Πυκνωτές – Τι είναι; Που χρησιμοποιούνται; Πως τους υπολογίζουμε; Βίντεο

Το παρόν άρθρο είναι μια προσπάθεια συγκέντρωσης των πιο σημαντικών αλλά απλών πληροφοριών (κάτι σαν περίληψη θα έλεγα) ώστε ακόμη και ο πιο απλός αναγνώστης να καταλάβει τι είναι ο πυκνωτής και που χρειάζεται.

Ένα εξάρτημα που το συναντούμε εδώ και πολλές δεκαετίες σε πάρα πολλές ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές. Ένα χρήσιμο και στις περισσότερες περιπτώσεις απαραίτητο εξάρτημα το οποίο αν δεν υπάρχει, πολλές από αυτές τις συσκευές δεν θα λειτουργούσαν ποτέ.

Πχ, ένας ηλεκτρικός μονοφασικό κινητήρας για να εκκινήσει χρειάζεται μια …σπίθα (θα μπορούσαμε να πούμε). Την ‘’σπίθα’’, στην προκειμένη περίπτωση, την παρέχει ο πυκνωτής.

Τι ακριβώς όμως είναι ο πυκνωτής;

Να ξεχωρίσουμε κατ αρχήν ότι άλλοι πυκνωτές χρησιμοποιούνται στο συνεχές ρεύμα και άλλοι στο εναλλασσόμενο. Πυκνωτές συνεχούς ρεύματος θα συναντήσουμε πχ σε υπολογιστές, τηλεοράσεις κλπ

Ο πυκνωτής είναι ένα πολύ απλό στην κατασκευή του εξάρτημα. Μπορούμε να το πούμε: Αποθήκη ρεύματος. Αυτή είναι η βασική του δουλειά. Αποθηκεύει ρεύμα το οποίο το διοχετεύει όταν πρέπει στη συσκευή που είναι τοποθετημένος.

Είναι ένα σύστημα δύο γειτονικών αγωγών (ή πλάκες) Οι δύο αγωγοί (ή πλάκες) ονομάζονται οπλισμοί. Ανάμεσα στους οποίους παρεμβάλλεται μονωτικό υλικό.

Αυτό το υλικό μπορεί να είναι χαρτί, γυαλί, αέρας, πλαστικό, μίκα και άλλα!  Τα υλικά αυτά ονομάζονται διηλεκτρικά. Έχουν την ιδιότητα να πολώνουν τα ηλεκτρικά φορτία και έτσι, είναι  ιδανικά για τη χρήση τους σε πυκνωτές.

Μεταξύ των δύο αγωγών (όταν αυτοί φορτιστούν με θετικά ο ένας και αρνητικά φορτία ο άλλος) αναπτύσσεται μια διαφορά δυναμικού. Αυτή η διαφορά δυναμικού ονομάζεται τάση!

Το πηλίκιο του φορτίου προς την τάση λέγεται χωρητικότητα. Η χωρητικότητα αυτή, συμβολίζεται με το γράμμα C και έχει ως μονάδα μέτρησης το Farad (Φαράντ). Θα παρατηρήσετε επάνω σε κάθε πυκνωτή τα γράμματα μF(microfarad) Είναι η πιο συχνή μονάδα μέτρησης των κλασικών πυκνωτών.

Η χωρητικότητα του κάθε πυκνωτή εξαρτάται από το μέγεθός του και από την απόσταση των οπλισμών του και φυσικά από το διηλεκτρικό το οποίο αποθηκεύει το ηλεκτρικό φορτίο.

Πόσοι τύποι πυκνωτών υπάρχουν;

Οι πυκνωτές χωρίζονται σε τρείς μεγάλες κατηγορίες, αυτές είναι οι παρακάτω…

Χωρίς πολικότητα: Αυτοί περιέχουν διηλεκτρικό υλικό από χαρτί, αέρα, γυαλί, μικα ή άλλα υλικά.

Ηλεκτρολυτικοί: Περιέχουν διηλεκτρικό χαρτί με εμποτισμένο με ηλεκτρολυτικό διάλυμα.

