Elektrický kondenzátor: jak to funguje a proč je potřeba v obvodech AC a DC

Téměř ve všech elektronických zařízeních, od těch nejjednodušších až po high-tech, jako např na základních deskách počítačů lze nalézt jeden trvale přítomný prvek, který je pasivní komponent. Ale bohužel málokdo ví, jak je kondenzátor uspořádán a k čemu slouží a jaké typy tohoto úložiště existují.

Jen asi složitě

Takže toto malé zařízení na akumulaci elektrického pole nebo náboje vypadá jako obyčejná sklenice, ve které se marinují rajčata nebo se skladuje mouka. Stejně tak v sobě hromadí sušinu nebo kapalinu, která do ní bude umístěna. Přirovnání je jednoduché: elektrony probíhají po obvodu a na své cestě se setkávají s vodiči, které je vedou do „nádoby“, kde se hromadí a zvyšují náboj.

Abychom zjistili, kolik elektronů lze tímto způsobem nasbírat a v jakém okamžiku se akumulace zastaví (banka praskne), je elektrický proces obvykle přirovnáván k systému zásobování vodou. Pokud si představíte potrubí, ve kterém proudí voda, čerpána tam čerpadlem, pak si někde ve středu potrubí musíte představit měkkou membránu natahující se pod tlakem kapaliny. Je zřejmé, že se natáhne k určitému limitu, dokud nepraskne, nebo pokud je zachycen velmi silně, nevyváží sílu čerpadla.

Tento příklad ukazuje, jak funguje kondenzátor, pouze membrána je nahrazena elektrickým polem, který se zvyšuje s nabíjením akumulačního zařízení (provoz čerpadla), vyrovnává napětí zdroje výživa. Je zřejmé, že tento proces není nekonečný a existuje limitní poplatek, po jehož dosažení „banka“ selže a přestane plnit své funkce.

Zařízení a princip činnosti

Kondenzátor je zařízení sestávající ze dvou desek (desek) s dutinou mezi nimi. Napětí je k němu přiváděno prostřednictvím kabeláže připojené k deskám. Moderní přístroje se ve skutečnosti příliš neliší od modelů v hodinách fyziky, skládají se také z dielektrika a desek. Je třeba poznamenat, že právě látka nebo její nepřítomnost (vakuum), která špatně vede elektřinu, mění vlastnosti akumulačního zařízení.

Podstata principu činnosti kondenzátoru je jednoduchá: dali napětí a náboj se začal hromadit. Například zvažte jak se pohon chová ve dvou variantách elektrického obvodu:

• DC. Pokud je do obvodu přiveden proud s připojeným kondenzátorem, můžete vidět, že se šipka na ampérmetru začne pohybovat a poté se rychle vrátí do své původní polohy. To lze vysvětlit jednoduše: zařízení se rychle nabíjelo, to znamená, že zdroj energie byl vyvážen deskami pohonu a proud byl pryč. Proto se často říká, že kondenzátor nefunguje za podmínek konstantního proudu. Toto tvrzení je chybné, vše funguje, ale na velmi krátkou dobu.
• Střídavý proud - to je, když se elektrony pohybují nejprve jedním a poté druhým směrem. Představíme-li si takový obvod s připojeným paměťovým zařízením, pak se na obou deskách kondenzátoru budou střídavě hromadit kladné a záporné náboje. To znamená, že střídavý proud volně protéká zařízením.

Vzhledem k tomu, že kondenzátor zpožďuje stejnosměrný proud, ale prochází střídavým proudem, odtud se tvoří a rozsah jeho účelu, například u zařízení, ve kterých je nutné odstranit stejnosměrnou složku signál. Je zcela zřejmé, že disk má odpor, ale výkon se na něj neuvolňuje, takže se nezahřívá.

Hlavní typy

Běžný uživatel vždy neví, jakým kondenzátorem je jeho zařízení vybaveno. Ale každý typ má své vlastní nevýhody a výhody, stejně jako provozní vlastnosti. Existují dvě velké skupiny těchto zařízení určených pro AC a DC elektrické obvody. Ale přesto je hlavní klasifikace podle typu dielektrika, které se nachází mezi kondenzátorovými destičkami. Hlavní typy:

• Keramický. Mají malé rozměry, malé svodové proudy a malé indukčnosti. Dokonale fungují ve vysokofrekvenčních podmínkách, v obvodech s pulzujícím, stejnosměrným a střídavým proudem. Jsou prezentovány v různém rozsahu napětí a kapacit, podle toho, k čemu je kondenzátor určen.
• Slída. V současné době se téměř nepoužívají a nevyrábějí. V zásobních prstencích tohoto typu slouží slída jako dielektrikum. Provozní napětí takových kondenzátorů je v rozsahu - 200-1500 V.
• Papír. Papír kondenzátoru je uzavřen v hliníkových destičkách. Odolné napětí 160-1500V.
• Polyester. Maximální kapacita nepřesahuje 15 mF, provozní napětí je 50-1500 V.
• Polypropylen. Vynikají příznivě na pozadí ostatních bratří dvěma výhodami. Prvním je tolerance malé kapacity (+/- 1 %), druhým je provozní napětí do 3 kV.

Samostatně je třeba poznamenat elektrolytické kondenzátory. Jejich hlavním rozdílem od ostatních typů je připojení pouze k obvodu stejnosměrného nebo pulzního proudu. Takové pohony mají polaritu - to je vlastnost jejich konstrukce, proto nesprávné připojení vede k nabobtnání nebo explozi zařízení. Mají velkou kapacitu, díky čemuž je elektrolytický kondenzátor vhodný pro použití v usměrňovacích obvodech.

Aplikace

Můžeme bezpečně říci, že kondenzátory se používají téměř ve všech elektronických a radiotechnických obvodech. Chcete-li mít představu o tom, kde a proč je kondenzátor potřeba, měli byste si připomenout jeho schopnost udržujte nabíjení a vybíjení ve správný čas a projeďte AC a neprojeďte konstantní. Tohle znamená tamto taková zařízení se používají v mnoha technických oborech, např.

• telefonie;
• při výrobě počítacích a skladovacích zařízení;
• automatizace;
• při tvorbě měřících přístrojů a mnoha dalších.

Elektrická akumulační zařízení najdeme jak v televizích, tak i v radarových zařízeních, kde je potřeba vytvořit vysokovýkonný impuls, ke kterému slouží kondenzátor. Na zdroj bez těchto zařízení nebo přepěťové ochrany nelze narazit.

Je třeba říci, že akumulační zařízení nacházejí uplatnění i v oblastech nesouvisejících s elektrotechnikou, například v kovovýrobě a těžbě uhlí, kde se používají kondenzátorové elektrické lokomotivy.