Кандэнсатар — двухполюснік, якому ўласціва параўнальна вялікая і амічнае супраціўленне; прылада для захавання электрычнай энергіі. Звычайна складаецца з двух электродаў у форме пласцін (абкладак), падзеленых дыэлектрыкам, таўшчыня якога малая ў параўнанні з памерамі абкладак. Працэс назапашвання энергіі ў кандэнсатары, вядомы як «зарад», прыводзіць да назапашвання электрычнага зараду аднолькавай велічыні, але супрацьлеглай палярнасці, на кожнай з абкладак.

Кандэнсатары шырока выкарыстоўваюцца ў электронных схемах для раздзялення ланцугоў пастаяннага і пераменнага току, у сеціўных фільтрах, для згладжвання выхаднога напружання крыніц сілкавання, у рэзанансных контурах, і для многіх іншых мэт.
Ідэальны кандэнсатар характарызуецца адной пастаяннай велічынёй, ёмістасцю, якая вымяраецца ў фарадах, і можа быць вылічана як адносіна электрычнага зараду на кожнай з абкладак да рознасці патэнцыялаў паміж імі. На практыцы заўжды ёсць абмежаванні на велічыню электрычнага поля ў дыэлектрыку, што выражаецца ў наяўнасці напружання прабою, абкладкі маюць паразітную ўласную індуктыўнасць і супраціўленне, паміж абкладкамі існуе ток уцечкі, ёмістасць кандэнсатара залежыць ад тэмпературы і частаты, і г.д.
Назву «кандэнсатар» даў Алесандра Вольта ў 1782 годзе (ад італьянскага condensatore), падкрэсліўшы здольнасць прылады назапашваць большы электрычны зарад у параўнанні са звычайным ізаляваным правадніком. І хоць у англійскай мове назва condensor лічыцца архаічнай (сучасная назва — capacitor), у большасці еўрапейскіх моў ужываюцца вытворныя ад condensatore назвы.
Гісторыя

У кастрычніку 1745 года з Памераніі (Германія), вынайшаў, што зарад можна захоўваць, падключыўшы электрастатычны генератар высокага напружання дротам да аб’ёму вады ў ручным шкляным слоіку. Рук Клейста і вада дзейнічалі як праваднікі, а слоік — як дыэлектрык (хоць дэталі механізму ў той час былі ідэнтыфікаваныя няправільна). Клейст выявіў, што дакрананне да дроту прывяло да моцнай іскры, значна больш балючай, чым іскра, атрыманая ад электрастатычнай машыны. У наступным годзе галандскі фізік вынайшаў падобны кандэнсатар, які атрымаў назву лейдэнскі слоік у гонар Лейдэнскага ўніверсітэта (дзе працаваў Мушэнбрук). Ён таксама быў уражаны моцай шоку, які ён атрымаў, напісаўшы: «Я б не вытрымаў другога шоку для каралеўства Францыі».
быў першым, хто аб’яднаў некалькі слоікаў паралельна, каб павялічыць ёмістасць захоўвання зарада. Бенджамін Франклін даследаваў лейдэнскі слоік і прыйшоў да высновы, што зарад захоўваўся на шкле, а не ў вадзе, як меркавалі іншыя. Ён таксама прыняў тэрмін «батарэя» (пазначаючы павелічэнне магутнасці з шэрагам падобных адзінак, як у гарматнай батарэі). Пазней лейдэнскія слоікі былі зроблены шляхам пакрыцця слоікаў знутры і звонку металічнай фольгай, пакідаючы прастору ў вусце для прадухілення дугі паміж фольгай. Самай ранняй адзінкай ёмістасці была банка (эквівалентная прыкладна 1,11 нанафарад).
Лейдэнскія слоікі або больш магутныя прылады, у якіх выкарыстоўваліся плоскія шкляныя пласціны, якія чаргуюцца з праваднікамі з фольгі, выкарыстоўваліся прыкладна да 1900 года, калі вынаходніцтва бесправадной сувязі (радыё) выклікала попыт на стандартныя кандэнсатары, а няўхільны рух да больш высокіх частот патрабаваў кандэнсатараў з меншай індуктыўнасцю. Пачалі выкарыстоўвацца больш кампактныя метады канструкцыі, такія як гнуткі дыэлектрычны ліст (як прамасленая папера), заціснуты паміж лістамі металічнай фольгі, згорнуты або складзены ў невялікі пакет.
Канструкцыя
Кандэнсатар з’яўляецца пасіўным электронным кампанентам. У самым простым варыянце канструкцыя складаецца з двух электродаў у форме пласцін (званых абкладкамі), падзеленых дыэлектрыкам, таўшчыня якога ў параўнанні з памерамі абкладак вельмі невялікая. Практычна прымяняемыя кандэнсатары маюць шмат слаёў дыэлектрыка і шматслойныя электроды, або стужкі ў якіх чаргуюцца дыэлектрык і электроды, гэтая слаёная канструкцыя згорнутая ў цыліндр або паралелепіпед са скругленымі рэбрамі.
Уласцівасці кандэнсатара
З прычыны сваёй будовы, кандэнсатар у ланцугу пастаяннага току можа праводзіць ток толькі ў момант яго ўключэння ў ланцуг (адбываецца зарадка або перазарадка кандэнсатара), пасля заканчэння пераходнага працэсу ток праз кандэнсатар не цячэ, бо яго абкладкі падзелены дыэлектрыкам. У ланцугу пераменнага току кандэнсатар праводзіць ваганні пераменнага току з дапамогай цыклічнай перазарадкі кандэнсатара, замыкаецца так званым .

З пункту гледжання кандэнсатар валодае электрычным .
- дзе
— уяўная адзінка,
— цыклічная частата працякалага сінусоіднага току (радыян/с),
— частата працякалага току (Гц)
— ёмкістасць кандэнсатара (Ф)
Адсюль таксама вынікае, што рэактыўнае супраціўленне кандэнсатара:
Для пастаяннага току частата роўная нулю, такім чынам, для пастаяннага току рэактыўнае супраціўленне кандэнсатара фармальна бясконцае.
