ตัวเก็บประจุไฟฟ้า (จากคอนเดนเซอร์ละติน - ตัวที่ควบแน่นหนาขึ้น) อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อรับค่าความจุไฟฟ้าที่ต้องการและสามารถสะสม (แจกจ่ายซ้ำ) ประจุไฟฟ้าได้

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าประกอบด้วยอิเล็กโทรด (แผ่น) แบบเคลื่อนที่หรือแบบเคลื่อนที่ได้สองตัว (บางครั้งมากกว่า) คั่นด้วยอิเล็กทริก แผ่นเปลือกโลกจะต้องมีรูปทรงเรขาคณิตดังกล่าวและตั้งอยู่สัมพันธ์กันจนสร้างโดยพวกเขา สนามไฟฟ้ากระจุกตัวอยู่ในช่องว่างระหว่างพวกเขา ตามกฎแล้วระยะห่างระหว่างเพลตเท่ากับความหนาของอิเล็กทริกนั้นเล็กเมื่อเทียบกับขนาดเชิงเส้นของเพลต ดังนั้นสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อเพลตเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดัน ยูมีความเข้มข้นเกือบสมบูรณ์ระหว่างแผ่นเปลือกโลก ในกรณีนี้ ความจุภายในบางส่วนของแผ่นไฟฟ้าจะน้อยมาก

ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงเรียกว่าระบบที่ประกอบด้วยตัวนำที่มีประจุตรงข้ามสองตัวในขณะที่ประจุที่ต้องถ่ายโอนจากตัวนำหนึ่งไปยังอีกตัวนำหนึ่งเพื่อประจุหนึ่งในนั้นในเชิงลบและอีกอันหนึ่งเรียกว่าประจุของ ตัวเก็บประจุ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ยูระหว่างแผ่นเปลือกโลกของตัวเก็บประจุเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของประจุ คิวตั้งอยู่บนแต่ละแห่ง:

จาก- ค่าสัมประสิทธิ์ของตัวเก็บประจุเรียกว่าความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุหรือความจุ

ตามตัวเลขแล้วความจุของตัวเก็บประจุไฟฟ้า C เท่ากับประจุ Q ของหนึ่งในเพลตที่แรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์:

C = Q/U.

ใน SI หน่วยของความจุคือฟารัด - 1 F. ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีความจุเท่ากับหนึ่งฟารัดซึ่งระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่มีความต่างศักย์เท่ากับหนึ่งโวลต์โดยประจุบนแผ่นแต่ละแผ่นเท่ากัน หนึ่งจี้

พารามิเตอร์ การออกแบบ และขอบเขตของตัวเก็บประจุถูกกำหนดโดยไดอิเล็กตริกที่แยกเพลตออก ดังนั้นการจำแนกประเภทหลักของตัวเก็บประจุไฟฟ้าจะดำเนินการตามประเภทของอิเล็กทริก ขึ้นอยู่กับชนิดของอิเล็กทริกที่ใช้ ตัวเก็บประจุอาจเป็นอากาศ กระดาษ ไมกา เซรามิก อิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ

ตามความจุตัวเก็บประจุของความจุคงที่และตัวเก็บประจุของความจุแปรผันจะแตกต่างกัน ตัวเก็บประจุแบบแปรผันและกึ่งแปรผันผลิตขึ้นด้วยความจุแบบควบคุมด้วยกลไกและแบบไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงความจุในตัวเก็บประจุไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยกลไกมักทำได้โดยการเปลี่ยนพื้นที่ของเพลตหรือ (น้อยกว่า) โดยการเปลี่ยนช่องว่างระหว่างเพลต โปรโตซัว คอนเดนเซอร์อากาศความจุแบบแปรผันประกอบด้วยสองระบบที่แยกจากกันของแผ่นโลหะที่เชื่อมต่อกันเมื่อหมุนที่จับ: กลุ่มหนึ่ง (โรเตอร์) สามารถเคลื่อนที่เพื่อให้จานของมันเข้าไปในช่องว่างระหว่างจานของกลุ่มอื่น (สเตเตอร์) คุณสามารถเปลี่ยนความจุของตัวเก็บประจุได้โดยการกดและดึงแผ่นระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง ตัวเก็บประจุไฟฟ้าของความจุตัวแปรที่มีไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็ง (เซรามิก, ไมกา, แก้ว, ฟิล์ม) ส่วนใหญ่จะใช้เป็นกึ่งตัวแปร (ตัวห้อย) โดยมีการเปลี่ยนแปลงความจุค่อนข้างน้อย ปัจจุบันมีการใช้ตัวเก็บประจุแบบแปรผันที่ควบคุมกันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ varicaps และ variconds

ความจุของตัวเก็บประจุไฟฟ้าขึ้นอยู่กับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของไดอิเล็กตริกที่เติมตัวเก็บประจุ และรูปร่างและขนาดของเพลต ตามรูปร่างของแผ่นเปลือกโลกตัวเก็บประจุแบบแบนทรงกระบอกและทรงกลมมีความโดดเด่น

ตัวเก็บประจุแบบแบนมีสอง จานแบน, ระยะห่างระหว่างซึ่ง dมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับขนาดเชิงเส้น ทำให้สามารถละเลยพื้นที่เล็ก ๆ ของความไม่เท่าเทียมกันได้ สนามไฟฟ้าที่ขอบของแผ่นเปลือกโลกและถือว่าสนามทั้งหมดมีความสม่ำเสมอและเข้มข้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก ค่าตัวเก็บประจุ คิวคือประจุบนจานที่มีประจุบวก

ความจุ ตัวเก็บประจุแบบแบน จาก:

C= ee o S/d

S คือพื้นที่ของแต่ละซับหรือเล็กกว่านั้น d- ระยะห่างระหว่างแผ่นเปลือกโลก อี o- ค่าคงที่ทางไฟฟ้า อี- ญาติ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสารระหว่างแผ่น การเติมช่องว่างระหว่างเพลตด้วยไดอิเล็กตริกจะเพิ่มความจุใน อีครั้งหนึ่ง.

พลังงานที่สะสมโดยประจุไฟฟ้า แรงดันคงที่ ยูตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบแบนเท่ากับ:

W = CU 2 /2.

นอกจากตัวเก็บประจุแบบแบนแล้ว มักใช้ตัวเก็บประจุแบบหลายแผ่นแบบแบนซึ่งประกอบด้วย นแผ่นเชื่อมต่อแบบขนาน

ความจุของตัวเก็บประจุทรงกระบอก ซึ่งเพลตที่มีกระบอกสูบกลวงโคแอกเซียลสองกระบอกสอดเข้าที่กันและกันและคั่นด้วยอิเล็กทริก เท่ากับ:

C \u003d 2pee o h¤ln (r 2 / r 1),

โดยที่ r 2 และ r 1 เป็นรัศมีของกระบอกสูบด้านนอกและด้านในตามลำดับ และ ชม.คือความยาวของกระบอกสูบ สิ่งนี้ไม่ได้คำนึงถึงการบิดเบือนในความเป็นเนื้อเดียวกันของสนามไฟฟ้าที่ขอบของเพลต (เอฟเฟกต์ขอบ) ดังนั้นการคำนวณเหล่านี้จึงให้ค่าความจุที่ค่อนข้างต่ำ ค.

ความจุของตัวเก็บประจุแบบทรงกลมซึ่งเป็นทรงกลมที่สอดเข้าหากันมีค่าเท่ากับ:

C \u003d 4pee o r 2 r 1 / (r 2 -r 1),

ที่ไหน r2และ r1คือรัศมีของทรงกลมชั้นนอกและชั้นในตามลำดับ

นอกจากความจุแล้ว ตัวเก็บประจุไฟฟ้ายังมีความต้านทานแบบแอคทีฟ Rและการเหนี่ยวนำ หลี่. โดยปกติ, ตัวเก็บประจุไฟฟ้าใช้ที่ความถี่ต่ำกว่าเรโซแนนซ์มาก ซึ่งมักจะละเลยการเหนี่ยวนำของมัน ความต้านทานเชิงแอคทีฟของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับสภาพต้านทานของอิเล็กทริก วัสดุของเพลตและตะกั่ว รูปร่างและขนาดของตัวเก็บประจุ ความถี่และอุณหภูมิ การพึ่งพาค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุไฟฟ้ากับความถี่นั้นใช้ในตัวกรองไฟฟ้า

เมื่อเพลตเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จไปที่แรงดันแหล่งจ่าย กระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุต่อไปหลังจากถูกชาร์จแล้วเรียกว่ากระแสไฟรั่ว

ตัวเก็บประจุมีลักษณะเป็นแรงดันพังทลาย - ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุที่เกิดการสลาย - การคายประจุไฟฟ้าเกิดขึ้นผ่านชั้นอิเล็กทริกในตัวเก็บประจุ แรงดันพังทลายขึ้นอยู่กับรูปร่างของเพลต คุณสมบัติของไดอิเล็กทริกและความหนา

แผ่นของตัวเก็บประจุถูกดึงดูดเข้าหากัน แรงดึงดูดระหว่างเพลตของตัวเก็บประจุเรียกว่าแรงพอนเดอโรโมทีฟและคำนวณโดยสูตร:

F \u003d -Q 2 / 2ee o S

เครื่องหมายลบแสดงว่าแรงขับดันเป็นแรงดึงดูด

โดยการใช้งาน ตัวเก็บประจุไฟฟ้าความถี่ต่ำแรงดันต่ำมีความโดดเด่น (ความจุจำเพาะสูง จาก) ความถี่สูงแรงดันต่ำ (สูง จาก), ไฟฟ้าแรงสูงกระแสตรง ความถี่สูง แรงดันต่ำและสูง (พลังงานปฏิกิริยาจำเพาะสูง)

เพื่อเพิ่มความจุและเปลี่ยนแปลงค่าที่เป็นไปได้ ตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อเข้ากับแบตเตอรี่โดยใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรม แบบขนานหรือแบบผสม (ประกอบด้วยแบบอนุกรมและแบบขนาน)

การเพิ่มความจุทำได้โดยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานกับแบตเตอรี่ ในกรณีนี้ ตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อด้วยเพลตที่มีประจุเหมือนกัน ด้วยการเชื่อมต่อดังกล่าว ค่าคงเหลือของตัวเก็บประจุทั้งหมดคือความต่างศักย์ และประจุจะถูกรวมเข้าด้วยกัน ความจุรวมของแบตเตอรี่เมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานเท่ากับผลรวมของความจุของตัวเก็บประจุแต่ละตัว:

C \u003d C 1 + C 2 + ... + C n

เมื่อตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความจุที่ได้จะน้อยกว่าความจุที่เล็กที่สุดที่ใช้ในแบตเตอรี่เสมอ และตัวเก็บประจุแต่ละตัวคิดเป็นเพียงส่วนหนึ่งของความต่างศักย์ระหว่างขั้วแบตเตอรี่ ซึ่งช่วยลดโอกาสที่ตัวเก็บประจุจะสลายตัวได้อย่างมาก ที่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมตัวเก็บประจุเชื่อมต่อกันด้วยเพลตตรงข้าม ในกรณีนี้ ค่าส่วนกลับของความจุจะถูกเพิ่มเข้าไป และค่าความจุที่ได้จะถูกกำหนดดังนี้:

1/C = (1/C n).

