Elektrikondensaator on seade, mis suudab salvestada elektrivälja laengut ja energiat. Põhimõtteliselt koosneb see paarist juhtmetest (plaatidest), mis on eraldatud dielektrilise kihiga. Dielektriku paksus on alati palju väiksem kui plaatide suurus. Elektrilistel samaväärsetel ahelatel tähistatakse kondensaatorit 2 vertikaalse paralleelse segmendiga (II).
Põhisuurused ja mõõtühikud
Kondensaatori määramiseks on mitu põhisuurust. Üks neist on selle võimsus (ladina täht C) ja teine tööpinge (ladina U). Elektrilist võimsust (või lihts alt mahtuvust) SI-süsteemis mõõdetakse faradides (F). Veelgi enam, mahtuvuse ühikuna ei kasutata praktikas peaaegu kunagi 1 farad - seda on palju. Näiteks planeedi Maa elektrilaeng on vaid 710 mikrofaradi. Seetõttu mõõdetakse kondensaatorite elektrilist mahtuvust enamikul juhtudel faradist tuletatud suurustes: pikofaraadides (pF) väga väikese mahtuvuse väärtusega (1 pF=1/106µF), mikrofaraadides (µF) selle piisav alt suure väärtusega (1 uF=1/106 F). Elektrilise võimsuse arvutamiseks on see vajalikjagage plaatide vahel kogunenud laengu hulk nendevahelise potentsiaalide erinevuse mooduliga (kondensaatori pinge). Kondensaatori laeng on antud juhul laeng, mis koguneb kõnealuse seadme ühele plaadile. Seadme kahel juhil on need mooduli poolest identsed, kuid erinevad märgi poolest, seega on nende summa alati võrdne nulliga. Kondensaatori laengut mõõdetakse kulonides (C) ja seda tähistatakse tähega Q.
Elektriseadme pinge
Seadme üks olulisemaid parameetreid, mida me kaalume, on läbilöögipinge – kondensaatori kahe juhi potentsiaalide erinevus, mis viib dielektrilise kihi elektrilise purunemiseni. Maksimaalne pinge, mille juures seade ei purune, määratakse juhtmete kuju, dielektriku omaduste ja paksuse järgi. Töötingimused, mille korral elektriseadme plaatide pinge on lähedane läbilöögipingele, on vastuvõetamatud. Tavaline kondensaatori tööpinge on mitu korda väiksem kui läbilöögipinge (kaks kuni kolm korda). Seetõttu pöörake valimisel tähelepanu nimipingele ja mahtuvusele. Enamasti on nende koguste väärtus märgitud seadmel endal või passis. Kondensaatori lisamine võrku nimipingest ületava pinge korral ähvardab rikkega ning mahtuvuse väärtuse kõrvalekalle nimiväärtusest võib põhjustada võrku kõrgemate harmooniliste eraldumist ja seadme ülekuumenemist.
Kondensaatorite välimus
Kondensaatorite disain võib ollakõige mitmekesisem. See sõltub seadme elektrilise võimsuse väärtusest ja selle eesmärgist. Vaadeldava seadme parameetreid ei tohiks välistegurid mõjutada, seetõttu on plaadid kujundatud selliselt, et elektrilaengute tekitatud elektriväli koondub kondensaatori juhtide vahele väikesesse pilusse. Seetõttu võivad need koosneda kahest kontsentrilisest sfäärist, kahest lamedast plaadist või kahest koaksiaalsest silindrist. Seetõttu võivad kondensaatorid olenev alt juhtmete kujust olla silindrilised, sfäärilised ja lamedad.
Püsikondensaatorid
Vastav alt elektrilise mahtuvuse muutuse olemusele jagatakse kondensaatorid konstantse, muutuva võimsusega seadmeteks ehk trimmeriteks. Vaatame kõiki neid tüüpe lähem alt. Seadmed, mille mahtuvus töötamise ajal ei muutu, st see on konstantne (mahtuvuse väärtus võib sõltuv alt temperatuurist siiski kõikuda lubatud piirides), on fikseeritud kondensaatorid. On ka elektriseadmeid, mis muudavad töö käigus oma elektrivõimsust, neid nimetatakse muutujateks.
Millest sõltub C kondensaatoris
Elektrivõimsus sõltub selle juhtmete pindalast ja nendevahelisest kaugusest. Neid seadeid saab muuta mitmel viisil. Mõelge kondensaatorile, mis koosneb kahte tüüpi plaatidest: liikuv ja fikseeritud. Liigutavad plaadid liiguvad fikseeritud suhtes, mille tulemusena muutub kondensaatori mahtuvus. Analoogi reguleerimiseks kasutatakse muutuvaid analoogeseadmeid. Lisaks saab võimsust töö ajal muuta. Trimmeri kondensaatoreid kasutatakse enamikul juhtudel tehaseseadmete häälestamiseks, näiteks mahtuvuse empiiriliseks valimiseks, kui arvutamine on võimatu.
Kondensaator vooluringis
Kõnealune alalisvooluahelas olev seade juhib voolu ainult hetkel, kui see on võrku ühendatud (sel juhul laetakse või laetakse seadet lähtepingele). Kui kondensaator on täielikult laetud, ei voola seda läbi. Kui seade on ühendatud vahelduvvooluahelaga, vahelduvad selle tühjendamise ja laadimise protsessid üksteisega. Nende vaheldumise periood võrdub rakendatud sinusoidaalse pinge võnkeperioodiga.
