- Kondensatorius serijos grandinėje
- Kondensatorius lygiagrečioje grandinėje
- Kondensatorius kintamosios srovės grandinėse
Kondensatorius yra vienas iš dažniausiai naudojamų elektroninių komponentų. Jis turi galimybę kaupti energiją savo viduje kaip elektrinį krūvį, sukuriantį statinę įtampą (potencialų skirtumą) visose plokštėse. Tiesiog kondensatorius yra panašus į mažą įkraunamą bateriją. Kondensatorius yra tik dviejų laidžių arba metalinių plokščių, esančių lygiagrečiai, derinys ir yra elektriniu būdu atskirtas geru izoliaciniu sluoksniu (dar vadinamu dielektriku), sudarytu iš vaškuoto popieriaus, žėručio, keramikos, plastiko ir kt.
Elektronikoje yra daugybė kondensatorių, kai kurie iš jų yra išvardyti žemiau:
- Energijos kaupimas
- Galios kondicionavimas
- Galios koeficiento korekcija
- Filtravimas
- Osciliatoriai
Dabar esmė ta, kaip veikia kondensatorius ? Prijungus maitinimo šaltinį prie kondensatoriaus, jis blokuoja nuolatinę srovę dėl izoliacinio sluoksnio ir leidžia įtampai visose plokštėse būti elektros krūvio pavidalu. Taigi, jūs žinote, kaip veikia kondensatorius ir kokia jo paskirtis ar paskirtis, tačiau jūs turite išmokti, kaip naudoti kondensatorių elektroninėse grandinėse.
Kaip prijungti kondensatorių elektroninėje grandinėje?
Čia pavyzdžiais parodysime kondensatoriaus jungtis ir poveikį dėl jo.
- Kondensatorius serijoje
- Kondensatorius lygiagrečiai
- Kondensatorius kintamosios srovės grandinėje
Kondensatorius serijos grandinėje
Grandinėje, kai nuosekliai prijungiate kondensatorius, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje, sumažėja visa talpa. Srovė per kondensatorius nuosekliai yra lygi (ty i T = i 1 = i 2 = i 3 = i n). Vadinasi, kondensatorių saugomas krūvis taip pat yra tas pats (ty Q T = Q 1 = Q 2 = Q 3), nes bet kurio kondensatoriaus plokštelės sukauptas krūvis ateina iš gretimos grandinės kondensatoriaus plokštės.
Taikydami grandinėje Kirchhoffo įtampos dėsnį (KVL), mes turime
V T = V C1 + V C2 + V C3 … (1) lygtis
Kaip mes žinome, Q = CV Taigi, V = Q / C
Kur V C1 = Q / C 1; V C2 = Q / C 2; V C3 = Q / C 3
Dabar, pridėjus aukščiau nurodytas vertes į (1) lygtį
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3)
N serijos kondensatorių skaičiui lygtis bus
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3) +…. + (1 / Cn)
Taigi pirmiau pateikta lygtis yra serijos kondensatorių lygtis.
Kur, C T = bendra grandinės talpa
C 1 … n = kondensatorių talpa
Dviejų specialių atvejų talpos lygtis nustatoma toliau:
I atvejis: jei serijoje yra du kondensatoriai, kurių vertė skiriasi, talpa bus išreikšta taip:
(1 / C T) = (C 1 + C 2) / (C 1 * C 2) Arba C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2)… (2) lygtis
II atvejis: jei nuosekliai yra du kondensatoriai, ta pati vertė talpa bus išreikšta taip:
(1 / C , T) = 2C / C 2 = 2 / C Arba, C , T = C / 2
Serijos kondensatoriaus grandinės pavyzdys:
Toliau pateiktame pavyzdyje parodysime, kaip apskaičiuoti bendrą talpą ir individualų efektinės įtampos kritimą kiekviename kondensatoriuje.
Kaip nurodyta pirmiau pateiktoje schemoje, yra du nuosekliai sujungti kondensatoriai su skirtingomis vertėmis. Taigi įtampos kritimas kondensatoriuose taip pat nevienodas. Jei prijungsime du tos pačios vertės kondensatorius, įtampos kritimas taip pat yra tas pats.
Dabar, kai bendra talpos vertė, naudosime formulę iš (2) lygties
Taigi, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2) Čia C 1 = 4,7uf ir C 2 = 1uf C T = (4,7uf * 1uf) / (4,7uf + 1uf) C T = 4,7uf / 5,7uf C T = 0,824uf
Dabar įtampos kritimas kondensatoriuje C 1 yra:
VC 1 = (C T / C 1) * V T VC 1 = (0.824uf / 4.7uf) * 12 VC 1 = 2.103V
Dabar įtampos kritimas kondensatoriuje C 2 yra:
VC 2 = (C T / C 2) * V T VC 2 = (0.824uf / 1uf) * 12 VC 2 = 9.88V
Kondensatorius lygiagrečioje grandinėje
Kai lygiagrečiai sujungsite kondensatorius, bendra talpa bus lygi visos kondensatorių talpos sumai. Kadangi visų kondensatorių viršutinė plokštė yra sujungta kartu ir apatinė plokštė. Taigi, liečiant vienas kitą, efektyvus plokštės plotas taip pat padidėja. Todėl talpa yra proporcinga ploto ir atstumo santykiui.