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าใช้ในวงจรไฟฟ้า (ความจุเข้มข้น) อุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า (ตัวชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ) เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าพัลส์ เพื่อวัตถุประสงค์ในการวัด (ตัวเก็บประจุวัดและเซ็นเซอร์ตัวเก็บประจุ)

หลักการของอุปกรณ์ของตัวเก็บประจุ (แบน) ที่ง่ายที่สุดแสดงในรูป หนึ่ง.

ข้าว. 1. หลักการทำงานของตัวเก็บประจุแบบแบน

1 ซับ,
2 อิเล็กทริก

ความจุของตัวเก็บประจุนี้ถูกกำหนดโดยสูตรที่รู้จักกันดี

กำหนดโดยสูตร

การใช้แผ่นฟอยล์และไดอิเล็กทริกแบบฟิล์มหลายชั้น ทำให้สามารถผลิตตัวเก็บประจุแบบม้วนที่มีความจุเฉพาะตั้งแต่ 0.1 J/kg ถึง 1 J/kg หรือตั้งแต่ 0.03 mWh/kg ถึง 0.3 mWh/kg เนื่องจากความจุในการจัดเก็บจำเพาะต่ำ ตัวเก็บประจุประเภทนี้จึงไม่เหมาะสำหรับการจัดเก็บพลังงานจำนวนมากในระยะยาว แต่ถูกใช้อย่างกว้างขวางเป็นแหล่งพลังงานปฏิกิริยาในวงจร กระแสสลับและเป็นความจุ

สามารถจัดเก็บพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นใน ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า, หลักการซึ่งแสดงไว้ในรูปที่. 2.

ข้าว. 2. . .

แผ่นโลหะหรือฟอยล์ 1 แผ่น (อะลูมิเนียม แทนทาลัม ฯลฯ)
2 ไดอิเล็กตริกโลหะออกไซด์ (Al2O3, Ta2O5 หรืออื่น ๆ ),
กระดาษ 3 แผ่น เป็นต้น ชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์ (H3BO3 , H2SO4 , MnO2 หรืออื่นๆ) และกลีเซอรีน

เนื่องจากความหนาของชั้นอิเล็กทริกในกรณีนี้มักจะอยู่ภายใน 0.1 µm ตัวเก็บประจุเหล่านี้จึงสามารถสร้างด้วยความจุขนาดใหญ่มาก (สูงถึง 1 F) แต่สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างเล็ก (โดยปกติคือสองสามโวลต์)

ความจุมากขึ้นสามารถ อัลตร้าคาปาซิเตอร์ (ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์, อิออน)เพลตซึ่งเป็นชั้นไฟฟ้าคู่ที่มีความหนาสองสามสิบนาโนเมตรที่ส่วนต่อประสานระหว่างอิเล็กโทรดที่ทำจากกราไฟท์ที่มีรูพรุนและอิเล็กโทรไลต์ (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. .

1 อิเล็กโทรดกราไฟท์พรุน,
อิเล็กโทรไลต์ 2 ตัว

พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของเพลตของตัวเก็บประจุดังกล่าวเนื่องจากความพรุนสูงถึง 10,000 m2 สำหรับมวลอิเล็กโทรดแต่ละกรัมซึ่งทำให้สามารถทำได้มาก ความจุขนาดใหญ่สำหรับตัวเก็บประจุขนาดเล็กมาก ปัจจุบัน ultracapacitors ผลิตขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 2.7 V และความจุสูงถึง 3 kF ความจุเฉพาะของพวกมันมักจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.5 Wh/kg ถึง 50 Wh/kg และมีต้นแบบที่มีความจุเฉพาะสูงสุดถึง 300 Wh/kg

เทคโนโลยีการผลิต ตัวเก็บประจุพิเศษมีความซับซ้อนมาก และต้นทุนต่อหน่วยของพลังงานที่เก็บไว้ในนั้นจึงสูงกว่าตัวเก็บประจุอื่นๆ มาก ซึ่งสูงถึง 50,000 ?/kWh อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเรียบง่ายของการออกแบบ ขนาดเล็ก ความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพสูง (95% ขึ้นไป) และความทนทาน (รอบการชาร์จ-คายประจุหลายล้านรอบ) จึงเริ่มมีการใช้ทั้งใน ยานพาหนะและในโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมแทนแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีและวิธีการเก็บพลังงานอื่นๆ มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อใช้พลังงานในรูปของพัลส์สั้น (เช่น เพื่อจ่ายไฟให้กับสตาร์ทเครื่องยนต์สันดาปภายใน) หรือเมื่อต้องการการชาร์จอย่างรวดเร็ว (วินาที) ของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล ตัวอย่างเช่น ในปี 2548 เซี่ยงไฮ้เริ่มทดลองใช้รถโดยสาร ultracapacitor ซึ่งธนาคารเก็บประจุไฟฟ้าจะถูกเรียกเก็บเงินในขณะที่รถบัสจอดอยู่ที่ป้ายแต่ละป้าย

ตัวเก็บประจุที่เก่าแก่ที่สุดและในขณะเดียวกันแบตเตอรี่ที่เก่าแก่ที่สุด พลังงานไฟฟ้าวัตถุอำพันถือได้ว่าเป็นไฟฟ้าซึ่งเมื่อถูด้วยผ้าขนสัตว์ถูกค้นพบโดยนักปรัชญาชาวกรีก Thales ประมาณ 590 ปีก่อนคริสตกาล X. เขายังเรียกปรากฏการณ์นี้ว่าอิเล็กทรอนิกส์ (จากคำภาษากรีก อิเล็กตรอน 'อำพัน') เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตเครื่องแรกที่ประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 17 ยังเป็นตัวเก็บประจุแบบทรงกลมหรือทรงกระบอกบนพื้นผิวที่มีประจุไฟฟ้าเพียงพอที่จะทำให้เกิดปรากฏการณ์การคายประจุ ตัวเก็บประจุจริงตัวแรกยังถือว่าเป็นขวดขยายเสียง ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นเมื่อวันที่ 11 ตุลาคม ค.ศ. 1745 ในระหว่างการทดลองเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าของน้ำโดย Dean Kamminsky (Cammin) นักฟิสิกส์สมัครเล่น มหาวิหาร Ewald Jurgen von Kleist (1700-1748) (รูปที่ 4);

ข้าว. 4. ตัวเก็บประจุของ Ewald Jurgen von Kleist

เติมน้ำ 1 ขวด
2 เล็บซึ่งรวมกับน้ำเป็นเยื่อบุด้านบน
3 สายไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต,
แผ่นโลหะ 4 แผ่น (ซับด้านล่าง)
แรงดัน U

ด้วยอุปกรณ์นี้ เพลตสองแผ่นและไดอิเล็กตริกระหว่างกันสามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน ตัวเก็บประจุแบบแบนตัวแรกถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1747 โดยแพทย์ชาวลอนดอน จอห์น เบวิส (John Bevis, 1693–1771) และคำว่าตัวเก็บประจุ (มัน. คอนเดนเสท 'คอนเดนเสท') ถูกนำมาใช้ในปี ค.ศ. 1782 โดยศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ทดลองที่มหาวิทยาลัย ปาเวีย (ปาเวีย, อิตาลี) อเลสซานโดร โวลตา (อเลสซานโดร โวลตา, 1745-1827) ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าตัวแรกได้รับการพัฒนาในปี พ.ศ. 2396 โดยหัวหน้าสถาบันสรีรวิทยาKönigsberg (Konigsberg ประเทศเยอรมนี) Hermann von Helmholtz (1821-1894) และได้มีการนำเสนอตัวเก็บประจุแบบอุลตร้าคาปาซิเตอร์ตัวแรกที่มีขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ที่มีรูพรุนเพื่อการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2497 โดยนักวิจัยที่แผนกไฟฟ้า ข้อกังวลด้านวิศวกรรม General Electric ( General Electric, USA) Howard I. Becker การใช้งานจริง ultracapacitors เริ่มพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงปีแรก ๆ ของศตวรรษที่ 21

ในวิศวกรรมวิทยุและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด ยกเว้นทรานซิสเตอร์และไมโครเซอร์กิต ตัวเก็บประจุถูกใช้ ในบางวงจรมีมากกว่าในวงจรอื่นน้อยกว่า แต่ไม่มีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่มีตัวเก็บประจุเลย

