Схемы соединения конденсаторов
При проектировании и построении различных электрических цепей широко используются конденсаторы (емкости). В разрабатываемых схемах они могут соединяться как с другими электронными компонентами, так и между собой. Во втором случае такие соединения подразделяются на последовательные, параллельные, и последовательно-параллельные. Нужно еще отметить, что последовательно-параллельные соединения конденсаторов иначе называются смешанными.
Последовательное соединение конденсаторов
Это способ соединения конденсаторов ( электрических емкостей ) используется тогда, когда то напряжение, которое к ним подводится, выше чем то, на которое они рассчитаны. Используется оно в подавляющем большинстве случаев для того, чтобы избежать пробоев этих элементов устанавливаемых в электронных схемах.
Конденсаторы, соединенные между собой последовательно – это, по сути дела, цепочка.
Последовательное соединение конденсаторов
Напряжение на конденсаторах обратно пропорционально ёмкостям конденсаторов.
Cобщ = | C1 × C2 × C3 C1 + C2 + C3 |
Наибольшее напряжение будет на конденсаторе с наименьшей ёмкостью.
Параллельное соединение конденсаторов
Этот способ соединения конденсаторов
Параллельное соединение конденсаторов
Cобщ = C1 + C2
Uобщ = U1 = U2 = U3
qобщ = q1 + q2 + q3
Смешанное соединение конденсаторов
Как нетрудно догадаться из самого названия, этот тип соединения конденсаторов представляет собой ни что иное, как некую комбинацию описанных выше. То есть, смешанное соединение конденсаторов – это сочетание их соединения параллельного и последовательного.
На практике в большинстве случаев оно используется тогда, когда отдельные элементы по таким характеристикам, как емкость и рабочее напряжение, не соответствуют тем параметрам, которые нужны для функционирования электротехнической установки. Когда конденсаторы соединяются между собой именно по такой схеме, то в первую очередь определяются те эквивалентные емкости, которые имеют их параллельные группы, а затем та емкость, которую имеет соединение последовательное.
Смешанное соединение конденсаторов
C2;3 = C2 + C3
Cобщ = | C1 × C |
Цепи заряда конденсаторов. OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей
Читайте также
Непланарные цепи
Непланарные цепи Если схемы непланарны, их нельзя изобразить в двухмерном пространстве без пересечения линий, соединяющих узлы. Такова схема на рис. 1.37, которая содержит источник напряжения и восемь резисторов, то есть всего девять элементов. Из используемых методов
Параллельные резонансные цепи
Параллельные резонансные цепи Уравнения для анализа параллельной резонансной цепи значительно сложнее уравнений для последовательного колебательного контура.
Фазосдвигающие цепи
Фазосдвигающие цепи Простая фазосдвигающая цепь, использующая только конденсаторы и резисторы, показана на рис. 2.21. Это мостовая Т-образная схема со следующими параметрами элементов: С1=С2=10 нФ; R1=200 Ом; R2=250 Ом; RL=100 Ом и R=1 Ом (резистивный датчик тока). С помощью PSpice-анализа
LС-цепи при размыкании ключа
Цепи с источником тока
Цепи с источником тока На рис. 6.26 показана схема с источником тока, обеспечивающим установившееся значение в ЗА при t<0. В момент t=0 ток становится равным 0. Прежде чем приступить к анализу на PSpice, определим начальные условия для L и С. До момента t=0 ток через R=3 А, в то время
Цепи обратной связи
Цепи обратной связи На рис. 8.1 показана блок-схема обычного контура обратной связи. Он включает суммирующее звено, в котором входной сигнал vi складывается с сигналом обратной связи vf. На самом деле это особый суммирующий узел, он инвертирует фазу сигнала обратной связи,
Изображение Т -образной цепи
Цепи переменного тока
Цепи переменного тока Чтобы анализировать цепи переменного тока, которые мы рассматривали в главе 2 (синусоидальный ток в установившемся режиме), нам необходим источник питания VAC из библиотеки источников и компоненты R, L и С из библиотеки аналоговых компонентов.
15. Транзисторные цепи в Capture
15. Транзисторные цепи в Capture В главе 10 исследовалась модель PSpice для биполярного транзистора (BJT). В демонстрационной версии PSpice имеется шесть транзисторов BJT (Q2N2222, Q2N2907A, Q2N3904, Q2N3906, Q2N6052 и Q2N6059), три из которых npn-, а три других — pnp-транзисторы.
4.4. Применение анализа переходных процессов: зарядка и разрядка конденсаторов
4.4. Применение анализа переходных процессов: зарядка и разрядка конденсаторов Первая встреча любого начинающего электронщика с зависимыми от времени процессами происходит, как правило, при изучении особенностей зарядки и разрядки конденсаторов. Сейчас вы будете
14.2. Регулируемые цепи
14.2. Регулируемые цепи Регулирующие участки разного уровня обладают рядом недостатков. Главным из них является относительное запаздывание реакции системы на возбуждающий импульс. Улучшение временной реакции при сохранении регулирования возможно при применении
7.
2.4. Оболочки безопасности и цепи Бернштайна7.2.4. Оболочки безопасности и цепи Бернштайна Один из распространенных способов использования сценариев упаковщиков — это создание оболочек безопасности (security wrappers). Сценарий безопасности может вызывать программу-диспетчер (gatekeeper) для проверки мандата (credential), а затем в
7.2.4. Оболочки безопасности и цепи Бернштайна
7.2.4. Оболочки безопасности и цепи Бернштайна Один из распространенных способов использования сценариев упаковщиков — это создание оболочек безопасности (security wrappers). Сценарий безопасности может вызывать программу-диспетчер (gatekeeper) для проверки мандата (credential), а затем в
У15.6 Кольцевые списки и цепи
У15. 6 Кольцевые списки и цепи Объясните, почему LIST нельзя использовать для создания кольцевых списков. (Подсказка: в этом вам может помочь изучение формальных утверждений, обсуждение которых вы найдете в начале следующей лекции.) Опишите класс CHAIN, который может служить
схемы соединения, расчёт ёмкости, формулы
Чтобы накапливать, хранить и передавать энергию, в электронике используется специальный прибор — конденсатор. В этой статье описано, как выполнить подключение конденсатора своими руками и какие формулы для этого нужны.
Понятие о приборе
Говоря простым языком, конденсаторами называют радиоэлектронные приборы, которые используются для накопления электроэнергии, впоследствии передавая ее на цепь. Эти устройства достаточно часто применяют в разных электрических схемах.
Как выглядит конденсатный приборПриборы могут очень быстро накапливать энергию и так же стремительно ее передавать. Эти устройства функционируют циклично. Показатель накопленной энергии и циклы определяется техническими параметрами изделия, они зависят от самой модели устройства. Основные технические параметры указаны в маркировке конденсатора. Принцип действия устройства очень похож на индуктивную катушку.
Ниже можно прочесть про последовательное и параллельное соединение конденсаторов с формулами и вычислениями.
Последовательное соединение приборов
Последовательным подключением называется такое, где все элементы устройства включены в виде цепи и соединены с первым и последним конденсатором с помощью пластины.
