قم بتنزيل العرض التقديمي حول موضوع أنواع المكثفات. المكثفات ودورها ووظائفها. حيث E هي طاقة المكثف

الشريحة 14

ما السعة الكهربائية للمكثف إذا كانت شحنة المكثف 10 nC وفرق الجهد 20 kV. والآن المهمة...

الشريحة 15

تم تزويد مكثف سعة 10 μF بشحنة قدرها 4 μC. ما هي طاقة المكثف المشحون. والآن المهمة...

بيتر فان موشنبروك ()

ما هو مكثف؟ المكثف (من اللاتينية "للضغط" ، "للتكثيف") عبارة عن شبكة ذات طرفين ذات قيمة سعة معينة وموصلية أومية منخفضة ؛ جهاز لتخزين طاقة المجال الكهربائي. المكثف هو مكون إلكتروني سلبي. يتكون عادةً من قطبين كهربائيين على شكل صفيحة (يُطلق عليهما الصفائح) يفصل بينهما عازل يكون سمكه صغيرًا مقارنة بأبعاد الصفائح.

خصائص المكثف يمكن للمكثف الموجود في دائرة التيار المستمر أن يوصل التيار في لحظة توصيله بالدائرة (يتم شحن المكثف أو إعادة شحنه)؛ وفي نهاية العملية العابرة، لا يتدفق تيار عبر المكثف، نظرًا لأن ألواحه مفصولة بواسطة عازل. في دائرة التيار المتردد، يجري ذبذبات التيار المتردد من خلال إعادة الشحن الدوري للمكثف، ويغلق بما يسمى تيار التحيز لدائرة التيار المباشر مع تيار متحيز

من حيث طريقة السعة المعقدة، للمكثف مقاومة معقدة: طريقة مقاومة السعة المعقدة تردد الرنين للمكثف يساوي: تردد الرنين عندما يتصرف مكثف في دائرة التيار المتردد مثل مغو. لذلك، يُنصح باستخدام مكثف فقط عند الترددات التي تكون مقاومته سعوية بطبيعتها. عادةً ما يكون الحد الأقصى لتردد تشغيل المكثف أقل بنحو 23 مرة من محرِّض الرنين

المؤشرات الرئيسية. السعة: السمة الرئيسية للمكثف هي سعته، والتي تميز قدرة المكثف على تجميع الشحنات الكهربائية. يشير تعيين المكثف إلى قيمة السعة الاسمية، في حين يمكن أن تختلف السعة الفعلية بشكل كبير اعتمادًا على العديد من العوامل. تحدد السعة الفعلية للمكثف خصائصه الكهربائية. لذا، وفقًا لتعريف السعة، فإن الشحنة الموجودة على اللوحة تتناسب مع الجهد بين اللوحين (q = CU). تتراوح قيم السعة النموذجية من بضعة بيكوفاراد إلى مئات الميكروفاراد. ومع ذلك، هناك مكثفات تصل سعتها إلى عشرات الفاراد. السعةالشحنة الكهربائيةالجهدالفاراد يتم التعبير عن سعة مكثف مسطح يتكون من لوحين معدنيين متوازيين بمساحة كل منهما ، على مسافة d من بعضهما البعض ، في نظام SI بواسطة صيغة SI

للحصول على سعات كبيرة، يتم توصيل المكثفات على التوازي. في هذه الحالة، الجهد بين لوحات جميع المكثفات هو نفسه. السعة الإجمالية للبطارية ذات المكثفات المتوازية تساوي مجموع سعات جميع المكثفات الموجودة في البطارية. إذا كانت جميع المكثفات المتوازية لها نفس المسافة بين الألواح ونفس خصائص العزل الكهربائي، فيمكن تمثيل هذه المكثفات كمكثف كبير واحد، مقسم إلى أجزاء من مساحة أصغر. عندما يتم توصيل المكثفات على التوالي، تكون شحنات جميع المكثفات هي نفسها، حيث يتم إمدادها من مصدر الطاقة إلى الأقطاب الكهربائية الخارجية فقط، وعلى الأقطاب الكهربائية الداخلية يتم الحصول عليها فقط بسبب فصل الشحنات التي كانت تحيد بعضها البعض سابقًا . السعة الإجمالية للبطارية من المكثفات المتصلة على التوالي تساوي

قدرة محددة. تتميز المكثفات أيضًا بسعة محددة، وهي نسبة السعة إلى حجم (أو كتلة) العازل الكهربائي. يتم تحقيق الحد الأقصى لقيمة السعة المحددة مع الحد الأدنى من سماكة العازل الكهربائي، ولكن في نفس الوقت ينخفض ​​جهد الانهيار.

كثافة الطاقة تعتمد كثافة الطاقة للمكثف الإلكتروليتي على التصميم. يتم تحقيق أقصى كثافة باستخدام المكثفات الكبيرة، حيث تكون كتلة الغلاف صغيرة مقارنة بكتلة الألواح والإلكتروليت. على سبيل المثال، مكثف EPCOS B4345 بسعة μF x 450 V وكتلة 1.9 كجم له كثافة طاقة تبلغ 639 جول/كجم أو 845 جول/لتر. هذه المعلمة مهمة بشكل خاص عند استخدام مكثف كجهاز لتخزين الطاقة، يليه إطلاقه الفوري، على سبيل المثال، في مسدس غاوس.

