קבל חשמלי הוא מכשיר שיכול לאחסן מטען ואנרגיה משדה חשמלי. בעיקרון, הוא מורכב מזוג מוליכים (צלחות) המופרדים על ידי שכבה דיאלקטרית. עובי הדיאלקטרי תמיד קטן בהרבה מגודל הלוחות. במעגלים מקבילים חשמליים, הקבל מסומן על ידי 2 מקטעים מקבילים אנכיים (II).
כמויות ויחידות מדידה בסיסיות
ישנן מספר כמויות בסיסיות שמגדירות קבל. אחד מהם הוא הקיבולת שלו (אות לטינית C), והשני הוא מתח ההפעלה (לטינית U). קיבולת חשמלית (או פשוט קיבולת) במערכת SI נמדדת בפאראדים (F). יתרה מכך, כיחידה של קיבול, 1 פארד - זה הרבה - כמעט ולא בשימוש בפועל. לדוגמה, המטען החשמלי של כדור הארץ הוא רק 710 מיקרופארד. לכן, הקיבול החשמלי של קבלים ברוב המקרים נמדד בכמויות הנגזרות מפאראד: בפיקופראד (pF) עם ערך קיבול קטן מאוד (1 pF=1/106µF), ב-microfarads (µF) בערך גדול מספיק (1 uF=1/106 F). על מנת לחשב את הקיבולת החשמלית, יש צורךמחלקים את כמות המטען שנצבר בין הלוחות במודול הפרש הפוטנציאלים ביניהם (מתח על פני הקבל). המטען של הקבל במקרה זה הוא המטען המצטבר על אחת מהצלחות של המכשיר המדובר. על 2 מוליכים של המכשיר, הם זהים במודולוס, אך שונים בסימן, כך שהסכום שלהם תמיד שווה לאפס. המטען של קבל נמדד בקולומים (C), והוא מסומן באות Q.
מתח על מכשיר חשמלי
אחד הפרמטרים החשובים ביותר של המכשיר שאנו בוחנים הוא מתח הפריצה - הפרש הפוטנציאלים בין שני המוליכים של הקבל, המוביל לפירוק חשמלי של השכבה הדיאלקטרית. המתח המרבי שבו אין התמוטטות של המכשיר נקבע על פי צורת המוליכים, תכונות הדיאלקטרי ועוביו. תנאי הפעלה שבהם המתח על לוחות המכשיר החשמלי קרוב למתח התמוטטות אינם מקובלים. מתח ההפעלה הרגיל על הקבל קטן פי כמה ממתח התמוטטות (פי שניים עד שלוש). לכן, בעת הבחירה, שימו לב למתח המדורג ולקיבול. ברוב המקרים, הערך של הכמויות הללו מצוין על גבי המכשיר עצמו או בדרכון. הכללת קבל ברשת עבור מתח העולה על המתח הנומינלי מאיימת להתקלקל, וסטייה של ערך הקיבול מהערך הנומינלי עלולה להוביל לשחרור הרמוניות גבוהות יותר לרשת ולהתחממות יתר של המכשיר.
מראה הקבלים
העיצוב של קבלים יכול להיותהמגוונים ביותר. זה תלוי בערך הקיבולת החשמלית של המכשיר ובמטרתו. הפרמטרים של המכשיר הנבדק אינם אמורים להיות מושפעים מגורמים חיצוניים, לכן, הלוחות מעוצבים בצורה כזו שהשדה החשמלי הנוצר ממטענים חשמליים מרוכז במרווח קטן בין מוליכים של הקבל. לכן, הם עשויים להיות מורכבים משני כדורים קונצנטריים, שני לוחות שטוחים או שני צילינדרים קואקסיאליים. לכן, קבלים יכולים להיות גליליים, כדוריים ושטוחים בהתאם לצורת המוליכים.
קבלים קבועים
לפי אופי השינוי בקיבול החשמלי, הקבלים מחולקים למכשירים בעלי קיבולת קבועה, משתנה או גוזמים. בואו נסתכל מקרוב על כל אחד מהסוגים הללו. מכשירים שהקיבול שלהם אינו משתנה במהלך הפעולה, כלומר הוא קבוע (ערך הקיבול עדיין יכול לנוע בגבולות מקובלים בהתאם לטמפרטורה) הם קבלים קבועים. ישנם גם מכשירים חשמליים המשנים את הקיבולת החשמלית שלהם במהלך הפעולה, הם נקראים משתנים.
במה תלוי C בקבל
קיבולת החשמל תלויה בשטח הפנים של המוליכים שלו ובמרחק ביניהם. ישנן מספר דרכים לשנות הגדרות אלו. שקול קבל, המורכב משני סוגים של לוחות: מטלטלין וקבוע. הלוחות הנעים נעים ביחס לקבועים, וכתוצאה מכך משתנה הקיבול של הקבל. אנלוגים משתנים משמשים להתאמת האנלוגימכשירים. יתר על כן, ניתן לשנות את הקיבולת במהלך הפעולה. קבלי גוזם משמשים ברוב המקרים לכוונון ציוד המפעל, למשל, לבחירת קיבול באופן אמפירי כאשר חישוב בלתי אפשרי.
קבל במעגל
המכשיר המדובר במעגל DC מוליך זרם רק ברגע שהוא מחובר לרשת (במקרה זה המכשיר נטען או נטען מחדש למתח המקור). ברגע שהקבל נטען במלואו, שום זרם לא זורם דרכו. כאשר המכשיר מחובר למעגל זרם חילופין, תהליכי הפריקה והטעינה שלו מתחלפים זה בזה. תקופת ההחלפה שלהם שווה לתקופת התנודה של המתח הסינוסואידי המופעל.
