется тантал или алюминий, но могут применяться и керамические материалы, слюда или полистирол.

Основным достоинством алюминиевых устройств является их более низкая, по сравнению с танталовыми, стоимость, а также более широкая сфера применения. Вместе с тем, танталовые аналоги более эффективны в использовании и обладают более высокими техническими характеристиками, поэтому при выборе следует учитывать не только фактор цены.

Дополнительная информация. Конденсаторы из тантала отличаются повышенной надежностью, у них широкий рабочий диапазон температур, что позволяет эксплуатировать их практически в любых условиях. Наиболее широкое применение они нашли в электронике и сопутствующих отраслях промышленности, поскольку обладают большой емкостью и компактными габаритами. К недостаткам устройств данного типа специалисты относят их более высокую цену и чувствительность к колебаниям тока и напряжения.

Силовые элементы применяются чаще всего в цепях с высоким напряжением. Специальная конструкция позволяет обеспечивать большую емкость, а значит, они могут использоваться для стабилизации обеспечения электричеством по линиям электропередач (компенсируют потери энергии). Кроме того, они активно используются для повышения мощности промышленных электроустановок. Диэлектрик в таком устройстве – это пропитанная изоляционным маслом металлизированная пропиленовая пленка.

Самыми широко используемыми являются керамические. Их емкость может варьироваться в значительных пределах – от 1 пикофарада до 0,1 микрофарада. Для предотвращения саморазряда применяется керамика, а в качестве преимущества специалисты отмечают доступную цену, широкие функциональные возможности, высокий уровень надежности и низкий –потерь.

Несмотря на свою дороговизну, на практике применяются серебряно-слюдяные конденсаторы. Они работают крайне стабильно, поддерживают высокую емкость, их корпус полностью герметичен. Но широкому распространению мешает высокая цена.

Применяются и бумажные или металлобумажные элементы. Их обкладка изготовлена из алюминиевой фольги, а в качестве диэлектрика используется бумага, пропитанная специальным составом.

Принцип функционирования

Основная причина, по которой описываемый элемент включается в электрическую схему, состоит в том, чтобы копить заряд в периоды повышенного напряжения и обеспечивать питание цепи в периоды низкого.

Принцип работы конденсатора заключается в следующем. Когда электрический прибор подключен к сети питания, конденсатор заряжается. На одной его пластине накапливаются электроны (частицы с отрицательным зарядом), а на другой – ионы, которые заряжены положительно.

Соприкосновению их мешает диэлектрик. Такое устройство конденсатора позволяет накопить заряд. Ведь, как только прибор подключается к источнику тока, напряжение в цепи равно нулю.

Затем, по мере наполнения зарядами, напряжение становится равным тому, которое подается от источника.

После того, как прибор отключается от розетки или батареи, происходит разряд конденсатора. Нагрузка в электрической цепи сохраняется, для этого прибору нужны напряжение и ток, который передает устройство. Необходимость питания прибора заставляет электроны в конденсаторе двигаться к ионам, образуется ток, который передается к другим элементам.

Возможное применение устройств

Конденсаторы служат решению самых разнообразных задач. В частности, они активно используются при хранении аналоговых и цифровых данных, часто устанавливаются в телемеханических устройствах для регулирования сигналов в соответствующем оборудовании, что сохраняет его от различных повреждений и проблем.

Широко распространено применение конденсаторов в источниках бесперебойного питания, что позволяет сглаживать напряжение при подключении к приборам различного оборудования (компьютеры, оргтехника и так далее).

Обратите внимание! По такому же принципу устроен источник бесперебойного питания. Во время подключения к электрической цепи он накапливает заряд, который потом можно использовать в течение короткого времени, что делает возможным выключение техники без каких-либо сбоев, а это особенно актуально в современных условиях, когда информация имеет крайне большое значение.

Описываемые элементы нашли свое применение в различных преобразователях напряжения. В частности, их можно использовать для увеличения напряжения в сети, величина которого будет превышать входное значение.

Важно! Эксплуатация конденсатора в качестве временного источника питания имеет некоторые ограничения. Это объясняется наличием у диэлектрика хоть небольшой, но проводимости. Поэтому устройство со временем постепенно разряжается, следовательно, при необходимости иметь стабильный источник тока лучше воспользоваться аккумуляторной батареей.

Наличие возможности накопить заряд, а потом быстро его направить в сеть позволяет сделать устройство незаменимым элементом при изготовлении лазеров, вспышек для фотоаппаратов и других подобных приборов.