ในเวลาเดียวกัน ตัวเก็บประจุสามารถทำงานได้หลากหลายในอุปกรณ์ ประการแรกนี่คือความจุในตัวกรองของวงจรเรียงกระแสและความคงตัว ด้วยความช่วยเหลือของตัวเก็บประจุ สัญญาณจะถูกส่งระหว่างขั้นตอนการขยายสัญญาณ สร้างตัวกรองความถี่ต่ำและสูง ช่วงเวลาที่กำหนดไว้ในการหน่วงเวลา และเลือกความถี่การสั่นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่างๆ

ตัวเก็บประจุติดตามสายเลือดจาก ไลเดน โถซึ่งในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ Pieter van Mushenbroek ใช้ในการทดลองของเขา เขาอาศัยอยู่ในเมืองไลเดน ดังนั้นจึงไม่ยากที่จะเดาว่าทำไมธนาคารแห่งนี้ถึงถูกเรียกเช่นนั้น

อันที่จริงมันเป็นโถแก้วธรรมดาที่บุด้วยฟอยล์ดีบุกทั้งด้านในและด้านนอก มันถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกับอลูมิเนียมสมัยใหม่ แต่ในขณะนั้นยังไม่มีการค้นพบอลูมิเนียม

แหล่งไฟฟ้าแห่งเดียวในสมัยนั้นคือเครื่องอิเล็กโตรโฟรที่สามารถพัฒนาแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึงหลายร้อยกิโลโวลต์ มันมาจากเธอที่โถเลย์เดนถูกตั้งข้อหา ตำราฟิสิกส์อธิบายกรณีที่ Mushenbrook ปล่อยกระป๋องของเขาผ่านกลุ่มทหารรักษาการณ์สิบคนจับมือกัน

ในเวลานั้นไม่มีใครรู้ว่าผลที่ตามมาอาจเป็นเรื่องน่าเศร้า การระเบิดกลายเป็นเรื่องละเอียดอ่อน แต่ไม่ร้ายแรง มันไม่ได้เกิดขึ้นเพราะความจุของโถ Leyden นั้นไม่มีนัยสำคัญ แรงกระตุ้นกลับกลายเป็นว่ามีอายุสั้นมาก ดังนั้นกำลังการคายประจุจึงต่ำ

ตัวเก็บประจุทำงานอย่างไร

อุปกรณ์ของตัวเก็บประจุแทบไม่ต่างจากโถ Leyden: แผ่นสองแผ่นเดียวกันทั้งหมดคั่นด้วยอิเล็กทริก นี่คือลักษณะของตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้าสมัยใหม่ รูปที่ 1 แสดงอุปกรณ์แผนผังของตัวเก็บประจุแบบแบนและสูตรสำหรับการคำนวณ

รูปที่ 1 อุปกรณ์ของตัวเก็บประจุแบบแบน

โดยที่ S คือพื้นที่ของแผ่นเปลือกโลกใน ตารางเมตร, d คือระยะห่างระหว่างแผ่นเปลือกโลกเป็นเมตร, C คือความจุในหน่วยฟารัด, ε คือค่าการยอมของตัวกลาง ปริมาณทั้งหมดที่รวมอยู่ในสูตรจะระบุไว้ในระบบ SI สูตรนี้ใช้ได้กับตัวเก็บประจุแบบแบนที่ง่ายที่สุด: คุณสามารถวางแผ่นโลหะสองแผ่นไว้ข้างกัน จากนั้นจึงสรุปผล อากาศสามารถทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริก

จากสูตรนี้ สามารถเข้าใจได้ว่าความจุของตัวเก็บประจุยิ่งมากขึ้น พื้นที่ของเพลตยิ่งใหญ่และระยะห่างระหว่างพวกมันยิ่งน้อยลง สำหรับตัวเก็บประจุที่มีรูปทรงอื่น สูตรอาจแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับความจุของตัวนำเดี่ยวหรือสายไฟ แต่การพึ่งพาความจุบนพื้นที่ของเพลตและระยะห่างระหว่างพวกมันนั้นเหมือนกับของตัวเก็บประจุแบบแบน: ยิ่งพื้นที่มีขนาดใหญ่และระยะห่างน้อยลงเท่าใดความจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

อันที่จริง แผ่นเปลือกโลกไม่ได้ถูกทำให้แบนเสมอไป สำหรับตัวเก็บประจุหลายตัว เช่น ตัวเก็บประจุแบบกระดาษโลหะ วัสดุบุผิวจะเป็นอลูมิเนียมฟอยล์ที่รีดร่วมกับกระดาษไดอิเล็กทริกให้เป็นก้อนกลมแน่น ในรูปแบบของกล่องโลหะ

เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางไฟฟ้า กระดาษตัวเก็บประจุแบบบางจะชุบด้วยสารประกอบที่เป็นฉนวน ซึ่งส่วนใหญ่มักจะเป็นน้ำมันหม้อแปลง การออกแบบนี้ช่วยให้คุณสร้างตัวเก็บประจุที่มีความจุสูงถึงหลายร้อยไมโครฟารัด ตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกอื่นๆ จัดเรียงในลักษณะเดียวกันโดยประมาณ

สูตรนี้ไม่มีข้อจำกัดใดๆ เกี่ยวกับพื้นที่ของเพลต S และระยะห่างระหว่างเพลต d หากเราคิดว่าแผ่นเปลือกโลกสามารถแยกออกได้ไกลมากและในขณะเดียวกันพื้นที่ของแผ่นเปลือกโลกก็แทบจะไม่มีนัยสำคัญมากนัก ความจุบางส่วนถึงแม้จะเล็กก็จะยังคงเหลืออยู่ เหตุผลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าแม้เพียงตัวนำสองตัวที่อยู่ติดกันก็มีความจุไฟฟ้า

กรณีนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีความถี่สูง: ในบางกรณี ตัวเก็บประจุถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของรางสายไฟที่พิมพ์ออกมา หรือแม้แต่เพียงสองสายบิดเข้าด้วยกันในฉนวนโพลีเอทิลีน เส้นลวดหรือสายเคเบิลธรรมดาก็มีความจุเช่นกันและด้วยความยาวที่เพิ่มขึ้นก็จะเพิ่มขึ้น

นอกจากความจุ C สายเคเบิลใด ๆ ก็ยังมีความต้านทาน R ทั้งสองสิ่งนี้ คุณสมบัติทางกายภาพกระจายไปตามความยาวของสายเคเบิล และเมื่อส่งสัญญาณพัลซิ่ง พวกมันทำงานเป็นวงจร RC แบบบูรณาการ ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปภาพ. 2

ในรูป ทุกอย่างเรียบง่าย นี่คือวงจร นี่คือสัญญาณอินพุต และนี่คือที่เอาต์พุต แรงกระตุ้นนั้นบิดเบี้ยวเกินกว่าจะจดจำได้ แต่สิ่งนี้ทำขึ้นโดยเจตนาสำหรับการประกอบวงจร ในระหว่างนี้ เรากำลังพูดถึงผลของความจุของสายเคเบิลต่อสัญญาณพัลส์ แทนที่จะเป็นพัลส์ "กระดิ่ง" ดังกล่าวจะปรากฏที่ปลายอีกด้านของสายเคเบิล และหากพัลส์สั้น ก็อาจไปไม่ถึงปลายอีกด้านของสายเคเบิลเลย มันอาจจะหายไปด้วยซ้ำ

ข้อเท็จจริงทางประวัติศาสตร์

ที่นี่ค่อนข้างเหมาะสมที่จะระลึกถึงเรื่องราวของการวางสายเคเบิลข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก ความพยายามครั้งแรกในปี พ.ศ. 2400 ล้มเหลว: จุดโทรเลข - ขีดกลาง (พัลส์สี่เหลี่ยม) บิดเบี้ยวเพื่อให้ไม่มีอะไรสามารถถอดประกอบที่ปลายอีกด้านของเส้นยาว 4000 กม.

ความพยายามครั้งที่สองเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2408 ถึงเวลานี้ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ W. Thompson ได้พัฒนาทฤษฎีการส่งข้อมูลผ่านสายยาว ในแง่ของทฤษฎีนี้ การวางสายเคเบิลประสบความสำเร็จมากขึ้น รับสัญญาณได้

สำหรับความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์นี้ สมเด็จพระราชินีวิกตอเรียได้มอบตำแหน่งอัศวินและตำแหน่งลอร์ดเคลวินให้กับนักวิทยาศาสตร์ นั่นคือชื่อของเมืองเล็กๆ บนชายฝั่งไอร์แลนด์ ที่ซึ่งเริ่มวางสายเคเบิล แต่นี่เป็นเพียงคำเดียว และตอนนี้ กลับมาที่ตัวอักษรตัวสุดท้ายในสูตร นั่นคือ ความอนุญาติของตัวกลาง ε

เล็กน้อยเกี่ยวกับไดอิเล็กทริก

ε นี้อยู่ในตัวส่วนของสูตร ดังนั้น การเพิ่มขึ้นจะทำให้ความจุเพิ่มขึ้น สำหรับไดอิเล็กทริกส่วนใหญ่ที่ใช้ เช่น อากาศ ลาฟซาน โพลิเอทิลีน ฟลูออโรพลาสต์ ค่าคงที่นี้จะเหมือนกับค่าคงที่ของสุญญากาศ แต่ในขณะเดียวกันก็มีสารหลายชนิดที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงกว่ามาก หากคอนเดนเซอร์อากาศเต็มไปด้วยอะซิโตนหรือแอลกอฮอล์ความจุของมันจะเพิ่มขึ้น 15 ... 20 เท่า

แต่สารดังกล่าวนอกจาก ε ที่สูงแล้วยังมีค่าการนำไฟฟ้าสูงเพียงพอ ดังนั้น ตัวเก็บประจุดังกล่าวจะเก็บประจุได้ไม่ดี มันจะปล่อยตัวเองออกมาอย่างรวดเร็ว ปรากฏการณ์ที่เป็นอันตรายนี้เรียกว่ากระแสไฟรั่ว ดังนั้นจึงมีการพัฒนาวัสดุพิเศษสำหรับไดอิเล็กทริก ซึ่งช่วยให้สามารถจ่ายกระแสไฟรั่วที่ยอมรับได้โดยมีความจุเฉพาะสูงของตัวเก็บประจุ นี่คือสิ่งที่อธิบายถึงประเภทและประเภทของตัวเก็บประจุ ซึ่งแต่ละประเภทได้รับการออกแบบสำหรับเงื่อนไขเฉพาะ