الجهد المقنن هناك خاصية أخرى لا تقل أهمية للمكثفات وهي الجهد المقنن - قيمة الجهد المشار إليها على المكثف والتي يمكن أن يعمل بها في ظل ظروف محددة خلال فترة خدمته مع الحفاظ على المعلمات ضمن الحدود المقبولة. يعتمد الجهد المقنن على تصميم المكثف وخصائص المواد المستخدمة. أثناء التشغيل، يجب ألا يتجاوز الجهد الموجود على المكثف الجهد المقنن. بالنسبة للعديد من أنواع المكثفات، مع ارتفاع درجة الحرارة، ينخفض ​​الجهد المسموح به، والذي يرتبط بزيادة السرعة الحرارية لحاملات الشحن، وبالتالي انخفاض في متطلبات تكوين الانهيار الكهربائي.

القطبية تعمل العديد من المكثفات العازلة للأكسيد (التحليل الكهربائي) فقط عندما تكون قطبية الجهد صحيحة بسبب الخصائص الكيميائية لتفاعل المنحل بالكهرباء مع العازل الكهربائي. عندما يتم عكس قطبية الجهد، تفشل المكثفات الإلكتروليتية عادةً بسبب التدمير الكيميائي للعازل الكهربائي مع زيادة لاحقة في التيار، وغليان الإلكتروليت في الداخل، ونتيجة لذلك، احتمال انفجار الغلاف.

مكثفات الأغراض العامة هي المكثفات المستخدمة في معظم أنواع المعدات الإلكترونية. لا توجد متطلبات خاصة تنطبق على المكثفات من هذا النوع. المكثفات ذات الأغراض الخاصة هي جميع المكثفات الأخرى. وتشمل هذه: النبض، الجهد العالي، البدء، قمع الضوضاء، بالإضافة إلى المكثفات الأخرى.

المكثفات الثابتة هي المكثفات التي تكون سعتها ثابتة ولا تتغير أثناء تشغيل الجهاز. المكثفات المتغيرة - تستخدم في الدوائر التي تتطلب تغيير السعة أثناء التشغيل. في هذه الحالة، يمكن تغيير السعة بطرق مختلفة: ميكانيكيًا، عن طريق تغيير جهد التحكم، عن طريق تغيير درجة الحرارة المحيطة.

المكثفات غير المحمية هي نوع من المكثفات التي لا يسمح لها بالعمل في ظروف الرطوبة العالية. من الممكن تشغيل هذه المكثفات كجزء من المعدات المختومة. المكثفات المحمية - يمكن أن تعمل في ظروف الرطوبة العالية.

المكثفات غير المعزولة - عند استخدام هذا النوع من المكثفات، لا يُسمح لها بلمس هيكل المعدات مع غلافها. المكثفات المعزولة - تحتوي على غلاف معزول جيدًا، مما يجعل من الممكن لمس هيكل الجهاز أو أسطحه الحية. المكثفات المختومة - يستخدم هذا النوع من المكثفات غلافًا محكم الإغلاق بمواد عضوية. المكثفات المختومة - تحتوي هذه المكثفات على غلاف محكم الغلق، مما يمنع تفاعل البنية الداخلية للمكثف مع البيئة.

تطبيق المكثفات

شريحة 1

أنواع المكثفات وتطبيقاتها.

الشريحة 2

المكثف هو جهاز لتخزين الشحنة. أحد المكونات الكهربائية الأكثر شيوعًا. هناك العديد من الأنواع المختلفة للمكثفات، والتي يتم تصنيفها وفقًا لخصائصها المختلفة.

الشريحة 3

في الأساس، يتم تقسيم أنواع المكثفات: حسب طبيعة التغير في السعة - السعة الثابتة، السعة المتغيرة والضبط. وفقا للمادة العازلة - الهواء، الورق المعدني، الميكا، تفلون، البولي، عازل أكسيد (بالكهرباء). وفقًا لطريقة التثبيت - للتركيب المطبوع أو المثبت.

الشريحة 4

المكثفات السيراميكية.

المكثفات الخزفية أو المكثفات القرصية الخزفية مصنوعة من قرص خزفي صغير مطلي على كلا الجانبين بموصل (عادةً ما يكون فضيًا). نظرًا لثبات العزل الكهربائي المرتفع نسبيًا (6 إلى 12)، يمكن للمكثفات الخزفية استيعاب سعة كبيرة جدًا في حجم مادي صغير نسبيًا.

الشريحة 5

المكثفات الفيلم.

