Išči

    Kondenzator

    Kondenzatorji različnih vrst

    Kondenzator je elektrotehniški element, ki lahko shranjuje energijo v obliki električnega polja. Količino shranjene energije imenujemo kapacitivnost, kjer so enote Faradi.

    Simbol običajnega (levo) in polariziranega kondenzatorja (desno) v električnih shemah

    Vsebina

    Idealen kondenzator v električnih vezjih

    Napetost na idealnem kondenzatorju s kapacitivnostjo C, skozi katerega teče električni tok I(t), je enaka:

    Minus neskončno v spodnji meji določenega integrala pomeni, da je kondenzator neke vrste preprost pomnilnik in da je njegova napetost odvisna tudi od dogajanja pred časom začetka opazovanja t = 0. Obratna zveza je enaka

    Kadar kondenzator priključimo na izmenično napetost , skladno z zgornjo zvezo teče skozenj izmenični tok

    kar je prikazano na spodnji sliki:

    Tok skozi kondenzator prehiteva napetost

    Opazimo lahko, da el. tok prehiteva napetost za četrtino periode, oz. izraženo v deležu polnega kota, za .

    Pri preučevanju razmer v izmeničnem tokokrogu si računanje poenostavimo s transformacijo v kompleksni prostor, impedanca kondenzatorja pri tem postane

    kjer j, kot je običajno v elektrotehniki, pomeni imaginarno enoto, pa je krožna frekvenca, ki je s frekvenco povezana v naslednjem razmerju:

    Pri obravnavi prehodnih pojavov v vezju se reševanju diferencialnih enačb poskušamo izogniti s pretvorbo iz časovnega v kompleksni frekvenčni prostor spremenljivke s z Laplacovo transformacijo. Impedanca kondenzatorja je v tem primeru enaka

    Ekvivalentna kapacitivnost več vzporedno vezanih idealnih kondenzatorjev je enaka vsoti kapacitivnosti teh kondenzatorjev:

    Pri zaporedni vezavi idealnih kondenzatorjev je obratna vrednost ekvivalentne kapacitivnosti enaka vsoti obratnih vrednosti kapacitivnosti posameznih kondenzatorjev:

    Vpliv temperature

    Podana kapacitivnost velja le pri neki določeni temperaturi, običajno pri . Odvisnost kapacitivnosti pri drugih temperaturah je po navadi linearna in podana s temperaturnim koeficientom , ki je odvisen od dielektrika:

    Poleg tega moramo upoštevati, da z naraščanjem temperature pada dovoljena delovna napetost.

    Dejanski kondenzator

    Pri idealnih kondenzatorjih smo predpostavili, da je dielektrik popolni izolator in da je upornost priključkov zanemarljiva. V praksi največkrat ne drži povsem ne eno ne drugo.

    Kvaliteta kondenzatorja

    Napolnjen kondenzator, ki ga pustimo nepriključenega se prazni čez dielektrik in po morebitnih drugih poteh, npr. čez ohišje. Predstavljamo si lahko, da je vzporedno h kondenzatorju s kapacitivnostjo C vezan upor z upornostjo R. Kvaliteto kondenzatorja vrednotimo s časovno konstanto , ki je enaka produktu in je pri kvalitetnem kondenzatorju velika.

    Časovna konstanta kondenzatorja

    Časovno konstanto lahko tudi izmerimo, če merimo napetost na tako praznečem se kondenzatorju. Če v katerikoli točki na krivulji potegnemo tangento na to krivuljo, bo tangenta sekala asimptoto (v tem primeru abscisno os) v času, ki je ravno za časovno konstanto večji od časa točke, v kateri smo potegnili tangento.

    Faktor izgub

    Ob priključitvi na izmenično napetost se na idealnem kondenzatorju ne troši delovna moč. V dejanskem kondenzatorju temu ni tako, ker nekaterih ohmskih upornosti ne moremo zanemariti in se zato nekaj delovne moči kljub vsemu porablja Izgube vrednotimo s kotom , ki pove za koliko se fazni kot med kazalcema napetosti in toka razlikuje od , kolikor znaša pri idealnem kondenzatorju.

    Pri visokih frekvencah pride do izraza upornost dovodov , ki je v nadomestnem vezju vezana zaporedno h kondenzatorju.

    Nadomestno vezje dejanskega kondenzatorja pri visokih frekvencah
    Nadomestno vezje dejanskega kondenzatorja pri visokih frekvencah

    Kazalčni diagram je tedaj takšen:

    Kazalčni diagram dejanskega kondenzatorja pri visokih frekvencah
    Kazalčni diagram dejanskega kondenzatorja pri visokih frekvencah

    Faktor izgub pri visokih frekvencah je enak

    Pri nizkih frekvencah je impedanca kondenzatorja po absolutni vrednosti zelo velika, vpliv upornosti dovodov je tako zanemarljiv, zato pa pride do izraza izolacijska upornost dielektrika, ki je v nadomestnem vezju na spodnji sliki označena z in vezana vzporedno h kondenzatorju.

    Nadomestno vezje dejanskega kondenzatorja pri nizkih frekvencah
    Nadomestno vezje dejanskega kondenzatorja pri nizkih frekvencah

    Kazalčni diagram je v tem primeru takšen:

    Kazalčni diagram dejanskega kondenzatorja pri nizkih frekvencah
    Kazalčni diagram dejanskega kondenzatorja pri nizkih frekvencah

    Faktor izgub pri nizkih frekvencah pa je enak

    Uporaba

    Predloga:Stub-sect

    Kondenzator je tako rekoč nepogrešljiv element pri načrtovanju električnih vezij. Natančni kondenzatorji z majhno toleranco kapacitivnosti se uporabljajo predvsem v radijski tehniki kot del nihajnega kroga, filtra, frekvenčne kretnice, integratorja in diferenciatorja. Na kondenzatorjih temeljijo tudi nekatera pomnilniška vezja. Kondenzatorji z večjo toleranco se uporabljajo za glajenje nihanj okoli enosmerne napetosti, za proizvajanje napetostnih ali tokovnih sunkov, v množilnikih napetosti, za generiranje jalove moči, zagon z enofazno napetostjo napajanih asinhronskih motorjev itd. Kondenzatorje z veliko kapacitivnostjo uporabljamo za shranjevanje energije za napajanje nekaterih delov vezja v primeru kratkotrajnega izpada zunanjega vira električne energije.

    Spremenljive kondenzatorje uporabljamo tudi za merjenje kratkih premikov (ki ga izračunamo iz izmerjene spremembe kapacitivnosti), medtem ko lahko s kondenzatorji s poroznimi dielektriki merimo vlažnost zraka.

    Izvedbe kondenzatorjev

    Predloga:Ref-sect Predloga:Wikify-sect

    Kondenzator sestavljata dve elektrodi, največkrat ploščati ali valjasti, med katerima se nahaja dielektrik. Kondenzatorji se po navadi poimenujemo po materialu, iz katerega je dielektrik:

    Pri polariziranih kondenzatorjih nastane dielektrik šele ob priključitvi na el. napetost in jih moramo pravilno priključiti na enosmerno napetost. Nekaj trenutkov po priključitvi teče skoznje velik prečni tok. Zato se uporabljajo za glajenje nihajočih enosmernih napetosti, ki ne menja predznaka (v žargonu: blokado), včasih tudi kot vezni kondenzatorji izmeničnih tokokrogov. Dve najpogostejši izvedbi polariziranih kondenzatorjev sta:

    Glej tudi

    Viri

    Zunanje povezave