Elektrostatik maydonda o‘tkazgichlar. Kondensatorlar. Reja

q q q
C₁ C₂ C₃
31-rasm
Agar kondensatorlar batareyasini (31-rasm) uchlariga U kuchlanish berilsa, unda eng chekkadagi kondensator plastinkalari har xil ishorali (q) zaryadlar bilan zaryadlanadi. Elektrostatik induksiya hodisasiga asosan boshqa kondensatorlarni plastinkalari xuddi (31-rasmda ko’rsatilganidek) shunday zaryadlar bilan zaryadlanadi. Har bir kondensatordagi kuchlanish:
3.6.
Batareyadagi umumiy kuchlanish, har bir kondensator qoplamalaridagi kuchlanishlar yig’indisiga teng, ya’ni
3.7.
nisbat, batareyaning umumiy sig’imini teskari qiymatiga teng:
3.8.
Demak, kondensatorlar ketma-ket ulanganda, sistemaning (batareya) umumiy sig’imini teskari qiymati sestamadagi har bir kondensator sig’imlarining teskari qiymatlarini yig’indisiga teng, ya’ni
3.9.
Kondensatorlar. Kondensator turlari
Energiyani saqlash
 Kondensator zaryad pallasida uzilganida elektr energiyasini saqlaydi, shuning uchun uni vaqtinchalik batareya kabi ishlatish mumkin. Batareyalar o'zgartirilganda elektr ta'minotini ta'minlash uchun kondensatorlar odatda elektron qurilmalarda qo'llaniladi. (Bu o'zgaruvchan xotirada ma'lumot yo'qolishini oldini oladi.)
 Kondansatörlar elektr ta'minotida ishlatiladi, bu yerda ular to'liq yoki yarim to'lqinli rektifikator (AC oqimini DCga o'zgartiradigan qurilma) chiqishini tekislaydi. Ular, shuningdek, kirish zo'riqishidan yuqori zo'riqishlarni ishlab chiqarishda energiyani saqlash elementi sifatida zaryadli nasos zanjirlarida ishlatilishi mumkin.
 Signal yoki boshqaruv zanjirlari uchun "toza" quvvat manbai bilan ta'minlash uchun kondensatorlarning aksariyati elektron qurilmalar va katta tizimlarning (masalan, fabrikalarning) elektr zanjirlari bilan parallel ravishda ulanadi va oqim o'zgaruvchanligini asosiy quvvat manbaidan yashiradi. Masalan, audio moslamalar, elektr uzatish tarmog'ini signal pallasida paydo bo'lishidan oldin qochish uchun bir nechta kondansatörlardan foydalanadi. Kondensatorlar shahar quvvat manbai uchun mahalliy zaxira vazifasini bajaradi va elektr tokidan AC oqimlarini chetlab o'tadi. Bu qo'rg'oshin kislotali avtomobil akkumulyatoriga olib keladigan qo'zg'aluvchanlikni va qarshilikni kompensatsiya qilganda, avtomobil audio dasturlarida qo'llaniladi.
Quvvat koeffitsientini tuzatish
 Oqimning notekis taqsimlanishini yumshatish uchun kondansatörler kuch faktorini to'g'rilashda qo'llaniladi. Bunday kondensatorlar ko'pincha uch fazali yuk sifatida ulangan uchta kondansatör sifatida keladi. Odatda, bu kondansatörlerin qiymatlari faradlarda emas, balki volt-amperdagi reaktiv quvvat sifatida (VAr) beriladi. Maqsad yukni qarshilik ko'rsatadigan qilib ko'rsatish uchun elektr motorlari va lyuminestsent yoritgichlarning induktiv yuklanishiga qarshi turishdir.
Signalning ulanishi
 Kondansatörler AC-ni o'tkazadi, ammo DC signallarini blokirovka qiladi (ishlatilgan dc kuchlanishiga qadar zaryad olganda), ular ko'pincha signalning AC va DC qismlarini ajratish uchun ishlatiladi. Ushbu usul sifatida tanilgan AC ulash. (Ba'zan xuddi shunday effekt uchun transformatorlardan foydalaniladi.) Bu erda qiymati aniq nazorat qilinmasligi kerak bo'lgan, ammo signal chastotasida reaktsiyasi kichik bo'lgan katta sig'im qo'llaniladi. Buning uchun metall panel orqali o'rnatilishi uchun mo'ljallangan kondansatörler besleme kondensatorlari deb nomlanadi va ular biroz boshqacha sxematik belgiga ega.
Shovqin filtrlari, motorli start va snubberlar
