ตัวเก็บประจุจัดเป็นอุปกรณ์ชนิดใด ค่าตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุกระดาษโซเวียต ตัวเก็บประจุตัวแรก

ใช้กันในปัจจุบันเกือบทุกที่ในด้านอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า โดยมีสารหลายชนิดเป็นไดอิเล็กทริก อย่างไรก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งแทนทาลัมและโพลีเมอร์ เมื่อรวมอยู่ในวงจร สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตขั้วอย่างเคร่งครัด หากต่อตัวเก็บประจุดังกล่าวเข้ากับวงจรไม่ถูกต้องจะทำให้ไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ ตัวเก็บประจุเหล่านี้จึงเรียกว่าตัวเก็บประจุแบบโพลาร์

อะไรคือความแตกต่างพื้นฐานระหว่างตัวเก็บประจุแบบมีขั้วและแบบไม่มีขั้ว? เหตุใดตัวเก็บประจุบางตัวจึงไม่สนใจว่าตัวเก็บประจุบางตัวจะรวมอยู่ในวงจรอย่างไร ในขณะที่สำหรับตัวอื่น ๆ มันเป็นสิ่งสำคัญโดยพื้นฐานในการรักษาขั้ว? ลองคิดดูตอนนี้

ประเด็นก็คือกระบวนการผลิตตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้านั้นแตกต่างอย่างมากจาก เช่น หากทั้งสองแผ่นหลังและอิเล็กทริกเป็นเนื้อเดียวกันสัมพันธ์กันนั่นคือไม่มีความแตกต่างในโครงสร้างที่ส่วนต่อประสานแผ่น - อิเล็กทริกบนทั้งสองด้านของอิเล็กทริกจากนั้น ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า (อลูมิเนียมทรงกระบอก, แทนทาลัม , โพลีเมอร์) มีความแตกต่างในโครงสร้างของการเปลี่ยนอิเล็กทริก -การชุบทั้งสองด้านของอิเล็กทริก: แอโนดและแคโทดแตกต่างกันในองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพ

เมื่อสร้างตัวเก็บประจุอะลูมิเนียมด้วยไฟฟ้า พวกมันไม่เพียงแค่ม้วนแผ่นฟอยล์ที่เหมือนกันสองแผ่นที่เรียงรายไปด้วยกระดาษที่เคลือบด้วยอิเล็กโทรไลต์

ที่ด้านข้างของแผ่นขั้วบวก (ที่ใช้ +) จะมีชั้นอลูมิเนียมออกไซด์เคลือบบนพื้นผิวฟอยล์ด้วยวิธีพิเศษ แอโนดได้รับการออกแบบเพื่อให้อิเล็กตรอนผ่านวงจรภายนอกไปยังแคโทดระหว่างการชาร์จตัวเก็บประจุ

แผ่นขั้วลบ (แคโทด) เป็นเพียงอลูมิเนียมฟอยล์ ในระหว่างกระบวนการชาร์จ อิเล็กตรอนจะเข้ามาผ่านวงจรภายนอก อิเล็กโทรไลต์ที่นี่ทำหน้าที่เป็นตัวนำไอออน

เช่นเดียวกับกรณีของตัวเก็บประจุแทนทาลัม โดยที่ผงแทนทาลัมทำหน้าที่เป็นขั้วบวก ซึ่งมีฟิล์มแทนทาลัมเพนท็อกไซด์เกิดขึ้น (ขั้วบวกเชื่อมต่อกับออกไซด์!) ซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กทริก จากนั้นจะมีชั้นของเซมิคอนดักเตอร์ - แมงกานีสไดออกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์จากนั้นเป็นแคโทดเงินซึ่งอิเล็กตรอนจะปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการคายประจุ

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าโพลีเมอร์ใช้โพลีเมอร์นำไฟฟ้าน้ำหนักเบาเป็นแคโทด แต่อย่างอื่นกระบวนการจะคล้ายกัน สาระสำคัญคือปฏิกิริยาออกซิเดชันและการรีดักชัน เหมือนกับในแบตเตอรี่ แอโนดจะถูกออกซิไดซ์ในระหว่างปฏิกิริยาคายประจุไฟฟ้าเคมี และแคโทดจะลดลง

เมื่อประจุตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า จะมีอิเล็กตรอนมากเกินไปที่แคโทด บนแผ่นขั้วลบ ทำให้เกิดประจุลบที่ขั้วนี้ และที่ขั้วบวก อิเล็กตรอนขาด ทำให้เกิดประจุบวก จึงได้ความต่างศักย์ .

ถ้าตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก อิเล็กตรอนส่วนเกินจะวิ่งจากแคโทดที่มีประจุลบไปยังขั้วบวกที่มีประจุบวก และประจุจะถูกทำให้เป็นกลาง ในอิเล็กโทรไลต์ ไอออนบวกจะเคลื่อนที่ในขณะนี้จากแคโทดไปยังแอโนด

หากเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบโพลาร์เข้ากับวงจรไม่ถูกต้อง ปฏิกิริยาที่อธิบายไว้จะไม่สามารถดำเนินการได้ตามปกติ และตัวเก็บประจุจะไม่ทำงานตามปกติ ตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วสามารถทำงานได้ในการเชื่อมต่อใดๆ เนื่องจากไม่มีทั้งขั้วบวก ไม่มีแคโทด หรืออิเล็กโทรไลต์ และแผ่นของพวกมันมีปฏิกิริยากับอิเล็กทริกในลักษณะเดียวกัน เช่นเดียวกับแหล่งกำเนิด

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณมีเพียงตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรลีติคแบบขั้วอยู่ในมือ แต่คุณต้องเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับวงจรกระแสที่มีการเปลี่ยนแปลงขั้ว? มีเคล็ดลับอย่างหนึ่งสำหรับเรื่องนี้ คุณจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรลีติคขั้วที่เหมือนกันสองตัวและเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นอนุกรมด้วยขั้วต่อที่มีชื่อเดียวกัน คุณจะได้รับตัวเก็บประจุที่ไม่มีขั้วหนึ่งตัวจากสองขั้วซึ่งมีความจุน้อยกว่าส่วนประกอบทั้งสองแต่ละตัวถึง 2 เท่า

บนพื้นฐานนี้โดยวิธีการนี้มีการสร้างตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าแบบไม่มีขั้วซึ่งมีชั้นออกไซด์อยู่บนแผ่นทั้งสอง ด้วยเหตุนี้ ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าแบบไม่มีขั้วจึงมีขนาดใหญ่กว่าตัวเก็บประจุแบบขั้วที่มีความจุใกล้เคียงกันอย่างมาก ตามหลักการนี้ยังมีการผลิตตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วที่สตาร์ทด้วยไฟฟ้าซึ่งออกแบบมาเพื่อทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ 50-60 Hz