Пры змене частаты змяняюцца дыэлектрычная пранікальнасць дыэлектрыка і ступень уплыву паразітных параметраў — уласнай індуктыўнасці і супраціўленне страт. На высокіх частотах любы кандэнсатар можна разглядаць як паслядоўны вагальны контур, які ўтвараецца ёмістасцю уласнай індуктыўнасцю
, і супраціўленне страт
кандэнсатара роўная:
Пры кандэнсатар у ланцугу пераменнага току паводзіць сябе як шпулька індуктыўнасці. Таму кандэнсатар мэтазгодна выкарыстоўваць толькі на частотах
, на якіх яго рэактыўнае супраціўленне носіць ёмістасны характар. Звычайна максімальная працоўная частата кандэнсатара прыкладна ў 2-3 разы ніжэй рэзананснай.
Кандэнсатар можа назапашваць электрычную энергію. Энергія зараджанага кандэнсатара:
дзе — напружанне (рознасць патэнцыялаў), да якога зараджаны кандэнсатар,
— электрычны зарад на адной з абкладак.
Асноўныя параметры
Характарыстыкі
Ёмістасць
Асноўная характарыстыка кандэнсатара — , яна характарызуе здольнасць кандэнсатара назапашваць электрычны зарад. У звестках кандэнсатара фігуруе значэнне намінальнай ёмістасці, а рэальная ёмістасць можа значна мяняцца залежна ад шматлікіх фактараў. Рэальная ёмістасць кандэнсатара вызначае яго электрычныя ўласцівасці. Так, па вызначэнні ёмістасці, зарад на абкладцы прапарцыйны напружанню паміж абкладкамі (q = CU). Тыповыя значэнні ёмістасці кандэнсатараў складаюць ад адзінак пікафарад да тысяч мікрафарад. Аднак ёсць кандэнсатары () з ёмістасцю да дзясяткаў фарад.
Ёмістасць плоскага кандэнсатара, які складаецца з двух паралельных металічных пласцін плошчай S кожная, размешчаных на адлегласці d адна ад другой, у сістэме СІ выяўляецца формулай:
- дзе
— дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя, якое запаўняе прастору паміж пласцінамі (у вакууме роўная 1),
— Электрычная пастаянная, колькасна роўная 8,854187817×10−12 Ф/м.
Гэта формула справядлівая, толькі калі d нашмат меней лінейных памераў пласцін.

Для атрымання вялікіх ёмістасцяў кандэнсатары злучаюць паралельна. Пры гэтым напружанне паміж абкладкамі ўсіх кандэнсатараў аднолькава. Агульная ёмістасць батарэі «паралельна» злучаных кандэнсатараў роўная суме ёмістасцяў усіх кандэнсатараў, якія ўваходзяць у батарэю:
або
Калі ва ўсіх паралельна злучаных кандэнсатарах адлегласць паміж абкладкамі і ўласцівасці дыэлектрыка аднолькавыя, то гэтыя кандэнсатары можна прадставіць як адзін вялікі кандэнсатар, падзелены на фрагменты меншай плошчы.

Пры паслядоўным злучэнні кандэнсатараў зарады ўсіх кандэнсатараў аднолькавыя, бо ад крыніцы сілкавання яны паступаюць толькі на знешнія электроды, а на ўнутраных электродах яны атрымліваюцца толькі за кошт падзелу зарадаў. Агульная ёмістасць батарэі паслядоўна злучаных кандэнсатараў роўная:
або:
Гэтая ёмістасць заўсёды менш за мінімальную ёмістасці кандэнсатара, які ўваходзіць ў батарэю. Аднак пры паслядоўным злучэнні памяншаецца магчымасць прабоя кандэнсатараў, бо на кожны кандэнсатар прыпадае толькі частка розніцы патэнцыялаў крыніцы напружання.
Калі плошча абкладак усіх кандэнсатараў, злучаных паслядоўна, аднолькавая, то гэтыя кандэнсатары можна прадставіць як адзін вялікі кандэнсатар, паміж абкладкамі якога знаходзіцца стос з пласцін дыэлектрыка ўсіх складаючых яго кандэнсатараў.

Удзельная ёмістасць
Пад удзельнай ёмістасцю разумеюць адносіны ёмістасці кандэнсатара да аб’ёму (або масы) яго дыэлектрыка. Максімальнае значэнне ўдзельнай ёмістасці дасягаецца пры мінімальнай таўшчыні дыэлектрыка, аднак пры гэтым памяншаецца яго напружанне прабоя.
Шчыльнасць энергіі
Шчыльнасць энергіі кандэнсатара — адносіна масы (аб’ёму) да колькасці назапашанай энергіі. Гэтая характарыстыка ў першую чаргу залежыць ад канструктыўнага выканання кандэнсатара. Максімальная шчыльнасць дасягаецца ў вялікіх электралітычных кандэнсатараў, дзе маса корпуса невялікая ў параўнанні з масай абкладак і электраліту. Напрыклад, у кандэнсатара EPCOS B4345 з ёмістасцю 12 000 мкФ, максімальна дапушчальным напружаннем 450 вольт і масай 1,9 кг шчыльнасць энергіі пры максімальным напружанні складае 639 Дж/кг або 845 Дж/л. Асабліва важны гэты параметр пры выкарыстанні кандэнсатара як назапашвальніка энергіі, з наступным імгненным яе вызваленнем, напрыклад, у .
Намінальнае напружанне
Намінальнае напружанне — значэнне напружання пры якім кандэнсатар можа працаваць у зададзеных умовах на працягу тэрміну службы з захаваннем параметраў у дапушчальных межах. Намінальнае напружанне залежыць ад канструкцыі кандэнсатара і ўласцівасцяў матэрыялаў абкладак і электраліту. Эксплуатацыйнае напружанне на кандэнсатары павінна быць не вышэй намінальнага.
