Експлуатаційні характеристики

Крім зазначених вище ємності, власної індуктивності та енергоємності, реальні конденсатори (а не ідеальні) мають ще низку властивостей, які потрібно враховувати при виборі цього елемента для ланцюга. До них відносяться:

• 

  номінальна напруга;

• полярність;
• струм витоку;
• опір матеріалу обкладок;
• діелектричні втрати;
• залежність ємності від температури.

Щоб зрозуміти, звідки беруться втрати, необхідно роз’яснити, що являють собою графіки синусоїдальних струму та напруги в цьому елементі. Коли конденсатор заряджений максимально, струм у його обкладках дорівнює нулю. Відповідно, коли максимальний струм, напруга відсутня. Тобто напруга і струм зрушені по фазі на кут 90 градусів. В ідеалі конденсатор має тільки реактивною потужністю:

Q=Isin 90

В реальності ж обкладки конденсатора володіють власним опором, а частина енергії витрачається на нагрівання діелектрика, що зумовлює її втрати. Найчастіше вони незначні, але іноді ними нехтувати не можна. Основною характеристикою цього явища служить тангенс кута діелектричних втрат, який представляє собою відношення активної потужності (даваемой малими втратами в діелектрику) і реактивної. Виміряти цю величину можна теоретично, представивши реальну ємність у вигляді еквівалентної схеми заміщення — паралельної або послідовною.

Визначення тангенса кута діелектричних втрат

При паралельному з’єднанні величина втрат визначається відношенням струмів:

tgδ = Ir/Ic = 1/(ωCR)

У разі послідовного з’єднання кут обчислюється співвідношенням напруг:

tgδ = Ur/Uc = ωCR

У реальності для вимірювання tgδ користуються приладом, зібраний за мостовою схемою. Його застосовують для діагностики втрат в ізоляції у високовольтного обладнання. З допомогою вимірювальних мостів можна вимірювати та інші параметри мереж.

Номінальна напруга

Цей параметр зазначається на маркуванні. Він показує граничну величину напруги, яка може бути подана на обкладки. Перевищення номіналу може привести до пробою конденсатора і виходу його з ладу. Залежить цей параметр від властивостей діелектрика та його товщини.

Полярність

Деякі конденсатори мають полярність, тобто в схему його необхідно підключати строго певним чином. Пов’язано це з тим, що в якості однієї з обкладок використовується який-небудь електроліт, а діелектриком служить оксидна плівка на іншому електроді. При зміні полярності електроліт просто руйнує плівку і конденсатор перестає працювати.

Температурний коефіцієнт ємності

Він виражається відношенням ΔC/CΔT де ΔT — зміна температури навколишнього середовища. Найчастіше ця залежність лінійна і незначна, але для конденсаторів, що працюють в агресивних умовах, ТКЄ вказується у вигляді графіка.

Руйнування конденсатора

Вихід конденсатора з ладу обумовлений двома основними причинами — пробоєм і перегрівом. І якщо у випадку пробою деякі види здатні до самовідновлення, то перегрів з часом призводить до руйнування.

Перегрів обумовлений як зовнішніми причинами (нагріванням сусідніх елементів схеми), так і внутрішніми, зокрема, еквівалентним послідовним опором обкладок. В електролітичних конденсаторах він призводить до випаровування електроліту, а в оксиднополупроводниковых — до пробою і хімічної реакції між танталом і оксидом марганцю.

Небезпека руйнування в тому, що часто воно відбувається з імовірністю вибуху корпусу.