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ามีความจุจำเพาะสูงสุด (อัตราส่วนความจุ / ปริมาตร) ความจุของ "อิเล็กโทรไลต์" สูงถึง 100,000 microfarads แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสูงถึง 600V ตัวเก็บประจุดังกล่าวทำงานได้ดีกับ .เท่านั้น ความถี่ต่ำส่วนใหญ่มักจะอยู่ในตัวกรองแหล่งจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเชื่อมต่อกับขั้ว

อิเล็กโทรดในตัวเก็บประจุดังกล่าวเป็นฟิล์มโลหะออกไซด์บาง ๆ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ตัวเก็บประจุเหล่านี้มักเรียกว่าตัวเก็บประจุออกไซด์ ชั้นของอากาศบาง ๆ ระหว่างอิเล็กโทรดดังกล่าวไม่ใช่ฉนวนที่เชื่อถือได้ ดังนั้น ชั้นอิเล็กโทรไลต์จึงถูกนำมาใช้ระหว่างเพลตออกไซด์ ส่วนใหญ่มักเป็นสารละลายเข้มข้นของกรดหรือด่าง

รูปที่ 3 แสดงหนึ่งในตัวเก็บประจุเหล่านี้

รูปที่ 3 ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ในการประมาณขนาดของตัวเก็บประจุ ให้ถ่ายภาพกล่องไม้ขีดธรรมดาข้างๆ นอกจากความจุขนาดใหญ่พอในรูปแล้ว คุณยังสามารถดูเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนได้: ไม่น้อยกว่า 70% ของค่าเล็กน้อย

ในสมัยนั้นเมื่อคอมพิวเตอร์มีขนาดใหญ่และถูกเรียกว่าคอมพิวเตอร์ ตัวเก็บประจุดังกล่าวอยู่ในดิสก์ไดรฟ์ (ใน HDD สมัยใหม่) ความจุข้อมูลของไดรฟ์ดังกล่าวสามารถทำให้เกิดรอยยิ้มเท่านั้น: ดิสก์สองแผ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 350 มม. จัดเก็บข้อมูล 5 เมกะไบต์และอุปกรณ์มีน้ำหนัก 54 กก.

วัตถุประสงค์หลักของ supercapacitors ที่แสดงในรูปคือการเอาหัวแม่เหล็กออกจากพื้นที่ทำงานของดิสก์ในกรณีที่ไฟฟ้าดับกะทันหัน ตัวเก็บประจุดังกล่าวสามารถเก็บประจุได้นานหลายปี ซึ่งได้รับการทดสอบในทางปฏิบัติ

ด้านล่างด้วยตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า จะเสนอให้ทำการทดลองง่ายๆ เพื่อทำความเข้าใจว่าตัวเก็บประจุสามารถทำอะไรได้บ้าง

สำหรับการใช้งานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะมีการผลิตตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์แบบไม่มีขั้ว แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างจึงยากมากที่จะได้รับ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ "อิเล็กโทรไลต์" แบบขั้วปกติจะถูกเปิดในอนุกรมเคาน์เตอร์: plus-minus-minus-plus

หากตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์แบบขั้วเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในตอนแรกมันจะร้อนขึ้นและจะได้ยินการระเบิด ตัวเก็บประจุเก่าในประเทศกระจัดกระจายไปทุกทิศทางในขณะที่ตัวเก็บประจุที่นำเข้ามีอุปกรณ์พิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการยิงที่ดัง ตามกฎแล้วจะเป็นรอยบากที่ด้านล่างของตัวเก็บประจุหรือรูที่มีปลั๊กยางอยู่ที่นั่น

พวกเขาไม่ชอบตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าจริงๆ แรงดันไฟเกินแม้ว่าขั้วจะถูกต้องก็ตาม ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใส่ "อิเล็กโทรไลต์" ลงในวงจรที่คาดว่าแรงดันไฟฟ้าจะเข้าใกล้ค่าสูงสุดสำหรับ ตัวเก็บประจุนี้.

บางครั้งในฟอรัมที่มีชื่อเสียงบางแห่ง แม้แต่ผู้เริ่มต้นก็ถามคำถามว่า "ตัวเก็บประจุมีขนาด 470µF * 16V แต่ฉันมี 470µF * 50V ขอใส่ได้ไหม" ใช่ แน่นอน คุณทำได้ แต่การทดแทนแบบย้อนกลับเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้

ตัวเก็บประจุสามารถเก็บพลังงานได้

จะช่วยให้เข้าใจข้อความนี้ วงจรง่ายๆแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 วงจรที่มีตัวเก็บประจุ

ตัวละครหลักของวงจรนี้คือตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ C ที่มีความจุขนาดใหญ่เพียงพอ เพื่อให้กระบวนการคายประจุดำเนินไปอย่างช้าๆ และชัดเจนมาก ทำให้สามารถสังเกตการทำงานของวงจรด้วยสายตาโดยใช้หลอดไฟธรรมดาจากไฟฉาย โคมไฟเหล่านี้ได้หลีกทางให้หลอดไฟ LED สมัยใหม่มานานแล้ว แต่หลอดไฟสำหรับพวกเขายังคงขายอยู่ ดังนั้นให้รวบรวมโครงการและการดำเนินการ การทดลองง่ายๆง่ายมาก.

อาจจะมีคนพูดว่า: “ทำไม? ท้ายที่สุดแล้วทุกอย่างชัดเจนและถ้าคุณอ่านคำอธิบายด้วย ... " ดูเหมือนจะไม่มีอะไรจะโต้แย้งที่นี่ แต่อะไรก็ตาม แม้แต่สิ่งที่ง่ายที่สุด ยังคงอยู่ในหัวเป็นเวลานานหากความเข้าใจผ่านมือ

ดังนั้นโครงร่างจึงถูกประกอบขึ้น มันทำงานอย่างไร?

ในตำแหน่งสวิตช์ SA ที่แสดงในแผนภาพ ตัวเก็บประจุ C ถูกชาร์จจากแหล่งจ่ายไฟ GB ผ่านตัวต้านทาน R ในวงจร: + GB __ R __ SA __ C __ -GB กระแสไฟชาร์จในแผนภาพแสดงด้วยลูกศรที่มีดัชนี iz กระบวนการชาร์จตัวเก็บประจุแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5. กระบวนการชาร์จตัวเก็บประจุ

รูปแสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้นตามแนวโค้งในวิชาคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าเลขชี้กำลัง กระแสประจุสะท้อนโดยตรงกับแรงดันประจุ เมื่อแรงดันตกคร่อมตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น กระแสประจุจะเล็กลง และในช่วงเวลาเริ่มต้นเท่านั้นที่สอดคล้องกับสูตรที่แสดงในรูป

หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง ตัวเก็บประจุจะชาร์จจาก 0V เป็นแรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟ ในวงจรของเราสูงถึง 4.5V คำถามทั้งหมดคือจะกำหนดเวลานี้อย่างไรต้องรอนานแค่ไหนตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จเมื่อใด

ค่าคงที่เวลา "เอกภาพ" τ = R*C

สูตรนี้เพียงแค่คูณความต้านทานและความจุของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม หากโดยไม่ละเลยระบบ SI เราแทนที่ความต้านทานในโอห์ม ความจุใน Farads ผลลัพธ์จะเป็นวินาที นี่เป็นเวลาที่จำเป็นสำหรับตัวเก็บประจุในการชาร์จสูงถึง 36.8% ของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ดังนั้นสำหรับการชาร์จเกือบ 100% จะต้องใช้เวลา 5 * τ

บ่อยครั้งที่ละเลยระบบ SI พวกเขาแทนที่ความต้านทานในโอห์มในสูตรและความจุในไมโครฟารัดจากนั้นเวลาจะอยู่ในไมโครวินาที ในกรณีของเรา จะสะดวกกว่าที่จะได้ผลลัพธ์ในไม่กี่วินาที ซึ่งคุณต้องคูณไมโครวินาทีด้วยหนึ่งล้าน หรือพูดง่ายๆ ก็คือ ย้ายเครื่องหมายจุลภาคไปทางซ้ายหกหลัก

สำหรับวงจรที่แสดงในรูปที่ 4 ที่มีความจุตัวเก็บประจุ 2000uF และตัวต้านทาน 500Ω ค่าคงที่ของเวลาจะเป็น τ = R*C = 500 * 2000 = 1,000,000 ไมโครวินาที หรือเท่ากับหนึ่งวินาที ดังนั้น คุณจะต้องรอประมาณ 5 วินาทีจนกว่าตัวเก็บประจุจะชาร์จจนเต็ม

หากหลังจากเวลาที่กำหนด สวิตช์ SA ถูกย้ายไปยังตำแหน่งที่ถูกต้อง ตัวเก็บประจุ C จะถูกคายประจุผ่านหลอดไฟ EL ณ จุดนี้จะมีแฟลชสั้น ๆ ตัวเก็บประจุจะคายประจุและไฟจะดับลง ทิศทางการคายประจุของตัวเก็บประจุจะแสดงด้วยลูกศรที่มีดัชนี ip เวลาในการคายประจุจะถูกกำหนดโดยค่าคงที่เวลา τ ด้วย กราฟการคายประจุแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 กราฟการคายประจุของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุไม่ผ่านกระแสตรง