Напружанне прабоя
Пры пэўнай напружанасці электрычнага поля, вядомай як дыэлектрычная трываласць , дыэлектрык у кандэнсатары становіцца праводным. Напружанне, пры якім гэта адбываецца, называецца напружаннем прабоя і вызначаецца як памножаныя значэнні дыэлектрычнай трываласці і адлегласці паміж праваднікамі (
):
Максімальная энергія, якую можна бяспечна захоўваць у кандэнсатары, абмежавана напружаннем прабоя. З прычыны маштабавання ёмістасці і напружання прабоя ў залежнасці ад таўшчыні дыэлектрыка кандэнсатары вырабляюць з пэўнага дыэлектрыка. Для кандэнсатараў з паветраным дыэлектрыкам напружанасць поля прабоя складае парадку 2-5 МВ/м (або кВ/мм); для слюды пробай складае 100—300 МВ/м; для нафты — 15-25 МВ/м; велічыня можа быць значна менш, калі як дыэлектрык выкарыстоўваюць іншыя матэрыялы. Дыэлектрык выкарыстоўваюць вельмі тонкімі пластамі, таму абсалютнае напружанне прабоя кандэнсатараў абмежавана. Тыповыя наміналы кандэнсатараў, якія выкарыстоўваюць у агульнай электроніцы, вар’іруюцца ад некалькіх вольт да 1 кВ. Па меры павелічэння напружання слой дыэлектрыка павінен быць таўсцей, і ў выніку ёмістасць высакавольтных кандэнсатараў становіцца больш, чым у кандэнсатараў, разлічаных на больш нізкае напружанне.
На напружанне прабоя крытычна ўплываюць такія фактары, як геаметрыя праводнасці частак кандэнсатара; вострыя краі або пункты павялічваюць напружанасць электрычнага поля ў гэтым пункце і могуць прывесці да лакальнага прабою. Як толькі гэта пачынае адбывацца, прабой хутка праходзіць праз дыэлектрык, пакуль не дасягае процілеглай пласціны, пакідаючы пасля сябе прапаліну ў дыэлектрыку і выклікаючы кароткае замыканне (або адносна нізкі супраціў). Вынікі могуць быць выбухованебяспечнымі, бо кароткае замыканне ў кандэнсатары адбірае ток з вакольнай схемы і рассейвае энергію. Аднак у кандэнсатарах з адмысловымі дыэлектрыкамі на тонкіх металічных электродах пасля прабоя не здараецца замыкання. Гэта адбываецца таму, што метал у зоне прабоя плавіцца або выпарваецца, ізалюючы месца прабоя ад астатняй часткі кандэнсатара.
Звычайна фізіка працэсу «прабоя» заключаецца ў тым, што напружанасць поля становіцца досыць вялікай, каб выцягваць электроны з атамаў дыэлектрыку, утвараючы тым самым зону электраправоднасці. Магчымы і іншыя сцэнарыі, такія як прымешкі ў матэрыяле дыэлектрыку, і калі дыэлектрык мае крышталічную прыроду, недасканаласці крышталічнай структуры могуць прывесці да , як гэта назіраецца ў паўправадніковых прыладах.
На напружанне прабоя таксама ўплываюць ціск, вільготнасць і тэмпература.

Палярнасць
Многія кандэнсатары з аксідным дыэлектрыкам (электралітычныя) функцыянуюць толькі пры карэктнай палярнасці напружання з прычыны хімічных асаблівасцяў узаемадзеяння электраліту з дыэлектрыкам. Пры зваротнай палярнасці напружання электралітычныя кандэнсатары звычайна выходзяць са строю з прычыны хімічнага разбурэння дыэлектрыка з наступным павелічэннем току, закіпаннем электраліту ўнутры кандэнсатара і, як следства, з імавернасцю выбуху або разрыву корпуса.
Небяспека разбурэння (выбуху)
Выбухі электралітычных кандэнсатараў — даволі распаўсюджаная з’ява. Асноўная прычына выбухаў гэта перагрэў кандэнсатара, які ў большасці выпадкаў выкліканы ўцечкай або павышэннем эквівалентнага паслядоўнага супраціўлення з прычыны старэння (асабліва актуальна для імпульсных прылад). У сучасных камп’ютарах перагрэў кандэнсатараў — частая прычына выхаду са строю з прычыны блізкага размяшчэння побач крыніцы цяпла (напрыклад побач радыятара астуджэння).
Для памяншэння пашкоджанняў іншых дэталяў і траўматызму персаналу ў сучасных кандэнсатарах вялікай ёмістасці ўсталёўваюць выбіўны ахоўны клапан або робяць надсечку корпуса (часта яе можна заўважыць у выглядзе крыжа або літар X, Y, K ці Т на тарцы цыліндрычнага корпуса, на буйнагабарытных кандэнсатарах, яна звычайна пакрыта пластыкам). Пры павышэнні ўнутранага ціску выбіваецца заглушка клапана або корпус руйнуецца па надсечцы, пара электраліту выходзіць як едкі газ і нават як пырскі вадкасці. Пры гэтым разбурэнне корпуса кандэнсатара адбываецца без выбуху, раскідвання абкладак і сепаратара.
Старыя электралітычныя кандэнсатары выпускалі ў герметычных карпусах і ў канструкцыі іх карпусоў не прадугледжвалася абарона ад выбуху. Хуткасць разлёту аскепкаў пры выбуху корпуса састарэлых кандэнсатараў можа быць дастатковай каб траўмаваць чалавека.
У адрозненне ад электралітычных, выбухованебяспечнасць танталавых (аксіднапаўправадніковых) кандэнсатараў звязана з тым, што такі кандэнсатар фактычна ўяўляе сабой выбуховую сумесь: гаручым служыць тантал, а акісляльнікам — двухвокіс марганцу, і абодва гэтых кампаненты ў канструкцыі кандэнсатара перамяшаныя ў выглядзе тонкага парашка. Пры электрычным прабоі кандэнсатара або пры змене палярнасці, пры праходжанні току вылучыцца цяпло, якое ініцыюе рэакцыю паміж гэтымі кампанентамі, якая працякае як моцная ўспышка з хлапком, што суправаджаецца раскідваннем іскраў і аскепкаў корпуса. Сіла такога выбуху даволі вялікая, асабліва ў буйных кандэнсатараў, і здольная пашкодзіць не толькі суседнія радыёэлементы, але і саму плату. Пры цесным размяшчэнні некалькіх кандэнсатараў магчымы прапал карпусоў суседніх кандэнсатараў, што прыводзіць да іх адначасовага выбуху.
