Tụ điện – Wikipedia tiếng Việt

Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động, là một hệ hai vật dẫn và ngăn cách nhau bởi một lớp cách điện. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.[1]

Sự tích tụ của điện tích trên hai mặt phẳng tạo ra năng lực tích trữ nguồn năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai mặt phẳng là điện thế xoay chiều, sự tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều .

Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra electron – nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một ưu thế của nó so với ắc qui.

Bốn bình tích điện Leyden ở Bảo tàng Boerhaave, Leiden, Hà LanVào tháng 10 năm 1745, Ewald Georg von Kleist ở Pomerania nước Đức, phát hiện ra điện tích hoàn toàn có thể được tàng trữ bằng cách nối máy phát tĩnh điện cao áp với một đoạn dây qua một bình thủy tinh chứa nước. [ 2 ] Tay của Von Kleist và nước đóng vai trò là chất dẫn điện, và bình thủy tinh là chất cách điện ( mặc dầu những chi tiết cụ thể ở thời gian đó được xác nhận là miêu tả chưa đúng ). Von Kleist phát hiện thấy khi chạm tay vào dây dẫn thì phát ra một tia lửa điện lớn và sau đó ông cảm thấy rất đau, đau hơn cả khi chạm tay vào máy phát tĩnh điện. Sau đó một năm, nhà vật lý người Hà Lan Pieter van Musschenbroek thao tác tại ĐH Leiden, ý tưởng ra một bình tích điện tương tự như, được đặt tên là bình Leyden. [ 3 ]Sau đó Daniel Gralath là người tiên phong phối hợp nhiều bình tích điện song song với nhau thành một quả ” pin ” để tăng dung tích tàng trữ. Benjamin Franklin tìm hiểu chiếc bình Leyden và đi đến Tóm lại rằng điện tích đã được tàng trữ trên chiếc bình thủy tinh, không phải ở trong nước như những người khác đã giả định. Từ đó, thuật ngữ ” battery ” hay Tiếng Việt gọi là ” pin ” được trải qua. [ 4 ] Sau đó, nước được thay bằng những dung dịch hóa điện, bên trong và bên ngoài bình Layden được phủ bằng lá sắt kẽm kim loại. Để lại một khoảng trống ở miệng để tránh tia lửa điện giữa những lá. Bình layden là bình tích điện tiên phong có điện dung khoảng chừng 1,11 nF ( nano Farad ) .

Các tham số chính của tụ điện[sửa|sửa mã nguồn]

Các tham số chính của tụ điện có điện dung danh định, điện áp và nhiệt độ làm việc cao nhất.

Ngoài ra là các tham số tinh tế, dành cho người thiết kế hay sửa chữa thiết bị chính xác cao: Hệ số biến đổi điện dung theo nhiệt độ, độ trôi điện dung theo thời gian, độ rò điện, dải tần số làm việc, tổn hao điện môi, tiếng ồn,… và thường được nêu trong Catalog của linh kiện.

Vật thể nói chung đều có khả năng tích điện, và khả năng này đặc trưng bởi điện dung

C

{\displaystyle C}

, xác định tổng quát qua điện lượng theo biểu thức:

C = Q U { \ displaystyle C = { \ frac { Q } { U } } }

Trong đó :

• C: điện dung, có đơn vị là farad;
• Q: điện lượng, có đơn vị là coulomb, là độ lớn điện tích được tích tụ ở vật thể;
• U: điện áp, có đơn vị là vôn, là điện áp ở vật thể khi tích điện.

Điện dung của tụ điện[sửa|sửa mã nguồn]

Trong tụ điện thì điện dung phụ thuộc vào vào diện tích quy hoạnh bản cực, vật tư làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức :

C = { \ displaystyle C = }rε0.S d { \ displaystyle { \ frac { S } { d } } }

Trong đó :

• C: điện dung, có đơn vị là farad [F];
• εr: Là hằng số điện môi hay còn gọi là điện thẩm tương đối (so với chân không) của lớp cách điện;
• ε0: Là hằng số điện thẩm (ε0 ≈1÷(9*109*4*π)≈8.854187817*10−12);
• d: là chiều dày của lớp cách điện;
• S: là diện tích bản cực của tụ điện.

Đơn vị của đại lượng điện dung là Fara [ F ]. Trong trong thực tiễn đơn vị chức năng Fara là trị số rất lớn, do đó thường dùng những đơn vị chức năng đo nhỏ hơn như micro Fara ( 1 µF = 10 − 6F ), nano Fara ( 1 nF = 10 − 9F ), picoFara ( 1 pF = 10 − 12F ) .
Thông thường do sự lão hóa vật liệu mà nhiều loại tụ có điện dung giảm theo thời hạn. Các tụ hóa có mức độ giảm lớn nhất, và thường gọi là ” già cỗi “. Nó dẫn đến rơi lệch hoạt động giải trí của mạch điện tử .