Таким образом, без использования описываемого устройства практически невозможно представить современную электронную и электротехническую промышленность. Благодаря пониманию того, как работает конденсатор, его активно применяют при производстве различных устройств, как промышленного, так и бытового назначения. Он помогает обеспечить безопасность электрической цепи и увеличивает срок службы различных приборов.

Как проверить конденсатор мультиметром

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/dlya-chego-nuzhen-kondensator.html

Как выбрать конденсатор для электродвигателя

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Почему так важно экономить электроэнергию

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

  • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
  • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
  • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

  • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
  • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
  • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой.

Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения.

Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

  • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
  • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
  • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.

Источник: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/kak-vybrat-kondensator-dlya-elektrodvigatelya-/

Что такое резистор и зачем он нужен

Приветствую, друзья!

Сегодня мы познакомимся ещё с одним «кирпичиком» электроники — резистором.

Мы не будем рассматривать все многообразие современных резисторов, но ознакомимся с принципом их действия.

И дадим кое-какие практические рекомендации применительно к компьютерам и периферийным устройствам.

Но сначала немного теории «на пальцах».

Проводники, полупроводники и диэлектрики

С точки зрения прохождения электрического тока (движения заряженных частиц) все вещества можно условно разделить на три большие группы — проводники, полупроводники и диэлектрики.

Проводники — это вещества, которые, в первом приближении, хорошо проводят ток, полупроводники — это вещества, которые плохо проводят ток, диэлектрики — не проводят ток вообще. Класс вещества определяется степенью сопротивление электрическому току.

Степень сопротивления вещества определяется строением его молекул и наличием различного количества свободных заряженных частиц.

Меньше всего сопротивляются прохождению электрического тока проводники, больше всего —  диэлектрики.

Большинство металлов и их сплавов являются проводниками.

Проводники используются для доставки электрической энергию от генератора к потребителю.

Чтобы энергия доходила без больших потерь, необходимо, чтобы проводники (провода и кабели) обладали низким сопротивлением. Лучшими проводниками являются серебро, медь и алюминий.

Полупроводники в чистом виде плохо проводят электрический ток.

Но при добавлении определенных веществ в них появляется избыток заряженных частиц того или иного знака (p – положительно заряженных частиц и n – отрицательно заряженных).

При соединении двух полупроводников  различного знака получается такая фундаментальная вещь как p-n переход.

P-n переход является основой большинства полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов и т.п.)

В компьютере присутствуют и проводники, и полупроводники, и диэлектрики.

Так, например, материнская плата вашего компьютера сделана из диэлектрического материала (стеклотекстолита), на поверхности которого расположены медные проводники, к которым припаяны различные детали.

Процессор вашего компьютера содержит в себе несколько миллионов полупроводниковых транзисторов.

Кроме того, на плате полно отдельных (дискретных) диодов, транзисторов, конденсаторов и резисторов.

Что такое резистор

Резистор — это электронная деталь (условно относящаяся к классу проводников), обладающая сопротивление электрическому току.

В электронной технике очень часто надо внести в электрическую цепь не просто сопротивление, но сопротивление определенной величины.

Чем больше сопротивление электрической цепи, тем меньше соответствии с законом Ома ток в ней  при том же напряжении:

I = U/R, где I – электрический ток, U – напряжение, R – сопротивление

Если ток представить в виде движения стада животных, то пастух будет представлять собой напряжение. Сопротивлением в этом случае будет выступать нрав животных. Стадо можно заставить двигаться быстрее (увеличить силу тока), если пастух начнет щелкать бичом (поднимется напряжение).

Ток (сила тока) измеряется в амперах, напряжение — в вольтах, сопротивление – в омах.

Все эти единицы названы в честь физиков Анри-Мари Ампера, Алессандро Вольты и Георга Ома.

Резисторы могут иметь сопротивление от долей Ома до десятков и сотен Мегом (миллионов Ом). Электрическая лампочка накаливания – это, по существу, также резистор, обладающий сопротивлением в несколько десятков или сотен Ом (в зависимости от мощности лампы).

Постоянные, переменные и подстрочные резисторы

Постоянный резистор — это деталь с двумя выводами, которая вносит в электрическую цепь постоянное сопротивление.

Постоянный резистор представляет собой стержень из диэлектрического материала (чаще всего из керамики) на поверхности которой нанесена токопроводящая пленка из углерода или металлического сплава.