โครงร่างที่ง่ายกว่าดังแสดงในรูปที่ 7 จะช่วยตรวจสอบคำสั่งนี้

รูปที่ 7 ไดอะแกรมพร้อมตัวเก็บประจุในวงจร DC

หากปิดสวิตช์ SA หลอดไฟจะกะพริบสั้น ๆ ซึ่งแสดงว่าตัวเก็บประจุ C ถูกชาร์จผ่านหลอดไฟ กราฟประจุจะแสดงที่นี่เช่นกัน: ในขณะที่สวิตช์ปิด กระแสจะสูงสุด เมื่อประจุตัวเก็บประจุ จะลดลง และหลังจากนั้นครู่หนึ่งก็หยุดโดยสมบูรณ์

ถ้าตัวเก็บประจุ อย่างดี, เช่น. ด้วยกระแสไฟรั่วต่ำ (การคายประจุเอง) การปิดสวิตช์จะไม่ทำให้เกิดแฟลช ในการรับแฟลชอีกครั้ง ตัวเก็บประจุจะต้องถูกคายประจุ

ตัวเก็บประจุในตัวกรองพลังงาน

ตามกฎแล้วตัวเก็บประจุจะถูกวางไว้หลังวงจรเรียงกระแส ส่วนใหญ่แล้ววงจรเรียงกระแสจะทำเต็มคลื่น วงจรเรียงกระแสทั่วไปส่วนใหญ่แสดงในรูปที่ 8

รูปที่ 8 วงจรเรียงกระแส

วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นยังใช้ค่อนข้างบ่อยในกรณีที่กำลังโหลดเล็กน้อย คุณภาพที่มีค่าที่สุดของวงจรเรียงกระแสดังกล่าวคือความเรียบง่าย: เพียงหนึ่งไดโอดและขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้า

สำหรับวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น ความจุของตัวเก็บประจุตัวกรองสามารถคำนวณได้โดยสูตร

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ Hz, แอมพลิจูดการเต้นของ dU V.

จำนวนมากในตัวเศษ 1000000 แปลงความจุจากระบบฟารัดเป็นไมโครฟารัด สองตัวในตัวส่วนคือจำนวนครึ่งรอบของวงจรเรียงกระแส: สำหรับครึ่งคลื่นจะมีตัวหนึ่งปรากฏขึ้นแทนที่

C \u003d 1000000 * Po / U * f * dU

และสำหรับวงจรเรียงกระแสสามเฟส สูตรจะอยู่ในรูปแบบ C \u003d 1000000 * Po / 3 * U * f * dU

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ - ไอออนิสเตอร์

เมื่อเร็ว ๆ นี้ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ประเภทใหม่ได้ปรากฏขึ้นซึ่งเรียกว่าอิออน คุณสมบัติของแบตเตอรี่จะคล้ายกับแบตเตอรี่ แต่มีข้อจำกัดหลายประการ

อิออนิสเตอร์จะถูกชาร์จด้วยแรงดันไฟที่ระบุภายในเวลาสั้นๆ อย่างแท้จริงในไม่กี่นาที ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรอง อันที่จริง ionistor เป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีขั้ว สิ่งเดียวที่กำหนดขั้วของมันคือการชาร์จไฟที่โรงงาน เพื่อไม่ให้สับสนกับขั้วนี้ในอนาคต เครื่องหมาย + จะถูกระบุ

สภาพการทำงานของไอออนิกมีบทบาทสำคัญ ที่อุณหภูมิ 70˚C ที่แรงดันไฟฟ้า 0.8 ของค่าปกติ ความทนทานที่รับประกันได้ไม่เกิน 500 ชั่วโมง หากอุปกรณ์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า 0.6 ของแรงดันไฟฟ้าปกติ และอุณหภูมิไม่เกิน 40 องศา การทำงานที่ถูกต้องจะสามารถทำได้เป็นเวลา 40,000 ชั่วโมงขึ้นไป

การใช้งานทั่วไปของไอออนิสเตอร์คือแหล่งที่มา พลังงานสำรอง. โดยพื้นฐานแล้วสิ่งเหล่านี้คือชิปหน่วยความจำหรือนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ ในกรณีนี้ พารามิเตอร์หลักของอิออนคือกระแสไฟรั่วเล็กน้อย

มีแนวโน้มที่ดีคือการใช้อิออนิสเตอร์ร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์ นอกจากนี้ยังส่งผลกระทบต่อความไม่สำคัญต่อเงื่อนไขการชาร์จและจำนวนรอบการคายประจุที่แทบไม่จำกัดในทางปฏิบัติ คุณสมบัติที่มีค่าอีกประการหนึ่งคืออิออนไม่ต้องการการบำรุงรักษา

อ่านยัง

• ประเภทของโคมไฟติดผนังและคุณสมบัติการใช้งาน
• เกี่ยวกับความต่างศักย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้า และแรงดันไฟฟ้า
• สิ่งที่สามารถกำหนดโดยมิเตอร์ ยกเว้น ปริมาณการใช้ไฟฟ้า
• ว่าด้วยหลักเกณฑ์การประเมินคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า
• อะไรจะดีไปกว่าบ้านส่วนตัว - อินพุตเฟสเดียวหรือสามเฟส?
• วิธีการเลือกตัวปรับแรงดันไฟฟ้าสำหรับบ้านในชนบท
• เอฟเฟกต์เพลเทียร์: เอฟเฟกต์เวทย์มนตร์ของกระแสไฟฟ้า
• การฝึกเดินสายไฟและต่อสายเคเบิลทีวีในอพาร์ตเมนต์ - คุณสมบัติการประมวลผล
• ปัญหาการเดินสายไฟ: จะทำอย่างไรและจะแก้ไขอย่างไร?
• หลอดฟลูออเรสเซนต์ T5: โอกาสและปัญหาในการใช้งาน
• บล็อกซ็อกเก็ตแบบยืดหดได้: การใช้งานและการเชื่อมต่อ
• เครื่องขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนที่ 2 เครื่องขยายเสียงความถี่เสียง
• การทำงานที่เหมาะสมของอุปกรณ์ไฟฟ้าและสายไฟในบ้านในชนบท
• ประเด็นหลักของการใช้แรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัยในชีวิตประจำวัน
• เครื่องมือและอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับผู้เริ่มต้นเรียนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• ความต้านทานการสัมผัสชั่วคราวคืออะไรและจะจัดการกับมันอย่างไร
• รีเลย์แรงดันไฟ: มีอะไรให้เลือกและเชื่อมต่ออย่างไร?
• อะไรจะดีไปกว่าบ้านส่วนตัว - อินพุตเฟสเดียวหรือสามเฟส?
• ตัวเก็บประจุในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนที่ 2 การสื่อสารระหว่างเวที ตัวกรอง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• วิธีมั่นใจได้ถึงความสะดวกสบายด้วยแหล่งจ่ายไฟไม่เพียงพอ
• จะแน่ใจได้อย่างไรเมื่อซื้อเครื่องในร้านว่าใช้งานได้?
• วิธีการเลือกหน้าตัดลวดสำหรับเครือข่ายแสงสว่าง 12 โวลต์
• วิธีต่อเครื่องทำน้ำอุ่นกับปั๊มที่มีกำลังไฟเครือข่ายไม่เพียงพอ
• ตัวเหนี่ยวนำและสนามแม่เหล็ก ส่วนที่ 2 การเหนี่ยวนำและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
• เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน ส่วนที่ 2 แอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติ
• ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร (วัตถุประสงค์ อุปกรณ์ ซอฟต์แวร์)
• ยืดอายุหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ (แม่บ้าน)
• วงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการโดยไม่มีการตอบกลับ
• การเปลี่ยนแผงสวิตช์ไฟฟ้าของอพาร์ตเมนต์
• อุปกรณ์และหลักการทำงานของเบรกเกอร์วงจรในวงจรไฟฟ้า
• ตัวอย่างการใช้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากับตัวเพิ่มประสิทธิภาพโหลด OEL-820
• ไฟฟ้าดับภายในขีดจำกัดความรับผิดของเจ้าของบ้าน
• วิธีการจัดแสงในห้องนอน?
• เหตุใดจึงไม่สามารถรวมทองแดงและอลูมิเนียมในการเดินสายไฟฟ้าได้?
• ความทันสมัยของตัวขับวาล์วหรือเกี่ยวกับการกลับตัวของมอเตอร์ตัวเก็บประจุ
• วิธีต่อและต่อสายไฟเข้าในอพาร์ตเมนต์
• รีเลย์ระดับกลาง: วัตถุประสงค์ ใช้ที่ไหน และเลือกอย่างไร

ตัวเก็บประจุเป็นองค์ประกอบ วงจรไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยแผ่นอิเล็กโทรดนำไฟฟ้าคั่นด้วยไดอิเล็กตริกและออกแบบให้ใช้ความจุ ความจุของตัวเก็บประจุคืออัตราส่วนของประจุของตัวเก็บประจุต่อความต่างศักย์ที่ประจุส่งไปยังตัวเก็บประจุ

วัสดุอินทรีย์และอนินทรีย์ รวมทั้งฟิล์มออกไซด์ของโลหะบางชนิด ถูกใช้เป็นไดอิเล็กตริกในตัวเก็บประจุ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่กับตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จ งานจำนวนหนึ่งถูกใช้ไปโดยแสดงเป็นจูล

ตัวเก็บประจุถูกใช้ในเกือบทุกด้านของวิศวกรรมไฟฟ้า ตัวเก็บประจุ (ร่วมกับตัวเหนี่ยวนำและ / หรือตัวต้านทาน) ใช้เพื่อสร้างวงจรต่างๆ ที่มีคุณสมบัติที่ขึ้นกับความถี่ โดยเฉพาะ ฟิลเตอร์ วงจรป้อนกลับ วงจรออสซิลเลเตอร์ ฯลฯ

ในอุปกรณ์จ่ายไฟสำรอง ตัวเก็บประจุจะถูกใช้เพื่อทำให้ระลอกแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขเรียบขึ้น

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้าอุตสาหกรรม ตัวเก็บประจุใช้สำหรับการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟและในตัวกรองฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น

ตัวเก็บประจุสามารถสะสมประจุจำนวนมากและสร้างแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่บนเพลต ซึ่งใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น เพื่อเร่งอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า หรือเพื่อสร้างการคายประจุไฟฟ้าที่ทรงพลังในระยะสั้น

