Конденсаторы. Что это и для чего они нужны.

Конденсатор – распространенное двухполюсное устройство, применяемое в различных электрических цепях. Он имеет постоянную или переменную ёмкость и отличается малой проводимостью, он способен накапливать в себе заряд электрического тока и передавать его другим элементам в электроцепи.
Простейшие примеры состоят из двух пластинчатых электродов, разделенных диэлектриком и накапливающих противоположные заряды. В практических условиях мы используем конденсаторы с большим числом разделенных диэлектриком пластин.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Назначение конденсатора и принцип его работы – это распространенные вопросы, которыми задаются новички в электротехнике. В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, такое устройство получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. Для лучшего понимания принципа работы посмотрите статью про то, как сделать простой конденсатор своими руками.

Заряд конденсатора начинается при подключении электронного прибора к сети. В момент подключения прибора на электродах конденсатора много свободного места, потому электрический ток, поступающий в цепь, имеет наибольшую величину. По мере заполнения, электроток будет уменьшаться и полностью пропадет, когда ёмкость устройства будет полностью наполнена.

В процессе получения заряда электрического тока, на одной пластине собираются электроны (частицы с отрицательным зарядом), а на другой – ионы (частицы с положительным зарядом). Разделителем между положительно и отрицательно заряженными частицами выступает диэлектрик, в качестве которого могут использоваться различные материалы.

В момент подключения электрического устройства к источнику питания, напряжение в электрической цепи имеет нулевое значение. По мере заполнения ёмкостей напряжение в цепи увеличивается и достигает величины, равной уровню на источнике тока.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам. Нагрузка образует цепь между его пластинами, потому в момент отключения питания положительно заряженные частицы начнут двигаться по направлению к ионам.

Начальный ток в цепи при подключении нагрузки будет равняться напряжению на отрицательно заряженных частицах, разделенному на величину сопротивления нагрузки. При отсутствии питания конденсатор начнет терять заряд и по мере убывания заряда в ёмкостях, в цепи будет снижаться уровень напряжения и величины тока. Этот процесс завершится только тогда, когда в устройстве не останется заряда.

На рисунке выше представлена конструкция бумажного конденсатора:
а) намотка секции;
б) само устройство.
На этой картинке:

1.    Бумага;

2.    Фольга;

3.    Изолятор из стекла;

4.    Крышка;

5.    Корпус;

6.    Прокладка из картона;

7.    Оберточная бумага;

8.    Секции.

Ёмкость конденсатора считается важнейшей его характеристикой, от него напрямую зависит время полной зарядки устройства при подключении прибора к источнику электрического тока. Время разрядки прибора также зависит от ёмкости, а также от величины нагрузки. Чем выше будет сопротивление R, тем быстрее будет опустошаться ёмкость конденсатора.

В качестве примера работы конденсатора можно рассмотреть функционирование аналогового передатчика или радиоприемника. При подключении прибора к сети, конденсаторы, подключенные к катушке индуктивности, начнут накапливать заряд, на одних пластинах будут собираться электроды, а на других – ионы. После полной зарядки ёмкости устройство начнет разряжаться. Полная потеря заряда приведет к началу зарядки, но уже в обратном направлении, то есть, пластины имевшие положительный заряд в этот раз будут получать отрицательный заряд и наоборот.

НАЗНАЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ

В настоящее время их используют практически во всех радиотехнических и различных электронных схемах.
В электроцепи переменного тока они могут выступать в качестве ёмкостного сопротивления. К примеру, при подключении конденсатора и лампочки к батарейке (постоянный ток), лампочка светиться не будет. Если же подключить такую цепь к источнику переменного тока, лампочка будет светиться, причем интенсивность света будет напрямую зависеть от величины ёмкости используемого конденсатора. Благодаря этим особенностям, они сегодня повсеместно применяются в цепях в качестве фильтров, подавляющих высокочастотные и низкочастотные помехи.

Конденсаторы также используются в различных электромагнитных ускорителях, фотовспышках и лазерах, благодаря способности накапливать большой электрический заряд и быстро передавать его другим элементам сети с низким сопротивлением, за счет чего создается мощный импульс.

Во вторичных источниках электрического питания их применяют для сглаживания пульсаций при выпрямлении напряжения.

Способность сохранять заряд длительное время дает возможность использовать их для хранения информации.

Использование резистора или генератора тока в цепи с конденсатором позволяет увеличить время заряда и разряда ёмкости устройства, благодаря чему эти схемы можно использовать для создания времязадающих цепей, не предъявляющих высоких требований к временной стабильности.