Схема для последовательного подключенияПри таком виде присоединения на все элементы поступает одинаковое количество электричества, так как именно от источника тока энергия поступает на первое и последнее устройство и передается на другие.
Обратите внимание! Поскольку конденсаторы имеют разную емкость, то и напряжение на каждом из них в цепи будет разным.
Чем ниже емкость прибора, тем выше понадобится напряжение, чтобы получить и передать энергию.
Проще говоря, при подсоединении нескольких устройств сразу, при помощи последовательного способа на устройствах небольшой емкости напряжение будет выше, а на устройствах высокой емкости — ниже.
Также существует метод параллельного подключения. Он выглядит проще предыдущего. Общую емкость приборов можно найти суммированием всех величин.
Смешанное соединение конденсаторовТакже эти устройства можно подключать смешанным способом. Такой метод (последовательно-параллельный) используется, если нужно повысить показатель обеих величин. По такой схеме тяжелее работать, но имея опыт в электрике, можно с ней разобраться. Как соединять приборы стало понятно, теперь необходимо правильно произвести вычисления по формулам.
Как можно рассчитать последовательное подключение
При последовательном подключении двух и более конденсаторов их рабочее напряжение складывается. Очень часто такой метод применяется радиолюбителями, когда не хватает дополнительных элементов на вольтаж.
Для правильного расчета необходимо использовать стандартную формулу:
Uобщ.посл = U1 + U2 + … + Un,
Где U1, U2… — максимальное напряжение каждого отдельно взятого элемента.
Параллельное соединение электролитических конденсаторовКакая общая емкость при подключении устройств
Формула для общей емкости выглядит следующим образом:
C = Q / U = (Q1 + Q2 + Q3) / U = C1 + C2 + C3;
т. е. при последовательном подключении конденсаторов суммарная емкость равняется сумме показателей каждого элемента.
Как рассчитать емкость одного устройства
Этот показатель является одним из главных характеристик любого прибора. От этого показателя зависит сфера его использования, правила эксплуатации и предназначение. Указывается ёмкость в фарадах.
В России она указывается символом «Ф», в Европе — «F». На самих электронных устройствах можно увидеть такую символьную кодировку, pF, nF или uF. Это означает, что компонент имеет ёмкость 10-11,10-9 и 10-7 фарад.
Показатель можно рассчитать при помощь замеров мультиметром. В конструкции конденсатора имеются металлические пластины. Их поперечные параметры должны быть чуть больше, чем промежуток между ними.
Расшифровка маркировкиВ центр такой пластины будет подключаться оболочка диэлектрика. В процессе работы устройства на выводы оболочки подаётся заряд. В итоге электроны начинают перемещаться, но не могут выходить за диэлектрик, и поэтому в пластинах собирается заряд.
Умение прибора накапливать электрическую энергию и будет его ёмкостью. Если провести аналогию с банкой для жидкости, то емкость — это будет объем.
Чтобы правильно рассчитать ёмкость, нужно воспользоваться формулой:
C= ε (A / d),
где:
- А — площадь самой маленькой пластины;
- d — промежуток между пластинами;
- ε — общая проницаемость диэлектрика.
В заключении необходимо отметить, что рассчитать емкость самостоятельно достаточно легко. В интернете много сервисов, которые помогут с расчетами. Эту величину необходимо знать для того, чтобы правильно присоединить конденсатор в цепь.
Практическая работа, расчет цепей постоянного тока с конденсаторами.
Наименование работы: Расчет цепи постоянного тока с конденсаторами
Цель работы: Научиться производить расчет цепей постоянного тока содержащих конденсаторы.
Приобретаемые умения и навыки:
Научиться пользоваться справочными данными и расчетными формулами
Научиться пользоваться вычислительной техникой
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места:
Раздаточный материал
Общие сведения
Решение задачи требует знания методики определения эквивалентной емкости цепи при смешанном соединении конденсаторов, а также умения вычислять величину заряда конденсатора. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример.
Пример. Для схемы, приведенной на рис. 1, определить эквивалентную емкость цепи Сэкв, напряжение на каждом конденсаторе и приложенное ко всей цепи, а также величину заряда накапливаемого каждым конденсатором и всей цепью. Известны величины емкостей конденсаторов С1 = 5 мкФ, С2 = 3 мкФ, С3 = 2 мкФ, С4= 10 мкФ и U4= 50 В (напряжение на конденсаторе С4).
рис. 1.
Решение.
Определяем общую емкость конденсаторов С2 и C3, учитывая, что конденсаторы С2 и С3 соединены между собой параллельно:
После преобразования схема будет иметь вид представленный на рис. 2.
рис. 2.
Конденсаторы C1 и C23 включены последовательно, поэтому:
После преобразования схема будет иметь вид представленный на рис. 3.
рис. 3.
Конденсаторы C123 и C4 включены последовательно, поэтому общая (эквивалентная) емкость всей цепи:
Зная напряжение на конденсаторе C4 можно определить величину заряда накапливаемого конденсатором:
Так как конденсаторы C1 , C23 и C4 включены последовательно (см. рис.2), их заряды одинаковые, т.е. . Такой же заряд будет накапливаться всей цепью, т.е.
Зная величины зарядов конденсаторов С1 и С23 — Q1 и Q23 соответственно можно определить напряжения на этих конденсаторах:
Так как конденсаторы С2 и С3 соединены между собой параллельно (см. рис. 1), напряжение на них одинаковое, т.е.:
.
Зная напряжение на конденсаторах С2 и С3, можно определить величину зарядов накапливаемых конденсаторами:
Напряжение, прикладываемое ко всей цепи U равно сумме напряжений на конденсаторах C1 , C23 и C4 включенных последовательно (см. рис. 2).
Заряд, накапливаемый всей цепью, можно определить, зная общую емкость цепи и напряжение, приложенное ко всей цепи:
Получили тоже значение, что и в пункте 5.
Порядок выполнения работы:
1. Отметьте в отчете наименование и цель занятия.
2. Отметьте в отчете исходные условия задачи и заданную схему.
Условия задачи и схемы цепей приведены в приложении.
3. Выполните предложенное задание. По необходимости, при выполнении задания практической работы, повторите теоретический материал и примеры, подобные заданию практической работы.
4. Оформите отчет по практической работе.
Задание для отчета
Отчет по п/р должен содержать:
1. Наименование работы.
2. Цель работы.
3. Ф. И. О. студента выполнившего работу.
4. Требуемые расчеты, рисунки, схемы.
5. Вывод по работе.
6. Дату выполнения работы
Приложение.
Цепь постоянного тока содержит несколько конденсаторов, соединенных смешанно. Схема цепи приведена на рисунках 1-4. Номер варианта и соответствующие ему номер рисунка, заданные значения одного из напряжений или зарядов, а также величины емкостей конденсаторов приведены в таблице 1.
Определить эквивалентную емкость цепи Сэкв, напряжения на каждом конденсаторе и приложенное ко всей цепи, а также величину заряда накапливаемого каждым конденсатором и всей цепью.
Замечание. Всюду индекс заряда или напряжения совпадает с индексом конденсатора, накопившего этот заряд или на котором действует это напряжение. Например, конденсатор C5 накопил заряд Q5, на нем действует напряжение U5.