 Indüktiv kontaktlarning zanglashiga olib kelganda, indüktans orqali oqim tezda parchalanadi, bu kalit yoki o'rni ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan katta kuchlanish hosil qiladi. Agar indüktans etarlicha katta bo'lsa, energiya uchqun hosil qiladi, bu kontakt nuqtalarining oksidlanishiga, yomonlashishiga yoki ba'zan bir-biriga payvandlanishiga yoki qattiq holatdagi kalitni yo'q qilishga olib keladi. Yangi ochilgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kondensator bu impulsning aloqa joylarini chetlab o'tib, shu bilan ularning hayotini saqlab qolish uchun yo'l yaratadi; ular odatda kontaktlarni o'chirish tizimlarida topilgan, masalan. Xuddi shunday, kichikroq miqyosli zanjirlarda uchqun, kalitni shikastlash uchun etarli bo'lmasligi mumkin, ammo u yoqimsiz radio chastota shovqinini (RFI) tarqatadi. filtr kondensator so'riladi. Energiyani tarqatish va RFIni minimallashtirish uchun Snubber kondensatorlari odatda past qiymatli rezistor bilan ketma-ket ishlatiladi. Bunday rezistor-kondensator kombinatsiyalar bitta paketda mavjud.
 Teskari tartibda, indüktif elektron orqali tez oqim boshlash uchun, uni ushlab turish uchun zarur bo'lgandan ko'ra ko'proq kuchlanish talab etiladi; katta motorlar kabi foydalanishda, bu istalmagan ishga tushirish xususiyatlarini keltirib chiqarishi mumkin va a vosita boshlang'ich kondensatori motorni ishga tushirishga yordam beradigan bobin oqimini oshirish uchun ishlatiladi.
 Ushbu birliklar orasidagi kuchlanishni teng ravishda taqsimlash uchun kondansatörler yuqori voltli o'chirgichning kesish moslamalariga parallel ravishda ham qo'llaniladi. Bunday holda, ular gradasyon kondensatorlari deb nomlanadi.
 Sxematik diagrammalarda asosan DC zaryadini saqlash uchun ishlatiladigan bir kondansatör, kam, salbiy, plastinka bilan chizilgan chiziqli sxemalarda ko'pincha vertikal ravishda chiziladi. To'g'ri plastinka, agar u qutblangan bo'lsa, qurilmaning ijobiy terminalini ko'rsatadi.
Signalni qayta ishlash va sozlamalar
 Kondensatorda saqlanadigan energiya ma'lumotni ikkitomonlama shaklda, DRAM-larda yoki analog shaklda, analogli filtrlar va CCD-larda taqdim etish uchun ishlatilishi mumkin. Kondansatörler analog davrlarda integratorlarning komponentlari yoki yanada murakkab filtrlar va salbiy teskari aloqa ko'chadan barqarorlashuvida ishlatilishi mumkin. Signalni qayta ishlash sxemalari, shuningdek, joriy signalni integratsiyalash uchun kondensatorlardan foydalanadi. Kondansatörler va indüktörler, ma'lum bir chastota diapazonlarida ma'lumotlarni tanlash uchun, sozlangan zanjirlarda birgalikda qo'llaniladi. Masalan, radio qabul qiluvchilar stantsiya chastotasini sozlash uchun o'zgaruvchan kondansatörlarga tayanadi. Dinamiklar passiv analog krossoverlardan foydalanadilar va analog ekvalayzerlar turli xil audio tasmalarini tanlash uchun kondensatorlardan foydalanadilar.
 Radio qabul qilgich kabi sozlangan pallada tanlangan chastota indüktans (L) va sig'im (C) ning ketma-ketlik vazifasidir va quyidagilar tomonidan beriladi:
L C kontaktlarning zanglashiga olib keladigan chastota.
Sezgi
 Aksariyat kondansatörler sobit jismoniy tuzilmani saqlash uchun mo'ljallangan. Biroq, har xil narsalar kondansatörün tuzilishini o'zgartirishi mumkin - sig'imning o'zgarishi natijasida bu narsalarni sezish uchun foydalanish mumkin12.
 Dielektrikni o'zgartirish: jismoniy va / yoki elektr xususiyatlarining o'zgarishi ta'siri dielektrik foydalanish ham mumkin. Havoda namlikni o'lchash uchun ochiq va gözenekli dielektrikli kondansatörlardan foydalanish mumkin.

