Твердотельный конденсатор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 июня 2016; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 июня 2016; проверки требуют 2 правки.

Твердотельный конденсатор — конденсатор, в котором вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер (например поли-3,4-этилендиокситиофен, англ. PEDT) или полимеризованный органический полупроводник (например комплексная соль тетрацианхинодиметана, англ. TCNQ). Также используются названия OS-CON (торговая марка Sanyo), AO-CAPS (англ. Aluminum Organic Polymer Capacitors), OC-CON (англ. Organic Conductive Polymer Aluminum Electrolytic Capacitor), FPCAP (англ. Functional Polymer Capacitors).

Отличия от конденсаторов с жидким электролитом[править | править код]

• Значительно больший срок службы 50000 часов рассчитывается на температуру 85°C
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR) меньше по величине по сравнению с сопротивлением жидко-электролитического конденсатора и слабо зависит от температуры. Поэтому необходима меньшая ёмкость для использования твердотельного конденсатора в качестве шунтирующего (по переменной составляющей). Тем не менее не все модели имеют ЭПС меньшее чем у аналогичных жидко-электролитических^[1].
• Рабочие напряжения до 35 Вольт.
• Более высокая цена

• Катод — алюминиевая или танталовая фольга.
• Прокладка, пропитанная электролитом.
• Анод — алюминиевая или танталовая фольга с оксидным слоем.

Лента скручивается в рулон и упаковывается в корпус (с выводами или для поверхностного монтажа). Твердотельные конденсаторы не имеют клапана или насечки на корпусе, так как твёрдый электролит не способен вскипеть и вызвать взрыв корпуса.

Конденсаторы Sanyo OS-CON запущены в производство в 1983^[1] г. Первоначально они применялись в серверах и рабочих станциях. К началу 2000-х полимерные конденсаторы используются в большей части потребительского аппаратного обеспечения.

Ухудшение характеристик электролитических конденсаторов связано, прежде всего, с высыханием электролита. Поэтому срок службы устройств с такими конденсаторами ограничен. Кроме того, жидкий электролит может закипеть при неправильном использовании и при высоких температурах, что приводит к разрыву корпуса конденсатора. Твердотельные конденсаторы имеют более стабильные характеристики, которые в меньшей степени зависят от условий эксплуатации и возраста самого конденсатора. Использование твердотельных конденсаторов позволяет значительно увеличить время работы электронных устройств и стабильность их параметров.

Электрохимический суперконденсатор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Электрохими́ческие суперконденса́торы (англ. electrochemical supercapacitors) — разновидность суперконденсаторов, в которой сохранение энергии происходит с участием обратимых окислительно-восстановительных электрохимических процессов (фарадеевских процессов) в приповерхностном слое электродного материала.

В электрохимических суперконденсаторах при заряде происходят окислительно-восстановительные электрохимические реакции в тонких адсорбционных моно- и полимолекулярных пленках на границах электрод — электролит. При разрядке эти же реакции идут в обратном направлении. Таким образом, в электрохимических суперконденсаторах энергия накапливается в форме внутренней энергии поверхностных соединений на границе электрод — электролит. Характеристики таких накопителей энергии в большой степени зависят от свойств применяемых в них электродов и их конструкции. Основным отличием электрохимических суперконденсаторов от аккумуляторов является то, что электрохимические процессы происходят исключительно на поверхности электрода, что приводит к более высокой скорости протекания электрохимических процессов за счет отсутствия диффузионных затруднений.

По сравнению с традиционными суперконденсаторами (ионисторами), наиболее серьёзным недостатком электрохимических конденсаторов является меньшая устойчивость электродных материалов к химической и электрохимической деградации. Это приводит к сокращению максимального количества циклов заряда-разряда до нескольких тысяч или десятков тысяч, в зависимости от типа используемого электродного материала.

Основным преимуществом электрохимических конденсаторов по сравнению с аналогами является их потенциально более высокая электроёмкость при сопоставимой мощности. Удельная электроёмкость наиболее совершенных электродов, используемых в ионисторах, обычно не превышает 300—400 Ф/г, в то время как для современных электродов на основе оксидов и гидроксидов рутения ёмкость 600—700 Ф/г не является предельной. Другими известными электродными материалами для электрохимических суперконденсаторов являются нанокристаллические оксиды и гидроксиды никеля и марганца.

Современные электрохимические конденсаторы часто имеют асимметричную конструкцию, в которой на одном электроде накопление энергии происходит в двойном электрическом слое, а на другом — благодаря протеканию фарадеевских процессов. Таким образом, используются положительные стороны суперконденсаторов и электрохимических суперконденсаторов. Электрохимические конденсаторы этого типа в настоящее время представляются наиболее перспективными для дальнейшего усовершенствования.

Новосибирский завод конденсаторов — Википедия

Новосибирский завод конденсаторов (сокр. НЗК) — один из крупнейших заводов г. Новосибирска, имеет богатую 50-летнюю историю. Историческое направление деятельности — разработка и производство конденсаторов различного типа, конденсаторных установок регулирования реактивной мощности (установки компенсации реактивной мощности или УКРМ), вакуумного коммутационного оборудования (вакуумные контакторы и вакуумные выключатели).

На 2016 год НЗК является открытым акционерным обществом, полное название —

ОАО Производственное объединение Новосибирский завод конденсаторов (сокр. ОАО ПО НЗК).

1953 год — утверждение министерством проектного задания на строительство завода.

1954 год — начало строительства завода и закладка первого жилого дома.

1959 год — ввод НЗК в число действующих.

1962 год — организация СКБ при заводе.

1966 год — достижение НЗК проектной мощности.

1967 год — начало работы НЗК с 2 выходными днями и выплаты первой 13-й зарплаты.

1970 год — начало массового выпуска товаров народного потребления.

1970 год — открытие санатория-профилактория «Голубой залив».

1971 год — первые орденоносцы НЗК.

1978 год — ввод в эксплуатацию спортивного зала.

1992—1995 годы — преобразование завода в открытое акционерное общество «Новосибирский завод конденсаторов»

2001 год — НЗК вошёл в состав промышленного холдинга «СЭЙВУР Менеджмент».

2009 год — начало производства установок компенсации реактивной мощности.

2011 год — начало производства вакуумного коммутационного оборудования (вакуумные контакторы и вакуумные выключатели).

2013 год — На заводе запускается производство комплектующих для УКРМ 0,4 кВ. В первую очередь, это антирезонансные дроссели 0,4 кВ от 5 до 50 квар.

2014 год — Номенклатура комплектующих для УКРМ 0,4 кВ расширена и теперь производятся тиристорные контакторы на 25 и 50 квар^[1].

Завод конденсаторов

В июле 1953 года Совет Министров СССР принял постановление о строительстве в стране группы специализированных заводов по производству радиодеталей. В числе их было предусмотрено строительство завода радиодеталей в Новосибирске.

Стройплощадка ГЭС[править | править код]

Строительную площадку для НЗК подобрали вблизи стройплощадки ГЭС для того, чтобы эффективней использовать строительную базу Гэсстроя и кадры строителей. Проектное задание на строительство завода было утверждено 31 декабря 1953 года, а уже вначале 1954 года завод был зарегистрирован в Госстрое СССР. Первым директором завода был назначен

В. Н. Хайновский.

Разработка проекта завода[править | править код]

Крайне правильным было решение о поручении разработки и проектирования НЗК Новосибирскому филиалу 5 ГСПИ (Государственный союзный проектный институт). Расположение проектирующей организации в Новосибирске имело большое положительное значение для завода, так как коммуникации между строителями, работниками завода и проектировщиками шли быстрее.

В итоге в июне 1954 года началось строительство государственного союзного Новосибирского завода радиодеталей № 2

. Имя Новосибирский завод конденсаторов было получено только в 1966 году, когда уже фактически было определено основное направление его деятельности.

Первые трудности стройки[править | править код]

Решение о стройке НЗК вблизи первой в Сибири ГЭС оказалось спорным, так как её строительство для Гэсстроя естественно было приоритетным, и поэтому стройка завода проходила крайне медленно. Более того, стройка была даже законсервирована с января по июнь 1955 года. По плану завод должен был быть запущен в 1956 году, поэтому в период 1956—1957 гг. на НЗК поступило значительное количество различного оборудования, большая часть которого была импортным, дорогостоящим. Побывавшие в 1956 году на строительстве завода министр и начальник Главка приняли решение — запустить завод в две очереди: начать выпуск продукции в первых законченных корпусах как можно раньше, а запустить НЗК целиком уже по окончанию всего строительства.