В светильниках применяется  для компенсации реактивной мощности.

 

 

Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанций, характеризуется их активной и реактивной мощностью. Активная мощность потребляется электроприемниками, преобразуясь в тепловую, механическую и другие виды энергии. Реактивная мощность характеризует электроэнергию, преобразуемую в энергию электрических и магнитных полей. В электрической сети и ее электроприемниках происходит процесс обмена энергией между электрическими и магнитными полями. Устройства, которые целенаправленно участвуют в этом процессе, называют источниками реактивной мощности(ИРМ). Такими устройствами могут быть не только генераторы электрических станций, но и синхронные компенсаторы, реакторы, конденсаторы, реактивной мощностью которых управляют по определенному закону регулирования с помощью специальных средств.

Реактивная мощность снижает эффективность использования всей энергосистемы, ее пытаются максимально снизить с помощью конденсаторных установок.

Пусковой конденсатор для электродвигателя — Electrointer

Пусковой конденсатор – устройство, необходимое для стабильной работы электродвигателя. Он начинает работать непосредственно в момент старта электромотора, так как именно в это время на двигатель действует наибольшая нагрузка. Как только двигатель выходит на рабочую частоту, пусковой конденсатор отключается и больше не используется до следующего запуска. Он отвечает только за запуск двигателя под нагрузкой, также он обеспечивает сдвиг фаз меж пусковой и рабочей обмоткой.

Конструкция и назначение пускового конденсатора

Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрический заряд: он состоит из двух проводящих пластик, расположенных на небольшом отдалении друг от друга и разделенных диэлектрическим материалов. Все конденсаторы обладают несколькими характерными особенностями:

• Специальный материал выполняет функции диэлектрика. Для конденсаторов пускового типа эту роль часто играет оксидная пленка, которая наносится на электрод.
• Полярные накопители отличаются небольшими габаритными размерами, которые сочетаются с внушительной емкостью.
• Неполярные конденсаторы больше по размеру, однако их можно устанавливать в цепь, не учитывая полярность.

Пусковой конденсатор двигателя выполняет несколько функций: он повышает показатели магнитного потока и пусковой момент, в результате работоспособность электромотора улучшается. Если этого элемента нет в системе, срок эксплуатации двигателя значительно сокращается, в его работе намного раньше возникнут различные неполадки.

Схема подключения двигателя с пусковым конденсатором

Пусковой конденсатор для электродвигателя играет важную защитную роль, поэтому он является обязательным компонентом схемы. При сборке цепи питания необходимо учитывать несколько обязательных моментов:

• В цепи присутствует рабочий конденсатор, он используется в течение всего времени работы электродвигателя.
• Перед рабочим конденсатором предусматривается разветвление, идущее на выключатель.
  Он отвечает запуск электродвигателя.
• Пусковой конденсатор подключается к цепи после конденсатора. При подаче сигнала он успевает начать работать в течение нескольких секунд, в то время как ротор начинает набирать обороты.
• Электрическая цепь от обоих конденсаторов идет к электромотору.

Таким образом пусковой и рабочий конденсатор подключаются к цепи параллельно, но первый работает только несколько секунд до выхода двигателя на рабочий уровень показателей, а второй – в течение всего времени эксплуатации двигателя.

Помощь при выборе пусковых конденсаторов

АО «Электроинтер» поможет подобрать и купить пусковой конденсатор подходящей емкости. Сотрудники компании предоставят подробную информацию по работе электрической цепи и помогут определиться с выбором оборудования. Получите необходимые консультации специалистов, чтобы обеспечить стабильную работу двигателя и защитить его от износа.

---

Что такое конденсатор

Зачем нам нужен конденсатор в цепи

Этот пост о Что такое конденсатор , Зачем нам нужен конденсатор в цепи и Работа конденсатора . Конденсатор является вторым важным элементом в триаде пассивных электронных компонентов. Очень трудно найти любую электронную или электрическую схему без конденсатора. Конденсатор накапливает заряд и может действовать как батарея. Необходим в схемах фильтров для минимизации всплесков напряжения, сглаживания изменений напряжения. Как и резисторы, конденсаторы также могут создавать сеть делителей напряжения.

Что такое емкость

Емкость – это свойство, которое сохраняет входную энергию в виде электрического заряда и возвращает почти всю накопленную энергию другим элементам цепи. Конденсатор является пассивным электрическим компонентом, обладающим свойством емкости. Используя аналогию с водой, конденсатор похож на ведро с водой. Емкость определяет способность (способность) конденсаторов накапливать электрическую энергию, так же как емкость ведра удерживать воду. Чем больше емкость, тем больше емкость для накопления заряда. Количество электронов, хранящихся в конденсаторе, также известно как емкость. Единица емкости Фарада (Ф) . Конденсатор емкостью 1 Ф очень редко встречается в цепях. Обычно конденсатор используется в диапазоне от микро до пико Фарада.

