ما هو مكثف اللوحة المتوازية؟
مكثف اللوحة المتوازية عبارة عن ترتيب من لوحين معدنيين متصلين على التوازي مفصولين عن بعضهما البعض بمسافة ما، ويوجد وسيط عازل يشغل الفجوة بين الألواح، يمكن أن يكون الوسط العازل عبارة عن هواء أو فراغ أو بعض المواد الأخرى غير الموصلة مثل الميكا والزجاج والصوف الورقي والهلام الإلكتروليتي والعديد من المواد الأخرى.
لا يسمح العازل بتدفق التيار الكهربائي خلاله بسبب خصائصه غير الموصلة، ومع ذلك، فإنّ ذرات المادة العازلة تستقطب تحت تأثير المجال الكهربائي لمصدر الجهد المطبق، وبالتالي هناك ثنائيات أقطاب تتشكل بسبب الاستقطاب بسبب ذلك، تترسب شحنة سالبة وموجبة على ألواح مكثف اللوحة المتوازية.
“عندما يتم توصيل لوحين متوازيين عبر بطارية، يتم شحن الألواح ويتم إنشاء مجال كهربائي بينهما، ويعرف هذا الإعداد باسم مكثف اللوحة المتوازية”.
شرح طريقة عمل مكثف اللوحة المتوازية:
يحدث تراكم الشحنات على الألواح بسبب تدفق تيار الشحن عبر المكثف حتى يساوي فرق الجهد بين الألواح جهد المصدر، نحدد مكثف اللوحة المتوازية كجهاز قادر على تخزين الطاقة الكهروستاتيكية في شكل شحنة في الوسط العازل بين الألواح، وبالتالي يمكن تصور أنّه مكافئ لبطارية (DC) قابلة لإعادة الشحن.
إذا زاد جهد العمل للمكثف عن الحد الأقصى للجهد، عندئذٍ تحدث دائرة قصر (short circuit) بين الألواح بسبب انهيار العازل، يحدث هذا الانهيار بسبب التسخين المفرط للوسط العازل الناتج عن زيادة الجهد المطبق إلى ما بعد الحد، وبالتالي ينفجر المكثف، يجب أن نختار جهد العمل للمكثف بشكل مناسب ضمن الحد الأقصى للجهد لحماية المكثف من مثل هذه المواقف.
صيغة مكثف اللوحة المتوازية:
نحن نستخدم وسيطًا عازلًا مختلفًا مثل الخزف، والميكا، وأكاسيد المعادن المختلفة أو غيرها من المواد المماثلة ذات السماحية العالية لزيادة مستوى جهد العتبة وكذلك قدرة تخزين الشحن للمكثف، السعة هي وظيفة المساحة المتداخلة للألواح، سماحية الوسط والمسافة الفاصلة بين الألواح:
Mathematically, C = εA/d
حيث: (ε) – سماحية الوسط، (A) – مساحة اللوحة المتداخلة، و(d) – المسافة الفاصلة بين الألواح، ومن ثمّ، يمكننا تغيير قيمة سعة مكثف اللوحة المتوازية إمّا عن طريق تغيير المنطقة المتداخلة أو عن طريق تغيير المسافة بين الألواح أو عن طريق إدخال وسيط عازل ذي قيمة سماحية مختلفة.
يتصرف مكثف اللوحة المتوازية كدائرة مفتوحة عندما نقوم بتوصيل مصدر تيار مستمر عبره، بينما يعمل كدائرة قصيرة عندما نقوم بتوصيل مصدر تيار متردد به، الخاصية المذكورة لمكثف اللوح المتوازي تجعله مناسبًا لتصفية التوافقيات من مصدر التيار المتردد، يمكننا أيضًا استخدام مكثف لوحة متوازية لغرض الضبط في الدوائر الإلكترونية لتطبيقات مختلفة، نحن نستخدمه أيضًا في تطبيقات محولات الطاقة المختلفة.
يمكن أن يعمل المكثف كمصدر للطاقة التفاعلية السعوية، وبالتالي فهو يعمل كعنصر أساسي في العناصر المساعدة لنظام الطاقة لتحسين عامل القدرة للنظام وبالتالي تعزيز استقرار النظام، تعد سعة تخزين الطاقة في المجال المغناطيسي أعلى مقارنة بالمجال الكهربائي، ولهذا السبب لا نستخدم عادةً مكثف لوحة متوازية كمخزن للطاقة، كما أنّ العازل الكهربائي المستخدم فيه يعاني أيضًا من عيب، أي تسرب الشحنة، بسبب عدم قدرة المكثف على الاحتفاظ بالشحنة لفترة طويلة، وبالتالي لا يمكننا استخدامه كجهاز تخزين شحن مثالي.