Таблица 1.
вар-та
Номер
рисунка
Задаваемая величина
Емкости конденсаторов, мкФ
С1
С2
С3
С4
1
1
UAB= 100В
3
4
2
6
2
2
Q1= 5*10-4 Кл
5
3
4
6
3
3
U3= 30В
12
4
5
3
4
4
Q2= 2*10-4 Кл
12
5
6
2
5
5
Q4= 4*10-4 Кл
4
6
3
5
U2= 10В
5
3
2
7
7
2
UAB= 300В
6
2
5
4
8
3
Q2= 5*10-4 Кл
3
5
7
8
9
4
U4= 60В
2
7
4
3
10
5
Q1= 5*10-4 Кл
5
4
8
7
11
1
Q3= 3*10-4 Кл
7
8
3
4
12
2
U2= 60В
4
6
7
5
13
3
U1= 40В
5
3
4
6
14
4
Q4= 4*10-4 Кл
6
2
6
3
15
5
U3= 60В
3
5
4
2
16
1
Q2= 6*10-4 Кл
2
7
12
5
17
2
U4= 40В
5
4
4
3
18
3
Q1= 6*10-4 Кл
7
8
8
7
19
4
Q3= 3*10-4 Кл
4
3
3
4
20
5
U2= 50В
8
7
7
5
21
1
U1= 80В
3
4
4
6
22
2
UAB= 200В
7
5
6
3
23
3
Q1= 5*10-4 Кл
4
6
4
2
24
4
U3= 300В
6
3
12
5
25
5
Q2= 5*10-4 Кл
10
5
7
7
26
1
Q4= 8*10-4 Кл
4
5
8
4
27
2
U2= 40В
3
4
3
8
28
3
UAB= 200В
7
8
9
3
Рис. 1.
Рис. 3.
Рис. 2.
Рис. 4.
Как читать схему
Добавлено в избранное Любимый 102Условные обозначения (часть 1)
Готовы ли вы к шквалу компонентов схемы? Вот некоторые из стандартизованных основных схематических символов для различных компонентов.
Резисторы
Самый фундаментальный из схемных компонентов и символов! Резисторы на схеме обычно представлены несколькими зигзагообразными линиями, при этом два вывода выходят наружу.В схемах, использующих международные символы, вместо волнистых линий может использоваться безликий прямоугольник.
Потенциометры и переменные резисторы
Переменные резисторы и потенциометры дополняют обозначение стандартного резистора стрелкой. Переменный резистор остается устройством с двумя выводами, поэтому стрелка просто расположена по диагонали посередине. Потенциометр — это трехконтактное устройство, поэтому стрелка становится третьей клеммой (дворником).
Конденсаторы
Обычно используются два символа конденсатора.Один символ представляет поляризованный (обычно электролитический или танталовый) конденсатор, а другой — неполяризованные колпачки. В каждом случае есть две клеммы, перпендикулярно входящие в пластины.
Символ с одной изогнутой пластиной указывает на то, что конденсатор поляризован. Изогнутая пластина обычно представляет собой катод конденсатора, который должен иметь более низкое напряжение, чем положительный анодный вывод. Знак плюс также должен быть добавлен к положительному выводу символа поляризованного конденсатора.
Катушки индуктивности
Катушки индуктивностиобычно представлены серией изогнутых выступов или петлевых катушек. Международные символы могут просто обозначать катушку индуктивности как закрашенный прямоугольник.
Коммутаторы
Коммутаторысуществуют во многих различных формах. Самый простой переключатель, однополюсный / однопозиционный (SPST), представляет собой две клеммы с полусоединенной линией, представляющей привод (часть, которая соединяет клеммы вместе).
Переключатели с более чем одним ходом, такие как SPDT и SP3T ниже, добавляют больше посадочных мест для привода.
Многополюсные переключатели обычно имеют несколько одинаковых переключателей с пунктирной линией, пересекающей средний привод.
Источники энергии
Так же, как существует множество вариантов питания вашего проекта, существует множество символов схем источника питания, которые помогают указать источник питания.
Источники постоянного или переменного напряжения
В большинстве случаев при работе с электроникой вы будете использовать источники постоянного напряжения. Мы можем использовать любой из этих двух символов, чтобы определить, подает ли источник постоянный ток (DC) или переменный ток (AC):
Аккумуляторы
Батарейки, будь то цилиндрические, щелочные AA или литий-полимерные аккумуляторные батареи, обычно выглядят как пара непропорциональных параллельных линий:
Чем больше пар линий, тем больше ячеек в батарее.Кроме того, более длинная линия обычно используется для обозначения положительной клеммы, а более короткая линия соединяется с отрицательной клеммой.
Узлы напряжения
Иногда — особенно на очень загруженных схемах — вы можете назначить специальные символы для узловых напряжений. Вы можете подключать устройства к этим однополюсным символам , и они будут напрямую связаны с 5 В, 3,3 В, VCC или GND (землей). Узлы положительного напряжения обычно обозначаются стрелкой, направленной вверх, в то время как узлы заземления обычно включают от одной до трех плоских линий (или иногда стрелку или треугольник, направленную вниз).