На торцы стержня плотно насажены «чашечки», переходящие в проволочные выводы. Чем тоньше плёнка, тем больше сопротивление.

На поверхность стержня могут наноситься канавки, увеличивающие сопротивление. Резистор с небольшим значением сопротивления может представлять собой керамическое основание с намотанным на него тонким проводом.

Для защиты резистивного слоя сверху наносится слой компаунда или лака, поверх которого наносится буквенно-цифровая маркировка или маркировка в виде нескольких цветных колец.

Раньше выводы резисторов в большинстве случаев были медными. Теперь же часто основу этих выводов составляет железо (которое дешевле меди).

Очень часто возникает задача изменить вносимое в электрическую цепь сопротивление. Это задачу выполняют переменные или подстроечные резисторы, у которых три (или более) вывода.

Переменные резисторы отличаются тем, что токопроводящий слой на них нанесен виде подковы, к концам которой подключены два неподвижных вывода.

Третий вывод – подвижный — скользит по подкове, поэтому при перемещении его сопротивление между ним и крайними выводами меняется.

Положение подвижного вывода можно менять посредством соединенной с ним вращающейся рукоятки.

Подстроечный резистор отличается от переменного тем, что в нем труднее повернуть рукоятку.

Часто в рукоятке подстроечного резистора делают прорези под шлиц отвертки.

Иногда после регулировки электрической схемы рукоятку заливают компаундом или полиэтиленом —  чтобы невозможно было ее повернуть и сбить настройку.

Кстати, регулятор громкости в ваших настольных акустических системах – это переменный резистор.

SMD резисторы

Если посмотреть на материнскую плату компьютера, можно увидеть другое конструктивное исполнение резисторов (и других деталей тоже). Это SMD (Surface Mounted Device) исполнение, предназначенное для монтажа на поверхность платы.

Традиционный резистор с проволочными выводами монтируется «через отверстие» (through hole).

При этом SMD резисторы выглядят в виде «кирпичиков» различного размера без проволочных выводов. Выводами в этом случае является торцы кирпичика, покрытые припоем.

При использовании SMD компонентов увеличивается плотность монтажа, уменьшаются размеры изделий, и в плате не нужно сверлить сотни отверстий.

Кроме того, из-за отсутствия длинных проволочных выводов уменьшается паразитная емкость и индуктивность резистора, что улучшает характеристики устройства в целом.

Выбор необходимого типоразмера SMD осуществляется исходя из необходимой рассеиваемой мощности. Здесь действует та же физика: чем больше размер, тем большую мощность может рассеивать резистор. Типоразмеры SMD резисторов и рассеиваемая мощность приведены в таблице.

Конструктивно SMD резистор представляет собой кусочек из той же керамики в виде параллелепипеда с нанесенной на его поверхность резистивной пленкой. Толщина и состав резистивных пленок могут быть различными.

Условно SMD резисторы разделяют на толстопленочные (10-70 микрометров) и тонкопленочные (единицы микрометров и менее), которые различаются технологией производства. Резистивные пленки могут быть из нихрома, нитрида тантала, оксида свинца и других материалов. Точная подстройка номинала резистора осуществляется с помощью луча лазера.

Сверху резистивный слой защищен защитным слоем с нанесенной на нем маркировкой.

Существует SMD резисторы с нулевым сопротивлением, которые используется в качестве перемычек.

Тепловое действие электрического тока

При прохождении через проводник электрический ток оказывает тепловое действие — проводник нагревается. Степень нагрева определяется величиной тока и сопротивлением в соответствии с законом Джоуля-Ленца.

Q = I²*R*t, где Q – количество теплоты, I – сила тока, R – сопротивление, t — время

На этом принципе работают паяльники и всякого рода нагреватели.

Заканчивая первую часть статьи, отметим, что и «обычный» резистор в электронной схеме тоже в той или иной мере нагревается.

Через резисторы могут проходить различные токи, поэтому на них может рассеиваться различная мощность.

Тепловая мощность рассеивается в виде излучения. Интенсивность излучения определяется в том числе и площадью поверхности излучения.

Поэтому, чтобы рассеять бОльшую мощность, требуется бОльшая поверхность излучения, и, соответственно, бОльшие габариты резистора.

Источник: https://vsbot.ru/lektronika/chto-takoe-resistor-i-zachem-on-nuzhen.html

Диэлектрики в электрическом поле

Диэлектрики (или изоляторы) — вещества, относительно плохо проводящие электрический ток (по сравнению с проводниками).

