Kondensatorer

Synnerligen intressant om Kondensatorer


Kondensatorpest

Kondensatorpest (engelska capacitor plague eller bad capacitors) var ett kvalitetsproblem inom elektronikindustrin där elektrolytkondensatorer tillverkade framförallt mellan 1999 och 2003 åldrades snabbare än förväntat och orsakade följdfel i många elektronikprodukter, med sin största omfattning mellan 2002 och 2005. Problemet bestod av att ett stort antal elektrolytkondensatorer på marknaden hade undermålig kvalitet och slutade fungera i förtid. Kondensatorerna används i olika sorters elektronikutrustning, i synnerhet moderkort, grafikkort, ballaster för kompaktlysrör, LCD-skärmar och nätaggregat för persondatorer. Vanligtvis uppstod inga följdfel och apparaterna kunde åter fungera när trasiga kondensatorer bytts, men på grund av hög reparationskostnad skrotades vanligen den trasiga apparaten. Den korta livslängden förekom främst i kondensatorer levererade från firmor i Taiwan som plagierat en konstruktion från den japanska firman Rybycon Corporation där den kemiska beskrivningen av kondensatorns elektrolyt misstolkats. Den felaktiga elektrolyten orsakade korrosion och generering av vätgas som kunde leda till brott och läckage från kondensatorns hölje. Följdkostnaderna blev betydande, och bland annat tvingades datortillverkaren Dell år 2005 reservera 300 miljoner dollar för garantiåtaganden för utrustning som slutat fungera på grund av felaktiga kondensatorer. Numera (2021) anges moderna elektrolytkondensatorer ha en "mångdubbel livslängd", men omnämns i olika forum som möjlig felorsak vid felsökning och reparationer av äldre elektronikutrustning.

Kondensator

En kondensator är en passiv elektronisk komponent (jämte resistorer, memristorer och induktorer). Den har förmågan att lagra elektrisk laddning. Kondensatorn karaktäriseras av sin kapacitans C som mäts i enheten farad. Två plattor med arean A och det inbördes avståndet d, har kapacitansen. Elektricitetsmängden, det vill säga den laddningsmängd Q som kan lagras i kondensatorn, är proportionell mot den pålagda spänningen U över kondensatorn enligt sambandet. Ingen ström flyter mellan plattorna. Mellanrummet fylls ofta med ett isolerande material med hög permitivitet för att öka kapacitansen. Det finns även kondensatorer med variabel kapacitans, vridkondensatorer och trimkondensatorer. En vridkondensator används för frekvensväljaren på en radioapparat och då man vrider på ratten för stationsinställning ändrar man vridkondensatorns kapacitans. En trimkondensator justeras däremot i samband med trimningen av en elektronisk apparat och inställningen av denna ändras i regel inte därefter (den är inte tillgänglig från apparatens utsida). Farad, F, är den härledda SI-enheten för kapacitans. Vanligt förekommande kondensatorer har typiskt en kapacitans av storleksordningarna pF, nF eller µF. Energin G lagrad i en kondensator med konstant kapacitans C ges av. Medan kondensatorn laddas upp flyter en uppladdningsström genom kretsen. När kondensatorn kortsluts urladdas den med en hastighet som begränsas av kretsens resistivitet och kondensatorns kapacitans. I en RC-krets (kondensator och resistor seriekopplade) kännetecknas upp- och urladdningstiderna av τ = RC, där är resistorns resistansvärde och C kapacitansen. Kondensatorn laddas upp under en viss tid och kan sedan verka som en spänningskälla med hög effekt. Inom elektrokemi uppträder ett kapacitansfenomen även då en ström flyter genom komponenten. (Plattorna kan motsvara kontaktytan mellan två material). Den "allmänna kapacitansen" (inom engelska artiklar betecknad "kemisk kapacitans" eller "pseudokapacitans") definieras som. där G är den termodynamiska potentialen Gibbs fria energi (den energi som kan utnyttjas vid en kemisk reaktion, samma G användes ovan för att beteckna lagrad energi en kondensator) och µ kemiska potentialen. En suprakondensator (eller kemisk kondensator) kan användas som ett batteri inom vissa områden, exempelvis som energikälla för satelliter. Den effekt som suprakondensator kan avge är större än den effekt ett traditionellt batteri kan avge. Suprakondensatorn har en stor kapacitans, upp till några farad, vilket är en mycket större kapacitans än vad de övriga kondensatorertyperna har. Den stora kapacitansen beror på att kontaktytan mellan materialen är mycket stor då molekylerna är vecklade kring varandra. Söderkvist, Sune Kretsteori och elektronik Erik Larsson AB 1999.