Первые сотрудники[править | править код]

Ещё в 1958 году НЗК начал набирать сотрудников для подготовки и запуска основного производства. Многие специалисты были приняты на завод переводом с других предприятий аналогичного профиля. В августе 1958 года были приняты 88 выпускниц тогда ещё Радиотехнического училища № 5. Из воспоминаний инженера Сердцевой Л. И.: «По окончании Новосибирского ТУ-5 нас 18—19-летних девчат и ребят пригласили работать на новый завод. Директор завода Хайновский В. Н. обещал, что после 2—3-х месяцев работы на строительстве, мы будем работать по своей основной специальности. Полные оптимизма, мы ехали в поселок, где ожидали увидеть „большой“ новый завод! А увидели несколько небольших корпусов и котлованы…» (1974 г.)

В результате к концу 1959 года было принято около 100 рабочих и были укомплектованы 2 цеха (инструментальный, ремонтно-механический), также некоторые лаборатории. Для сравнения, в 1974 году на НЗК работают уже тысячи рабочих, сотни инженерно-технических работников и служащих.

Интересный факт о наборе сотрудников[править | править код]

Руководители совнархоза после размышления над жалобами директоров других заводов, откуда ушли работники, отдают распоряжение директору НЗК Хайновскому В. Н. прекратить вербовку кадров с предприятий Новосибирска и Бердска. Но после объяснения директора, все же посоветовали директорам соответствующих предприятий не чинить препятствий желающим перейти на новый завод.

День рождения: 15 ноября 1959 года[править | править код]

Всеми правдами и неправдами, преодолевая множество трудностей 15 ноября 1959 года совнархоз принял решение о вводе в эксплуатацию первой очереди завода. Эта дата и считается началом истории действующего Новосибирского завода конденсаторов.

Первая продукция и первые успехи НЗК[править | править код]

Что выпускали вначале[править | править код]

В четвёртом квартале 1959 год завод уже выпускал и поставлял высоковольтные конденсаторы КБГП. Они были большие и весили более 50 кг. Далее в 1960 году освоили выпуск МБГП и пленочных конденсаторов ФГТИ. В 1962 году НЗК освоил и серийно начал выпускать 3 новых изделия, и была выпущена партия ещё одного изделия. В период 1962—1964 гг было подготовлено к производству ещё 5 изделий. К концу 1964 года была определена номенклатура слюдяных конденсаторов, а в 1965 году было освоено производство металлобумажных и пленочных конденсаторов.

Выполнение производственного плана[править | править код]

Интересный факт: в первом полугодии план выполнен не был, товарный выпуск составил 76,6 %. Но уже в 1961 году план был выполнен на 101,4 %, а рост по сравнению с 1960 году составил 218 %. Несмотря на столь внушительные темпы наращивания производства, тем не менее ещё в 1961 году строительство главного корпуса так и осталось неоконченным.

Итоги 1964 года были по-прежнему неудовлетворительны: план по товарному производству был выполнен на 94,4 %, план по ассортименту — всего 86,1 %, но экспортные поставки НЗК были выполнены полностью. Но зато уже в 1965 году все планы были успешно выполнены.

Мотивирование[править | править код]

Для достижения и поддержания поставленных планов производства было принято ряд нововведений. Так, с января 1965 года на НЗК стала внедряться новочеркасская система непрерывного планирования. А с 1967 года работникам завода уже после первого года работы на предприятии стала выплачиваться «тринадцатая» зарплата, которая была поставлена в прямую зависимость от стажа работы на заводе.

Комиссия по качеству[править | править код]

Уже с 1962 года регулярно стала работать комиссия по качеству: она заседала 14 раз. На заседаниях комиссии разрабатывались конкретные мероприятия, которые впоследствии внедрялись в производство. Так, по КБГП была внедрена высокочастотная пайка крышек и комплекс других мероприятий, что повысило производительность труда и снизило уровень брака по герметичности с 52 % до 18 %.

В настоящий момент НЗК занимается разработкой и производством конденсаторов и энергетического оборудования, а также проводит энергоаудит предприятий.

Конденсаторы[править | править код]

• ФТ — Конденсаторы пленочные постоянной ёмкости фторопластовые термостойкие
• ДМ — Пакеты конденсаторные слюдяные
• МБГЧ — Конденсаторы металлобумажные, герметизированные постоянной ёмкости
• МБГВ — Конденсаторы металлобумажные герметизированные постоянной ёмкости
• МБГО — Конденсаторы полиэтилентерефталатные металлизированные, герметизированные постоянной ёмкости
• К78-36 — Конденсаторы полипропиленовые металлизированные постоянной ёмкости
• К75-25 — Конденсаторы комбинированные фольговые, герметизированные изолированные постоянной ёмкости
• К73-27 — Конденсаторы полиэтилентерефталатные фольговые, уплотнённые, проходные постоянной ёмкости
• К73-14 — Конденсаторы полиэтилентерефталатные фольговые, постоянной ёмкости
• К72П-6 — Конденсаторы фторопластовые, фольговые герметизированные изолированные постоянной ёмкости общего применения
• К75-95 — Конденсаторы комбинированные, герметизированные, частотные, постоянной ёмкости
• К75-87 — Конденсаторы комбинированные, уплотнённые постоянной ёмкости (Автомобильные)
• К75-79 — Конденсаторные блоки защищённые, изолированные, постоянной ёмкости

Силовые конденсаторы[править | править код]

• Конденсаторы электротермические, серии ЭЭВП,
• Конденсаторы для постоянного и импульсного напряжения,
• Импульсные конденсаторы,
• Высоковольтные косинусные конденсаторы, серии КЭП (6 —10 кВ),
• Низковольтные косинусные конденсаторы, серии КПС (220 В, 400 В, 415 В, 450 В, 525 В, 690 В)

Оборудование для компенсации реактивной мощности (УКРМ)[править | править код]

• Автоматизированные конденсаторные установки с пошаговым регулированием реактивной мощности,
• Конденсаторные установки с антирезонансными фильтрами (АКУФ),
• Конденсаторные установки с тиристорными выключателями (АКУТ),
• Автоматический конденсаторный модуль (АКМ, для блочного построения УКРМ),
• Высоковольтные конденсаторные установки с автоматическим регулированием (6 —10 кВ)

Комплектующие для конденсаторных установок 0,4 кВ[править | править код]

• Конденсаторы КПС,
• Антирезонансные дроссели,
• Тиристорные контакторы,
• Конденсаторные контакторы,
• Автоматические регуляторы,
• Автоматические выключатели.

Вакуумное коммутационное оборудование[править | править код]

• Вакуумные контакторы 1,14 кВ и 6 (10) кВ.

Энергоаудит[править | править код]

Очень важен как для промышленных, так и бытовых потребителей электроэнергии и является весомой задачей анализа качества питающей сети. Включает в себя замеры качества электроэнергии, аудит подготовки проектов по компенсации реактивной мощности и итоговые рекомендации по монтажу УКРМ.

• Энциклопедия Новосибирск. Завод конденсаторов. Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 2003. — 325 с. — ISBN 5-7620-0968-8.
• История создания НЗК / Машинопись, Ред. комиссия: Бердник В. Я., Лункин Э. Г. (предс. ком.), Почевалов А. А., Федосеева Л. И. (зам. предс. ком.). — Г. Новосибирск, 1974 г. — 134 с.
• Рабочая честь / Газета НЗК. — Г. Новосибирск, номер от 5.11.1999.

Конденсатор — Wikipedia

Типик электролит конденсатор

Конденсатор (элек конденсер атамасы астында да мәгълүм булган) — электр корылмасын туплау һәм саклау өчен кулланылган җайланма. Гамәлдә йөргән конденсаторларның формалары бик төрле, әмма барысында да үткәрмәүче материал ярдәмендә аерылган кимендә ике үткәргеч бар. Электр системаларның өлешләре буларак кулланылган конденсаторлар, мәсәлән, изолятор элпә катламы ярдәмендә аерылган металл фольгадан тора.