Единицы измерения емкости

Что такое конденсатор

Конденсатор представляет собой пассивный компонент с двумя выводами, обладающий свойством емкости. Это свойство электризует (заряжает электричеством) конденсатор с входным напряжением. Поскольку конденсаторы конденсируют (хранят) электричество, они также известны как конденсатор .

С этим определением мы можем определить емкость как,

Емкость, заряд и напряжение конденсатора

Символ конденсатора выглядит как две параллельные линии, одна из которых кривая или плоская. Есть два типа символов цепи конденсатора; Неполяризованный и поляризованный .

Символы цепи конденсатора

(Поляризованный компонент асимметричен. Полярность делает компонент однонаправленным. Это дает компоненту уникальную позицию размещения в цепи. )

Как устроен конденсатор

Основная структура конденсатора состоит из двух параллельных металлических фольга (очень тонкие листы металла). Металлическая фольга действует как электрод. Диэлектрический материал используется в качестве изолятора для разделения металлических фольг. Термин «ди» в диэлектрике относится к размещению между двумя (ди) фольгами, а «электрический» означает, что он удерживает электрическое поле. Символ цепи конденсатора почти похож на базовую структуру конденсатора.

Базовая структура конденсатора

В качестве диэлектрического материала используются изоляционные материалы, такие как стекло, резина, керамика, пластик, бумага и т. д. В качестве материала для металлической фольги используются тантал, алюминий, слюда и т. д. Работа и конструкция конденсатора определяют его емкость в соответствии со следующими двумя соотношениями: в среде устанавливается электрическое поле), ϵ ₀ – диэлектрическая проницаемость воздуха (вакуума) с постоянным значением 8,85 × 10−12 Фарад/метр, ϵ _r – диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала/относительная диэлектрическая проницаемость/диэлектрическая проницаемость. Типичные значения диэлектрической проницаемости для различных широко используемых диэлектрических материалов: вакуум = 1, воздух = 1,006, бумага = 3,85, слюда = 3–6, стекло = 3–10 и т. д. Кроме того, «A» обозначает площадь пластины, а «d». ‘ — расстояние между пластинами.

Как работает конденсатор Работа конденсатора

Электрический заряд является основой таких компонентов, как конденсатор. Конструкция конденсатора показывает, что между двумя металлическими фольгами есть зазор. Следовательно, при прохождении электрического тока через конденсатор из-за зазора заряд «застывает» на металлической фольге. Фольга с большим количеством электронов получает отрицательный заряд, а фольга с меньшим количеством электронов получает положительный заряд. Диэлектрический материал, присутствующий между металлическими фольгами, не позволяет зарядам притягиваться друг к другу. Следовательно, эти постоянные заряды образуют электрическое поле. Эта структура напоминает батарею. Следовательно, конденсатор действует как батарея. Конденсатор и батарея хранят электрическую энергию в виде электрического заряда и химической энергии соответственно.

Зарядка и разрядка конденсатора

Давайте рассмотрим простой пример, чтобы понять, как емкость позволяет конденсатору работать как батарея.

Конденсатор как источник постоянного напряжения

Два переключателя управляют двумя частями схемы. Конденсатор имеет цилиндрическую форму и выглядит как небольшая батарея постоянного тока. Смотрите анимацию внимательно..!!!
Когда верхний переключатель замкнут, а нижний разомкнут, конденсатор соединяется с аккумулятором и изолируется от других элементов цепи. Это начинается зарядка конденсатора. Конденсатор некоторое время находится в состоянии зарядки, при этом внутри конденсатора создается определенное напряжение.

В цепи присутствует светодиод, демонстрирующий разрядку конденсатора. Когда верхний переключатель разомкнут, а нижний замкнут, конденсатор изолируется от батареи и соединяется с другими элементами схемы. Теперь конденсатор действует как источник напряжения. Внимательно посмотрите на интенсивность света светодиода и падение напряжения на конденсаторе. При запуске конденсатор легко обеспечивает минимальное необходимое прямое напряжение для светодиода. Но когда напряжение конденсатора начинает уменьшаться; сила света светодиода также уменьшается. Наконец, светодиод выключается, но в конденсаторе все еще остается небольшое напряжение, которое меньше минимального прямого напряжения светодиода.