Jonisationskammare

En jonisationskammare är en gasfylld detektor som används för att detektera joniserande strålning. Den är uppbyggd av en strömkälla och en kondensator som är omsluten av en gas. En partikel som passerar denna gas kan slå ut elektroner (jonisera), och på så sätt skapa ett jon-par (positiv jon + elektron som separeras vid lämplig spänning över kammaren). Då kondensatorn är laddad kommer elektronen, som är negativt laddad, drivas mot den positivt laddade anoden, och den positiva jonen mot katoden, som är negativt laddad. Därav uppstår en jonisationsström, som är direkt proportionell mot den ursprungliga jonisationen, och om partikeln stannat i kammaren, är den även proportionell mot dess energi. Man kan antingen mäta jonisationsströmmen från kontinuerlig strålning (från enskilda partiklar uppstår endast en mycket svag ström) och studera intensiteten från partiklar, eller skapa sig en RC-krets och mäta jonisationsförmågan (och eventuellt energin) på enskilda partiklar genom att studera pulsamplituden.

Tändsystem (ottomotor)

Ottomotorn skiljer sig från dieselmotorn i det att dieselmotorns tändning av cylindergasen sker genom att ren luft upphettas genom kompression och bränslet sprutas in vid optimalt tidpunkt och då självantänds. När dieselmotorn är kall kan dock ett glödstift hjälpa till med antändningen. För att mata tändspolens primärlindning med ström används två metoder. För att bryta strömmen till primärlindningen när tändning ska ske använder moderna tändsystem tre typer av komponenter. Tändsystemen för ottomotorer har under drygt 100 år utvecklats från enkla mekaniska system till ovan beskrivna avancerade elektroniska. De tidigaste hade på vevaxeln, kamaxeln eller en hjälpaxel enkla kammar som en brytarspets gled mot. En kam för varje cylinder. När brytaren var sluten laddades en tändspole med den ström som inducerades när en magnet på det roterande svänghjulet passerade intill en spole. När brytaren öppnades av kammen, så urladdades tändspolen med en mycket hög inducerad spänning som i sin tur åstadkom en gnista i tändstiftet. När man hade flera cylindrar användes en tändfördelare med en roterande arm som ledde högspänningen till rätt tändstift. I detta system var kammarna och brytarspetsen en kombinerad sensor- och utlösningsmekanism. På bilar, där motorns varvtal ändrades under körningen, hade man ibland en tändningsspak i rattens centrum så att föraren kunde tidigarelägga tändningen vid högre varv och senarelägga den till exempel när motorn skulle vevas igång. Spaken ledde till en mekanism som helt enkelt vred brytarspetsen något och därmed flyttade tändningsläget. Nästa steg var att automatiskt justera tändningen till motorns driftsförhållande. Man tillsatte ett vakuummembran mot insugningsröret så att tändningen anpassades efter belastningen, d.v.s. kände av trycksänkningen som skedde när föraren öppnade gasspjället hastigt. Vidare satte man dit en centrifugalregulator som tidigarelade tändningen vid högre varv. Både vakuumklockan och centrifugalregulatorn vred brytarspetsen något i förhållande till kammarna. Gnistbildningen i brytarspetsen kunde erodera kontaktytorna så att tändinställningen blev ogynnsam. För att motverka detta inkopplades en kondensator över brytaren vilket reducerade gnistorna. Ändå fick man ibland fila på ytorna och kamnockarna kunde slitas. Därför måste man ibland justera in tändfördelaren. Det skedde med en stroboskoplampa enligt följande: Stroboskoplampan, som var ett glimrör, kopplades mellan jord och tändspolens primärlindning. Det gjorde att lampan lyste till exakt när tändstiftet tände. På vevaxelns remskiva för till exempel kylfläkten, hade man en markering av en exakt vinkel i förhållande till kolvens övre vändpunkt. Genom att låta stroboskoplampan glimma mot remskivan så såg man ett smalt streck belysa tändläget (lampan blinkade så kort tid att det bara motsvarade någon grad på skivan). Man kunde då vrida hela tändfördelaren tills ljusstrecket sammanföll med märkningen och skruvade slutligen fast den i detta rätta läge. Tändfördelaren var ett lock över fördelararmen. Högspänningen från tändspolen leddes in i lockets centrum ner till den roterande armen. Armen strök sedan tätt förbi 4 elektroder på locket (vid 4-cylindrig motor) så att överslag skedde varvid högspänningen leddes vidare i 4 tändkablar till tändstiften. Två problem uppstod: Dels eroderade elektroderna och måste ibland filas jämna. Dels kunde smuts på fördelarlocket ge läckströmmar så att tändstiften fick för svag spänning. Därför började man använda en tändspole per cylinder och placerade dessa i närheten av tändstiften. Detta var viktigt på utombordsmotorer som kunde utsättas för fukt.

