Абсорбція електричних зарядів в конденсаторі
Якщо обкладки конденсатора на малий час замкнути «накоротко», а потім розімкнути, то напруга на його обкладках спочатку впаде до нуля, а після розмикання може знову збільшитися до деякого значення. Це явище, властиве конденсаторів з уповільненою поляризацією (багатошаровим, з неоднорідностями діелектрика) і називається абсорбцією електричних зарядів.
Явище абсорбції в першому наближенні можна пояснити, користуючись еквівалентною схемою, зображеної на рис.1. При замиканні накоротко на малий час висновків 1-2 обкладок встигає повністю розрядитися тільки основна ємність, обумовлена швидкої поляризацією. Однак в діелектрику (особливо в неоднорідному) на поверхнях розділу, на неоднорідностях і в деяких інших випадках накопичуються об'ємні заряди, на освіту яких витрачається чимало часу, що вимірюється іноді десятками хвилин. Наявність таких зарядів на рис.1 зображено у вигляді деякої абсорбційної ємності С підключеної до основної через еквівалентний опір Ra.
Ємність Са за час закорочення обкладок конденсатора не встигає розрядитися повністю, і після їх розмикання заряд розподіляється між Са і С, створюючи на висновках 1-2 деяка напруга.
Ця напруга складе лише деяку частину зарядного напруги і після досягнення деякого максимального значення буде поступово спадати з часом (рис. 2) за рахунок саморозряду конденсатора, але в разі конденсаторів з високою робочою напругою може все ж становити небезпеку для обслуговуючого персоналу. Тому установки з паперовими конденсаторами високої напруги зазвичай забезпечуються спеціальними розрядними опорами або іншими розрядними пристроями, що забезпечують потрібний ступінь безпеки. Зарубіжні фірми часто виготовляють конденсатори високої напруги з розрядними опорами, вбудованими всередину конденсатора. При виборі розрядних опорів зазвичай виходять з вимоги, щоб за час не більше 30 секунд з моменту відключення конденсатора напруга на його висновках впало до безпечного значення 65 В.
Величину абсорбції кількісно характеризують коефіцієнтом абсорбції. Ka = (U2 / U1) * 100%, де U1 - напруга на обкладинках конденсатора до закорочування; U2 - напруга, відновити на обкладинках конденсатора через 3 хв після того як він був закорочен на 5 сек.
Таким чином, коефіцієнт абсорбції показує, яка частина загального заряду, запасеного діелектриком при його поляризації, віддається в процесі відновлення напруги.
Явище абсорбції необхідно враховувати при роботі з високовольтними конденсаторами, на яких після їх короткочасного розряду може відновитися небезпечне для життя напруга. У таблиці рис. 3 наведені типові значення коефіцієнта абсорбції для конденсаторів різного типу.
Величина коефіцієнта абсорбції становить інтерес не тільки з точки зору техніки безпеки, але і при використанні конденсаторів в ряді пристроїв вимірювальної та обчислювальної техніки, де поява залишкового заряду на конденсаторах може спотворювати роботу пристрою. В цьому випадку віддають перевагу плівковим конденсаторів, які мають найменші значення Ka. Треба мати на увазі, що наведені тут (Рис.3) значення для плівкових конденсаторів відповідають непросочених зразкам. Просочення плівкового конденсатора збільшує неоднорідність діелектрика і призводить до помітного збільшення величини Ka. Зі збільшенням температури величина Ka у всіх типів конденсаторів зазвичай дещо зростає. Найменшою абсорбцією, практично нульовий, мають конденсатори з газоподібним діелектриком, але мала величина їх номінальної ємності часто змушує виключити їх з розгляду.
В даний час для ряду типів конденсаторів величина Ka вводиться в технічні вимоги або норми. При цьому треба строго домовлятися про умови випробування, щоб отримувати відтворювані значення цієї характеристики.
1. Елементи радіоелектронної апаратури. Електричні конденсатори постійної ємності. В.Н. Гусєв, В.Ф.Смірнов. - М. Радянське радіо, 1968.
2. Ренні, В. Т. Електричні конденсатори / В. Т. Ренні. - 3-е изд. перераб. - Л. Енергія, 1969. - 592 с.