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์สองขั้วทั่วไปที่ใช้ในวงจรไฟฟ้าต่างๆ มีความจุคงที่หรือแปรผันและมีลักษณะการนำไฟฟ้าต่ำ สามารถสะสมประจุกระแสไฟฟ้าและส่งไปยังองค์ประกอบอื่น ๆ ในวงจรไฟฟ้าได้
ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยอิเล็กโทรดแบบเพลตสองแผ่นที่คั่นด้วยอิเล็กทริกและประจุตรงข้ามที่สะสมอยู่ ในสภาพการใช้งานจริง เราใช้ตัวเก็บประจุที่มีแผ่นจำนวนมากคั่นด้วยอิเล็กทริก

ตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จเมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชื่อมต่อกับเครือข่าย เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ จะมีพื้นที่ว่างมากมายบนอิเล็กโทรดของตัวเก็บประจุ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่เข้าสู่วงจรจึงมีขนาดสูงสุด เมื่อเต็ม กระแสไฟฟ้าจะลดลงและหายไปโดยสิ้นเชิงเมื่อความจุของอุปกรณ์เต็ม

ในกระบวนการรับประจุไฟฟ้า อิเล็กตรอน (อนุภาคที่มีประจุลบ) จะถูกรวบรวมไว้บนแผ่นหนึ่ง และไอออน (อนุภาคที่มีประจุบวก) จะถูกรวบรวมไว้ที่อีกแผ่นหนึ่ง ตัวคั่นระหว่างอนุภาคที่มีประจุบวกและประจุลบคือไดอิเล็กตริกซึ่งสามารถใช้ได้กับวัสดุหลากหลายชนิด

เมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ แรงดันไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าจะเป็นศูนย์ เมื่อบรรจุภาชนะเต็ม แรงดันไฟฟ้าในวงจรจะเพิ่มขึ้นและถึงค่าเท่ากับระดับที่แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

เมื่อวงจรไฟฟ้าถูกตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งพลังงานและมีการเชื่อมต่อโหลด ตัวเก็บประจุจะหยุดรับประจุและถ่ายโอนกระแสสะสมไปยังองค์ประกอบอื่น ๆ โหลดจะสร้างวงจรระหว่างแผ่นของมัน ดังนั้นเมื่อปิดเครื่อง อนุภาคที่มีประจุบวกจะเริ่มเคลื่อนที่เข้าหาไอออน

กระแสเริ่มต้นในวงจรเมื่อต่อโหลดจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมอนุภาคที่มีประจุลบหารด้วยค่าความต้านทานโหลด หากไม่มีพลังงาน ตัวเก็บประจุจะเริ่มสูญเสียประจุ และเมื่อประจุในตัวเก็บประจุลดลง ระดับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในวงจรจะลดลง กระบวนการนี้จะเสร็จสิ้นเมื่อไม่มีประจุเหลืออยู่ในอุปกรณ์เท่านั้น

รูปด้านบนแสดงการออกแบบตัวเก็บประจุแบบกระดาษ:
ก) ม้วนส่วน;
b) ตัวอุปกรณ์เอง
ในภาพนี้:

1. กระดาษ;
2. ฟอยล์;
3. ฉนวนแก้ว
4. ฝา;
5. กรอบ;
6. ปะเก็นกระดาษแข็ง
7. กระดาษห่อ;
8. ส่วนต่างๆ

ความจุของตัวเก็บประจุถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุด เวลาที่ใช้ในการชาร์จอุปกรณ์จนเต็มเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์กับแหล่งกระแสไฟฟ้าโดยตรงนั้นขึ้นอยู่กับมัน เวลาในการคายประจุของอุปกรณ์ยังขึ้นอยู่กับความจุและขนาดโหลดด้วย ยิ่งความต้านทาน R สูงเท่าไร ตัวเก็บประจุก็จะหมดเร็วขึ้นเท่านั้น

เป็นตัวอย่างการทำงานของตัวเก็บประจุ ให้พิจารณาการทำงานของเครื่องส่งแอนะล็อกหรือเครื่องรับวิทยุ เมื่ออุปกรณ์เชื่อมต่อกับเครือข่าย ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกับตัวเหนี่ยวนำจะเริ่มสะสมประจุ อิเล็กโทรดจะสะสมบนแผ่นบางแผ่น และไอออนบนแผ่นอื่น หลังจากชาร์จความจุเต็มแล้ว อุปกรณ์จะเริ่มคายประจุ การสูญเสียประจุโดยสิ้นเชิงจะนำไปสู่การเริ่มการชาร์จ แต่ในทิศทางตรงกันข้ามนั่นคือแผ่นที่มีประจุบวกในครั้งนี้จะได้รับประจุลบและในทางกลับกัน

วัตถุประสงค์และการใช้ตัวเก็บประจุ

ปัจจุบันใช้ในวิศวกรรมวิทยุเกือบทั้งหมดและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ
ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสามารถทำหน้าที่เป็นความจุได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณเชื่อมต่อตัวเก็บประจุและหลอดไฟเข้ากับแบตเตอรี่ (กระแสตรง) หลอดไฟจะไม่สว่าง หากคุณเชื่อมต่อวงจรดังกล่าวกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับหลอดไฟจะสว่างขึ้นและความเข้มของแสงจะขึ้นอยู่กับค่าความจุของตัวเก็บประจุที่ใช้โดยตรง ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ ปัจจุบันจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรเป็นตัวกรองที่ระงับสัญญาณรบกวนความถี่สูงและความถี่ต่ำ

ตัวเก็บประจุยังใช้ในเครื่องเร่งแม่เหล็กไฟฟ้า แฟลชภาพถ่าย และเลเซอร์ต่างๆ เนื่องจากความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าขนาดใหญ่และถ่ายโอนไปยังองค์ประกอบเครือข่ายความต้านทานต่ำอื่นๆ ได้อย่างรวดเร็ว จึงสร้างพัลส์อันทรงพลัง

ในแหล่งจ่ายไฟสำรอง พวกมันถูกใช้เพื่อทำให้ระลอกคลื่นเรียบระหว่างการแก้ไขแรงดันไฟฟ้า

ความสามารถในการเก็บประจุไว้เป็นเวลานานทำให้สามารถนำไปใช้ในการจัดเก็บข้อมูลได้

การใช้ตัวต้านทานหรือเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่มีตัวเก็บประจุทำให้คุณสามารถเพิ่มเวลาในการชาร์จและการคายประจุความจุของอุปกรณ์ได้ ดังนั้นวงจรเหล่านี้จึงสามารถใช้สร้างวงจรไทม์มิ่งที่ไม่มีข้อกำหนดสูงสำหรับความเสถียรทางโลกได้

ในอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ และในตัวกรองฮาร์มอนิกที่สูงกว่า องค์ประกอบนี้ใช้เพื่อชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ

มีการเขียนมากมายเกี่ยวกับตัวเก็บประจุ มันคุ้มค่าที่จะเพิ่มคำอีกสองสามพันคำให้กับคำนับล้านที่มีอยู่แล้วหรือไม่? ฉันจะเพิ่มมัน! ฉันเชื่อว่าการนำเสนอของฉันจะเป็นประโยชน์ ท้ายที่สุดแล้วจะต้องคำนึงถึงด้วย