Station (elkraft)

En station är en anläggning inom elkraft som producerar eller omvandlar elektrisk effekt. I elkraftnäten är stationerna noderna och de förbinds av ledningar och kablar. Stationerna utför en eller flera av följande funktioner. Det finns oftast ett eller flera ställverk, som fördelar strömmarna med hjälp av brytare, frånskiljare och skyddsutrustning. Varje ställverk arbetar på en viss spänning. Mellan två ställverk finns det transformatorer, som ändrar spänningen. Kondensatorer och reaktorer är vanliga komponenter för justera så att spänning och ström är i fas. För högre spänningar är ställverken oftast placerade utomhus. De är ofta fjärrmanövrerade från en driftcentral där man kan få kraften att gå alternativa vägar. Vid behov transformera om spänningen. Omvandla från likspänning till växelspänning eller tvärtom. Övervaka att spänningar och strömmar hålls inom specificerade nivåer, både vid överbelastningar och till exempel åsknedslag. Motsvarar en säkringspropp. Motverka reaktiv belastning vid långa överföringar med seriekopplade kondensatorer och reaktorer. Bryta eller sluta en in- eller utgående ledning inom bråkdelar av en sekund. Motsvarar en strömbrytare, men för mycket stora spänningar och strömmar. Frånskilja en ledning eller utrustning för att med dubbel säkerhet kunna göra underhåll. Motsvarar att "dra ur sladden". Jorda och kortsluta en frånskild ledning eller utrustning för att ytterligare öka säkerheten vid underhåll. Jorda linjer vid åsknedslag med överspänningsskydd (ventilavledare). Övergå från luftledning till markkabel. Kraftstation, som producerar elektrisk effekt. Transformatorstation, som omvandlar växelström till en annan spänning. Kopplingsstation, som föregående men utan transformatorer, det vill säga, för bara en spänning. Omriktarstation, som omvandlar mellan växelström och likström. Likriktarstation, som omvandlar växelspänning till likspänning för att mata tunnelbanor och spårvägar. Terminalstation, där en luftledning övergår i markkabel och det kan finnas behov av reaktorer där för reaktiv effektkompensering. Stamstation, del av stamnätet (220 kV och 400 kV). Regionstation, del av regionnäten (40 kV - 70 kV och 130 kV). Fördelningsstation (ibland primär distributionsstation), som levererar 10, 20 och 30 kV (i vissa fall 3 och 6) till fördelningsnäten. Nätstation (ibland sekundär distributionsstation), som gör den sista transformeringen till 230/400 V för hushållen, oftast placerade i skåp inom- eller utomhus, ibland direkt på en kraftledningsstolpe kallad stolpstation. Mottagningsstation, som tar emot effekt från ett överliggande nät, med andra ord, den första stationen ägd av ett distributionsföretag, ofta kopplad till regionnätets 130 kV. Intagsstation, som tar emot effekten i en större förbrukare som en industri.

