Data publikacji:
Jak działa kondensator i jakie jest jego zastosowanie?
Podstawowym zadaniem kondensatora jest przechowywanie energii w formie pola elektrycznego. Urządzenie to może być stosowane w zależności od wybranego rodzaju właściwie w każdym układzie elektrycznym. W dzisiejszym artykule omówimy, czym dokładnie jest kondensator, jak można łączyć ze sobą poszczególne urządzenia oraz opowiemy, jakie są ich warianty. Dowiedz się, jak działa kondensator.
Jak działa kondensator? Czym jest?
Kondensator służy do gromadzenia ładunków elektrycznych. Składa się z dwóch oddalonych od siebie przewodników i ma określoną pojemność. Żeby ją zwiększyć, pomiędzy przewodnikami można umieścić dodatkową warstwę tworzywa, np. ceramiki – wówczas mamy do czynienia z kondensatorem ceramicznym.
Jednostką, która określa pojemność kondensatora, jest farad (F), ale ponieważ jest to ogromna wartość, stosujemy też mniejsze jednostki, jak np. mikro, nano i pikofarad. Napięcie gromadzone na jednej z okładek określamy skrótem Q (kulomby), natomiast to, które znajduje się pomiędzy okładkami, podajemy w woltach.
Jak działa kondensator? Dzięki temu, że dwie okładki są od siebie oddzielone izolatorem, po zetknięciu się z prądem zaczynają gromadzić energię. W momencie, w którym odłączymy kondensator od napięcia, dysponujemy tym, co udało się zgromadzić przez okres ich zetknięcia.
Symbol kondensatora w układach i na rysunkach schematycznych to zawsze dwie kreski, ułożone w różnych wariacjach w zależności od rodzaju urządzenia. W przypadku rodzajów elektrolitycznych obok nich znajdziemy plus, natomiast przy zmiennych – strzałkę biegnącą na ukos.
Kondensatory – rodzaje
Ze względu na budowę wymieniamy co najmniej kilka rodzajów omawianych urządzeń.
Kondensatory ceramiczne
To kondensatory o niewielkich, kompaktowych rozmiarach, które dają możliwość przepływania prądu w obu kierunkach. Cechuje je dobry poziom bezpieczeństwa i stabilności. Mają niskie rezystancje, a na rynku znajdziemy ich dwie różne klasy. Pierwszą wybieramy, gdy zależy nam na jak najmniejszych stratach i wyższej stabilności. Drugą natomiast, gdy potrzebna jest większa pojemność, a instalacja ma pewną tolerancję w zakresie wrażliwości.
Kondensatory elektrolityczne
W których, jak sama nazwa wskazuje, znajduje się elektrolit odpowiadający za przewodzenie prądu na jednej z elektrod. W przypadku kondensatorów elektrolitycznych należy zwracać szczególną uwagę na prawidłowe podłączenie – pomyłka w tym zakresie może grozić wybuchem, zatem pilnowanie polaryzacji jest tu istotne. Urządzenia te są nieco bardziej pojemne niż poprzednie, ale nie pozbawione wad. Często cechuje je znacznie niższa żywotność niż inne rodzaje kondensatorów. Mają szerokie tolerancje pojemności znamionowej i dużą zastępczą rezystancję szeregową.
Kondensatory nastawne
Składają się z nieruchomych i ruchomych elementów (statorów i rotorów), które w zależności od tego, jak są ustawione, warunkują pojemność kondensatora. Wykorzystywane są np. w falownikach. Inaczej nazywamy je zmiennymi, a dodatkowo dzielimy na podtypy strojeniowe oraz stroikowe. Elementy kondensatorów tego rodzaju wykonywane są z miedzi lub aluminium. Czasem można znaleźć w nich także teflon. Ich największą zaletą jest oczywiście możliwość płynnego zmieniania pojemności.
Superkondensatory
Nowoczesne, bazujące na żelach przewodzących – podobnie jak aktualnie stosowane akumulatory do samochodów. Są nieco droższe, ale bardzo szybko się ładują i mają wyjątkowo zadowalające parametry. Klasyfikuje się je jako rodzaj kondensatorów elektrolitycznych. Są bardzo pojemne, mają małą rezystancję wewnętrzną oraz zużywają się dość powoli. Wśród ich wad wymienia się to, że wraz z rozładowywaniem się kondensatora najczęściej mamy do czynienia jednocześnie z liniowym spadkiem napięcia, co we wrażliwych układach bywa kłopotliwe.
Kondensatory foliowe
Oprócz omówionych wcześniej rodzajów kondensatorów można się spotkać także z taką grupą kondensatorów jak foliowe – te dodatkowo rozróżnić można na rodzaje polipropylenowe, poliwęglanowe oraz poliestrowe. Ich klasyfikacja jest zależna od typu zastosowanej wewnątrz folii. Kiedyś popularne były także kondensatory polistyrenowe, aczkolwiek aktualnie się od nich odchodzi. Kondensatory foliowe cechuje stosunkowo mała pojemność, ale jednocześnie duża wytrzymałość napięciowa.
Łączenie kondensatorów
Kondensatory łączymy ze sobą po to, by uzyskać potrzebną w danym układzie pojemność. Jest to możliwe na dwa sposoby – szeregowy oraz równoległy. Obie te metody można wykorzystywać też równocześnie w zależności od tego, co chcemy osiągnąć.
W pierwszym przypadku różnica potencjałów znajduje się tam, gdzie pierwsza okładka pierwszego kondensatora w szeregu, a druga – ostatniego. Umożliwia uzyskanie mniejszej pojemności niż ta, która jest potrzebna. W odniesieniu do drugiego sposobu połączenia po jego dokonaniu uzyskujemy tzw. pojemność zastępczą, czyli sumaryczną pojemność urządzeń. Różnica w tym przypadku przyłożona jest pomiędzy pierwszą i drugą okładką wszystkich kondensatorów.
Od czego zależy pojemność kondensatora?
Kondensatory nie są urządzeniami, które mogą przechowywać energię w nieskończoność. Wraz z upływem czasu dochodzi do pewnych strat energii, które nazywamy upływnością. Oprócz tego pojemność kondensatora jest zależna od wypadkowej różnych czynników takich jak napięcie, częstotliwość sygnału, temperatura oraz wilgotność. Wpływ na działanie urządzenia ma również jego okres użytkowania. Czynniki te oddziałują nie tylko na jego pojemność, ale też na tempo, w jakim się ładują. Oczywiście podstawą są jednak parametry samego kondensatora – wielkość okładek czy przestrzeń pomiędzy nimi.
Zdjęcie: Envato Elements
Polecamy:
Recenzja OnePlus 12. Rośnie konkurencja dla Apple i Samsunga?
2024-05-02
Xiaomi 14 czy Samsung Galaxy S24? Porównanie smartfonów
2024-05-02
Jaką hulajnogę elektryczną do 1000 zł wybrać? Ranking najlepszych modeli
2024-05-02
Jak dosiewać trawę, aby nasz trawnik znów był gęsty i zielony?
2024-04-30
Wearable tech. Najlepsze gadżety noszone w 2024 roku
2024-04-30
Najlepsza hulajnoga dla 8-latka. Ranking
2024-04-30