Конденсатор — составында диэлектрик (изолятор) ярдәмендә аерылган пар үткәргечләр булган пассив электрон компонент. Әгәр дә үткәргеч арасында потенциаллар аермасы (көчәнеш) бар икән, диэлектрик аша статик электр кыры барлыкка килә. Бу кыр уңай корылманың бер “тәлинкәдә”, ә тискәре корылманың икенче “тәлинкәдә” җыелуының сәбәбе була. Энергия электростатик кырда саклана. Идеаль конденсатор Фарадларда үлчәнә торган бер генә даими зурлык, сыйдырышлык ярдәмендә тасвирлана. Ул һәрбер үткәргечтәге электрик корылмасының, алар арасындагы потенциаллар аермасына чагыштырмасы.

Конденсаторлар электрон схемаларда туры токны блоклап, алмаш токны үткәрү өчен, фильтр ятмәләрендә, егәрлек тәэмин итүче җайланмада чыгышын тотрыклау өчен, радиоларда эзләнгән ешлыкларны сайлый торган резонанс чылбырларда һәм башка максатлар өчен киң кулланылыш таба.

Сыйдырышлык зур үткәргеч өлкәләре арасында нечкә аерылыш булганда иң зур була, моннан чыгып конденсаторның үткәргечләре еш “тәлинкәләр” дип атала, бу элекке замандагы конструкция ысулларына карый. Гамәлдә исә, тәлинкәләр (рус. обкладки) арасындагы диэлектрик аз микъдарда агып китү тогы үткәрә һәм аның электр кыры көченә чикләнеше бар, нәтиҗәдә бәреп үтү көчәнеше (напряжение пробоя) бар, шул ук вакытта үткәргечләр һәм тоташтыру чыбыклары теләнмәгән эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган индуктивлык һәм эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылыкны кертә.

1745 елның октябренда, Германиядә, Помераниядә Эвальд Георг фон Кляйст югары көчәнеш электростатик генераторны тимерчыбык ярдәмендә кулда тотылган пыяла чүлмәктәге су күләменә тоташтырып, корылманы саклап булу икәнен таба.

Фон Кляйстның кулы һәм су үткәргеч ролен, ә чүлмәк диэлектрик ролен уйнаган (гәрчә механизмның детальләре вакытында дөрес итеп билгеләнмәсә дә). Фон Кляйст генераторны алып куйганнан соң тимерчыбыкны тотканнан соң авырттыргыч ялкын бәрә икәнен тапкан. Бу тәҗрибәне тасвирлый торган хатта ул “мин икенче шокны хәтта Франция патшалыгы өчен дә алмас идем” дип яза.

Киләсе елны, Нидерланд физигы Питер ван Мюсшенброэк охшаш конденсаторны уйлап тапкан, ул бу галим эшләгән Лейден Университеты исемен алып, Лейден чүлмәге дип аталган.

Соңрак Лейден банкаларның эчен һәм тышын металл фольга белән каплап, алар арасында тоташмасын өчен ара калдырып эшләнгән. Иң беренче үлчәү берәмлеге булып “чүлмәк (банка)” хезмәт иткән, ул якынча 1 нанофарадка тигез булган.

Лейден банкалары яки аннан егәрлерәк яссы пыяла тәлинкәләр белән кат-кат фольга үткәргечләр кулланылган җайланмалар эксклюзив рәвештә якынча 1900 нче елларга кадәр кулланылган, моннан соң чыбыксыз (радио) уйлап табуы стандарт конденсаторларга сорау һәм тотрыклы индуктивлыгы әзрәк булган югары ешлыклы ихтыяҗ булган конденсаторларга күчешенә этәргеч булып торган.

Элекке заманда конденсаторлар шулай ук конденсерлар буларак мәгълүм, бу термин хәзерге көннәрдә дә кай вакыт кулланыла. Максатлы рәвештә, бу термин Алессандро Вольта тарафыннан 1782-нче елда кулланылган, бу җайланманың гади изоляцияләнгән үткәргечтән күбрәк тыгызлыктагы электрик корылманы саклау сәләтенә сылтаган.

Параллель тәлинкәле (обкладкалы) конденсаторда корылмаларның аерылуы эчке электрик кырның сәбәбе була. Диэлектрик (әфлисун төстә) кырны кечерәйтә һәм сыйдырышлыкны арттыра. Параллель тәлинкәле (обкладкалы) конденсатор эшләвенең гади демонстрациясе

Конденсатор ике үткәрмәүче өлкә ярдәмендә аерылган ике үткәргечтән тора. Үткәрмәүче өлкә диэлектрик яки кайбер вакытта диэлектрик әйләнә-тирә дип атала. Гади атамалар кулланганда, диэлектрик ул электрик изолятор гына. Диэлектрик мисаллары итеп пыяла, һава, кәгазь, вакуум һәм хәтта химик яктан үткәргечләргә идентик булган ярымүткәргечнең бушату өлкәсен китерергә була. Конденсатор үзе эчендә һәм изоляцияләнгән, теләсә нинди тышкы электр кырыннан тәэсир булмаган һәм электр туклану челтәреннән корылма алмаган дип фараз ителә (?). Шулай итеп конденсатор бер-берсенә “караучы” өслекләрендә тигез һәм капма-каршы корылмаларны тота һәм диэлектрик электр кырын хасил итә. СИ берәмлекләрендә, 1 Фарад зурлыгындагы сыйдырышлык һәрбер үткәречтәге 1 Кулон коpytka җайланма аша 1 Вольт көчәнешкә сәбәп булуын аңлата.

Конденсатор электрик чылбырлардагы электрик кырларның шактый гомумиләштерелгән моделе. Идеаль конденсатор тулысынча даими сыйдырышлык C ярдәмендә тасвирлана, бу зурлык һәрбер үткәргечтәге корылманың ±Q алар арасындагы көчәнешкә бүленмәсенә (отношение?) тигез:

C=QV{\displaystyle C={\frac {Q}{V}}}

Кайбер вакытта корылма хасил итү конденсаторга механик рәвештә тәэсир итә һәм аның сыйдырышлыгы үзгәрүнең сәбәбе була. Бу очракта, сыйдырышлык инкременталь үзгәрүләр терминнары ярдәмендә тасвирлана:

C=dqdv{\displaystyle C={\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} v}}}

Энергияне саклау[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Конденсатор эчендәге үткәргечләр арасындагы корылманы “хәрәкәткә” китерү өчен эш сарыф ителгән булырга тиеш. Тышкы тәэсир бетерелгәннән соң корылмалар аермасы электр кырында дәвам ителә һәм сакланган энергия, корылмага үзенең тигез-авырлыгы (равновесие) хәленә кайтырга “рөхсәт” ителгәннән соң, иреккә чыгарыла. Электр кырнын барлыкка китерүгә сарыф ителгән эш һәм аннан соң сакланган энергия микъдары түбәндәге формула буенча исәпләнә:

W=∫q=0QVdq=∫q=0QqCdq=12Q2C=12CV2=12VQ.{\displaystyle W=\int _{q=0}^{Q}V{\text{d}}q=\int _{q=0}^{Q}{\frac {q}{C}}{\text{d}}q={1 \over 2}{Q^{2} \over C}={1 \over 2}CV^{2}={1 \over 2}VQ.}

Ток-көчәнеш мөнәсәбәте[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Электр схемадагы теләсә нинди компонент аша ток зурлыгы i(t) аның аша үтүче корылма агымының q(t) дәрәҗәсе дип билгеләнгән, әмма чын корылма ияләре, электроннар, конденсаторның диэлектрик катламы аша үтә алмыйлар; моның урынына уңай тәлинкәне (обкладканы) калдыра торган һәрбер электрон өчен тискәре тәлинкәдә (обкладкада) электрон җыела, нәтиҗәдә электрон бушату була һәм шуннан чыгып, бер электродта башка электродта җыелган тискәре корылмага тигез һәм капма-каршы электродлардагы интегралга тигез һәм шул ук вакытта элегрәк тасвирланганча, көчәнешкә пропорциональ. Теләсә нинди башлангыч (первообразная) белән кебек, интеграл алу константасы кушу өчен башлангыч көчәнеш кушыла. Бу конденсатор тигезләмәсенең интеграль формасы:

v(t)=q(t)C=1C∫t0ti(τ)dτ+v(t0){\displaystyle v(t)={\frac {q(t)}{C}}={\frac {1}{C}}\int _{t_{0}}^{t}i(\tau )\mathrm {d} \tau +v(t_{0})}.

