विद्युत संधारित्र एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत क्षेत्र से आवेश और ऊर्जा को संचित कर सकता है। मूल रूप से, इसमें एक ढांकता हुआ परत द्वारा अलग किए गए कंडक्टर (प्लेट) की एक जोड़ी होती है। ढांकता हुआ की मोटाई हमेशा प्लेटों के आकार से बहुत छोटी होती है। विद्युत समतुल्य परिपथों पर, संधारित्र को 2 लंबवत समानांतर खंडों (II) द्वारा दर्शाया जाता है।
मूल मात्रा और माप की इकाइयाँ
कई मूल मात्राएँ हैं जो एक संधारित्र को परिभाषित करती हैं। उनमें से एक इसकी क्षमता (लैटिन अक्षर सी) है, और दूसरा ऑपरेटिंग वोल्टेज (लैटिन यू) है। एसआई प्रणाली में विद्युत क्षमता (या बस समाई) को फैराड (एफ) में मापा जाता है। इसके अलावा, समाई की एक इकाई के रूप में, 1 फैराड - यह बहुत है - व्यावहारिक रूप से अभ्यास में कभी भी उपयोग नहीं किया जाता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी ग्रह का विद्युत आवेश केवल 710 माइक्रोफ़ारड है। इसलिए, ज्यादातर मामलों में कैपेसिटर की विद्युत समाई को फैराड-व्युत्पन्न मात्रा में मापा जाता है: पिकोफैराड्स (पीएफ) में बहुत कम कैपेसिटेंस मान (1 पीएफ=1/106μF) के साथ, माइक्रोफ़ारड (μF) में इसके पर्याप्त बड़े मूल्य पर (1 uF=1/106 F)। विद्युत क्षमता की गणना करने के लिए, यह आवश्यक हैप्लेटों के बीच संचित आवेश की मात्रा को उनके बीच संभावित अंतर (संधारित्र के पार वोल्टेज) के मापांक द्वारा विभाजित करें। इस मामले में संधारित्र का प्रभार प्रश्न में डिवाइस की प्लेटों में से एक पर जमा होने वाला चार्ज है। डिवाइस के 2 कंडक्टरों पर, वे मॉड्यूलस में समान होते हैं, लेकिन साइन में भिन्न होते हैं, इसलिए उनका योग हमेशा शून्य के बराबर होता है। एक संधारित्र का आवेश कूलम्ब (C) में मापा जाता है, और इसे अक्षर Q द्वारा दर्शाया जाता है।
विद्युत उपकरण पर वोल्टेज
जिस उपकरण पर हम विचार कर रहे हैं, उसके सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है ब्रेकडाउन वोल्टेज - संधारित्र के दो कंडक्टरों के बीच संभावित अंतर, जिससे ढांकता हुआ परत का विद्युत टूटना होता है। अधिकतम वोल्टेज जिस पर डिवाइस का कोई ब्रेकडाउन नहीं होता है, कंडक्टर के आकार, ढांकता हुआ गुण और इसकी मोटाई से निर्धारित होता है। संचालन की स्थिति जिसके तहत विद्युत उपकरण की प्लेटों पर वोल्टेज ब्रेकडाउन वोल्टेज के करीब है, अस्वीकार्य है। कैपेसिटर पर सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज ब्रेकडाउन वोल्टेज (दो से तीन गुना) से कई गुना कम होता है। इसलिए, चुनते समय, रेटेड वोल्टेज और कैपेसिटेंस पर ध्यान दें। ज्यादातर मामलों में, इन मात्राओं का मूल्य डिवाइस पर या पासपोर्ट में ही इंगित किया जाता है। नाममात्र वोल्टेज से अधिक वोल्टेज के लिए नेटवर्क में एक संधारित्र को शामिल करने से टूटने का खतरा होता है, और नाममात्र मूल्य से समाई मूल्य के विचलन से नेटवर्क में उच्च हार्मोनिक्स की रिहाई हो सकती है और डिवाइस की अधिकता हो सकती है।
कैपेसिटर की उपस्थिति
कैपेसिटर का डिज़ाइन हो सकता हैसबसे विविध। यह डिवाइस की विद्युत क्षमता के मूल्य और उसके उद्देश्य पर निर्भर करता है। विचाराधीन उपकरण के पैरामीटर बाहरी कारकों से प्रभावित नहीं होने चाहिए, इसलिए, प्लेटों को इस तरह से आकार दिया जाता है कि विद्युत आवेशों द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र संधारित्र के कंडक्टरों के बीच एक छोटे से अंतराल में केंद्रित हो। इसलिए, उनमें दो संकेंद्रित गोले, दो समतल प्लेट या दो समाक्षीय सिलेंडर हो सकते हैं। इसलिए, कंडक्टर के आकार के आधार पर कैपेसिटर बेलनाकार, गोलाकार और सपाट हो सकते हैं।