Паразітныя параметры
Рэальныя кандэнсатары, акрамя ёмістасці, маюць таксама ўласныя паслядоўныя і паралельныя супраціўленне і індуктыўнасць. З дастатковай для практыкі дакладнасцю рэальнага кандэнсатара можна прадставіць наступным чынам:

C — уласная ёмістасць кандэнсатара; r — супраціўленне ізаляцыі кандэнсатара; R — эквівалентнае паслядоўнае супраціўленне (часта абазначаюць); L — эквівалентная паслядоўная індуктыўнасць (часта абазначаюць
).

Электрычнае супраціўленне ізаляцыі
Супраціўленне ізаляцыі па сутнасці прадстаўляе супраціўленне кандэнсатара току, якое вызначаецца як:
- дзе
— напружанне, прыкладзенае да кандэнсатара;
— ток выцечкі.
З прычыны току выцечкі, які праходзіць праз пласт дыэлектрыка, паміж абкладкамі і па паверхні дыэлектрыка, папярэдне зараджаны кандэнсатар з цягам часу губляе зарад (самаразряд кандэнсатара). Часта ў спецыфікацыях на кандэнсатары супраціўленне выцечкі вызначаюць праз пастаянную часу самаразрада кандэнсатара, якая лікава роўная адносінам ёмістасці да супраціўлення выцечкі:
- дзе
— час, за які пачатковае напружанне на кандэнсатары, непадключаным да знешняга ланцуга, паменшыцца ў e разоў.
Эквівалентнае паслядоўнае супраціўленне

Эквівалентнае паслядоўнае супраціўленне () абумоўлена галоўным чынам электрычным супраціўленнем матэрыялу абкладак і вывадаў (клем) кандэнсатара, кантактаў паміж імі, а таксама ўлічвае страты ў дыэлектрыку. Звычайна ЭПС узрастае з павелічэннем , які праходзіць праз кандэнсатар (з прычыны паверхневага эфекту). У большасці практычных выпадкаў гэты параметр можна пакінуць паза ўвагай, але часам (напр., у выпадку выкарыстання электралітычных кандэнсатараў у фільтрах ) досыць малое яго значэнне важнае для надзейнасці і ўстойлівасці працы ўсей прылады. У электралітычных кандэнсатарах, дзе адзін з электродаў ёсць электралітам, гэты параметр пры эксплуатацыі з часам дэградуе з прычыны выпарэння растваральніка з вадкага электраліту і змены яго хімічнага складу, выкліканага ўзаемадзеяннем з металічнымі абкладкамі, што адбываецца адносна хутка ў нізкаякасных вырабах («»). Некаторыя схемы (напрыклад, ) крытычныя да дыяпазону змены ЭПС кандэнсатараў у сваіх ланцугах. Гэта звязана з тым, што пры праектаванні такіх прылад інжынеры ўлічваюць гэты параметр у фазачастотнай характарыстыцы (ФЧХ) зваротнай сувязі стабілізатара. Значнае змяненне з часам ЭПС кандэнсатараў змяняе ФЧХ, што можа прывесці да зніжэння запасу ўстойлівасці контураў аўтарэгуявання і нават да самаўзбуджэння. Ёсць спецыяльныя прыборы () для вымярэння гэтага параметру, па якіх часта можна вызначыць прыдатнасць яго далейшага выкарыстання ў пэўных мэтах. Гэты параметр часта мае вырашальнае значэнне ў даследаванні стану старога кандэнсатара і прыняцці рашэння пра вартасць яго выкарыстоўвання ў пэўнай схеме (або імавернасць выхаду яго за межы дапушчальных адхіленняў).
Эквівалентная паслядоўная індуктыўнасць
Эквівалентная паслядоўная індуктыўнасць () абумоўлена ў асноўным уласнай індуктыўнасцю абкладак і вывадаў кандэнсатара. Вынікам гэтай размеркаванай паразітнай індуктыўнасці ёсць ператварэнне кандэнсатара ў вагальны контур з характэрнай уласнай частатой рэзанансу. Гэтая частата можа быць вымерана і звычайна паказваецца ў параметрах кандэнсатара або яўна, або як рэкамендаваная максімальная працоўная частата.
Тыпы кандэнсатараў
Залежна ад прызначэння кандэнсатары ўмоўна падзяляюць на кандэнсатары агульнага і спецыяльнага прызначэння. Кандэнсатары агульнага прызначэння выкарыстоўваюць практычна ў большасці відаў і класаў электроннай апаратуры. Традыцыйна да іх адносяць найбольш распаўсюджаныя нізкавольтныя кандэнсатары, да якіх няма асаблівых патрабаванняў. Усе астатнія кандэнсатары спецыяльныя. Да іх адносяць , высакавольтныя, імпульсныя, завадападаўляльныя, дазіметрычныя, пускавыя і іншыя кандэнсатары.
Крыніцы
- A. Belkin, A. Bezryadin, L. Hendren, A. Hubler Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown // Scientific Reports. — 2017-04-20. — Т. 7. — С. 932. — ISSN 2045-2322. — DOI:10.1038/s41598-017-01007-9
- J. O. Bird. Electrical Circuit Theory and Technology. — Routledge, 2007. — 695 с. — ISBN 978-0-7506-8139-1.