• 
   Plitalar orasidagi masofani o'zgartirish: Kondansatörler samolyotlarda yonilg'i darajasini aniq o'lchash uchun ishlatiladi. Bosim yoki bosimni o'lchash uchun egiluvchan plastinkali kondansatörlardan foydalanish mumkin. Kondansatörler kondensator mikrofonlaridagi sensor sifatida ishlatiladi, bu erda bitta plastinka boshqa plastinkaning sobit holatiga nisbatan havo bosimi bilan harakatlanadi. Ba'zi akselerometrlar tezlashuv vektorining kattaligini va yo'nalishini o'lchash uchun chipga o'rnatilgan MEMS kondansatörlaridan foydalanadilar. Ular tezlashuvdagi o'zgarishlarni aniqlash uchun ishlatiladi, masalan, egilish sensori yoki erkin tushishni aniqlash, havo yostig'i joylashishini qo'zg'atuvchi sensorlar va boshqa ko'plab ilovalarda. Ular barmoq izlari sensorlarida ham qo'llaniladi.
  

Pulsatsiya qilingan kuch va qurol

• 
  Katta, maxsus qurilgan, past kuchlanishli yuqori voltli kondansatörler guruhlari (kondensator banklari) ko'plab impulsli quvvat dasturlari uchun ulkan tok impulslarini etkazib berish uchun ishlatiladi. Bularga elektromagnit shakllantirish, Marks generatori, impulsli lazerlar (ayniqsa TEA lazerlari), puls hosil qiluvchi tarmoqlar, radar, termoyadroviy tadqiqotlar va zarrachalar tezlatgichlari kiradi.
  
• 
  Katta kondansatör banklari, portlovchi-bridjewire detonatorlari yoki yadro qurollari va boshqa maxsus qurollardagi portlovchi detonatorlar uchun energiya manbai sifatida ishlatiladi. Elektromagnit zirh va elektromagnit ray va avtomat qurollar uchun quvvat manbai sifatida kondensatorlarning qirg'oqlaridan foydalanish bo'yicha eksperimental ishlar olib borilmoqda.
  

Xavf va xavfsizlik

• 
  Elektr zanjiri o'chirilganidan keyin kondensatorlar uzoq vaqt davomida zaryadni ushlab turishi mumkin; bu zaryad zarbalarga (ba'zan halokatli) yoki ulangan uskunaning shikastlanishiga olib kelishi mumkin. Masalan, hatto 1,5 voltli AA batareyasi bilan ishlaydigan bir martali ishlatiladigan kamera flesh-bloki kabi zararli bo'lib ko'rinadigan qurilma 300 voltdan oshiqroq zaryadlanishi mumkin. Bu juda og'riqli va ehtimol o'limga olib keladigan zarbani osonlikcha berishga qodir.
  