Central Tejo

Hela byggnadskomplexet utgör en harmonisk helhet tack vare en tegelklädd järnram på samtliga byggnadsdelar. Det finns dock olika stilar mellan lågtrycks- och högtrycksbyggnaderna. Vid Central Tejo var det kol som var det bränsle som behövdes, och det kom till kraftverket via havet och lastades av vid Praça do Carvão (Koltorget) för att senare deponeras i fragmenteringsanläggningen och därefter forslas vidare till blandningssilor. Därifrån fortsatte kolet till transportbandet på toppen av distributionsbyggnaden, och föll sedan ner på det rörliga gallret inne i förbränningsugnen. Här brändes det vid en temperatur av omkring 1200ºC. Den frigjorda värmen förvandlade vatten till ånga som passerade genom rören inne i pannan och därefter leddes vidare till turbogeneratorer. Vattnet som användes här cirkulerade i en sluten krets och var kemiskt rent. Det genomgick en renings- och filtreringsprocess för att förhindra en försämring av utrustningen i själva anläggningen. Ångan gick igenom rören under högt tryck (38 kg/cm ²) till generatorer, där turbinen förvandlade ångans värmeenergi till mekanisk energi, och generatorn förvandlade den mekaniska energin som överförts av turbinen till elektrisk energi, som producerade en elektrisk trefasström på 10 500 V med en frekvens på 50 Hz, som efter att ha passerat genom den centrala transformatorstationen vidarebefordrades ut till konsumenterna. När ångan hade utfört sitt arbete i turbinerna leddes den till kondensatorer där den förvandlades tillbaka till vatten för att på nytt användas i pannorna. Den heta ångan förvandlades tillbaka till vätska genom kontakt med de kalla väggarna i rör inuti kondensatorn, och där innanför passerade vatten från floden. På så vis kom aldrig flodvattnet i direkt kontakt med det rena vatten som används som arbetsmedium. Från kondensatorn pumpades vattnet tillbaka till pannan och därmed var cirkeln sluten. Anläggningens drift hade varit omöjlig utan de människor som arbetade där i generationer. Det krävdes en strikt uppdelning av arbetsuppgifter och ett system med skiftarbete för att säkerställa en oavbruten drift av kraftverket. De cirka 500 anställda, som jobbade dag som natt, var uppdelade i över 45 olika funktioner. Deras roller varierade från de mer specialiserade teknikerna och ingenjörerna till arbetarna i pannrum, snickeri och smedja osv. De tuffaste jobben var de som gällde förbränning av kol, antingen i pannrummet eller i askrum, och arbetarna fick utstå extremt höga temperaturer orsakade av förbränningen av kol i pannorna, förbränningsdamm samt öronbedövande buller under hela arbetsskiftet. Ändå var det i pannrummet som flest arbetare jobbade och flest arbetsuppgifter utfördes. Det var där som såväl chefsingenjören, tekniska ingenjörer, pannchefer, pannoperatörer, eldare och arbetare (askutvinning) slet under hårda arbetsvillkor, särskilt arbetarna. Central Tejo utgör en ovärderlig tillgång, inte bara arkitektoniskt och kulturellt utan även ur historiska, socialantropologiska och ekonomiska aspekter. Det arv som blivit kvar efter tiden för verksamheten av kraftverket är värdefullt. Det var Portugals och Lissabons stora kraftverk fram till mitten av nittonhundratalet. Det försåg hela Lissabon och Tejodalen med gatu- och inomhusbelysning, samt el till fabriker. Utan detta skulle Lissabons historia ha sett annorlunda ut. Det var den mindre synliga delen av stadens expansion och tillväxt under nittonhundratalet, grunden för den regionala industrialiseringen och för den första elektrifierade järnvägen i landet (Lissabon – Cascais). Samtidigt var Central Tejo avgörande för moderniseringen av Lissabon. Flera generationer har arbetat och lidit bland pannorna, så att andra kunde tända belysningen hemma, gå på gatorna som nattetid var upplysta av artificiellt ljus eller färdas lugnt sittande i elektriska spårvagnar som klättrade uppför de branta sluttningarna i staden.


Kondensatorer