Термин «диэлектрик» (от греч. dia — через и англ. electric — электрический) был введен М. Фарадеем для обозначения веществ, через которые передаются электромагнитные взаимодействия.

В диэлектриках все электроны связаны, т. е. принадлежат отдельным атомам, и электричес­кое поле не отрывает их, а лишь слегка смещает, т. е. поляризует. Поэтому внутри диэлектрика может существовать электрическое поле, диэлектрик оказывает на электрическое поле опре­деленное влияние.

Диэлектрики делятся на полярные и неполярные.

Полярные диэлектрики состоят из молекул, в которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Такие молекулы можно представить в виде двух одинаковых по модулю разноименных точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, называемых диполем.

Неполярные диэлектрики состоят из атомов и молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов сов­падают.

Поляризация полярных диэлектриков

Помещение полярного диэлектрика в электростатическое поле (например, между двумя заря­женными пластинами) приводит к развороту и смещению до этого хаотически ориентированных диполей вдоль поля.

Разворот происходит под действием пары сил, приложенных со стороны поля к двум зарядам диполя.

Смещение диполей называется поляризацией. Однако из-за теплового движения происходит лишь частичная поляризация. Внутри диэлектрика положительные и отрицательные заряды диполей компенсируют друг друга, а на поверхности диэлектрика появляется связанный заряд: отрицательный со стороны положительно заряженной пластины, и наоборот.

Поляризация неполярных диэлектриков

Неполярный диэлектрик в электрическом поле также поляризуется. Под действием электрического поля положительные и отрицательные заряды в молекуле смещаются в противоположные стороны, так что центры распределения зарядов смещаются, как у полярных молекул. Ось наве­денного полем диполя ориентирована вдоль поля. На поверхностях диэлектрика, примыкающих к заряженным пластинам, появляются связанные заряды.

Поляризованный диэлектрик сам создает электрическое поле .

Это поле ослабляет внутри диэлектрика внешнее элект­рическое поле . Степень этого ослабления зависит от свойств ди­электрика. Уменьшение напряженности электростатического поля в веществе по сравнению с полем в вакууме характеризуется относи­тельной диэлектрической проницаемостью среды.

Относительная диэлектрическая проницаемость среды ɛ — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности электростатического поля E внутри однородного диэлект­рика меньше модуля напряженности поля E0 в вакууме:

В соответствии с этим сила взаимодействия зарядов в среде в ɛ раз меньше, чем в вакууме:

.

Источник: https://www.calc.ru/Dielektriki-V-Elektricheskom-Pole.html

Принцип работы конденсатора

Конденсатор – элемент, способный накапливать электрическую энергию. Название происходит от латинского слова «condensare» — «сгущать», «уплотнять».

Первый конденсатор был создан в 1745 году Питером ванн Мушенбруком. В честь города Лейдена, в котором его создали, изобретение впоследствии назвали «Лейденской банкой».

Конденсатор состоит из металлических электродов – обкладок, между которыми находится диэлектрик. По сравнению с обкладками, диэлектрик имеет небольшую толщину. Это и определяет свойство конденсатора накапливать заряд: положительные и отрицательные заряды на его обкладках удерживают друг друга, взаимодействуя через тонкий непроводящий слой.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое шунт и добавочное сопротивление

Емкость конденсатора зависит от:

  • площади обкладок (S);
  • расстояния между ними (d);
  • диэлектрической проницаемости материала диэлектрика между обкладками (ԑ).

Параметры конденсатора

Связаны они между собой формулой (формула емкости конденсатора):

Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.

Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.

Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга.

Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд.

Принцип работы конденсатора: его заряд и разряд

Заряд конденсатора. В момент подключения к источнику постоянного тока через конденсатор начинает протекать ток заряда. Он убывает по мере зарядки конденсатора и в итоге падает до величины тока саморазряда, определяющегося проводимостью материала диэлектрика.

Напряжение на конденсаторе плавно нарастает от нуля до напряжения источника питания.

Схема заряда конденсатораВременные характеристики заряда конденсатора

При заряде конденсатора ток и напряжение изменяются по экспоненциальному закону. Время заряда можно определить по формуле:

Если сопротивление в формулу подставить в Омах, в емкость – в Фарадах, то получим время в секундах, за которое напряжение на конденсаторе изменится в е ≈ 2,72 раз. Конденсатор большей емкости будет разряжаться дольше, и быстрее разрядится на меньшую величину сопротивления.