Почему конденсатор блокирует постоянный ток и пропускает переменный

Возможно, вы читали или слышали о странном поведении конденсаторов в отношении сигнала постоянного тока. Говорят, что конденсаторы блокируют постоянный ток, на самом деле это следует писать как блоки конденсаторов

постоянного тока . Возникает вопрос почему так? На этот вопрос есть два ответа. Если мы посмотрим на конструкцию конденсатора, то увидим, что между двумя проводящими материалами есть крошечный зазор. Этот зазор блокирует путь постоянного тока и не позволяет ему протекать через конденсатор. Это может показаться очень общим и простым объяснением. Но есть и математическое доказательство.
Ток, протекающий через конденсатор, зависит как от емкости, так и от изменения напряжения. Математическое выражение для этого:

Ток в конденсаторе

Существует производная (изменяющаяся во времени) напряжения в уравнении тока. В случае сигнала переменного тока напряжение непостоянно (непрерывно меняется), а в случае сигнала постоянного тока напряжение постоянно. По правилам производная устойчивой (постоянной) величины равна нулю. Следовательно, для сигнала постоянного тока приведенное выше уравнение дает значение I, равное нулю. Это причина того, что конденсатор блокирует постоянный ток, но пропускает переменный ток.

Надеюсь, вам понравилось читать этот пост, и теперь вы знаете, что такое конденсатор и зачем он нужен в схеме. Конденсаторы являются ключевым компонентом фильтрующей части, присутствующей в каждой цепи питания.

В следующем посте мы узнаем о постоянной времени и комбинациях конденсаторов. Спасибо за прочтение.

О Ганеше Патиле

Ганеш Гопал Патил получил степень магистра в области встроенных систем. Он получил степень бакалавра технических наук в области электроники и телекоммуникаций. Его текущие интересы включают проектирование встраиваемых систем на основе микроконтроллеров.

Назад Защита от обратного тока с помощью диода

Далее Как конденсатор работает с постоянным током

Конденсаторы переменного тока: можно ли заменить мой?

Конденсатор переменного тока является важной частью кондиционера. Если он выйдет из строя, вся система не будет работать. Мы обсудим, что такое конденсатор, как он работает и как наши специалисты его заменяют.

Что такое конденсатор переменного тока?

Конденсатор переменного тока — это устройство, которое помогает накапливать и высвобождать электрическую энергию в системе кондиционирования воздуха. Конденсатор подключен к компрессору, сердцу блока переменного тока. Когда переменный ток включен, конденсатор накапливает энергию в своем электрическом поле. Когда компрессор работает, он потребляет энергию от конденсатора, чтобы обеспечить его плавный запуск и работу.

Конденсаторы переменного тока являются важными компонентами, которые могут привести к отключению всей системы HVAC. Если конденсатор переменного тока вышел из строя, его необходимо отремонтировать. Когда это происходит, кондиционер должен поддерживать прохладу в помещении. Это приводит к тому, что ваш кондиционер изнашивается быстрее и потребляет больше электроэнергии, чем должен.

Несмотря на свое сходство с батареями, конденсаторы не являются батареями, вопреки распространенному мнению. Конденсаторы необходимо подключить к существующим кабелям системы кондиционирования. Поскольку конденсаторы переменного тока находятся под высоким напряжением, они чрезвычайно опасны. Они могут нанести ущерб, если с ними неправильно обращаться или даже если к ним прикоснуться.

Что делает конденсатор кондиционера?

Конденсатор кондиционера отвечает за питание компрессора и вентиляторов. Конденсатор хранит электричество, чтобы его можно было высвобождать контролируемым образом. Это помогает компрессору быстро запуститься, не создавая чрезмерной нагрузки на систему.

Конденсатор также гасит электрический ток, протекающий по системе. Если ток не регулируется, это приведет к нестабильной работе компрессора и вентиляторов. Это может привести к преждевременному выходу из строя этих компонентов.

Конденсаторы и временные батареи — это методы обеспечения постоянного потока электроэнергии. Емкость конденсатора переменного тока измеряется в микровольтах, единица измерения микрофарад. Напряжение конденсатора пропорционально току, протекающему через него. Более высокое напряжение позволяет протекать большему количеству тока. Кроме того, он поглощает и накапливает электроэнергию, обеспечивая эффективную и стабильную работу кондиционера.

Типы конденсаторов переменного тока

Конденсаторы доступны в различных размерах и обычно используются для запуска других компонентов системы HVAC. Помимо очевидных пусковых и рабочих конденсаторов, существует множество других конденсаторов.