← Предыдущая страница
Обзор
Принципиальная схема конденсаторной ячейки
Контекст 1
… конденсаторная ячейка с полупроводниковым переключателем, разработанная Д.В. Ефремовский институт описан в [1]. Технические характеристики конденсаторной ячейки и ее принципиальная схема представлены в таблице 1 и на рисунке 1. …
Контекст 2
… Конденсаторная ячейка включает, помимо катушки индуктивности L и сборки ломовых диодов (CDA), цепь гарантийного разряда L2-R2-VD21 ÷ VD28, которая обеспечивает протекание тока через RSD и поддерживает его проводящее состояние в условиях холостого хода. и во время возможных токовых пауз. Емкостной накопитель энергии с конденсаторными ячейками (рис. 1, 2) предназначен для импульсного питания нагрузок, свойства которых меняются в широком диапазоне в пределах одного импульса и от импульса к импульсу. Работа с различными нагрузками определяет разнообразие процессов в…
Context 3
… экспериментально исследованы переходные процессы, а также апробированы средства, обеспечивающие безопасную работу полупроводниковых ключей, на испытательном стенде, состоящем из двух прототипов конденсаторных ячеек. Во всех экспериментах обе ячейки имели одинаковые индукторы 25 1 L H (рис.1) и заряжались до одинакового напряжения. …
Контекст 4
… Повторный разряд ячейки №1 после текущей паузы (рисунки 9, 11). …
Контекст 5
… Отключение АКП ячейки №2 и скачок напряжения на этих диодах (рис. 11). …
Контекст 6
… переход КПК или АКП в непроводящее состояние сопровождается прерыванием тока в катушке индуктивности, вызывающим импульсные перенапряжения (рис. 5, 8, 11). Эти перенапряжения могут привести к выходу диодов из строя. Для подавления перенапряжений необходима специальная защита …
Контекст 7
… диодное обратное восстановление и подавление коммутационных перенапряжений исследовалось на специально разработанном испытательном стенде.Обратное восстановление диодов на установке было аналогично процессам в режиме программируемого разряда при активной нагрузке 200 м (рис. 3-11). Аналогия подразумевает, что ток, протекающий через диод, как и в режиме программируемого разряда, меняет направление и на диоде появляется импульс перенапряжения (рис. 12). …
Контекст 8
… средство тестирования. Обратное восстановление диодов на установке было аналогично процессам в режиме программируемого разряда при активной нагрузке 200 м (рис.3-11). Аналогия подразумевает, что ток через диод, как и в режиме программируемого разряда, меняет направление и на диоде появляется импульс перенапряжения (рис. …
Контекст 9
… подавлялись с помощью Варисторы.Плоская часть на осциллограмме напряжения (рис.13) является результатом работы варисторов.Но, как видно из рис.13, 14, короткие импульсы перенапряжения (около 50 нс) во время прерывания тока не могут быть эффективно подавлены, так как варисторы инертны.Такая задержка срабатывания варистора могла вызвать сбой …
Контекст 10
… был подавлен варисторами. Плоский участок на осциллограмме напряжения (рис. 13) — результат работы варисторов. Но, как видно из рис. 13, 14, короткие импульсы перенапряжения (около 50 нс) во время прерывания тока не могут быть эффективно подавлены, поскольку варисторы инертны. Такая задержка срабатывания варистора может вызвать отказ …
Контекст 11
… Выявленная инерция варистора требует использования дополнительной RC-цепи защитного демпфера для подавления короткого импульса перенапряжения, показанного на рис. 15 Рис. …
Контекст 12
… обнаруженная инерция варистора требует использования дополнительных RC-цепь защитного демпфера для подавления короткого импульса перенапряжения, показанная на рис. 15 Рис. …
Контекст 13
… Эксперимент проводился на одной конденсаторной ячейке с индуктором 25 мкГн при 10 0 мкВ кВ .В качестве нагрузки использовались шесть нихромовых проволок диаметром 0,15 мм и длиной 90 мм. Осциллограммы тока и напряжения, полученные в этом эксперименте, показаны на рисунках 16, 17. Значение перенапряжения (рисунок 17) при взрыве провода может существенно превышать значение зарядного напряжения на конденсаторе ячейки. Эти перенапряжения могли повредить полупроводниковые диоды, поэтому диоды были защищены варисторами. На рис. 17 показана эффективность варисторной защиты диодов в…
Контекст 14
… Эксперимент проводился на одной конденсаторной ячейке с индуктором 25 мкГн при 10 0 мкВ кВ. В качестве нагрузки использовались шесть нихромовых проволок диаметром 0,15 мм и длиной 90 мм. Осциллограммы тока и напряжения, полученные в этом эксперименте, показаны на рисунках 16, 17. Значение перенапряжения (рисунок 17) при взрыве провода может существенно превышать значение зарядного напряжения на конденсаторе ячейки. Эти перенапряжения могли повредить полупроводниковые диоды, поэтому диоды были защищены варисторами.На рис. 17 показана эффективность варисторной защиты диодов в экспериментах со взрывом проволоки. Как …
Контекст 15
… нагрузка. Осциллограммы тока и напряжения, полученные в этом эксперименте, показаны на рисунках 16, 17. Значение перенапряжения (рисунок 17) при взрыве провода может существенно превышать значение зарядного напряжения на конденсаторе ячейки. Эти перенапряжения могли повредить полупроводниковые диоды, поэтому диоды были защищены варисторами.На рис. 17 показана эффективность варисторной защиты диодов в экспериментах со взрывом проволоки. Как видно, амплитуда напряжения на ломовых диодах существенно уменьшена по сравнению с напряжением нагрузки. …
Контекст 16
… амплитуда тока обратного восстановления и крутизна спада тока в диодах с мягким восстановлением значительно меньше, чем в других диодах. Первые эксперименты с этими диодами показали, что процесс обратного восстановления устойчив без генерации импульсов перенапряжения, показанных на рис.18. Поэтому в конденсаторных ячейках АКП и КПК состояли из диодов с мягким восстановлением. …
Контекст 17
… видно из рис. 19-20, заряд обратного восстановления, время спада обратного тока и перенапряжения уменьшаются. Этот результат показывает, что проблема работоспособности диодов может быть решена с помощью диодов с мягким восстановлением. Сравнение диодов с мягким и быстрым обратным восстановлением (Таблица 2) показывает, что для диодов с мягким восстановлением условий нет…
Контекст 18
… пик теплового генерирования появляется в момент перегрева полупроводниковой структуры и может вызвать разрушение полупроводника. Это явление можно использовать как индикатор возможной опасности. Экспериментально пик тепловой генерации можно идентифицировать по резкому изменению прямого напряжения на диоде при умеренном увеличении тока (рис. 21). Условия возникновения пиков тепловой генерации определяются измеренными (рис.21) В таблице 3 представлены значения этих интегральных параметров для экстремального токового импульса разряда КЗ конденсаторной ячейки. Сравнение значений интегральных параметров показывает, что пики теплового генерирования не …
Контекст 19
… и могут вызвать разрушение полупроводника. Это явление можно использовать как индикатор возможной опасности. Экспериментально пик тепловой генерации можно идентифицировать по резкому изменению прямого напряжения на диоде при умеренном увеличении тока (рис.21). Условия возникновения пиков теплового генерирования определяются измеренными (рис. 21). В таблице 3 представлены значения этих интегральных параметров для экстремального токового импульса разряда КЗ конденсаторной ячейки. Сравнение значений интегральных параметров показывает, что пиков тепловыделения у выбранных диодов не возникает. …
Обозначения и схемы всех типов конденсаторов
Конденсатор — это устройство, которое накапливает электрическую энергию в виде электрического заряда в электрическом поле.Конденсатор хорошо известен как пассивный электрический или электронный компонент. Конденсатор — это устройство с двумя выводами, и свойство или эффект конденсатора называется емкостью. Конденсатор также известен как конденсатор.
Конденсатор — очень полезный компонент, который используется почти во всех электрических и электронных схемах. Основная функция конденсатора — накапливать электрическую энергию. Конденсатор используется для накопления энергии, повышения коэффициента мощности и схем фильтрации. Существуют различные типы конденсаторов в зависимости от их природы, полярности и конструкции.В этой статье мы увидим все типы обозначений и схем конденсаторов.
Конденсаторы различных типов:
- Электролитический конденсатор
- Керамический конденсатор
- Поляризованный конденсатор
- Неполяризованный конденсатор
- Фиксированный конденсатор
- Переменный конденсатор
- Электролитический конденсатор пластина из алюминия или тантала с оксидным диэлектрическим слоем. Другой электрод — жидкий электролит.Электролитические конденсаторы — это поляризованные конденсаторы. Электролитические конденсаторы обладают высокой емкостью, но имеют низкую стойкость и высокий риск взрыва. Здесь вы можете увидеть символ электролитического конденсатора.