Разряд конденсатора. Если к заряженному конденсатору подключить сопротивление нагрузки, то ток через нее вначале будет максимальным, затем плавно упадет до нуля. Напряжение на его обкладках тоже будет изменяться по экспоненциальному закону.

Схема разряда конденсатораВременные характеристики разряда конденсатора

Применение конденсаторов

Наряду с резисторами конденсаторы являются самыми распространенными компонентами. Ни одно электронное изделие не может без него обойтись. Вот краткий перечень направлений использования конденсаторов.

Блоки питания: в качестве сглаживающих фильтров при преобразовании пульсирующего тока в постоянный.

Звуковоспроизводящая техника: создание при помощи RC-цепочек элементов схем, пропускающих звуковые сигналы одних частот и задерживая остальные. За счет этого удается регулировать тембр и формировать амплитудно-частотные характеристики устройств.

Радио- и телевизионная техника: совместно с катушками индуктивности конденсаторы используются в составе устройств настройки на передающую станцию, выделения полезного сигнала, фильтрации помех.

Электротехника. Для создания фазовых сдвигов в обмотках однофазных электродвигателей или в схемах подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть. Используются в установках, компенсирующих реактивную мощность.

При помощи конденсаторов можно накопить заряд, превышающий по мощности источник питания. Это используется для работы фотовспышек, а также в установках для отыскания повреждений в кабельных линиях, выдающих мощный высоковольтный импульс в место повреждения.

Источник: http://electric-tolk.ru/naznachenie-i-princip-raboty-kondensatora/

Что такое конденсатор, как он работает и для чего его назначение

Конденсатор — это вторая по популярности радиодеталь после резистора. Он важен и незаменим, участвует в формировании сигналов и фильтрации питания. А ведь изначально, самым первым конденсатором была лейденская банка, которая была изобретена в 1745 году. С тех пор конденсаторы стали неотъемлемой частью электроники.

Общая концепция

Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок и диэлектрика между ними. И все, больше ничего. С виду простая радиодеталь, но работает на высоких и низких частотах по-разному.

Обозначается на схеме двумя параллельными линиями.

Принцип работы

Эта радиодеталь хорошо демонстрирует явление электростатической индукции. Разберем на примере.

Если подключить к конденсатору постоянный источник тока, то в начальный момент времени ток начнет скапливаться на обкладках конденсатора. Это происходит за счет электростатической индукции. Сопротивление практически равно нулю.

Электрическое поле за счет электростатической индукции притягивает разноименные заряды на две противоположные обкладки. Это свойство материи называется емкостью. Емкость есть у всех материалов. И даже у диэлектриков, но у проводников она значительно больше. Поэтому обкладки конденсатора выполнены из проводника.

Чем больше емкость— тем больше может накопиться зарядов на обкладках конденсатора, т.е. электрического тока.

Основное свойство конденсатора это емкость.

По мере накопления зарядов, поле начинает ослабевать, а сопротивление нарастает. Почему так происходит? Места на обкладках все меньше, одноименные заряды на них действуют друг на друга, а напряжение на конденсаторе становится равным источнику тока. Такое сопротивление называется реактивным, или емкостным. Оно зависит от частоты тока, емкости радиодеталей и проводов.

Когда на обкладках не останется места для электрического тока, то и ток в цепи прекратиться. Электростатическая индукция пропадает. Теперь остается электрическое поле, которое держит заряды на своих обкладках и не отпускает их. А электрическому току некуда деваться. Напряжение на конденсаторе станет равным ЭДС (напряжению) источнику тока.

А что будет, если повысить ЭДС (напряжение) источника тока? Электрическое поле начнет все сильнее давить на диэлектрик, поскольку места на обкладках уже нет. НО если напряжение на конденсаторе превысит допустимые знания, то диэлектрик пробьет. И конденсатор станет проводником, заряды освободятся, и ток пойдет по цепи. Как тогда использовать конденсатор для высоких напряжений? Можно увеличить размер диэлектрика и расстояние между обкладками, но при этом уменьшается емкость детали.

Между обкладками находится диэлектрик, который препятствует прохождению постоянного тока. Это именно барьер для постоянного тока. Потому, что постоянный ток создает и постоянное напряжение. А постоянное напряжение может создавать электростатическую индукцию только при замыкании цепи, то есть, когда конденсатор заряжается.

