Абсорбция электрических зарядов в конденсаторе



Если обкладки конденсатора на малое время замкнуть «накоротко», а затем разомкнуть, то напряжение на его обкладках сначала упадет до нуля, а после размыкания может опять увеличиться до некоторого значения. Это явление, свойственное конденсаторам с замедленной поляризацией (многослойным, с неоднородностями диэлектрика) и называется абсорбцией электрических зарядов.

Явление абсорбции в первом приближении можно объяснить, пользуясь эквивалентной схемой, изображенной на рис.1. При замыкании накоротко на малое время выводов 1—2 обкладок успевает полностью разрядиться только основная емкость, обусловленная быстрой поляризацией. Однако в диэлектрике (особенно в неоднородном) на поверхностях раздела, на неоднородностях и в некоторых других случаях накапливаются объемные заряды, на образование которых затрачивается значительное время, измеряемое иногда десятками минут. Наличие таких зарядов на рис.1 изображено в виде некоторой абсорбционной емкости С подключенной к основной через эквивалентное сопротивление Ra.

Эквивалентная схема, поясняющая абсорбцию в конденсаторе.

Емкость Са за время закорачивания обкладок конденсатора не успевает разрядиться полностью, и после их размыкания оставшийся заряд распределяется между Са и С, создавая на выводах 1—2 некоторое напряжение.

График, поясняющий абсорбцию в конденсаторе.

Это напряжение составит лишь некоторую часть зарядного напряжения и после достижения некоторого максимального значения будет постепенно спадать со временем (рис. 2) за счет саморазряда конденсатора, но в случае конденсаторов с высоким рабочим напряжением может все же представить опасность для обслуживающего персонала. Поэтому установки с бумажными конденсаторами высокого напряжения обычно снабжаются специальными разрядными сопротивлениями или другими разрядными устройствами, обеспечивающими нужную степень безопасности. Зарубежные фирмы часто изготовляют конденсаторы высокого напряжения с разрядными сопротивлениями, встроенными внутрь конденсатора. При выборе разрядных сопротивлений обычно исходят из требования, чтобы за время не более 30 секунд с момента отключения конденсатора напряжение на его выводах упало до безопасного значения 65 В.

Величину абсорбции количественно характеризуют коэффициентом абсорбции: Ka=(U2/U1)*100%, где U1 — напряжение на обкладках конденсатора до закорачивания; U2 — напряжение, восстановившееся на обкладках конденсатора через 3 мин после того как он был закорочен на 5 сек.

Таким образом, коэффициент абсорбции показывает, какая часть общего заряда, запасенного диэлектриком при его поляризации, отдается в процессе восстановления напряжения.

Явление абсорбции необходимо учитывать при работе с высоковольтными конденсаторами, на которых после их кратковременного разряда может восстановиться опасное для жизни напряжение. В таблице рис. 3 приведены типовые значения коэффициента абсорбции для конденсаторов различного типа.

Значение коэффициента абсорбции для конденсаторов различного типа.

Величина коэффициента абсорбции представляет интерес не только с точки зрения техники безопасности, но и при использовании конденсаторов в ряде устройств измерительной и счетно-решающей техники, где появление остаточного заряда на конденсаторах может искажать работу устройства. В этом случае отдают предпочтение пленочным конденсаторам, которые имеют наименьшие значения Ka. Надо иметь в виду, что приведенные здесь (Рис.3) значения для пленочных конденсаторов соответствуют непропитанным образцам. Пропитка пленочного конденсатора увеличивает неоднородность диэлектрика и приводит к заметному увеличению величины Ka. С увеличением температуры величина Ka у всех типов конденсаторов обычно несколько возрастает. Наименьшей абсорбцией, практически нулевой, обладают конденсаторы с газообразным диэлектриком, но малая величина их номинальной емкости часто заставляет исключить их из рассмотрения.

В настоящее время для ряда типов конденсаторов величина Ka вводится в технические требования или нормы. При этом надо строго оговаривать условия испытания, чтобы получать воспроизводимые значения этой характеристики.


Список использованной литературы


1. Элементы радиоэлектронной аппаратуры. Электрические конденсаторы постоянной ёмкости. В.Н. Гусев, В.Ф.Смирнов. - М.: Советское радио, 1968.
2. Ренне, В. Т. Электрические конденсаторы / В. Т. Ренне . – 3-е изд., перераб . – Л. : Энергия, 1969 . – 592 с.



Поиск по сайту