- мкФ (микро) означает 10 -6 (миллионная), поэтому 1000000 мкФ = 1Ф
- n (нано) означает 10 -9 (миллиардная), поэтому 1000 нФ = 1 мкФ
- p (пико) означает 10 -12 (миллионно-миллионная), поэтому 1000 пФ = 1 нФ
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Детали и материалы эксперимента для зарядки и разрядки конденсатора
- Дополнительная литература
- Схема цепи зарядки и разрядки
- Иллюстрация эксперимента
- Инструкции по эксперименту
- Измерение напряжения вашей схемы
- Постоянная времени
- Компьютерное моделирование
- Схема с номерами узлов SPICE:
В этом эксперименте мы стремимся изучить следующие концепции:
- Действие зарядки конденсатора
- Действие разряда конденсатора
- Расчет постоянной времени
- Последовательная и параллельная емкость
Детали и материалы для экспериментов по зарядке и разрядке конденсаторов
Для этого эксперимента вам понадобится следующее:
- Аккумулятор 6 В
- Два больших электролитических конденсатора, минимум 1000 мкФ (каталог Radio Shack № 272-1019, 272-1032 или аналогичный)
- Два резистора 1 кОм
- Один тумблер, SPST («однополюсный, однопозиционный»)
Для этого эксперимента требуются конденсаторы большой емкости, чтобы получить постоянные времени, достаточно медленные, чтобы их можно было отслеживать с помощью вольтметра и секундомера.Имейте в виду, что большинство больших конденсаторов относятся к «электролитическому» типу, и они чувствительны к полярности ! Один вывод каждого конденсатора должен иметь определенный знак полярности. Обычно конденсаторы указанного размера имеют отрицательную (-) маркировку или серию отрицательных маркировок, указывающих на отрицательный вывод. Полярность очень больших конденсаторов часто обозначается знаком плюса (+) рядом с одной клеммой.
Несоблюдение полярности почти наверняка приведет к отказу конденсатора, даже при напряжении источника всего 6 вольт.Когда электролитические конденсаторы выходят из строя, они обычно взрываются , извергая едкие химические вещества и выделяя неприятные запахи. Пожалуйста, постарайтесь этого избежать!
Я рекомендую бытовой выключатель света для «тумблера SPST», указанного в списке деталей.
Дополнительная литература
- Уроки электрических цепей , том 1, глава 13: «Конденсаторы»
- Уроки в электрических цепях , том 1, глава 16: «Постоянные времени RC и L / R» Принципиальная схема цепи зарядки и разрядки
Иллюстрация эксперимента
Инструкции по эксперименту
Измерение напряжения вашей цепи
Создайте цепь «зарядки» и измерьте напряжение на конденсаторе, когда переключатель замкнут.Обратите внимание, как он медленно увеличивается с течением времени, а не внезапно, как в случае с резистором. Вы можете «сбросить» конденсатор до нулевого напряжения, закоротив его клеммы куском провода.
«Постоянная времени» (τ) цепи резистор-конденсатор вычисляется путем умножения сопротивления цепи на ее емкость. Для резистора 1 кОм и конденсатора 1000 мкФ постоянная времени должна составлять 1 секунду. Это количество времени, которое требуется для повышения напряжения конденсатора примерно на 63.2% от его текущего значения до его окончательного значения: напряжения батареи.
Поучительно изобразить напряжение зарядного конденсатора с течением времени на миллиметровой бумаге, чтобы увидеть, как развивается обратная экспоненциальная кривая. Однако, чтобы изобразить действие этого контура, мы должны найти способ его замедлить. Постоянная времени в одну секунду не дает много времени для снятия показаний вольтметра!
Изменение постоянной времени цепи
Мы можем увеличить постоянную времени этой схемы двумя способами:
- Изменение общего сопротивления цепи, и / или
- Изменение общей емкости цепи.
При наличии пары идентичных резисторов и пары идентичных конденсаторов поэкспериментируйте с различными последовательными и параллельными комбинациями, чтобы получить самый медленный заряд. К настоящему моменту вы уже должны знать, как нужно подключить несколько резисторов, чтобы получить большее общее сопротивление, но как насчет конденсаторов?
Эта схема продемонстрирует вам, как изменяется емкость при последовательном и параллельном подключении конденсаторов. Просто убедитесь, что вы вставляете конденсатор (-ы) в правильном направлении: концы, помеченные отрицательным (-), электрически «ближе» к отрицательному полюсу аккумулятора!
Разрядная цепь обеспечивает такое же изменение напряжения конденсатора, за исключением того, что на этот раз напряжение перескакивает до полного напряжения батареи, когда переключатель замыкается, и медленно падает, когда переключатель размыкается.
Еще раз поэкспериментируйте с различными комбинациями резисторов и конденсаторов, как всегда, убедившись, что полярность конденсатора правильная.
Компьютерное моделирование
Схема с номерами узлов SPICE:
Список соединений (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно): КонденсаторNf — обзор
12.7 УДАРНЫЕ ВОЛНЫ КАК ВОЗМОЖНЫЙ МЕТОД КОНСЕРВАЦИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Деструктивное воздействие ультразвуковых волн на бактериальные клетки, известное в течение многих лет, и повреждение живых клеток, наблюдаемое во время ESWL (Delius et al., 1988) привели к идее использования ударных волн как возможного метода сохранения пищевых продуктов. В пищевой промышленности для инактивации патогенных микроорганизмов обычно используют термическую обработку. Тем не менее, поскольку тепло может влиять на органолептические и питательные характеристики пищевых продуктов, нетепловые процессы вызывают большой интерес. Была оценена возможность использования подводных ударных волн для того, чтобы вызвать смерть нежелательных микроорганизмов, обнаруженных в определенных продуктах питания (Loske et al., 1999) на Escherichia coli. E. coli был выбран в качестве первого микроорганизма для изучения воздействия ударных волн, потому что это хорошо известная бактерия, с которой легко обращаться.
Использовался экспериментальный генератор подводных ударных волн (Prieto et al., 1991; Loske et al., 1998). Устройство аналогично электрогидравлическим ударно-волновым литотриптерам, используемым в ЭУВЛ (рис. 12.9). Могут быть установлены параболические или эллипсоидальные отражатели. Флаконы, содержащие E. coli , были помещены на специально разработанную стойку, прикрепленную к системе управления положением. Образцы были серийно разбавлены, и количество выживших бактерий определяли подсчетом на чашке. Количество колониеобразующих единиц на миллилитр (КОЕ / мл), полученное для заполнения флаконов перед обработкой, использовали в качестве образца для нулевых выделений. Результаты показывают, что увеличение числа приложенных ударных волн между 500 и 2000 ударными волнами, генерируемыми с использованием конденсатора емкостью 80 нФ, напряжения 20 кВ и параболического отражателя, приводит к почти экспоненциальному снижению E.coli населения. Для определения индекса смертности подвергшихся воздействию бактерий E. coli использовали начальный подсчет от 10 5 до 10 7 КОЕ / мл. Средняя доза, необходимая для снижения исходного количества микроорганизмов на 90%, составила около 570 ударных волн.
РИСУНОК 12.9. Чертеж экспериментального электрогидравлического генератора ударных волн при воздействии ударной волны на флакон, содержащий суспензию Escherichia coli .