Taikant dabartinį Kirchhoffo įstatymą (KCL) pirmiau pateiktoje grandinėje, i T = i 1 + i 2 + i 3
Kaip mes žinome, srovė per kondensatorių yra išreikšta kaip;
i = C (dV / dt) Taigi, i T = C 1 (dV / dt) + C 2 (dV / dt) + C 3 (dV / dt) Ir, i T= (C 1 + C 2 + C 3) * (dV / dt) i T = C T (dV / dt)… (3) lygtis
Pagal (3) lygtį lygiagrečios talpos lygtis yra:
C , T = C 1 + C 2 + C 3
N lygiagrečiai sujungtų kondensatorių skaičiui aukščiau pateikta lygtis išreiškiama taip:
C , T = C 1 + C 2 + C 3 +… + Cn
Lygiagrečios kondensatoriaus grandinės pavyzdys
Žemiau pateiktoje grandinės schemoje yra trys lygiagrečiai sujungti kondensatoriai. Kadangi šie kondensatoriai yra lygiagrečiai sujungti, ekvivalentinė arba bendra talpa bus lygi individualios talpos sumai.
C , T = C 1 + C 2 + C 3 Tais atvejais, kai, C 1 = 4.7uF; C 2 = 1uF ir C 3 = 0.1uF Taigi, C , T = (4,7 1 + 0,1) UF C , T = 5.8uf
Kondensatorius kintamosios srovės grandinėse
Kai kondensatorius yra prijungtas prie nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, kondensatorius pradeda lėtai krauti. Kai kondensatoriaus įkrovimo srovės įtampa yra lygi maitinimo įtampai, sakoma, kad ji visiškai įkrauta. Šioje būsenoje kondensatorius veikia kaip energijos šaltinis tol, kol naudojama įtampa. Be to, kondensatoriai neleidžia srovei praeiti pro jį, kai jis visiškai įkraunamas.
Kai į kondensatorių tiekiama kintamosios srovės įtampa, kaip parodyta aukščiau, grynai talpinė grandinė. Tuomet kondensatorius nuolat kraunasi ir išsikrauna iki kiekvieno naujo įtampos lygio (įkraunamas esant teigiamai įtampai, o išsikrovus - esant neigiamai įtampai). Kondensatoriaus talpa kintamosios srovės grandinėse priklauso nuo į grandinę tiekiamos įėjimo įtampos dažnio. Srovė yra tiesiogiai proporcinga grandinės įtampos pokyčio greičiui.
i = dQ / dt = C (dV / dt)
Fazorinė kondensatoriaus kintamosios srovės grandinės schema
Kaip matote žemiau esančiame paveikslėlyje pateiktą kintamosios srovės kondensatoriaus schemą, srovė ir įtampa yra sinusinės bangos. Stebint, esant 0 ° įkrovimo srovė yra didžiausia, nes įtampa nuolat auga teigiama kryptimi.
Dabar, esant 90 ° temperatūrai, srovė per kondensatorių nėra, nes maitinimo įtampa pasiekia maksimalią vertę. Esant 180⁰ įtampa pradeda lėtai mažėti iki nulio, o srovė pasiekia maksimalią vertę neigiama kryptimi. Ir vėl įkrovimas pasiekia didžiausią vertę 360 °, nes maitinimo įtampa yra mažiausia.
Todėl iš minėtos bangos formos galime pastebėti, kad srovė lemia įtampą 90⁰. Taigi galime sakyti, kad kintamosios srovės įtampa idealioje kondensatoriaus grandinėje atsilieka 90⁰.
Kondensatoriaus reakcija (Xc) kintamosios srovės grandinėje
Apsvarstykite pirmiau pateiktą grandinės schemą, nes žinome, kad kintamosios srovės įėjimo įtampa išreikšta kaip
V = V m Sin wt
Kondensatoriaus įkrovimas Q = CV, Taigi, Q = CV m Sin wt
Ir srovė per kondensatorių, i = dQ / dt
Taigi, i = d (CV m Sin wt) / dt i = C * d (V m Sin wt) / dt i = C * V m Cos wt * w i = w * C * V m Sin (wt + π / 2) at, wt = 0 sin (wt + π / 2) = 1, taigi, i m = wCV m V m / i m = 1 / wC
Kaip žinome, w = 2πf
Taigi, Talpos reaktyvumas (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC
Talpinės reakcijos kintamosios srovės grandinėje pavyzdys
schema
Apsvarstykime C = 2,2uf vertę ir maitinimo įtampą V = 230V, 50Hz
Dabar, talpinė reaktyvumas (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC Čia, C = 2,2uf ir f = 50Hz Taigi, Xc = 1/2 * 3,1414 * 50 * 2,2 * 10-6 Xc = 1446,86 omai