Так конденсатор может сохранять энергию до тех пор, пока к нему не подключится потребитель.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Добавим в схему лампочку. Она загорится только во время зарядки.
Еще одна важная особенность — когда происходит процесс зарядки током, то напряжение отстает от тока. Напряжение как бы догоняет ток, поскольку сопротивление нарастает плавно, по мере зарядки. Электрические зарядам нужно время, чтобы переместиться к обкладкам конденсатора. Так называется время зарядки. Оно зависит от емкости, частоты и напряжения. По мере зарядки, лампочка начинает тусклее светиться.

Лампочка затухает при полной зарядке.

Постоянный электрический ток не проходит через конденсатор только после его зарядки.

Цепь с переменным током

А что если поменять полярность на источнике тока? Тогда конденсатор начнет разряжаться, и снова заряжаться, поскольку меняется полярность источника.

Электростатическая индукция возникает постоянно, если электрический ток переменный.Каждый раз, когда ток начинает менять свое направление, начинается процесс зарядки и разрядки.

Поэтому, конденсатор пропускает переменный электрический ток.

Чем выше частота — тем меньше реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора.

Назначение и функции конденсаторов

Конденсатор играет огромную роль как в аналоговой, так и цифровой технике. Они бывают электролитическими и керамическими, и отличаются своими свойствами, но не общей концепцией.  Например:

  • Фильтрует высокочастотные помехи;
  • Уменьшает и сглаживает пульсации;
  • Разделяет сигнал на постоянные и переменные составляющие;
  • Накапливает энергию;
  • Может использоваться как источник опорного напряжения;
  • Создает резонанс с катушкой индуктивности для усиления сигнала.

Примеры использования

В усилителях обычно используются для защиты сабвуферов, фильтрации питания, термостабилизации и разделение постоянной составляющей от переменной. А электролитические в автономных схемах с микроконтроллерами могут долго обеспечивать питание за счет большой емкости.
В данной схеме транзистор VT1 постоянно открыт, чтобы усиливать звук без искажений.

Но если вход замнется или на него поступи постоянный ток, то транзистор откроется, перейдет в насыщение и перегреется. Чтобы этого не допустить, нужен конденсатор. С1 позволяет отделить постоянную оставляющую от переменной. Переменный сигнал легко проходит на базу транзистора, а постоянный сигнал не проходит.

С2 совместно с резистором R3 выполняет функцию термостабилизации.

Когда усилитель работает, транзистор нагревается. Это может внести искажения в сигнал. Поэтому, резистор R3 помогает удержать рабочую точку при нагреве. Но когда транзистор холодный и стабилизации не требуется резистор может уменьшить мощность усилителя. Поэтому, в дело вступает С2. Он проводит через себя усиленный сигнал шунтируя резистор, тем самым не снижая номинальную мощность схемы.

Если его емкость будет ниже расчетной, он начнет вносить фазовые искажения в выходной сигнал.

Чтобы схема качественно работала, обязательно хорошее питание. Когда схема в пиковые значения потребляет больше тока, то это всегда сильная нагрузка на источник питания. С3 фильтрует помехи по питанию и помогает снизить нагрузку. Чем больше емкость — тем лучше звук, но до определенных значений, все зависит от схемы.

А в блоках питания используется тот же принцип, как и в предыдущей схеме по питанию, но здесь емкость нужна гораздо больше.

Еще на диодный мост можно параллельно включить керамические конденсаторы, которые будут шунтировать схему от высокочастотных наводок и шума сети 220 В.

Фазовые искажения

Конденсатор может искажать переменный сигнал по фазе. Это происходит из-за неверного расчета емкости, общего сопротивления и взаимодействия с другими радиодеталями. Не стоит забывать и о том, что любая радиодеталь имеет как реактивное так и активное сопротивление.

Источник: https://tyt-sxemi.ru/kak-rabotaet-kondensator/

Измерители параметров диэлектриков ТАНГЕС-М3

Измерители параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3 Назначение средства измерений

Измерители параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3 (далее — измерители) предназначены для автоматического измерения тангенса угла диэлектрических потерь и электрической емкости жидких изоляционных материалов (трансформаторного масла), а также величины испытательного напряжения и его частоты по прямой схеме в соответствии с ГОСТ 6581-75.

