Un condensateur électrique est un appareil qui peut stocker la charge et l'énergie d'un champ électrique. Fondamentalement, il se compose d'une paire de conducteurs (plaques) séparés par une couche diélectrique. L'épaisseur du diélectrique est toujours bien inférieure à la taille des plaques. Sur les circuits électriques équivalents, le condensateur est indiqué par 2 segments verticaux parallèles (II).
Grandeurs de base et unités de mesure
Il existe plusieurs quantités de base qui définissent un condensateur. L'un d'eux est sa capacité (lettre latine C), et le second est la tension de fonctionnement (latin U). La capacité électrique (ou simplement la capacité) dans le système SI est mesurée en farads (F). De plus, en tant qu'unité de capacité, 1 farad - c'est beaucoup - n'est presque jamais utilisé dans la pratique. Par exemple, la charge électrique de la planète Terre n'est que de 710 microfarads. Par conséquent, la capacité électrique des condensateurs est mesurée dans la plupart des cas en quantités dérivées du farad: en picofarads (pF) avec une très petite valeur de capacité (1 pF=1/106µF), en microfarads (µF) à sa valeur suffisamment grande (1 uF=1/106 F). Pour calculer la capacité électrique, il fautdivisez la quantité de charge accumulée entre les plaques par le module de la différence de potentiel entre elles (tension aux bornes du condensateur). La charge du condensateur dans ce cas est la charge qui s'accumule sur l'une des plaques de l'appareil en question. Sur 2 conducteurs de l'appareil, ils sont identiques en module, mais diffèrent en signe, leur somme est donc toujours égale à zéro. La charge d'un condensateur est mesurée en coulombs (C) et est désignée par la lettre Q.
Tension sur appareil électrique
L'un des paramètres les plus importants de l'appareil que nous considérons est la tension de claquage - la différence de potentiel entre les deux conducteurs du condensateur, entraînant un claquage électrique de la couche diélectrique. La tension maximale à laquelle il n'y a pas de claquage du dispositif est déterminée par la forme des conducteurs, les propriétés du diélectrique et son épaisseur. Les conditions de fonctionnement dans lesquelles la tension sur les plaques de l'appareil électrique est proche de la tension de claquage sont inacceptables. La tension de fonctionnement normale sur le condensateur est plusieurs fois inférieure à la tension de claquage (deux à trois fois). Par conséquent, lors du choix, faites attention à la tension et à la capacité nominales. Dans la plupart des cas, la valeur de ces quantités est indiquée sur l'appareil lui-même ou dans le passeport. L'inclusion d'un condensateur dans le réseau pour une tension supérieure à la tension nominale menace de tomber en panne, et un écart de la valeur de la capacité par rapport à la valeur nominale peut entraîner la libération d'harmoniques plus élevées dans le réseau et une surchauffe de l'appareil.
Apparition des condensateurs
La conception des condensateurs peut êtreles plus variés. Cela dépend de la valeur de la capacité électrique de l'appareil et de son objectif. Les paramètres de l'appareil considéré ne doivent pas être affectés par des facteurs externes. Par conséquent, les plaques sont formées de manière à ce que le champ électrique créé par les charges électriques soit concentré dans un petit espace entre les conducteurs du condensateur. Par conséquent, ils peuvent être constitués de deux sphères concentriques, de deux plaques planes ou de deux cylindres coaxiaux. Par conséquent, les condensateurs peuvent être cylindriques, sphériques et plats selon la forme des conducteurs.
Condensateurs permanents
Selon la nature du changement de capacité électrique, les condensateurs sont divisés en appareils à capacité constante, variable ou trimmers. Examinons de plus près chacun de ces types. Les appareils dont la capacité ne change pas pendant le fonctionnement, c'est-à-dire qu'elle est constante (la valeur de la capacité peut encore fluctuer dans des limites acceptables en fonction de la température) sont des condensateurs fixes. Il existe également des appareils électriques qui changent de capacité électrique pendant le fonctionnement, ils sont appelés variables.
De quoi dépend C dans un condensateur
La capacité électrique dépend de la surface de ses conducteurs et de la distance qui les sépare. Il existe plusieurs façons de modifier ces paramètres. Considérons un condensateur composé de deux types de plaques: mobiles et fixes. Les plaques mobiles se déplacent par rapport aux plaques fixes, ce qui modifie la capacité du condensateur. Des analogues variables sont utilisés pour ajuster l'analogiquedispositifs. De plus, la capacité peut être modifiée pendant le fonctionnement. Les condensateurs ajustables sont dans la plupart des cas utilisés pour régler l'équipement d'usine, par exemple, pour sélectionner la capacité de manière empirique lorsque le calcul est impossible.
Condensateur dans le circuit
L'appareil en question dans le circuit DC ne conduit le courant qu'au moment où il est connecté au réseau (dans ce cas, l'appareil est chargé ou rechargé à la tension source). Une fois le condensateur complètement chargé, aucun courant ne le traverse. Lorsque l'appareil est connecté à un circuit de courant alternatif, les processus de décharge et de charge alternent. La période de leur alternance est égale à la période d'oscillation de la tension sinusoïdale appliquée.