• 
  Tarkibida joylashgan uskunalarga xizmat ko'rsatishdan oldin har qanday katta yoki yuqori voltli kondansatörning to'g'ri zaryadsizlanishi uchun ehtiyot bo'lish kerak. Xavfsizlik maqsadida ishlov berishdan oldin barcha yirik kondansatörler zaryadsizlanishi kerak. Kengash darajasidagi kondansatörler uchun, bu, qarshilik kondensatorni terminallar bo'ylab joylashtirish orqali amalga oshiriladi, uning qarshilik katta bo'lsa, oqish oqimi kontaktlarning zanglashiga ta'sir qilmaydi, lekin quvvat o'chirilgandan keyin qisqa vaqt ichida zaryadsizlanishi uchun etarli bo'ladi. Yuqori voltli kondansatörler qisqa tutashgan terminallarda saqlanishi kerak, chunki vaqtincha zaryadsizlangan kondansatörlar kontaktlarning zanglashiga olib ketganda xavfli kuchlanishlarni keltirib chiqarishi mumkin.
  
• 
  Katta yog 'bilan to'ldirilgan eski kondensatorlarni to'g'ri tashlab yuborish kerak, chunki ularning ba'zilarida polixlorlangan bifenil (PCB) mavjud. Ma'lumki, chiqindi PCBlar poligon ostida er osti suvlariga oqib tushishi mumkin. Agar ifloslangan suv ichilsa, PCBs kanserogendir, hatto juda oz miqdorda. Agar kondensator jismonan katta bo'lsa, u xavfli bo'lishi mumkin va yuqorida tavsiflanganlarga qo'shimcha ravishda ehtiyot choralarini talab qilishi mumkin. Yangi elektr komponentlar endi PCB bilan ishlab chiqarilmaydi. (Elektronikada "PCB" odatda bosilgan elektron kartani anglatadi, ammo yuqorida foydalanish istisno hisoblanadi.) PCB o'z ichiga olgan kondensatorlarga "Askarel" va boshqa bir nechta savdo nomlari berilgan edi.
  

Yuqori kuchlanish

• 
  Yuqori kuchlanishli, yuqori energiyali kontaktlarning zanglashiga olib boradigan ish bilan bog'liq odatdagi xavf-xatarlardan tashqari, yuqori voltli kondansatörlarga xos bo'lgan bir qator xavflar mavjud. Yuqori kuchlanishli kondansatörler kuchlanish yoki oqimlarga duch kelganda yoki ular normal hayotining oxiriga etganda, halokatli ravishda ishdan chiqishi mumkin. Dielektrik yoki metallning uzilishidagi nosozliklar yog 'bilan to'ldirilgan birliklarda arteriyalar paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin, bu dielektrik suyuqlikni bug'lantiradi, bu esa portlashga, yorilishga yoki hatto yonib ketadigan moyni tarqatib yuborishga, yong'in chiqishiga va yaqin atrofdagi uskunalarga zarar etkazishga olib keladi. Qattiq qafasli silindrsimon shisha yoki plastik qutilar bosim ostida osongina kengaymaganligi sababli to'rtburchaklar shaklidagi holatlarga qaraganda portlashga katta moyil. RF-da ishlatiladigan yoki doimiy yuqori oqim dasturlarida ishlatiladigan kondensatorlar, ayniqsa kondansatör rulolarining markazida haddan tashqari qizib ketishi mumkin. Tuzalgan issiqlik, tashqi qoplama nisbatan salqin bo'lishiga qaramay, tezkor ichki isitish va vayronagarchilikka olib kelishi mumkin. Yuqori energiyali kondansatör banklarida ishlatiladigan kondansatörler, bitta kondansatöründeki nosozlik, bankning qolgan qismida saqlangan energiyani muvaffaqiyatsiz birligiga tashlab yuborgan bo'lsa, kuchli portlashi mumkin. Va yuqori voltli vakuumli kondansatörler normal ish paytida ham yumshoq rentgen nurlarini yaratishi mumkin. To'g'ri saqlash, eritib yuborish va profilaktika ushbu xavflarni minimallashtirishga yordam beradi.
  

• 
  Yuqori kuchlanishli kondensatorlar HVDC kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimlarni cheklash uchun oldindan zaryad olishdan foyda olishlari mumkin. Bu komponentning ishlash muddatini uzaytiradi va yuqori voltli xavflarni kamaytirishi mumkin.
  

