Čo je vzduchový kondenzátor: obvod, práca a jeho aplikácie

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





A variabilný kondenzátor je jeden typ kondenzátora, ktorý má premenlivú hodnotu kapacity. Toto kondenzátor obsahuje dve dosky, kde je oblasť medzi týmito doskami jednoducho upravená na zmenu kapacity kondenzátora. Tieto kondenzátory sú dostupné v dvoch typoch vzduchového kondenzátora a trimovacieho kondenzátora. Vo všeobecnosti sa tieto kondenzátory používajú najmä v LC obvody pre frekvenčné ladenie v rámci rádií. Tento článok teda pojednáva o prehľade jedného z typov variabilných kondenzátorov, ako je napr vzduchový kondenzátor - práca a jej aplikácie.


Čo je vzduchový kondenzátor?

An Definícia vzduchového kondenzátora je kondenzátor, ktorý používa vzduch ako dielektrické médium. Tento kondenzátor môže byť navrhnutý vo forme pevnej alebo variabilnej kapacity. Typ s pevnou kapacitou sa nepoužíva často, pretože existujú rôzne typy kondenzátorov k dispozícii s vynikajúcimi charakteristikami, zatiaľ čo typ s premenlivou kapacitou sa používa častejšie kvôli ich jednoduchej konštrukcii.



  Vzduchový kondenzátor
Vzduchový kondenzátor

Vzduchové kondenzátory sa vo všeobecnosti vyrábajú z dvoch súprav polkruhových kovových dosiek, ktoré sú oddelené vzduchom dielektrický materiál . V týchto kovových doskách je jedna súprava trvalá a druhá súprava je pripojená k hriadeľu, ktorý umožňuje operátorovi otáčať zostavou a meniť kapacitu, keď je to potrebné. Keď je prekrytie medzi dvoma kovovými doskami väčšie, kapacita je vyššia. Takže stav najvyššej kapacity sa dosiahne, keď je prekrytie medzi dvoma sadami kovových dosiek maximálne, zatiaľ čo stav s najnižšou kapacitou sa dosiahne, keď sa neprekrýva. Pre lepšiu reguláciu kapacity, jemnejšie ladenie a zvýšenú presnosť sa používajú redukčné prevodové mechanizmy.

Vzduchové kondenzátory majú malú hodnotu kapacity, ktorá sa pohybuje od 100 pF – 1 nF, pričom prevádzkové napätie sa pohybuje od 10 do 1000 V. Prierazné napätie dielektrika je menšie, takže elektrický prieraz sa zmení v kondenzátore, čo môže viesť k chybnej činnosti vzduchového kondenzátora.



Konštrukcia vzduchového kondenzátora a jeho fungovanie

Nastaviteľný kondenzátor, ako je vzduchový kondenzátor, obsahuje sériu polkruhových otočných hliníkových dosiek na vrchu centrálneho hriadeľa usporiadaného medzi rovnako rozmiestnenou sadou pevných hliníkových dosiek. Tento kondenzátor má vo svojom strede vyvŕtaný otvor na pretiahnutie riadiacej tyče. Na ovládanie tejto tyče sú pripojené alternatívne kotúče, ktoré voľne prechádzajú cez ostatné, čo znamená, že súprava kotúčov je efektívne rozdelená do dvoch skupín, ktoré spoločne tvoria dve oblasti dosiek kondenzátora.

  Konštrukcia vzduchového kondenzátora
Konštrukcia vzduchového kondenzátora

Akonáhle sú kondenzátorové kotúče v polkruhovom tvare, potom otáčanie pohyblivej súpravy spôsobí, že rozsah, v ktorom sa dve skupiny prekrývajú, sa zmení na celú plochu dosky. Keď kapacita tohto kondenzátora závisí od celej plochy jeho dosky, potom zmena v rámci oblasti môže spôsobiť ekvivalentnú zmenu v kapacite komponentu, takže operátor môže ľubovoľne meniť hodnotu komponentu.

