Qual è il nome dell' isolante in tutti i condensatori che possono immagazzinare energia diventando polarizzati?
doc-2864
Un condensatore (in origine noto come condensatore) è un componente elettrico passivo a due terminali utilizzato per immagazzinare temporaneamente energia elettrica in un campo elettrico. Le forme di condensatori pratici variano molto, ma tutti contengono almeno due conduttori elettrici (piastre) separati da un dielettrico (cioè un isolante in grado di immagazzinare energia polarizzando). I conduttori possono essere film sottili, lamine o microsfere sinterizzate di metallo o elettrolito conduttivo, ecc. Il dielettrico non conduttivo agisce per aumentare la capacità di carica del condensatore. I materiali comunemente usati come dielettrici includono vetro, ceramica, film plastico, aria, vuoto, carta, mica e strati di ossido. I condensatori sono ampiamente utilizzati come parti di circuiti elettrici in molti dispositivi elettrici comuni. A differenza di una resistenza, un condensatore ideale non disperde energia. Invece, un condensatore immagazzina energia sotto forma di campo elettrostatico tra le sue piastre. un condensatore.
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doc-2870
Ultimo ma non meno importante, sono stati inventati i condensatori elettrici a doppio strato (oggi Supercondensatori). Nel 1957 H. Becker sviluppò un "condensatore elettrolitico a bassa tensione con elettrodi di carbonio poroso". Credeva che l' energia fosse immagazzinata come carica nei pori di carbonio usati nel suo condensatore come nei pori delle lamelle di condensatori elettrolitici. Poiché il meccanismo a doppio strato non era conosciuto all' epoca, egli scrisse nel brevetto:"Non si sa esattamente cosa stia accadendo nel componente se viene utilizzato per immagazzinare energia, ma porta ad una capacità estremamente elevata".
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doc-2884
Sono disponibili diversi dielettrici solidi, tra cui carta, plastica, vetro, mica e materiali ceramici. La carta è stata ampiamente utilizzata nei dispositivi più vecchi e offre prestazioni di tensione relativamente elevate. Tuttavia, è sensibile all' assorbimento d' acqua ed è stato ampiamente sostituito da condensatori a film plastico. Le materie plastiche offrono una migliore stabilità e prestazioni di invecchiamento che le rendono utili nei circuiti temporizzati, anche se possono essere limitate a basse temperature e frequenze di esercizio. I condensatori ceramici sono generalmente piccoli, economici e utili per le applicazioni ad alta frequenza, anche se la loro capacità varia fortemente con la tensione e invecchiano male. Essi sono ampiamente classificati come dielettrici di classe 1, che hanno una variazione prevedibile della capacità con la temperatura o dielettrici di classe 2, che possono funzionare a tensione superiore. I condensatori di vetro e mica sono estremamente affidabili, stabili e tolleranti alle alte temperature e tensioni, ma sono troppo costosi per la maggior parte delle applicazioni mainstream. I condensatori elettrolitici e i supercondensatori sono utilizzati per immagazzinare piccole e grandi quantità di energia, rispettivamente, i condensatori ceramici sono spesso utilizzati nei risonatori, e la capacità parassita si verifica nei circuiti in cui la semplice struttura conduttore-isolatore-conduttore è formata involontariamente dalla configurazione del layout del circuito.
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doc-2873
L' energia massima è funzione del volume dielettrico, della permittività e della rigidità dielettrica. Cambiare l' area della piastra e la separazione tra le piastre mantenendo lo stesso volume non provoca alcuna variazione della quantità massima di energia che il condensatore può immagazzinare, purché la distanza tra le piastre rimanga molto inferiore sia alla lunghezza che alla larghezza delle piastre. Inoltre, queste equazioni presuppongono che il campo elettrico sia interamente concentrato nel dielettrico tra le piastre. In realtà ci sono campi frange all' esterno del dielettrico, ad esempio tra i lati delle piastre del condensatore, che aumenteranno la capacità effettiva del condensatore. Questo è talvolta chiamato capacità parassita. Per alcune geometrie semplici di condensatori, questo ulteriore termine di capacità può essere calcolato analiticamente. Diventa trascurabilmente piccolo quando i rapporti tra larghezza della lastra e separazione e tra lunghezza e separazione sono grandi.
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doc-2897
I condensatori possono fallire in modo catastrofico se sottoposti a tensioni o correnti al di là del loro valore nominale, o quando raggiungono la fine normale della loro vita utile. I guasti dell' interconnessione dielettrica o metallica possono creare archi voltaici che vaporizzano il fluido dielettrico, provocando rigonfiamenti, rotture o persino esplosioni. I condensatori utilizzati in applicazioni RF o ad alta corrente prolungata possono surriscaldarsi, specialmente al centro dei rulli condensatori. I condensatori utilizzati all' interno delle banche di condensatori ad alta energia possono esplodere violentemente quando un corto in un condensatore causa improvvisi scaricamenti di energia accumulata nel resto della banca nell' unità in avaria. I condensatori sottovuoto ad alta tensione possono generare raggi X morbidi anche durante il normale funzionamento. Un adeguato contenimento, fusione e manutenzione preventiva può contribuire a ridurre al minimo questi rischi.
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doc-2895
Nei motori a gabbia di scoiattolo monofase, l' avvolgimento primario all' interno della carcassa del motore non è in grado di avviare un moto rotatorio sul rotore, ma è in grado di sostenerne uno. Per avviare il motore, un avvolgimento secondario "start" ha un condensatore di avviamento non polarizzato in serie per introdurre un cavo nella corrente sinusoidale. Quando l' avvolgimento secondario (avvio) è posto ad un angolo rispetto all' avvolgimento primario (avvio), si crea un campo elettrico rotante. La forza del campo di rotazione non è costante, ma sufficiente per avviare la filatura del rotore. Quando il rotore si avvicina alla velocità di esercizio, un interruttore centrifugo (o relè sensibile alla corrente in serie con l' avvolgimento principale) scollega il condensatore. Il condensatore di avviamento è generalmente montato lateralmente alla carcassa del motore. Questi sono chiamati motori con avviamento a condensatore, che hanno una coppia di avviamento relativamente elevata. In genere possono avere una coppia di avviamento quattro volte superiore a quella di un motore bifase e sono utilizzati in applicazioni quali compressori, idropulitrici e qualsiasi piccolo dispositivo che richieda coppie di avviamento elevate.
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doc-2896
I condensatori possono trattenere una carica molto tempo dopo che l' alimentazione è stata rimossa da un circuito; questa carica può causare scosse pericolose o addirittura potenzialmente fatali o danneggiare le apparecchiature collegate. Ad esempio, anche un dispositivo apparentemente innocuo come un flash della fotocamera usa e getta, alimentato da una batteria AA da 1,5 volt, ha un condensatore che può contenere oltre 15 joule di energia ed essere caricato a oltre 300 volt. Questo è facilmente in grado di fornire uno shock. Le procedure di manutenzione per i dispositivi elettronici solitamente includono istruzioni per scaricare condensatori di grandi dimensioni o ad alta tensione, ad esempio utilizzando una bacchetta Brinkley. I condensatori possono anche avere resistenze di scarica integrate per dissipare l' energia accumulata ad un livello sicuro entro pochi secondi dalla rimozione dell' alimentazione. I condensatori ad alta tensione sono immagazzinati con i terminali in cortocircuito, come protezione da tensioni potenzialmente pericolose a causa dell' assorbimento dielettrico o da tensioni transitorie che il condensatore può raccogliere da cariche statiche o passando eventi atmosferici.
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doc-2893
Nella distribuzione di energia elettrica si utilizzano condensatori per la correzione del fattore di potenza. Questi condensatori sono spesso disponibili sotto forma di tre condensatori collegati come carichi trifase. Di solito, i valori di questi condensatori non sono dati in grandi distanze, ma piuttosto come potenza reattiva in ampolle di tensione (var). Lo scopo è quello di contrastare il carico induttivo da dispositivi come motori elettrici e linee di trasmissione per far apparire il carico più resistivo. I singoli carichi di motori o lampade possono avere condensatori per la correzione del fattore di potenza, o gruppi di condensatori più grandi (di solito con dispositivi di commutazione automatica) possono essere installati in un centro di carico all' interno di un edificio o in una grande sottostazione di servizio.
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doc-2868
Fin dall' inizio dello studio dei materiali non conduttori di elettricità come vetro, porcellana, carta e mica sono stati utilizzati come isolanti. Questi materiali, alcuni decenni dopo, erano anche ben adatti per un ulteriore utilizzo come dielettrico per i primi condensatori. I condensatori di carta fatti a sandwichando una striscia di carta impregnata tra le strisce di metallo e facendo rotolare il risultato in un cilindro furono comunemente utilizzati alla fine del 19° secolo; la loro produzione iniziò nel 1876, e vennero usati all' inizio del 20° secolo come condensatori di disaccoppiamento nelle telecomunicazioni (telefonia).
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doc-2878
I condensatori, in particolare i condensatori ceramici, e le vecchie costruzioni come i condensatori di carta, possono assorbire le onde sonore con conseguente effetto microfonico. La vibrazione sposta le piastre, causando la variazione della capacità, inducendo a sua volta la corrente alternata. Alcuni dielettrici anche generare piezoelettricità. L' interferenza risultante è particolarmente problematica nelle applicazioni audio, causando potenzialmente feedback o registrazioni indesiderate. Nell' effetto microfonico inverso, il campo elettrico variabile tra le piastre condensatori esercita una forza fisica, spostandole come un altoparlante. Questo può generare un suono udibile, ma scarica energia e sollecita il dielettrico e l' eventuale elettrolita.
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doc-2875
Per i condensatori dielettrici ad aria l' intensità del campo di guasto è dell' ordine da 2 a 5 MV/m; per la mica è da 100 a 300 MV/m; per l' olio da 15 a 25 MV/m; può essere molto inferiore quando si utilizzano altri materiali per il dielettrico. Il dielettrico viene utilizzato in strati molto sottili e quindi la tensione assoluta di rottura dei condensatori è limitata. I valori nominali tipici dei condensatori utilizzati per le applicazioni dell' elettronica generale variano da pochi volt a 1 kV. Con l' aumentare della tensione, il dielettrico deve essere più spesso, rendendo i condensatori ad alta tensione più grandi per capacità rispetto a quelli nominali per tensioni inferiori. La tensione di guasto è influenzata in modo critico da fattori quali la geometria delle parti conduttrici del condensatore; spigoli o punti taglienti aumentano l' intensità del campo elettrico in quel punto e possono portare ad un guasto locale. Una volta che questo comincia ad accadere, il guasto segue rapidamente attraverso il dielettrico fino a raggiungere la piastra opposta, lasciando il carbonio dietro di sé e causando un corto (o relativamente bassa resistenza) circuito. I risultati possono essere esplosivi in quanto il corto circuito del condensatore assorbe corrente dai circuiti circostanti e disperde l' energia.
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