Спасылкі
Аўтар: www.NiNa.Az
Дата публікацыі:
Kandensatar dvuhpolyusnik yakomu ylasciva paraynalna vyalikaya i amichnae supraciylenne prylada dlya zahavannya elektrychnaj energii Zvychajna skladaecca z dvuh elektroday u forme plascin abkladak padzelenyh dyelektrykam tayshchynya yakoga malaya y paraynanni z pamerami abkladak Praces nazapashvannya energii y kandensatary vyadomy yak zarad pryvodzic da nazapashvannya elektrychnaga zaradu adnolkavaj velichyni ale supracleglaj palyarnasci na kozhnaj z abkladak Kandensatary Kandensatary shyroka vykarystoyvayucca y elektronnyh shemah dlya razdzyalennya lancugoy pastayannaga i peramennaga toku u seciynyh filtrah dlya zgladzhvannya vyhadnoga napruzhannya krynic silkavannya u rezanansnyh konturah i dlya mnogih inshyh met Idealny kandensatar haraktaryzuecca adnoj pastayannaj velichynyoj yomistascyu yakaya vymyaraecca y faradah i mozha byc vylichana yak adnosina elektrychnaga zaradu na kozhnaj z abkladak da roznasci patencyyalay pamizh imi Na praktycy zayzhdy yosc abmezhavanni na velichynyu elektrychnaga polya y dyelektryku shto vyrazhaecca y nayaynasci napruzhannya praboyu abkladki mayuc parazitnuyu ylasnuyu induktyynasc i supraciylenne pamizh abkladkami isnue tok ucechki yomistasc kandensatara zalezhyc ad temperatury i chastaty i g d Nazvu kandensatar day Alesandra Volta y 1782 godze ad italyanskaga condensatore padkresliyshy zdolnasc prylady nazapashvac bolshy elektrychny zarad u paraynanni sa zvychajnym izalyavanym pravadnikom I hoc u anglijskaj move nazva condensor lichycca arhaichnaj suchasnaya nazva capacitor u bolshasci eyrapejskih moy uzhyvayucca vytvornyya ad condensatore nazvy Gistoryya Batareya z chatyroh lejdenskih sloikay zluchanyh paralelna Ekspanat muzeya Burhave Lejden Germaniya U kastrychniku 1745 goda z Pameranii Germaniya vynajshay shto zarad mozhna zahoyvac padklyuchyyshy elektrastatychny generatar vysokaga napruzhannya drotam da ab yomu vady y ruchnym shklyanym sloiku Ruk Klejsta i vada dzejnichali yak pravadniki a sloik yak dyelektryk hoc detali mehanizmu y toj chas byli identyfikavanyya nyapravilna Klejst vyyaviy shto dakrananne da drotu pryvyalo da mocnaj iskry znachna bolsh balyuchaj chym iskra atrymanaya ad elektrastatychnaj mashyny U nastupnym godze galandski fizik vynajshay padobny kandensatar yaki atrymay nazvu lejdenski sloik u gonar Lejdenskaga yniversiteta dze pracavay Mushenbruk Yon taksama byy urazhany mocaj shoku yaki yon atrymay napisayshy Ya b ne vytrymay drugoga shoku dlya karaleystva Francyi byy pershym hto ab yadnay nekalki sloikay paralelna kab pavyalichyc yomistasc zahoyvannya zarada Bendzhamin Franklin dasledavay lejdenski sloik i pryjshoy da vysnovy shto zarad zahoyvaysya na shkle a ne y vadze yak merkavali inshyya Yon taksama prynyay termin batareya paznachayuchy pavelichenne magutnasci z sheragam padobnyh adzinak yak u garmatnaj batarei Paznej lejdenskiya sloiki byli zrobleny shlyaham pakryccya sloikay znutry i zvonku metalichnaj folgaj pakidayuchy prastoru y vusce dlya praduhilennya dugi pamizh folgaj Samaj rannyaj adzinkaj yomistasci byla banka ekvivalentnaya prykladna 1 11 nanafarad Lejdenskiya sloiki abo bolsh magutnyya prylady u yakih vykarystoyvalisya ploskiya shklyanyya plasciny yakiya charguyucca z pravadnikami z folgi vykarystoyvalisya prykladna da 1900 goda kali vynahodnictva bespravadnoj suvyazi radyyo vyklikala popyt na standartnyya kandensatary a nyayhilny ruh da bolsh vysokih chastot patrabavay kandensataray z menshaj induktyynascyu Pachali vykarystoyvacca bolsh kampaktnyya metady kanstrukcyi takiya yak gnutki dyelektrychny list yak pramaslenaya papera zacisnuty pamizh listami metalichnaj folgi zgornuty abo skladzeny y nevyaliki paket KanstrukcyyaKandensatar z yaylyaecca pasiynym elektronnym kampanentam U samym prostym varyyance kanstrukcyya skladaecca z dvuh elektroday u forme plascin zvanyh abkladkami padzelenyh dyelektrykam tayshchynya yakoga y paraynanni z pamerami abkladak velmi nevyalikaya Praktychna prymyanyaemyya kandensatary mayuc shmat slayoy dyelektryka i shmatslojnyya elektrody abo stuzhki y yakih charguyucca dyelektryk i elektrody getaya slayonaya kanstrukcyya zgornutaya y cylindr abo paralelepiped sa skruglenymi rebrami Ulascivasci kandensataraZ prychyny svayoj budovy kandensatar u lancugu pastayannaga toku mozha pravodzic tok tolki y momant yago yklyuchennya y lancug adbyvaecca zaradka abo perazaradka kandensatara paslya zakanchennya perahodnaga pracesu tok praz kandensatar ne cyache bo yago abkladki padzeleny dyelektrykam U lancugu peramennaga toku kandensatar pravodzic vaganni peramennaga toku z dapamogaj cyklichnaj perazaradki kandensatara zamykaecca tak zvanym Batareya z kandensatarnyh banak Z punktu gledzhannya kandensatar valodae elektrychnym Z C 1jwC jwC j2pfC displaystyle hat Z C frac 1 j omega C frac j omega C frac j 2 pi fC dze j displaystyle j uyaynaya adzinka w displaystyle omega cyklichnaya chastata pracyakalaga sinusoidnaga toku radyyan s f displaystyle f chastata pracyakalaga toku Gc C displaystyle C yomkistasc kandensatara F Adsyul taksama vynikae shto reaktyynae supraciylenne kandensatara XC 1wC displaystyle scriptstyle X C tfrac 1 omega C Dlya