स्थायी संधारित्र
विद्युत धारिता में परिवर्तन की प्रकृति के अनुसार, कैपेसिटर को स्थिर, परिवर्तनशील क्षमता या ट्रिमर वाले उपकरणों में विभाजित किया जाता है। आइए इनमें से प्रत्येक प्रकार पर करीब से नज़र डालें। वे उपकरण जिनकी धारिता ऑपरेशन के दौरान नहीं बदलती है, अर्थात यह स्थिर है (तापमान के आधार पर स्वीकार्य सीमा के भीतर समाई मूल्य अभी भी उतार-चढ़ाव कर सकता है) निश्चित कैपेसिटर हैं। ऐसे विद्युत उपकरण भी हैं जो संचालन के दौरान अपनी विद्युत क्षमता को बदलते हैं, वे चर कहलाते हैं।
संधारित्र में C किस पर निर्भर करता है
विद्युत क्षमता उसके कंडक्टरों के सतह क्षेत्र और उनके बीच की दूरी पर निर्भर करती है। इन सेटिंग्स को बदलने के कई तरीके हैं। एक संधारित्र पर विचार करें, जिसमें दो प्रकार की प्लेटें होती हैं: चल और स्थिर। जंगम प्लेटें निश्चित के सापेक्ष चलती हैं, जिसके परिणामस्वरूप संधारित्र की धारिता बदल जाती है। एनालॉग को समायोजित करने के लिए परिवर्तनीय एनालॉग का उपयोग किया जाता हैउपकरण। इसके अलावा, ऑपरेशन के दौरान क्षमता को बदला जा सकता है। ट्रिमर कैपेसिटर ज्यादातर मामलों में फ़ैक्टरी उपकरण को ट्यून करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, उदाहरण के लिए, गणना असंभव होने पर आनुभविक रूप से कैपेसिटेंस का चयन करने के लिए।
सर्किट में संधारित्र
डीसी सर्किट में विचाराधीन डिवाइस केवल उस समय करंट का संचालन करता है जब वह नेटवर्क से जुड़ा होता है (इस मामले में, डिवाइस को चार्ज किया जाता है या स्रोत वोल्टेज से रिचार्ज किया जाता है)। एक बार संधारित्र पूरी तरह से चार्ज हो जाने के बाद, इसमें से कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है। जब डिवाइस को एक प्रत्यावर्ती धारा सर्किट से जोड़ा जाता है, तो इसे डिस्चार्ज करने और चार्ज करने की प्रक्रिया एक दूसरे के साथ वैकल्पिक होती है। उनके प्रत्यावर्तन की अवधि लागू साइनसॉइडल वोल्टेज के दोलन की अवधि के बराबर है।
कैपेसिटर की विशेषताएं
संधारित्र, इलेक्ट्रोलाइट की स्थिति और इसमें शामिल सामग्री के आधार पर, शुष्क, तरल, ऑक्साइड-अर्धचालक, ऑक्साइड-धातु हो सकता है। तरल कैपेसिटर अच्छी तरह से ठंडा होते हैं, ये उपकरण महत्वपूर्ण भार के तहत काम कर सकते हैं और टूटने के दौरान ढांकता हुआ स्व-उपचार जैसी महत्वपूर्ण संपत्ति होती है। माना जाता है कि शुष्क प्रकार के विद्युत उपकरणों में काफी सरल डिजाइन होता है, थोड़ा कम वोल्टेज नुकसान और रिसाव चालू होता है। फिलहाल, यह सूखे उपकरण हैं जो सबसे लोकप्रिय हैं। इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का मुख्य लाभ उनकी कम लागत, कॉम्पैक्ट आकार और उच्च विद्युत क्षमता है। ऑक्साइड एनालॉग ध्रुवीय होते हैं (गलत कनेक्शन टूटने की ओर जाता है)।
कैसे जुड़ें
कैपेसिटर को डीसी सर्किट से जोड़ना इस प्रकार है: करंट सोर्स का प्लस (एनोड) इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है, जो एक ऑक्साइड फिल्म से ढका होता है। इस आवश्यकता का पालन करने में विफलता के परिणामस्वरूप ढांकता हुआ टूटना हो सकता है। यह इस कारण से है कि तरल कैपेसिटर को एक वैकल्पिक वर्तमान स्रोत के साथ एक सर्किट से जोड़ा जाना चाहिए, जो दो समान वर्गों को विपरीत श्रृंखला में जोड़ता है। या दोनों इलेक्ट्रोड पर ऑक्साइड की परत लगायें। इस प्रकार, एक गैर-ध्रुवीय विद्युत उपकरण प्राप्त किया जाता है, जो प्रत्यक्ष और साइनसॉइडल दोनों प्रकार के नेटवर्क में काम करता है। लेकिन दोनों ही मामलों में, परिणामी धारिता आधी हो जाती है। एकध्रुवीय विद्युत संधारित्र बड़े होते हैं, लेकिन इन्हें एसी परिपथों में शामिल किया जा सकता है।