Выходное излучение подводной искры имеет континуум в ультрафиолете (УФ) с пиком примерно от 55 до 150 нм.Это ультрафиолетовое излучение способствует гибели микроорганизмов, даже если интенсивность этого излучения значительно снижается во время его прохождения через воду и полипропиленовый флакон. Недавние результаты, полученные при давлении около 80 МПа с использованием эллипсоидального отражателя, показали, что влияние УФ-излучения на сокращение популяции микроорганизмов имеет большое значение (Hernández, 1999). С другой стороны, эксперименты на опухолевых клетках человека, подвергнутых воздействию электрогидравлически генерируемых ударных волн с использованием непрозрачных полипропиленовых пипеток, не показали никаких доказательств гибели клеток из-за УФ-излучения (Berens et al., 1989). Дело в том, что Ohshima и др. . (1991) обнаружили, что клетки E. coli трудно разрушить ударными волнами с использованием ударной трубки, которая не генерирует УФ-свет, подтверждают результаты, полученные Hernández (1999). Даже если известно, что E. coli может расти при статическом давлении до 55 МПа, ожидается, что реакция на динамическое давление будет другой, поскольку в этом случае нет равномерного распределения давления в суспензии клеток. Кроме того, статическое давление не вызывает кавитации в суспензии.Бактерицидный эффект ультразвука также связывают с кавитацией. Микроорганизмы можно убить статическим давлением около 100 МПа, но полная стерилизация часто затруднена из-за так называемых персистеров. Есть много причин, по которым простая компрессия и декомпрессия не наносят вреда микроорганизмам так же, как многократное применение ударных волн.
Kerfoot и др. . (1992) провели эксперименты, призванные изолировать эффекты ударных волн на Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus faecalis, Staphylococcus aureus, и Escherichia coli и определить, существует ли бактерицидная активность.В этом исследовании подвеска получила до 4000 ударных волн при 20 кВ и скорость 100 ударов в минуту на электрогидравлическом литотриптере HM3 Dornier (Dornier Medizintechnik GmbH, Гермеринг, Германия). Аликвоты бактериальных суспензий каждого из четырех штаммов бактерий также подвергались воздействию 4000 ударных волн, генерируемых пьезоэлектрическим литотриптером Wolf Piezolith 2200 (Richard Wolf GmbH, Knittlingen, Германия), который не генерирует УФ-излучение, с уровнем энергии 4 и скоростью 120 ударных волн в минуту.Авторы пришли к выводу, что ударные волны не обладают значительной бактерицидной активностью. Поскольку Керфут и его сотрудники полностью заполнили каждую пробирку, чтобы исключить пузырьки воздуха, возможно, что бактерицидный эффект, наблюдаемый в других исследованиях, вызван отражением ударной волны и кавитацией на границе раздела воздух-жидкость. Ohshima и др. . (1991) обнаружили, что клетки E. coli погибали преимущественно при введении небольших пузырьков в раствор клеток. Эксперименты с использованием аэрированных жидкостей для усиления кавитации в суспензиях клеток могут показать сильное бактерицидное действие ударных волн.
Точный механизм индуцированной гибели микроорганизмов до сих пор неизвестен. Кавитация, микроструи, ускорение, силы сдвига и образование свободных радикалов могут вызвать наблюдаемый эффект. Другими возможными механизмами гибели клеток являются резонансные эффекты и столкновения между микроорганизмами.
Детальные знания об уничтожении микроорганизмов ударной волной могут найти множество практических применений в пищевой и фармацевтической промышленности, а также в медицине.
Конденсаторы
- • Определите распространенные типы конденсаторов и способы их использования.
- • Основные обозначения схем конденсаторов
Рис. 2.1.1 Основные обозначения схем конденсаторов
Конденсаторы (и катушки индуктивности) обладают способностью накапливать электрическую энергию, катушки индуктивности накапливают энергию в виде магнитного поля вокруг компонента, но конденсатор хранит электрическую энергию в виде ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, которое создается между двумя тонкими листами металла, называемыми «пластинами», которые у каждого свой электрический потенциал (или напряжение).
На рис. 2.1.1 показаны символы схем для Великобритании и США для различных типов конденсаторов. Основной тип конденсатора с фиксированным номиналом состоит из двух пластин из металлической фольги, разделенных изолятором. Это может быть сделано из различных изоляционных материалов с хорошими ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ свойствами. Некоторые основные типы конструкции конденсатора показаны на рис. 2.1.2a.
Рис. 2.1.2 Общие типы конденсаторов
Конденсаторыимеют много применений.
Конденсаторынаходят множество применений в электронных схемах.Каждая цель использует одну или несколько функций, описанных в этом модуле. На рис. 2.1.2 показаны различные конденсаторы. Типичное использование:
- Высоковольтный электролитик, используемый в источниках питания.
- Аксиальный электролитический; меньшее напряжение меньшего размера для общего назначения, где требуются большие значения емкости.
- Диск керамический высоковольтный; малый размер и значение емкости, отличные характеристики допуска.
- Металлизированный полипропилен; небольшой размер для значений до 2 мкФ, хорошая надежность.
- Субминиатюрный конденсатор с многослойным керамическим чипом (поверхностный монтаж). относительно высокая емкость для размера, достигаемая за счет использования нескольких слоев. Фактически несколько конденсаторов параллельно.
Рис. 2.1.3 Конструкция — Конденсаторы постоянной величины
Конструкция конденсатора
Конструкция неполяризованных конденсаторов во многих типах аналогична. Различия заключаются в площади пластин и типе диэлектрического материала, используемого для данной емкости; В идеале диэлектрик, выбранный для любого конденсатора, должен соответствовать трем основным критериям.
1. Он будет максимально тонким, потому что емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.
2. Диэлектрическая проницаемость материала должна быть максимально высокой, поскольку диэлектрическая проницаемость напрямую влияет на эффективность диэлектрика.
3. Диэлектрическая прочность должна быть достаточной, чтобы выдерживать требуемое номинальное напряжение конденсатора.
Каждый из основных типов конденсаторов, показанных на рис. 2.1.3 (кроме типов миниатюрных керамических чипов), будет покрыт изолирующим слоем (часто эпоксидной смолой).
Рис. 2.1.4 Конструкция электролитического конденсатора
Конденсаторы электролитические
Конструкция электролитических конденсаторов в некоторой степени похожа на конденсатор из фольги. За исключением того, что, как показано на рис. 2.1.4, слои между фольгой теперь представляют собой два очень тонких слоя бумаги, один из которых образует изолятор (3), разделяющий свернутые пары слоев, а другой — слой ткани (4). между положительной (1) и отрицательной (2) пластиной из фольги, пропитанной электролитом, который делает ткань проводящей!
Из предыдущего абзаца может показаться, что намокшая ткань вызывает короткое замыкание между пластинами.Но настоящий диэлектрический слой создается после завершения строительства в процессе, называемом «Формование». Через конденсатор проходит ток, и под действием электролита на положительной пластине накапливается очень тонкий слой оксида алюминия (5). Именно этот чрезвычайно тонкий слой используется в качестве изолирующего диэлектрика. Это обеспечивает конденсатор очень эффективным диэлектриком, что дает значения емкости во много сотен раз больше, чем это возможно для обычного пластикового пленочного конденсатора аналогичного физического размера.
