ดาวน์โหลดการนำเสนอในหัวข้อประเภทของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุ บทบาทและหน้าที่ของตัวเก็บประจุ โดยที่ E คือพลังงานของตัวเก็บประจุ

สไลด์ 14

ความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเป็นเท่าใด หากประจุของตัวเก็บประจุคือ 10 nC และความต่างศักย์คือ 20 kV และตอนนี้ภารกิจ...

สไลด์ 15

ตัวเก็บประจุขนาด 10 µF มีประจุ 4 µC พลังงานของตัวเก็บประจุที่มีประจุเป็นเท่าใด และตอนนี้ภารกิจ...

ปีเตอร์ ฟาน มุสเชนบรูค ()

ตัวเก็บประจุคืออะไร? ตัวเก็บประจุ (จากภาษาละตินควบแน่น "กระชับ", "หนาขึ้น") เป็นเครือข่ายสองเทอร์มินัลที่มีค่าความจุที่แน่นอนและค่าการนำไฟฟ้าโอห์มมิกต่ำ อุปกรณ์สำหรับเก็บพลังงานสนามไฟฟ้า ตัวเก็บประจุเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟ โดยทั่วไปประกอบด้วยอิเล็กโทรดรูปแผ่นสองอัน (เรียกว่าเพลต) คั่นด้วยไดอิเล็กทริกซึ่งมีความหนาน้อยเมื่อเทียบกับขนาดของแผ่น

คุณสมบัติของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ในขณะที่เชื่อมต่อกับวงจร (ตัวเก็บประจุถูกชาร์จหรือชาร์จใหม่) เมื่อสิ้นสุดกระบวนการชั่วคราว จะไม่มีกระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุ เนื่องจากแผ่นของตัวเก็บประจุนั้น แยกออกจากกันด้วยอิเล็กทริก ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ จะมีการสั่นของกระแสสลับผ่านการอัดประจุแบบไซคลิกของตัวเก็บประจุ ปิดด้วยกระแสไบแอสที่เรียกว่าวงจรไฟฟ้ากระแสตรงด้วยกระแสไบแอส

ในแง่ของวิธีแอมพลิจูดเชิงซ้อน ตัวเก็บประจุมีอิมพีแดนซ์เชิงซ้อน:วิธีอิมพีแดนซ์แอมพลิจูดเชิงซ้อน ความถี่เรโซแนนซ์ของตัวเก็บประจุเท่ากับ: ความถี่เรโซแนนซ์ เมื่อตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับมีพฤติกรรมเหมือนตัวเหนี่ยวนำ ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ตัวเก็บประจุเฉพาะที่ความถี่ที่ความต้านทานเป็นแบบคาปาซิเตอร์เท่านั้น โดยทั่วไป ความถี่การทำงานสูงสุดของตัวเก็บประจุจะต่ำกว่าตัวเหนี่ยวนำเรโซแนนซ์ประมาณ 23 เท่า

พารามิเตอร์หลัก ความจุไฟฟ้า ลักษณะสำคัญของตัวเก็บประจุคือความจุไฟฟ้าซึ่งเป็นตัวกำหนดความสามารถของตัวเก็บประจุในการสะสมประจุไฟฟ้า การกำหนดตัวเก็บประจุจะระบุค่าของความจุที่ระบุ ในขณะที่ความจุจริงอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ความจุที่แท้จริงของตัวเก็บประจุจะกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ ดังนั้น ตามคำจำกัดความของความจุ ประจุบนเพลตจะเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าระหว่างเพลต (q = CU) ค่าความจุโดยทั่วไปมีตั้งแต่ไม่กี่พิโคฟารัดไปจนถึงไมโครฟารัดหลายร้อยตัว อย่างไรก็ตามมีตัวเก็บประจุที่มีความจุได้ถึงหลายสิบฟารัด ความจุประจุไฟฟ้าประจุแรงดันไฟฟ้าฟารัด ความจุของตัวเก็บประจุแบบแบนประกอบด้วยแผ่นโลหะสองแผ่นขนานกันโดยแต่ละพื้นที่อยู่ห่างจากกัน d ในระบบ SI แสดงโดยสูตร SI

