Kondensatoren für elektrische Wechselstrominstallationen

Im Artikel "Kondensatoren: Zweck, Gerät, Wirkprinzip" Es wurde über Elektrolytkondensatoren berichtet. Sie werden hauptsächlich in Gleichstromkreisen als Filterkapazitäten in Gleichrichtern eingesetzt. Sie können auch nicht ohne Entkopplung von Stromversorgungsschaltungen von Transistorkaskaden, Stabilisatoren und Transistorfiltern auskommen. Darüber hinaus erlauben sie, wie im Artikel gesagt, keinen Gleichstrom, wollen aber nicht mit Wechselstrom arbeiten.

Für Wechselstromkreise gibt es unpolare Kondensatoren, und viele ihrer Typen weisen darauf hin, dass die Betriebsbedingungen sehr unterschiedlich sind. In den Fällen, in denen eine hohe Stabilität der Parameter erforderlich ist und die Frequenz hoch genug ist, werden Luft- und Keramikkondensatoren verwendet.

Die Parameter solcher Kondensatoren unterliegen erhöhten Anforderungen. Dies ist vor allem eine hohe Genauigkeit (geringe Toleranz) sowie ein unbedeutender Temperaturkoeffizient der TKE-Kapazität. Solche Kondensatoren sind in der Regel in den Schwingkreisen der empfangenden und sendenden Funkgeräte angeordnet.

Wenn die Frequenz klein ist, zum Beispiel die Frequenz des Beleuchtungsnetzwerks oder die Frequenz des Schallbereichs, ist es durchaus möglich, Papier und Papierkondensatoren zu verwenden.

Dielektrische Papierkondensatoren sind mit einer dünnen Metallfolie beschichtet, meistens aus Aluminium. Die Dicke der Platten variiert zwischen 5 und 10 μm, was von der Konstruktion des Kondensators abhängt. Zwischen den Platten ist ein Dielektrikum aus Kondensatorpapier eingebettet, das mit einer isolierenden Zusammensetzung imprägniert ist.

Um die Betriebsspannung des Kondensators zu erhöhen, kann das Papier in mehreren Schichten gelegt werden. Diese ganze Packung ist wie ein Teppich verdreht und in eine runde oder rechteckige Hülle gelegt. In diesem Fall werden natürlich Schlussfolgerungen aus den Platten gezogen, und der Fall eines solchen Kondensators ist mit nichts verbunden.

Papierkondensatoren werden in Niederfrequenzschaltungen bei hohen Betriebsspannungen und erheblichen Strömen verwendet. Eine dieser sehr häufigen Anwendungen ist die Aufnahme eines Drehstrommotors in ein Einphasennetz.

In Metall-Papier-Kondensatoren spielt die Platte eine dünne Metallschicht, die im Vakuum auf ein Kondensatorpapier aus demselben Aluminium gesprüht wird. Das Design der Kondensatoren ist das gleiche wie bei den Papierkondensatoren, jedoch sind die Abmessungen viel kleiner. Der Umfang beider Typen ist ungefähr gleich: Gleichstrom-, Pulsations- und Wechselstromkreise.

Das Design von Papier- und Metallpapierkondensatoren verleiht diesen Kondensatoren zusätzlich zur Kapazität eine signifikante Induktivität. Dies führt dazu, dass sich der Papierkondensator bei einer bestimmten Frequenz in einen Resonanzschwingkreis verwandelt. Daher werden solche Kondensatoren nur bei Frequenzen von nicht mehr als 1 MHz verwendet. Abbildung 1 zeigt in der UdSSR hergestelltes Papier und Papierkondensatoren.

Abbildung 1 Papier und Papierkondensatoren für Wechselstromkreise

Alte Metall-Papier-Kondensatoren hatten die Eigenschaft, sich nach dem Zusammenbruch selbst zu heilen. Dies waren Kondensatoren vom Typ MBG und MBGCH, aber jetzt wurden sie durch Kondensatoren mit einem keramischen oder organischen Dielektrikum vom Typ K10 oder K73 ersetzt.

In einigen Fällen, beispielsweise in analogen Speichergeräten oder auf andere Weise in Abtastspeichervorrichtungen (SEC), werden besondere Anforderungen an Kondensatoren gestellt, insbesondere an einen geringen Leckstrom. Dann kommen Kondensatoren zur Rettung, deren Dielektrika aus Materialien mit hohem Widerstand bestehen. Dies sind zunächst Fluoroplast-, Polystyrol- und Polypropylenkondensatoren.Etwas geringerer Isolationswiderstand bei Glimmer-, Keramik- und Polycarbonatkondensatoren.