Обратной стороной этого процесса является то, что конденсатор поляризован и не должен иметь напряжения обратной полярности. Если это происходит, изолирующий оксидный слой очень быстро отделяется от положительной пластины, позволяя конденсатору пропускать большой ток. Когда это происходит в запечатанном контейнере, «жидкий» электролит быстро закипает и быстро расширяется. Это может привести к сильному взрыву в считанные секунды! НИКОГДА не подключайте электролитический конденсатор неправильно! Из-за этой опасности на электролитических конденсаторах есть маркировка, показывающая полярность их соединительных проводов.На рис. 2.1.4 показана общая маркировка полярности (6), состоящая из полосы минус (-) символов, обозначающих отрицательный вывод конденсатора.
Также обратите внимание, что на конце конденсатора есть три канавки, обеспечивающие слабое место в герметичном корпусе, так что в случае взрыва верхняя часть корпуса выйдет из строя, что, как мы надеемся, минимизирует повреждение окружающих компонентов.
Все конденсаторы, независимо от их типа, также имеют максимально безопасное рабочее напряжение (Vwkg). Если напряжение, указанное на конденсаторе (7), превышено, существует высокий риск того, что изоляция диэлектрического слоя, разделяющего две пластины, выйдет из строя и вызовет короткое замыкание между пластинами, это также может вызвать быстрый и сильный перегрев, приводящий к возможный взрыв.
Рис. 2.1.5 Переменные конденсаторы
Конденсаторы переменной емкости
Переменные конденсаторы, показанные на рис. 2.1.5 используются в качестве настроечных конденсаторов в радиоприемниках AM, хотя они в значительной степени были заменены диодами «варикап» (переменной емкости), имеющими небольшую емкость, которую можно изменять, прикладывая переменное напряжение. но конденсаторы с механической регулировкой по-прежнему можно найти на принципиальных схемах и в каталогах поставщиков для замены.
Конденсаторы настройки, независимо от их типа, обычно имеют очень малые значения емкости, обычно от нескольких пФ до нескольких десятков пФ. Большие типы воздушных диэлектриков, подобные анимированному на рис. 2.1.5, были заменены миниатюрными типами диэлектриков из ПВХ, как показано в правом верхнем углу на рис. 2.1.5. Виды спереди и сзади показывают крошечные предустановленные или подстроечные конденсаторы, доступ к которым осуществляется через отверстия в задней части корпуса).
Символы переменных конденсаторов
Рис. 2.1.6 Обозначения переменных и предварительно установленных конденсаторов
Обозначения переменных конденсаторов приведены на рис. 2.1.6. Переменные конденсаторы часто доступны как компоненты GANGED. Обычно два переменных конденсатора регулируются с помощью одного управляющего винта. Символ стрелки указывает на переменный конденсатор (настраивается пользователем оборудования, а диагональ Т-образной формы указывает на предварительно установленный конденсатор, только для технической настройки. Пунктирная линия, соединяющая пару переменных конденсаторов, указывает на то, что они объединены в группу.
Эти небольшие предварительно настроенные конденсаторы доступны в различных очень маленьких конструкциях и работают аналогично более крупным переменным, с крошечными вращающимися пластинами и, как правило, диэлектрическими слоями из ПВХ-пленки между ними.Их емкость составляет всего несколько пикофарад, и они часто используются в сочетании с более крупными переменными конденсаторами (и даже устанавливаются внутри корпуса настроечных конденсаторов) для повышения точности.
.
Керамические конденсаторы очень дешевы и компактны. Они наиболее подходят для высокочастотных приложений. Керамический конденсатор обеспечивает только низкое значение емкости. Керамические конденсаторы — это неполяризованные конденсаторы. Здесь вы можете увидеть символ керамического конденсатора.
Поляризованные конденсаторы не могут работать с блоком питания различной полярности.У них есть определенные положительные и отрицательные клеммы. Когда положительный вывод конденсатора подключен к положительному выводу источника питания, а отрицательный вывод конденсатора подключен к отрицательному выводу источника питания, он будет работать правильно. Электролитический конденсатор, суперконденсатор являются примерами поляризованного конденсатора. Здесь вы можете увидеть символ поляризованного конденсатора.
Неполяризованные конденсаторы — это конденсаторы, которые могут работать с источниками питания различной полярности.У них нет какой-либо конкретной положительной или отрицательной клеммы. Керамические конденсаторы являются примерами неполяризованных конденсаторов. Здесь вы можете увидеть символ неполяризованного конденсатора.
Конденсатор постоянной емкости всегда обеспечивает постоянное значение емкости. Его емкость не может быть изменена или изменена. Здесь вы можете увидеть символ фиксированного конденсатора. Обычные компактные электролитические конденсаторы и керамические конденсаторы являются примерами конденсаторов постоянной емкости.
Переменный конденсатор может обеспечивать различные значения емкости в соответствии с нашими требованиями.Мы можем изменить его значение емкости в любое время. Здесь вы можете увидеть символ переменного конденсатора.
Подстроечный конденсатор также является одним из типов переменного конденсатора. Он использует подгонку диэлектрической среды конденсатора для изменения значения емкости. Здесь вы можете увидеть символ подстроечного конденсатора.
Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений. Емкость
и использование конденсаторов
Емкость и использование конденсаторов Главная | Карта | Проекты | Строительство | Пайка | Исследование | Компоненты | 555 | Символы | FAQ | СсылкиЕмкость | Зарядка и энергия | Реактивное сопротивление | Последовательный и параллельный | Зарядка | Постоянная времени | Разрядка | Использует | Конденсаторная муфта
Следующая страница: Импеданс и реактивное сопротивление
См. Также: Конденсаторы | Источники питания
Обозначение неполяризованного конденсатора |
Обозначение поляризованного конденсатора |
Емкость
Емкость (символ C) — это мера способности конденсатора накапливать заряд .Большая емкость означает, что можно сохранить больше заряда. Емкость измеряется в фарадах, символ F. Однако 1F очень велик, поэтому для отображения меньших значений используются префиксы (множители):Заряд и накопленная энергия
Количество заряда (символ Q), сохраняемого конденсатором, определяется по формуле:Заряд, Q = C × V | где: | Q = заряд в кулонах (Кл) C = емкость в фарадах (Ф) В = напряжение в вольтах (В) |
Когда они накапливают заряд, конденсаторы также накапливают энергию:
Энергия, E = ½QV = ½CV² где E = энергия в джоулях (Дж). |
Обратите внимание, что конденсаторы возвращают накопленную энергию в схему. Они не «расходуют» электрическую энергию преобразовывая его в тепло, как это делает резистор. Энергия, запасаемая конденсатором, намного меньше, чем энергия, хранящаяся в батарее, поэтому они не могут использоваться в качестве практического источника энергии для большинства целей.
