Um capacitor elétrico é um dispositivoque pode acumular a carga e a energia do campo elétrico. Basicamente, consiste em um par de condutores (placas) separados por uma camada dielétrica. A espessura do dielétrico é sempre muito menor que o tamanho das placas. Em circuitos elétricos equivalentes, um capacitor é indicado por 2 segmentos verticais paralelos (II).
Quantidades e unidades básicas
Existem várias quantidades básicas,definir um capacitor. Um deles é a capacidade (letra C do latim), e o segundo é a tensão de operação (U do latim). A capacidade elétrica (ou simplesmente capacidade) no sistema SI é medida em farads (F). Além disso, como unidade de capacidade, 1 farad é muito - na prática, quase nunca é usado. Por exemplo, a carga elétrica do planeta Terra é de apenas 710 microfarads. Portanto, a capacidade elétrica dos capacitores na maioria dos casos é medida em termos de derivados farad: em picofarads (pF) com um valor muito pequeno de capacitância (1 pF = 1/106μF), em microfarads (μF) com um valor suficientemente grande (1 μF = 1/106 F).Para calcular a capacidade elétrica, é necessário dividir a quantidade de carga acumulada entre as placas pelo módulo da diferença de potencial entre elas (tensão no capacitor). A carga do capacitor, neste caso, é a carga que se acumula em uma das placas do dispositivo em questão. Em 2 condutores do dispositivo, eles são iguais em módulo, mas diferem em sinal, de modo que sua soma é sempre igual a zero. A carga de um capacitor é medida em coulombs (C) e é indicada pela letra Q.
Tensão do aparelho
Um dos parâmetros mais importantes do consideradonosso dispositivo é uma tensão de ruptura - a diferença nos valores dos potenciais dos dois condutores do capacitor, levando a uma ruptura elétrica da camada dielétrica. A tensão máxima na qual não ocorre nenhuma quebra do dispositivo é determinada pela forma dos condutores, as propriedades do dielétrico e sua espessura. As condições operacionais sob as quais a tensão nas placas dos eletrodos está próxima da tensão de ruptura são inaceitáveis. A tensão normal de operação no capacitor é várias vezes menor do que a tensão de ruptura (duas a três vezes). Portanto, ao escolher, você deve prestar atenção à tensão nominal e à capacidade. Na maioria dos casos, o valor desses valores é indicado no próprio aparelho ou no passaporte. A inclusão de um capacitor na rede para uma tensão superior à nominal ameaça sua quebra, e um desvio do valor da capacitância do nominal pode levar à liberação de harmônicas superiores na rede e ao superaquecimento do dispositivo.
Aparência do capacitor
O design dos capacitores pode ser o maisvariado. Depende do valor da capacidade elétrica do dispositivo e de sua finalidade. Os parâmetros do dispositivo em consideração não devem ser influenciados por fatores externos, portanto, as placas são moldadas de forma que o campo elétrico gerado pelas cargas elétricas se concentre em uma pequena lacuna entre os condutores do capacitor. Portanto, eles podem consistir em duas esferas concêntricas, duas placas planas ou dois cilindros coaxiais. Conseqüentemente, os capacitores podem ser cilíndricos, esféricos e planos, dependendo da forma dos condutores.
Capacitores fixos
Pela natureza da mudança na capacidade elétricaos capacitores são divididos em dispositivos com capacitância ou trimmers constante e variável. Vamos dar uma olhada em cada um dos tipos mencionados. Dispositivos cuja capacitância não muda durante a operação, ou seja, é constante (o valor da capacitância ainda pode oscilar dentro de limites aceitáveis dependendo da temperatura) são capacitores permanentes. Existem também aparelhos elétricos que mudam sua capacidade elétrica durante o funcionamento, são chamados de variáveis.
O que determina C no capacitor
A capacidade elétrica depende da área de superfície de seucondutores e a distância entre eles. Existem várias maneiras de alterar esses parâmetros. Considere um capacitor que consiste em dois tipos de placas: móveis e fixas. As placas móveis movem-se em relação às fixas, com o que a capacidade elétrica do capacitor muda. Analógicos variáveis são usados para configurar dispositivos analógicos. Além disso, a capacidade pode ser alterada durante a operação. Na maioria dos casos, os capacitores do trimmer são usados para ajustar o equipamento de fábrica, por exemplo, para selecionar a capacitância empiricamente quando o cálculo é impossível.
Capacitor no circuito
O dispositivo considerado no circuito DCconduz corrente apenas no momento em que é conectado à rede (neste caso, o dispositivo é carregado ou recarregado na tensão da fonte). Uma vez que o capacitor está totalmente carregado, nenhuma corrente flui através dele. Quando o dispositivo está conectado a um circuito de corrente alternada, os processos de descarga e carregamento alternam entre si. O período de sua alternância é igual ao período de oscilação da tensão senoidal aplicada.