В отличие от пусковых конденсаторов, рабочие конденсаторы используются в вентиляторах, двигателях вентиляторов и компрессорах. Давайте рассмотрим три самых популярных типа конденсаторов переменного тока и несколько особенно интригующих вариантов.

1. Однолинейный конденсатор: Однолинейный конденсатор представляет собой простое устройство с двумя выводами. Он используется в небольших системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и печах, где он будет питать один двигатель за раз с напряжением, достаточным для его работы.

2. Пусковой конденсатор. Пусковой конденсатор переменного тока предназначен для быстрого включения и запуска вашего кондиционера, но его можно найти не только в тепловых насосах или холодильниках. Есть два стиля: один с клеммами на каждом конце, который подключается к обычной розетке, и другой, где вам нужен дополнительный шнур для питания.

3. Конденсатор двойного действия. Конденсаторы двойного действия представляют собой два разных типа накопителей энергии в одном. Их легко идентифицировать, потому что у них есть три клеммы сверху, как у обычных аккумуляторов. Тем не менее, у них есть дополнительный набор, который защелкивается при подключении соединительными проводами или кабелями питания для вентиляторов, моторных приводов, потолочных светильников и катушек. Конденсаторы двойного действия обеспечивают резервное копирование систем премиум-класса, таких как кондиционеры, холодильники, стиральные машины, духовки, морозильники, варочные панели, микроволновые печи и печи.

Признаки неисправного конденсатора кондиционера

Несколько предупреждающих знаков указывают на то, что конденсатор вышел из строя или требует замены.

1. Не включается: Если ваша система не запускается при включении, это может быть признаком неисправности конденсатора. Если в системе возникают проблемы с запуском, это может быть вызвано несколькими причинами, но неисправный конденсатор является одной из них.

2. Не охлаждается должным образом. Еще одним предупреждающим признаком является то, что ваша система работает, но не охлаждается должным образом. Это может быть связано с тем, что компрессор не получает достаточной мощности, что может быть вызвано неисправным конденсатором.

3. Более высокие счета за электроэнергию: Если вы заметили, что ваши счета за электроэнергию увеличиваются, это также может быть признаком того, что ваш конденсатор выходит из строя. Неисправный конденсатор может привести к тому, что ваша система будет работать тяжелее, что приведет к потреблению большего количества энергии и увеличению ваших счетов.

4. Жужжание. Если вы слышите жужжание кондиционера, это также может быть признаком неисправности конденсатора. Неисправный конденсатор может привести к нестабильной работе компрессора и вентиляторов, создавая жужжащий шум.

Что приводит к выходу из строя конденсатора кондиционера?

Несколько причин могут привести к выходу из строя конденсатора кондиционера.

1. Возраст: со временем конденсаторы могут высохнуть и стать менее эффективными. Вот почему важно регулярно обслуживать кондиционер, чтобы своевременно обнаруживать любые потенциальные проблемы.

2. Колебания напряжения. Колебания напряжения в вашем доме могут привести к выходу из строя конденсатора. Очень важно, чтобы у вашего кондиционера был предохранитель от перенапряжений.

3. Перегрев: Если конденсатор перегревается, он может выйти из строя. Убедитесь, что вокруг кондиционера имеется достаточный поток воздуха.

4. Поврежденные детали: Если какие-либо детали вашего кондиционера повреждены, это может привести к выходу из строя конденсатора.

Замена конденсатора переменного тока

Если вы считаете, что ваш конденсатор может выйти из строя, важно заменить его как можно скорее. Если вам неудобно заменять конденсатор самостоятельно, вы можете нанять профессионала, который сделает это за вас. Наши технические специалисты следуют описанному ниже процессу.

1. Найдите подходящий конденсатор для замены: мы всегда заменяем конденсатор на конденсатор с таким же напряжением и емкостью. Важно знать марку и модель вашего кондиционера, чтобы подобрать правильный конденсатор. Эта информация напечатана непосредственно на конденсаторе.

2. Перед ремонтом выключите кондиционер. Несмотря на то, что это может показаться очевидным, это очень важный момент, который следует учитывать. Работа с высоковольтным оборудованием опасна, если не приняты надлежащие меры предосторожности.

3. Разрядите конденсатор. Конденсатор является важным компонентом вашего кондиционера. Он хранит энергию, которая будет использована, когда она потребуется устройству, поэтому мы разряжаем эту накопленную мощность перед использованием или после утилизации, чтобы избежать травм. Чтобы обезопасить вас и вашу семью, мы всегда носим надлежащее защитное снаряжение.

4. Делайте заметки: когда мы удаляем старый конденсатор, мы фотографируем или отмечаем ориентацию проводов и соединения.