تعتمد سعة المكثف على مساحة الألواح. من أجل استيعاب مساحة كبيرة بشكل مضغوط، يتم استخدام المكثفات الفيلمية. يتم استخدام مبدأ "متعدد الطبقات" هنا. أولئك. إنشاء طبقات عديدة من الصفائح العازلة، بالتناوب. ومع ذلك، من وجهة نظر كهربائية، فإن هذين هما نفس الموصلين مفصولين بمادة عازلة، مثل مكثف السيراميك المسطح.

الشريحة 6

المكثفات كهربائيا.

تُستخدم المكثفات الإلكتروليتية عادةً عند الحاجة إلى سعة كبيرة. يشبه تصميم هذا النوع من المكثفات تصميم المكثفات السينمائية، هنا فقط بدلاً من العازل الكهربائي، يتم استخدام ورق خاص مشرب بالإلكتروليت. ألواح المكثفات مصنوعة من الألومنيوم أو التنتالوم.

الشريحة 7

مكثفات التنتالوم.

مكثفات التنتالوم أصغر حجمًا من نظيراتها المصنوعة من الألومنيوم. بالإضافة إلى ذلك، فإن خصائص التحليل الكهربائي لأكسيد التنتالوم أفضل من أكسيد الألومنيوم - تتميز مكثفات التنتالوم بتسرب تيار أقل بكثير واستقرار أعلى للسعة. يتراوح نطاق السعات النموذجية من 47 نانو فاراد إلى 1500 فائق التوهج، كما أن مكثفات التنتالوم الإلكتروليتية قطبية أيضًا، لكنها تتحمل التوصيلات القطبية غير الصحيحة بشكل أفضل من نظيراتها المصنوعة من الألومنيوم. ومع ذلك، فإن نطاق الفولتية النموذجية لمكونات التنتالوم أقل بكثير - من 1 فولت إلى 125 فولت.

الشريحة 8

المكثفات المتغيرة.

تُستخدم المكثفات المتغيرة على نطاق واسع في الأجهزة التي غالبًا ما تتطلب التعديل أثناء التشغيل - أجهزة الاستقبال وأجهزة الإرسال وأجهزة القياس ومولدات الإشارة ومعدات الصوت والفيديو. يتيح لك تغيير سعة المكثف التأثير على خصائص الإشارة التي تمر عبره.

الشريحة 9

المكثفات الانتهازي.

تُستخدم مكثفات التشذيب لتعديل السعة لمرة واحدة أو بشكل دوري، على عكس المكثفات المتغيرة "القياسية"، حيث تتغير السعة في "الوقت الفعلي". هذا التعديل مخصص لمصنعي المعدات أنفسهم، وليس لمستخدميها، ويتم إجراؤه باستخدام مفك براغي خاص. المفك الفولاذي العادي غير مناسب لأنه قد يؤثر على سعة المكثف. عادة ما تكون سعة مكثفات الضبط صغيرة - تصل إلى 500 بيكو فاراد.

الشريحة 10

تطبيق المكثفات.

من الخصائص المهمة للمكثف في دائرة التيار المتردد قدرته على العمل كمفاعلة سعوية (تحريضية في الملف). إذا قمت بتوصيل مكثف ومصباح كهربائي على التوالي بالبطارية، فلن يضيء. ولكن إذا قمت بتوصيله بمصدر تيار متردد، فسوف يضيء. وكلما زادت سعة المكثف، كلما زاد توهجه. نظرًا لهذه الخاصية، يتم استخدامها على نطاق واسع كمرشح، والذي يمكنه بنجاح منع تداخل الترددات العالية (HF) وLF، وتموج الجهد الكهربي، وارتفاع التيار المتردد.

الشريحة 11

نظرًا لقدرة المكثفات على تجميع الشحنة لفترة طويلة ثم تفريغها بسرعة في دائرة ذات مقاومة منخفضة لإنشاء نبضة، فإن ذلك يجعلها لا غنى عنها في إنتاج ومضات الصور، والمسرعات الكهرومغناطيسية، وأشعة الليزر، وما إلى ذلك. يستخدم عند توصيل محرك كهربائي 380 إلى 220 فولت. إنه متصل بالطرف الثالث، ونظرًا لأنه يغير الطور بمقدار 90 درجة على الطرف الثالث، يصبح من الممكن استخدام محرك ثلاثي الطور في شبكة أحادية الطور 220 فولت. في الصناعة، تستخدم وحدات المكثفات لتعويض الطاقة التفاعلية.

الشريحة 12

إن قدرة المكثف على تجميع وتخزين الشحنات الكهربائية لفترة طويلة مكنت من استخدامه في عناصر تخزين المعلومات. وأيضًا كمصدر للطاقة للأجهزة منخفضة الطاقة. على سبيل المثال، مسبار كهربائي، والذي تحتاج فقط إلى إدخاله في المقبس لبضع ثوان حتى يتم شحن المكثف المدمج، وبعد ذلك يمكنك رنين الدوائر به طوال اليوم. لكن للأسف فإن المكثف أقل بكثير في قدرته على تخزين الطاقة الكهربائية من البطارية بسبب تيارات التسرب (التفريغ الذاتي) وعدم القدرة على تجميع كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية.