خازن

اختصاصی از یارا فایل خازن دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

مقدمه
خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی(بار الکتریکی( در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:

الف – صفحات هادی
ب – عایق بین هادیها (دی الکتریک)
ساختمان خازن
هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است.

پایان نامه خازن گذاری در شبکه های توزیع برای کاهش تلفات و بهبود ضریب توان

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه خازن گذاری در شبکه های توزیع برای کاهش تلفات و بهبود ضریب توان دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این فایل در قالب ورد وقابل ویرایش در 110 صفحه می باشد .

پیشگفتار: خازن های اصلاح ضریب توان برای مهندسین برق اسم آشنایی است و اهمیت این عناصر در سیستمهای توزیع بر هیچ کس پوشیده نیست . این عناصر در سیستمهای توزیع نقش کلیدی دارند. در سیستمهای توزیع به خاطر ولتاژ پایین تر جریان O عبوری از خطوط بالا است و این امر باعث می شود که XI2  بالا باشد، که به همراه توان مصرفی حقیقی ، اندازه ی توان ظاهری را بالاتر برده ، لازم می دارد که از تجهیزاتی با قدرت بالاتر استفاده کنیم ،I توان راکتیو القایی که بیشتر از خاصیت سلفی عناصر می باشد به وفور در سیستمهایی توزیع و قدرت یافت می شود که از عوامل تولید کننده ی آنی می توان به موتورهایی القایی مورد استفاده در صنعت ، تراش ها ، خطوط انتقال ومیره اشاره کرد . برای کم کردن اثر توان القایی در نتیجه اندازه می توان ظاهری ، از وسایل گوناگون مانند موتورهای سنکرون و خازن های اصلاح ضریب توان  می توان استفاده نمود، که مورد اول بیشتر در صنایع بمنظور کم کردن هزینه توان راکتیو استفاده می شد ، که به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری بالا ، در حال حاضر بیشتر از خازن های سوئیچینگ استفاده می شود . اما مورد دوم که بحث اصلی ما در این پایان نامه می باشد به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری کم و عمر بالا بیشتر در سیستم های توزیع استفاده می شود. که می تواند به صورت واحد ، گروهی ، ثابت و یا قابل سوئیچ به کار گرفته شود. از دیگر پارامترهای مهم مربوط به این خازن می توان به مقدار بهینه این خازن ها و مکانی که بیشترین جبران سازی را ایجاد می کند اشاره کرد ، که در حد توان در این پایان نامه بررسی شده است . 




فهرست مطالب عنوان                                           صفحه فصل اول : مفاهیم اساسی .................................. 7   فصل دوم :

منابع مصرف کننده توان راکتیو سلفی در شبکه ..... 21

فصل سوم :

اثرات خازن های موازی در سیستمهای قدرت ......... 34

فصل چهارم :     

توابع هدف ..................................... 64

فصل پنجم :

بررسی چند مقاله از IEEE....................................................... 80

ضمائم ......................................... 104

خازن گذاری در شبکه های فشار متوسط در حضور منابع پراکنده (DG)

اختصاصی از یارا فایل خازن گذاری در شبکه های فشار متوسط در حضور منابع پراکنده (DG) دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

خازن گذاری در شبکه های فشار متوسط در حضور منابع پراکنده (DG)

72 صفحه در قالب word

فهرست مطالب

فصل اول

منابع تولید پراکنده

1-1- مقدمه. 2

1-2- تعریف تولیدات پراکنده 3

1-2-1- هدف... 3

1-2-2- مکان.. 4

1-2-3- مقادیر نامی.. 5

1-2-5- فناوری.. 6

1-2-6- عوامل محیطی.. 7

1-2-7-روش بهره برداری.. 8

1-2-8- مالکیت... 8

1-2-9- سهم تولیدات پراکنده 9

1-3-معرفی انواع تولیدات پراکنده 10

1-3-1- توربینهای بادی.. 10

1-3-2 واحدهای آبی کوچک.... 11

1-3-3- پیلهای سوختی.. 11

1-3-4- بیوماس.... 11

1-3-5- فتوولتائیک.... 12

1-3-6- انرژی گرمایی خورشیدی.. 12

1-3-7- دیزل ژنراتور 12

1-3-8- میکروتوربین.. 13

1-3-9- چرخ لنگر. 13

1-3-10- توربین های گازی.. 13

1-4-تأثیر DG بر شبکه توزیع.. 15

1-4-1- ساختار شبکه توزیع.. 15

1-4-2- تأثیر DC بر ولتاژ سیستم توزیع.. 15

1-4-3- تأثیر DG بر کیفیت توان سیستم توزیع.. 16

1-4-4- تأثیر DG بر قدرت اتصال کوتاه شبکه. 17

1-4-5- تأثیر DG بر سیستم حفاظت شبکه توزیع.. 18

1-4-6- قابلیت اطمینان.. 19

1-4-7- ارزیابی کیفی کارآیی مولدهای DG در شبکه. 19

1-4-8- شاخص بهبود پروفیل ولتاژ 19

1-4-9- شاخص کاهش تلفات 20

1-4-10- شاخص کاهش آلاینده های جو. 21

1-5- روش های مکان یابی DG 22

1-5-1- روش های تحلیلی.. 22

1-5-2- روش های مبتنی بر برنامه ریزی عددی.. 23

1-5-3- روش های مبتنی بر هوش مصنوعی.. 24

1-5-4- روش های ابتکاری.. 24

1-6- جمع بندی.. 25

فصل دوم

روشهای جایابی بهینه خازن

2-1- مقدمه. 27

2-2- دسته بندی روشهای جایابی بهینه خازن.. 27

2-2-1-روشهای تحلیلی.. 27

2-2-1-1- نمونه ای یک روش تحلیلی.. 29

2-2-2- روشهای برنامه ریزی عددی.. 33

2-2-3- روشهای ابتکاری.. 34

2-2-4- روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی 36

2-2-4-1- روش جستجو تابو 36

شکل 2-5 –فلوچارت حل به روش تابو. 39

2-2-4-2- استفاده از تئوری مجموعه های فازی.. 40

2-2-4-2-1- نظریه مجموعه های فازی.. 40

2-2-4-2-2- تعریف اساس و عمگرهای مجوعه های فازی.. 41

2-2-4-2-3- روش منطق فازی.. 42

2-2-4-3- روش آبکاری فولاد. 43

2-2-4-4- الگوریتم ژنتیک.... 46

2-2-4-4-1- پیدایش الگوریتم ژنتیک.... 46

2-2-4-4-2- مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک.... 47

2-2-4-5- شبکه های عصبی مصنوعی.. 51

2-3- انتخاب روش مناسب... 52

2-3-1- نوع مساله جایابی خازن.. 53

2-3-2- پیچیدگی مساله. 53

2-3-3- دقت نتایج.. 53

2-3-4- عملی بودن.. 54

فصل سوم

تاثیر منابع تولید پراکنده در شبکه های فشار متوسط

3-1-مقدمه. 56

3-2-مطالعه بر روی یک شبکه نمونه. 57

نتیجه گیری.. 64

مراجع.. 65

1-1- مقدمه

در سالهای اخیر اقدامات مختلفی برای بهینه سازی و تغییر سیستم های قدرت از ساختار جدیدی تحت عنوان " تجدید ساختار " صورت گرفته است.

محدود شدن شبکه های توزیع بین تولید و انتقال از یک سو و مراکز بار از سویی دیگر آن را تبدیل به یک شبکه پسیو نموده است. لیکن استفاده ازواحدهای تولیدی کوچک (تولیدات پراکنده ) همچون توربینهای گازی، بادی، پیلهای سوختی و. .. در سالهای اخیر باعث تغییر وضعیت این شبکه از یک شبکه پسیو به یک شبکه اکتیو گردیده است.

تحقیقات انجام شده توسط EPRI [1] نشان می دهد که تا سال 2010 نزدیک به 25 درصد تولیدات را، تولیدات پراکنده تشکیل خواهند داد که این رقم طبق تحقیقات NGF [2] تا 30 درصد نیز پیش بینی شده است. بنابراین باید دید چه عواملی سبب شده تا نظریه تولیدات پراکنده به وجود آید؟

شاید مهمترین مزیت، نزدیکی به مصرف کننده و در نتیجه کاهش و یا حذف هزینه های مربوط به انتقال و توزیع باشد. در کنار آن می توان به حذف محدودیت مکانی و جغرافیایی تولیدات کوچک نسبت به نیروگاه های بزرگ, عدم نیاز به ریسک بالا، زمان نصب کمتر، محیط زیست پاکتر، کیفیت و قابلیت اطمینان بیشتر، پیشرفت تکنولوژی در زمینه ساخت ژنراتورهای کوچک با توان تولیدی بالاو استفاده از انرژیهای تجدیدناپذیر مانند باد و خورشید اشاره کرد.

استفاده از تولیدات پراکنده سوالاتی، در رابطه با تاثیر آنها بر سیستم های کنترل و بهره برداری شبکه های توزیع را در ذهن تعریف جامع و کاملی از تولیدات پراکنده، با ملامحظه تعدادی عوامل کلیدی می باشد.

در قسمت دوم مقاله به معرفی اجمالی انواع تولیدات پراکنده پرداخته می شود.

 1-2- تعریف تولیدات پراکنده

در ارتباط با تولیدات پراکنده اصطلاحات زیادی وجود دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :

Distributed Generation Embedded Generation, Dispersed Generation power distribution, distribution utility, distribution resources

لیکن تا کنون تعریف جامع و کاملی برای تولیدات پراکنده ارائه نگردیده است و اگر هدف یافتن تعریفی جامع از این تولیدات باشد، در ابتدا باید عوامل و معیارهای زیر مورد بررسی قرار گیرند:

• هدف
• مکان
• مقادیر نامی،
• ناحیه تحویل توان،
• فناوری،
• تاثیر محیطی
• روش بهره برداری
• مالکیت
• سهم این تولیدات

در ادامه، تاثیر هر یک از عوامل بالا در تعریف تولیدات پراکنده ارائه خواهد شد.

  1-2-1- هدف

در مورد هدف استفاده از تولیدات پراکنده در میان تعاریف ارائه شده، تشابه زیادی وجود دارد. طبق تعریف، هدف از تولیدات پراکنده ایجاد منابع توان اکتیو می باشد. بنابراین با توجه به تعریف، در تولیدات پراکنده لزومی به، توانایی تولید توان راکتیو نیست.

1-2-2- مکان

 در مورد مکان تولیدات پراکنده نظرات متفاوتی وجود دارد. عده زیادی مکان تولیدات پراکنده را در محل شبکه توزیع می دانند، عده ای نیز مکان آن را در محل مصرف کننده بیان میکنندو عده کمی نیز مکان تولیدات پراکنده در محل خطوط انتقال معرفی می کنند.

نکته پایان ذکر این است که باید تعریف واحد و مشخصی از خطوط انتقال و توزیع وجود داشته باشد. بدین معنا که مشخص شود تا چه سطح ولتاژی مربوط به توزیع و انتقال می باشد. در بازارهای رقابتی قوانین وآیین نامه های دولتی تعیین کننده این مطلب می باشند.

حال سوال این است که تعریف یک واحد تولیدی کوچک بر اساس مکان نصب چیست؟ به عنوان مثال، آیا یک نیروگاه بادی با سیستم های CHP [3] که به شبکه انتقال وصل می شوند، می توانند به عنوان یک واحد تولیدی کوچک در نظر گرفته شوند یا خیر ؟

برای سوال فوق 2 حالت زیر ممکن است رخ دهد :

• حالت اول سیستم های CHP می باشد که در مکان های صنعتی بزرگ به منظور تامین بار مصرفی آن بخش احداث می گردد که در زمانهای کاهش توان مصرفی داخلی, می توانند مازاد تولید را به طور مستقیم به شبکه انتقال تزریق کنند. به دلیل اینکه این سیستم ها مستقیماً به مصرف کننده متصل هستند، می توانند به عنوان تولیدات پراکنده به حساب آیند.
• حالت دوم نیروگاه های بادی یا اندازه متوسط است که به دلیل مسائل مربوط به ظرفیت شبکه، به طور مستقیم به خطوط انتقال وصل می شوند که بدین دلیل نمی توانند به عنوان تولیدات پراکنده محسوب شوند.

لذا با توجه به مطالب بالا میتوان گفت که مکان تولیدات پراکنده جایی است که به طور مستقیم به شبکه توزیع یا مصرف کننده متصل گردند.

1-2-3- مقادیر نامی

در مورد حداکثر مقادیر نامی برای تولیدات پراکنده هنوز هیچ وحدت نظری وجود ندارد. جدول (1) مقادیر نامی را که توسط برخی از مراکز تحقیقاتی برای تولیدات پراکنده تعیین شده  است، نشان می دهد. علاوه بر این، وجود قوانین دولتی متفاوت، دلیلی بر یکسان نبودن مقادیر نامی تولیدات پراکنده می باشد. به عنوان مثال در بازارهای انگلستان و ولز نیروگاههایی باظرفیت تولیدی کمتر از 100 مگاوات وجود دارد که از طریق کنترل مرکزی مورد بهره برداری قرار نمی گیرند و اگر ظرفیت کمتر از 50 مگاوات باشد. توان خروجی نباید از طریق بازاز عمده فروشی خرید و فروش شود از این رو منظور از DG [4]عمدتاً تولیدات کمتر از 100 مگاوات می باشد. طبق قوانین سوئد به ظرفیت های تولیدی تا 1500 کیلووات تولیدات پراکنده گفته می شود. به عبارتی در سوئد تولیدات تا حداکثر 1500 کیلووات به عنوان DG شناخته می شوند. از طرفی طبق قوانین این کشور یک نیروگاه بادی با 100 واحد تولیدی 1500 کیلوواتی نیز تولید پراکنده محسوب می شود. زیرا برای واحد های بادی به جای ظرفیت کل نیروگاه، ظرفیت نامی هرواحد, معیار تعیین کننده می باشد، ولی برای واحد های آبی معیار تعیین کننده ظرفیت کل نیروگاه است.

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است

دانلود پایان نامه خازن گذاری در شبکه های فشار متوسط در حضور منابع پراکنده

اختصاصی از یارا فایل دانلود پایان نامه خازن گذاری در شبکه های فشار متوسط در حضور منابع پراکنده دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

1-1- مقدمه

در سالهای اخیر اقدامات مختلفی برای بهینه سازی و تغییر سیستم های قدرت از ساختار جدیدی تحت عنوان " تجدید ساختار " صورت گرفته است.

محدود شدن شبکه های توزیع بین تولید و انتقال از یک سو و مراکز بار از سویی دیگر آن را تبدیل به یک شبکه پسیو نموده است. لیکن استفاده ازواحدهای تولیدی کوچک (تولیدات پراکنده ) همچون توربینهای گازی، بادی، پیلهای سوختی و. .. در سالهای اخیر باعث تغییر وضعیت این شبکه از یک شبکه پسیو به یک شبکه اکتیو گردیده است.

تحقیقات انجام شده توسط EPRI [1] نشان می دهد که تا سال 2010 نزدیک به 25 درصد تولیدات را، تولیدات پراکنده تشکیل خواهند داد که این رقم طبق تحقیقات NGF [2] تا 30 درصد نیز پیش بینی شده است. بنابراین باید دید چه عواملی سبب شده تا نظریه تولیدات پراکنده به وجود آید؟

شاید مهمترین مزیت، نزدیکی به مصرف کننده و در نتیجه کاهش و یا حذف هزینه های مربوط به انتقال و توزیع باشد. در کنار آن می توان به حذف محدودیت مکانی و جغرافیایی تولیدات کوچک نسبت به نیروگاه های بزرگ, عدم نیاز به ریسک بالا، زمان نصب کمتر، محیط زیست پاکتر، کیفیت و قابلیت اطمینان بیشتر، پیشرفت تکنولوژی در زمینه ساخت ژنراتورهای کوچک با توان تولیدی بالاو استفاده از انرژیهای تجدیدناپذیر مانند باد و خورشید اشاره کرد.

استفاده از تولیدات پراکنده سوالاتی، در رابطه با تاثیر آنها بر سیستم های کنترل و بهره برداری شبکه های توزیع را در ذهن تعریف جامع و کاملی از تولیدات پراکنده، با ملامحظه تعدادی عوامل کلیدی می باشد.

در قسمت دوم مقاله به معرفی اجمالی انواع تولیدات پراکنده پرداخته می شود.

1-2- تعریف تولیدات پراکنده

در ارتباط با تولیدات پراکنده اصطلاحات زیادی وجود دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :

Distributed Generation Embedded Generation, Dispersed Generation power distribution, distribution utility, distribution resources

لیکن تا کنون تعریف جامع و کاملی برای تولیدات پراکنده ارائه نگردیده است و اگر هدف یافتن تعریفی جامع از این تولیدات باشد، در ابتدا باید عوامل و معیارهای زیر مورد بررسی قرار گیرند:

• هدف
• مکان
• مقادیر نامی،
• ناحیه تحویل توان،
• فناوری،
• تاثیر محیطی
• روش بهره برداری
• مالکیت
• سهم این تولیدات

در ادامه، تاثیر هر یک از عوامل بالا در تعریف تولیدات پراکنده ارائه خواهد شد.

[1] Distributed Generation

[2] Electric Power Research Institute

1-1- مقدمه    2
1-2- تعریف تولیدات پراکنده    3
1-2-1- هدف    3
1-2-2- مکان    4
1-2-3- مقادیر نامی    5
1-2-5- فناوری    6
1-2-6- عوامل محیطی    7
1-2-7-روش بهره برداری    8
1-2-8- مالکیت    8
1-2-9- سهم تولیدات پراکنده    9
1-3-معرفی انواع تولیدات پراکنده    10
1-3-1- توربینهای بادی    10
1-3-2 واحدهای آبی کوچک    11
1-3-3- پیلهای سوختی    11
1-3-4- بیوماس    11
1-3-5- فتوولتائیک    12
1-3-6- انرژی گرمایی خورشیدی    12
1-3-7- دیزل ژنراتور    12
1-3-8- میکروتوربین    13
1-3-9- چرخ لنگر    13
1-3-10- توربین های گازی    13
1-4-تأثیر DG بر شبکه توزیع    15
1-4-1- ساختار شبکه توزیع    15
1-4-2- تأثیر DC بر ولتاژ سیستم توزیع    15
1-4-3- تأثیر DG بر کیفیت توان سیستم توزیع    16
1-4-4- تأثیر DG بر قدرت اتصال کوتاه شبکه    17
1-4-5- تأثیر DG بر سیستم حفاظت شبکه توزیع    18
1-4-6- قابلیت اطمینان    19
1-4-7- ارزیابی کیفی کارآیی مولدهای DG در شبکه    19
1-4-8- شاخص بهبود پروفیل ولتاژ    19
1-4-9- شاخص کاهش تلفات     20
1-4-10- شاخص کاهش آلاینده های جو    21
1-5- روش های مکان یابی DG     22
1-5-1- روش های تحلیلی    22
1-5-2- روش های مبتنی بر برنامه ریزی عددی    23
1-5-3- روش های مبتنی بر هوش مصنوعی    24
1-5-4- روش های ابتکاری    24
1-6- جمع بندی    25

فصل دوم
روشهای جایابی بهینه خازن
2-1- مقدمه    27
2-2- دسته بندی روشهای جایابی بهینه خازن    27
2-2-1-روشهای تحلیلی    27
2-2-1-1- نمونه ای یک روش تحلیلی    29
2-2-2- روشهای برنامه ریزی عددی    33
2-2-3- روشهای ابتکاری    34
2-2-4- روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی     36
2-2-4-1- روش جستجو تابو     36
شکل 2-5 –فلوچارت حل به روش تابو    39
2-2-4-2- استفاده از تئوری مجموعه های فازی    40
2-2-4-2-1- نظریه مجموعه های فازی    40
2-2-4-2-2- تعریف اساس و عمگرهای مجوعه های فازی    41
2-2-4-2-3- روش منطق فازی    42
2-2-4-3- روش آبکاری فولاد    43
2-2-4-4- الگوریتم ژنتیک    46
2-2-4-4-1- پیدایش الگوریتم ژنتیک    46
2-2-4-4-2- مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک    47
2-2-4-5- شبکه های عصبی مصنوعی    51
2-3- انتخاب روش مناسب    52
2-3-1- نوع مساله جایابی خازن    53
2-3-2- پیچیدگی مساله    53
2-3-3- دقت نتایج    53
2-3-4- عملی بودن    54
فصل سوم
تاثیر منابع تولید پراکنده در شبکه های فشار متوسط
3-1-مقدمه    56
3-2-مطالعه بر روی یک شبکه نمونه    57
نتیجه گیری    64
مراجع    65

پاورپوینت-ppt- خازن و کاربردهای آن-در 50 اسلاید-powerpoint

اختصاصی از یارا فایل پاورپوینت-ppt- خازن و کاربردهای آن-در 50 اسلاید-powerpoint دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

خازن یا انباره عنصری دوسر و پسیو است که انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند. انواع مختلفی از خازنها وجود دارد اما همه آنها حداقل دو هادی که توسط یک عایق از یکدیگر جدا شده اند را در ساختار خود دارند [۲]. هادی ها می توانند از جنس فلز یا الکترولیت باشند. عایق دی الکتریک نیز که برای افزایش ظرفیت خازن استفاده می شود می تواند از جنس شیشه، سرامیک، پلاستیک، میکا، کاغذ و … باشد. خازنها به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌شود. از خازن‌ها در مدارات به‌عنوانفیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ها به راحتی سیگنالهای متناوب را عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم می‌شوند.

خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند.

با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجم‌های کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد.

ظرفیت خازن

ظرفیت معیاری برای اندازه‌گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. باید گفت که ظرفیت خازن‌ها یک کمیت فیزیکی‌ست و به ساختمان خازن وابسته‌است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد.

واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. ۱ فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می‌باشد. بنابراین استفاده از واحدهای کوچک‌تر نیز در خازنها مرسوم است. میکروفاراد (µF)،نانوفاراد (nF) و پیکوفاراد (pF) واحدهای کوچک‌تر فاراد هستند.

نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن (C) گویند؛ که مقداری ثابت است.

در این رابطه:

• C= ظرفیت خازن بر حسب فاراد
• Q= بار ذخیره شده برحسب کولن
• V= اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت
• ε0= قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: 
• k(بدون یکا) = ثابت دی‌الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن ۱
• A= سطح خازن بر حسب 
• d=فاصله بین دو صفه خازن بر حسب متر(m)

چند نکته

• آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد.
• بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد.
• ظرفیت خازن با فاصله بین دو صفحه نسبت عکس دارد.
• ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی‌الکتریک (K) نسبت مستقیم دارد.

به عبارت ساده انرژی ذخیره شده در یک خازن یک فارادی ۲۲۰ ولتی می‌تواند یک مصرف کننده ۶،۷۲۲ وات بر ساعت را به مدت یک ساعت روشن کند .

و یا انرژی ذخیره شده در یک خازن یک فارادی ۱۲ ولتی می‌تواند یک مصرف کننده ۰،۰۲ وات بر ساعت را به مدت یک ساعت روشن کند ( مثلا یک LED لامپ ۲۰ میلی وات ) .

ساختمان خازن

یک نمایش ساده از خازنی با صفحه‌های موازی

ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:

• صفحات هادی
• عایقبین هادیها (دی‌الکتریک)

هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولاً صفحات هادی خازن از جنسآلومینیوم، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی‌الکتریک) از جنس هوا، کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومینیومو اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی‌الکتریک یک ماده عایق بزرگ‌تر باشد آن دی‌الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال، ضریب دی‌الکتریک هوا ۱ و ضریب دی‌الکتریک اکسید آلومینیوم ۷ می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم ۷ برابر خاصیت عایقی هوا است.

انواع خازن

خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه کلی ثابت و متغیر تقسیم‌بندی می‌شوند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت‌اند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیم‌اند.

خازنهای ثابت

این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی‌الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام‌گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی، میکا، ورقه‌ای (کاغذی و پلاستیکی)، الکترولیتی، روغنی، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی‌الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.

• خازنهای ثابت:
  • سرامیکی
  • خازنهای ورقه‌ای
  • خازنهای میکا
  • خازنهای الکترولیتی
  • آلومینیومی
  • تانتالیوم

خازنهای سرامیکی

خازن سرامیکی (به انگلیسی: Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی‌الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی‌الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولاً بین ۵ پیکوفاراد تا ۱/۰ میکروفاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و بسامد کار خازنهای سرامیکی بالای ۱۰۰ مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.

خازنهای ورقه‌ای

در خازنهای ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف‌پذیری آنها، برای دی‌الکتریک استفاده می‌شود. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته می‌شوند:

خازنهای کاغذی

دی‌الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی‌الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی‌الکتریک درون کاغذ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذناپذیر قرار می‌دهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی‌الکتریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازنها آن است که در ولتاژها و جریانهای زیاد می‌توان از آنها استفاده کرد.

خازنهای پلاستیکی

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی‌الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله، در درون قاب پلاستیکیبسته بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می‌روند. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از انواع دی‌الکتریک‌هایی که در این خازنها به کار می‌رود پلی استایرن (به انگلیسی:Polystyrene) است، از این رو به این خازنها «پلی استر» گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم بسامد کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگاهرتز است.

خازنهای میکا

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک میکا در بین صفحات خازن (ورقه‌های فلزی – آلومینیوم) استفاده می‌شود و در پایان، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازنهای میکا تقریباً بین 0/01 تا ۱ میکروفاراد است. از ویژگیهای اصلی و مهم این خازنها می‌توان داشتن ولتاژ کار بالا، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

خازنهای الکترولیتی

این نوع خازنها معمولاً در رنج میکروفاراد هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام دیگر این خازنها، خازن شیمیایی است. علت نامیدن آنها به این نام این است که دی‌الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیاییآغشته می‌کنند که در عمل، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند. روی بدنه خازن کنار پایه منفی، علامت – نوشته شده‌است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده‌است. خازن‌های الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می‌شوند. یکی از کاربردهای گسترده این نوع خازن استفاده در مدار یکسوساز دیودی بعنوان فیلتر dc است.

خازن آلومینیومی

این خازن همانند خازنهای ورقه‌ای از دو ورقه آلومینیومی تشکیل شده‌است. یکی از این ورقه‌ها که لایه اکسید بر روی آن ایجاد می‌شود «آند» نامیده می‌شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقه‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. پس از پیچیدن ورقه‌ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می‌بخشد غوطه‌ور می‌سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیمهای خازن از آن می‌گذرد محکم بسته می‌شود.

خازن تانتالیوم

خازن تانتالیوم

در این نوع خازن