Μεταβλητοί: Αυτοί οι πυκνωτές έχουν ως διηλεκτρικό τον αέρα. Έχουν μια διάταξη μεταλλικών πλακών. Από αυτές τις πλάκες κάποιες είναι σταθερές και κάποιες στερεωμένες σε έναν άξονα ο οποίος όταν περιστρέφεται μεταβάλλεται η χωρητικότητα.

Τι είδη πυκνωτών υπάρχουν;

Πολλά είδη, τα κυριότερα στο εναλλασσόμενο ρεύμα που μας ενδιαφέρει περισσότερο είναι οι πυκνωτές εκκίνησης (μοτέρ κλπ) και πυκνωτές λειτουργίας (λαμπτήρες φθορισμού κλπ)

Οι πυκνωτές εκκίνησης συνδέονται εν σειρά προς την περιέλιξη εκκίνησης και επομένως βγαίνουν εκτός λειτουργίας από τα ρελέ εκκίνησης μετά την εκκίνηση του ηλεκτροκινητήρα. Οι πυκνωτές εκκίνησης είναι
ηλεκτρολυτικού τύπου και δεν επιτρέπεται να παραμένουν υπό τάση πάνω από λίγα δευτερόλεπτα. Αν για κάποιο λόγο ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής παραμείνει υπό τάση στο κύκλωμα είναι σίγουρο ότι θα καταστραφεί
(θα σκάσει). Όταν ένας πυκνωτής καταστραφεί πρέπει να αντικατασταθεί με άλλον ίδιων χαρακτηριστικών (τάση και χωρητικότητα).

Ένα πολύ σημαντικό, έχουμε πχ ένα πυκνωτή 100μF, παθαίνει ζημιά,  θέλουμε να τον αντικαταστήσουμε και δε βρίσκουμε ίδιο! Τι κάνουμε σε αυτή την περίπτωση; Απλό, βρίσκουμε πυκνωτές με άθροισμα τα 100μF και τους τοποθετούμε παράλληλα μεταξύ τους. Πχ 2 πυκνωτές των 50μF ή 4 των 25 κοκ!

Οι πυκνωτές λειτουργίας: Η σημαντικότερη δουλειά του πυκνωτή λειτουργίας είναι η διόρθωση του συνημίτονου.  Οι πυκνωτές λειτουργίας συνδέονται παράλληλα με τα άκρα των δυο περιελίξεων του ηλεκτροκινητήρα και παραμένουν σε τάση σε όλον τον χρόνο λειτουργίας του συμπιεστού. Είναι τύπου ελαίου και τοποθετούνται στην εγκατάσταση για να βελτιώσουν τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα. Οι πυκνωτές λειτουργίας είναι μικρότερης τιμής από τους εκκίνησης του ίδιου ηλεκτροκινητήρα. Στους πυκνωτές λειτουργίας πρέπει να προσέχουμε τη συνδεσμολογία έτσι ώστε το άκρο που είναι σημαδεμένο με μία παύλα (-) ή ένα τόξο (–) να συνδέεται πάντα στη γραμμή τροφοδοσίας του ρεύματος ή στην κύρια περιέλιξη και ποτέ στη βοηθητική. Μια αντίθετη σύνδεση μπορεί να δημιουργήσει βραχυκύκλωμα στον πυκνωτή ή ακόμα και την καταστροφή της βοηθητικής περιέλιξης του ηλεκτροκινητήρα. Η αντικατάσταση γίνεται πάντα με πυκνωτή των αυτών χαρακτηριστικών (τάση και χωρητικότητα).

Ένας πυκνωτής λειτουργίας αν είναι βραχυκυκλωμένος, τότε θα μας ρίξει την ασφάλεια της γραμμής. Για να είμαστε σίγουροι ότι ο πυκνωτής λειτουργίας είναι εντάξει, κάνουμε δύο αμπερομετρήσεις. Μία με τον πυκνωτή συνδεμένο στη γραμμή και μία χωρίς αυτόν! Αν έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα τότε ο πυκνωτής είναι εντάξει.

Γιατί σύνδεση παράλληλα και όχι εν σειρά;

Πολύ απλό, αν τους συνδέσουμε σε σειρά μειώνεται η χωρητικότητά τους.