Моннан чыгарылма зурлык (производная) алгач, һәм “С” га тапкырлагач, чыгарылма зурлык (производная) формасын табабыз:

i(t)=dq(t)dt=Cdv(t)dt{\displaystyle i(t)={\frac {\mathrm {d} q(t)}{\mathrm {d} t}}=C{\frac {\mathrm {d} v(t)}{\mathrm {d} t}}}.

Конденсаторның “көзге чагылышы” булып индуктивлык кәтүге тора, ул энергияне электр кырда түгел, ә магнит кырында саклый. Аның ток-көчәнеш мөнәсәбәте (отношение?) конденсатор тигезләмәләрендә ток һәм көчәнешләрне урыннары белән алыштыргач һәм C ны индуктивлык L белән алыштыргач, табып була.

Даими ток схемалары[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Конденсаторның корылма алуын күрсәтүче гади резистор-конденсатор чылбыры.

Составында бер-бер артлы тоташтырылган резистор, конденсатор, ялгау җайланмасы һәм даими ток чыганагы гына булган схема “корылма алу схемасы” атамасы астында билгеле. Әгәр дә t = 0 дә конденсатор корылма алмаган, ә ялгау җайланмасы ачык икән Кирхгоф законыннан чыгып:

V0=vresistor(t)+vcapacitor(t)=i(t)R+1C∫0ti(τ)dτ.{\displaystyle V_{0}=v_{\text{resistor}}(t)+v_{\text{capacitor}}(t)=i(t)R+{\frac {1}{C}}\int _{0}^{t}i(\tau )\mathrm {d} \tau .}

дип язып була.

Чыгарылма зурлык (производная) чыгару һәм аны “С” га тапкырлау беренче тәртип дифференциаль тигезләмәсен бирә:

t = 0 булганда, конденсатор аша көчәнеш нульгә тигез һәм резистор аша көчәнеш V₀. Шуннан чыгып, башлангыч ток i (0) =V₀ /R. Шуны исәпкә алып, дифференциаль тигезләмә түбәндәге тигезләмәне бирә:

i(t)=V0Re−t/τ0{\displaystyle i(t)={\frac {V_{0}}{R}}e^{\,^{\textstyle -t/\tau _{0}}}}

v(t)=V0(1−e−t/τ0),{\displaystyle v(t)=V_{0}\left(1-e^{\,^{\textstyle -t/\tau _{0}}}\right),}

монда τ₀ = RC системаның вакыт константасы.

Конденсатор чыганакның көчәнеше белән тигез-авырлыкка (equilibrium, равновесие) җиткәч, резистор аша көчәнеш һәм бөтен схема аша экспоненциаль кими. Корылма алган конденсаторның корылмасын “бетерү” экспоненциаль кимүнең мисалы булып тора ала, тик монда конденсаторның башлангыч көчәнеше V₀ны алыштыра һәм ахырдагы көчәнеш нульгә тигез.

Алмаш ток схемалары[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Бирелгән ешлыкта синусоидаль рәвештә үзгәрүче көчәнеш һәм синусоидаль рәвештә үзгәрүче ток мөнәсәбәтен (отношение) һәм фаза аермасын электр импеданс, электр реактивлыкларның вектор суммасы һәм электр каршылык тасвирлый. Фурье анализы ярдәмендә теләсә нинди сигнал ешлыклар спектры ярдәмендә күрсәтелергә мөмкин, шуннан чыгып схеманың төрле ешлыкларга реакциясен табарга була. Конденсаторларның реактивлыгы һәм импедансы (шул ук тәртиптә күрсәтелгәнчә):

X=−1ωC=−12πfC{\displaystyle X=-{\frac {1}{\omega C}}=-{\frac {1}{2\pi fC}}}

Z=1jωC=−jωC=−j2πfC{\displaystyle Z={\frac {1}{j\omega C}}=-{\frac {j}{\omega C}}=-{\frac {j}{2\pi fC}}}

монда j — уйланма берәмлек һәм ω синусоидаль сигналның почмак тизлеге. -j фазасы алмаш көчәнеш V = Z I алмаш токтан 90^ока калышканын ? күрсәтә; токның уңай фазасы конденсатор корылма алганда, көчәнешнең артуын күрсәтә; нуль тогы билгеле мизгелдәге даими көчәнешкә карый.

Сыйдырышлыкның артуы һәм ешлыкның артуы белән импедансның кимүен исегездә тотыгыз. Ягъни, югарырак ешлыктагы сигнал яки зуррак сыйдырышлык булганда, ток амплитудасына караган түбәнрәк көчәнешнең сәбәбе була – алмаш токның “кыска ялганышы” (яки AC coupling). Һәм киресенчә, бик түбән ешлыклар өчен реактивлык югары булачак, хәтта конденсатор алмаш ток анализында ачык чылбыр диярлек булганга кадәр – ул ешлыклар фильтрлана.
Конденсаторлар, резистор белән индуктив кәтүкләреннән аермалы буларак, импеданс тасвирлаучы характеристикаларга (мәсәлән, сыйдырышлыкка) “инверс” рәвештә пропорциональ булуы белән аерылып торалар.

Параллель тәлинкәле модель[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Диэлектрик (d) ике үткәрүче тәлинкә арасында урнашкан, һәрбер тәлинкә “А” өлкәсе дип билгеләнгән.

Иң гади конденсатор үткәрүчәнлеге (һава кебек) ε булган диэлектрик ярдәмендә аерылган ике параллель тәлинкәдән тора. Модель шулай ук башка геометрияле җайланмалар өчен сыйфатлы алдан фараз итүләр өчен кулланылырга мөмкин. Тәлинкәләр бер формада “А” өлкәсендә колач алган һәм аларның яссылыгында ±ρ = ±Q/A корылма тыгызлыгы бар дип фараз ителә. Тәлинкәләрнең киңлеге аларның арасы d дан күпкә зуррак дип фараз итеп, җайланма үзәгендә электр кыры амплитудасы E = ρ/ε га тигез булып, бертөрле булачак. Көчәнеш тәлинкәләр арасындагы электр кырыннан линиялы интегралга тигез:

V=∫0dEdz=∫0dρεdz=ρdε=QdεA.{\displaystyle V=\int _{0}^{d}E\mathrm {d} z=\int _{0}^{d}{\frac {\rho }{\varepsilon }}\mathrm {d} z={\frac {\rho d}{\varepsilon }}={\frac {Qd}{\varepsilon A}}.}

C = Q/V ны куеп, сыйдырышлыкның мәйдан арту белән артуы һәм ара арту белән кимүе ачыклана:

C=εAd{\displaystyle C={\frac {\varepsilon A}{d}}}.

Шулай итеп, югары үткәрүчәнлекле материаллардан ясалган, зур мәйданлы тәлинкәләле һәм тәлинкәләр арасында ара кечкенә булган җайланмаларда сыйдырышлык иң зур була. Шулай да, озынлык берәмлегенә диэлектрик көчен V_d ны кулланып, энергия саклануның максимумын табабыз:

E=12CV2=12εAd(Vdd)2=12εAdVd2{\displaystyle E={\frac {1}{2}}CV^{2}={\frac {1}{2}}{\frac {\varepsilon A}{d}}(V_{d}d)^{2}={\frac {1}{2}}\varepsilon AdV_{d}^{2}}

Энергия максимумының диэлектрик күләменең, үткәрүчәнлекнең, һәм озынлык берәмлегенә диэлектрик көчнең функциясе булганын күрәбез. Шулай итеп, тәлинкә мәйданнарын арттырып, шул ук вакытта аларның арасын киметү диэлектрик күләм бер үк дәрәҗәдә булганда конденсаторның күпме микъдар энергия саклавына үзгәреш кертми.

Элегрәк күрсәтелгән формулалар төгәл булсын өчен, тәлинкәләр арасы тәлинкә яссылыклары мәйданнарыннан күпкә әзрәк дигән фаразы дөрес булырлык итеп, тәлинкәләр арасын арттырганда сак булырга кирәк.

Берничә параллель тоташтырылган конденсатор.