pastayannaga toku chastata roynaya nulyu takim chynam dlya pastayannaga toku reaktyynae supraciylenne kandensatara farmalna byaskoncae Pry zmene chastaty zmyanyayucca dyelektrychnaya pranikalnasc dyelektryka i stupen uplyvu parazitnyh parametray ulasnaj induktyynasci i supraciylenne strat Na vysokih chastotah lyuby kandensatar mozhna razglyadac yak paslyadoyny vagalny kontur yaki ytvaraecca yomistascyu C displaystyle C ulasnaj induktyynascyu Lc displaystyle L c i supraciylenne strat Rn displaystyle R n kandensatara roynaya fp 12pLcC displaystyle f p frac 1 2 pi sqrt L c C Pry f gt fp displaystyle f gt f p kandensatar u lancugu peramennaga toku pavodzic syabe yak shpulka induktyynasci Tamu kandensatar metazgodna vykarystoyvac tolki na chastotah f lt fp displaystyle f lt f p na yakih yago reaktyynae supraciylenne nosic yomistasny haraktar Zvychajna maksimalnaya pracoynaya chastata kandensatara prykladna y 2 3 razy nizhej rezanansnaj Kandensatar mozha nazapashvac elektrychnuyu energiyu Energiya zaradzhanaga kandensatara W CU22 qU2 q22C displaystyle W CU 2 over 2 qU over 2 q 2 over 2C dze U displaystyle U napruzhanne roznasc patencyyalay da yakoga zaradzhany kandensatar q displaystyle q elektrychny zarad na adnoj z abkladak Asnoynyya parametryHaraktarystyki Yomistasc Asnoynaya haraktarystyka kandensatara yana haraktaryzue zdolnasc kandensatara nazapashvac elektrychny zarad U zvestkah kandensatara figurue znachenne naminalnaj yomistasci a realnaya yomistasc mozha znachna myanyacca zalezhna ad shmatlikih faktaray Realnaya yomistasc kandensatara vyznachae yago elektrychnyya ylascivasci Tak pa vyznachenni yomistasci zarad na abkladcy praparcyjny napruzhannyu pamizh abkladkami q CU Typovyya znachenni yomistasci kandensataray skladayuc ad adzinak pikafarad da tysyach mikrafarad Adnak yosc kandensatary z yomistascyu da dzyasyatkay farad Yomistasc ploskaga kandensatara yaki skladaecca z dvuh paralelnyh metalichnyh plascin ploshchaj S kozhnaya razmeshchanyh na adleglasci d adna ad drugoj u sisteme SI vyyaylyaecca formulaj C ee0Sd displaystyle C tfrac varepsilon varepsilon 0 S d dze e displaystyle varepsilon dyelektrychnaya pranikalnasc asyaroddzya yakoe zapaynyae prastoru pamizh plascinami u vakuume roynaya 1 e0 displaystyle varepsilon 0 Elektrychnaya pastayannaya kolkasna roynaya 8 854187817 10 12 F m Geta formula spravyadlivaya tolki kali d nashmat menej linejnyh pameray plascin Paralelnae zluchenne kandensataray Dlya atrymannya vyalikih yomistascyay kandensatary zluchayuc paralelna Pry getym napruzhanne pamizh abkladkami ysih kandensataray adnolkava Agulnaya yomistasc batarei paralelna zluchanyh kandensataray roynaya sume yomistascyay usih kandensataray yakiya yvahodzyac u batareyu C i 1nCi displaystyle C sum i 1 n C i abo C C1 C2 Cn displaystyle C C 1 C 2 ldots C n Kali va ysih paralelna zluchanyh kandensatarah adleglasc pamizh abkladkami i ylascivasci dyelektryka adnolkavyya to getyya kandensatary mozhna pradstavic yak adzin vyaliki kandensatar padzeleny na fragmenty menshaj ploshchy Paslyadoynae zluchenne kandensataray Pry paslyadoynym zluchenni kandensataray zarady ysih kandensataray adnolkavyya bo ad krynicy silkavannya yany pastupayuc tolki na zneshniya elektrody a na ynutranyh elektrodah yany atrymlivayucca tolki za kosht padzelu zaraday Agulnaya yomistasc batarei paslyadoyna zluchanyh kandensataray roynaya 1C i 1n1Ci C i 1n1Ci 1 displaystyle tfrac 1 C sum i 1 n tfrac 1 C i Rightarrow C begin pmatrix sum i 1 n tfrac 1 C i end pmatrix 1 abo 1C 1C1 1C2 1Cn displaystyle tfrac 1 C tfrac 1 C 1 tfrac 1 C 2 ldots tfrac 1 C n Getaya yomistasc zaysyody mensh za minimalnuyu yomistasci kandensatara yaki yvahodzic y batareyu Adnak pry paslyadoynym zluchenni pamyanshaecca magchymasc praboya kandensataray bo na kozhny kandensatar prypadae tolki chastka roznicy patencyyalay krynicy napruzhannya Kali ploshcha abkladak usih kandensataray zluchanyh paslyadoyna adnolkavaya to getyya kandensatary mozhna pradstavic yak adzin vyaliki kandensatar pamizh abkladkami yakoga znahodzicca stos z plascin dyelektryka ysih skladayuchyh yago kandensataray Uzarvany elektralitychny kandensatar na place vadkakryshtalichnaga manitora Bachnyya valokny papyarovaga separatara abkladak i razvarochanyya alyuminievyya abkladki z folgi Udzelnaya yomistasc Pad udzelnaj yomistascyu razumeyuc adnosiny yomistasci kandensatara da ab yomu abo masy yago dyelektryka Maksimalnae znachenne ydzelnaj yomistasci dasyagaecca pry minimalnaj tayshchyni dyelektryka adnak pry getym pamyanshaecca yago napruzhanne praboya Shchylnasc energii Shchylnasc energii kandensatara adnosina masy ab yomu da kolkasci nazapashanaj energii Getaya haraktarystyka y pershuyu chargu zalezhyc ad kanstruktyynaga vykanannya kandensatara Maksimalnaya shchylnasc dasyagaecca y vyalikih elektralitychnyh kandensataray dze masa korpusa nevyalikaya y paraynanni z masaj abkladak i elektralitu Napryklad u kandensatara EPCOS B4345 z yomistascyu 12 000 mkF maksimalna dapushchalnym napruzhannem 450 volt i masaj 1 9 kg shchylnasc energii pry maksimalnym napruzhanni skladae 639 Dzh kg abo 845 Dzh l Asabliva vazhny gety parametr pry vykarystanni kandensatara yak nazapashvalnika energii