Описание

Измерители параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3 представляют собой настольные лабораторные электроизмерительные приборы. На лицевой панели измерителей расположены функциональные клавиши и жидкокристаллический цифровой дисплей.

На задней панели измерителей расположены входные разъёмы, предназначенные для присоединения термоста-тируемой измерительной ячейки и внешнего образцового конденсатора, разъем питания от сети переменного тока, клавиша включения/выключения измерителя, клемма заземления.

Измерители работают с применением внешнего источника испытательного напряжения и внешнего образцового конденсатора. При работе к входам измерителя подключаются низковольтные выводы от объекта испытаний и образцового конденсатора.

Принцип работы измерителей параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3 основан на преобразовании сигналов тока образцового конденсатора и тока емкости измерительной ячейки в цифровую форму с последующей цифровой обработкой, посредством которой производится восстановление векторной диаграммы токов и напряжений с последующим расчетом величин тангенса угла потерь tgS, емкости измерительной ячейки Cx, величины испытательного напряжения U и его частоты F.

Фотография общего вида измерителей представлена на рисунке 1.

Основные метрологические и технические характеристики измерителей параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика

Значение

Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь

от минус 49,9 до 49,9

Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения тангенса угла диэлектрических потерь

± (0,05 • tg5x + 5-10-5)

Диапазон измерения электрической емкости

от Со/10 до Сс>х10

Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения электрической емкости

± (0,001 • Сх + 0,0005 • Со)

Характеристика

Значение

Номинальное значение испытательного напряжения

2000 В

Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения значения испытательного напряжения

± (0,001 • U + 0,1 В)

Диапазон измерения частоты испытательного напряжения

от 49 до 51 Гц

Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения частоты испытательного напряжения

± 0,01 Гц

Диапазон допускаемых значений силы тока в цепи образцового конденсатора

от 10 до 300 мкА

Напряжение питания

(176 — 264) В; (49 — 51) Гц

Габаритные размеры (ширинахвысотахглубина), мм

285 х 70 х 265

Масса, кг, не более

2

Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69

УХЛ 4.2

Примечания:

Со — значение емкости образцового конденсатора;

Сх — измеренное значение электрической емкости;

U — измеренное значение испытательного напряжения;

1§5Х — измеренное значение тангенса угла диэлектрических потерь.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносят на лицевую панель измерителей металлографическим способом и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки измерителей параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3 представлен в таблице 2.

Таблица 2

Наименование

Количество

Измеритель параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3

1

Сетевой кабель

1

Комплект измерительных принадлежностей

1

Руководство по эксплуатации

1

Паспорт

1

Методика поверки

1

Поверка

Поверка измерителей осуществляется по документу МП-017/551-2013 «Измерители параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Ростест-Москва» 29 июля 2013 г. и входящему в комплект поставки.

Перечень основных средств, применяемых при поверке:

—    меры емкости образцовые Р597 номинальные значения 100 пФ, 100 нФ класс точности 0,05

—    магазин емкости Р5025

диапазон воспроизведения электрической емкости: 0 — 111 мкФ классы точности: 0,1; 0,5

—    магазин электрического сопротивления Р4834

диапазон воспроизведения электрического сопротивления: 0,01 Ом — 1 МОм класс точности: 0,02

—    генератор сигналов низкочастотный Г3-123 диапазон частот: 1 Гц — 300 кГц

выходное напряжение: 0,6 — 195 В

—    частотомер электронно-счетный Ч3-63/1

диапазон измерения частоты переменного тока: 0,1 Гц — 200 МГц предел допускаемой погрешности (DF): ± 5Т0-7

—    мультиметр 3458А

диапазон измерения напряжения переменного тока: 0 — 1000 В (1 Гц — 10 МГц) предел допускаемой абсолютной погрешности (DU): ± 0,0002 U

—    установка для проверки параметров электрической безопасности GPI 725 диапазон воспроизведения напряжения переменного тока (50 Гц): от 100 В до 5 кВ

Сведения о методах измерений

Методы измерений с помощью измерителей параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3 указаны в документе «Измерители параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3. Руководство по эксплуатации».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к измерителям параметров диэлектриков ТАНГЕНС-М3

1    ГОСТ 6581-75 «Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний».

2    ГОСТ 8.019-85 «ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений тангенса угла потерь».

Источник: https://all-pribors.ru/opisanie/55465-13-tanges-m3-59161

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электро Дело
Сколько электролита в аккумуляторе 60а

Закрыть