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าคืออะไร

การพูดในภาษารัสเซียตัวเก็บประจุสามารถเรียกได้ว่าเป็น "อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล" วิธีนี้ชัดเจนยิ่งขึ้น ยิ่งกว่านั้นนี่คือวิธีการแปลชื่อนี้เป็นภาษาของเรา แก้วสามารถเรียกได้ว่าเป็นตัวเก็บประจุ มีเพียงของเหลวสะสมอยู่ในตัวเท่านั้น หรือเป็นกระเป๋า ใช่กระเป๋า ปรากฎว่ามันเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลด้วย มันสะสมทุกสิ่งที่เราใส่เข้าไป ตัวเก็บประจุไฟฟ้าเกี่ยวอะไรกับมัน? เหมือนกับแก้วหรือถุงแต่จะสะสมเฉพาะประจุไฟฟ้าเท่านั้น

ลองนึกภาพ: กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร ตัวต้านทานและตัวนำมาบรรจบกันตามเส้นทางของมัน และแบม ตัวเก็บประจุ (แก้ว) จะปรากฏขึ้น จะเกิดอะไรขึ้น? ดังที่คุณทราบ กระแสคือการไหลของอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนแต่ละตัวมีประจุไฟฟ้า ดังนั้น เมื่อมีคนบอกว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร คุณจะจินตนาการว่ามีอิเล็กตรอนหลายล้านตัวไหลผ่านวงจร อิเล็กตรอนชนิดเดียวกันนี้เมื่อตัวเก็บประจุปรากฏขึ้นในเส้นทางจะสะสม ยิ่งเราใส่อิเล็กตรอนเข้าไปในตัวเก็บประจุมากเท่าใด ประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

คำถามเกิดขึ้น: ด้วยวิธีนี้สามารถสะสมอิเล็กตรอนได้กี่ตัว, ตัวเก็บประจุจะใส่ได้กี่ตัวและเมื่อใดจะ "เพียงพอ"? มาหาคำตอบกัน บ่อยครั้งมากสำหรับการอธิบายอย่างง่ายของกระบวนการทางไฟฟ้าอย่างง่ายจะใช้การเปรียบเทียบกับน้ำและท่อ ลองใช้แนวทางนี้ด้วย

ลองนึกภาพท่อที่มีน้ำไหลผ่าน ที่ปลายด้านหนึ่งของท่อจะมีปั๊มที่สูบน้ำเข้าท่อนี้อย่างแรง จากนั้นจึงวางแผ่นยางไว้ทั่วทั้งท่อ จะเกิดอะไรขึ้น? เมมเบรนจะเริ่มยืดและตึงภายใต้อิทธิพลของแรงดันน้ำในท่อ (แรงดันที่สร้างโดยปั๊ม) มันจะยืด ยืด ยืด และในที่สุดแรงยืดหยุ่นของเมมเบรนก็จะสมดุลแรงของปั๊มและการไหลของน้ำจะหยุดหรือเมมเบรนจะแตก (หากไม่ชัดเจน ลองจินตนาการถึงบอลลูนที่จะ ระเบิดหากปั๊มมากเกินไป)! สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในตัวเก็บประจุไฟฟ้า มีเพียงสนามไฟฟ้าที่ใช้แทนเมมเบรนซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จและค่อยๆ ปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน

ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงมีประจุจำกัดที่แน่นอนซึ่งสามารถสะสมได้ และหลังจากประจุเกินนั้นก็จะเกิดขึ้น การสลายอิเล็กทริกในตัวเก็บประจุ มันจะพังและเลิกเป็นตัวเก็บประจุ อาจถึงเวลาที่จะบอกคุณว่าตัวเก็บประจุทำงานอย่างไร

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

ที่โรงเรียน มีคนบอกว่าตัวเก็บประจุคือสิ่งที่ประกอบด้วยแผ่นสองแผ่นและมีช่องว่างระหว่างแผ่นเหล่านั้น แผ่นเหล่านี้เรียกว่าแผ่นตัวเก็บประจุและมีสายไฟเชื่อมต่ออยู่เพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับตัวเก็บประจุ ดังนั้นตัวเก็บประจุสมัยใหม่จึงไม่แตกต่างกันมากนัก พวกเขาทั้งหมดมีแผ่นและมีอิเล็กทริกระหว่างแผ่น ด้วยการมีอิเล็กทริกทำให้ลักษณะของตัวเก็บประจุได้รับการปรับปรุง ตัวอย่างเช่นความจุของมัน

ตัวเก็บประจุสมัยใหม่ใช้ไดอิเล็กทริกหลายประเภท (ดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง) ซึ่งถูกยัดไว้ระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุด้วยวิธีที่ซับซ้อนที่สุดเพื่อให้ได้คุณลักษณะบางอย่าง

หลักการทำงาน

หลักการทำงานทั่วไปค่อนข้างง่าย: ใช้แรงดันไฟฟ้าและประจุสะสม กระบวนการทางกายภาพที่กำลังเกิดขึ้นตอนนี้ไม่ควรสนใจคุณมากนัก แต่ถ้าคุณต้องการ คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ในหนังสือเล่มใดก็ได้เกี่ยวกับฟิสิกส์ในส่วนไฟฟ้าสถิต

ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

หากเราวางตัวเก็บประจุไว้ในวงจรไฟฟ้า (รูปด้านล่าง) ให้เชื่อมต่อแอมป์มิเตอร์แบบอนุกรมกับตัวเก็บประจุแล้วจ่ายกระแสตรงให้กับวงจร เข็มของแอมป์มิเตอร์จะกระตุกครู่หนึ่ง จากนั้นค้างและแสดง 0A - ไม่มีกระแสไฟฟ้าในวงจร เกิดอะไรขึ้น?

เราจะสมมติว่าก่อนที่จะจ่ายกระแสให้กับวงจร ตัวเก็บประจุจะว่างเปล่า (คายประจุ) และเมื่อจ่ายกระแสเข้าไป ก็เริ่มชาร์จเร็วมาก และเมื่อถูกประจุ (สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุทำให้แหล่งพลังงานสมดุล ) จากนั้นกระแสก็หยุด (นี่คือกราฟของประจุตัวเก็บประจุ)

นี่คือสาเหตุที่พวกเขาบอกว่าตัวเก็บประจุไม่อนุญาตให้กระแสตรงไหลผ่าน ในความเป็นจริงมันผ่านไป แต่ในช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร t = 3*R*C (เวลาในการชาร์จตัวเก็บประจุถึง 95% ของปริมาตรที่ระบุ R คือความต้านทานของวงจร C คือ ความจุของตัวเก็บประจุ) นี่คือลักษณะการทำงานของตัวเก็บประจุในกระแสวงจรไฟฟ้ากระแสตรง มันมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในวงจรแปรผัน!

ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

กระแสสลับคืออะไร? นี่คือตอนที่อิเล็กตรอน "วิ่ง" ก่อนจากนั้นจึงย้อนกลับ เหล่านั้น. ทิศทางการเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จากนั้น หากกระแสสลับไหลผ่านวงจรพร้อมกับตัวเก็บประจุ ประจุ "+" หรือประจุ "-" ก็จะสะสมอยู่บนแต่ละแผ่น เหล่านั้น. กระแสไฟ AC จะไหลจริง ซึ่งหมายความว่ากระแสสลับจะไหล "โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง" ผ่านตัวเก็บประจุ

กระบวนการทั้งหมดนี้สามารถสร้างแบบจำลองได้โดยใช้วิธีการเปรียบเทียบแบบไฮดรอลิก ภาพด้านล่างแสดงวงจรไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะนาล็อก ลูกสูบดันของเหลวไปข้างหน้าและข้างหลัง ทำให้ใบพัดหมุนไปมา กลายเป็นกระแสสลับของของเหลว (เราอ่านว่ากระแสสลับ)

ตอนนี้เรามาวางตัวเก็บประจุในรูปแบบของเมมเบรนระหว่างแหล่งกำเนิดแรง (ลูกสูบ) และใบพัดแล้ววิเคราะห์สิ่งที่จะเปลี่ยนแปลง

ดูเหมือนว่าจะไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกับที่ของเหลวทำการเคลื่อนไหวแบบแกว่งไปมา ดังนั้นมันจึงยังคงดำเนินต่อไป เช่นเดียวกับใบพัดที่แกว่งด้วยเหตุนี้ มันก็จะแกว่งต่อไป ซึ่งหมายความว่าเมมเบรนของเราไม่เป็นอุปสรรคต่อการไหลแบบแปรผัน เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุอิเล็กทรอนิกส์

ความจริงก็คือแม้ว่าอิเล็กตรอนที่ทำงานในสายโซ่จะไม่ข้ามอิเล็กทริก (เมมเบรน) ระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุ แต่ภายนอกตัวเก็บประจุการเคลื่อนที่ของพวกมันก็จะแกว่งไปมา (ไปมา) เช่น กระแสสลับไหล เอ๊ะ!

ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงผ่านกระแสสลับและบล็อกกระแสตรง วิธีนี้จะสะดวกมากเมื่อคุณต้องการถอดส่วนประกอบ DC ในสัญญาณ เช่น ที่เอาต์พุต/อินพุตของเครื่องขยายเสียง หรือเมื่อคุณต้องการดูเฉพาะส่วนที่แปรผันของสัญญาณ (กระเพื่อมที่เอาต์พุตของ DC แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า)

รีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุ

คาปาซิเตอร์มีแรงต้าน! โดยหลักการแล้วสิ่งนี้สามารถสันนิษฐานได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสตรงไม่ผ่านราวกับว่ามันเป็นตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูงมาก

กระแสสลับเป็นอีกเรื่องหนึ่ง - มันผ่านไป แต่ได้รับความต้านทานจากตัวเก็บประจุ:

f - ความถี่, C - ความจุของตัวเก็บประจุ หากคุณดูสูตรอย่างละเอียด คุณจะเห็นว่าหากกระแสคงที่ แล้ว f = 0 จากนั้น (นักคณิตศาสตร์หัวรุนแรงอาจยกโทษให้ฉันด้วย!) X c = อนันต์และไม่มีกระแสตรงผ่านตัวเก็บประจุ

แต่ความต้านทานต่อกระแสสลับจะเปลี่ยนไปตามความถี่และความจุของตัวเก็บประจุ ยิ่งความถี่ของกระแสและความจุของตัวเก็บประจุสูงเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งต้านทานน้อยลงเท่านั้นและในทางกลับกัน ยิ่งแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเร็วเท่าไร
แรงดันไฟฟฉายิ่งกระแสไหลผจานตัวเก็บประจุมากขึ้น สิ่งนี้จะอธิบายการลดลงของ Xc เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น

อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติอีกอย่างของตัวเก็บประจุคือมันไม่สร้างพลังงาน มันไม่ร้อน! ดังนั้นบางครั้งจึงใช้เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าในบริเวณที่ตัวต้านทานจะเกิดควัน ตัวอย่างเช่น เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายจาก 220V เป็น 127V และอีกอย่างหนึ่ง:

กระแสไฟฟ้าในตัวเก็บประจุเป็นสัดส่วนกับความเร็วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้วต่อ

ตัวเก็บประจุใช้ที่ไหน?

ใช่ ไม่ว่าคุณสมบัติใดที่ต้องการ (ไม่อนุญาตให้กระแสตรงไหลผ่าน ความสามารถในการสะสมพลังงานไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงความต้านทานขึ้นอยู่กับความถี่) ในตัวกรอง ในวงจรออสซิลเลเตอร์ ในตัวคูณแรงดันไฟฟ้า ฯลฯ

คาปาซิเตอร์มีกี่ประเภท?

อุตสาหกรรมนี้ผลิตตัวเก็บประจุหลายประเภท แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียบางประการ บางตัวมีกระแสรั่วไหลต่ำ บางตัวมีความจุขนาดใหญ่ และบางตัวก็มีอย่างอื่น ตัวเก็บประจุจะถูกเลือกทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้เหล่านี้

นักวิทยุสมัครเล่นโดยเฉพาะมือใหม่อย่างพวกเรา อย่ากังวลมากเกินไปและเดิมพันกับสิ่งที่พวกเขาจะหาได้ อย่างไรก็ตาม คุณควรรู้ว่าตัวเก็บประจุชนิดใดที่มีอยู่ในธรรมชาติ

รูปภาพแสดงการแยกตัวเก็บประจุแบบธรรมดามาก ฉันรวบรวมมันตามรสนิยมของฉันและฉันชอบมันเพราะมันชัดเจนทันทีว่ามีตัวเก็บประจุแบบแปรผันอยู่หรือไม่ มีตัวเก็บประจุถาวรประเภทใด และไดอิเล็กทริกใดบ้างที่ใช้ในตัวเก็บประจุทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว ทุกสิ่งที่นักวิทยุสมัครเล่นต้องการ

มีกระแสรั่วไหลต่ำ ขนาดเล็ก ความเหนี่ยวนำต่ำ และสามารถทำงานที่ความถี่สูงและใน DC วงจรไฟฟ้ากระแสสลับและจังหวะ

ผลิตขึ้นในช่วงแรงดันไฟฟ้าและความจุในการทำงานที่หลากหลาย: ตั้งแต่ 2 ถึง 20,000 pF และสามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุด 30 kV ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบ แต่ส่วนใหญ่มักจะพบตัวเก็บประจุเซรามิกที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 50V

จริงๆ แล้วฉันไม่รู้ว่าตอนนี้พวกเขากำลังได้รับการปล่อยตัวหรือเปล่า แต่ก่อนหน้านี้ไมกาถูกใช้เป็นอิเล็กทริกในตัวเก็บประจุดังกล่าว และตัวเก็บประจุนั้นประกอบด้วยแผ่นไมก้าหนึ่งห่อ โดยแต่ละแผ่นถูกติดทั้งสองด้าน จากนั้นแผ่นดังกล่าวจะถูกรวบรวมเป็น "บรรจุภัณฑ์" และบรรจุลงในกล่อง

โดยทั่วไปจะมีความจุได้หลายพันถึงหมื่น picoforad และทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 200 V ถึง 1500 V

ตัวเก็บประจุกระดาษ

ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีกระดาษตัวเก็บประจุเป็นอิเล็กทริกและมีแถบอลูมิเนียมเป็นแผ่น อลูมิเนียมฟอยล์แถบยาวที่มีแถบกระดาษประกบอยู่ระหว่างนั้นจะถูกม้วนและบรรจุในตัวเครื่อง นั่นคือเคล็ดลับ

ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีความจุตั้งแต่หลายพันพิโคโฟรัดไปจนถึง 30 ไมโครฟอร์แมต และสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 160 ถึง 1500 โวลต์

มีข่าวลือว่าตอนนี้พวกเขาได้รับการยกย่องจากผู้รักเสียงเพลง ฉันไม่แปลกใจเลย - พวกมันมีสายตัวนำด้านเดียวด้วย...

โดยหลักการแล้วตัวเก็บประจุธรรมดาที่มีโพลีเอสเตอร์เป็นอิเล็กทริก ช่วงของความจุอยู่ระหว่าง 1 nF ถึง 15 mF ที่แรงดันไฟฟ้าขณะใช้งานตั้งแต่ 50 V ถึง 1500 V

ตัวเก็บประจุประเภทนี้มีข้อดีสองประการที่ไม่อาจปฏิเสธได้ ขั้นแรกสามารถทำได้ด้วยความอดทนเพียงเล็กน้อยเพียง 1% ดังนั้น ถ้ามันบอกว่า 100 pF ความจุของมันคือ 100 pF +/- 1% และประการที่สองคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสามารถเข้าถึงได้สูงสุด 3 kV (และความจุตั้งแต่ 100 pF ถึง 10 mF)

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุเหล่านี้แตกต่างจากตัวเก็บประจุอื่นๆ ทั้งหมดตรงที่สามารถเชื่อมต่อกับวงจรกระแสตรงหรือกระแสพัลซิ่งเท่านั้น พวกมันมีขั้ว พวกเขามีบวกและลบ นี่เป็นเพราะการออกแบบของพวกเขา และหากเปิดตัวเก็บประจุแบบย้อนกลับก็มีแนวโน้มที่จะบวม และก่อนที่พวกเขาจะระเบิดออกมาอย่างร่าเริงแต่ไม่ปลอดภัย มีตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่ทำจากอลูมิเนียมและแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคได้รับการออกแบบมาเกือบจะเหมือนกับตัวเก็บประจุแบบกระดาษ โดยมีข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแผ่นของตัวเก็บประจุดังกล่าวเป็นแถบกระดาษและแถบอะลูมิเนียม กระดาษถูกชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์ และชั้นบาง ๆ ของออกไซด์ถูกนำไปใช้กับแถบอลูมิเนียม ซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กทริก หากคุณใช้กระแสสลับกับตัวเก็บประจุดังกล่าวหรือหมุนกลับไปที่ขั้วเอาต์พุต อิเล็กโทรไลต์จะเดือดและตัวเก็บประจุจะล้มเหลว

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ามีความจุค่อนข้างมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักใช้ในวงจรเรียงกระแส

นั่นอาจเป็นทั้งหมด เบื้องหลังคือตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกที่ทำจากโพลีคาร์บอเนต โพลีสไตรีน และอาจมีประเภทอื่นๆ อีกมากมาย แต่ฉันคิดว่านี่จะฟุ่มเฟือย

ที่จะดำเนินต่อไป...

ในส่วนที่สอง ฉันวางแผนที่จะแสดงตัวอย่างการใช้งานตัวเก็บประจุโดยทั่วไป

ในร้านขายเครื่องใช้ไฟฟ้า ตัวเก็บประจุมักพบเห็นได้ในรูปของทรงกระบอก ซึ่งภายในมีแผ่นและไดอิเล็กทริกหลายแถบ

ตัวเก็บประจุ - มันคืออะไร?

ตัวเก็บประจุเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยอิเล็กโทรด 2 อิเล็กโทรดที่สามารถสะสม โฟกัส หรือส่งกระแสไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์อื่นได้ โครงสร้างอิเล็กโทรดเป็นแผ่นตัวเก็บประจุที่มีประจุตรงกันข้าม เพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้ จะมีการวางอิเล็กทริกไว้ระหว่างแผ่นซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ป้องกันไม่ให้แผ่นทั้งสองสัมผัสกัน

คำจำกัดความของคอนเดนเซอร์มาจากคำภาษาละตินว่า "คอนเดนโซ" ซึ่งหมายถึงการบดอัดความเข้มข้น

องค์ประกอบสำหรับการบัดกรีภาชนะใช้ในการขนส่ง วัด เปลี่ยนเส้นทาง และส่งกระแสไฟฟ้าและสัญญาณ

ตัวเก็บประจุใช้ที่ไหน?

นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ทุกคนมักถามคำถาม: ตัวเก็บประจุมีไว้เพื่ออะไร? ผู้เริ่มต้นไม่เข้าใจว่าทำไมจึงจำเป็นและเข้าใจผิดว่าสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟได้อย่างสมบูรณ์

อุปกรณ์วิทยุทั้งหมดประกอบด้วยตัวเก็บประจุ ทรานซิสเตอร์ และตัวต้านทาน องค์ประกอบเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นบอร์ดหรือโมดูลทั้งหมดในวงจรที่มีค่าคงที่ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกประเภท ตั้งแต่เตารีดขนาดเล็กไปจนถึงอุปกรณ์อุตสาหกรรม

การใช้ตัวเก็บประจุที่พบบ่อยที่สุดคือ:

1. องค์ประกอบตัวกรองสำหรับการรบกวน HF และ LF;
2. ระดับไฟกระชากอย่างกะทันหันในกระแสสลับตลอดจนค่าคงที่และแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุ
3. อีควอไลเซอร์ระลอกแรงดันไฟฟ้า

วัตถุประสงค์ของตัวเก็บประจุและฟังก์ชั่นของตัวเก็บประจุถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์การใช้งาน:

1. วัตถุประสงค์ทั่วไป นี่คือตัวเก็บประจุซึ่งออกแบบให้มีเพียงองค์ประกอบแรงดันต่ำที่อยู่บนแผงวงจรขนาดเล็กเช่นอุปกรณ์เช่นรีโมทคอนโทรลโทรทัศน์วิทยุกาต้มน้ำ ฯลฯ
2. ไฟฟ้าแรงสูง. ตัวเก็บประจุในวงจร DC รองรับระบบอุตสาหกรรมและเทคนิคไฟฟ้าแรงสูง
3. ชีพจร. คาปาซิทีฟจะสร้างแรงดันไฟกระชากอย่างรวดเร็วและจ่ายไปยังแผงรับของอุปกรณ์
4. ตัวเรียกใช้งาน ใช้สำหรับการบัดกรีในอุปกรณ์ที่ได้รับการออกแบบให้สตาร์ท เปิด/ปิดอุปกรณ์ เช่น รีโมทคอนโทรลหรือชุดควบคุม
5. การลดเสียงรบกวน ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับใช้ในอุปกรณ์ดาวเทียม โทรทัศน์ และอุปกรณ์ทางทหาร

ประเภทของตัวเก็บประจุ

การออกแบบตัวเก็บประจุจะพิจารณาจากประเภทของอิเล็กทริก มันมาในประเภทต่อไปนี้:

1. ของเหลว. อิเล็กทริกในรูปของเหลวเป็นของหายาก ประเภทนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมหรืออุปกรณ์วิทยุ
2. เครื่องดูดฝุ่น. ไม่มีอิเล็กทริกในตัวเก็บประจุ แต่มีแผ่นอยู่ในตัวเรือนที่ปิดสนิทแทน
3. ก๊าซ ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของปฏิกิริยาเคมีและใช้สำหรับการผลิตอุปกรณ์ทำความเย็น สายการผลิตและการติดตั้ง
4. ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า หลักการนี้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างขั้วบวกของโลหะและขั้วไฟฟ้า (แคโทด) ชั้นออกไซด์ของขั้วบวกเป็นส่วนของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งเป็นผลมาจากการที่องค์ประกอบวงจรประเภทนี้ถือว่ามีประสิทธิผลมากที่สุด
5. ออร์แกนิก อิเล็กทริกอาจเป็นกระดาษ ฟิล์ม ฯลฯ ไม่สามารถสะสมได้ แต่จะมีแรงดันไฟกระชากเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
6. รวม. ซึ่งรวมถึงกระดาษโลหะ กระดาษฟิล์ม ฯลฯ ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นหากอิเล็กทริกมีส่วนประกอบเป็นโลหะ
7. อนินทรีย์ ที่พบมากที่สุดคือแก้วและเซรามิก การใช้งานนั้นพิจารณาจากความทนทานและความแข็งแกร่ง
8. อนินทรีย์รวม. ฟิล์มแก้วและเคลือบแก้วซึ่งมีคุณสมบัติในการปรับระดับที่ดีเยี่ยม

ประเภทของตัวเก็บประจุ

องค์ประกอบของบอร์ดวิทยุแตกต่างกันไปตามประเภทของการเปลี่ยนแปลงความจุ:

1. ถาวร. เซลล์จะรักษาความจุแรงดันไฟฟ้าให้คงที่จนกระทั่งสิ้นสุดอายุการเก็บรักษา ประเภทนี้เป็นแบบทั่วไปและเป็นสากลเนื่องจากเหมาะสำหรับทำอุปกรณ์ทุกประเภท
2. ตัวแปร มีความสามารถในการเปลี่ยนปริมาตรของภาชนะเมื่อใช้ลิโน่ วาริแคป หรือเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง วิธีการทางกลโดยใช้ลิโน่นั้นเกี่ยวข้องกับการบัดกรีองค์ประกอบเพิ่มเติมบนบอร์ด ในขณะที่ใช้ variconde ปริมาณของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะเปลี่ยนแปลงเท่านั้น
3. ทริมเมอร์ เป็นตัวเก็บประจุชนิดที่ยืดหยุ่นที่สุด ซึ่งคุณสามารถเพิ่มปริมาณงานของระบบได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพด้วยการสร้างใหม่น้อยที่สุด

หลักการทำงานของตัวเก็บประจุ

มาดูกันว่าตัวเก็บประจุทำงานอย่างไรเมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน:

1. การสะสมค่าธรรมเนียม เมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่าย กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังอิเล็กโทรไลต์โดยตรง
2. อนุภาคที่มีประจุจะถูกกระจายบนจานตามประจุ: อนุภาคลบ - เป็นอิเล็กตรอนและอนุภาคบวก - เป็นไอออน;
3. อิเล็กทริกทำหน้าที่เป็นตัวกั้นระหว่างแผ่นทั้งสองและป้องกันไม่ให้อนุภาคผสมกัน

ความจุของตัวเก็บประจุถูกกำหนดโดยการคำนวณอัตราส่วนของประจุของตัวนำหนึ่งตัวต่อกำลังไฟฟ้าศักย์

สำคัญ!อิเล็กทริกยังสามารถลบแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนตัวเก็บประจุระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ได้

ลักษณะของตัวเก็บประจุ

ลักษณะแบ่งออกเป็นจุดตามอัตภาพ:

1. ปริมาณของการเบี่ยงเบน ก่อนเข้าร้าน ตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะต้องผ่านการทดสอบหลายชุดในสายการผลิต หลังจากทดสอบแต่ละรุ่นแล้ว ผู้ผลิตจะระบุช่วงความเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเดิม
2. ค่าแรงดันไฟฟ้า ส่วนใหญ่จะใช้องค์ประกอบที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 หรือ 220 โวลต์ แต่ก็มี 5, 50, 110, 380, 660, 1,000 และมากกว่านั้นด้วย เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ตัวเก็บประจุไหม้และพังทลายของอิเล็กทริก ควรซื้อองค์ประกอบที่มีแรงดันไฟฟ้าสำรอง
3. อุณหภูมิที่อนุญาต พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญมากสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ทำงานบนเครือข่าย 220 โวลต์ ตามกฎแล้วยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงเท่าใด ระดับอุณหภูมิที่อนุญาตสำหรับการทำงานก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น พารามิเตอร์อุณหภูมิวัดโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์
4. ความพร้อมใช้งานของกระแสตรงหรือกระแสสลับ บางทีหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดเนื่องจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ออกแบบนั้นขึ้นอยู่กับมันอย่างสมบูรณ์
5. จำนวนเฟส ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของอุปกรณ์ สามารถใช้ตัวเก็บประจุแบบเฟสเดียวหรือสามเฟสได้ ในการเชื่อมต่อองค์ประกอบโดยตรงเฟสเดียวก็เพียงพอแล้ว แต่ถ้าบอร์ดเป็น "เมือง" ขอแนะนำให้ใช้เฟสสามเฟสเนื่องจากจะกระจายโหลดได้ราบรื่นยิ่งขึ้น

ความจุขึ้นอยู่กับอะไร?

ความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับประเภทของอิเล็กทริกและจะระบุไว้บนตัวเครื่อง โดยวัดเป็น uF หรือ uF โดยมีช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 9,999 pF ในพิโคฟารัด ในขณะที่ในไมโครฟารัดจะมีช่วงตั้งแต่ 10,000 pF ถึง 9,999 µF คุณลักษณะเหล่านี้ระบุไว้ในมาตรฐานของรัฐ GOST 2.702

ใส่ใจ!ยิ่งความจุอิเล็กโทรไลต์มีมากขึ้น ระยะเวลาการชาร์จก็จะนานขึ้น และอุปกรณ์สามารถถ่ายโอนประจุได้มากขึ้น

ยิ่งโหลดหรือกำลังของอุปกรณ์มากเท่าใด เวลาคายประจุก็จะสั้นลงเท่านั้น ในกรณีนี้ความต้านทานมีบทบาทสำคัญเนื่องจากปริมาณกระแสไฟฟ้าขาออกขึ้นอยู่กับมัน

ส่วนหลักของตัวเก็บประจุคืออิเล็กทริก มีคุณสมบัติหลายประการที่ส่งผลต่อพลังของอุปกรณ์ดังต่อไปนี้:

1. ความต้านทานของฉนวน ซึ่งรวมถึงฉนวนทั้งภายในและภายนอกที่ทำจากโพลีเมอร์
2. แรงดันไฟฟ้าสูงสุด อิเล็กทริกจะกำหนดว่าตัวเก็บประจุสามารถเก็บหรือส่งแรงดันไฟฟ้าได้เท่าใด
3. ปริมาณการสูญเสียพลังงาน ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของอิเล็กทริกและลักษณะของมัน โดยปกติแล้ว พลังงานจะค่อยๆ กระจายไปหรือระเบิดอย่างรวดเร็ว
4. ระดับความจุ เพื่อให้ตัวเก็บประจุสามารถเก็บพลังงานจำนวนเล็กน้อยในช่วงเวลาสั้น ๆ จำเป็นต้องรักษาปริมาตรความจุให้คงที่ ส่วนใหญ่มักจะล้มเหลวอย่างแม่นยำเนื่องจากไม่สามารถผ่านแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดได้

ดีใจที่ได้รู้!ตัวย่อ "AC" ที่อยู่บนตัวเครื่องหมายถึงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ แรงดันไฟฟ้าสะสมบนตัวเก็บประจุไม่สามารถใช้หรือส่งผ่านได้ - จะต้องดับลง

คุณสมบัติของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็น:

1. ขดลวดเหนี่ยวนำ มาดูตัวอย่างหลอดไฟธรรมดากัน: หลอดไฟจะสว่างขึ้นก็ต่อเมื่อคุณเชื่อมต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ AC โดยตรงเท่านั้น สิ่งนี้นำไปสู่กฎที่ว่ายิ่งความจุมากขึ้นเท่าใดฟลักซ์ส่องสว่างของหลอดไฟก็จะยิ่งมีพลังมากขึ้นเท่านั้น
2. ชาร์จการจัดเก็บ คุณสมบัติช่วยให้สามารถชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็ว จึงสร้างแรงกระตุ้นอันทรงพลังและมีความต้านทานต่ำ ใช้สำหรับการผลิตคันเร่งไฟฟ้า ระบบเลเซอร์ แฟลชไฟฟ้า ฯลฯ ประเภทต่างๆ
3. แบตเตอรี่ได้รับประจุแล้ว องค์ประกอบที่ทรงพลังสามารถรักษาส่วนที่ได้รับของกระแสไฟฟ้าไว้เป็นเวลานานในขณะที่สามารถใช้เป็นอะแดปเตอร์สำหรับอุปกรณ์อื่น ๆ ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ ตัวเก็บประจุจะสูญเสียประจุบางส่วนเมื่อเวลาผ่านไป และยังไม่สามารถรองรับไฟฟ้าจำนวนมากได้ เช่น ในระดับอุตสาหกรรม
4. การชาร์จมอเตอร์ไฟฟ้า การเชื่อมต่อทำผ่านเทอร์มินัลที่สาม (แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุคือ 380 หรือ 220 โวลต์) ด้วยเทคโนโลยีใหม่ทำให้สามารถใช้มอเตอร์สามเฟส (ด้วยการหมุนเฟส 90 องศา) โดยใช้เครือข่ายมาตรฐาน
5. อุปกรณ์ชดเชย ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อรักษาเสถียรภาพของพลังงานปฏิกิริยา: ส่วนหนึ่งของพลังงานที่เข้ามาจะถูกละลายและปรับที่เอาต์พุตของตัวเก็บประจุให้มีปริมาตรหนึ่ง

วีดีโอ

ในวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์แต่ละตัวจะมีองค์ประกอบเช่นตัวเก็บประจุ ทำหน้าที่เติมพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานของอุปกรณ์อย่างถูกต้องและต่อเนื่อง

ตัวเก็บประจุคืออะไร

ตัวเก็บประจุแต่ละตัวเป็นอุปกรณ์ที่มีชุดพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่ควรค่าแก่การพิจารณาโดยละเอียด

ตัวเก็บประจุสามารถพบได้ในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าหลายสาขา ขอบเขตทันที:

• การสร้างวงจร วงจรออสซิลเลเตอร์
• ได้รับแรงกระตุ้นอันทรงพลังมากมาย
• ในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าอุตสาหการ
• ในการผลิตเซ็นเซอร์
• ปรับปรุงการทำงานของอุปกรณ์ป้องกัน

ความจุของตัวเก็บประจุ

สำหรับตัวเก็บประจุแต่ละตัว พารามิเตอร์หลักคือความจุของมัน อุปกรณ์แต่ละชิ้นมีหน่วยเป็นของตัวเองและวัดเป็นฟารัด วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และวิทยุใช้ตัวเก็บประจุที่มีส่วนต่อล้านฟารัด หากต้องการทราบความจุที่ระบุของอุปกรณ์ เพียงดูที่เคสซึ่งมีข้อมูลทั้งหมด การอ่านความจุอาจแตกต่างกันเนื่องจากสิ่งต่อไปนี้:

• พื้นที่รวมของการปูทั้งหมด
• ระยะห่างระหว่างพวกเขา
• วัสดุที่ใช้ทำอิเล็กทริก
• อุณหภูมิโดยรอบ

นอกจากความจุที่กำหนดแล้วยังมีของจริงอีกด้วย มูลค่าของมันต่ำกว่าค่าก่อนหน้ามาก ขึ้นอยู่กับความจุจริง สามารถกำหนดพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลักได้ ความจุจะพิจารณาจากประจุของเพลตและแรงดันไฟฟ้า ความจุสูงสุดสามารถเข้าถึงได้หลายสิบ Farad ตัวเก็บประจุยังสามารถกำหนดลักษณะเฉพาะด้วยความจุจำเพาะ นี่คืออัตราส่วนของความจุและปริมาตรของอิเล็กทริก ความหนาเล็กน้อยของอิเล็กทริกทำให้มีความจุจำเพาะสูง ตัวเก็บประจุแต่ละตัวสามารถเปลี่ยนความจุได้ และแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

• ตัวเก็บประจุถาวร - ในทางปฏิบัติแล้วจะไม่เปลี่ยนความจุ
• ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน - ค่าความจุจะเปลี่ยนแปลงระหว่างการทำงานของอุปกรณ์
• ตัวเก็บประจุทริมเมอร์ - เปลี่ยนความจุขึ้นอยู่กับการปรับอุปกรณ์

แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ

แรงดันไฟฟ้าถือเป็นอีกพารามิเตอร์ที่สำคัญ เพื่อให้ตัวเก็บประจุทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ คุณจำเป็นต้องทราบค่าแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอน ระบุไว้บนตัวเครื่อง แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดโดยตรงขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของการออกแบบตัวเก็บประจุและคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุที่ใช้ในการผลิต แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับตัวเก็บประจุจะต้องตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดโดยสมบูรณ์ อุปกรณ์จำนวนมากร้อนขึ้นระหว่างการทำงาน ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าจะลดลง บ่อยครั้งเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันมาก ตัวเก็บประจุจึงสามารถไหม้หรือระเบิดได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการรั่วซึมหรือความต้านทานที่เพิ่มขึ้น เพื่อการทำงานที่ปลอดภัยของตัวเก็บประจุ จึงติดตั้งวาล์วนิรภัยและรอยบากที่ตัวเครื่อง ทันทีที่ความดันเพิ่มขึ้น วาล์วจะเปิดโดยอัตโนมัติและตัวถังจะแตกตามรอยบากที่ต้องการ ในกรณีนี้ อิเล็กโทรไลต์จะออกมาจากตัวเก็บประจุในรูปของก๊าซ และไม่มีการระเบิดเกิดขึ้น

ความคลาดเคลื่อนของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุที่ง่ายที่สุดคืออิเล็กโทรดสองตัวที่ทำในรูปแบบของแผ่นซึ่งแยกจากกันด้วยฉนวนบาง ๆ อุปกรณ์แต่ละชิ้นมีความเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้ระหว่างการใช้งาน ค่านี้ยังสามารถพบได้จากการติดฉลากอุปกรณ์ ความอดทนของมันถูกวัดและระบุเป็นเปอร์เซ็นต์และสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 20 ถึง 30% สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องทำงานด้วยความแม่นยำสูงคุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุที่มีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำได้ไม่เกิน 1%
พารามิเตอร์ที่กำหนดเป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานของตัวเก็บประจุ เมื่อทราบความหมายแล้ว คุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุเพื่อประกอบอุปกรณ์หรือเครื่องจักรได้อย่างอิสระ

ประเภทของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุมีหลายประเภทหลักที่ใช้ในเทคโนโลยีต่างๆ ดังนั้นจึงควรพิจารณาแต่ละประเภท คำอธิบาย และคุณสมบัติ:

ตัวเก็บประจุแต่ละตัวมีวัตถุประสงค์ของตัวเอง ดังนั้นจึงจำแนกเพิ่มเติมเป็นแบบทั่วไปและแบบพิเศษ ตัวเก็บประจุทั่วไปใช้ในอุปกรณ์ทุกประเภทและทุกประเภท เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์แรงดันต่ำ ตัวเก็บประจุแบบพิเศษคืออุปกรณ์ประเภทอื่นๆ ทั้งหมด ได้แก่ ไฟฟ้าแรงสูง พัลส์ สตาร์ท และชนิดอื่นๆ

คุณสมบัติของตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน

เนื่องจากตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อสะสมแรงดันไฟฟ้าและกระจายออกไป คุณจึงต้องเลือกตัวเก็บประจุที่มีความจุไฟฟ้าที่ดีและแรงดันไฟฟ้า "พังทลาย" หนึ่งในนั้นคือตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน ผลิตในรูปแบบของแผ่นบางสองแผ่นในบางพื้นที่ซึ่งอยู่ห่างจากกันในระยะใกล้ ตัวเก็บประจุแบบแบนมีสองประจุ: บวกและลบ

แผ่นของตัวเก็บประจุแบบแบนมีสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอระหว่างแผ่นเหล่านั้น อุปกรณ์ประเภทนี้ไม่โต้ตอบกับอุปกรณ์อื่น แผ่นตัวเก็บประจุสามารถเสริมสนามไฟฟ้าได้

ค่าตัวเก็บประจุที่ถูกต้อง

เป็นที่กักเก็บประจุไฟฟ้าที่ต้องชาร์จอย่างต่อเนื่อง ตัวเก็บประจุถูกชาร์จโดยเชื่อมต่อกับเครือข่าย หากต้องการชาร์จอุปกรณ์ของคุณ คุณต้องเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง ในการดำเนินการนี้ ให้นำวงจรที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุแบบคายประจุที่มีความจุ ตัวต้านทาน และเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่

ตัวเก็บประจุถูกคายประจุตามประเภทต่อไปนี้: สวิตช์ปิดอยู่และแผ่นของมันเชื่อมต่อกัน ในเวลานี้ตัวเก็บประจุจะถูกปล่อยออกมาและสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นเปลือกโลกจะหายไป หากตัวเก็บประจุถูกปล่อยผ่านสายไฟจะใช้เวลานานเนื่องจากมีพลังงานสะสมอยู่ในตัวจำนวนมาก

ทำไมคุณต้องมีวงจรตัวเก็บประจุ?

วงจรประกอบด้วยตัวเก็บประจุซึ่งทำจากแผ่นคู่ ทำจากอลูมิเนียมหรือทองเหลือง การใช้งานเทคโนโลยีวิทยุที่ดีนั้นขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าวงจรที่ถูกต้อง วงจรวงจรที่พบบ่อยที่สุดประกอบด้วยขดลวดหนึ่งตัวและตัวเก็บประจุซึ่งเชื่อมต่อกันในวงจรไฟฟ้า มีเงื่อนไขที่ส่งผลต่อลักษณะการสั่น ดังนั้นส่วนใหญ่วงจรตัวเก็บประจุจึงเรียกว่าการสั่น

บทสรุป

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟในวงจรไฟฟ้าที่ใช้เป็นความจุในการกักเก็บไฟฟ้า เพื่อให้อุปกรณ์เก็บพลังงานในวงจรไฟฟ้าที่เรียกว่าตัวเก็บประจุทำงานได้เป็นเวลานานคุณต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขที่กำหนดซึ่งเขียนไว้บนตัวเครื่อง ขอบเขตก็กว้าง ตัวเก็บประจุใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุและอุปกรณ์ต่างๆ อุปกรณ์แบ่งออกเป็นหลายประเภทและมีการออกแบบที่หลากหลาย ตัวเก็บประจุสามารถเชื่อมต่อได้สองประเภท: แบบขนานและแบบอนุกรม นอกจากนี้บนตัวเครื่องยังมีข้อมูลเกี่ยวกับความจุ แรงดันไฟฟ้า พิกัดความเผื่อ และประเภทของอุปกรณ์ด้วย ควรจำไว้ว่าเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุคุณควรสังเกตขั้ว มิฉะนั้นอุปกรณ์จะล้มเหลวอย่างรวดเร็ว