Челтәрләр[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Параллель конденсаторлар өчен

Параллель конфигурациядә конденсаторларның һәрберсе шул ук куелган көчәнешкә ия. Аларның сыйдырышлыгы кушыла. Корылма аларның зурлыгы нисбәтендә өлешләп бүленә. Параллель тәлинкәләрне (обкладка) күрсәтү өчен схематик диаграмманы кулланып, һәрбер конденсаторның гомуми өслек мәйданына өлеш кертүен ачык күреп була.

Ceq=C1+C2+⋯+Cn{\displaystyle C_{eq}=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}}

Бер-бер артлы тоташтырылган конденсаторлар өчен

Бер-бер артлы тоташтырылган берничә конденсатор.

Бер-бер артлы тоташтырылуда, схематик диаграмма тәлинкәләрнең өслеге түгел, ә аеру арасы кушылганын ачыклый. Конденсаторларның һәрберсе бер-бер артлы тоташтырылган аерым конденсатор корылмасына тигез моменталь корылманы саклый. Гомуми бер очтан икенче очка кадәр көчәнеш аермасы һәрбер конденсаторның сыйдырышлыгының кире зурлыгына кушыла. Тулаем алганда, бер-бер артлы тоташтырылган конденсаторлар схемасы үзен, аның составына кергән теләсә нинди компоненттан да “кечерәк” булган конденсатор кебек тота.

1Ceq=1C1+1C2+⋯+1Cn{\displaystyle {\frac {1}{C_{eq}}}={\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{C_{n}}}}

Конденсаторлар югарырак эш көчәнеше, мәсәлән югары көчәнеш “туклану” җайланмасын тотрыкландыру өчен, бер-бер артлы тоташтырылыра. Тәлинкәләр аермасында нигезләнгән, көчәнеш дәрәҗәләре кушыла. Мондый кулланышта, берничә бер-бер артлы тоташтырылган чылбырлар үз чиратында параллель тоташып, матрица хасил итә алалар. Моның максаты артык корылма куймыча, һәрбер конденсаторның энергия саклау сәләтен максималь дәрәҗәгә җиткерү.

Бер-бер артлы тоташтыру шулай ук электролитик конденсаторны алмаш ток схемасында эшләргә яраклы итү өчен дә кулланыла.

Конденсаторлар идеаль конденсаторлар тигезләмәсеннән берничә үзенчәлеге белән аерылып торалар.Шуларның кайберләре (мәсәлән, агып китү тогы һәм паразит тәэсирләр) сызыкча рәвештә, яки сызыкча рәвештә икәнлеген фараз итәргә була торган, һәм алар белән конденсаторның эквивалент схемасына виртуаль компоненталар өстәп, эш итәргә була. Шуннан соң схема анализының гади методлары кулланылырга мөмкин. Башка очракларда, мәсәлән, бәреп үтү көчәнеше белән, тәэсир линиялы рәвештә түгел, һәм нормаль (сызыкча) схема анализын кулланылырга мөмкин түгел булганда, бу тәэсир белән аерым эшләргә кирәк. Шулай ук тагын бер, линиялы булырга мөмкин, әмма сыйдырышлыкның даими дигән фаразны инкяр итә торган төркем бар. Моның мисалы булып, температурага бәйлелек тора.

Бәреп үтү көчәнеше[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Диэлектрик көч атамасы алган E_ds билгеле бер электр кыры куелгач, конденсатордагы диэлектрик үткәргечкә әверелә. Шул эффект күзәтелгәндә, куелган көчәнеш бәреп үтү көчәнеше дип атала һәм ул диэлектрик көчнең продукты һәм конденсаторлар арасындагы аермага бәйле:

Vbd=Edsd{\displaystyle V_{\text{bd}}=E_{\text{ds}}d}

Конденсаторда саклана ала торган энергия бәреп үтү көчәнеше белән чикләнгән. Сыйдырышлык һәм бәреп үтү көчәнеше диэлектрик “юанлыгы” белән шкала куелганлыктан, билгеле бер диэлектрик кулланып эшләнгән конденсаторларның максималь энергия тыгызлыгы чагыштырмача бер дәрәҗәдә,( to the extent that the dielectric dominates their volume.) Диэлектрик өчен һава кулланганган конденсаторларның кырның бәреп үтү көче 2 дән 5 MВ/м тирәсе; слюдадан ясалганнары өчен бәреп үтү 100 дән 300 MВ/м га кадәр, май кулланылганнарында 15 тән 25 MВ/м га кадәр, һәм диэлектрик өчен башка материаллар кулланганда күпкә кечерәк булырга мөмкин. Диэлектрик бик нечкә катламнар рәвешендә кулланыла, шуңа күрә конденсаторларның әпсәлүт бәреп үтү көчәнеше чикләнгән. Гомуми электроникада кулланылган конденсаторлар өчен типик дәрәҗәләр берничә вольттан алып 100В ка яки шул чама кадәргә була. Көчәнеш арту белән, диэлектрик калынрак булырга тиеш, бу югары-көчәнеш конденсаторларны кечерәк көчәнеш конденсаторлардан үлчәмнәре буенча зуррак итә.Бәреп үтү көчәнешенә конденсаторның үткәрүче өлешләренең геометриясе кебек факторлар критик рәвештә тәэсир итә; очлы кырыйлар яки нокталар бу ноктада электр кыр көчен арттыралар һәм бу урында бәреп үтүгә сәбәп булырга мөмкиннәр. Бу күренеш урын ала башлагач, бәреп үтү диэлектрик аша капма-каршы тәлинкәгә кадәр җитеп һәм кыска ялганышка сәбәп булганчы, тиз үтәчәк. Бәреп үтүнең гадәти маршруты – ул электр кырның артканлыктан, диэлектриктагы электроннарны атомнарыннан тартып алып, шулай итеп үткәрүгә сәбәп булуы. Башка сценарийлар да мөмкин, мәсәлән, диэлектрикта “пычрак” урыннар, һәм әгәр диэлектрик кристалл табигатьле булса, кристалл структурасында камил булмаган урыннар, ярымүткәргеч әсбапларда күрергә булган кар ишелүе бәреп үтүенә сәбәп булырга мөмкин. Бәреп үтү көчәнешенә шулай ук басым, дымлылык һәм температура тәэсир итә.

Эквивалент схемасы[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Чын конденсаторның ике төрле эквивалент схемасы

Идеаль конденсатор электр энергиясен, читкә сарыф итмичә генә, саклый һәм иреккә чыгара гына. Чынлыкта исә, барлык конденсаторларның да материалларында каршылык хасил итүче камил булмаган урыннары бар. Моңа компонентның “эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылыгы” яки “ЭБАТК (ESR)” (эквивалентное последовательное сопротивление) дигән билгеләмә бирәләр. Алдагы формулада чын компонентның үзенчәлекләре импеданска кушыла:

RC=Z+RESR=1jωC+RESR{\displaystyle R_{\text{C}}=Z+R_{\text{ESR}}={\frac {1}{j\omega C}}+R_{\text{ESR}}}

Ешлык чиксез зурлыкка омтылганда, сыйдырышлык импедансы (яки реактив зурлыгы) нульгә омтылга ә ЭБАТК (ESR) параметры исәпкә алырлык зурлыкка җитә:

P_RMS = V_RMS² /R_ESR.

ЭБАТК (ESR) параметры белән кебек үк конденсаторның чыгышлары компонентка эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган индуктивлык яки ЭБАТИ (ESL) (эквиалентная последовательная индуктивность) параметрын өсти.

Бу параметр чагыштырмача югары ешлыкларда гына исәпкә алырлык зурлыкка җитә. Индуктив реактив каршылык уңай һәм ешлык белән артканлыктан, билгеле бер ешлыктан соң, сыйдырышлык индуктивлык тарафыннан юкка чыгачак. Югары ешлык инженериясе үз эченә барлык компонентларның һәм тоташтыргычларның индуктивлыгын исәпләү белән шөгыльләнүне үз эченә ала.

Әгәр үткәргечләр камил диэлектрик ярдәмендә түгел, ә кечкенә үткәрүчәнлеге булган материал ярдәмендә аерылган икән, алар арасында туры ага торган кечкенә агып китү тогы була. Шулай итеп, конденсаторның параллель каршылыгы чикле зурлык һәм вакыт белән конденсаторның корылмасы әзәя (моңа кирәк булган вакыт бик төрле һәм конденсаторның материалына һәм сыйфатына бәйле).