z nastupnym imgnennym yae vyzvalennem napryklad u Naminalnae napruzhanne Naminalnae napruzhanne znachenne napruzhannya pry yakim kandensatar mozha pracavac u zadadzenyh umovah na pracyagu terminu sluzhby z zahavannem parametray u dapushchalnyh mezhah Naminalnae napruzhanne zalezhyc ad kanstrukcyi kandensatara i ylascivascyay materyyalay abkladak i elektralitu Ekspluatacyjnae napruzhanne na kandensatary pavinna byc ne vyshej naminalnaga Napruzhanne praboya Pry peynaj napruzhanasci elektrychnaga polya vyadomaj yak dyelektrychnaya tryvalasc Eds displaystyle E text ds dyelektryk u kandensatary stanovicca pravodnym Napruzhanne pry yakim geta adbyvaecca nazyvaecca napruzhannem praboya i vyznachaecca yak pamnozhanyya znachenni dyelektrychnaj tryvalasci i adleglasci pamizh pravadnikami d displaystyle d Vbd Edsd displaystyle V text bd E text ds d Maksimalnaya energiya yakuyu mozhna byaspechna zahoyvac u kandensatary abmezhavana napruzhannem praboya Z prychyny mashtabavannya yomistasci i napruzhannya praboya y zalezhnasci ad tayshchyni dyelektryka kandensatary vyrablyayuc z peynaga dyelektryka Dlya kandensataray z pavetranym dyelektrykam napruzhanasc polya praboya skladae paradku 2 5 MV m abo kV mm dlya slyudy probaj skladae 100 300 MV m dlya nafty 15 25 MV m velichynya mozha byc znachna mensh kali yak dyelektryk vykarystoyvayuc inshyya materyyaly Dyelektryk vykarystoyvayuc velmi tonkimi plastami tamu absalyutnae napruzhanne praboya kandensataray abmezhavana Typovyya naminaly kandensataray yakiya vykarystoyvayuc u agulnaj elektronicy var iruyucca ad nekalkih volt da 1 kV Pa mery pavelichennya napruzhannya sloj dyelektryka pavinen byc tayscej i y vyniku yomistasc vysakavoltnyh kandensataray stanovicca bolsh chym u kandensataray razlichanyh na bolsh nizkae napruzhanne Na napruzhanne praboya krytychna yplyvayuc takiya faktary yak geametryya pravodnasci chastak kandensatara vostryya krai abo punkty pavyalichvayuc napruzhanasc elektrychnaga polya y getym punkce i moguc pryvesci da lakalnaga praboyu Yak tolki geta pachynae adbyvacca praboj hutka prahodzic praz dyelektryk pakul ne dasyagae procileglaj plasciny pakidayuchy paslya syabe prapalinu y dyelektryku i vyklikayuchy karotkae zamykanne abo adnosna nizki supraciy Vyniki moguc byc vybuhovanebyaspechnymi bo karotkae zamykanne y kandensatary adbirae tok z vakolnaj shemy i rassejvae energiyu Adnak u kandensatarah z admyslovymi dyelektrykami na tonkih metalichnyh elektrodah paslya praboya ne zdaraecca zamykannya Geta adbyvaecca tamu shto metal u zone praboya plavicca abo vyparvaecca izalyuyuchy mesca praboya ad astatnyaj chastki kandensatara Zvychajna fizika pracesu praboya zaklyuchaecca y tym shto napruzhanasc polya stanovicca dosyc vyalikaj kab vycyagvac elektrony z atamay dyelektryku utvarayuchy tym samym zonu elektrapravodnasci Magchymy i inshyya scenaryi takiya yak prymeshki y materyyale dyelektryku i kali dyelektryk mae kryshtalichnuyu pryrodu nedaskanalasci kryshtalichnaj struktury moguc pryvesci da yak geta naziraecca y paypravadnikovyh pryladah Na napruzhanne praboya taksama yplyvayuc cisk vilgotnasc i temperatura Kandensatary na place bloka silkavannya Palyarnasc Mnogiya kandensatary z aksidnym dyelektrykam elektralitychnyya funkcyyanuyuc tolki pry karektnaj palyarnasci napruzhannya z prychyny himichnyh asablivascyay uzaemadzeyannya elektralitu z dyelektrykam Pry zvarotnaj palyarnasci napruzhannya elektralitychnyya kandensatary zvychajna vyhodzyac sa stroyu z prychyny himichnaga razburennya dyelektryka z nastupnym pavelichennem toku zakipannem elektralitu ynutry kandensatara i yak sledstva z imavernascyu vybuhu abo razryvu korpusa Nebyaspeka razburennya vybuhu Vybuhi elektralitychnyh kandensataray davoli raspaysyudzhanaya z yava Asnoynaya prychyna vybuhay geta peragrey kandensatara yaki y bolshasci vypadkay vyklikany ycechkaj abo pavyshennem ekvivalentnaga paslyadoynaga supraciylennya z prychyny starennya asabliva aktualna dlya impulsnyh prylad U suchasnyh kamp yutarah peragrey kandensataray chastaya prychyna vyhadu sa stroyu z prychyny blizkaga razmyashchennya pobach krynicy cyapla napryklad pobach radyyatara astudzhennya Dlya pamyanshennya pashkodzhannyay inshyh detalyay i traymatyzmu persanalu y suchasnyh kandensatarah vyalikaj yomistasci ystalyoyvayuc vybiyny ahoyny klapan abo robyac nadsechku korpusa chasta yae mozhna zayvazhyc u vyglyadze kryzha abo litar X Y K ci T na tarcy cylindrychnaga korpusa na bujnagabarytnyh kandensatarah yana zvychajna pakryta plastykam Pry pavyshenni ynutranaga cisku vybivaecca zaglushka klapana abo korpus rujnuecca pa nadsechcy para elektralitu vyhodzic yak edki gaz i navat yak pyrski vadkasci Pry getym razburenne korpusa kandensatara adbyvaecca bez vybuhu raskidvannya abkladak i separatara Staryya elektralitychnyya kandensatary vypuskali y germetychnyh karpusah i y kanstrukcyi ih karpusoy ne pradugledzhvalasya abarona ad vybuhu Hutkasc razlyotu askepkay pry vybuhu korpusa sastarelyh kandensataray mozha byc dastatkovaj kab traymavac chalaveka U adroznenne ad elektralitychnyh vybuhovanebyaspechnasc tantalavyh aksidnapaypravadnikovyh kandensataray zvyazana z tym shto taki kandensatar faktychna yyaylyae