Kondensaatorite omadused
Kondensaator võib olenev alt elektrolüüdi olekust ja materjalist, millest see koosneb, olla kuiv, vedel, oksiid-pooljuht, oksiid-metall. Vedelkondensaatorid on hästi jahutatud, need seadmed võivad töötada märkimisväärse koormuse korral ja neil on selline oluline omadus nagu dielektriline iseparanemine rikke ajal. Vaadeldavad kuivtüüpi elektriseadmed on üsna lihtsa konstruktsiooniga, veidi väiksema pingekadu ja lekkevooluga. Hetkel on kõige populaarsemad kuivseadmed. Elektrolüütkondensaatorite peamine eelis on nende madal hind, kompaktsus ja suur elektriline võimsus. Oksiidanaloogid on polaarsed (vale ühendus põhjustab rikke).
Kuidas ühendada
Kondensaatori ühendamine alalisvooluahelaga toimub järgmiselt: vooluallika pluss (anood) on ühendatud elektroodiga, mis on kaetud oksiidkilega. Selle nõude eiramine võib põhjustada dielektri purunemist. Just sel põhjusel tuleb vedelkondensaatorid ühendada vahelduvvooluallikaga vooluringiga, mis ühendab kaks identset sektsiooni vastassuunas. Või kandke mõlemale elektroodile oksiidikiht. Nii saadakse mittepolaarne elektriseade, mis töötab nii alalis- kui ka sinusoidse vooluga võrkudes. Kuid mõlemal juhul muutub saadud mahtuvus poole väiksemaks. Unipolaarsed elektrikondensaatorid on suured, kuid neid saab lisada vahelduvvooluahelatesse.
Kondensaatorite põhirakendus
Sõna "kondensaator" võib kuulda erinevate tööstusettevõtete ja projekteerimisinstituutide töötajatelt. Olles käsitlenud tööpõhimõtet, omadusi ja füüsikalisi protsesse, saame teada, miks on kondensaatoreid vaja näiteks toitesüsteemides? Nendes süsteemides kasutatakse akusid laialdaselt ehitus- ja rekonstrueerimistöödel tööstusettevõtetes, et kompenseerida RFC reaktiivvõimsust (võrgu mahalaadimine soovimatutest ülevooludest), mis vähendab elektrikulusid, säästab kaablitooteid ja tarnib tarbijale kvaliteetsemat elektrit.. Reaktiivenergiaallikate (Q) võimsuse, meetodi ja ühendamise koha optimaalne valik elektrisüsteemide (EPS) võrkudesolulist mõju EPSi majanduslikule ja tehnilisele toimimisele. KRM-i on kahte tüüpi: põikisuunaline ja pikisuunaline. Põikkompensatsiooniga ühendatakse kondensaatoripatareid alajaama siinidega paralleelselt koormusega ja neid nimetatakse šundiks (SHBK). Pikisuunalise kompensatsiooni korral on akud kaasatud elektriliini lõikesse ja neid nimetatakse SPC-ks (pikikompensatsiooniseadmed). Patareid koosnevad üksikutest seadmetest, mida saab ühendada mitmel viisil: kondensaatorid, mis on ühendatud järjestikku või paralleelselt. Kui järjestikku ühendatud seadmete arv suureneb, suureneb pinge. APC-d kasutatakse ka koormuste võrdsustamiseks faaside kaupa, kaar- ja maaksoojusahjude tootlikkuse ja efektiivsuse suurendamiseks (kui APC on sisse lülitatud spetsiaalsete trafode kaudu).
Üle 110 kV pingega jõuülekandeliinide samaväärsetel ahelatel on mahtuvuslik maandusjuhtivus tähistatud kondensaatoritena. Liini toide on tingitud erinevate faaside juhtide vahelisest mahtuvusest ning faasijuhtme ja maanduse moodustatud mahtuvusest. Seetõttu kasutatakse võrgu töörežiimide, elektriülekandeliinide parameetrite arvutamiseks ja elektrivõrgu kahjustuskohtade määramiseks kondensaatori omadusi.
Veel rakendusi
Samuti võib seda terminit kuulda raudteetöötajatelt. Miks nad vajavad kondensaatoreid? Elektriveduritel ja diiselveduritel kasutatakse neid seadmeid elektriseadmete kontaktide sädemete vähendamiseks, alaldi tekitatud pulseeriva voolu ja impulssvoolu tasandamiseks.kaitselülitid, samuti luua sümmeetriline siinuspinge, mida kasutatakse elektrimootorite toiteks.
Kõige sagedamini kõlab see sõna aga raadioamatööri huulilt. Miks tal kondensaatoreid vaja on? Raadiotehnikas kasutatakse neid kõrgsageduslike elektromagnetiliste võnkumiste tekitamiseks, need on osa silumisfiltritest, toiteallikatest, võimenditest ja trükkplaatidest.
Iga autojuhi kindalaekast leiate paar sellist elektriseadet. Miks on autos kondensaatoreid vaja? Seal kasutatakse neid akustiliste süsteemide võimendusseadmetes kvaliteetse heli taasesitamiseks.