Ток пульсацияләре[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Ток пульсацияләре – ул куелган чыганакның (еш кына импульслы егәрлек чыганагы) алмаш ток компоненты, бу компонентаның ешлыгы даими яки алышынып торучан булырга мөмкин. Билгеле конденсатор типларның, мәсәлән электролитик тантал конденсаторларның максималь ток пульсацияләренә (ешлык һәм амплитуда буенча да) чикләнеше бар. Бу ток пульсацияләре зарар итүче җылылык генерациянең сәбәбе булырга мөмкин. Бу җылылык токның конденсаторда кулланылган материал эчендә резистив камил булмаган урыннар, (гадәттә эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылык (ЭБАТК, ESR) дип аталган), аша ток үтүе аркасында килеп чыга. Мисал өчен, электролитик тантал конденсаторларның ток пульсацияләренә чикләнешләре бар һәм аларның конденсаторлар гаиләсендә (ЭБАТК, ESR) дәрәҗәләре иң югары. Шул ук вакытта керамик конденсаторларның ток пульсацияләренә чикләнеше юк һәм аларның (ЭБАТК, ESR) дәрәҗәләре иң түбәннәрнең берсе.

Сыйдырышлык тотрыксызлыгы[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Компонентның картаюы белән билгеле конденсаторларның сыйдырышлыгы кими. Керамик конденсаторларда, моңа диэлектрикның җимерелүе сәбәп булып тора. Диэлектрик типы һәм тышкы эшләү һәм саклау температуралары картайдыручы факторларның иң әһәмиятлеләреннән санала, ә эшләү көчәнеше әзрәк тәэсир итә. Картаю процессын компонентны Кюри ноктасынан югарырак җылытып кире борырга мөмкин. Картаю процессы компонент тормышының башы янында иң тиз була, ә вакыт үтү белән җайланма тотрыклана. Электролитик конденсаторлар электролит парга әйләнү белән картаялар. Керамик конденсаторлардан аермалы буларак, бу компонентның тормышы ахырына якынрак була.

Сыйдырышлыкның температурага бәйлелеге гадәттә 1 °C ка миллионнан өлешләрдә үлчәнә. Гадәттә аны киң диапазонда линияле функция буларак кабул итәргә мөмкин, ләкин температура экстремумнарында ул үзен шактый линиялы булмаган рәвештә тота. Хәтта шул ук типтагы конденсаторларның төрле үрнәкләре арасында да, температура коэффициенты я уңай, я тискәре булырга мөмкин. Башка сүзләр белән әйткәндә, температура коэффициентларының диапазоны үз эченә нульне алырга мөмкин. (Мисал өчен агып китү тогы бүлегендәге бирелгән зурлыклар таблицасын карагыз).

Конденсаторлар, бигрәк тә керамик конденсаторлар, һәм кәгазь конденсаторлар кебек искерәк җайланмалар, тавыш дулкыннарын абсорбцияләп, нәтиҗәдә микрофон эффекты килеп чыгарга мөмкин. Тирбәнешләр тәлинкәләрне (обкладкаларны) хәрәкәткә китерә, нәтиҗәдә сыйдырышлык үзгәрә, ә бу үз чиратында алмаш ток чыганагы була. Кайбер диэлектриклар шулай ук пьезоэлектр генерациялиләр. Нәтиҗәдә килеп чыккан буталышлар бигрәк тә аудио кулланышларында проблемалы, чөнки потенциаль рәвештә кире бәйләнеш яки теләнмәгән язуга сәбәп булырга мөмкиннәр. Кире микрофон эффектында, конденсатор тәлинкәләре (обкладкалары) арасында үзгәреп торучы электр кыры физик көч ясап, аларны динамик (тавыш әйткеч) кебек хәрәкәткә китерә. Бу ишетелә торган тавыш генерациясенә сәбәп булырга мөмкин, ләкин энергияне сарыф итә, һәм диэлектрикка (электролит булырга мөмкин) стресс ясый.

Гамәлдә йөргән конденсаторлар сатуда күп төрле формада бар. Эчендәге диэлектрик тибы, тәлинкәләрнең (обкладка) структурасы һәм җайланманың нинди корпус эчендә булганлыгы – шушы бөтен факторлар конденсаторның характеристикасына, аның кулланышларына зур йогынты ясый.

Булган дәрәҗәләре арасында бик кечкенәләрдән (пикофарад дәрәҗәсендә; теләсә нинди кечкенә дәрәҗәләр дә булырга мөмкин, тик теләсә нинди схемада очраклы (паразитик) сыйдырышлык чикләүче фактор булып тора) килоФарадлар белән үлчәнә торган суперконденсаторларга кадәр элементлар бар .

Якынча 1 микрофарадтан артык булган дәрәҗәләрдә кечкенә үлчәмнәре өчен һәм башка технологияләргә караганда чагыштырмача кечкенә бәя өчен, гадәттә электролитик конденсаторлар кулланыла; аларның чагыштырмача әз тотрыклылыгы, тормышы һәм поляризация табигате бу тип конденсаторларны кулланырга мөмкинчелек бирмәгән очраклардан тыш. Бик югары сыйдырышлыклы конденсаторларда куышлыклы (поралы) күмер тудыргыч нигезендәге электрод материалы кулланыла.

Диэлектрик материаллары[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Конденсатор материаллары. Сулдан уңга таба: күп-катламлы керамика, керамик диск, күпкатламлы полиэстер элпә, көпшәсыман керамика, полистирен, металлаштырылган полиэстер элпә, алюминий электролитик. Шкаланың зур бүлемнәре сантиметрларда.

Күпчелек тип конденсаторларда аларның сыйдырышлыгын арттыра торган диэлектрик аергыч бар. Шулай да, тәлинкәләре арасында вакуум белән әз сыйдырышлыклы җайланмалар да бар, бу аларга аеруча югары көчәнеш куелганда эшләргә һәм югалтуларны киметергә рөхсәт итә. Тәлинкәләре атмосферага ачык булган алмаш конденсаторлар радио көйләү схемаларында киң кулланыш тапканнар. Соңрак конструкцияләрдә хәрәкәтләнә торган (ротор) һәм хәрәкәтләнми торган (статор) тәлинкәләр арасында диэлектрик өчен полимер фольга кулланыла, шул ук вакытта тәлинкәләр арасында ара чагыштырмача кечкенә була.

Конденсатор тота алган корылманы максималь дәрәҗәгә җиткерү өчен, диэлектрик материалның үткәрүчәнлеге мөмкин кадәр югары булырга тиеш, шул ук вакытта мөмкин кадәр югары бәреп үтү көчәнешенә ия булырга тиеш.

Кулланыла торган күп каты җисем диэлектрик бар, монда кәгазь, пластик, пыяла, mica (?) һәм керамик материаллар керә. Кәгазь искерәк җайланмаларда киң кулланылган һәм чагыштырмача югары көчәнештә эшне тәкъдим итә. Шулай да, ул су үтеп керүенә бирелүчән һәм күбесенчә пластик элпә конденсаторлар белән алмаштырылган. Пластикның картайдыру (искертү) үзенчәлекләре әйбәтрәк, һәм бу аларны таймер схемаларында файдалы итә, гәрчә алар түбән эш температурасы һәм түбән ешлыклар белән чикләнсә дә (?). Керамик конденсаторлар, гомумән алганда, кечкенә, арзан һәм югары ешлык кулланышлары өчен файдалы, гәрчә аларның сыйдырышлыгы көчәнешкә бәйле шактый үзгәрүчән һәм алар тиз “картайса” да. Киңрәк классификацияләгәндә, алар температурага бәйле сыйдырышлыгы үзгәрүен алдан әйтеп була торган 1 класс диэлектрик ка яки югарырак көчәнештә эшли алган 2 класс диэлектрикка бүленәләр. Пыяла һәм mica конденсаторлар аеруча ышанычлы, тотрыклы һәм югары температура һәм көчәнешләргә түземле, әмма күпчелек массакүләм кулланышлар өчен аларның бәясе кыйммәт.

Электролитик конденсаторлар һәм суперконденсаторлар, аталган тәртиптә кечкенә һәм зуррак микъдар энергия саклау өчен кулланыла, керамик конденсаторлар резонаторларда еш кулланыла, һәм теләмәстән схема ятышы конфигурациясе тарафыннан гади үткәргеч-изолятор-үткәргеч формалашканда, паразит сыйдырышлык хасил була.