Dãy tụ 150 KV bù pha trong truyền tải điện

Điện áp thao tác[sửa|sửa mã nguồn]

Tụ điện được đặc trưng bởi thông số điện áp làm việc cao nhất và được ghi rõ trên tụ nếu có kích thước đủ lớn. Đó là giá trị điện áp thường trực rơi trên tụ điện mà nó chịu đựng được. Giá trị điện áp tức thời có thể cao hơn điện áp này một chút, nhưng nếu quá cao, ví dụ bằng 200% định mức, thì lớp điện môi có thể bị đánh thủng, gây chập tụ.

Trước đây giá tiền sản xuất tụ điện cao, nên tụ có khá nhiều mức điện áp thao tác : 5V, 10V, 12V, 16V, 24V, 25V, 35V, 42V, 47V, 56V, 100V, 110V, 160V, 180V, 250V, 280V, 300V, 400V …Ngày nay những dây chuyền sản xuất lớn sản xuất và cho ra ít cấp điện áp hơn thế :

• Tụ hoá: 16V, 25V, 35V, 63V, 100V, 150V, 250V, 400V.
• Tụ khác: 63V, 250V, 630V, 1KV.
• Các tụ đặc chủng có mức điện áp cao hơn, như 1,5 kV, 4 kV,… và tuỳ vào hãng sản xuất.

Khi phong cách thiết kế hoặc thay thế sửa chữa mạch, phải chọn tụ có điện áp thao tác cao hơn điện áp mạch cỡ 30 % trở lên. Ví dụ trong mạch lọc nguồn 12V thì chọn tụ hóa 16V, chứ không dùng tụ có điện áp thao tác đúng 12V .

Nhiệt độ thao tác[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt độ làm việc của tụ điện thường được hiểu là nhiệt độ ở vùng đặt tụ điện khi mạch điện hoạt động. Tụ điện phải được chọn với nhiệt độ làm việc cao nhất cao hơn nhiệt độ này.

Thông thường nhiệt độ được thiết lập do tiêu tán điện năng biến thành nhiệt của mạch, cộng với nhiệt do môi trường tự nhiên ngoài truyền vào nếu nhiệt độ môi trường tự nhiên cao hơn .Song với những tụ có mức rò điện cao, thì xảy ra sự tiêu tán điện năng biến thành nhiệt trong tụ điện, làm cho nhiệt độ trong tụ điện cao hơn xung quanh. Các hư hỏng nổ tụ thường tương quan đến hiện tượng kỳ lạ này. Các tụ hóa thường có rò điện ohmic, còn những tụ tần cao thì có dòng điện xoáy .

Các loại tụ điện[sửa|sửa mã nguồn]

Có rất nhiều loại. [ 1 ]

Tụ điện phân cực[sửa|sửa mã nguồn]

Hầu hết tụ hóa là tụ điện phân cực, tức là nó có cực xác lập. Khi đấu nối phải đúng cực âm – dương .

• Thường trên tụ có kích thước đủ lớn thì cực âm phân biệt bằng dấu – trên vạch màu sáng dọc theo thân tụ, khi tụ mới chưa cắt chân thì chân dài hơn sẽ là cực dương.
• Các tụ cỡ nhỏ, tụ dành cho hàn dán SMD thì đánh dấu + ở cực dương để đảm bảo tính rõ ràng.

Trị số của tụ phân cực vào khoảng chừng 0,47 μF – 4.700 μF, thường dùng trong những mạch tần số thao tác thấp, dùng lọc nguồn .
Tụ không phân cực

Tụ điện không phân cực[sửa|sửa mã nguồn]

Tụ điện không phân cực thì không xác lập cực dương âm, như tụ giấy, tụ gốm, tụ mica, … Các tụ có trị số điện dung nhỏ hơn 1 μF thường được sử dụng trong những mạch điện tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu. Các tụ cỡ lớn, từ một vài μF đến cỡ Fara thì dùng trong điện gia dụng ( tụ quạt, mô tơ, … ) hay dàn tụ bù pha cho lưới điện .Một số tụ hóa không phân cực cũng được sản xuất .

Tụ điện có trị số đổi khác[sửa|sửa mã nguồn]

Tụ điện có trị số biến đổi, hay còn gọi tụ xoay (cách gọi theo cấu tạo), là tụ có thể thay đổi giá trị điện dung. Tụ này thường được sử dụng trong kỹ thuật Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài (kênh tần số).

Tụ Li ion LIC 200F cho mạch in

Siêu tụ điện[sửa|sửa mã nguồn]

Đó là các tụ có mật độ năng lượng cực cao (supercapacitor) như Tụ điện Li ion (tụ LIC), là tụ phân cực và dùng cho tích điện một chiều. Chúng có thể trữ điện năng cho vài tháng, cấp nguồn thay các pin lưu dữ liệu trong các máy điện tử.

Khả năng phóng nạp nhanh và chứa nhiều nguồn năng lượng hứa hẹn ứng dụng tụ này trong giao thông vận tải để khai thác lại nguồn năng lượng hãm phanh ( thắng ), cung ứng nguồn năng lượng đỉnh đột xuất cho xe hơi điện, tàu điện, tàu hoả nhanh, … [ 5 ]

Các kiểu tụ điện[sửa|sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Nước