Емкостное реактивное сопротивление Xc
Емкостное реактивное сопротивление (символ Xc) — это мера сопротивления конденсатора переменному току.Как и сопротивление, он измеряется в Ом, но реактивное сопротивление сложнее сопротивления, потому что его значение зависит от частоты (f) электрического сигнала, проходящего через конденсатор, а также емкости C.Емкостное реактивное сопротивление, Xc = | 1 | где: | Xc = реактивное сопротивление в Ом () f = частота в герцах (Гц) C = емкость в фарадах (Ф) |
2fC |
Реактивное сопротивление Xc велико на низких частотах и мало на высоких частотах.Для постоянного постоянного тока, который является нулевой частотой, Xc бесконечно (полное противодействие), отсюда правило, что Конденсаторы пропускают переменный ток, но блокируют постоянный ток .
Например, конденсатор емкостью 1 мкФ имеет реактивное сопротивление 3,2 кГц для сигнала 50 Гц, но когда частота выше 10 кГц, его реактивное сопротивление составляет только 16.
Примечание: символ Xc используется для отличия емкостного реактивного сопротивления от индуктивного X L что является свойством индукторов.Это различие важно, потому что X L увеличивается с увеличением частота (противоположность Xc), и если и X L , и Xc присутствуют в цепи, объединенная реактивное сопротивление (X) — это разность между ними . Для получения дополнительной информации см. Страницу Импеданс.
Последовательные и параллельные конденсаторы
Суммарная емкость (C) конденсаторов , соединенных серией : | 1 | = | 1 | + | 1 | + | 1 | +… |
C | C1 | C2 | C3 |
Суммарная емкость (C) конденсаторов , подключенных параллельно : | C = C1 + C2 + C3 + … |
Два или более конденсатора редко сознательно включаются последовательно в реальных цепях, но может быть полезно подключить конденсаторы параллельно, чтобы получить очень большую емкость, например, чтобы сгладить питание.
Обратите внимание, что эти уравнения обратны для
резисторы последовательно и параллельно.
Зарядка конденсатора
Конденсатор (C) на принципиальной схеме заряжается от напряжения питания (Vs) с током проходящий через резистор (R). Напряжение на конденсаторе (Vc) изначально равно нулю, но увеличивается. по мере заряда конденсатора. Конденсатор полностью заряжен, когда Vc = Vs.Зарядный ток (I) определяется напряжением на резисторе (Vs — Vc):Зарядный ток, I = (Vs — Vc) / R (обратите внимание, что Vc увеличивается)
Сначала Vc = 0V, поэтому начальный ток , Io = Vs / R
Vc увеличивается, как только заряд (Q) начинает накапливаться (Vc = Q / C), это снижает напряжение
через резистор и, следовательно, снижает ток зарядки. Это означает, что
скорость зарядки становится все медленнее.
постоянная времени = R × C | где: | постоянная времени в секундах (с) R = сопротивление в Ом () C = емкость в фарадах (Ф) |
Например:
Если R = 47k и
C = 22 мкФ, тогда постоянная времени RC = 47k
× 22 мкФ = 1,0 с.
Если R = 33k и
C = 1 мкФ, тогда постоянная времени RC = 33k
× 1 мкФ = 33 мс.
Большая постоянная времени означает, что конденсатор заряжается медленно. Обратите внимание, что постоянная времени является свойством цепи , содержащей емкость и сопротивление, это свойство не только конденсатора.
Графики, показывающие ток и напряжение для зарядки конденсатора постоянная времени = RC |
После каждой постоянной времени ток падает на 1 / e (примерно 1 / 3 ). После 5 постоянных времени (5RC) ток упал до менее 1% от своего начального значения, и мы можем разумно говорят, что конденсатор полностью заряжен, а на самом деле конденсатор требует вечной зарядки полностью!
|
После 5 постоянных времени (5RC) конденсатор почти полностью заряжен, а его напряжение почти равно напряжение питания. Можно с полным основанием сказать, что конденсатор полностью заряжен после 5RC, хотя реально заряжается продолжается вечно (или до тех пор, пока схема не будет изменена).
Разряд конденсатора
Графики, показывающие ток и напряжение для разряда конденсатора постоянная времени = RC |
Верхний график показывает, как ток (I) уменьшается. по мере разряда конденсатора.Начальный ток (Io) определяется начальным напряжением на конденсаторе (Vo) и сопротивлением (R):
Начальный ток, Io = Vo / R .
Обратите внимание, что графики тока имеют одинаковую форму как для зарядки, так и для разрядки конденсатора. Этот тип графика является примером экспоненциального убывания.
|
Сначала ток большой из-за большого напряжения, поэтому заряд быстро теряется и напряжение быстро уменьшается. По мере того, как заряд теряется, напряжение уменьшается, уменьшая ток, поэтому скорость разрядки становится все медленнее.
После 5 постоянных времени (5RC) напряжение на конденсаторе почти равно нулю, и мы можем с полным основанием сказать, что конденсатор полностью разряжен, хотя реально разряд продолжается вечно (или пока не поменяют схему).
Применение конденсаторов
Конденсаторы используются в нескольких целях:Конденсаторная муфта (CR-муфта)
Секции электронных схем могут быть связаны с конденсатором, потому что конденсаторы проходят переменный ток . (изменение) сигналов, но блокирует DC (постоянные) сигналы. Это называется конденсаторной связью или CR-связью . Он используется между ступенями аудиосистемы для передачи аудиосигнала (переменного тока) без постоянного напряжения (постоянного тока). которые могут присутствовать, например, для подключения громкоговорителя.Он также используется для установки переключателя «AC» на осциллографе.Точное поведение конденсаторной связи определяется ее постоянной времени (RC). Обратите внимание, что сопротивление (R) может быть внутри следующего участка цепи, а не отдельного резистора.
Для успешной связи конденсаторов в аудиосистеме сигналы должны проходить через с небольшим искажением или без него. Это достигается, если постоянная времени (RC) больше, чем период времени (T) аудиосигналов самой низкой частоты требуется (обычно 20 Гц, T = 50 мс).
Выход, когда RC >> T
Когда постоянная времени намного больше, чем период входного сигнала
конденсатор не успевает существенно зарядиться или разрядиться,
поэтому сигнал проходит с незначительными искажениями.
Выход при RC = T
Когда постоянная времени равна периоду времени, вы можете видеть, что конденсатор
успевает частично зарядиться и разрядиться до изменения сигнала.В результате есть
значительное искажение сигнала при прохождении через CR-муфту. Обратите внимание, как
внезапные изменения входного сигнала проходят прямо через конденсатор на выход.
Выход при RC << T
Когда постоянная времени намного меньше периода времени, конденсатор успевает
для полной зарядки или разрядки после каждого резкого изменения входного сигнала.
Фактически, только внезапные изменения передаются на выходе, и они выглядят как «всплески»,
попеременно положительный и отрицательный.Это может быть полезно в системе, которая должна определять, когда
сигнал меняется внезапно, но медленные изменения следует игнорировать.
Следующая страница: Импеданс и реактивное сопротивление | Изучение электроники
© Джон Хьюс 2007, Клуб электроники, www.kpsec.freeuk.com
Этот сайт был взломан с использованием ПРОБНОЙ версии WebWhacker. Это сообщение не появляется на лицензированной копии WebWhacker.