Saqlangan energiya

• 
  Zaryadni ajratish natijasida kondansatör plitalarida qarama-qarshi zaryadlar to'planganligi sababli, bu zaryadlarning elektr maydoni tufayli kondansatör bo'ylab voltaj paydo bo'ladi. Bu tobora ortib borayotgan elektr maydoniga qarshi doimiy ish olib borilishi kerak, chunki ko'proq zaryad ajratiladi. Kondensatorda saqlanadigan energiya (joule bilan o'lchanadi, SIda) kondansatör ichidagi kuchlanishni aniqlash uchun zarur bo'lgan ish hajmiga va shuning uchun elektr maydoniga teng. Muayyan kondansatörde xavfsiz tarzda saqlanishi mumkin bo'lgan maksimal energiya, dielektrik parchalanmasdan oldin unga bardosh beradigan maksimal elektr maydoni bilan cheklangan. Shuning uchun, bir xil dielektrik bilan ishlab chiqarilgan barcha kondansatörler bir xil maksimal energiya zichligiga ega (kubometr uchun joule energiya).
  

Shlangi model

• 
  Elektr zanjirini suyuqlik oqimi bilan modellashtirish mumkin bo'lganligi sababli, kondansatör kirishni kirishdan ajratib turadigan moslashuvchan diafragma bo'lgan kamera sifatida modellashtirilishi mumkin. Intuitiv va matematik jihatdan aniqlanishi mumkin, bu to'g'ri xususiyatlarni beradi
  
• 
  Jihoz ichidagi bosim farqi (kuchlanish farqi) oqimning integraliga mutanosibdir
  
• 
  Barqaror elektr toki u orqali o'tishi mumkin emas, chunki haddan tashqari yuqori bosimni qo'llash uni yo'q qiladi.
  
• 
  Ammo vaqtinchalik puls yoki o'zgaruvchan tok o'tkazilishi mumkin
  
• 
  Parallel ravishda ulangan birliklarning sig'imi ularning individual sig'imlarining yig'indisiga tengdir
  
• 
  Empedans
  
• 
  Empedans qarshilikning qarshiligiga o'xshashdir. Kondensatorning impedansi chastotaga teskari proportsionaldir, ya'ni juda yuqori chastotali o'zgaruvchan tok uchun reaktsiya nolga yaqinlashadi, shuning uchun kondansatör juda yuqori chastotali AC manbasiga qisqa tutashgan. Aksincha, juda past chastotali o'zgaruvchan tok uchun reaktsiya chegaralanmasdan ortadi, shuning uchun juda past chastotali AC manbaiga deyarli ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Ushbu chastotaga bog'liq bo'lgan xatti-harakatlar kondansatörün ko'p ishlatilishini hisobga oladi.
  
• 
  Reaksiya shunday nomlanadi, chunki kondansatör quvvatni tarqatmaydi, balki shunchaki energiyani saqlaydi. Elektr zanjirlarida, mexanikada bo'lgani kabi, yukning ikki turi mavjud: qarshilik va reaktiv. Rezistiv yuklar (qo'pol sirt ustida suzuvchi ob'ektga o'xshash) kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiyani elektromagnit emissiya bilan tarqatadi, reaktiv yuklar (buloq yoki ishqalanmaydigan harakatlanuvchi ob'ektga o'xshash) bu energiyani saqlaydi va oxir-oqibat energiyani qaytarib beradi. elektron.
  

• 
  Shuningdek, ahamiyatli tomoni shundaki, empedans qarshilik va indüktansa nisbatan mutanosib ravishda qarshilik ko'rsatadigan rezistorlar va induktorlardan farqli o'laroq, sig'im bilan teskari proportsionaldir. Shu sababli seriyali va manyovrli impedans formulalari (quyida keltirilgan) rezistiv ishning teskari tomoni hisoblanadi. Bir qatorda, impedanslar summasi. Bunga parallel ravishda o'tkazuvchanlik summasi.