Die gleichen Kondensatoren werden in gepulsten Schaltungen verwendet, wenn eine hohe Stabilität erforderlich ist. Zunächst zur Bildung verschiedener Zeitverzögerungen, Impulse einer bestimmten Dauer sowie zur Einstellung der Betriebsfrequenzen verschiedener Generatoren.

Um die Schaltungszeitparameter noch stabiler zu machen, wird in einigen Fällen empfohlen, Kondensatoren mit einer erhöhten Betriebsspannung zu verwenden: Es ist nichts Falsches daran, einen Kondensator mit einer Betriebsspannung von 400 oder sogar 630 V in einem 12-V-Stromkreis zu installieren. Ein solcher Kondensator wird natürlich mehr Platz einnehmen, aber die Stabilität der gesamten Schaltung als Ganzes wird auch zunehmen.

Die elektrische Kapazität von Kondensatoren wird in Farad F (F) gemessen, aber dieser Wert ist sehr groß. Es genügt zu sagen, dass die Kapazität des Globus 1F nicht überschreitet. In jedem Fall ist dies genau das, was in den Lehrbüchern der Physik geschrieben steht. 1 Farad ist die Kapazität, bei der bei einer Ladung von q pro 1 Anhänger die Potentialdifferenz (Spannung) an den Kondensatorplatten 1 V beträgt.

Aus dem gerade Gesagten folgt, dass Farada ein sehr großer Wert ist, weshalb in der Praxis häufiger kleinere Einheiten verwendet werden: Mikrofarad (μF, μF), Nanofarad (nF, nF) und Picofarad (pF, pF). Diese Werte werden unter Verwendung von Bruch- und Mehrfachpräfixen erhalten, die in der Tabelle in Abbildung 2 dargestellt sind.

Abbildung 2

Moderne Teile werden immer kleiner, daher ist es nicht immer möglich, sie vollständig zu markieren. Sie verwenden immer mehr verschiedene Symbolsysteme. Alle diese Systeme in Form von Tabellen und Erläuterungen dazu finden Sie im Internet. Bei Kondensatoren für die SMD-Montage sind meistens überhaupt keine Anzeichen vorhanden. Ihre Parameter können auf der Verpackung abgelesen werden.

Um herauszufinden, wie sich die Kondensatoren in Wechselstromkreisen verhalten, werden einige einfache Experimente vorgeschlagen. Gleichzeitig gibt es keine besonderen Anforderungen an Kondensatoren. Die gängigsten Papier- oder Papierkondensatoren sind gut geeignet.

Kondensatoren leiten Wechselstrom

Um dies aus erster Hand zu überprüfen, reicht es aus, ein einfaches Diagramm in Abbildung 3 zusammenzustellen.

Abbildung 3

Zuerst müssen Sie die Lampe über die parallel geschalteten Kondensatoren C1 und C2 einschalten. Die Lampe leuchtet, aber nicht sehr hell. Wenn wir jetzt einen weiteren Kondensator C3 hinzufügen, steigt die Lumineszenz der Lampe deutlich an, was darauf hinweist, dass die Kondensatoren dem Durchgang von Wechselstrom widerstehen. Darüber hinaus kann eine Parallelschaltung, d.h. Erhöhung der Kapazität verringert sich dieser Widerstand.

Daher die Schlussfolgerung: Je größer die Kapazität, desto geringer ist der Widerstand des Kondensators gegen den Durchgang von Wechselstrom. Dieser Widerstand wird kapazitiv genannt und in den Formeln als Xc bezeichnet. Xc hängt auch von der Frequenz des Stroms ab. Je höher er ist, desto weniger Xc. Dies wird später besprochen.

Eine andere Erfahrung kann mit einem Stromzähler gemacht werden, bei dem zuvor alle Verbraucher getrennt wurden. Dazu müssen Sie drei Kondensatoren mit 1 μF parallel anschließen und sie einfach an eine Steckdose anschließen. Natürlich muss man äußerst vorsichtig sein oder sogar einen Standardstecker an die Kondensatoren anlöten. Die Betriebsspannung der Kondensatoren muss mindestens 400 V betragen.

Nach diesem Anschluss reicht es aus, das Messgerät einfach zu beobachten, um sicherzustellen, dass es stillsteht, obwohl geschätzt wird, dass ein solcher Kondensator dem Widerstand einer Glühlampe mit einer Leistung von etwa 50 W entspricht. Die Frage ist, warum dreht sich der Zähler nicht? Dies wird auch im nächsten Artikel besprochen.

Boris Aladyshkin