מאפיינים של קבלים
הקבל, בהתאם למצב האלקטרוליט והחומר ממנו הוא מורכב, יכול להיות יבש, נוזלי, תחמוצת-מוליך למחצה, תחמוצת-מתכת. קבלים נוזליים מקוררים היטב, מכשירים אלה יכולים לפעול תחת עומסים משמעותיים ויש להם תכונה חשובה כמו ריפוי עצמי דיאלקטרי במהלך התמוטטות. המכשירים החשמליים הנחשבים מהסוג היבש הם בעלי עיצוב פשוט למדי, מעט פחות אובדן מתח וזרם דליפה. כרגע, מכשירי חשמל יבשים הם הפופולריים ביותר. היתרון העיקרי של קבלים אלקטרוליטיים הוא העלות הנמוכה, הגודל הקומפקטי והקיבולת החשמלית הגבוהה שלהם. אנלוגי תחמוצת הם קוטביים (חיבור שגוי מוביל להתמוטטות).
איך להתחבר
חיבור קבל למעגל DC הוא כדלקמן: הפלוס (אנודה) של מקור הזרם מחובר לאלקטרודה, המכוסה בסרט תחמוצת. אי עמידה בדרישה זו עלולה לגרום להתמוטטות דיאלקטרית. מסיבה זו יש לחבר קבלים נוזליים למעגל עם מקור זרם חילופין, המחבר שני חלקים זהים בסדרה מנוגדת. או למרוח שכבת תחמוצת על שתי האלקטרודות. כך, מתקבל מכשיר חשמלי לא קוטבי, הפועל ברשתות עם זרם ישיר וסינוסי כאחד. אבל בשני המקרים, הקיבול המתקבל הופך לחצי. קבלים חשמליים חד-קוטביים גדולים, אך יכולים להיכלל במעגלי AC.
יישום ראשי של קבלים
ניתן לשמוע את המילה "קבל" מעובדי מפעלי תעשייה ומכוני עיצוב שונים. לאחר שעסקנו בעקרון הפעולה, המאפיינים והתהליכים הפיזיים, נגלה מדוע נחוצים קבלים, למשל, במערכות אספקת חשמל? במערכות אלו, נעשה שימוש נרחב בסוללות בבנייה ובבנייה מחדש במפעלים תעשייתיים כדי לפצות על הכוח התגובתי של ה-RFC (פריקת הרשת מהצפות לא רצויות), מה שמפחית את עלויות החשמל, חוסך במוצרי כבלים ומספק חשמל באיכות טובה יותר לצרכן.. הבחירה האופטימלית של כוח, שיטה ומקום חיבור של מקורות כוח תגובתיים (Q) ברשתות של מערכות חשמל (EPS) מספקתהשפעה משמעותית על הביצועים הכלכליים והטכניים של ה-EPS. ישנם שני סוגים של KRM: רוחבי ואורכי. עם פיצוי רוחבי, בנקים של קבלים מחוברים לפסי האוטובוס של תחנת המשנה במקביל לעומס ונקראים shunt (SHBK). עם פיצוי אורך, הסוללות כלולות בחיתוך קו החשמל ונקראות SPC (מכשירי פיצוי אורך). סוללות מורכבות ממכשירים בודדים הניתנים לחיבור בדרכים שונות: קבלים מחוברים בסדרה או במקביל. ככל שמספר המכשירים המחוברים בסדרה גדל, המתח גדל. APC משמש גם כדי להשוות עומסים לפי שלבים, להגביר את הפרודוקטיביות והיעילות של תנורים קשתיים ועפרתיים (כאשר ה-APC מופעל באמצעות שנאים מיוחדים).
במעגלים המקבילים של קווי תמסורת מתח עם מתחים מעל 110kV, הולכה קיבולית לאדמה מסומנת כקבלים. אספקת החשמל של הקו נובעת מהקיבול בין מוליכים של פאזות שונות והקיבול שנוצר על ידי חוט הפאזה והאדמה. לכן, כדי לחשב את מצבי הפעולה של הרשת, את הפרמטרים של קווי הולכת הכוח, ולקבוע את מקומות הנזק לרשת החשמל, נעשה שימוש במאפייני הקבל.
יישומים נוספים
כמו כן, ניתן לשמוע את המונח הזה מפי עובדי הרכבת. למה הם צריכים קבלים? על קטרים חשמליים וקטרי דיזל, התקנים אלה משמשים להפחתת הניצוץ של המגעים של מכשירים חשמליים, להחליק את הזרם הפועם שנוצר על ידי מיישרים ופועמיםמפסקים, כמו גם ליצירת יצירת מתח סינוסאידי סימטרי המשמש להנעת מנועים חשמליים.
עם זאת, מילה זו נשמעת לרוב משפתיו של חובב רדיו. למה הוא צריך קבלים? בהנדסת רדיו, הם משמשים ליצירת תנודות אלקטרומגנטיות בתדר גבוה, הם חלק מהחלקה של מסננים, ספקי כוח, מגברים ומעגלים מודפסים.
בתיבת הכפפות של כל נהג אתה יכול למצוא כמה מהמכשירים החשמליים האלה. למה יש צורך בקבלים במכונית? שם הם משמשים בציוד ההגברה של מערכות אקוסטיות לשחזור סאונד באיכות גבוהה.