कैपेसिटर का मुख्य अनुप्रयोग
"संधारित्र" शब्द विभिन्न औद्योगिक उद्यमों और डिजाइन संस्थानों के श्रमिकों से सुना जा सकता है। संचालन, विशेषताओं और भौतिक प्रक्रियाओं के सिद्धांत से निपटने के बाद, हम यह पता लगाएंगे कि कैपेसिटर की आवश्यकता क्यों है, उदाहरण के लिए, बिजली आपूर्ति प्रणालियों में? इन प्रणालियों में, औद्योगिक उद्यमों में निर्माण और पुनर्निर्माण में बैटरियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है ताकि आरएफसी (अवांछित अतिप्रवाह से नेटवर्क को उतारना) की प्रतिक्रियाशील शक्ति की भरपाई की जा सके, जिससे बिजली की लागत कम हो जाती है, केबल उत्पादों पर बचत होती है और उपभोक्ता को बेहतर गुणवत्ता वाली बिजली मिलती है।. विद्युत शक्ति प्रणालियों (ईपीएस) के नेटवर्क में प्रतिक्रियाशील शक्ति स्रोतों (क्यू) के कनेक्शन की शक्ति, विधि और स्थान का इष्टतम विकल्प प्रदान करता हैईपीएस के आर्थिक और तकनीकी प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव। केआरएम दो प्रकार के होते हैं: अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य। अनुप्रस्थ मुआवजे के साथ, कैपेसिटर बैंक लोड के समानांतर सबस्टेशन के बसबार से जुड़े होते हैं और शंट (SHBK) कहलाते हैं। अनुदैर्ध्य मुआवजे के साथ, बैटरी को बिजली लाइन के कट में शामिल किया जाता है और इसे एसपीसी (अनुदैर्ध्य क्षतिपूर्ति उपकरण) कहा जाता है। बैटरियों में अलग-अलग डिवाइस होते हैं जिन्हें विभिन्न तरीकों से जोड़ा जा सकता है: श्रृंखला या समानांतर में जुड़े कैपेसिटर। जैसे-जैसे श्रृंखला में जुड़े उपकरणों की संख्या बढ़ती है, वोल्टेज बढ़ता जाता है। एपीसी का उपयोग चरणों द्वारा भार को बराबर करने, चाप और अयस्क-थर्मल भट्टियों की उत्पादकता और दक्षता बढ़ाने के लिए भी किया जाता है (जब एपीसी को विशेष ट्रांसफार्मर के माध्यम से चालू किया जाता है)।
110kV से अधिक वोल्टेज वाली विद्युत पारेषण लाइनों के समतुल्य परिपथों पर, पृथ्वी पर कैपेसिटिव चालन को कैपेसिटर के रूप में दर्शाया जाता है। लाइन की बिजली आपूर्ति विभिन्न चरणों के कंडक्टरों के बीच समाई और चरण तार और जमीन द्वारा गठित समाई के कारण होती है। इसलिए, नेटवर्क के ऑपरेटिंग मोड, पावर ट्रांसमिशन लाइनों के मापदंडों की गणना करने और विद्युत नेटवर्क को नुकसान के स्थानों को निर्धारित करने के लिए, संधारित्र के गुणों का उपयोग किया जाता है।
अधिक एप्लिकेशन
साथ ही यह शब्द रेलकर्मियों से भी सुना जा सकता है। उन्हें कैपेसिटर की आवश्यकता क्यों है? विद्युत इंजनों और डीजल इंजनों पर, इन उपकरणों का उपयोग विद्युत उपकरणों के संपर्कों की स्पार्किंग को कम करने के लिए किया जाता है, रेक्टिफायर द्वारा उत्पन्न स्पंदनशील धारा को सुचारू किया जाता है और स्पंदित किया जाता हैब्रेकर, साथ ही विद्युत मोटरों को शक्ति प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सममित साइनसॉइडल वोल्टेज की एक पीढ़ी बनाने के लिए।
हालांकि, यह शब्द सबसे अधिक बार एक रेडियो शौकिया के होठों से सुना जाता है। उसे कैपेसिटर की आवश्यकता क्यों है? रेडियो इंजीनियरिंग में, उनका उपयोग उच्च-आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय दोलन बनाने के लिए किया जाता है, वे स्मूथिंग फिल्टर, बिजली की आपूर्ति, एम्पलीफायरों और मुद्रित सर्किट बोर्डों का हिस्सा हैं।
हर मोटर चालक के दस्ताना बॉक्स में आप इनमें से कुछ बिजली के उपकरण पा सकते हैं। कार में कैपेसिटर की आवश्यकता क्यों होती है? वहां उनका उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले ध्वनि प्रजनन के लिए ध्वनिक प्रणालियों के प्रवर्धक उपकरणों में किया जाता है।
