Por que precisamos de capacitores? Conectando o capacitor

Um capacitor elétrico é um dispositivo,o que pode acumular a carga e energia do campo elétrico. Basicamente, consiste em um par de condutores (placas) separados por uma camada dielétrica. A espessura do dielétrico é sempre muito menor que o tamanho das placas. No circuito elétrico de substituição, o capacitor é designado por 2 segmentos paralelos verticais (II).

Valores básicos e unidades de medida

Existem vários valores básicos,que determinam o capacitor. Um deles é a sua capacidade (letra latina C), e o segundo - a sua tensão de trabalho (Latin U). A capacidade elétrica (ou simplesmente a capacidade) no sistema SI é medida em Farad (F). E como uma unidade de capacidade 1 farad - isso é muito - na prática, quase nunca foi aplicado. Por exemplo, a carga elétrica do planeta Terra é de apenas 710 microfarads. Portanto, a capacitância dos capacitores na maioria dos casos é medida em termos de derivados dos valores de Farad: em picofarads (pF) com uma capacitância muito pequena (1 pF = 1/10⁶μF), em microfarads (μF) a um valor suficientemente grande (1 μF = 1/10⁶ F). Para calcular a capacidade elétrica, é necessário dividir a quantidade de carga acumulada entre as placas pelo módulo de diferença de potencial entre elas (tensão no capacitor). A carga de um capacitor neste caso é uma carga acumulada em uma das placas do dispositivo em consideração. Em dois condutores do dispositivo são idênticos em módulo, mas diferem em sinal, então a soma é sempre zero. A carga do capacitor é medida em pingentes (Кл) e é designada pela letra Q.

Tensão em aparelho elétrico

Um dos parâmetros mais importantes doO dispositivo é uma tensão de ruptura - a diferença nos potenciais dos dois condutores do capacitor, o que leva a uma quebra elétrica da camada dielétrica. A tensão máxima na qual o dispositivo não se quebra é determinada pela forma dos condutores, pelas propriedades do dielétrico e pela sua espessura. As condições de trabalho, nas quais a tensão nos eletrodos do aparelho estão próximas da quebra, são inaceitáveis. A tensão de operação normal no capacitor é menor do que a tensão de ruptura várias vezes (duas ou três vezes). Portanto, ao selecionar, a atenção deve ser dada à tensão e capacidade nominal. Na maioria dos casos, o valor desses valores é indicado no próprio dispositivo ou no passaporte. A inclusão de um capacitor na rede para uma tensão que excede a nominal, ameaça sua quebra e um desvio do valor da capacitância do nominal pode levar à liberação de harmônicas mais altas na rede e sobreaquecimento do dispositivo.

Aparência de capacitores

O design dos capacitores pode ser ele própriodiversificada. Depende do valor da capacidade elétrica do dispositivo e da sua finalidade. Os parâmetros do dispositivo em questão não devem ser afetados por fatores externos, de modo que as placas possuem uma forma na qual o campo elétrico criado por cargas elétricas se concentra em um pequeno espaço entre os condutores do capacitor. Portanto, eles podem consistir em duas esferas concêntricas, duas placas planas ou dois cilindros coaxiais. Conseqüentemente, os capacitores podem ser cilíndricos, esféricos e planos, dependendo da forma dos condutores.

Condensadores constantes

Pela natureza da mudança na capacidade elétricaOs condensadores são divididos em dispositivos com uma capacidade constante ou variável ou trim. Examinemos cada um desses tipos com mais detalhes. Instrumentos cuja capacitância não muda durante a operação, isto é, é constante (o valor da capacitância ainda pode flutuar dentro dos limites permitidos dependendo da temperatura), são capacitores permanentes. Existem também aparelhos elétricos que alteram sua capacidade elétrica no processo de trabalho, são chamadas de variáveis.

O que determina C no capacitor?

A capacidade elétrica depende da área da superfíciecondutores e a distância entre eles. Existem várias maneiras de alterar esses parâmetros. Considere um capacitor, que consiste em dois tipos de placas: móveis e fixas. Placas móveis se movem relativamente fixas, resultando em uma mudança na capacitância do capacitor. Variáveis ​​analógicas são usadas para configurações de dispositivos analógicos. E a capacidade pode ser alterada durante a operação. Os capacitores de compensação na maioria dos casos são usados ​​para ajustar o equipamento da fábrica, por exemplo, para selecionar empiricamente a capacitância quando o cálculo é impossível.

Capacitor no circuito

O dispositivo no circuito de corrente contínuaconduz uma corrente só no momento da sua inclusão em uma rede (assim há uma carga ou uma recarga do dispositivo à pressão de uma fonte). Uma vez que o capacitor esteja totalmente carregado, nenhuma corrente flui através dele. Quando o dispositivo é ligado em um circuito de corrente alternada, os processos de descarga e carregamento se alternam entre si. O período de sua alternância é igual ao período de oscilação da tensão sinusoidal aplicada.