Keď sa pohyblivé hliníkové platne otáčajú a veľkosť prekrytia medzi statickými a pohyblivými platňami sa zmení. Vzduch medzi týmito sadami platní funguje ako účinné dielektrikum, ktoré izoluje sady od seba. Keď kapacita kondenzátora závisí od vzájomnej veľkosti dosky, potom toto nastavenie umožňuje jednoducho nastaviť hodnotu vzduchového kondenzátora.

Obvod vzduchového kondenzátora

Jednoduchý obvod vzduchového kondenzátora je znázornený nižšie. Tento kondenzátor používa vzduch ako dielektrikum a je navrhnutý pomocou dvoch metalizovaných fólií alebo kovových dosiek spojených paralelne s určitou vzdialenosťou od seba. Kondenzátory uchovávajú energiu vo forme elektrického náboja na platniach.

  Obvod vzduchového kondenzátora
Obvod vzduchového kondenzátora

Akonáhle sa na vzduchový kondenzátor privedie napätie na meranie náboja na dvoch doskách, potom pomer náboja „Q“ k napätiu „V“ poskytne hodnotu kapacity kondenzátora, takže je daný ako C = Q/V. Táto rovnica môže byť tiež napísaná, aby poskytla vzorec na meranie množstva náboja na dvoch doskách, ako je Q = C x V.

Akonáhle je do kondenzátora privedený elektrický prúd, potom sa nabíja, čím sa elektrostatické pole stane veľmi silnejším, pretože ukladá viac energie medzi dve dosky.

Podobne, keď prúd vyteká zo vzduchového kondenzátora, potom sa potenciálny rozdiel medzi týmito dvoma doskami zníži a elektrostatické pole sa zníži, keď elektrická energia odíde z dosiek. Kapacita je teda jednou z vlastností kondenzátora, ktorý sa používa na ukladanie elektrického náboja na jeho dvoch doskách vo forme elektrostatického poľa.

Povolenie vzduchového kondenzátora

Permitivita môže byť definovaná ako vlastnosť každého materiálu, inak média použitého na meranie odporu ponúkaného proti vzniku elektrického poľa. Označuje sa gréckym písmenom „ϵ“ (epsilon) a jeho jednotka je F/m alebo farad na meter.

Ak vezmeme do úvahy kondenzátor, ktorý obsahuje dve dosky, ktoré sú oddelené vzdialenosťou „d“, medzi týmito dvoma doskami sa používa dielektrické médium ako vzduch. Medzi dvoma doskami kondenzátora sú prítomné molekuly, ktoré tvoria elektrické dipólové momenty. Elektrický dipól znamená dvojicu opačných a rovnakých nábojov. Napríklad jedna molekula obsahuje kladný náboj na jednom konci a záporný náboj na druhom konci, ktoré sú oddelené určitou vzdialenosťou, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

  Vzduchový kondenzátor s molekulami
Vzduchový kondenzátor s molekulami

V nasledujúcom diagrame sú molekuly vo všeobecnosti usporiadané náhodne v doskách kondenzátora. Akonáhle aplikujeme elektrické pole na tieto dosky zvonka, potom sa molekuly v kondenzátore zoradia sami lepším spôsobom, ktorý je známy ako polarizovateľnosť. Ich dipólový moment teda generuje svoje vlastné elektrické pole. Toto elektrické pole je proti externému elektrickému poľu, takže sa stáva podobným pólu dvoch magnetov, ktoré si navzájom odporujú.

  Kondenzátor s elektrickým poľom
Kondenzátor s elektrickým poľom

Keď sa molekuly zoradia alebo sa viac polarizujú, stoja proti vonkajšiemu elektrickému poľu, čo nazývame permitivita. Permitivita tu meria odpor ponúkaný materiálom alebo médiom vonkajšiemu elektrickému poľu.

Ak je permitivita média vyššia, potom sa molekuly tohto média lepšie polarizujú, a preto ponúkajú väčšiu odolnosť voči vonkajšiemu elektrickému poľu. Podobne, ak je permitivita média nízka, molekuly sa slabo polarizujú, takže ponúkajú menší odpor vonkajšiemu elektrickému poľu.

Permitivita nie je konštantná, takže sa mení s rôznymi faktormi, ako je teplota, vlhkosť, typ média, frekvencia poľa, intenzita elektrického poľa atď.

Permitivita hrá významnú úlohu pri určovaní kapacity kondenzátora. Takže kapacita kondenzátora s paralelnou doskou sa vypočíta podľa

C = ϵ x A/d

Kde,

„A“ je plocha jednej dosky.

„d“ je vzdialenosť medzi dvoma doskami kondenzátora.

„ϵ“ je permitivita média medzi dvoma doskami kondenzátorov.

Ak pozorujete nasledujúce kondenzátory, permitivita môže jasne ovplyvniť kapacitu kondenzátora.
V nasledujúcich dvoch kondenzátoroch je dielektrikom použitým v kondenzátore na ľavej strane vzduch. Takže relatívna permitivita tohto vzduchového kondenzátora je malá > 1, tj 1,0006.

  Povolenie kondenzátorov
Povolenie kondenzátorov

Podobne v druhom kondenzátore je použité dielektrikum sklo. Permitivita tohto kondenzátora je teda približne 4,9 až 7,5. Takže v porovnaní so vzduchovým kondenzátorom má kondenzátor so skleneným dielektrikom vysokú permitivitu.

Takže materiál s menšou permitivitou bude poskytovať menšiu kapacitu a materiál s vyššou permitivitou bude poskytovať vysokú kapacitu. Permitivita teda hrá hlavnú úlohu pri rozhodovaní o hodnote kapacity.

Charakteristika

Charakteristiky vzduchového kondenzátora zahŕňajú nasledujúce.

  • Vzduchové kondenzátory sú nepolárne, čo znamená, že tieto kondenzátory možno bezpečne používať v aplikáciách striedavého prúdu, kým sa neprekročí najvyššie menovité napätie.
  • Tieto kondenzátory majú malú kapacitu, ktorá sa pohybuje medzi 100pF a 1nF.
  • Maximálne prevádzkové napätie závisí hlavne od fyzických rozmerov kondenzátora.
  • Vysoké pracovné napätie vyžaduje, aby priestor medzi dvoma doskami bol dostatočný, aby sa zabránilo elektrickému prerušeniu vzduchu.
  • Dielektrická pevnosť vzduchu je menšia ako u mnohých iných materiálov, čo robí tieto kondenzátory nevhodnými pre vysoké napätie.

Výhody

The výhody vzduchových kondenzátorov zahŕňajú nasledujúce.

  • Má menší zvodový prúd, čo znamená, že prevádzkové straty v tomto kondenzátore sú minimálne, najmä ak vlhkosť nie je vysoká.
  • Izolačný odpor je vysoký.
  • Dobrá stabilita.
  • Majú menšie prierazné napätie.
  • Faktor rozptylu je nízky.

The nevýhody vzduchových kondenzátorov zahŕňajú nasledujúce.

  • Vzduchové kondenzátory sú dostupné vo veľkých veľkostiach.
  • Tieto kondenzátory majú menšiu kapacitu.
  • Tieto sú drahé.
  • V porovnaní s inými kondenzátormi zaberá viac miesta.

Aplikácie

The aplikácie vzduchových kondenzátorov zahŕňajú nasledujúce.

  • Tento kondenzátor sa bežne používa v rezonančných LC obvodoch, ktoré potrebujú zmeny v rámci kapacity. Títo
  • obvody zahŕňajú rádiové tunery, frekvenčné mixéry a komponenty na prispôsobenie impedancie pre anténne tunery.
  • Tieto sa bežne používajú tam, kde je potrebná nastaviteľná kapacita, ako sú rezonančné obvody.
  • Tento kondenzátor sa používa na ladenie rádiových obvodov a tiež v obvodoch, kde sú potrebné menšie straty.

Toto je teda prehľad vzduchu kondenzátor – funkčný s aplikáciami. Tieto kondenzátory sú vyrobené z hliníka a dobre fungujú vo veľmi silných magnetických poliach. Tu je otázka pre vás, čo je dielektrikum v kondenzátore?