Αναφέραμε πριν για διόρθωση συνημίτονου. Το συνημίτονο θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι η ποιότητα του ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό, πρέπει να έχει τιμή 1. Εκεί είναι το ιδανικό. Όμως, θα συναντήσουμε περιπτώσεις (σχεδόν παντού) στις οποίες το συνημίτονο φτάνει μετά βίας το 0,9, συνήθως βρίσκεται στο 0,8. Αυτό σημαίνει τεράστιες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας. Σε αυτές τις εγκαταστάσεις θα παρατηρήσουμε ότι τοποθετούνται συστοιχίες (πεδία) πυκνωτών, οι οποίες βελτιώνουν κατά πολύ το συνημίτονο, προσπαθώντας να το έχουμε όσο γίνεται κοντύτερα στο 1!! βλέπε εικόνα παρακάτω…

Που παρατηρούμε συνημίτονο κάτω του 1;

Σε όλα τα επαγωγικά φορτία, πχ πηνία, μετασχηματιστές, τροφοδοτικά, φορτιστές, τροφοδοτικά υπολογιστών, λαμπτήρες  Led και πολλά άλλα.

Τα τελευταία χρόνια έχει πέσει μια διαφημιστική καμπάνια για λαμπτήρες Led και οικονομία στο ρεύμα και κουραφέξαλα! Οι λαμπτήρες LED είναι ότι χειρότερο για την ποιότητα του ηλεκτρικού ρεύματος. Ένας λαμπτήρας LED μπορεί να έχει συνημίτονο 0.35!!! και μετά βίας οι πολύ ποιοτικοί λαμπτήρες να φτάνουν στο 0,6! Αυτό σημαίνει αυτομάτως, σχετικά,  μεγαλύτερη κατανάλωση ρεύματος από τις υπόλοιπες συσκευές της εγκατάστασης. Αν είχαμε μια λάμπα πυρακτώσεως 100W και μια led 100W και τις βάζαμε στον αναλυτή ενέργειας, θα παρατηρούσαμε τη led να τραβάει τα διπλάσια ampere από την κοινή λάμπα! Αυξάνεται υπερβολικά η άεργος ισχύς, με αποτέλεσμα υπερθέρμανση μετασχηματιστών – καλωδίων κλπ. Οπότε η τοποθέτηση πυκνωτών ακόμη και σε ένα σπίτι, μπορεί να είναι πλέον απαραίτητη. Μας πουλάνε λαμπτήρες Led για οικονομία και μόνο οικονομία δεν κάνουμε. Ένα άλλο θέμα που συζητείται τελευταία αρκετά, μετά από εκατομμύρια λαμπτήρες LED που τοποθετήθηκαν σε κτίρια, είναι οι αρμονικές παραμορφώσεις του ρεύματος που δημιουργούνται από τα LED. Διαβάστε στο παρακάτω άρθρο πως εντοπίζονται και πως διορθώνονται οι αρμονικές παραμορφώσεις…. ΑΡΜΟΝΙΚΕΣ

Πως βρίσκουμε και πως υπολογίζουμε την χωρητικότητα ενός πυκνωτή;

Με τον παρακάτω τύπο υπολογίζουμε τη χωρητικότητα του πυκνωτή, είναι ένας γενικός τύπος, ειδικά όταν μιλάμε για κινητήρες θέλει τεράστια προσοχή και ο μόνος που μπορεί να μας πει με ακρίβεια τι πυκνωτή χρειαζόμαστε είναι μόνο ο κατασκευαστής του κινητήρα!

Ο Πάροχος (ΔΕΗ) βάζει πυκνωτές για διόρθωση συντελεστή ισχύος στο δίκτυό του;

Στην Ελλάδα σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις. Εδώ ο πάροχος, απλά μας χρεώνει παραπάνω στους λογαριασμούς λόγω κακού συνημιτόνου της εγκατάστασής μας. Εδώ βλέπετε, ότι δε σου το δίνει το κράτος καλό, πρέπει να πληρώνεις και πρόστιμο γι αυτό! Σε πολλές χώρες όμως του εξωτερικού, υπάρχουν πυκνωτές διόρθωσης σε πάρα πολλά σημεία….

Δείτε όμως δύο Ελληνικά βίντεο πάρα πολύ απλά. Πιο κατανοητά δε γίνεται. Θεωρώ ότι μετά από το παρόν άρθρο, δε θα μείνει απορία για το τι είναι ο πυκνωτής, πως είναι φτιαγμένος και τι κάνει…