การวัดทรานสดิวเซอร์ (MT) ของการกระจัดขนาดเล็ก: การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างเพลตมีผลต่อความจุของตัวเก็บประจุอย่างเห็นได้ชัด IP ของความชื้นในอากาศ, ไม้ (การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอิเล็กทริกนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความจุ)

เครื่องวัดระดับของเหลว ของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้าจะเติมช่องว่างระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุ และความจุของตัวเก็บประจุจะเปลี่ยนไปตามระดับ

ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนเฟส ตัวเก็บประจุดังกล่าวจำเป็นสำหรับการสตาร์ท และในบางกรณี การทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบเฟสเดียว นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการสตาร์ทและใช้งานมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสเมื่อขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าเฟสเดียว

เครื่องสะสมพลังงานไฟฟ้า ในกรณีนี้แผ่นตัวเก็บประจุควรมีค่าคงที่ของแรงดันและกระแสไฟจ่ายคงที่ ในกรณีนี้การปลดปล่อยตัวเองจะต้องมีความสำคัญในเวลา

ปัจจุบัน การทดลองพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าและไฮบริดโดยใช้ตัวเก็บประจุกำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ นอกจากนี้ยังมีรถรางบางรุ่นที่ใช้ตัวเก็บประจุเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ฉุดลากเมื่อขับผ่านส่วนที่ไม่มีพลังงาน

การจำแนกประเภทของตัวเก็บประจุ

รูปที่ 1

การกำหนดแบบธรรมดาบนไดอะแกรม

ตัวเก็บประจุแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์: วัตถุประสงค์ทั่วไปและพิเศษ

กลุ่มวัตถุประสงค์ทั่วไปประกอบด้วยตัวเก็บประจุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งใช้ในอุปกรณ์ทุกประเภทและหลายประเภท ตามเนื้อผ้าจะมีตัวเก็บประจุแรงดันต่ำทั่วไปซึ่งไม่มีข้อกำหนดพิเศษ

ตัวเก็บประจุอื่นๆ ทั้งหมดเป็นแบบพิเศษ ซึ่งรวมถึง: ไฟฟ้าแรงสูง, ชีพจร, การลดเสียงรบกวน, การวัดปริมาณรังสี, การสตาร์ท ฯลฯ

ขึ้นอยู่กับวิธีการติดตั้ง ตัวเก็บประจุสามารถทำขึ้นสำหรับวงจรพิมพ์และการติดตั้งบนพื้นผิวตลอดจนเป็นส่วนหนึ่งของไมโครโมดูลและไมโครเซอร์กิตหรือสำหรับเชื่อมต่อกับพวกเขา ขั้วคาปาซิเตอร์สำหรับการติดตั้งบนพื้นผิวสามารถเป็นแบบแข็งหรืออ่อนได้ ตามแนวแกนหรือแนวรัศมี ทำจากลวดกลมหรือเทป เป็นรูปกลีบ มีสายเข้า เป็นแบบกระดุมทะลุผ่าน สกรูรองรับ ฯลฯ

ตามลักษณะของการป้องกันจากอิทธิพลภายนอก ตัวเก็บประจุถูกสร้างขึ้น: ไม่มีการป้องกัน, ป้องกัน, ไม่หุ้มฉนวน, หุ้มฉนวน, ปิดผนึกและปิดผนึก

ตัวเก็บประจุที่ไม่มีการป้องกันช่วยให้ทำงานในสภาวะที่มีความชื้นสูงโดยเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่ปิดผนึกอย่างผนึกแน่นเท่านั้น ตัวเก็บประจุที่มีการป้องกันช่วยให้ทำงานในอุปกรณ์ทุกรูปแบบ ตัวเก็บประจุเปล่า (เคลือบหรือไม่เคลือบผิว) ไม่อนุญาตให้ร่างกายสัมผัสโครงเครื่องของอุปกรณ์ ตัวเก็บประจุแบบหุ้มฉนวนมีการเคลือบฉนวนที่ค่อนข้างดีและช่วยให้สัมผัสโครงเครื่องของอุปกรณ์ได้ ตัวเก็บประจุแบบปิดผนึกมีโครงสร้างตัวถังที่ปิดผนึกด้วยวัสดุอินทรีย์ ตัวเก็บประจุที่ปิดผนึกอย่างผนึกแน่นมีการออกแบบตัวเรือนที่ปิดสนิทซึ่งช่วยลดความเป็นไปได้ในการสื่อสาร สิ่งแวดล้อมด้วยการตกแต่งภายใน การปิดผนึกจะดำเนินการโดยใช้กล่องเซรามิกและโลหะหรือขวดแก้ว ตามประเภทของอิเล็กทริก ตัวเก็บประจุทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่ม: อิเล็กทริกอินทรีย์ อนินทรีย์ ก๊าซ และออกไซด์

ตัวเก็บประจุ(จากภาษาละติน condenso - I condense, thicken) - สิ่งเหล่านี้คือองค์ประกอบวิทยุที่มีความจุไฟฟ้าเข้มข้นซึ่งเกิดขึ้นจากอิเล็กโทรด (แผ่น) สองตัวหรือมากกว่านั้นคั่นด้วยอิเล็กทริก (กระดาษบางพิเศษไมกาเซรามิก ฯลฯ ) ความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับขนาด (พื้นที่) ของเพลต ระยะห่างระหว่างพวกมันกับคุณสมบัติของไดอิเล็กตริก

คุณสมบัติที่สำคัญของตัวเก็บประจุคือสำหรับกระแสสลับเป็นความต้านทานซึ่งค่าจะลดลงตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น

เช่นเดียวกับตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุถูกแบ่งออกเป็นตัวเก็บประจุแบบตายตัว ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน (KPI) การปรับค่า และการควบคุมตัวเอง ที่พบมากที่สุดคือตัวเก็บประจุแบบคงที่ ใช้ในวงจรสั่น ฟิลเตอร์ต่าง ๆ เช่นเดียวกับการแยกวงจร DC และ AC และบล็อกองค์ประกอบ

ตัวเก็บประจุแบบคงที่ การกำหนดกราฟิกทั่วไปของตัวเก็บประจุที่มีความจุคงที่ - เส้นคู่ขนานสองเส้น - เป็นสัญลักษณ์ของชิ้นส่วนหลัก: เพลตสองแผ่นและไดอิเล็กตริกระหว่างพวกมัน (รูปที่ 54) ใกล้กับการกำหนดตัวเก็บประจุในไดอะแกรมมักจะระบุความจุของตัวเก็บประจุและบางครั้งแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด หน่วยพื้นฐานของความจุคือ farad (F) - ความจุของตัวนำโดดเดี่ยวดังกล่าวซึ่งมีศักยภาพเพิ่มขึ้นหนึ่งโวลต์โดยมีประจุเพิ่มขึ้นหนึ่งจี้ นี่เป็นค่าที่สูงมากซึ่งไม่ได้ใช้งานในทางปฏิบัติ ในงานวิศวกรรมวิทยุ ตัวเก็บประจุใช้ความจุตั้งแต่เศษส่วนของพิโกฟารัด (pF) ไปจนถึงไมโครฟารัดหลายหมื่น (μF) จำได้ว่า 1 ไมโครฟารัดเท่ากับหนึ่งในล้านของฟารัด และ 1 pF เท่ากับหนึ่งในล้านของไมโครฟารัดหรือหนึ่งในล้านล้านของฟารัด

ตาม GOST 2.702-75 ความจุเล็กน้อยจาก 0 ถึง 9,999 pF ถูกระบุไว้บนไดอะแกรมใน picofarads โดยไม่มีการกำหนดหน่วยจาก 10,000 pF ถึง 9,999 microfarads - ใน microfarads ที่มีการกำหนดหน่วยการวัดด้วยตัวอักษร mk (รูปที่ . 55)

ความจุที่กำหนดและค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากมันและในบางกรณีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะระบุไว้ในกรณีของตัวเก็บประจุ

ขึ้นอยู่กับขนาดความจุเล็กน้อยและค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจะถูกระบุในรูปแบบเต็มหรือตัวย่อ (รหัส) การกำหนดความจุแบบเต็มประกอบด้วยจำนวนและหน่วยวัดที่สอดคล้องกัน และตามแผนภาพ ความจุตั้งแต่ 0 ถึง 9,999 pF จะแสดงเป็น picofarads (22 pF, 3,300 pF เป็นต้น) และตั้งแต่ 0.01 ถึง 9,999 uF - ในไมโครฟารัด (0.047 uF, 10 uF เป็นต้น) ในการติดฉลากแบบย่อ หน่วยความจุจะแสดงด้วยตัวอักษร P (picofarad), M (microfarad) และ H (nanofarad; 1 nano-farad \u003d 1,000 pF \u003d 0.001 microfarad) ในกรณีนี้ ความจุตั้งแต่ 0 ถึง 100 pF จะแสดงเป็น picofarads โดยวางตัวอักษร P ไว้หลังตัวเลข (หากเป็นจำนวนเต็ม) หรือที่ตำแหน่งเครื่องหมายจุลภาค (4.7 pF - 4P7; 8.2 pF -8P2; 22 pF - 22P; 91 pF - 91P เป็นต้น) ความจุตั้งแต่ 100 pF (0.1 nF) ถึง 0.1 μF (100 nF) แสดงเป็นนาโนฟารัด และตั้งแต่ 0.1 μF ขึ้นไป - ในไมโครฟารัด ในกรณีนี้ หากความจุแสดงเป็นเศษส่วนของนาโนฟารัดหรือไมโครฟารัด หน่วยการวัดที่สอดคล้องกันจะถูกวางในตำแหน่งศูนย์และจุดทศนิยม (180 pF = 0.18 nF-H18; 470 pF = 0.47 nF -H47; 0.33 μF -MZZ; 0.5 μF - MbO เป็นต้น) และหากตัวเลขประกอบด้วยส่วนจำนวนเต็มและเศษส่วน - แทนที่จุดทศนิยม (1500 pF = 1.5 nF - 1H5; 6.8 μF - 6M8 เป็นต้น) ความจุของตัวเก็บประจุซึ่งแสดงเป็นจำนวนเต็มของหน่วยการวัดที่สอดคล้องกันจะแสดงตามปกติ (0.01 μF - YuN, 20 μF - 20M, 100 μF - 100M เป็นต้น) เพื่อระบุค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตของความจุจากค่าเล็กน้อย การกำหนดรหัสเดียวกันจะใช้สำหรับตัวต้านทาน

ขึ้นอยู่กับวงจรที่ใช้ตัวเก็บประจุพวกเขาจะนำเสนอด้วย ความต้องการที่แตกต่างกัน. ดังนั้น ตัวเก็บประจุที่ทำงานในวงจรการสั่นต้องมีการสูญเสียที่ความถี่ในการทำงานต่ำ ความเสถียรสูงของความจุเมื่อเวลาผ่านไป และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความชื้น ความดัน ฯลฯ

การสูญเสียในตัวเก็บประจุซึ่งพิจารณาจากการสูญเสียในอิเล็กทริกเป็นหลัก เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ความชื้นและความถี่ที่เพิ่มขึ้น ตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกทำจากเซรามิกความถี่สูง ไดอิเล็กทริกไมกาและฟิล์มมีการสูญเสียน้อยที่สุด และตัวเก็บประจุที่มีกระดาษไดอิเล็กตริกและเซรามิกเฟอร์โรอิเล็กทริกมีการสูญเสียมากที่สุด ต้องคำนึงถึงสถานการณ์นี้เมื่อเปลี่ยนตัวเก็บประจุในอุปกรณ์วิทยุ การเปลี่ยนแปลงความจุของตัวเก็บประจุภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อม (ส่วนใหญ่เป็นอุณหภูมิ) เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงขนาดของเพลต ช่องว่างระหว่างพวกมันและคุณสมบัติของไดอิเล็กตริก ขึ้นอยู่กับการออกแบบและไดอิเล็กตริกที่ใช้ ตัวเก็บประจุมีลักษณะค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่แตกต่างกันของความจุ (TKE) ซึ่งแสดงการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของความจุที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหนึ่งองศา TKE อาจเป็นบวกหรือลบก็ได้ ตามค่าและเครื่องหมายของพารามิเตอร์นี้ตัวเก็บประจุจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มซึ่งถูกกำหนดให้สอดคล้อง การกำหนดตัวอักษรและสีของลำตัว

เพื่อรักษาการปรับจูนของวงจรออสซิลเลเตอร์เมื่อทำงานในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง อนุกรมและ การเชื่อมต่อแบบขนานตัวเก็บประจุซึ่ง TKE มี สัญญาณต่างๆ. ด้วยเหตุนี้ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความถี่การปรับของวงจรชดเชยอุณหภูมิดังกล่าวจึงแทบไม่เปลี่ยนแปลง

เช่นเดียวกับตัวนำใด ๆ ตัวเก็บประจุมีความเหนี่ยวนำอยู่บ้าง ยิ่งข้อสรุปของตัวเก็บประจุที่ยาวขึ้นและบางลงเท่าใดขนาดของแผ่นเปลือกโลกและตัวนำเชื่อมต่อภายในก็จะยิ่งมากขึ้น นาย

ตัวเก็บประจุกระดาษมีความเหนี่ยวนำมากกว่า โดยที่วัสดุบุผิวจะทำในรูปของแถบฟอยล์ยาวที่รีดร่วมกับไดอิเล็กตริกเป็นม้วนกลมหรือม้วนอื่นๆ เว้นแต่จะได้รับการดูแลเป็นพิเศษ ตัวเก็บประจุดังกล่าวจะทำงานได้ไม่ดีที่ความถี่ที่สูงกว่าสองสามเมกะเฮิรตซ์ ดังนั้นในทางปฏิบัติ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของตัวเก็บประจุแบบปิดกั้นในช่วงความถี่กว้าง ตัวเก็บประจุเซรามิกหรือไมกาขนาดเล็กจะเชื่อมต่อขนานกับกระดาษหนึ่งตัว

อย่างไรก็ตาม มีตัวเก็บประจุกระดาษที่มีความเหนี่ยวนำในตัวต่ำ ในนั้นแถบฟอยล์เชื่อมต่อกับสายนำไม่ใช่ในที่เดียว แต่ในหลาย ๆ ที่ สามารถทำได้โดยการใช้แถบฟอยล์ที่สอดเข้าไปในม้วนระหว่างม้วน หรือโดยเลื่อนแถบ (แผ่น) ไปที่ปลายด้านตรงข้ามของม้วนแล้วบัดกรี (รูปที่ 54)

เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนที่สามารถเข้าสู่อุปกรณ์ผ่านวงจรไฟฟ้าและในทางกลับกันรวมถึงการปิดกั้นต่างๆจึงใช้ตัวเก็บประจุแบบป้อนผ่าน ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีขั้วสามขั้ว ซึ่งสองขั้วเป็นแกนนำกระแสต่อเนื่องที่ไหลผ่านตัวเรือนตัวเก็บประจุ แผ่นตัวเก็บประจุตัวใดตัวหนึ่งติดอยู่กับแกนนี้ ขั้วต่อที่สามเป็นเคสโลหะที่ต่อกับเพลตที่สอง ตัวของตัวเก็บประจุ feedthrough ถูกยึดเข้ากับแชสซีหรือหน้าจอโดยตรง และลวดที่มีกระแสไฟฟ้า (วงจรไฟฟ้า) จะถูกบัดกรีไปที่ขั้วกลาง เนื่องจากการออกแบบนี้ กระแสความถี่สูงจึงถูกปิดไว้ที่แชสซีหรือแผงป้องกันของอุปกรณ์ในขณะที่ กระแสตรงผ่านไปอย่างไม่ติดขัด บน; ความถี่สูงตัวเก็บประจุแบบป้อนผ่านเซรามิกถูกใช้โดยตัวนำกลางทำหน้าที่บทบาทของเพลตแผ่นหนึ่งและอีกชั้นหนึ่งเป็นชั้นโลหะที่สะสมอยู่บนหลอดเซรามิก คุณสมบัติการออกแบบเหล่านี้ยังสะท้อนให้เห็นในการออกแบบกราฟิกทั่วไปของตัวเก็บประจุแบบป้อนผ่าน (รูปที่ 56) เยื่อบุด้านนอกถูกระบุในรูปแบบของส่วนโค้งสั้น (a) หรือในรูปแบบของเส้นตรงหนึ่งส่วน (b) หรือสอง (c) ที่มีลีดจากตรงกลาง การกำหนดครั้งสุดท้ายจะใช้เมื่อแสดงภาพตัวเก็บประจุแบบพาส-ทรูในผนังหน้าจอ

เพื่อจุดประสงค์เดียวกับตัวเก็บประจุแบบ feedthrough จะใช้ตัวเก็บประจุอ้างอิง ซึ่งเป็นชนิดของชั้นวางที่ติดตั้งบนโครงเครื่องที่เป็นโลหะ เยื่อบุที่เชื่อมต่อกับมันมีความโดดเด่นในการกำหนดตัวเก็บประจุดังกล่าวโดยสามเส้นเอียงซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของ "การต่อสายดิน" (รูปที่ 56, d)

ในการใช้งานในช่วงความถี่เสียง รวมถึงการกรองแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว ตัวเก็บประจุจึงจำเป็น ซึ่งความจุจะวัดเป็นไมโครฟารัดหลายสิบ หลายร้อย และแม้แต่หลายพันไมโครฟารัด ตัวเก็บประจุออกไซด์ (ชื่อเดิมคืออิเล็กโทรไลต์) มีความจุดังกล่าวในขนาดที่เล็กพอสมควร ในพวกเขาบทบาทของหนึ่งซับ (แอโนด) เล่นโดยอลูมิเนียมหรือแทนทาลัมอิเล็กโทรดบทบาทของอิเล็กทริกนั้นเล่นโดยชั้นออกไซด์บาง ๆ ที่วางอยู่บนนั้นและบทบาทของเยื่อบุอื่น ๆ (แคโทด) เป็นอิเล็กโทรไลต์พิเศษ เอาต์พุตซึ่งมักจะเป็นเคสโลหะของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุออกไซด์ส่วนใหญ่ต่างจากชนิดอื่นๆ ตรงที่มีขั้ว นั่นคือต้องการ ดำเนินการตามปกติแรงดันโพลาไรซ์ ซึ่งหมายความว่าสามารถเปิดได้ในวงจรแรงดันไฟฟ้าคงที่หรือเป็นจังหวะเท่านั้นและเฉพาะในขั้วนั้น (แคโทด - ถึงลบ, แอโนด - ถึงบวก) ซึ่งระบุไว้ในกล่อง การไม่ปฏิบัติตามเงื่อนไขนี้จะนำไปสู่ความล้มเหลวของตัวเก็บประจุ ซึ่งบางครั้งก็มาพร้อมกับการระเบิด

ขั้วของการรวมตัวเก็บประจุออกไซด์จะแสดงในไดอะแกรมที่มีเครื่องหมาย "+" ปรากฎที่แผ่นซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของขั้วบวก (รูปที่ 57, a) นี่เป็นคำทั่วไปสำหรับตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ นอกเหนือจากนั้นโดยเฉพาะสำหรับตัวเก็บประจุออกไซด์ GOST 2.728-74 ได้สร้างสัญลักษณ์ที่ซับในเป็นบวกถูกวาดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแคบ ๆ (รูปที่ 57.6) และเครื่องหมาย? + "ในกรณีนี้สามารถละเว้นได้

ในวงจรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บางครั้งเราสามารถค้นหาการกำหนดตัวเก็บประจุออกไซด์ในรูปแบบของสี่เหลี่ยมแคบสองอัน (รูปที่ 57, c) นี่คือสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุที่ไม่ใช่โพลาร์ออกไซด์ที่สามารถทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับได้ (เช่น ไม่มีแรงดันไฟฟ้าโพลาไรซ์)

ตัวเก็บประจุแบบออกไซด์มีความไวต่อไฟกระชากมาก ดังนั้นไดอะแกรมมักจะระบุไม่เพียงแต่ความจุที่กำหนดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดด้วย

เพื่อลดขนาด บางครั้งตัวเก็บประจุสองตัวจะถูกปิดไว้ในกรณีเดียว แต่มีข้อสรุปเพียงสามข้อเท่านั้น สัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุแบบคู่บ่งบอกถึงแนวคิดนี้อย่างชัดเจน (รูปที่ 57, ง)

ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน(เคพีอี). ตัวเก็บประจุแบบแปรผันประกอบด้วยแผ่นโลหะสองกลุ่ม โดยกลุ่มหนึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่นเมื่อเทียบกับอีกกลุ่มหนึ่ง ในระหว่างการเคลื่อนไหวนี้แผ่นของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ (โรเตอร์) มักจะถูกนำเข้าสู่ช่องว่างระหว่างแผ่นของส่วนคงที่ (สเตเตอร์) ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ผู้อื่นทับซ้อนกันของแผ่นบางแผ่นและด้วยเหตุนี้ , การเปลี่ยนแปลงความจุ อิเล็กทริกใน KPI ส่วนใหญ่เป็นอากาศ ในอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น ตัวรับพ็อกเก็ตทรานซิสเตอร์ ประยุกต์กว้างพบ KPI ที่มีไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็งซึ่งใช้เป็นฟิล์มของไดอิเล็กทริกความถี่สูงที่ทนต่อการสึกหรอ (PTFE, polyethylene, ฯลฯ ) พารามิเตอร์ของ KPI ที่มีไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งนั้นค่อนข้างแย่ แต่ก็มีนัยสำคัญ

ถูกกว่าในการผลิตและมีขนาดเล็กกว่า PBCs ที่เป็นฉนวนอากาศ

เราได้พบกับสัญลักษณ์ KPI แล้ว (ดูรูปที่ 2 และ 29) - นี่คือสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุที่มีความจุคงที่ซึ่งถูกขีดฆ่าด้วยเครื่องหมายควบคุม อย่างไรก็ตามจากการกำหนดนี้ไม่ชัดเจนว่าแผ่นใดเป็นสัญลักษณ์ของโรเตอร์และสเตเตอร์ เพื่อแสดงสิ่งนี้ในไดอะแกรม โรเตอร์จะแสดงเป็นส่วนโค้ง (รูปที่ 58)

พารามิเตอร์หลักของ KPI ซึ่งทำให้สามารถประเมินความสามารถเมื่อทำงานในวงจรออสซิลเลเตอร์คือความจุต่ำสุดและสูงสุด ซึ่งตามกฎแล้วจะระบุไว้ในแผนภาพถัดจากสัญลักษณ์ KPI

ในเครื่องรับวิทยุและเครื่องส่งสัญญาณวิทยุส่วนใหญ่ บล็อก KPI ที่ประกอบด้วยสอง สามส่วนขึ้นไป จะถูกใช้เพื่อปรับวงจรออสซิลเลเตอร์หลายชุดพร้อมกัน โรเตอร์ในบล็อกดังกล่าวยึดอยู่กับเพลาทั่วไปเพียงอันเดียว โดยการหมุนซึ่งคุณสามารถเปลี่ยนความจุของทุกส่วนได้พร้อมกัน เพลทสุดขั้วของโรเตอร์มักจะถูกตัด (ตามรัศมี) ซึ่งช่วยให้สามารถปรับหน่วยได้ที่โรงงานเพื่อให้ความจุของทุกส่วนเท่ากันในทุกตำแหน่งของโรเตอร์

ตัวเก็บประจุที่รวมอยู่ในบล็อก KPI จะแสดงแยกกันในไดอะแกรม เพื่อแสดงว่าพวกมันรวมกันเป็นก้อน นั่นคือ พวกมันถูกควบคุมโดยปุ่มทั่วไปเพียงปุ่มเดียว ลูกศรที่ระบุการควบคุมนั้นเชื่อมต่อกันด้วยเส้นประของการเชื่อมต่อทางกล ดังแสดงในรูปที่ 59. เมื่อแสดง KPI ของบล็อกในส่วนต่าง ๆ ของไดอะแกรมที่อยู่ห่างไกลจากกัน การเชื่อมต่อทางกลจะไม่แสดง โดยจำกัดเฉพาะหมายเลขที่เกี่ยวข้องของส่วนในการกำหนดการอ้างอิง (รูปที่ 59 ส่วน C 1.1 C 1.2 และ C 1.3)

ในอุปกรณ์วัดเช่นในแขนของสะพาน capacitive ตัวเก็บประจุที่เรียกว่าดิฟเฟอเรนเชียล (จากความแตกต่างของละติน - ความแตกต่าง) ถูกนำมาใช้ พวกมันมีสเตเตอร์สองกลุ่มและเพลทหนึ่ง - โรเตอร์ จัดเรียงเพื่อให้เมื่อเพลตโรเตอร์ออกมาจากช่องว่างระหว่างเพลตของกลุ่มสเตเตอร์หนึ่ง พวกมันจะเข้ามาระหว่างเพลตของอีกกลุ่มในเวลาเดียวกัน ในกรณีนี้ ความจุระหว่างเพลตของสเตเตอร์ตัวแรกกับเพลตโรเตอร์จะลดลง และระหว่างเพลตของโรเตอร์กับสเตเตอร์ที่สองจะเพิ่มขึ้น ความจุรวมระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ทั้งสองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง "ตัวเก็บประจุ" ดังกล่าวแสดงไว้ในไดอะแกรมดังแสดงในรูปที่ 60

ตัวเก็บประจุทริมเมอร์. ในการตั้งค่าความจุเริ่มต้นของวงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งกำหนดความถี่สูงสุดของการปรับจูนนั้นจะใช้ตัวเก็บประจุปรับค่าความจุซึ่งสามารถเปลี่ยนจากหน่วยของ picofarads เป็นหลายสิบ picofarads (บางครั้งมากกว่า) ข้อกำหนดหลักสำหรับพวกเขาคือความราบรื่นของการเปลี่ยนแปลงความจุและความน่าเชื่อถือของการยึดโรเตอร์ในตำแหน่งที่ตั้งไว้ระหว่างการปรับ แกนของตัวเก็บประจุทริมเมอร์ (ปกติจะสั้น) เป็นแบบ slotted ดังนั้นจึงสามารถปรับความจุได้โดยใช้เครื่องมือ (ไขควง) เท่านั้น ตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งมักใช้ในอุปกรณ์กระจายเสียง

การออกแบบตัวเก็บประจุเซรามิกทริมเมอร์ (CPC) หนึ่งในประเภทที่พบบ่อยที่สุดแสดงในรูปที่ 61, ก. ประกอบด้วยฐานเซรามิก (สเตเตอร์) และจานเซรามิก (โรเตอร์) ที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ แผ่นตัวเก็บประจุ - ชั้นเงินบาง ๆ - ถูกนำไปใช้โดยการเผาไหม้บนสเตเตอร์และด้านนอกของโรเตอร์ ความจุจะเปลี่ยนโดยการหมุนโรเตอร์ ในอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุด บางครั้งใช้ตัวเก็บประจุทริมเมอร์แบบพันสายไฟ องค์ประกอบดังกล่าวประกอบด้วยชิ้นส่วนของลวดทองแดงที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 ... 2 และความยาว 15 ... 20 มม. ซึ่งแน่นขดต่อม้วนแผล ลวดหุ้มฉนวนด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2 ... 0.3 มม. (รูปที่ 61.6) ความจุจะเปลี่ยนโดยการคลายลวดออก และเพื่อไม่ให้ขดลวดลื่น จึงเคลือบด้วยสารฉนวนบางชนิด (แล็คเกอร์ กาว ฯลฯ)

ตัวเก็บประจุทริมเมอร์แสดงบนไดอะแกรมด้วยสัญลักษณ์หลัก ขีดฆ่าโดยเครื่องหมายของกฎการปรับแต่ง (รูปที่ 61, c)

ตัวเก็บประจุที่ควบคุมตนเอง การใช้เซรามิกส์พิเศษเป็นไดอิเล็กตริก การอนุญาติซึ่งขึ้นอยู่กับความแรงของสนามไฟฟ้าอย่างมาก เป็นไปได้ที่จะได้ตัวเก็บประจุที่มีความจุขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าบนเพลต ตัวเก็บประจุดังกล่าวเรียกว่า variconds (จาก คำภาษาอังกฤษ vari (สามารถ) - ตัวแปรและ cond (enser) - ตัวเก็บประจุ) เมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนจากไม่กี่โวลต์เป็น ความจุสูงสุด variconda เปลี่ยนแปลง 3-6 ครั้ง

Varicondasสามารถใช้ในอุปกรณ์อัตโนมัติต่างๆ ในเครื่องกำเนิดความถี่สั่น โมดูเลเตอร์ สำหรับการปรับไฟฟ้าของวงจรออสซิลเลเตอร์ ฯลฯ

สัญลักษณ์ variconda- สัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุที่มีเครื่องหมายควบคุมตนเองแบบไม่เชิงเส้นและตัวอักษรละติน U (รูปที่ 62, o)

การกำหนดตัวเก็บประจุความร้อนที่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์ นาฬิกาข้อมือ. ปัจจัยที่เปลี่ยนความจุของตัวเก็บประจุดังกล่าว - อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม - แสดงด้วยสัญลักษณ์ t ° (รูปที่ 62, b)

วรรณกรรม:
วี.วี. Frolov, ภาษาของวงจรวิทยุ, มอสโก, 1998