Caractéristiques des condensateurs
Le condensateur, selon l'état de l'électrolyte et le matériau qui le compose, peut être sec, liquide, oxyde-semi-conducteur, oxyde-métal. Les condensateurs liquides sont bien refroidis, ces dispositifs peuvent fonctionner sous des charges importantes et ont une propriété aussi importante que l'auto-cicatrisation diélectrique lors d'un claquage. Les appareils électriques de type sec considérés ont une conception assez simple, un peu moins de perte de tension et de courant de fuite. À l'heure actuelle, ce sont les appareils secs qui sont les plus populaires. Le principal avantage des condensateurs électrolytiques est leur faible coût, leur taille compacte et leur capacité électrique élevée. Les analogues d'oxyde sont polaires (une connexion incorrecte entraîne une panne).
Comment se connecter
La connexion d'un condensateur à un circuit à courant continu est la suivante: le plus (anode) de la source de courant est connecté à l'électrode, qui est recouverte d'un film d'oxyde. Le non-respect de cette exigence peut entraîner une panne diélectrique. C'est pour cette raison que les condensateurs liquides doivent être connectés à un circuit avec une source de courant alternatif, reliant deux sections identiques en série opposée. Ou appliquez une couche d'oxyde sur les deux électrodes. Ainsi, on obtient un appareil électrique non polaire, fonctionnant dans des réseaux à courant continu et sinusoïdal. Mais dans les deux cas, la capacité résultante devient moitié moins. Les condensateurs électriques unipolaires sont grands, mais peuvent être inclus dans les circuits AC.
Application principale des condensateurs
Le mot « condensateur » peut être entendu par les travailleurs de diverses entreprises industrielles et instituts de conception. Après avoir traité du principe de fonctionnement, des caractéristiques et des processus physiques, nous découvrirons pourquoi les condensateurs sont nécessaires, par exemple, dans les systèmes d'alimentation? Dans ces systèmes, les batteries sont largement utilisées dans la construction et la reconstruction dans les entreprises industrielles pour compenser la puissance réactive du RFC (déchargement du réseau des débordements indésirables), ce qui réduit les coûts d'électricité, économise sur les produits câblés et fournit une électricité de meilleure qualité au consommateur.. Le choix optimal de la puissance, de la méthode et du lieu de connexion des sources de puissance réactive (Q) dans les réseaux de systèmes d'alimentation électrique (EPS) fournitimpact significatif sur les performances économiques et techniques de l'EPS. Il existe deux types de KRM: transversal et longitudinal. Avec la compensation transversale, les batteries de condensateurs sont connectées aux jeux de barres de la sous-station en parallèle avec la charge et sont appelées shunt (SHBK). Avec la compensation longitudinale, les batteries sont incluses dans la coupure de la ligne électrique et sont appelées SPC (dispositifs de compensation longitudinale). Les batteries sont constituées d'appareils individuels qui peuvent être connectés de différentes manières: condensateurs connectés en série ou en parallèle. Lorsque le nombre d'appareils connectés en série augmente, la tension augmente. L'APC est également utilisé pour égaliser les charges par phases, augmenter la productivité et l'efficacité des fours à arc et à minerai thermique (lorsque l'APC est activé via des transformateurs spéciaux).
Sur les circuits équivalents des lignes de transport d'énergie avec des tensions supérieures à 110 kV, la conduction capacitive à la terre est désignée par des condensateurs. L'alimentation de la ligne est due à la capacité entre les conducteurs de différentes phases et à la capacité formée par le fil de phase et la terre. Par conséquent, pour calculer les modes de fonctionnement du réseau, les paramètres des lignes de transport d'énergie et déterminer les lieux d'endommagement du réseau électrique, les propriétés du condensateur sont utilisées.
Plus d'applications
De plus, ce terme peut être entendu par les cheminots. Pourquoi ont-ils besoin de condensateurs ? Sur les locomotives électriques et les locomotives diesel, ces dispositifs sont utilisés pour réduire les étincelles des contacts des appareils électriques, lisser le courant pulsé généré par les redresseurs et pulsédisjoncteurs, ainsi que pour créer une génération de tension sinusoïdale symétrique utilisée pour alimenter les moteurs électriques.
Cependant, ce mot sort le plus souvent de la bouche d'un radioamateur. Pourquoi a-t-il besoin de condensateurs ? En ingénierie radio, ils sont utilisés pour créer des oscillations électromagnétiques à haute fréquence, ils font partie des filtres de lissage, des alimentations, des amplificateurs et des cartes de circuits imprimés.
Dans la boîte à gants de chaque automobiliste, vous pouvez trouver quelques-uns de ces appareils électriques. Pourquoi faut-il des condensateurs dans une voiture ? Là, ils sont utilisés dans l'équipement d'amplification des systèmes acoustiques pour une reproduction sonore de haute qualité.