เพื่อให้ได้ความจุสูง ตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อแบบขนาน ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุทั้งหมดจะเท่ากัน ความจุรวมของแบตเตอรี่ของตัวเก็บประจุที่ต่อแบบขนานจะเท่ากับผลรวมของความจุของตัวเก็บประจุทั้งหมดที่รวมอยู่ในแบตเตอรี่ หากตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานทั้งหมดมีระยะห่างระหว่างแผ่นเปลือกโลกและคุณสมบัติไดอิเล็กทริกเท่ากัน ตัวเก็บประจุเหล่านี้สามารถแสดงเป็นตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ตัวเดียว โดยแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนของพื้นที่ที่เล็กกว่า เมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรมประจุของตัวเก็บประจุทั้งหมดจะเท่ากันเนื่องจากพวกมันถูกจ่ายจากแหล่งพลังงานไปยังอิเล็กโทรดภายนอกเท่านั้นและบนอิเล็กโทรดภายในนั้นได้มาจากการแยกประจุที่ทำให้เป็นกลางซึ่งกันและกันก่อนหน้านี้เท่านั้น . ความจุรวมของแบตเตอรี่ของตัวเก็บประจุต่อแบบอนุกรมมีค่าเท่ากับ

ความจุเฉพาะ ตัวเก็บประจุยังมีลักษณะเฉพาะด้วยความจุจำเพาะ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความจุต่อปริมาตร (หรือมวล) ของอิเล็กทริก ค่าสูงสุดของความจุเฉพาะนั้นทำได้โดยมีความหนาขั้นต่ำของอิเล็กทริก แต่ในขณะเดียวกันแรงดันพังทลายก็ลดลง

ความหนาแน่นของพลังงาน ความหนาแน่นของพลังงานของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการออกแบบ ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่สามารถทำได้ด้วยความหนาแน่นสูงสุด โดยที่มวลของตัวเรือนมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับมวลของแผ่นและอิเล็กโทรไลต์ ตัวอย่างเช่น ตัวเก็บประจุ EPCOS B4345 ที่มีความจุ µF x 450 V และมวล 1.9 กก. มีความหนาแน่นของพลังงาน 639 J/kg หรือ 845 J/l พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อใช้ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ตามด้วยการปลดปล่อยทันที เช่น ในปืนเกาส์

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด คุณลักษณะที่สำคัญไม่แพ้กันอีกประการหนึ่งของตัวเก็บประจุคือแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด - ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ระบุบนตัวเก็บประจุที่สามารถทำงานได้ภายใต้สภาวะที่ระบุตลอดอายุการใช้งาน โดยที่ยังคงรักษาพารามิเตอร์ให้อยู่ภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดขึ้นอยู่กับการออกแบบตัวเก็บประจุและคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ ในระหว่างการทำงาน แรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุไม่ควรเกินแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด สำหรับตัวเก็บประจุหลายประเภทเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตจะลดลงซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของความเร็วความร้อนของตัวพาประจุและดังนั้นข้อกำหนดที่ลดลงสำหรับการก่อตัวของไฟฟ้าสลาย อุณหภูมิ ความเร็วของตัวพาประจุ

ขั้ว ตัวเก็บประจุไดอิเล็กทริก (อิเล็กโทรไลต์) ออกไซด์จำนวนมากทำงานเฉพาะเมื่อขั้วแรงดันไฟฟ้าถูกต้องเท่านั้น เนื่องจากลักษณะทางเคมีของอันตรกิริยาของอิเล็กโทรไลต์กับอิเล็กทริก เมื่อขั้วแรงดันไฟฟ้ากลับด้านตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ามักจะล้มเหลวเนื่องจากการทำลายทางเคมีของอิเล็กทริกพร้อมกับกระแสที่เพิ่มขึ้นตามมาการเดือดของอิเล็กโทรไลต์ภายในและเป็นผลให้มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการระเบิดของตัวเรือน การระเบิดของอิเล็กโทรไลต์ด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุเอนกประสงค์คือตัวเก็บประจุที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ ไม่มีข้อกำหนดพิเศษใช้กับตัวเก็บประจุชนิดนี้ ตัวเก็บประจุแบบวัตถุประสงค์พิเศษคือตัวเก็บประจุแบบอื่นทั้งหมด ซึ่งรวมถึง: พัลส์ ไฟฟ้าแรงสูง การสตาร์ท การลดเสียงรบกวน รวมถึงตัวเก็บประจุอื่นๆ

ตัวเก็บประจุแบบคงที่คือตัวเก็บประจุที่มีความจุคงที่และไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน - ใช้ในวงจรที่ต้องการการเปลี่ยนแปลงความจุระหว่างการทำงาน ในกรณีนี้ ความจุสามารถเปลี่ยนแปลงได้หลายวิธี: ในทางกลไก โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าควบคุม โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิโดยรอบ

ตัวเก็บประจุที่ไม่มีการป้องกันคือตัวเก็บประจุชนิดหนึ่งที่ไม่ได้รับอนุญาตให้ทำงานในสภาวะที่มีความชื้นสูง คุณสามารถใช้งานตัวเก็บประจุเหล่านี้โดยเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่ปิดผนึกได้ ตัวเก็บประจุแบบป้องกัน - สามารถทำงานได้ในสภาวะที่มีความชื้นสูง

ตัวเก็บประจุแบบไม่หุ้มฉนวน - เมื่อใช้ตัวเก็บประจุประเภทนี้ ไม่อนุญาตให้สัมผัสตัวเครื่องกับตัวเครื่อง ตัวเก็บประจุแบบหุ้มฉนวน - มีตัวเรือนที่หุ้มฉนวนอย่างดีซึ่งทำให้สามารถสัมผัสโครงอุปกรณ์หรือพื้นผิวที่มีไฟฟ้าได้ ตัวเก็บประจุแบบปิดผนึก - ตัวเก็บประจุประเภทนี้ใช้ตัวเรือนที่ปิดผนึกด้วยวัสดุอินทรีย์ ตัวเก็บประจุแบบปิดผนึก - ตัวเก็บประจุเหล่านี้มีตัวเรือนแบบปิดผนึก ซึ่งช่วยลดปฏิสัมพันธ์ของโครงสร้างภายในของตัวเก็บประจุกับสิ่งแวดล้อม

การประยุกต์ใช้ตัวเก็บประจุ

สไลด์ 1

ประเภทของตัวเก็บประจุและการนำไปใช้งาน

สไลด์ 2

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์สำหรับเก็บประจุ หนึ่งในส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่พบบ่อยที่สุด ตัวเก็บประจุมีหลายประเภทซึ่งจำแนกตามคุณสมบัติที่แตกต่างกัน

สไลด์ 3

โดยทั่วไปประเภทของตัวเก็บประจุจะถูกแบ่งออก: ตามธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงความจุ - ความจุคงที่, ความจุแปรผันและการปรับจูน ตามวัสดุอิเล็กทริก - อากาศ, กระดาษที่เป็นโลหะ, ไมกา, เทฟลอน, โพลีคาร์บอเนต, อิเล็กทริกออกไซด์ (อิเล็กโทรไลต์) ตามวิธีการติดตั้ง - สำหรับการติดตั้งแบบพิมพ์หรือแบบติดตั้ง

สไลด์ 4

ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก

ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกหรือตัวเก็บประจุแบบดิสก์เซรามิกทำจากจานเซรามิกขนาดเล็กที่เคลือบทั้งสองด้านด้วยตัวนำ (โดยปกติจะเป็นสีเงิน) เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสัมพัทธ์ค่อนข้างสูง (6 ถึง 12) ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกจึงสามารถรองรับความจุได้ค่อนข้างมากในขนาดทางกายภาพที่ค่อนข้างเล็ก

สไลด์ 5

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม

ความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแผ่น เพื่อที่จะรองรับพื้นที่ขนาดใหญ่ได้อย่างกะทัดรัด จึงมีการใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ที่นี่ใช้หลักการของ "หลายชั้น" เหล่านั้น. สร้างแผ่นอิเล็กทริกหลายชั้นสลับกัน อย่างไรก็ตาม จากมุมมองทางไฟฟ้า ตัวนำเหล่านี้เป็นตัวนำสองตัวเดียวกันที่คั่นด้วยอิเล็กทริก เช่น ตัวเก็บประจุเซรามิกแบบแบน

สไลด์ 6

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ามักใช้เมื่อต้องการความจุขนาดใหญ่ การออกแบบตัวเก็บประจุประเภทนี้คล้ายกับตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม แต่จะใช้กระดาษพิเศษที่ชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์แทนอิเล็กทริก แผ่นตัวเก็บประจุทำจากอลูมิเนียมหรือแทนทาลัม

สไลด์ 7

ตัวเก็บประจุแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมมีขนาดเล็กกว่าตัวเก็บประจุอะลูมิเนียม นอกจากนี้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของแทนทาลัมออกไซด์ยังดีกว่าอลูมิเนียมออกไซด์ - ตัวเก็บประจุแทนทาลัมมีการรั่วไหลของกระแสน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญและมีความเสถียรของความจุสูงกว่า ช่วงของความจุโดยทั่วไปคือตั้งแต่ 47nF ถึง 1500uF ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแทนทาลัมก็มีขั้วเช่นกันแต่ทนทานต่อการเชื่อมต่อขั้วที่ไม่ถูกต้องได้ดีกว่าตัวเก็บประจุแบบอะลูมิเนียม อย่างไรก็ตาม ช่วงแรงดันไฟฟ้าทั่วไปสำหรับส่วนประกอบแทนทาลัมจะต่ำกว่ามาก - ตั้งแต่ 1V ถึง 125V

สไลด์ 8

ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน

ตัวเก็บประจุแบบแปรผันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ที่มักต้องมีการปรับเปลี่ยนระหว่างการทำงาน - เครื่องรับ เครื่องส่ง เครื่องมือวัด เครื่องกำเนิดสัญญาณ อุปกรณ์เสียงและวิดีโอ การเปลี่ยนความจุของตัวเก็บประจุช่วยให้คุณสามารถกำหนดลักษณะของสัญญาณที่ส่งผ่านได้

สไลด์ 9

ตัวเก็บประจุแบบทริมเมอร์

ตัวเก็บประจุแบบทริมเมอร์ใช้สำหรับการปรับความจุแบบครั้งเดียวหรือเป็นระยะ ตรงกันข้ามกับตัวเก็บประจุแบบแปรผัน "มาตรฐาน" ซึ่งความจุจะเปลี่ยนเป็น "เรียลไทม์" การปรับนี้มีไว้สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์เอง ไม่ใช่สำหรับผู้ใช้ และดำเนินการโดยใช้ไขควงปรับพิเศษ ไขควงเหล็กธรรมดาไม่เหมาะเนื่องจากอาจส่งผลต่อความจุของตัวเก็บประจุได้ ความจุของตัวเก็บประจุการปรับแต่งมักจะน้อย - มากถึง 500 พิโกฟาราด

สไลด์ 10

การประยุกต์ใช้ตัวเก็บประจุ

คุณสมบัติที่สำคัญของตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับคือความสามารถในการทำหน้าที่เป็นปฏิกิริยารีแอกแตนซ์ (อุปนัยในขดลวด) หากคุณเชื่อมต่อตัวเก็บประจุและหลอดไฟแบบอนุกรมเข้ากับแบตเตอรี่ แบตเตอรี่จะไม่สว่างขึ้น แต่ถ้าคุณเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ AC ไฟก็จะสว่างขึ้น และยิ่งความจุของตัวเก็บประจุสูงเท่าใดก็จะยิ่งเรืองแสงมากขึ้นเท่านั้น ด้วยคุณสมบัตินี้ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวกรอง ซึ่งสามารถระงับสัญญาณรบกวน HF และ LF, แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อม และไฟกระชาก AC ได้สำเร็จ

สไลด์ 11

เนื่องจากความสามารถของตัวเก็บประจุในการสะสมประจุเป็นเวลานานแล้วจึงคายประจุอย่างรวดเร็วในวงจรที่มีความต้านทานต่ำเพื่อสร้างพัลส์ จึงทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการผลิตโฟโต้แฟลช เครื่องเร่งแบบแม่เหล็กไฟฟ้า เลเซอร์ ฯลฯ ตัวเก็บประจุเป็น ใช้ต่อกับมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 380 ถึง 220 โวลต์ เชื่อมต่อกับเทอร์มินัลที่สามและเนื่องจากเทอร์มินัลที่สามเปลี่ยนเฟส 90 องศาจึงเป็นไปได้ที่จะใช้มอเตอร์สามเฟสในเครือข่าย 220 โวลต์เฟสเดียว ในอุตสาหกรรม หน่วยตัวเก็บประจุถูกใช้เพื่อชดเชยพลังงานปฏิกิริยา

สไลด์ 12

ความสามารถของตัวเก็บประจุในการสะสมและเก็บประจุไฟฟ้าเป็นเวลานานทำให้สามารถนำไปใช้ในองค์ประกอบในการจัดเก็บข้อมูลได้ และยังเป็นแหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำอีกด้วย ตัวอย่างเช่น โพรบของช่างไฟฟ้า ซึ่งคุณเพียงแค่ต้องเสียบเข้ากับเต้ารับเป็นเวลาสองสามวินาทีจนกระทั่งตัวเก็บประจุในตัวถูกชาร์จ จากนั้นคุณก็สามารถส่งเสียงวงจรด้วยตัวเก็บประจุได้ตลอดทั้งวัน แต่น่าเสียดายที่ตัวเก็บประจุด้อยกว่าอย่างมากในด้านความสามารถในการเก็บพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เนื่องจากกระแสรั่วไหล (การคายประจุเอง) และไม่สามารถสะสมพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากได้