Масляные конденсаторы: Между маслом и бумагой: сомнительная панацея конденсаторов — Обзоры и статьи

Содержание

Между маслом и бумагой: сомнительная панацея конденсаторов — Обзоры и статьи

Одним из многочисленных заблуждений, касающихся аудиокомпонентов, является подход к выбору конденсаторов. Так известно, что некоторой частью сообщества аудиофилов высоко котируются определенные виды этих элементов для накопления заряда. Тут необходимо отметить, что использование тех или иных конденсаторов в усилителях и кроссоверах акустических систем действительно может существенно отразиться на верности воспроизведения, но…

Ярые приверженцы “альтернативной конденсаторной теории” стараются доказать, что те или иные виды бумажных конденсаторов (а в ряде случаев, самодельные бумажные конденсаторы) — это априори лучшее, что можно использовать в схеме усилителя или фильтра. Аргументация безапелляционна и проста — “у них более мягкий звук”.

Также в среде слабо знакомых со схемотехникой, но при этом знакомых с “запахом канифольной дымки” по инерции появилась мода на замену всех конденсаторов в усилителях и фильтрах АС для получения “божественного звука”.

Про абсурдность самого по себе “слушания конденсаторов”, равно как выслушивания вешалок-кабелей и теплых ламповых фрактальных додекаэдров мы умолчим, дабы не оскорблять чувства верующих. В этой статье сжигаем бумажный миф о конденсаторах, разбираемся с линейностью этих, бесспорно, важных элементов и немного коснемся того когда нужно, а когда не стоит менять конденсаторы.

Ценность промасленной бумаги и волшебство конденсаторных замен

Итак, приступим. Корни мифа, изложенного ниже, к сожалению найти не удалось, но полагаем, что к его созданию приложил усилия достопочтенный господин Лихницкий (просим учитывать, что многие считают подобные заявления уважаемого инженера очень тонким пранком и троллингом), некогда высоко оценив качество бумажно-масляных конденсаторов немецкой фирмы Telefunken образца 30-х годов (еще АМЛ очень котировал их триоды, как самые “теплые” и “одухотворенные”).

Утверждается, что в силу технических (физических), а в ряде источников метафизических особенностей, различные типы бумажных конденсаторов обладают огромной ценностью при формировании “качественного звука», так как более линейны по сравнению с другими типами.

Пересказ всех мифов о причинах “более высокой” линейности займет не одну статью, и мы позволим себе этим не утруждаться.

В метафизических объяснениях влияния этих конденсаторов на звук приводятся аргументы в пользу благородности бумаги, как материала для использовании в создании звукового тракта. Но все описанные выше аргументы применяются сравнительно редко, даже метафизические. Основной посыл в опусах поднаторевших в ”златоухом слушании” сторонников промасленной бумаги и фольги сводится к тому, что звук с такими конденсаторами становится “мягче”, “натуральнее” и “честнее”.

Коснёмся ещё одного конденсаторного мифа. При покупке винтажной аудиотехники или с целью улучшения звука в бюджетном усилителе или АС нередко рекомендуют замену всех конденсаторов устройства. В первом случае замена может быть вполне объективно оправдана высохшими и раздутыми электролитами. Второй случай представляет менее приглядную картину.

Аудиоманьяки с паяльниками особенно часто проводят “трансплантацию” конденсаторов выпрямителей, отвечающих за питание выходных каскадов УМЗЧ. При этом любители исследования “глубин низкочастотного диапазона” стараются до предела увеличить номинал емкости. Аргументация также есть:

“Хочу больше низа, усилитель не может раскрыть НЧ-потенциал моей АС. Ща поставлю нормальную емкость и НЧ станут более насыщенными”.

Пепел бумажной тайны

Едва ли эта статья заставит истинных приверженцев бумажной конденсаторной теории каким-то образом отойти от своих взглядов, но по крайней мере заставит задуматься тех, кто гипотетически может поверить в этот бред.

Часть любителей “божественного” звука говорят о линейности конденсаторов. При этом в их стандартных характеристиках нет такого понятия как “линейность”. Конденсаторы характеризуются емкостью, удельной емкостью, номинальным напряжением, плотностью энергии.

Выделяют также паразитные параметры:

  • Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора;
  • Поверхностные утечки, саморазряд;
  • Эквивалентное последовательное сопротивление;
  • Температурный коэффициент ёмкости;
  • Тангенс угла диэлектрических потерь;
  • Эквивалентная последовательная индуктивность;
  • Диэлектрическая абсорбция.

Считается, что описанные выше параметры способны влиять на линейность при использовании в акустически значимых цепях усилителя и кроссоверах. И тут возникает проблема, практически все описанные характеристики у бумажных конденсаторов хуже чем у других типов.

Итак, мифотворцами утверждается, что бумажные конденсаторы более линейный элемент и, соответственно, его имеет смысл применять вместо керамических, пленочных, электролитических и пр. Мы не первые, кто задался вопросом о правильности этих выводов о линейности. Так на форуме electroclub.info один из участников сообщества (в далёком 2008-м году) провёл несколько тестов, сравнив типы конденсаторов на предмет коэффициента гармонических искажений, которые они могут вносить.

Несмотря на некоторые неточности в методике измерений, о которых автор предупредил, его тесты демонстрируют вполне реалистичную картину. Если резюмировать: металлобумажный К42У-2 ( Кг = 0. 0023%, К’г = 0.0078%) оказался значительно линейнее керамических, но уступил плёночным. Учитывая, что в сравнении пленочных конденсаторов с бумажными линейность отличалась на тысячные доли % Кг, можно смело говорить о том, что разница в их линейности находится в пределах величин, которыми можно пренебречь. Кроме того, тот же автор утверждает (на основании проведенного теста), что линейность конденсатора в большей степени зависит от емкости, нежели от использованного типа. А проблема линейности у “керамики” возникает в связи с использованием небольшого объема для большой ёмкости и не является обязательной для всех керамических конденсаторов.

Можно сделать грубый и не бесспорный вывод, что металлобумажные конденсаторы (в идеальных равных условиях), вероятно, более линейный элемент, нежели керамические, но при этом не превосходят по линейности пленочные и другие типы.

Иными словами нет прямой зависимости между искажениями которые способен внести конденсатор и его типом. Более того, в большинстве современных конденсаторов искажения настолько малы, что их величинами можно смело пренебрегать, особенно если речь идёт о создании бюджетной аппаратуры.

Кроме того, бумажные конденсаторы обладают рядом недостатков, благодаря которым были практически вытеснены с рынка другими типами. Эти недостатки способны отражаться, как на звуке (особенно в случаях с разделительными — межкаскадными элементами), так и в принципе на стабильность работы усилителя или фильтра. Так например, для бумажных конденсаторов свойственна

высокая гигроскопичность, что в свою очередь приводит к повышению диэлектрических потерь, снижению сопротивления изоляции, пагубно отражается на термостабильности *(по ряду источников линейность зависит в т.ч. от термостабильности).

Описанных недостатков и наличие альтернатив в виде различных типов пленочных конденсаторов вполне достаточно для того, чтобы забыть о всех типах «бумаги» навсегда. Иными словами, так любимые некоторыми металлобумажные, бумаго-масляные и прочие архаичные конденсаторы действительно обладают достаточно низкой нелинейностью, пока не впитают некоторого количества влаги.

Об изменении характера звучания спорить бессмысленно, так как спор будет происходить с людьми из категории “вы ничего не понимаете — я это слышу”. На заявление о “мягкости” в звучании бумажных конденсаторов на одном из радиолюбительских форумов был дан один превосходный ироничный ответ:

“Конечно! Ведь бумага очень мягкий диэлектрик))”

Полагаем это лучший ответ.

Менять не всё или не менять вообще

Необходимость в замене конденсаторов при покупке аудио винтажа действительно имеет смысл, особенно это касается электролитов. Однако менять все, по меньшей мере финансово нерационально (бесспорно следует учитывать возраст аппарата, возможно и все, но не факт).

Более того, делать это надо точно понимая, что и где менять. Если такого понимания нет — следует обращаться к специалистам, которые могут определить высохшие и вздутые электролиты, наличие пробоя и т.п. Если аппарат работает без сбоев и нет нареканий на звук ничего не нужно.

Относительно изменения характера звучания путем внедрения “инноваций” в схемотехнику серийного устройства следует сказать отдельно. Например, при повышении емкости конденсаторов питания выходного каскада в погоне за “глубоким низом”, как правило, забывают о растущем токе заряда. Такая беспечность приводит к скоропостижной смерти диодных мостов в результате пробоя. Любые изменения в серийной схемотехнике — риск, и реально её улучшить может человек, который скорее спаяет собственный усилитель.

Фильтры АС также часто страдают от трансплантационных надругательств, что в случае несоответствия параметров конденсатора конструкции фильтра приводит к плачевным результатам. Умные люди рекомендуют, если менять, то весь фильтр (с катушкой, резисторами и т.п.), рассчитывая новый под параметры АС.

Итог

Из всего изложенного выше можно сделать несколько простых и полезных выводов. Распространение мифа о бумажных конденсаторах выгодно лишь немногочисленным компаниям, которые используют их в аудиокомпонентах или сами производят бумажные конденсаторы. Фактически это эксплуатация невежества потенциальной целевой аудитории и навязывание заведомо устаревшей и фактически не нужной технологии.

Замена конденсаторов в старой аппаратуре может стать полезной профилактической мерой, но только в том случае, если выполняется человеком, который понимает, что менять, а что нет. Игры с ёмкостью и типами конденсаторов в фильтрах и усилителях серийного производства с высокой вероятностью приведут вместо “божественного звука” к внушительным вложениям в ремонт.


ПУЭ | Глава 1.

8 | Нормы приемо-сдаточных испытаний
Глава 1.8. НОРМЫ ПРИЕМО-СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ

1. Общие положения
2. Синхронные генераторы и компенсаторы
3. Машины постоянного тока
4. Электродвигатели переменного тока
5. Силовые трансформаторы, автотрансформаторы, маслянные реакторы и заземляющие дугогасящие реакторы (дугогасящие катушки)
6. Измерительные трансформаторы
7. Масляные выключатели
8. Воздушные выключатели
9. Выключатели нагрузки
10. Разъединители, отделители и короткозамыкатели
11. Комплектные распределительные устройства внутренней и наружной установки (КРУ и КРУН)
12. Комплектные экранированные токопроводы с воздушным охлаждением и шинопроводы
13. Сборные и соединительные шины
14. Сухие и токоограничивающие реакторы
15. Статические преобразователи для промышленных целей
16. Бумажно-масляные конденсаторы
17. Вентильные разрядники
18. Трубчатые разрядники
19. Предохранители напряжением выше 1 кВ
20. Вводы и проходные изоляторы
21. Фарфоровые подвесные и опорные изоляторы
22. Трансформаторное масло
23. Электрические аппараты, вторичные цепи и электропроводки напряжением до 1 кВ
24. Аккумуляторные батареи
25. Заземляющие устройства
26. Силовые кабельные линии
27. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ

БУМАЖНО-МАСЛЯНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ

 

1.8.27. Бумажно-масляные конденсаторы связи, отбора мощности, делительные конденсаторы, конденсаторы продольной компенсации и конденсаторы для повышения коэффициента мощности испытываются в объеме, предусмотренном настоящим параграфом; конденсаторы для повышения коэффициента мощности напряжением ниже 1 кВ — по п. 1,4, 5; конденсаторы для повышения коэффициента мощности напряжением 1 кВ и выше — по п. 1, 2, 4, 5; конденсаторы связи, отбора мощности и делительные конденсаторы — по п. 1-4.

 

 

Таблица 1. 8.28. Наибольшее допустимое отклонение емкости конденсаторов

 

#G0Наименование или тип конденсатора

Допустимое отклонение,

%

Конденсаторы для повышения коэффициента мощности напряжением:

 

 

 

до 1050 В

 

±10

выше 1050 В

+10

-5

 

Конденсаторы типов:

 

 

     СМР-66/, СМР-110/

+10

-5

 

     СМР-166/, СМР-133/, ОМР-15

 

±5

     ДМР-80, ДМРУ-80, ДМРУ-60, ДМРУ-55, ДМРУ-110

 

±10

 

 

Таблица 1. 8.29. Испытательное напряжение промышленной частоты конденсаторов для повышения коэффициента мощности

 

#G0

Испытуемая

изоляция

Испытательное напряжение, кВ, для конденсаторов с рабочим напряжением, кВ

 

 

 

0,22

0,38

0,50

0,66

3,15

6,30

10,50

Между обкладками

 

0,42

0,72

0,95

1,25

5,9

11,8

20

Относительно корпуса

 

2,1

2,1

2,1

5,1

5,1

15,3

21,3

 

 

Таблица 1. 8.30. Испытательное напряжение промышленной частоты для конденсаторов связи, отбора мощности и делительных конденсаторов

 

#G0

Тип конденсатора

Испытательное напряжение элементов конденсатора, кВ

 

СМР-66/

 

90

СМР-110/

 

193,5

 

СМР-166/

 

235,8

ОМР-15

 

49,5

ДМР-80, ДМРУ-80, ДМРУ-60, ДМРУ-55

 

144

ДМРУ-110

 

252

 

 

1. Измерение сопротивления изоляции. Производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ. Сопротивление изоляции между выводами и относительно корпуса конденсатора и отношение  не нормируются.

 

2. Измерение емкости. Производится при температуре 15-35°С. Измеренная емкость должна соответствовать паспортным данным с учетом погрешности измерения и приведенных в табл. 1.8.28 допусков.

 

 

Таблица 1.8.31. Испытательное напряжение для конденсаторов продольной компенсации

 

#G0

 

Испытательное напряжение, кВ

Тип конденсатора

 

промышленной частоты относительно корпуса

постоянного тока

между обкладками конденсатора

 

 

КПМ-0,6-50-1

 

16,2

4,2

 

КПМ-0,6-25-1

 

16,2

4,2

 

КМП-1-50-1

 

16,2

7,0

 

КМП-1-50-1-1

 

7,0

 

 

 

3. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь. Производится для конденсаторов связи, конденсаторов отбора мощности и делительных конденсаторов. Измеренные значения тангенса угла диэлектрических потерь для конденсаторов всех типов при температуре 15-35°С не должны превышать 0,4%.

 

4. Испытание повышенным напряжением. Испытательные напряжения конденсаторов для повышения коэффициента мощности приведены в табл. 1.8.29; для конденсаторов связи, конденсаторов отбора мощности и делительных конденсаторов — в табл. 1.8.30 и конденсаторов продольной компенсации — в табл. 1.8.31.

 

Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин.

 

При отсутствии источника тока достаточной мощности испытания повышенным напряжением промышленной частоты могут быть заменены испытанием выпрямленным напряжением удвоенного значения по отношению к указанному в табл. 1.8.29-1.8.31.

 

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты относительно корпуса изоляции конденсаторов, предназначенных для повышения коэффициента мощности (или конденсаторов продольной компенсации) и имеющих вывод, соединенный с корпусом, не производится.

 

5. Испытание батареи конденсаторов трехкратным включением. Производится включением на номинальное напряжение с контролем значений токов по каждой фазе. Токи в различных фазах должны отличаться один от другого не более чем на 5%.

 

 

 

ВЕНТИЛЬНЫЕ РАЗРЯДНИКИ

 

 

1.8.28. Вентильные разрядники после установки на месте монтажа испытываются в объеме, предусмотренном настоящим параграфом.

 

1. Измерение сопротивления элемента разрядника. Производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ. Сопротивление изоляции элемента не нормируется. Для оценки изоляции сопоставляются измеренные значения сопротивлений изоляции элементов одной и той же фазы разрядника; кроме того, эти значения сравниваются с сопротивлением изоляции элементов других фаз комплекта или данными завода-изготовителя.

 

2. Измерение тока проводимости (тока утечки). Допустимые токи проводимости (токи утечки) отдельных элементов вентильных разрядников приведены в табл. 1.8.32.

 

 

Таблица 1.8.32. Ток проводимости (утечки) элементов вентильных разрядников

 

#G0

Тип разрядника или его элементов

Выпрямленное напряжение, приложенное к элементу разрядника, кВ

 

Ток проводимости элемента разрядника, мкА

 

Верхний предел тока утечки, мкА

РВВМ-3

 

РВВМ-6

 

РВВМ-10

 

 

 

 

400-620

 

 

 

 

 

 

РВС-15

 

РВС-20

 

РВС-33, РВС-35

 

 

 

 

400-620

 

 

 

РВО-35

 

42

70-130

 

РВМ-3

 

4

380-450

 

РВМ-6

 

6

120-220

РВМ-10

 

10

200-280

 

РВМ-15

 

18

500-700

 

РВМ-20

 

24

500-700

 

РВП-3

 

4

10

РВП-6

 

6

10

РВП-10

 

10

10

Элемент разрядников РВМГ-110, РВМГ-150, РВМГ-220, РВМГ-330, РВМГ-500

 

30

900-1300

 

Основной элемент разрядника серии РВМК

 

18

900-1300

Искровой элемент разрядника серии РВМК

 

28

900-1300

Основной элемент разрядников РВМК-330П, РВМК-500П

 

24

900-1300

 

 

Таблица 1. 8.33. Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте

 

#G0Тип элемента

Пробивное напряжение, кВ

 

Элемент разрядников РВМГ-110, РВМГ-150, РВМГ-220

 

59-73

 

 

Элемент разрядников РВМГ-330, РВМГ-500

 

60-75

Основной элемент разрядников РВМК-330, РВМК-500

 

40-53

Искровой элемент разрядников РВМК-330, РВМК-500, РВМК-550П

 

70-85

Основной элемент разрядников РВМК-500П

 

43-54

 

3. Измерение пробивных напряжений при промышленной частоте. Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте должно быть в пределах значений, указанных в табл. 1.8.33.

 

Измерение пробивных напряжений промышленной частоты разрядников с шунтирующими резисторами допускается производить на испытательной установке, позволяющей ограничивать ток через разрядник до 0,1 А и время приложения напряжения до 0,5 с.

Страница: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Высоковольные конденсаторы | Катушки Тесла и все-все-все

Высоковольтные конденсаторы — крайне важные для большинства связанных с высоким напряжением проектов детали. Без них совершенно невозможно обойтись при построении, навскидку, катушки Тесла (ламповой или искровой), генератора Маркса, умножителя напряжения, импульсной установки, мощного лазера и прочая, и прочая. Поскольку конденсаторы для таких дел должны держать высокое напряжение, они довольно редки в природе и, как следствие, труднодоставаемы. По крайней мере просить их в магазинах вроде Чип-Дипа бесполезно, лучший вариант — искать на местном радиорынке или по объявлениям в интернете. Впрочем, это уже дело десятое, а вначале надо понять, какие они вообще из себя бывают и какие марки куда можно применить. Я составил небольшой обзор типов высоковольтных конденсаторов, наиболее актуальных для интересных высоковольтникам в целом и мне в частности задач, и притом не настолько редких, чтобы их было невозможно достать. Все конденсаторы — отечественного производства, все — советского изготовления (современные аналоги стоят неприличных сумм бабла). Конечно, некоторых тут пока что не описано, например, К15-11, или ИК (ИКЧ и других из этого семейства). Но как только удастся прибрать таковые к рукам, они тут, несомненно, окажутся.
Итак.

[Not a valid template] 1. К75-25. Импульсные конденсаторы с комбинированным диэлектриком. Наиболее часто встречающиеся напряжения — от 10 до 50 кВ, ёмкости — от 2-3 нФ до 25 нФ. Имеют корпус, идентичный К75-15, но вдесятеро меньшую ёмкость. Зато они пригодны для работы в частотном режиме до 500, что ли, герц, что позволяет совершенно спокойно использовать их в качестве конденсаторов ММС искровой катушки Тесла. Именно они стоят у меня в Blackmoon SGTC и Medium SGTC. Являются на настоящий момент наилучшими известными конденсаторами под это дело. Приобрести проще всего в интернете у Ежа или Ллевеллина (http://vk.com/hedgehog и http://vk.com/id33197668). Типичный номинал — 10 кВ 10 нФ.

[Not a valid template]


[Not a valid template] 2. К15-4, «гриншиты». Зелёные цилиндрические керамические конденсаторы небольшого размера, встречающиеся преимущественно в блоках строчной развёртки старых ламповых телевизоров, где они вместе с кенотроном образовывали небольшой умножитель напряжения. Характеризуются довольно большим рабочим напряжением и небольшой ёмкостью, полной нетерпимостью ВЧ-цепей, неприличным ТКЕ (от нагрева ёмкость может знатно уплыть) и злостной привычкой дохнуть без внешних симптомов. Должны быть избегаемы в любых схемах с ВЧ (например, ни в коем случае не следует их ставить в контур ламповой или искровой катушки!). Однако вполне неплохо себя показывают в генераторах Маркса, например. Два моих — MARX 2 и MARX 3 — собраны на К15-4. Типичный номинал — 30 кВ 470 пФ.

[Not a valid template]


[Not a valid template] 3. К15-5, «рыжее говно». Мелкие оранжевые керамические блины. Неспособны практически ни на что из интересующего высоковольтника: моментально дохнут, чуть что не по ним, ёмкость плавает… короче, лучше их нигде не применять, кроме, может, фильтров ВЧ. Однако они часто имеют довольно неплохое для такого размера рабочее напряжение до 6.3 кВ. И их можно-таки купить в магазине, а не на рынке. Но, повторюсь, лучше в эту сторону не глядеть, потому что возни с ними будет больше, чем толкового результата. Если их много и очень хочется применить — можно попробовать сделать небольшой маломощный генератор Маркса.


[Not a valid template] 4. К73-14. Плёночные конденсаторы для цепей постоянного тока, рассчитанные на довольно неплохое напряжение — до 25 кВ. Имеют весьма большую электропрочность и приличную для своих размеров ёмкость, но из-за особенностей конструкции (скрученная в спираль плёнка) — огромную эквивалентную индуктивность (ESL), что делает их неприменимыми в катушках Тесла — греются и быстро умирают, а катушка работает с ними отвратительно. Однако они являются почти что идеальным решением для самодельных умножителей и декоративных генераторов Маркса. На них собран мой MARX 1. Типичные номиналы — 16 кВ 2200 пФ, 25 кВ 1000 пФ, 25 кВ 2200 пФ и пр.


[Not a valid template] 5. КВИ-3. Весьма нынче редкие дисковидные керамические конденсаторы. Долгое время считались единственными достойными для установки в искровые катушки Тесла. К сожалению, из-за своей высокой цены (обкладки с содержанием серебра, однако) и не очень высокой ёмкости хорошая батарея их могла стоить диких денег. К счастью, им на замену нашлись К75-25, и теперь КВИ-3 осмысленно устанавливать в HV-девайсы разве что в качестве фильтрующих ВЧ. Типичные номиналы — 10 кВ 3300 пФ, 12 кВ 4700 пФ, 12 кВ 6800 пФ (последний наиболее редкие и дорогие, ок. 200 руб/шт если удаётся найти на рынке и до 1500-2000 руб/шт заводские).

Электрический конденсатор — это… Что такое Электрический конденсатор?

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические. На полярных SMD конденсаторах + обозначен полоской. SMD — конденсатор на плате, макрофотография Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

История

В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук случайно создали конструкцию-прототип электрического конденсатора — «лейденскую банку». Первые конденсаторы, состоящие из двух проводников разделенных непроводником (диэлектриком), упоминаемые обычно как конденсатор Эпинуса или электрический лист, были созданы ещё раньше.[1]

Свойства конденсатора

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

С точки зрения метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом

,

где j — мнимая единица, ω — циклическая частота (рад/с) протекающего синусоидального тока, f — частота в Гц, C — ёмкость конденсатора (фарад). Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью C, собственной индуктивностью LC и сопротивлением потерь Rn.

Резонансная частота конденсатора равна

При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f < fp, на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной.

Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора:

где U — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.

Обозначение конденсаторов на схемах

В России условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74[2] либо международному стандарту IEEE 315—1975:

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах. При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 — 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами (в вакууме равна единице), — электрическая постоянная, численно равная 8,854187817·10−12 Ф/м. Эта формула справедлива, лишь когда d много меньше линейных размеров пластин.

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

или

Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счёт разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна

или

Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Удельная ёмкость

Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Плотность энергии

Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 с ёмкостью 12 000 мкФ, максимально допустимым напряжением 450 В и массой 1,9 кг плотность энергии при максимальном напряжении составляет 639 Дж/кг или 845 Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гаусса.

Номинальное напряжение

Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.

Полярность
Современные конденсаторы, разрушившиеся без взрыва благодаря специальной разрывающейся конструкции верхней крышки. Разрушение возможно из-за нарушения режима эксплуатациии (температуры, напряжения, полярности) или старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вздувшаяся, но ещё не разорвана, то, скорее всего, скоро он выйдет из строя или сильно изменятся параметры, что сделает его использование невозможным.

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Опасность разрушения (взрыва)

Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов — также очень частая причина выхода их из строя, когда они стоят рядом с источниками повышенного тепловыделения (радиаторы охлаждения).

Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе (часто можно заметить её в форме буквы X, K или Т на торце, иногда на больших конденсаторах она прикрыта пластиком). При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа и иногда даже жидкости, и давление спадает без взрыва и осколков.

Старые электролитические конденсаторы выпускались в герметичном корпусе и не имели никаких защит от взрыва. Взрывная сила частей корпуса может быть достаточно большой и травмировать человека.

В отличие от электролитических, взрывоопасность оксиднополупроводниковых (танталовых) конденсаторов связана с тем, что такой конденсатор фактически представляет собой взрывчатую смесь: в качестве горючего служит тантал, а в качестве окислителя — двуокись марганца, и оба этих компонента в конструкции конденсатора перемешаны в виде тонкого порошка. При пробое конденсатора или при его случайной переполюсовке выделившееся при протекании тока тепло инициирует реакцию между данными компонентами, протекающую в виде сильной вспышки с хлопком, что сопровождается разбрасыванием искр и осколков корпуса. Сила такого взрыва довольно велика, особенно у крупных конденсаторов, и способна повредить не только соседние радиоэлементы, но и плату. При тесном расположении нескольких конденсаторов возможен прожог корпусов соседних конденсаторов, что приводит к одновременному взрыву всей группы.

Паразитные параметры

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью. С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

  • C — собственная ёмкость конденсатора;
  • r — сопротивление изоляции конденсатора;
  • R — эквивалентное последовательное сопротивление;
  • L — эквивалентная последовательная индуктивность.
Электрическое сопротивление изоляции конденсатора — r

Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением r = U / Iут, где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки.

Эквивалентное последовательное сопротивление — R

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС (англ. ESR), внутреннее сопротивление) обусловлено главным образом электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор, вследствие поверхностного эффекта.

В большинстве случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение может быть жизненно важным для надёжности устройства. В электролитических конденсаторах, где одним из электродов является электролит, этот параметр прогрессивно увеличивается по мере эксплуатации вследствие испарения и гидролиза электролита, довольно быстро в некачественных образцах (см. Capacitor plague (англ.)).

Некоторые схемы (например, стабилизаторы напряжения) могут требовать определенного диапазона ESR конденсаторов в своих цепях. Это связано с учетом этого параметра в фазочастотной характеристике (ФЧХ) цепи обратной связи стабилизатора, влияющей на устойчивость и качество переходных процессов.

Существуют специальные приборы (ESR-метры) для измерения этого достаточно важного параметра конденсатора, по которому можно часто определить пригодность его дальнейшего использования в определённых целях. Этот параметр, кроме собственно ёмкости (ёмкость — это основной параметр) — часто имеет решающее значение в исследовании состояния старого конденсатора, стоит ли использовать его в определённой схеме, или он прогнозируемо выйдет за пределы допустимых отклонений.

Эквивалентная последовательная индуктивность — L

Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. Результатом этой распределенной паразитной индуктивности является превращение конденсатора в колебательный контур с характерной собственной частотой резонанса. Эта частота может быть измерена и обычно указывается в параметрах конденсатора либо в явном виде либо в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

Саморазряд

Предварительно заряженный конденсатор с течением времени теряет запасённую энергию за счёт тока утечки, протекающего через слой диэлектрика между обкладками. Часто в справочниках на конденсаторы приводится параметр — постоянная времени саморазряда конденсатора, численно равная произведению ёмкости на сопротивление утечки. Это есть время, за которое начальное напряжение на отключённом конденсаторе уменьшится в e раз.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Тангенс угла диэлектрических потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол где δ — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь δ = 0. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная tg δ, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ — относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (кельвин). Таким образом, значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:

,

где — увеличение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов.

Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость ёмкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в обозначении имеют указание на относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур.

Диэлектрическая абсорбция

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение на обкладках снова появится как если бы мы разрядили конденсатор не до нуля. Это явление получило название диэлектрическая абсорбция (диэлектрическое поглощение). Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора.

Подобный эффект можно наблюдать практически на всех типах диэлектриков. В электролитических конденсаторах он особенно ярок и является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. У конденсаторов с твердым диэлектриком (например, керамических и слюдяных) эффект связан с остаточной поляризацией диэлектрика. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с неполярными диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полипропилен и т. п.

Эффект зависит от времени зарядки конденсатора, времени закорочения, иногда от температуры. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом абсорбции, который определяется в стандартных условиях.

Особое внимание в связи с эффектом следует уделять измерительным цепям постоянного тока: прецизионным интегрирующим усилителям, устройствам выборки-хранения, некоторым схемам на переключаемых конденсаторах.

Пьезоэффект

Многие керамические материалы обладают пьезоэффектом — способностью генерировать разность потенциалов при механических деформациях. Диэлектрики некоторых керамических конденсаторов также могут обладать таким свойством. Обычно это проявляется в возникновении помех в электрических цепях вследствие шума или вибрации.

Самовосстановление

В некоторых типах конденсаторов в месте пробоя изоляции прогорают обкладки — и конденсатор продолжает работать с незначительно уменьшенной ёмкостью.

Классификация конденсаторов

Слюдяной герметичный конденсатор в металлостеклянном корпусе типа «СГМ» для навесного монтажа

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

  • Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).
  • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  • Конденсаторы с жидким диэлектриком.
  • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
  • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
  • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка.
  • Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.
Керамический подстроечный конденсатор

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

  • Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
  • Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термо­конденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.
  • Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Также различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.

Сравнение конденсаторов постоянной ёмкости

Тип конденсатора Используемый диэлектрик Особенности/применения Недостатки
Бумажные конденсаторы Бумага/пропитанная бумага Пропитанная бумага широко использовалась в старых конденсаторах. В качестве пропитки использовался воск, масло или эпоксидная смола. Некоторые подобные конденсаторы до сих пор применяются для работы при высоком напряжении, но в большинстве случаев теперь вместо них используют плёночные конденсаторы. Большой размер. Большая гигроскопичность, из-за чего они поглощают влагу из воздуха даже при наличии пластикового корпуса и пропитки. Поглощённая влага ухудшает их характеристики, повышая диэлектрические потери и понижая сопротивление изоляции.
Металлизированные бумажные конденсаторы Бумага Меньший размер, чем у бумажно-фольговых конденсаторов Подходят только для слаботочных применений. Вместо них стали широко применяться металлизированные плёночные конденсаторы.
Полиэтилентерефталатные конденсаторы Полиэтилентерефталатная плёнка Меньше чем бумажные или полипропиленовые конденсаторы со схожими характеристиками. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку или их комбинации. ПЭТ конденсаторы почти полностью заменили бумажные для задач, где требуется работа с прямым (постоянным?) током. Имеют рабочие напряжения вплоть до 60000 вольт при постоянном токе, а рабочую температуру до 125 °C. Обладают невысокой гигроскопичностью. Температурная стабильность ниже чем у бумажных. Могут применяться при низкочастотном переменном токе, но непригодны при высокочастотном из-за чрезмерного нагрева диэлектрика.
Полиамидные плёночные конденсаторы Полиамид Рабочая температура до 200 °C. Высокое сопротивление изоляции, хорошая стабильность, малый тангенс угла потерь. Большие размеры и высокая цена.
Каптоновые конденсаторы Полиимидная плёнка марки Каптон Аналогичны ПЭТ, но обладают значительно более высокой рабочей температурой (вплоть до 250 °C). Дороже ПЭТ. Температурная стабильность ниже чем у бумажных конденсаторов. Также могут применяться только при низкочастотном переменном токе, так как при высоких частотах происходит сильный нагрев диэлектрика.
Полистирольные конденсаторы Полистирол Отличные плёночные конденсаторы общего применения. Имеют отличную стабильность, высокую влагостойкость и малый отрицательный температурный коэффициент, позволяющий использовать их для компенсации положительного температурного коэффициента других компонентов. Идеальны для маломощных высокочастотных и прецизионных аналоговых задач. Максимальная рабочая температура ограничена +85 °C. Сравнительно большие по размеру.
Поликарбонатные плёночные конденсаторы Поликарбонат Имеют лучшее сопротивление изоляции, тангенс угла потерь и диэлектрическую адсорбцию в сравнении с полистирольными конденсаторами. Обладают лучшей влагостойкостью. Температурный коэффициент примерно ±80 ppm. Выдерживают полное рабочее напряжение на всём температурном диапазоне (от −55 °C до 125 °C) Максимальная рабочая температура ограничена на уровне 125 °C.
Полипропиленовые конденсаторы Полипропилен Чрезвычайно низкий тангенс угла потерь, более высокая диэлектрическая прочность, чем у поликарбонатных и ПЭТ конденсаторов. Низкая гигроскопичность и высокое сопротивление изоляции. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку или их комбинации. Плёнка совместима с технологией самолечения, повышающей надёжность. Могут работать на высоких частотах, в том числе при большой мощности, например, для индукционного нагрева (часто вместе с водяным охлаждением), благодаря очень низким диэлектрическим потерям. При более высоких ёмкостях и рабочем напряжении, например от 1 до 100 мкФ и напряжением до 440 вольт переменного тока, могут применяться как пусковые для работы с некоторыми типами однофазных электрических моторов. Более чувствительны к повреждениям от кратковременных перенапряжений или переполюсовке чем пропитанные маслом бумажные конденсаторы.
Полисульфоновые плёночные конденсаторы Полисульфон Аналогичны поликарбонатным. Могут выдерживать полное номинальное напряжение на сравнительно высоких температурах. Поглощение влаги около 0,2 %, что ограничивает их стабильность. Малая доступность и высокая стоимость.
Тефлоновые конденсаторы Тефлон Очень низкие диэлектрические потери. Рабочая температура до 250 °C, огромное сопротивление изоляции, хорошая стабильность. Используются в критичных задачах. Большой размер из-за низкой диэлектрической постоянной, более высокая цена в сравнении с другими конденсаторами.
Металлизированные плёночные конденсаторы ПЭТ или Поликарбонат Надёжные и значительно меньшие по размеру. Тонкая металлизация может использоваться для придания им свойства самовосстановления. Тонкая металлизация ограничивает максимальный ток.
Многоуровневые пластинчатые слюдяные конденсаторы Слюда Преимущества данных конденсаторов основаны на том, что их диэлектрик инертен. Он не изменяется со временем ни физически, ни химически, а также имеет хорошую температурную стабильность. Обладают очень высокой стойкостью к коронным разрядам. Без правильной герметизации подвержены влиянию влажности, что ухудшает их параметры. Высокая цена из-за редкости и высокого качества диэлектрика, а также ручной сборки.
Металлизированные или серебряные слюдяные конденсаторы Слюда Те же преимущества, в дополнение обладают большей устойчивостью к влаге. Более высокая цена.
Стеклянные конденсаторы Стекло Аналогичны слюдяным. Стабильность и частотные характеристики лучше, чем у слюдяных. Очень надёжные, очень стабильные, стойкие к радиации. Высокая цена.
Температурно-компенсированные керамические конденсаторы Смесь сложных соединений титанатов Дешёвые, миниатюрные, обладают превосходными высокочастотными характеристиками и хорошей надёжностью. Предсказуемое линейное изменение ёмкости относительно температуры. Имеются изделия, выдерживающие до 15000 вольт Изменение ёмкости при различном приложенном напряжении, частоте, подвержены старению.
Керамические конденсаторы с высокой диэлектрической постоянной Диэлектрики, основанные на титанате бария Миниатюрнее температурно-компенсированных конденсаторов из-за большей диэлектрической постоянной. Доступны для напряжений вплоть до 50000 вольт. Обладают меньшей температурной стабильностью, ёмкость значительно изменяется при различном приложенном напряжении.
Алюминиевые электролитические конденсаторы Оксид алюминия Огромное отношение ёмкости к объёму, недорогие, полярные. В основном применяются как сглаживающие и питающие конденсаторы в источниках питания. Работа на отказ не нормируется, при расчёте составляет до 500000 часов с температурой 75°C Высокие токи утечки, большое внутреннее сопротивление и индуктивность ограничивают возможность использования их на высоких частотах. Имеют низкую температурную стабильность и плохие отклонения параметров. Могут взорваться при превышении допустимых параметров и/или перегреве, при приложении обратного напряжения. Максимальное напряжение около 500 вольт.
Танталовые конденсаторы Оксид тантала Большое отношение ёмкости к объёму, малый размер, хорошая стабильность, большой диапазон рабочих температур. Широко используются в миниатюрном оборудовании и компьютерах. Доступны как в полярном, так и неполярном исполнении. Твёрдотельные танталовые конденсаторы имеют намного лучшие характеристики по сравнению с имеющими жидкий электролит. Дороже алюминиевых электролитических конденсаторов. Максимальное напряжение ограничено планкой около 50 вольт. Взрываются при превышении допустимого тока, напряжения или скорости нарастания напряжения, а также при подаче напряжения неправильной полярности.
Твердотельные конденсаторы Оксид алюминия, оксид тантала Вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются. Дороже обычных. При 105°С срок службы как у обычных электролитических. Рабочие напряжения до 35 В.
Литий-ионные конденсаторы Ион лития Литий-ионные конденсаторы обладают большей энергоёмкостью, сравнимой с батареями, безопаснее в сравнении с литий-ионными батареями, в которых начинается бурная химическая реакция при высокой температуре. По сравнению с ионисторами они имеют большее выходное напряжение. Удельная мощность у них сравнимa, но плотность энергии у Li-ion конденсаторов гораздо выше. Новая технология.
Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы) Тонкий слой электролита и активированный уголь Огромная ёмкость относительно объёма, маленький размер, низкое эквивалентное последовательное сопротивление. Доступны номиналы в сотни и даже тысячи фарад. Это сравнительно новая технология. Обычно используются для временного питания оборудования при замене батарей. Могут заряжаться и разряжаться бо́льшими токами, чем батареи, что делает их ценными для гибридных автомобилей. Полярные, имеют низкое номинальное напряжение (вольт на конденсаторную ячейку). Группы ячеек соединяются последовательно для повышения общего рабочего напряжения. Относительно высокая стоимость.
Масляные конденсаторы переменного тока Промасленная бумага В основном разрабатывались для обеспечения очень больших ёмкостей для промышленного применения в цепях переменного тока, выдерживая при этом большие токи и высокие пиковые напряжения частотой силовой питающей сети. В их задачи входит пуск и работа электрических моторов переменного тока, разделение фаз, коррекция коэффициента мощности, стабилизация напряжения, работа с контрольным оборудованием и т. д. Ограничены низкой рабочей частотой, поскольку на высоких частотах имеют высокие диэлектрические потери.
Масляные конденсаторы постоянного тока Бумага или её комбинация с ПЭТ Разработаны для работы при постоянном токе для фильтрации, удвоения напряжения, предотвращения образования дуги, как проходные и разделительные конденсаторы При наличии пульсаций требуют уменьшения рабочего напряжения согласно предоставленным производителем графикам. Обладают бо́льшими размерами в сравнении с аналогами с полимерными диэлектриками.
Энергонакопительные конденсаторы Конденсаторная крафт-бумага, пропитанная касторовым маслом или схожей жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, и пластинки из фольги Разработаны для работы в импульсном режиме с высоким током разряда. Лучше переносят изменение полярности напряжения чем многие полимерные диэлектрики. Обычно применяются в импульсных лазерах, генераторах Маркса, для импульсной сварки, при электромагнитной формовке и иных задачах, требующих использования импульсов большой мощности. Имеют большой размер и вес. Их энергоёмкость значительно меньше чем у конденсаторов использующих полимерные диэлектрики. . Не способны к самолечению. Отказ подобного конденсатора может быть катастрофичным из-за большого объёма накопленной энергии.
Вакуумные конденсаторы Вакуумные конденсаторы используют стеклянные или керамические колбы с концентрическими цилиндрическими электродами. Чрезвычайно малые потери. Используются для мощных высоковольтных радиочастотных задач, таких как индукционный нагрев, где даже малые потери приводят к чрезмерному нагреву самого конденсатора. При ограниченном токе искры могут обладать самовосстановлением. Очень высокая цена, хрупкость, большой размер, низкая ёмкость.
12 пФ, 20 кВ вакуумный конденсатор постоянной ёмкости. Два 8 мкФ, 525 В бумажных электролитических конденсатора в радио 1930х годов.[3]

Применение конденсаторов

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

  • Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.
  • Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
  • ИП влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению ёмкости).
  • В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.
  • Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обкладками конденсатора, и ёмкость конденсатора меняется в зависимости от уровня
  • Фазосдвигающего конденсатора. Такой конденсатор необходим для пуска, а в некоторых случаях и работы однофазных асинхронных двигателей. Так же он может применяться для пуска и работы трехфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.
  • Аккумуляторов электрической энергии. В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Так же существуют некоторые модели трамваев в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

См. также

Примечания

  1. «Курс Физики» профессора физико-математических наук А.Гано, перевод Ф.Павленко В.Черкасова, 1882 год.
  2. ГОСТ 2.728-74 (2002). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 25 сентября 2009.
  3. Аббревиатура «MF» использовалась в то время для обозначения микрофарад; «MMF» употреблялась для микро-микрофрад = 10−12 Ф или пикофарад.

Литература

Ссылки

Выбираем конденсаторы в гитару / workshop / Jablog.Ru

Всем привет!

Я довольно давно хочу немного агрейдить свою Burny LP: Звучки поменять, заэкранировать, развести все труЪ проводами, поставить труЪ пуш-пулы, и труЪ конденсаторы.

Поэтому читаю всякое, прикидываю. Ну, и само собой, думал и о том, какие кондеры в темброблок ставить.

Ну, для начала бы неплохо представлять, какие кондеры ставили в брэндовые инструменты прошлого и какие из них считаются труЪ.

Эту инфу я откопал на сайте в статье Dirk Wacker (singlecoil.com), и он еще ведет рубрику в Premierguitar.com. Так что, давайте для начала ее вам приведу.

Конденсаторы в гитарах

Вообще, ведется множество дискуссий о старых конденсаторах и их влияние на звук гитары. Я на этом «собаку съел» и пробовал буквально каждый конденсатор и сравнивал их друг с другом, поэтому я и решил, что пришло время поделиться этой информацией с вами. Для начала я расскажу про самые обсуждаемые типы конденсаторов, чтобы вы знали из-за чего все сыр-бор.

Sprague «Black Beauties» (бумага-масло)

Это, пожалуй, самые обсуждаемые кондеры с почти магическим к ним отношением. Эти конденсаторы родом из конца 1950-х и их можно найти во многих гитарах той эпохи, но они знамениты тем, что стояли в Gibson Les Paul ’58 и Les Paul ’59 (Burst). Некоторые даже говорят, что именно они ответственны за магический звук тех гитар. Black Beauties можно найти с желтыми и красными надписями на 400 и 600 вольт и именно их ставили в гитары того времени.

Конденсаторы «Bumblebee» (Шмель) (бумага-масло)

Шмели довольно схожи с Black Beauities, и я полагаю, что не трудно догадаться, почему они так называются. =) Эти кондеры можно найти в Les Paul конца 1950-х и в других гитарах той эпохи.

Конденсаторы «Tropical Fish» (Тропические рыбки) (пленка)

Эти конденсаторы называются «тропическими рыбками» из-за своих полосок. Они действительно выглядят похожими на тропические рыбки. «Тропических рыбок» часто путают со «шмелями», но это не верно. Эти кондеры можно найти внутри винтажных примочек, квакушек, других эффектов, усилителей…. И также внутри гитар.

«Flat Disc» (Плоский диск). Керамика

Эти старые кондеры в виде диска делали Sprague или Erie. Их можно встретить практически в каждом Fender. И они также встречаются в примочках и усилителях. Их звук сильно отличается от современной керамики.

Sprague «Orange Drop» (Оранжевые капли) (пленка)

Эти конденсаторы до сих пор выпускают Spargue/Vishay и их можно встретить в некоторых высококачественных гитарах, например, PRS. Старые оранжевые каплевидные конденсаторы можно найти в гитарах Fender и, в качестве высокочастотного фильтра, почти в каждом винтажном Telecaster. Более высоковольтные кондеры можно встретить в высококачественных усилителях.

Кондесаторы Silver Mica (Слюденой конденсатор)

Эти конденсаторы имеют типичных «горб» в средних частотах. Их можно встретить в высококачественных усилителях и примочках. Они также используются в качестве фильтра на потенциометрах громкости и, если вам удастся найти нужных номинал, совместно с потенциометром тона. Высокие номиналы найти довольно сложно и они не дешевы.

Конденсаторы Oil-Paper (бумага-масло) (Jensen)

Эти конденсаторы от Jensen можно встретить в high-end и hi-fi аппаратуре, а также в высококачественных усилителях. Они дороги, но многие буквально молятся на них. Их можно использовать в гитарах, если там достаточно места для них.

Ну и к чему весь этот разговор?

Конденсаторы звучат очень по-разному и влияют на конечный звук гитары. Даже если потенциометр тона полностью открыт, то кондер все равно в цепи и можно довольно легко услышать разницу. Не существует правильных или неправильных, плохих или хороших конденсаторов, все зависит от личных предпочтений. Я предлагаю, попробовать самому различные конденсаторы и решить для себя, что же лучше. Я всегда беру конкретную гитару, припаиваю два длинных провода с «крокодилчиками» на концах к тому месту, где должен стоять кондер. Такое приспособление дает возможность сравнивать конденсаторы друг с другом довольно просто и быстро.

Я всегда подбираю конденсаторы под конкретную гитару, т.к. общий звук формируется комбинацией электроники, звукоснимателей для гитары, проводов, примочек и усилителя. Не бойтесь пробовать дешевые и «исторически не верные», не аутентичные конденсаторы с «неправильными» номиналами. Я никогда не использую номиналы, которые рекомендует производитель. Для меня они слишком большие, я использую номиналы от 3300 пФ до 6800 пФ, что делает регулировку тона более удобной.

The End

Автор: Dirk Wacker singlecoil.com

Не знаю, как вам, а мне статья оставила какое-то неполное впечатление. То есть, я так и не понял, что лучше поставить лично мне на мой LP?

По всей видимости, если нужно приближаться к винтажному звучанию, то нужно выбирать из того, что описал Дирк.

А вот после этой видяхи:

Я понял, что париться, в принципе, не стоит. Т.к. уж очень незначительные (но вполне слышимые) изменения в звук вносят различные типы конденсаторов.

Хотя, вот да с дистом, ИМХО, различия более заметны.

А вот как различаются звук в зависимости от номиналов:


Вывод из всего этого такой, что если хочется повозиться, то стоит выбрать кондер самому, тем более что это действительно не так сложно. А если нет, то купить, как сказал AZG на GP:

любую качественную пленку или бумаго-масло на соотвествующий номинал. Шибко высоковольтные не рекомендую, ибо там толстый диэлектрик, который тоже на звук влияет. Оптимал для гитары 50-250В.

И не парить себе мозг.

Как-то так…

PS: Надеюсь, если я что-то где-то упустил или неправильно истолковал, то наши DIY-щики меня поправят.

Что нужно знать при импорте конденсатора

КомпанииПродукцияСтрана
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение Пассат (импортер)Оборудование химическое: Конденсатор рассола Е10, конденсатор смешения Е60, конденсатор смешения Е70, вспомогательный конденсатор Е80, вспомогательный конденсатор Е90, вспомогательный конденсатор Е100, бак теплого раствора БЕЛАРУСЬ
TDK Europe GmbH (дистрибьютер)Конденсаторы низковольтные, напряжение 400 Вольт: конденсатор электролитический алюминиевый, конденсатор металлоплёночный, конденсатор подавления ЭМП, конденсатор фазовый, ГЕРМАНИЯ
Tobias Jensen Production (Фабрика)Конденсаторы постоянной ёмкости алюминиевые электролитические; конденсаторы постоянной ёмкости керамические, конденсаторы постоянной ёмкости медные, конденсаторы постоянной ёмкости бумажные масляные, конденсаторы постоянно ДАНИЯ
Suntan Technology Company Limited (поставщик)Конденсаторы металлопленочные, конденсаторы керамические, конденсаторы полипропиленовые, конденсаторы танталовые КИТАЙ
Shenzhen LT-WY Semiconductor Limited (Фабрика)Конденсатор, модель B32652A0223, напряжение 250В Конденсатор, модель Sh200M0022A5F-0811,напряжение 100В Конденсатор, модель Sh200M0047A5F-1012, напряжение 100В Конденсатор, модель CL31B102KJHNNNE, напряжение 200В Конденсат КИТАЙ
ShenZhen Bilateral Honesty Technology Co. , Ltd. (компания)Аппаратура низковольтная: конденсаторы, серии СВ. Электролитический конденсатор серии С,ЕС. Предохранительный конденсатор модель СХ1 . Дисковый керамический конденсатор, серии СУ КИТАЙ
CABO TECHNOLOGIES CO., LTD (поставщик)КОНДЕНСАТОРЫ ПОСТОЯННОЙ ЕМКОСТИ С ПЛАСТМАССОВЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ — ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЙ КОНДЕНСАТОР 1 МКФ 1600 ВОЛЬТ КОНДЕНСАТОРЫ ПОСТОЯННОЙ ЕМКОСТИ С ПЛАСТМАССОВЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ — КОНДЕНСАТОР ПЛЕНОЧНЫЙ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛИЗИРОВАННОЙ КИТАЙ
Murata Manufacturing Company, Ltd. (поставщик)Керамические конденсаторы, дисковые керамические конденсаторы, керамические чип-конденсаторы, подстроечные керамические конденсаторы, фильтры керамические (конденсаторные сборки), суперконденсаторы с химическим диэлектрико ЯПОНИЯ
«Suntan Technology Company Limited» (завод)Конденсаторы металлопленочные, конденсаторы керамические, конденсаторы полипропиленовые ГОНКОНГ
«AVX Corp. » (производитель)Конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости, конденсаторы подстроечные, проходные фильтры, рабочее напряжение от 50 до 1000В, КОРЕЯ, РЕСПУБЛИКА
DUCATI Energia S.p.A. (завод)Конденсаторы электрические постоянной емкости, конденсаторы электрические переменной емкости, конденсаторы электрические подстроечные, на напряжение от 50 до 1000 В (включительно) переменного тока и от 75 до 1500 В (включи ИТАЛИЯ
Murata Manufacturing Co., Ltd (завод)Конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости, конденсаторы подстроечные, проходные фильтры, рабочее напряжение от 50 до 1000В, ЯПОНИЯ
GUANGDONG CHUNGCHAK HEAVY INDUSTRY CO., LTD. (компания)Первичный конденсатор, Модель HE; Вторичный конденсатор, Модель HE; Третичный конденсатор, Модель HE КИТАЙ
KEMET Electronics Corporation (завод)Конденсаторы электрические постоянной емкости, конденсаторы электрические переменной емкости, конденсаторы электрические подстроечные, на напряжение от 50 до 1000 В (включительно) переменного тока и от 75 до 1500 В (включи КИТАЙ
WUXI JINWANLI ELECTRIC FURNACES CO. , LTD (компания)Конденсаторы электротермические, марки RFM, Конденсатор модель RFM 0.75-1000-0.5S, Конденсатор модель RFM 0.75-1500-0.5S, напряжение от 50 до 1000 В (включительно) переменного тока и от 75 до 1500 В (включительно) постоянн КИТАЙ
ZEZ SILKO, s.r.o. (производитель)Конденсаторы диэлектрические с пропиткой синтетической жидкостью: компенсационные конденсаторы типа: CPAKS, CPAFS, CUAKS, CUAFS, CUBKS, CUBFS, CPEKS, CPEES, CUEKS, CUEFS, CUFKS, CUFFS; конденсаторы средней частоты типа: FR ЧЕШСКАЯ РЕСПУБЛИКА
“Shanghai Ymin Electronic Co.,Ltd” (дистрибьютер)Конденсаторы постоянной емкости: конденсаторы пленочные, электролитические, керамические, алюминиевые электролитические, номинальное напряжение 220 Вольт КИТАЙ
Открытое акционерное общество «Волочиский завод «Номинал» (компания)Конденсаторы электрические постоянной емкости, марки «НОМИНАЛ», модели: КД16-МХХХХХХХХХХХХХХХХХХХ, где «Х» — буквы от «а» до «я», латинские буквы от «a» до «z», цифры от «0» до «9», обозначающие модификации конденсаторов. УКРАИНА
“Changzhou HuaWei Electronic CO.,LTD” (компания)Конденсаторы постоянной емкости: конденсаторы алюминиевые электролитические, номинальное напряжение 220 Вольт КИТАЙ
«G. Klampfer Elektroanlagen GmbH» (компания)Конденсаторы постоянной емкости для электрических цепей с частотой 50/60 ГЦ рассчитанные на реактивную мощность не менее 0,5 кВА, ( конденсаторы силовые), напряжение 400Вольт АВСТРИЯ

Радиолампы, конденсаторы, динамики, ламповые усилители,

     Бумаго-масляные конденсаторы Jensen    

 

                          

 

                         

 

                             

 

Бумаго-масляные конденсаторы Jensen

У нас вы можете . купить  качественные для звука бумага -масляные конденсаторы Jensen  (разработаны и рекомендованы специально для немассовой аудиоаппаратуры класса High-End) Бумага -масляные конденсаторы Jensen изготавливаются только в Дании очень ограниченными партиями и только  вручную. Почему бумага -масляныеспросите вы ? Масло это отсутствие раздражающих слух последствий стрикционного эффекта. Естественность тембров, пластичность, телесность и целостность звучания, теплота и сама жизнь войдут в ваш аудиотракт вместе с конденсаторами Jensen. Мы рекомендуем  использовать эти конденсаторы в качестве проходных в ламповой аппаратуре и в кроссоверах акустических систем. Тестируя и сравнивая по звучанию разные конденсаторы с диэлектриком из  тефлона, станиоли, полистирола, полипропилена, металлизированного полипропилена   всегда лучшими оказывались  бумага -масляные конденсаторы Jensen и  Duelund , что также подтверждается многими зарубежными разработчиками. Бумага -масляные конденсаторы Jensen производятся на основе фольги из  алюминия, меди, олова и серебра в корпусах из алюминия, керамики, позолоченной меди, феноловой бумаги  и с серебряными выводами. Каждый из этих типов конденсаторов Jensen обладает своими неповторимыми особенностями звучания.

Довольно часто задают вопрос «а чем Jensen из  медной фольги  в бумажном корпусе отличается от такого же, но в медном и  алюминиевом корпусе?»

По звуку: в картоне(корпус выполнен из картона) конденсатор другого уровня, характеры похожи, но в картоне: лучше микродинамика,  субъективно шире диапазон воспроизводимых частот как по басу так и по верху, сцена глубже, звук деликатнее, свободнее, все музыкальнее. На вопрос: стоит ли платить почти в 3 раза дороже , каждый решит для себя сам ,но спросив об этом моего товарища  он ответил- безусловно да.

Для достижения бескомпромиссного High End звука ,в сигнальные цепи и блоки питания нужно использовать такие же бескомпромиссные High End радиодетали ; конденсаторы, резисторы ,катушки индуктивности . аудио трансформаторы, -Да это получается дорого ,но в чем отличие дорогого лампового усилителя (и транзисторного) от не дорогого  в основном это комплектующие , исполнение и дизайн усилителей. Сделав в своем усилителе или акустике модернизацию или  апгрейд (кому как больше нравится) вы получите  возможность достигнуть нового — эталона качества High End звучания вашей системы. Электролитические конденсаторы Jensen Audio Grade изготовлены  с высочайшим звуковым качеством. На основе более чем 35-летних исследований фирмы вкупе с интенсивными прослушиваниями были проведены значительные улучшения конструкции по сравнению с электролитами традиционной конструкции: дополнительные слои высококачественного бумаго-тканевого сепаратора, специальная жидкость, анод с мелкозернистой структурой и фольга катода уникального качества, очень плотная укладка для минимизации стрикционного эффекта. Эти высококачественные конденсаторы разработаны на большие напряжения с учетом требования быстрой энергетической отдачи в начальный момент разряда. Эти изделия специально предназначены для блоков питания, прежде всего ламповой немассовой аудиоаппаратуры класса High-End. И, конечно же, электролитические конденсаторы Audio Grade изготовлены с повышенным вниманием к их влиянию на звук.

 

 

 

 

В чем разница между змеевиками конденсатора кондиционера и испарителя?

Разница между змеевиками испарителя и конденсатора кондиционера не ограничивается их расположением в системе. Когда кондиционер не обеспечивает ожидаемого уровня комфорта, многие домовладельцы предполагают, что внутренний генератор прохлады неисправен, и сразу же думают, что им нужен ремонт кондиционера.

Эту проблему можно быстро исключить, поскольку такого компонента нет. Кондиционеры предназначены для отвода тепла, а не для охлаждения.Прохладный комфорт, которым вы наслаждаетесь в своем доме с помощью кондиционера, — это всего лишь побочный продукт эффективной теплопередачи. Функциональная разница между змеевиками испарителя и конденсатора кондиционера является одной из основных сил, перемещающих тепло отсюда туда.

Когда Уиллис Кэрриер запатентовал первый кондиционер в 1906 году, он не зря назвал его кондиционером, а не воздухоохладителем. Карриер не был в первую очередь озабочен охлаждением внутренней части типографии, где он установил эту первую систему.В основном он хотел снизить влажность в помещении, чтобы улучшить контроль качества печати. Так получилось, что его процесс, который конденсировал влажность из воздуха, также извлекал тепловую энергию, создавая более прохладное здание в качестве побочного эффекта.

Сегодня, как и тогда, механический процесс, который эффективно отводит тепло из помещения и перемещает его на улицу, оставляет за собой прохладный комфорт. Змеевики испарителя и конденсатора в кондиционере являются компонентами системы, которые выполняют тяжелую работу по передаче тепла, но работают они совершенно противоположным образом.

Быстрое путешествие по кругу

Конфигурация сплит-системы центрального кондиционера, установленного в типичном жилом доме, включает систему хладагента с замкнутым контуром. Источником жизненной силы системы является хладагент, который непрерывно циркулирует между змеевиками испарителя кондиционера и конденсатора. Хладагент — это химическое вещество с очень высокими теплопоглощающими свойствами и уникальной характеристикой изменения состояния с пара на жидкость и обратно под давлением.

Змеевик испарителя

Отвод тепла из воздуха в помещении и добавление его к хладагенту — это функция змеевика испарителя.Установленный внутри внутреннего воздухообрабатывающего агрегата, испаритель постоянно подвергается воздействию потока теплого воздуха, всасываемого системным вентилятором из отдельных комнат в доме через возвратные каналы. Хладагент, циркулирующий по медным трубкам змеевика, представляет собой холодный пар с температурой около 40 градусов. В этом состоянии теплопоглощающие свойства хладагента максимальны.

Тепловая энергия от воздушного потока теплого дома передается через охлаждаемый медный змеевик и легко поглощается потоком хладагента.За счет тепловой энергии, отбираемой змеевиком, охлаждаемый воздушный поток выталкивается вентилятором в приточные каналы и рассеивается по всему дому. Одновременно с отводом тепла теплый воздух, соприкасающийся с холодными поверхностями змеевика испарителя, вызывает конденсацию, которая снижает уровень влажности в воздушном потоке, «кондиционируя» воздух, как это было разработано Уиллисом Кэрриером более века назад.

После выхода из змеевика испарителя хладагент течет по изолированному трубопроводу к наружному компоненту кондиционера, который обычно находится непосредственно за домом.Этот шкаф содержит как компрессор, так и змеевик конденсатора. Хладагент, поступающий в компрессор, находится под давлением, концентрируя молекулы тепловой энергии и повышая температуру пара хладагента до более чем 100 градусов. Это состояние перегрева обеспечивает эффективную передачу тепловой энергии наружному воздуху даже при высокой температуре наружного воздуха, например, в жаркий летний день.

Змеевик конденсатора

Конструкция змеевика конденсатора аналогична конструкции змеевика испарителя внутреннего блока.Однако разница между испарителем кондиционера и змеевиком конденсатора в точности обратная. В то время как змеевик испарителя забирает тепло из воздуха в помещении, змеевик конденсатора отдает тепло наружному воздуху. Нагрузка тепловой энергии, извлекаемой из вашего дома и сжатой в горячих парах хладагента, быстро высвобождается, когда хладагент циркулирует в змеевике и конденсируется в жидкость. Когда хладагент снимает свою тепловую нагрузку, встроенный в агрегат вентилятор продувает воздух через каналы змеевика конденсатора, и тепло рассеивается в наружном воздухе.

Жидкий хладагент под высоким давлением, покидающий змеевик конденсатора, делает разворот и течет обратно в змеевик испарителя. Расширительный клапан перед испарителем ограничивает поток хладагента, проталкивая его через узкое отверстие и переводя обратно в испаренное состояние, готовое поглощать больше тепловой энергии из вашего дома.

Содержание змеевика

Нет разницы между змеевиками испарителя и конденсатора кондиционера, когда речь идет о необходимости запланировать ежегодную настройку квалифицированным подрядчиком по ОВК.Это важная часть поддержания вашего кондиционера в соответствии со спецификациями производителя по производительности и эффективности. На индивидуальные требования к обслуживанию каждого змеевика влияют их различные функции, а также расположение.

Проблемы с змеевиком испарителя

Поскольку змеевик испарителя постоянно подвергается воздействию воздушного потока, циркулирующего от воздуходувки, на нем может скапливаться пыль или грязь. Когда частицы в воздухе образуют слой на поверхности змеевика, эффективность важнейшей передачи тепла от воздуха к хладагенту снижается.Это может привести к плохой охлаждающей способности и более высоким эксплуатационным расходам, поскольку система работает более длительные циклы включения, чтобы соответствовать настройкам термостата.

Еще одним фактором, специфичным для змеевика испарителя, является загрязнение плесени. Споры плесени, находящиеся в спящем состоянии, находятся среди микроскопических частиц, циркулирующих в воздушном потоке системы HVAC. Как только эти споры контактируют с поверхностями змеевика, влажными от фактора конденсации, присутствие влаги активирует спящие споры и приводит к активному росту плесени.Подобно грязи и пыли, за исключением более стойких, рост плесени на поверхностях змеевика испарителя влияет на надлежащую теплопередачу. Если оставить расти, рост плесени внутри воздушных каналов змеевика может в конечном итоге полностью перекрыть поток воздуха и вызвать отключение системы.

Обслуживание змеевика испарителя

В большинстве систем змеевик испарителя герметизирован внутри воздухообрабатывающего агрегата и может быть недоступен для среднего мастера. Однако ежегодное обслуживание квалифицированным специалистом по HVAC включает осмотр змеевика и очистку для удаления пыли и грязи.Если будут обнаружены признаки роста плесени, техник будет использовать одобренные EPA биоциды для дезинфекции змеевика испарителя, а также поддона для сбора конденсата под змеевиком.

Проблемы с змеевиком конденсатора

Основное различие между змеевиками испарителя и конденсатора кондиционера, когда дело доходит до технического обслуживания, заключается в том, что конденсатор расположен на открытом воздухе и подвергается воздействию элементов. Поверхности змеевика могут накапливать переносимые ветром пыль и грязь, а также такой мусор, как опавшие листья и обрезки травы.С другой стороны, поскольку змеевики конденсатора не генерируют конденсационную влагу, как змеевик испарителя, плесень обычно не является проблемой.

Обслуживание змеевика конденсатора

Отключение электропитания наружного блока один раз в год и промывание змеевика садовым шлангом — хороший способ сохранить эффективность змеевика конденсатора. Кроме того, необходимо проверить верхнюю решетку вентилятора на предмет повреждений от упавшей конечности или других предметов.

Для наружного конденсатора также требуется открытое пространство со всех сторон, чтобы облегчить свободный поток воздуха во впускные отверстия змеевика.Обрежьте любую вторгающуюся растительность, чтобы вокруг устройства оставалось свободное пространство не менее двух футов.

Проблемы с хладагентом

Низкий уровень хладагента может повлиять на работу змеевиков испарителя и конденсатора. Когда устанавливается новый центральный кондиционер, внутренний и внешний блоки поставляются предварительно заправленными хладагентом. При грамотной установке профессионального кондиционера технические специалисты будут измерять уровень хладагента перед установкой и после того, как устройство будет испытано. Когда этого не происходит и хладагента недостаточно, агрегат может хронически не работать как с точки зрения энергоэффективности, так и с точки зрения эффективного охлаждения.По иронии судьбы, низкие уровни хладагента могут также вызвать чрезмерное охлаждение поверхностей змеевика испарителя, замораживание конденсата и запуск последовательности событий, которая в конечном итоге приводит к обледенению змеевика, которое может привести к отключению системы.

Во время ежегодного технического обслуживания специалистом по HVAC измерение уровня хладагента также является стандартной процедурой. В кондиционерах хладагент не используется так, как в автомобиле используется моторное масло, и они требуют периодической дозаправки. Если обнаруживается низкий уровень хладагента, причиной почти всегда является утечка.Обнаружение утечек сосредоточится на змеевике испарителя, змеевике конденсатора и соединениях в трубопроводе хладагента.

Чтобы узнать больше о разнице между змеевиками испарителя и конденсатора кондиционера и убедиться, что ваш змеевик находится в оптимальном состоянии, обратитесь в службу регулярного технического обслуживания кондиционеров Griffith Energy Service или позвоните по телефону 888-474-3391.

Изображение предоставлено Shutterstock.com

Как заменить конденсатор переменного тока

Конденсаторы переменного тока

являются важным компонентом системы кондиционирования воздуха вашего автомобиля.Конденсатор переменного тока передает тепло от хладагента в атмосферу и, таким образом, сравним с радиатором вашего двигателя по функциям.

Вот как это работает: хладагент перекачивается из компрессора кондиционера в конденсатор в виде горячего газа. Воздух, проходящий через охлаждающие ребра конденсатора, снижает температуру этого горячего газообразного хладагента, и этот газообразный хладагент «конденсируется» в жидкость, которая затем дозируется клапаном в испаритель в салоне вашего автомобиля.В испарителе этот жидкий хладагент мгновенно превращается (кипит) обратно в пар, потому что он поглощает тепло от вашего салона. Затем пар, содержащий тепло, втягивается в сторону «низкого давления» компрессора, которая сжимает его обратно в конденсатор, начиная цикл хладагента заново.

Примеры неисправностей, которые обычно наблюдаются в конденсаторах переменного тока, включают внешнее повреждение ребер или трубок, утечки из точечных отверстий и засорение проходов. Когда это происходит, обычно необходимо заменить конденсатор (за исключением незначительных повреждений ребер, которые можно выпрямить с помощью гребня для ребер).В этой статье кратко описывается процедура, необходимая для замены типичного конденсатора переменного тока.

  • Предупреждение : система кондиционирования воздуха находится под очень высоким давлением, до нескольких сотен фунтов на квадратный дюйм при работе, и, таким образом, вы можете получить серьезные травмы (ослепнуть или получить стойкие ожоги от обморожения), если содержащийся в ней газообразный хладагент не будет восстановлен должным образом. Также обратите внимание, что выпуск хладагента в атмосферу является незаконным, и поэтому, если у вас нет оборудования для рекуперации, вы должны проконсультироваться со специалистом, который обычно имеет лицензию, сертификат и узкоспециализированное обучение.

Часть 1 из 3: Слив и возврат хладагента переменного тока

Шаг 1: Подсоедините набор манометров коллектора . Если посмотреть на набор манометров, то будет 3 шланга.

Все соединения должны быть герметичными и герметичными. Обратите особое внимание на сменные резиновые прокладки на концах шлангов. Если есть утечки, хладагент вытечет в воздух, и вы не сможете должным образом вакуумировать систему. Желтый шланг пойдет к эвакуационной машине.Из машины для утилизации он поступает в резервуар для утилизации.

Синий шланг подойдет к порту низкого давления (20-50 фунтов на квадратный дюйм в рабочем состоянии). Красный шланг подойдет к порту высокого давления (175-300 фунтов на квадратный дюйм в рабочем состоянии). При работающем двигателе проверьте давление на стороне высокого и низкого давления на соответствие спецификациям, изложенным в заводском руководстве по обслуживанию. Не используйте общие (для всех автомобилей) ссылки, так как у разных производителей есть существенные различия в спецификациях.

  • Предупреждение : автомобильный хладагент является химическим веществом, регулируемым EPA. Действия по восстановлению должны выполняться только сертифицированным специалистом по обращению с хладагентом с лицензией Раздела 608. Хладагент нельзя намеренно выпускать в воздух. Это может привести к уголовному преследованию и крупному штрафу и тюремному заключению в случае признания виновным. Если вам неудобно выполнять работу по восстановлению переменного тока должным образом и вы не имеете сертификата EPA, то восстановительную часть ремонта лучше оставить профессионалам.

Шаг 2: Восстановите хладагент . Многие машины для утилизации требуют, чтобы шланги были очищены от воздуха перед использованием.

Следуйте инструкциям и прочистите шланги.

Шаг 3: Дайте машине восстановить хладагент . Откройте клапаны на стороне высокого и низкого давления на машине и позвольте машине собрать хладагент.

Процесс восстановления будет завершен, когда показания датчиков упадут до нуля и машина сообщит, что процесс завершен.

Часть 2 из 3: Снятие и замена конденсатора

Необходимые материалы

  • Уплотнительное кольцо линии переменного тока
  • Набор инструментов для коллектора переменного тока
  • Бак для утилизации хладагента переменного тока
  • Базовый комплект головок
  • Конденсатор
  • Защита глаз
  • Хладагент R134
  • Вакуумный насос
  • Набор гаечных ключей

Шаг 1: Удаление предметов на пути . Удалите детали, которые мешают конденсатору.Проконсультируйтесь с заводским руководством по обслуживанию.

Сюда могут входить радиатор автомобиля, вентиляторы радиатора и конденсатора, решетки, фары, монтажные кронштейны, стопорная скоба, опоры и в некоторых случаях бампер. Пока не снимайте конденсатор с его креплений, просто снимите мешающие детали. Детали, которые необходимо удалить, и способ их снятия сильно различаются от машины к машине. Проконсультируйтесь с заводским руководством по обслуживанию.

Шаг 2: Отсоединение линий переменного тока к конденсатору .Перед снятием конденсатора переменного тока с автомобиля необходимо отсоединить линии переменного тока.

При снятии трубопроводов хладагента надевайте защитные очки и, желательно, маску для лица на случай, если останется остаточное давление. Имейте в виду, что система содержит (или содержит) не только хладагент, но и масло хладагента, которое может брызнуть вам в лицо. Масла, используемые с R134a, вредны для глаз и кожи. Стиль и точная процедура снятия линии переменного тока будет отличаться от автомобиля к автомобилю.

В большинстве случаев трубопроводы либо крепятся к конденсатору болтами, либо представляют собой жесткую линию, которую необходимо удалить гаечным ключом.Линии, присоединяемые к конденсатору, будут иметь уплотнительные кольца. Осмотрите уплотнительные кольца на предмет повреждений, которые могут указывать на прошлую или текущую утечку. Однако, независимо от того, как уплотнительные кольца «выглядят», НИКОГДА нельзя использовать повторно. Убедитесь, что заменяемые уплотнительные кольца имеют правильный размер.

Шаг 3: Снимите конденсатор . Теперь крепежные болты для конденсатора будут удалены. В некоторых автомобилях радиатор и конденсатор устанавливаются вместе.

После удаления болтов медленно снимите конденсатор, чтобы убедиться, что не осталось болтов и чтобы он не зацепился за проводку или шланги.

Шаг 4: Установите новый конденсатор . С удаленным конденсатором сравните его с новой деталью.

Убедитесь, что новый и старый конденсаторы точно соответствуют друг другу и что у них одинаковые места для установки, особенно если заменяемый конденсатор не является заводской запчастью OEM. Предпочтительной практикой является использование деталей, поставляемых заводскими дилерами OEM, но если вы выбираете «вторичный рынок», внимательно проверьте все размеры и крепления. Если есть несоответствия, не устанавливайте. Конденсаторы содержат некоторое количество системного масла.Проконсультируйтесь с заводским руководством по обслуживанию (FSM) и залейте необходимое количество нового масла хладагента (из нового герметичного контейнера, чтобы не было влаги) в одно из отверстий линии хладагента конденсатора. Обычно требуется около 30 граммов масла, но проконсультируйтесь с вашим FSM. Затем установите новый конденсатор с помощью монтажных кронштейнов.

Шаг 5: Переустановите линии переменного тока . Следующим шагом будет замена уплотнительных колец на линиях переменного тока, идущих к конденсатору.

  • Примечание : Эти уплотнительные кольца можно использовать только один раз, и их необходимо заменить, иначе ваша система будет протекать.

Смажьте уплотнительные кольца системным маслом, чтобы обеспечить хорошее уплотнение. После замены уплотнительных колец трубопроводы можно снова прикрутить к конденсатору. Как только они будут прикручены и затянуты в соответствии со спецификациями, вы можете переходить к следующему шагу.

Поскольку вы открыли систему в атмосферу для замены конденсатора, в нее попал воздух, содержащий влагу. Поэтому приемник / осушитель в вашей системе НЕОБХОДИМО заменить.

Если вы не замените его, вы рискуете получить циркулирующую влагу в вашей системе, которая может периодически замерзать и блокировать расширительный клапан системы, вызывая циклическую потерю охлаждения, поскольку вода замерзает, а затем оттаивает в бесконечном цикле.В инструкциях по установке осушителя также будет указано, что определенное количество системного масла должно быть добавлено в новый осушитель, чтобы заменить потерянное в старом утилизированном осушителе.

Шаг 6: Установите на место снятые детали, чтобы получить доступ . Установите на место все снятые детали, чтобы получить доступ к конденсатору.

Сюда могут входить бампер, защелка капота, решетки, опоры и кронштейны. Как только все это будет на месте, осталось сделать лишь несколько последних штрихов.

Часть 3 из 3: Заключительные проверки, эвакуация и перезарядка

Необходимый материал

Шаг 1. Поместите систему переменного тока в вакуум .Перед добавлением нового хладагента систему кондиционирования необходимо поместить в вакуум.

Это можно сделать с помощью рекуперационной машины или с помощью манометрического коллектора и вакуумного насоса. Боковые линии высокого и низкого давления должны быть подсоединены к вакуумному насосу.

Систему помещают в вакуум не менее 30 минут, желательно дольше. Как долго система должна находиться в вакууме, зависит от высоты и количества испаряемой влаги (именно поэтому вам нужна новая сушилка — чтобы свести влажность к минимуму).FSM даст совет относительно продолжительности эвакуации для вашей марки и модели. Правильная эвакуация гарантирует удаление всей влаги и воздуха из вашей системы.

Когда система переменного тока находится в вакууме, вы можете понять, есть ли большие утечки (обратите внимание, что только испытание давлением азотом при давлении около 200 фунтов на квадратный дюйм покажет небольшие утечки). Автомобиль не достигнет вакуума, если в автомобиле есть большая утечка. Вакуумный насос будет продолжать работать, но рекомендуемый вакуум никогда не будет достигнут.

Если вы выключите вакуумный насос на 10 минут и посмотрите на манометрическое давление, то при отсутствии больших утечек стрелка манометра должна оставаться устойчивой. В противном случае это указывает на наличие утечки, которую необходимо устранить перед добавлением хладагента.

Однако, если вы действительно хотите провести профессиональный тест на утечки, создайте в системе давление 200 фунтов на квадратный дюйм с помощью инертного сухого азота и пары унций хладагента, вынюхивая утечки, используя (например) инфракрасный детектор утечки хладагента Fieldpiece.Но даже этот тест не является оптимальным, поскольку вы проводите тестирование в статических, а не в динамических (рабочих) условиях, когда утечки будут наиболее очевидными.

Шаг 2. Зарядите AC . Как только система кондиционирования воздуха проработает в вакууме в течение 30 минут и утечки не обнаружены, автомобиль готов к зарядке.

В современных системах переменного тока количество заряда указано в десятых долях унции. Следовательно, система кондиционирования не будет работать с максимальной эффективностью при слишком большом или слишком малом количестве хладагента.Убедитесь, что вы используете тот же хладагент, который использовался в вашем автомобиле. Обычно это R134a для современных автомобилей в США, построенных после начала 1990-х годов. Эту информацию можно найти в руководстве пользователя или на сервисной бирке переменного тока на нижней стороне капота.

После определения точного количества добавляемого хладагента агрегат переменного тока можно использовать для зарядки системы.

Зарядка выполняется при работающем двигателе со скоростью 1500 об / мин или более и подключенном только порте низкого давления.Система заполняется до тех пор, пока не будет добавлено указанное количество (см. Ярлык FSM или подкапотного транспорта). Если используется машина переменного тока, количество заряда может быть установлено, если вы используете коллектор и набор манометров, уровень должен быть установлен на основе использования шкалы или низкого и высокого бокового давления.

  • Предупреждение : Как и все другие процедуры, описанные в этой статье, зарядка системы переменного тока должна выполняться только лицензированным специалистом по обращению с хладагентом или сертифицированным техником. Это делается для того, чтобы избежать штрафов или, что наиболее важно, ущерба окружающей среде или себе, вызванного неправильным обращением с хладагентом.

Шаг 3: Проверка работоспособности . После того, как все ремонтные работы завершены и кондиционер автомобиля заряжен, пора проверить, окупились ли все ваши планы, разумный выбор компонентов для замены, испытания и ремонт.

При работающем двигателе включите систему кондиционирования и дайте системе стабилизироваться в течение 5 минут. Разница между температурой окружающей среды (наружной температурой) и температурой холодного воздуха в центральном выпускном отверстии должна быть не менее 40 градусов.Когда автомобиль остынет, это доказывает, что кондиционер работает, и теперь вы можете наслаждаться приятной прохладой.

Замена основных компонентов системы переменного тока, таких как конденсатор, может показаться сложной задачей, но ее можно решить с небольшой помощью. Этот ремонт окупается в долгосрочной перспективе, поскольку он не только намного более терпим при работающем кондиционере, но и система переменного тока действительно может обезопасить вас, если автомобиль сломается в жаркой среде.

В некоторых случаях может быть проще сделать этот ремонт за вас, пока вы отдыхаете дома или на работе.Один из мобильных механиков YourMechanic будет рад приехать к вам домой или на работу и произвести замену конденсатора.

Конденсаторы

— обзор | Темы ScienceDirect

4.4.2 Конденсатор водяного пара при сублимационной сушке

Конденсатор водяного пара, также называемый «улавливателем пара», предназначен для улавливания водяного пара, сублимированного и десорбированного из материалов, и превращения воды в лед путем десублимации. . Тогда лед растает и стечет. В этом процессе необходимо максимально предотвратить попадание водяного пара в вакуумную систему.

В системе сублимационной сушки объемный расход водяного пара очень велик. Из таблицы 2.2 известно, что при давлении 1 Па (соответствующая температура насыщения составляет около -60 ° C) удельный объем водяного пара составляет до 9,1 × 10 4 м 3 / кг. Если в материалах содержится 10 кг воды и необходимое время сушки составляет 8 часов, средняя скорость откачки будет до 1,14 × 10 5 м 3 / кг. Обычным механическим вакуумным насосом трудно достичь такой высокой скорости откачки, а вакуумный насос не может пропускать столько водяного пара.Иногда паровой эжектор может достигать этой требуемой скорости откачки водяного пара, но его предельное давление не может удовлетворять требованиям сублимационной сушки.

Следовательно, большое количество водяного пара может быть удалено только конденсатором водяного пара. Конденсатор должен не только достигать очень низкой температуры, но также иметь достаточную охлаждающую способность и площадь теплообмена. Согласно Таблице 2.2, при давлении 1 Па (соответствующая температура насыщения составляет около -60 ° C) скрытая теплота сублимации составляет 2836.27 кДж / кг. Если скрытая теплота десублимации также оценивается в соответствии с этим значением, то для улавливания водяного пара при -60 ° C с массовым расходом 1 кг / ч холодильная система должна обеспечивать охлаждение примерно 0,79 кВт. емкость при температуре ниже — 60 ° С. Эта охлаждающая способность довольно высока, потому что охлаждающая способность системы охлаждения будет быстро уменьшаться с понижением температуры испарения.

Водяной пар, сублимированный и десорбированный из материалов, превращается в лед путем десублимации на конденсаторе; это неустойчивый процесс.На начальной стадии сублимации сублимируется много водяного пара; в то время толстый слой льда еще не образовался на внешней поверхности конденсатора, поэтому десублимация водяного пара происходит очень быстро из-за небольшого теплового сопротивления. После периода сушки высыхающий слой материалов становится толще, сопротивление выходу пара увеличивается, а массовый расход пара становится ниже. При этом слой льда на поверхности конденсатора становится толще, а тепловое сопротивление увеличивается.Таким образом, скорость десублимации пара на поверхности конденсатора снижается.

При давлении лПа (соответствующая температура насыщения составляет около -60 ° C) плотность льда составляет

ρ = 0,925 × 10 3 кг / м 3 , скрытая теплота сублимации составляет r = 2836,27 кДж / кг, а теплопроводность составляет к = 2,91 Вт / (м · К) = 10,48 кДж / (м · К · ч) [6 , 13] .

(В некоторых литературных источниках теплопроводность льда рассматривается как теплопроводность замороженных пищевых продуктов, например, значение k = 6.3 кДж / (м · К · ч). Фактически теплопроводность замороженных продуктов намного ниже, чем у льда [6] )

На 1 м 2 наружной поверхности конденсатора, если толщина слоя льда достигает δ = 1 см = 0,01 м. , производительность десублимации составляет около

(4,5) G = F × δ × ρ = 1м2 × 0,01 м × 0,925 × 103 кг / м3 = 9,25 кг

Если температура испарения хладагента внутри конденсатора остается неизменной, толщина лед станет толстым, и термическое сопротивление увеличится.В результате температура десублимации повысится, а скорость сублимации замедлится. Как правило, толщина слоя льда более 1 см не ожидается. При слишком толстом слое льда «таяние льда» (обычно называемое «размораживанием») должно выполняться вовремя. Размораживание на стадии сушки может повлиять на качество лиофилизированных продуктов, поэтому площадь конденсатора должна быть достаточно большой, а его конструкцию необходимо тщательно продумать, чтобы толщина слоя льда на самой внешней поверхности конденсатора в основном была равной. униформа.

Скорость десублимации зависит от нескольких факторов, включая давление пара на поверхности конденсатора, содержание водяного пара и толщину слоя льда, а также температуру хладагента (или вторичного хладагента) внутри конденсатора. Падение температуры в слое льда является частью общей разницы температур между внешним газом и внутренним хладагентом конденсатора. Чем ниже температура хладагента, тем больше общая разница температур и тем выше скорость десублимации.

Термическое сопротивление слоя льда составляет одну часть от общего теплового сопротивления теплопередачи. Если заданы толщина и разность температур между двумя сторонами слоя льда, расход тепла через конденсатор можно оценить по теплопроводности слоя льда.

При давлении 1 Па (соответствующая температура насыщения составляет около -60 ° C), если толщина слоя льда δ составляет 1 см, а разница температур Δ T двух сторон составляет 2,7 K, скорость теплового потока это

(4.6) q = κΔTδ = 10,48кДжм⋅K⋅ч × 2,7K0,01м = 2830кДж / м2⋅ч

В этих условиях десублимация составляет

. разность температур Δ T составляет 5 К, расход тепла становится 6550 кДж / (м 2 · ч), а скорость десублимации становится равной 2,3 кг / (м 2 · ч).

Вышеупомянутое обсуждение касается десублимации водяного пара. Если во время десублимации вода превратится не в лед, а в иней, условия теплопередачи значительно ухудшатся.Это связано с тем, что теплопроводность инея намного ниже, чем у льда (только одна десятая часть льда), а плотность инея намного меньше, чем у льда, поэтому слой инея будет очень толстым.

Улучшение конструкции и экспериментальное исследование кожухотрубного конденсатора для извлечения бионефти из быстрого пиролиза биомассы пшеничной соломы

Конструкция кожухотрубного конденсатора для паров биомасла

В настоящем исследовании кожухотрубный противоточный механизм конденсатор выбран для конденсации горячего пара биомасла.Кожухотрубный конденсатор противоточного типа состоит из кожуха и трубки или ряда трубок, в которых охлаждающая вода циркулирует по трубам, а горячий пар биомасла циркулирует в кожухе вокруг водяных труб. Некоторая часть сконденсированного пара биомасла приводит к образованию смол и осаждению на поверхности труб, которые необходимо очистить. Поэтому для открытия корпуса с целью очистки внешней поверхности трубок охлаждающей воды использовалась разъемная оболочка. Биомасло имеет кислую природу, поэтому выбранный материал корпуса и трубки конденсатора должен быть инертным по отношению к парам биомасла.Поэтому в качестве материала кожухотрубных материалов была выбрана нержавеющая сталь 304. Свойства нержавеющей стали 304 показаны в Таблице 1.

Таблица 1 Свойства для сплавов нержавеющей стали 304 [21]

Общая формула для теплопередачи через поверхность конденсатора дается формулой. (1).

$$ Q = U {A} _ {s} \ Delta {T} _ {m} $$

(1)

где, Q = Теплопередача в единицу времени, Вт; U = Общий коэффициент теплопередачи, Вт / м 2 ° C; A с = Площадь теплообмена, м 2 ; \ (\ Delta {T} _ {m} \) = Средняя разница температур в конструкции теплообменника, ° C.Такие параметры, как диаметр оболочки, диаметр трубы, расположение трубы, длина трубы и т. Д., Рассчитываются с использованием метода логарифмической средней разности температур (LMTD) [12]. За счет сохранения энергии для конденсаторной системы и принятия температуры газа на выходе равной 50 ° C, температура охлаждающей воды на выходе рассчитывается по формуле. (2).

$$ Q = \ dot {m} _ {h} \; {\ text {C}} _ ​​{{{\ text {ph}}}} \; \ left ({t_ {h2} — t_ {h3 }} \ right) = \ dot {m} _ {c} {\ text {C}} _ ​​{{{\ text {pc}}}}} \ left ({t_ {c2} — t_ {c1}} \ right ) $$

(2)

где, \ (\ dot {{m} _ {h}} \) и = \ (\ dot {{m} _ {c}} \) массовый расход горячей и холодной жидкости, кг / с, C ph и C pc = удельная теплоемкость горячей и холодной жидкости, кДж / кг.Все значения температуры указаны в градусах Цельсия ( o C), \ ({t} _ {{h} _ {1}} \) и \ ({t} _ {{h} _ {2}} \) = температура горячей жидкости (пара) на входе и горячей жидкости (газов) на выходе, \ ({t} _ {{c} _ {1}} {\ text {and}} \, {t} _ {{c} _ { 2}} \) = температура холодной жидкости (воды) на входе и холодной жидкости (воды) на выходе.

Теперь метод «средней логарифмической разности температур» (LMTD или \ ({\ theta} _ {m} \)) используется для определения длины и других параметров, таких как площадь поверхности трубок охлаждающей воды и т. Д. LMTD — это рассчитывается по формуле.(3).

$$ \ theta_ {m} = \ frac {{\ left ({t _ {{h_ {1}}} — t _ {{c_ {2}}}} \ right) {} {-} {} \ left ({t _ {{h_ {2} -}} t _ {{c_ {1}}}} \ right)}} {{{\ text {log}} \ frac {{t _ {{h_ {1}}} — t _ {{c_ {2}}}}} {{t _ {{h_ {2} -}} t _ {{c_ {1}}}}}}} = \ frac {{\ theta_ {2} — \ theta_ { 1}}} {{\ log \ frac {{\ theta_ {2}}} {{\ theta_ {1}}}}} $$

(3)

Теперь, используя уравнение. (1), требуемая площадь поверхности теплопередачи трубы конденсатора рассчитывается по формуле. (4),

$$ {A} _ {s} = \ frac {\ mathrm {Q}} {\ mathrm {U} {\ theta} _ {m}} $$

(4)

Т.к. длина кожуха конденсатора ограничена, а диаметр трубки охлаждающей воды выбирается из каталога производителя.Затем площадь поверхности одной трубы, имеющей длину, эквивалентную длине конденсатора, рассчитывается по формуле. (5).

$$ {\ text {A}} _ {t} = \ pi d L $$

(5)

где d = диаметр трубы, L = длина трубы как длина кожуха конденсатора.

Теперь количество требуемых трубок для охлаждающей воды, «n», определяется формулой. (6)

$$ n = \ frac {{\ text {Общая площадь поверхности, необходимая для одной трубы выбранного диаметра}}} {Поверхность \; площадь \; из\; одинарная \; трубка \; эквивалент \; к\; длина\; из \; конденсатора \; оболочки} = \ frac {{A_ {s} {}}} {{A_ {t}}} $$

(6)

Для улучшения теплопередачи и максимального извлечения биомасла сегментные перегородки помещены в кожухотрубный конденсатор для направления потока пара.Это способствует увеличению продолжительности потока пара и лучшему охлаждению. Высота перегородки была выбрана в три четверти диаметра обечайки [22].

При проектировании компактного конденсатора с фракционной конденсацией паров биомасла изначально длина кожуха конденсатора была принята равной 1000 мм, а диаметр кожуха — 168 мм. Другие взятые параметры: расход продувочного газа \ ({\ dot {m}} _ {h} \) = 0,0007 кг / с, расход охлаждающей воды \ (\ dot {{m} _ {c}} \) = 0,6 кг / с, C ph = 1,5 кДж / кг · K, температура пара на входе \ ({t} _ {{h} _ {1}} \) = 110 ° C (температура пара на выходе из реактора пиролиза), температура газа на выходе \ ({t} _ {{h} _ {2}} \) = 50 ° C (как желаемая температура газа на выходе) и температура охлаждающей воды \ ({t} _ {{c} _ {1} } \) = 27 ° С.Используя уравнения. (1), (2), (3), (4), (5) и (6), расчеты были выполнены, и технические характеристики сконструированного конденсатора приведены в таблице 2.

Таблица 2 Технические характеристики конденсатора

Разработка теплообменника

Кожухотрубный противоточный теплообменник был разработан с использованием проектных спецификаций, показанных в таблице 2. Кожухотрубный конденсатор состоит из двух входов и двух выходов для пара и охлаждающей воды. Остальные три выхода, предусмотренные в оболочке, предназначены для добычи произведенного бионефти.Оболочка состоит из шести сегментных перегородок и пяти труб. На равных расстояниях предусмотрены перегородки, которые разделяют оболочку на различные зоны. Пространство между впуском пара и второй перегородкой называется Зоной-1. Пространство между второй и четвертой перегородкой называется зоной-2, а пространство между четвертой и шестой перегородкой называется зоной-3. Термопары в разных местах были предусмотрены для наблюдения за температурой пара в различных зонах оболочки. Предусмотрен манометр для определения разницы давлений в корпусе конденсатора.Разъемный кожух имеет возможность открываться сверху и по бокам, поскольку он был собран с помощью гайки и болта, что обеспечивает преимущества периодической очистки кожуха и трубок. На рис. 1 представлена ​​геометрическая модель и детали разработанного конденсатора.

Рис. 1

Геометрическая модель и детали конденсатора

Экспериментальная установка для пиролиза

Экспериментальная установка пиролизной установки с непрерывным псевдоожиженным слоем для скорости подачи 5 кг / ч показана на Рис. Экспериментальная установка состоит из бункера для подачи заданной биомассы в реактор с псевдоожиженным слоем, блока генерации и подачи продувочного газа, циклонного сепаратора и конденсатора.Резистивный нагревательный элемент использовался для нагрева биомассы для пиролиза в диапазоне температур 350–550 ° C. Газообразный азот из генератора азота использовали в качестве продувочного газа для переноса образовавшегося пара. Установка была снабжена циклонным сепаратором, который отделяет полукокс и уносит чистый горячий пар биомасла. Горячий пар биомасла, полученный при пиролизе, использовался в качестве сырья для конденсатора пара. Сырье — натурально высушенная пшеничная солома с размером частиц от 1,0 до 15 мм и влажностью 6–9% мас., использовался в качестве сырья для реактора пиролиза.

Рис. 2

Противоточный конденсатор кожухотрубного типа использовался для конденсации горячего пара биомасла в жидкое масло. Пар биомасла проходил через кожух, а охлаждающая вода при температуре воздуха 27 ° C циркулировала по трубкам. Пары биомасла поступают в конденсатор в диапазоне температур 100–110 ° C. Параметрическое исследование проводилось путем изменения расхода охлаждающей воды и продувочного газа. Расход охлаждающей воды варьировался от 1000 до 3000 л / ч, а расход продувочного газа — от 20 до 60 л / мин.Скорость потока регулировалась регулирующим клапаном и наблюдалась в ротаметре. Температурные колебания наблюдались термопарами типа K и J, установленными на входе и выходе пара и охлаждающей воды, а также в различных зонах кожуха конденсатора. Также наблюдалась и регистрировалась температура в различных зонах конденсатора. Экспериментальная установка пиролизно-конденсаторной установки показана на рис. 2.

Произведенное бионефть собирали из точек сбора конденсата, предусмотренных в конденсаторе.Производство биомасла измерялось на основе массы с использованием электронных весов и вес. процент бионефти был рассчитан с использованием уравнения. (7).

$$ {\ text {Производство био-нефти}} = \ frac {{Масса \; из \; \; био-нефти \; собранного}} {{Общая \; масса \; \; сырья \; потреблено}} \ раз 100 \% $$

(7)

пароструйные эжекторы, паровые эжекторы, эжекторы, вакуумные конденсаторы, эжекторы Грэма, атмосферное давление, перегонка сырой нефти, насосы замораживания, HEI, TEMA, HTRI, перерабатывающая промышленность, жидкостные кольцевые насосы, жидкостные кольцевые вакуумные насосы, технологические конденсаторы

Пароструйные эжекторы Graham используются во многих сферах по всему миру.Некоторые из этих приложений включают:

  • Перегонка сырой нефти
  • Нефтехимические процессы
  • Дезодорация пищевого масла
  • Органические мотивированные системы
  • Работа завода по производству удобрений
  • Тепловые компрессоры
  • Гибридные вакуумные системы
  • Вакуумная дегазация металлов
  • Космическое моделирование

Перегонка сырой нефти
На заводах по переработке автомобильного газа и смазочного масла эжекторные системы находят множество применений.Типичными областями применения являются вакуумная перегонка сырой нефти, перегонка смазочного масла, вакуумный испаритель и гидрообессеривание газойля. Эжекторные системы Graham поддерживают большинство приложений вакуумной дистилляции нефтеперерабатывающих заводов по всему миру. У нас есть программы компьютерного моделирования, которые точно моделируют углеводороды в верхней части вакуумной башни, и у нас есть специальные конструкции конденсаторов для работы со смесями смешиваемых углеводородов и пара в присутствии больших объемов неконденсируемых газов.

Наша конструкция вакуумного конденсатора поддерживает эжекторные системы, обеспечивая точное моделирование равновесия пар / жидкость, оптимальную эффективность конденсации и минимальные потери давления в конденсаторе.

Нефтехимические процессы
Нефтехимические процессы являются вакуумно-интенсивными, и существуют требования к одно-, двух-, трех- и четырехступенчатым эжекторным системам. Общие процессы включают кумол, фенол, этиленгликоль / оксид этилена, мономер этилбензина / стирола, амины, спирты и капролактам, и это лишь некоторые из них. Грэм обладает обширными знаниями в области проектирования, применения и интеграции эжекторных систем в нефтехимическую промышленность.

Дезодорация пищевого масла
Заводы по производству пищевых масел используют эжекторные системы Graham для дезодорации.Это четырехступенчатые эжекторные системы, работающие в диапазоне от 1 до 3 торр. Надежная работа имеет решающее значение для обеспечения надлежащего дезодорации масел. Другие применения эжекторов на заводах по переработке пищевого масла включают вакуумное отбеливание, гидрогенизацию, деаэрацию и переэтерификацию. Graham также предлагает вакуумные системы ECO freeze для дезодорации пищевого масла.

Органические мотивированные системы
Использование альтернативных движущих жидкостей может дать преимущество в определенных областях применения.Грэм испытал установки с использованием этиленгликоля, монохлорбензола, циклогексана, метанола, фенола и хладагентов в качестве рабочей жидкости. Заказчики рассматривают эжекторные системы, в которых используются рабочие жидкости, отличные от пара, при любом из следующих условий:

  • Когда необходимо восстановить продукт для использования или утилизации без загрязнения воды и связанных с этим расходов на удаление
  • Когда присутствуют твердые частицы или технологические пары оседают в эжекторах, но растворяются в органической жидкости
  • Когда обратный поток пара в технологический процесс недопустим
  • Когда присутствие воды может вызвать серьезную коррозию
  • Когда очистка от загрязнений легче без воды
  • Когда есть желание уменьшить или исключить загрязнение воздуха и воды летучими органическими соединениями

Основные преимущества использования органической жидкости для эжектора заключаются в том, что рабочая жидкость действует как растворитель для паров процесса, процесс не загрязнен паром / водой, проблемы химической обработки сведены к минимуму, а общие потребности в энергии значительно меньше чем если бы пар использовался в качестве движущей жидкости.Эжекторная система с органической мотивацией чаще всего представляет собой упакованную, автономную систему, которая включает в себя эжекторы, конденсаторы, испаритель, охладители, насосы, элементы управления, трубопроводы, все вспомогательные устройства и упаковку.

Работа завода по производству удобрений
Вакуумные системы для производства карбамида специализируются на том, что конструкция должна включать в себя особенности вакуумных конденсаторов из-за экзотермической тепловой реакции, высвобождаемой в результате протекающих химических реакций. Конструкция требует сочетания парожидкостного и химического равновесия.Также необходимо минимизировать количество газообразного аммиака, выходящего из вакуумной системы.

Компания

Graham установила по всему миру ряд вакуумных систем для установок мочевины, которые обеспечивают отличную производительность; во многих случаях они работают с производительностью, превышающей 100%, без ущерба для вакуума в емкостях для концентрирования. Грэм также предоставил ряд жидкостных эдукторов карбамата высокого давления, в которых давление раствора карбамата высокого давления повышается с помощью жидкого аммиака для возврата обратно в реактор.

Тепловые компрессоры
Тепловые компрессоры (или термокомпрессоры) повышают промежуточную паровую нагрузку до более высокого давления с помощью рабочего пара высокого давления. Обычное применение — вакуумное концентрирование или обслуживание испарителя. Эффективная операция термического сжатия жизненно важна для экономичной работы выпарной установки. Грэм продолжает разрабатывать усовершенствованные конструкции тепловых компрессоров для снижения энергопотребления.

Гибридные вакуумные системы
Когда приложение требует сокращения использования рабочего пара за счет сочетания эжектора и жидкокольцевого вакуумного насоса, Грэм производит и то, и другое.Гибридная вакуумная система будет иметь эжекторы для первичных ступеней (высокого вакуума), а вакуумный насос с жидкостным кольцом заменит последние ступени эжектора. Это дает преимущество снижения расхода рабочего пара за счет замены последних ступеней эжектора жидкокольцевым насосом.

Вакуумная дегазация металлов
Для вакуумной дегазации металлов требуются эжекторные системы микронного диапазона. Graham поставил ряд установок, в которых максимальное давление всасывания составляет 10-30 микрон.

Космическое моделирование
Для моделирования на большой высоте или в космосе требуются большие многоступенчатые эжекторные системы. Грэм поставил эти специализированные вакуумные системы ряду государственных учреждений.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Ключевые особенности конструкции вакуумных технологических конденсаторов

В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности широко используются конденсаторы, которые работают в вакууме (то есть при давлении ниже атмосферного). Дистилляция — наиболее распространенный процесс, в котором используются эти конденсаторы, либо в качестве предварительного конденсатора процесса перед эжекторной системой, либо в качестве промежуточного конденсатора в эжекторной системе.

В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности широко используются конденсаторы, работающие в вакууме (то есть при давлении ниже атмосферного). Дистилляция — наиболее распространенный процесс, в котором используются эти конденсаторы, либо в качестве предварительного конденсатора процесса перед эжекторной системой, либо в качестве промежуточного конденсатора в эжекторной системе. Правильная работа вакуумного конденсатора важна для производительности процесса дистилляции и / или фракционирования. Когда эти конденсаторы плохо работают, это может стать серьезной проблемой для нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода, поскольку потеря прибыли значительна, когда качество дистилляционного продукта низкое или когда производительность снижается для поддержания качества процесса.Вакуумный конденсатор

Войдите, чтобы просмотреть эту статью.

Еще не подписчик? Вот ваши варианты.

1) Начните БЕСПЛАТНУЮ ПРОБНУЮ ПОДПИСКУ на и получите доступ ко всем статьям в текущем выпуске журнала Hydrocarbon Processing .

2) ПОДПИСАТЬСЯ на Hydrocarbon Processing журнал в печатном или цифровом формате и получать ДОСТУП к текущему выпуску, а также к 3 статьям из архивов HP в месяц. 409 $ за годовую подписку *.

3) Запустите ПОДПИСКУ НА ПЛАН ПОЛНОГО ДОСТУПА и снова получите ДОСТУП к этой статье, текущему выпуску, всем прошлым проблемам в архиве HP, справочникам по процессам HP, рыночным данным HP и т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *