Kondensatorer för elinstallationer

I artikeln "Kondensatorer: syfte, anordning, handlingsprincip" Det berättades om elektrolytiska kondensatorer. De används främst i DC-kretsar, som filterkapacitet i likriktare. De kan inte heller göra utan att koppla från strömförsörjningskretsar för transistorkaskader, stabilisatorer och transistorfilter. Som det sades i artikeln tillåter de inte heller likström, men vill inte arbeta med växelström.

För växelströmkretsar finns icke-polära kondensatorer, och många av deras typer indikerar att driftsförhållandena är mycket olika. I de fall då hög stabilitet av parametrar krävs och frekvensen är tillräckligt hög, används luft- och keramikondensatorer.

Parametrarna för sådana kondensatorer är föremål för ökade krav. Först och främst är detta hög noggrannhet (låg tolerans), liksom en obetydlig temperaturkoefficient för TKE-kapacitans. Som regel placeras sådana kondensatorer i de mottagande och sändande radioutrustningens svängningskretsar.

Om frekvensen är liten, till exempel frekvensen för belysningsnätverket eller frekvensen för ljudområdet, är det fullt möjligt att använda papper och papperkondensatorer.

Dielektriska kondensatorer av papper är belagda med en tunn metallfolie, oftast aluminium. Plattans tjocklek varierar mellan 5 ... 10 μm, vilket beror på kondensatorns utformning. Ett dielektrikum av kondensatorpapper impregnerat med en isolerande komposition är inbäddat mellan plattorna.

För att öka kondensatorns driftsspänning kan papperet läggas i flera lager. Hela paketet är vridet som en matta och placeras i ett runt eller rektangulärt fodral. I detta fall dras naturligtvis slutsatser från plattorna, och fallet med en sådan kondensator är inte kopplad till något.

Papperkondensatorer används i lågfrekventa kretsar vid höga driftspänningar och betydande strömmar. En av dessa mycket vanliga tillämpningar är införandet av en trefasmotor i ett enfasnät.

I metallpapperkondensatorer spelas plattornas roll av det tunnaste metallskiktet som sprayas i vakuum på ett kondensatorpapper, allt av samma aluminium. Kondensatorernas utformning är densamma som papper, men dimensionerna är mycket mindre. Båda typerna är ungefär samma: DC, pulserande och växelströmskretsar.

Utformningen av papper och papperkondensatorer ger förutom kondensatorerna dessa kondensatorer betydande induktans. Detta leder till det faktum att papirkondensatorn vid någon frekvens förvandlas till en resonans oscillerande krets. Därför används sådana kondensatorer endast vid frekvenser av högst 1 MHz. Figur 1 visar papper och papperkondensatorer producerade i Sovjetunionen.

Figur 1 Papper och papperkondensatorer för växelströmskretsar

Forntida metallpapperkondensatorer hade egenskapen att självläka efter nedbrytning. Dessa var kondensatorer av typen MBG och MBGCH, men nu ersattes de av kondensatorer med en keramisk eller organisk dielektrik av K10- eller K73-typen.

I vissa fall, till exempel i analoga lagringsanordningar, eller på annat sätt samplingslagringsanordningar (SEC), ställs särskilda krav på kondensatorer, i synnerhet låg läckström. Därefter räddas kondensatorer, vars dielektrik är gjord av material med hög motstånd. Först och främst är det fluoroplast-, polystyren- och polypropenkondensatorer.Något lägre isoleringsresistens i glimmer, keramik och polykarbonatkondensatorer.

Samma kondensatorer används i pulserade kretsar när hög stabilitet krävs. Först och främst för bildning av olika tidsförseningar, pulser av en viss varaktighet, samt för inställning av driftsfrekvenser för olika generatorer.

För att kretsens tidsparametrar ska bli ännu mer stabila rekommenderas i vissa fall att använda kondensatorer med en ökad driftspänning: det är inget fel med att installera en kondensator med en driftspänning på 400 eller till och med 630V i en 12V-krets. En sådan kondensator kommer naturligtvis att ta platser mer, men stabiliteten för hela kretsen som helhet kommer också att öka.

Kondensatorernas elektriska kapacitet mäts i Farads F (F), men detta värde är mycket stort. Det räcker med att säga att världens kapacitet inte överstiger 1F. I vilket fall som helst är det precis det som skrivs i fysikens läroböcker. 1 Farad är kapaciteten, med en laddning av q per 1 häng, potentialskillnaden (spänningen) på kondensatorplattorna är 1V.

Det följer av vad som just har sagts att Farada är ett mycket stort värde, därför används i praktiken mindre enheter oftare: mikrofarader (μF, μF), nanofarads (nF, nF) och picofarads (pF, pF). Dessa värden erhålls med hjälp av fraktionella och flera prefix, som visas i tabellen i figur 2.

Figur 2

Moderna delar blir mindre, därför är det inte alltid möjligt att sätta fullständiga markeringar på dem, mer och mer använder de olika symbolsystem. Alla dessa system i form av tabeller och förklaringar för dem finns på Internet. På kondensatorer designade för SMD-montering finns det oftast inga tecken på. Deras parametrar kan läsas på förpackningen.

För att ta reda på hur kondensatorerna beter sig i växelströmskretsar föreslås några enkla experiment. Samtidigt finns det inga speciella krav för kondensatorer. De vanligaste pappers- eller pappskondensatorerna är ganska lämpliga.

Kondensatorer leder växelström

För att verifiera detta från första hand räcker det att montera ett enkelt diagram som visas i figur 3.

Figur 3

Först måste du slå på lampan genom kondensatorerna C1 och C2 som är anslutna parallellt. Lampan kommer att lysa, men inte särskilt ljust. Om vi ​​nu lägger till ytterligare en kondensator C3, kommer lampans luminescens att öka markant, vilket indikerar att kondensatorerna motstår växelströmens passage. Dessutom är en parallell anslutning, d.v.s. ökad kapacitet minskar detta motstånd.

Därför slutsatsen: ju större kapacitet, desto lägre är kondensatorns motstånd mot växelströmens passage. Detta motstånd kallas kapacitivt och benämns i formlerna Xc. Xc beror också på frekvensen för strömmen, ju högre den är, desto mindre Xc. Detta kommer att diskuteras senare.

En annan upplevelse kan göras med hjälp av en elmätare som tidigare har kopplat bort alla konsumenter. För att göra detta måste du ansluta parallellt tre kondensatorer på 1 μF och bara ansluta dem till ett eluttag. Naturligtvis måste man vara extremt försiktig, eller till och med löd en standardkontakt till kondensatorerna. Kondensatorernas driftsspänning måste vara minst 400V.

Efter denna anslutning räcker det att helt enkelt observera mätaren för att se till att den står stilla, även om det uppskattas att en sådan kondensator motsvarar motståndet till en glödlampa med en effekt på cirka 50W. Frågan är, varför snurrar inte räknaren? Detta kommer också att diskuteras i nästa artikel.

Boris Aladyshkin