Características do capacitor

Capacitor dependendo do estadoeletrólito e o material do qual consiste pode ser seco, líquido, óxido-semicondutor, óxido-metal. Os capacitores de líquido são bem resfriados, esses dispositivos podem operar sob cargas pesadas e têm uma propriedade tão importante quanto a autocura de um dielétrico na quebra. Os dispositivos elétricos considerados secos têm um projeto simples, um pouco menos de perda de tensão e corrente de fuga. No momento, são os aparelhos a seco mais populares. A principal vantagem dos capacitores eletrolíticos é o baixo custo, dimensões compactas e alta capacitância elétrica. Os análogos de óxido são polares (conexões incorretas levam à quebra).

Como conectar

Conectando o capacitor a um circuito com uma constantea corrente ocorre da seguinte forma: a fonte de corrente positiva (anodo) é conectada ao eletrodo, que é coberto com um filme de óxido. Em caso de não cumprimento deste requisito, pode ocorrer uma quebra do dielétrico. É por esta razão que os capacitores líquidos precisam ser conectados a um circuito com uma fonte de corrente alternada, conectando duas seções idênticas em sucessão em sucessão. Ou aplique a camada de óxido nos dois eletrodos. Assim, obtemos um eletrodoméstico não polar operando em redes com correntes constantes e sinusoidais. Mas em ambos os casos, a capacidade resultante torna-se duas vezes menor. Capacitores elétricos unipolares têm dimensões significativas, mas podem ser incluídos em circuitos com corrente alternada.

A principal aplicação de capacitores

A palavra "condensador" pode ser ouvida dos funcionáriosvárias empresas industriais e institutos de design. Tendo lidado com o princípio de operação, características e processos físicos, descobriremos por que os capacitores são necessários, por exemplo, em sistemas de fornecimento de energia? Nesses sistemas, as baterias são amplamente usadas na construção e na reconstrução de plantas industriais para compensar a energia reativa do PCM (descarregando a rede de fluxos de energia indesejáveis), o que reduz os custos de energia, economiza cabos e entrega a melhor qualidade ao consumidor. A escolha ótima de capacidade, método e localização da conexão de fontes de energia reativa (Q) nas redes de sistemas de energia elétrica (EPS) tem um impacto significativo nos indicadores de desempenho econômico e técnico do EPS. Existem dois tipos de CRM: transversal e longitudinal. Com compensação transversal, os bancos de capacitores são conectados aos barramentos da subestação em paralelo com a carga e são chamados de shunt (SHBK). Com compensação longitudinal, as baterias são cortadas em uma linha de transmissão de energia e são chamadas de CPC (dispositivos de compensação longitudinal). As baterias consistem em dispositivos separados que podem ser conectados de várias maneiras: capacitores seriais ou paralelos. Aumentar o número de dispositivos conectados em série aumenta a tensão. Os CPCs também são usados ​​para equalizar as cargas em fases, aumentar a produtividade e a eficiência dos fornos térmicos a arco e minério (com a inclusão do CPC através de transformadores especiais).

Em esquemas de substituição para linhas de transmissão comtensão acima de 110kV condutividade capacitiva no solo é denotada como capacitores. A linha EP é devida às capacitâncias elétricas entre os condutores de diferentes fases e à capacitância formada pelo condutor de fase e pelo terra. Portanto, as propriedades do capacitor são usadas para calcular os modos de operação da rede, os parâmetros das linhas de transmissão e a localização dos danos à rede elétrica.

Mais sobre as áreas de aplicação

Este termo também pode ser ouvido pelos funcionáriosferrovias. Por capacitores eles? Em locomotivas e dispositivos de dados eléctrico são utilizados para reduzir conjuntos de contacto de arco eléctrico, alisando a saída DC pulsante dos rectificadores e interruptores inversores de impulsos, e para produzir a geração de uma tensão sinusoidal simétrico usada para alimentar os motores eléctricos.

No entanto, esta palavra é mais frequentemente ouvida da bocaradioamadores. Por que precisamos de capacitores para isso? Na engenharia de rádio eles são usados ​​para criar oscilações eletromagnéticas de alta freqüência, eles fazem parte de filtros de suavização, fontes de alimentação, amplificadores e placas de circuito impresso.

No porta-luvas de todos os entusiastas de automóveis pode ser encontradoalguns desses aparelhos elétricos. Por que precisamos de capacitores em um carro? Lá eles são usados ​​em amplificação de equipamentos de sistemas acústicos para reprodução de som de alta qualidade.