Características do capacitor
Capacitor dependendo do estadoeletrólito e o material de que é composto podem ser secos, líquidos, óxido-semicondutor, óxido-metal. Os capacitores líquidos são bem resfriados, esses dispositivos podem operar sob cargas significativas e têm uma propriedade tão importante como a autocura do dielétrico durante uma avaria. Os dispositivos elétricos do tipo seco considerados têm um design bastante simples, um pouco menos de perda de tensão e fuga de corrente. No momento, são os aparelhos a seco os mais populares. As principais vantagens dos capacitores eletrolíticos são o baixo custo, as dimensões compactas e a alta capacidade elétrica. Os análogos de óxido são polares (conexão incorreta leva à ruptura).
Como conectar
Conectando um capacitor a um circuito com uma constantea corrente ocorre da seguinte forma: o positivo (ânodo) da fonte de corrente é conectado ao eletrodo, que é coberto por uma película de óxido. O não cumprimento deste requisito pode resultar em falha dielétrica. É por isso que os capacitores líquidos devem ser conectados a um circuito com fonte de corrente alternada, conectando duas seções idênticas em séries opostas. Ou aplique uma camada de óxido em ambos os eletrodos. Assim, obtém-se um aparelho elétrico apolar que funciona em redes com correntes constantes e senoidais. Mas em ambos os casos, a capacidade resultante torna-se a metade. Os capacitores elétricos unipolares têm dimensões significativas, mas podem ser conectados a circuitos de corrente alternada.
Principal aplicação de capacitores
A palavra "capacitor" pode ser ouvida dos trabalhadoresvárias empresas industriais e institutos de design. Tendo tratado o princípio de operação, características e processos físicos, vamos descobrir por que os capacitores são necessários, por exemplo, em sistemas de alimentação? Nestes sistemas, as baterias são amplamente utilizadas na construção e reconstrução em empreendimentos industriais para compensar a potência reativa do KRM (descarregando a rede de fluxos indesejados), o que permite reduzir custos com eletricidade, economizar em produtos de cabo e entregar melhor qualidade eletricidade para o consumidor. A escolha ótima da potência, método e local de conexão das fontes de potência reativa (Q) nas redes de sistemas elétricos de potência (SEP) tem impacto significativo nos indicadores econômicos e técnicos de eficiência do SEP. Existem dois tipos de KRM: transversal e longitudinal. Com a compensação transversal, os bancos de capacitores são conectados aos barramentos da subestação em paralelo com a carga e são chamados de bancos de derivação (BSC). Com compensação longitudinal, as baterias são incluídas no corte das linhas de força e são chamadas de UPC (dispositivos de compensação longitudinal). As baterias são constituídas por dispositivos individuais que podem ser ligados de várias formas: condensadores em série ou em paralelo. Conforme o número de dispositivos conectados em série aumenta, a tensão aumenta. UPK também são usados para equalizar cargas em fases, aumentar a produtividade e eficiência dos fornos a arco e minério-térmico (quando o UPK é ligado através de transformadores especiais).
Nos circuitos equivalentes de linhas de energia comtensão acima de 110 kV, condutância capacitiva para terra é indicada como capacitores. O EP da linha se deve às capacitâncias entre os condutores das diferentes fases e à capacitância formada pelo fio de fase e o terra. Portanto, para calcular os modos de operação da rede, os parâmetros da linha de transmissão de energia, para determinar os locais de danos à rede elétrica, são utilizadas as propriedades do capacitor.
Mais sobre áreas de aplicação
Além disso, este termo pode ser ouvido dos funcionáriosferrovias. Por que eles precisam de capacitores? Em locomotivas elétricas e a diesel, esses dispositivos são usados para reduzir o arco dos contatos de dispositivos elétricos, suavizar a corrente pulsante produzida por retificadores e interruptores de pulso e também para gerar uma tensão sinusoidal simétrica usada para alimentar motores elétricos.
No entanto, essa palavra é ouvida com mais frequência pela boca.radioamador. Por que ele precisa de capacitores? Na engenharia de rádio, eles são usados para criar oscilações eletromagnéticas de alta frequência, fazem parte de filtros de suavização, fontes de alimentação, amplificadores e placas de circuito impresso.
No porta-luvas de cada entusiasta de carros, você pode encontraralguns desses aparelhos elétricos. Por que você precisa de capacitores em um carro? Lá eles são usados em equipamentos de amplificação de sistemas acústicos para reprodução de som de alta qualidade.
