A variabilní kondenzátor je jeden typ kondenzátoru, který má proměnnou hodnotu kapacity. Tento kondenzátor obsahuje dvě desky, kde je oblast mezi těmito deskami jednoduše upravena pro změnu kapacity kondenzátoru. Tyto kondenzátory jsou dostupné ve dvou typech vzduchového kondenzátoru a trimrového kondenzátoru. Obecně se tyto kondenzátory používají zejména v LC obvody pro frekvenční ladění v rámci rádií. Tento článek tedy pojednává o přehledu jednoho z typů proměnných kondenzátorů, jako je např vzduchový kondenzátor – práce a její aplikace.
Co je vzduchový kondenzátor?
An Definice vzduchového kondenzátoru je kondenzátor, který používá vzduch jako dielektrické médium. Tento kondenzátor může být navržen ve formě s pevnou nebo proměnnou kapacitou. Typ s pevnou kapacitou se nepoužívá často, protože existují různé typy kondenzátorů k dispozici s vynikajícími charakteristikami, zatímco typ s proměnnou kapacitou se používá častěji kvůli jejich jednoduché konstrukci.
Vzduchové kondenzátory jsou obecně vyrobeny se dvěma sadami polokruhových kovových desek, které jsou odděleny vzduchem dielektrický materiál . V těchto kovových deskách je jedna sada trvalá a druhá sada je připojena k hřídeli, která umožňuje operátorovi otáčet sestavou a měnit kapacitu v případě potřeby. Když je překrytí mezi dvěma kovovými deskami větší, kapacita je vyšší. Takže nejvyšší kapacitní podmínka je dosažena, jakmile je překrytí mezi dvěma sadami kovových desek maximální, zatímco nejnižší kapacitní podmínka je dosažena, když nedochází k žádnému překrývání. Pro lepší regulaci kapacity, jemnější ladění a zvýšenou přesnost se používají redukční převodové mechanismy.
Vzduchové kondenzátory mají malou kapacitu, která se pohybuje od 100 pF – 1 nF, přičemž provozní napětí se pohybuje od 10 do 1000 V. Průrazné napětí dielektrika je menší, takže se elektrický průraz v kondenzátoru změní, takže to může vést k vadnému fungování vzduchového kondenzátoru.
Konstrukce vzduchového kondenzátoru a jeho funkce
Nastavitelný kondenzátor, jako je vzduchový kondenzátor, obsahuje řadu půlkruhových, otočných hliníkových desek na vrcholu centrální hřídele uspořádané mezi rovnoměrně rozmístěnou sadou pevných hliníkových desek. Tento kondenzátor má ve svém středu vyvrtaný otvor pro průchod řídicí tyče. Pro ovládání této tyče jsou připojeny alternativní kotouče, které ji volně procházejí skrz ostatní, což znamená, že sada kotoučů je efektivně rozdělena do dvou skupin, které společně tvoří dvě deskové oblasti kondenzátoru.
Jakmile jsou kondenzátorové kotouče v půlkruhovém tvaru, otočení pohyblivé sady způsobí, že se rozsah, ve kterém se dvě skupiny překrývají, změní na celou plochu desky. Když kapacita tohoto kondenzátoru závisí na celé ploše jeho desky, pak změna v této oblasti může způsobit ekvivalentní změnu kapacity komponenty, takže operátor může hodnotu komponenty libovolně upravovat.
Když se pohyblivé hliníkové desky otočí a velikost překrytí mezi statickými a pohyblivými deskami se změní. Vzduch mezi těmito sadami desek funguje jako účinné dielektrikum, které sady od sebe izoluje. Když kapacita kondenzátoru závisí na vzájemné velikosti desky, pak toto nastavení umožňuje jednoduše upravit hodnotu vzduchového kondenzátoru.
Obvod vzduchového kondenzátoru
Jednoduchý obvod vzduchového kondenzátoru je znázorněn níže. Tento kondenzátor používá vzduch jako dielektrikum a je navržen pomocí dvou pokovených fólií nebo kovových desek spojených paralelně s určitou vzdáleností od sebe. Kondenzátory akumulují energii ve formě elektrického náboje na deskách.
Jakmile je na vzduchový kondenzátor přivedeno napětí pro měření náboje na dvou deskách, pak poměr náboje „Q“ k napětí „V“ poskytne hodnotu kapacity pro kondenzátor, takže je dán jako C = Q/V. Tuto rovnici lze také napsat, aby poskytla vzorec pro měření množství náboje na dvou deskách, jako je Q = C x V.
Jakmile je do kondenzátoru přiveden elektrický proud, pak se nabije, takže elektrostatické pole se velmi zesílí, protože ukládá více energie mezi dvě desky.
Podobně, když proud vytéká ze vzduchového kondenzátoru, potenciálový rozdíl mezi těmito dvěma deskami se sníží a elektrostatické pole se sníží, když elektrická energie odejde z desek. Kapacita je tedy jednou z vlastností kondenzátoru, který se používá k ukládání elektrického náboje na jeho dvou deskách ve formě elektrostatického pole.
Povolení vzduchového kondenzátoru
Permitivita může být definována jako vlastnost každého materiálu, jinak média použitého k měření odporu nabízeného proti vzniku elektrického pole. Označuje se řeckým písmenem „ϵ“ (epsilon) a jeho jednotkou je F/m neboli farad na metr.
Pokud vezmeme v úvahu kondenzátor, který obsahuje dvě desky, které jsou odděleny vzdáleností „d“, je mezi těmito dvěma deskami použito dielektrické médium jako vzduch. Mezi dvěma deskami kondenzátoru jsou přítomny molekuly, které tvoří elektrické dipólové momenty. Elektrický dipól znamená dvojici opačných a stejných nábojů. Například jedna molekula obsahuje kladný náboj na jednom konci a záporný náboj na druhém konci, které jsou odděleny určitou vzdáleností, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
V následujícím diagramu jsou molekuly obecně uspořádány náhodně v deskách kondenzátoru. Jakmile aplikujeme elektrické pole na tyto desky externě, pak se molekuly uvnitř kondenzátoru lépe sladí, což je známé jako polarizovatelnost. Jejich dipólový moment tedy generuje své vlastní elektrické pole. Toto elektrické pole působí proti externě aplikovanému elektrickému poli, takže se stává podobným pólu dvou magnetů, které si navzájem odporují.
Když se molekuly seřadí nebo se více polarizují, staví se proti vnějšímu elektrickému poli, čemuž říkáme permitivita. Permitivita zde měří odpor, který materiál nebo médium nabízí vnějšímu elektrickému poli.
Pokud je permitivita média vyšší, pak se molekuly tohoto média lépe polarizují, a proto nabízejí větší odpor vnějšímu elektrickému poli. Podobně, pokud je permitivita média nízká, molekuly se slabě polarizují, takže nabízejí menší odpor vnějšímu elektrickému poli.
Permitivita není konstantní, takže se mění s různými faktory, jako je teplota, vlhkost, typ média, frekvence pole, intenzita elektrického pole atd.
Permitivita hraje významnou roli při určování kapacity kondenzátoru. Kapacita paralelního kondenzátoru se tedy vypočítá podle
C = ϵ x A/d
Kde,
„A“ je plocha jedné desky.
„d“ je vzdálenost mezi dvěma deskami kondenzátoru.
„ϵ“ je permitivita média mezi dvěma deskami kondenzátorů.
Pokud pozorujete následující kondenzátory, permitivita může jasně ovlivnit kapacitu kondenzátoru.
V následujících dvou kondenzátorech je dielektrikem použitým v kondenzátoru na levé straně vzduch. Takže relativní permitivita tohoto vzduchového kondenzátoru je malá > 1, tj. 1,0006.
Podobně u druhého kondenzátoru je použitým dielektrikem sklo. Permitivita tohoto kondenzátoru je tedy přibližně 4,9 až 7,5. Takže ve srovnání se vzduchovým kondenzátorem má kondenzátor se skleněným dielektrikem vysokou permitivitu.
Takže materiál s nižší permitivitou bude poskytovat menší kapacitu a materiál s vyšší permitivitou bude poskytovat vysokou kapacitu. Permitivita tedy hraje hlavní roli při rozhodování o hodnotě kapacity.
Charakteristika
Charakteristiky vzduchového kondenzátoru zahrnují následující.
- Vzduchové kondenzátory jsou nepolární, což znamená, že tyto kondenzátory lze bezpečně používat ve střídavých aplikacích, dokud nebude překročeno nejvyšší jmenovité napětí.
- Tyto kondenzátory mají malou kapacitu, která se pohybuje mezi 100pF a 1nF.
- Maximální provozní napětí závisí především na fyzických rozměrech kondenzátoru.
- Vysoké pracovní napětí vyžaduje, aby prostor mezi dvěma deskami byl dostatečný, aby se zabránilo elektrickému průrazu vzduchu.
- Dielektrická pevnost vzduchu je menší než u mnoha jiných materiálů, což činí tyto kondenzátory nevhodnými pro vysoká napětí.
Výhody
The výhody vzduchových kondenzátorů zahrnout následující.
- Má menší svodový proud, což znamená, že provozní ztráty v tomto kondenzátoru jsou minimální, zejména pokud není vysoká vlhkost.
- Izolační odpor je vysoký.
- Dobrá stabilita.
- Mají menší průrazné napětí.
- Faktor rozptylu je nízký.
The nevýhody vzduchových kondenzátorů zahrnout následující.
- Vzduchové kondenzátory jsou k dispozici ve velkých velikostech.
- Tyto kondenzátory mají menší kapacitu.
- Ty jsou drahé.
- Ve srovnání s jinými kondenzátory zabírá více místa.
Aplikace
The aplikace vzduchových kondenzátorů zahrnout následující.
- Tento kondenzátor se běžně používá v rezonančních obvodech LC, které vyžadují změny kapacity. Tyto
- obvody zahrnují rádiové tunery, frekvenční směšovače a impedanční přizpůsobovací komponenty pro anténní tunery.
- Ty se běžně používají tam, kde je nutná nastavitelná kapacita, jako jsou rezonanční obvody.
- Tento kondenzátor se používá k ladění rádiových obvodů a také v obvodech, kde je zapotřebí méně ztrát.
Toto je tedy přehled vzduchu kondenzátor – funkční s aplikacemi. Tyto kondenzátory jsou vyrobeny z hliníku a dobře fungují ve velmi silných magnetických polích. Zde je pro vás otázka, co je dielektrikum v kondenzátoru?