Электролитик конденсаторларда әчемә диэлектрик катлам белән алюминий яки тантал тәлинкә кулланыла. Икенче электрод — схемага тагын бер фольга тәлинкә белән тоташтырылган сыек электролит. Электролитик конденсаторлар бик югары сыйдырышлык тәкъдим итә, әмма начар түземлелектән (допуски), югары тотрыксызлык, бигрәк тә җылылык йогынтысы булганда тора-бара сыйдырышлык югалту һәм югары агып китү тогыннан зыян күрәләр. начар сыйфатлы конденсаторлар электролитның агуына сәбәп булырга мөмкин, ә бу басылган платалар өчен зарарлы. Электролитның үткәрүчәнлеге түбән температураларда кими, ә бу эквивалент бер-бер артлы тоташтырылган каршылыкны арттыра. “Туклану” чыганакларында теләнгән шартларга китерү өчен киң кулланылса да, түбән югары ешлык характеристикалары аларны күп кулланылышлар өчен яраксыз итә. Электролитик конденсаторлар билгеле период (якынча 1 ел) кулланылмаса, үзеннән-үзе деградацияләчәк, һәм тулы “туклану” бирелгәндә, кыска ялганырга һәм конденсаторга даими зыян китереп, еш кына саклагычны (предохранитель) эштән чыгаруга һәм ректификацион көпшәләрдә чаткылар чыгуга сәбәп була. Аларны куллану (һәм зарар күрү) алдыннан торгызырга була, моның өчен эш көчәнешен әкренләп куялар, бу еш кына искергән вакуум көпшә җиһазларында 30 минут вакыт эчендә, алмаш ток “туклануын” җайлаштыру өчен алмаш трансформатор кулланып, эшләнә. Кызганычка каршы, мондый техниканы куллану кайбер каты җисем җайланмалар өчен әзрәк файда бирергә мөмкин, чөнки аңа нормаль туклану дәрәҗәсеннән түбәнрәк эшләү зарар китерергә мөмкин, бу “туклану” чыганагын башта кулланучы схемалардан изоляцияләргә таләп итә. Мондый ысулны хәзерге югары ешлык “туклану” чыганаклары өчен кулланырга яраксыз булырга мөмкин, чөнки алар киметелгән керү (input) белән дә тулы чыгыш көчәнешен тәэмин итәләр.

Тантал конденсаторлар алюминийдан яхшырак ешлык һәм температура характеристикалары тәкъдим итәләр, әмма аларның диэлектрик абсорбциясе һәм агып китүе күбрәк. OS-CON (яки OC-CON) конденсаторлар – алар стандарт электролитик конденсаторлардан арзанрак бәягә озынрак яшәү дәвере тәэмин итә торган полимерлашкан органик ярымүткәргеч каты җисем – электролит тибындагы конденсаторлар.

Махсус кулланышлар өчен тагын берничә тип конденсаторар бар. Суперконденсаторлар зур микъдар энергия саклыйлар. Карбон аэрогельдән, карбон көпшәләрдән, яки электродлары югары куышлыклы (высокопористый) материаллардан ясалганнары аеруча югары сыйдырышлык тәкъдим итәләр (2010 елга 5 кФ ка кадәр) һәм кайбер кулланышларда аккумуляторларны алмаштыра алалар. Алмаш ток конденсаторлар махсус алмаш ток “туклану” схемаларында эшләү өчен конструкцияләнгән. Алар еш электрик мотор схемаларында кулланыла һәм еш югары токларга чыдар өчен конструкцияләнгән була, шулай итеп, аларның физик яктан зур булырга тенденциясе бар. Гадәттә алар шома булмаган урыннары булган, еш кына җиргә җиңел ялгарга булган металлик корпуслар эчендә була. Алар шулай ук даими ток бәреп үтү көчәнешләре максималь алмаш ток көчәнешеннән кимендә биш мәртәбә артык булып конструкцияләнә.

Төрле формадагы конденсаторлар[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Конденсаторларны тәлинкәләр (обкладкалар) формасы буенча яссы, цилиндрик, сферик һ.б. – ларга классификацияләргә мөмкин.

конденсатор — Викисловарь

Морфологические и синтаксические свойства

падеж	ед. ч.	мн. ч.
Им.	конденса́тор	конденса́торы
Р.	конденса́тора	конденса́торов
Д.	конденса́тору	конденса́торам
В.	конденса́тор	конденса́торы
Тв.	конденса́тором	конденса́торами
Пр.	конденса́торе	конденса́торах

кон-ден-са́-тор

Существительное, неодушевлённое, мужской род, 2-е склонение (тип склонения 1a по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -конденс-; суффикс: -атор ^{[Тихонов, 1996]}.

Произношение

Семантические свойства

Керамические, электролитические, танталовые, алюминиевые конденсаторы [1] для поверхностного или объёмного монтажа Конденсаторы [1] для объёмного монтажа Конденсатор постоянной ёмкости [2] (обозначение по ГОСТ 2.728-74) Поляризованный (полярный) конденсатор [2] (обозначение по ГОСТ 2.728-74) Подстроечный конденсатор [2] переменной ёмкости (обозначение по ГОСТ 2.728-74) Конденсатор [3] холодильника «Минск-10»

Значение

1. техн. устройство для накопления электрического заряда и энергии, обычно состоящее из двух (или более) проводников, разделенных диэлектриком ◆ Энергия, накопленная конденсатором, высвобождается в момент пробоя воздушного промежутка между электродами. Короткие корреспонденции, «1974» // «Техника — молодежи» (цитата из Национального корпуса русского языка, см. Список литературы) ◆ Я предложил использовать наши высоковольтные конденсаторы для мощных высокочастотных закалочных агрегатов на станкостроительных заводах. Рейнов Н., Володин Б., «Воспоминания о том, как делались приборы», 1970 г. // «Химия и жизнь» (цитата из Национального корпуса русского языка, см. Список литературы) ◆ Тантал преимущественно используется в виде порошка, из которого формуются аноды танталовых электролитических конденсаторов (ТЭК) ― важнейших компонентов интегральных схем микроэлектроники. «Тантал: ресурсы и потребности», 2004 г. // «Металлы Евразии» (цитата из Национального корпуса русского языка, см. Список литературы)
2. условное графическое обозначение на электрических принципиальных схемах по ГОСТ 2.728-74 либо международному стандарту IEEE 315—1975 ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
3. теплотехн. теплообменный аппарат, теплообменник для конденсации паров за счёт отвода тепла более холодным теплоносителем ◆ Пары аммиака, проходя компрессор, сжимаются до 10 атмосфер и вновь превращаются в жидкость в специальном аппарате — конденсаторе. Гуревич М., Степанов Ю., «Из чего сделан хоккей», 1968 г. // «Химия и жизнь» (цитата из Национального корпуса русского языка, см. Список литературы)
4. перен. накопитель чего-либо ◆ Как сокровищница знаний, наука есть некоторый конденсатор жизненного опыта. С. Н. Булгаков, «Философия хозяйства (мир как хозяйство)», 1912 г. (цитата из Национального корпуса русского языка, см. Список литературы)

Синонимы

Антонимы

Гиперонимы

1. устройство
2. прибор, устройство

Гипонимы

1. суперконденсатор, ультраконденсатор

Родственные слова

Этимология

Происходит от нем. Kondensator, из лат. condenso «уплотняю, сгущаю», лат. condensare «сгущать», далее от ??

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

Перевод

устройство для накопления электрического заряда и энергии

теплообменный аппарат для конденсации паров

Библиография

Компенсирующие устройства — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 июня 2013; проверки требуют 10 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 июня 2013; проверки требуют 10 правок.

Компенсирующие устройства — Установки, предназначенные для компенсации ёмкостной или индуктивной составляющей переменного тока. Элемент электрической сети. Условно их разделяют на устройства: а) для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и тому подобные устройства), б) для компенсации реактивных параметров линий (продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы и т.д.)

Являются элементами «пассивной» компенсации реактивной мощности, иными словами, при использовании некоторого количества синхронных двигателей вместо асинхронных потребляемая из сети реактивная мощность уменьшается, что уменьшает и расходы на компенсацию, но с другой стороны, увеличивает расходы на содержание и обслуживание синхронных электродвигателей.

Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу. При работе в режиме перевозбуждения СК является генератором реактивной мощности. Наибольшая мощность СК в режиме перевозбуждения называется его номинальной мощностью. При работе в режиме недовозбуждения СК является потребителем реактивной мощности. По конструктивным условиям СК обычно не может потреблять из сети такую же реактивную мощность, которую он может генерировать. Изменение тока возбуждения СК обычно автоматизируется. При работе СК из сети потребляется активная мощность порядка 2—4% от номинальной реактивной мощности.

Другие названия: батарея статических конденсаторов «БСК», устройство компенсации реактивной мощности «УКРМ»

В качестве дополнительного источника реактивной мощности, служащего для обеспечения потребителя реактивной мощностью сверх того количества, которое возможно и целесообразно получить от энергосистемы и от синхронных двигателей, имеющихся на предприятии, устанавливаются конденсаторные батареи (КБ). Электроустановка, предназначенная для компенсации реактивной мощности. Конструктивно представляет собой конденсаторы (разг. «банки»), обычно соединенные по схеме «треугольник» и разделенные на несколько ступеней с разной емкостью, и устройство управления ими. Устройство управления чаще всего способно автоматически поддерживать заданный коэффициент мощности на нужном уровне переключением числа включенных в сеть «банок».

Дополнительно конденсаторная установка может содержать в себе фильтры высших гармоник.

Для безопасного обслуживания каждый конденсатор установки снабжается разрядным контуром для снятия остаточного заряда при отключении от сети.

Преимуществами конденсаторов в качестве компенсаторов реактивной мощности являются низкие потери активной мощности (порядка 0,3— 0,4% Вт/вар), отсутствие движущихся частей и неприхотливость в обслуживании. К их недостаткам можно отнести невозможность плавной регулировки реактивного сопротивления, поскольку коммутация даёт только ступенчатое изменение суммарной ёмкости.

Квантовая ёмкость — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Квантовая ёмкость — дополнительная электрическая ёмкость между затвором и двумерным электронным газом (ДЭГ), возникающая благодаря низкой по сравнению с металлами плотностью состояний в ДЭГ. Была впервые введёна Serge Luryi в1988 году^[1] для характеристики изменения химического потенциала в инверсионных слоях кремния и ДЭГ в GaAs.

ДЭГ и затвор представляют собой обычный конденсатор с включённой последовательно квантовой ёмкостью.

Если одна из обкладок конденсатора представляет собой металл с высокой плотностью состояний, а другая, расположенный на расстоянии d, — ДЭГ с много меньшей плотностью состояний, то изменение напряжения δV на этом конденсаторе приводит к изменению электрического поля между обкладками δE, а также к сдвигу химического потенциала δμ, что можно записать в виде:

δV=δEd+δμe=δEd+∂μ∂nδne.{\displaystyle \delta V=\delta Ed+{\frac {\delta \mu }{e}}=\delta Ed+{\frac {\partial \mu }{\partial n}}{\frac {\delta n}{e}}.}

Это выражение можно переписать с учётом вариации заряда δρ=eδn и, воспользовавшись теоремой Гаусса δE=δρ/ε, где ε=ε_dε₀ произведение диэлектрической постоянной материала диэлектрика и диэлектрической постоянной вакуума, через ёмкость, нормированную на площадь обкладок C/A=δρ/δV в упрощённом виде

AC=dε+1e2∂μ∂n{\displaystyle {\frac {A}{C}}={\frac {d}{\varepsilon }}+{\frac {1}{e^{2}}}{\frac {\partial \mu }{\partial n}}}

Первое слагаемое — это обратная ёмкость плоского конденсатора, а второе слагаемое связано с понятием квантовой ёмкости, которая пропорциональна плотности состояний

CQ=e2⋅D2D{\displaystyle C_{Q}=e^{2}\cdot D_{2D}},

где e — элементарный заряд. Если переписать ёмкость в терминах длины экранирования

λ=εe2∂μ∂n{\displaystyle \lambda ={\frac {\varepsilon }{e^{2}}}{\frac {\partial \mu }{\partial n}}},

то выражение примет ещё более прозрачный вид

CA=ε(d+λ),{\displaystyle {\frac {C}{A}}={\frac {\varepsilon }{(d+\lambda )}},}

поясняющий влияние конечной длины проникновения электрического поля в материал с меньшей плотностью состояний, чем у металла. Фактически расстояние между обкладками увеличивается на длину экранирования.^[2]

Для ДЭГ плотность состояний равна (учтено только спиновое вырождение)

D2D=m∗πℏ2 {\displaystyle D_{2D}={\frac {m^{*}}{\pi \hbar ^{2}}}\ },

где m∗{\displaystyle m^{*}} — эффективная масса носителей тока. Так как плотность состояний ДЭГ не зависит от концентрации, то квантовая ёмкость тоже не зависит от концентрации, хотя при учёте электрон-электронных взаимодействий квантовая ёмкость зависит от энергии^[3][4].

Связь со сжимаемостью электронного газа[править | править код]

Для электронного газа, как и для обычного идеального газа можно ввести понятие сжимаемости K, обратная величина которой определяется как взятое с отрицательным знаком произведение объёма газа V и изменения давления P электронного газа при изменении объёма с сохранением числа частиц N:

1K=−V(dPdV)N.{\displaystyle {\frac {1}{K}}=-V\left({\frac {dP}{dV}}\right)_{N}.}

Другое важное соотношение получается из теоремы Зейтца^[5]:

1K=n2dμdn.{\displaystyle {\frac {1}{K}}=n^{2}{\frac {d\mu }{dn}}.}

Отсюда следует, что измеряя квантовую ёмкость мы также получаем информацию о сжимаемости электронного газа.

Термодинамическая плотность состояний[править | править код]

Для того чтобы учесть распределение электронов по энергии (распределение Ферми — Дирака f(ε-μ)) из-за конечной температуры T, вводят так называемую термодинамическую плотность состояний, определяемую как^[6][7]

D(μ)=∫−∞∞dεN(ε)(−∂f(ε)∂ε)=∫−∞∞N(ε)dε4kBTcosh3(ε−μ2kBT),{\displaystyle D(\mu )=\int _{-\infty }^{\infty }d\varepsilon N(\varepsilon )\left(-{\frac {\partial f(\varepsilon )}{\partial \varepsilon }}\right)=\int _{-\infty }^{\infty }{\frac {N(\varepsilon )d\varepsilon }{4k_{B}T{\textrm {cosh}}^{2}\left({\frac {\varepsilon -\mu }{2k_{B}T}}\right)}},}

где N(ε) — плотность состояний при нулевой температуре, k_B — постоянная Больцмана.

Для графена, где плотность состояний пропорциональна энергии, квантовая ёмкость зависит от концентрации^[8]:

CQ=2πe2ℏvFn,{\displaystyle C_{Q}={\frac {2}{\sqrt {\pi }}}{\frac {e^{2}}{\hbar v_{F}}}{\sqrt {n}},}

где ℏ{\displaystyle \hbar } — редуцированная постоянная Планка, v_F — фермиевская скорость.

1. ↑ Serge Luryi (1988). «Quantum capacitance devices». Appl.Phys.Lett. 52(6). Pdf
2. ↑ G. F. Giuliani and G. Vignale Quantum theory of the electron liquid Cambridge university press, 2005.
3. ↑ J. P. Eisenstein, L. N. Pfeiffer, and K. W. West Negative compressibility of interacting two-dimensional electron and quasiparticle gases Phys. Rev. Lett. 68, 674—677 (1992)
4. ↑ B. Tanatar and D. M. Ceperley Ground state of the two-dimensional electron gas Phys. Rev. B 39, 5005-5016 (1989)
5. ↑ G. D. Mahan Many-particle Physics 3rd edition Kluwer Academic/Plenum Publishers 2000
6. ↑ M. I. Katsnelson Graphene: carbon in two dimensions Cambridge University Press 2012.
7. ↑ D. L. John, L. C. Castro, and D. L. Pulfrey Quantum capacitance in nanoscale device modeling J. Appl. Phys. 96, 5180 (2004).
8. ↑ L. A. Ponomarenko et al. Density of States and Zero Landau Level Probed through Capacitance of Graphene Phys. Rev. Lett. 105, 136801 (2010).