saboj vybuhovuyu sumes garuchym sluzhyc tantal a akislyalnikam dvuhvokis margancu i abodva getyh kampanenty y kanstrukcyi kandensatara peramyashanyya y vyglyadze tonkaga parashka Pry elektrychnym praboi kandensatara abo pry zmene palyarnasci pry prahodzhanni toku vyluchycca cyaplo yakoe inicyyue reakcyyu pamizh getymi kampanentami yakaya pracyakae yak mocnaya yspyshka z hlapkom shto supravadzhaecca raskidvannem iskray i askepkay korpusa Sila takoga vybuhu davoli vyalikaya asabliva y bujnyh kandensataray i zdolnaya pashkodzic ne tolki susedniya radyyoelementy ale i samu platu Pry cesnym razmyashchenni nekalkih kandensataray magchymy prapal karpusoy susednih kandensataray shto pryvodzic da ih adnachasovaga vybuhu Parazitnyya parametry Realnyya kandensatary akramya yomistasci mayuc taksama ylasnyya paslyadoynyya i paralelnyya supraciylenne i induktyynasc Z dastatkovaj dlya praktyki dakladnascyu realnaga kandensatara mozhna pradstavic nastupnym chynam C ulasnaya yomistasc kandensatara r supraciylenne izalyacyi kandensatara R ekvivalentnae paslyadoynae supraciylenne chasta abaznachayuc Rc displaystyle R text c L ekvivalentnaya paslyadoynaya induktyynasc chasta abaznachayuc Li displaystyle L text i Zalezhnasc modulya impedansu realnaga kandensatara ad chastatyElektrychnae supraciylenne izalyacyi Supraciylenne izalyacyi pa sutnasci pradstaylyae supraciylenne kandensatara toku yakoe vyznachaecca yak Rd U Iut displaystyle R d U I text ut dze U displaystyle U napruzhanne prykladzenae da kandensatara Iut displaystyle I text ut tok vycechki Z prychyny toku vycechki yaki prahodzic praz plast dyelektryka pamizh abkladkami i pa paverhni dyelektryka papyaredne zaradzhany kandensatar z cyagam chasu gublyae zarad samarazryad kandensatara Chasta y specyfikacyyah na kandensatary supraciylenne vycechki vyznachayuc praz pastayannuyu chasu T displaystyle T samarazrada kandensatara yakaya likava roynaya adnosinam yomistasci da supraciylennya vycechki T RdC0 displaystyle T R d C 0 dze T displaystyle T chas za yaki pachatkovae napruzhanne na kandensatary nepadklyuchanym da zneshnyaga lancuga pamenshycca y e razoy Ekvivalentnae paslyadoynae supraciylenne Vyprabavanne kandensatara partatyynym Ekvivalentnae paslyadoynae supraciylenne Rc displaystyle R text c abumoylena galoynym chynam elektrychnym supraciylennem materyyalu abkladak i vyvaday klem kandensatara kantaktay pamizh imi a taksama ylichvae straty y dyelektryku Zvychajna EPS uzrastae z pavelichennem yaki prahodzic praz kandensatar z prychyny paverhnevaga efektu U bolshasci praktychnyh vypadkay gety parametr mozhna pakinuc paza yvagaj ale chasam napr u vypadku vykarystannya elektralitychnyh kandensataray u filtrah dosyc maloe yago znachenne vazhnae dlya nadzejnasci i ystojlivasci pracy ysej prylady U elektralitychnyh kandensatarah dze adzin z elektroday yosc elektralitam gety parametr pry ekspluatacyi z chasam degradue z prychyny vyparennya rastvaralnika z vadkaga elektralitu i zmeny yago himichnaga skladu vyklikanaga yzaemadzeyannem z metalichnymi abkladkami shto adbyvaecca adnosna hutka y nizkayakasnyh vyrabah Nekatoryya shemy napryklad krytychnyya da dyyapazonu zmeny EPS kandensataray u svaih lancugah Geta zvyazana z tym shto pry praektavanni takih prylad inzhynery ylichvayuc gety parametr u fazachastotnaj haraktarystycy FChH zvarotnaj suvyazi stabilizatara Znachnae zmyanenne z chasam EPS kandensataray zmyanyae FChH shto mozha pryvesci da znizhennya zapasu ystojlivasci konturay aytareguyavannya i navat da samayzbudzhennya Yosc specyyalnyya prybory dlya vymyarennya getaga parametru pa yakih chasta mozhna vyznachyc prydatnasc yago dalejshaga vykarystannya y peynyh metah Gety parametr chasta mae vyrashalnae znachenne y dasledavanni stanu staroga kandensatara i prynyacci rashennya pra vartasc yago vykarystoyvannya y peynaj sheme abo imavernasc vyhadu yago za mezhy dapushchalnyh adhilennyay Ekvivalentnaya paslyadoynaya induktyynasc Ekvivalentnaya paslyadoynaya induktyynasc Li displaystyle L text i abumoylena y asnoynym ulasnaj induktyynascyu abkladak i vyvaday kandensatara Vynikam getaj razmerkavanaj parazitnaj induktyynasci yosc peratvarenne kandensatara y vagalny kontur z harakternaj ulasnaj chastatoj rezanansu Getaya chastata mozha byc vymerana i zvychajna pakazvaecca y parametrah kandensatara abo yayna abo yak rekamendavanaya maksimalnaya pracoynaya chastata Typy kandensatarayZalezhna ad pryznachennya kandensatary ymoyna padzyalyayuc na kandensatary agulnaga i specyyalnaga pryznachennya Kandensatary agulnaga pryznachennya vykarystoyvayuc praktychna y bolshasci viday i klasay elektronnaj aparatury Tradycyjna da ih adnosyac najbolsh raspaysyudzhanyya nizkavoltnyya kandensatary da yakih nyama asablivyh patrabavannyay Use astatniya kandensatary specyyalnyya Da ih adnosyac vysakavoltnyya impulsnyya zavadapadaylyalnyya dazimetrychnyya puskavyya i inshyya kandensatary KrynicyA Belkin A Bezryadin L Hendren A Hubler Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown Scientific Reports 2017 04 20 T 7 S 932 ISSN 2045 2322 DOI 10 1038 s41598 017 01007 9 J O Bird Electrical Circuit Theory and Technology Routledge 2007 695 s ISBN 978 0 7506 8139 1 Spasylki