Конденсатор в переменном напряжении: Конденсатор в цепи переменного тока: как работает, формулы, схема

Содержание

Конденсаторы и цепи переменного тока

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Конденсаторы и цепи переменного тока

Подразделы: 1.12 1.13 1.14 1.15

Коль скоро мы начинаем рассматривать изменяющиеся сигналы напряжения и тока, нам необходимо познакомиться с двумя очень занятными элементами, которые не находят применения в цепях постоянного тока, — речь идет о конденсаторах и индуктивностях. Скоро вы убедитесь, что эти компоненты вместе с резисторами являются основными элементами пассивных линейных цепей, составляющих основу почти всей схемотехники. Особенно следует подчеркнуть роль конденсаторов — без них не обходится почти ни одна схема. Они используются при генерации колебаний, в схемах фильтров, для блокировки и шунтирования сигналов. Их используют в интегрирующих и дифференцирующих схемах. На основе конденсаторов и индуктивностей строят схемы формирующих фильтров для выделения нужных сигналов из фона. Некоторые примеры подобных схем вы найдете в этой главе, а еще большее число интересных примеров использования конденсаторов и индуктивностей встретится вам в последующих главах.

Приступим к более детальному изучению конденсаторов. Явления, протекающие в конденсаторе, описываются математическими зависимостями, поэтому читателям, которые имеют недостаточную подготовку в области математики, полезно прочитать приложение Б. Не огорчайтесь, если некоторые детали не будут сразу вполне понятны, главное — это общее понимание вопроса.

Конденса рис. 1.27. -это устройство, имеющее два вывода и обладающее следующим свойством:

Q = CU

Конденсатор, имеющий емкость С фарад, к которому приложено напряжение U вольт, накапливает заряд Q кулон на одной пластине и — Q на другой.

Рис. 1.27. Конденсатор.

В первом приближении конденсаторы — это частотно-зависимые резисторы. Они позволяют создавать, например, частотно-зависимые делители напряжения. Для решения некоторых задач (шунтирование, связывание контуров) больших знаний о конденсаторе и не требуется, другие задачи (построение фильтров, резонансных схем, накопление энергии) требуют более глубоких знаний. Например, конденсаторы не рассеивают энергию, хотя через них и протекает ток, — дело в том, что ток и напряжение на конденсаторе смещены друг относительно друга по фазе на 90°.

Продифференцировав выражение для Q (см. приложение Б), получим

I = C(dU/dt).

Итак, конденсатор — это более сложный элемент, чем резистор; ток пропорционален не просто напряжению: а скорости изменения напряжения. Если напряжение на конденсаторе, имеющем емкость 1 Ф, изменится на 1 В за 1 с, то получим ток 1 А. И наоборот, протекание тока 1 А через конденсатор емкостью 1 Ф вызывает изменение напряжения на 1 В за 1 с. Емкость, равная одной фараде, очень велика, и поэтому чаще имеют дело с микрофарадами (мкФ) или пикофарадами (пФ). Для того чтобы сбить с толку непосвященных, на принципиальных схемах иногда опускают обозначения единиц измерения. Их приходится угадывать из контекста. Например, если подать ток 1 мА на конденсатор емкостью 1 мкФ, то напряжение за 1 с возрастет на 1000 В. Импульс тока продолжительностью 10 мс вызовет увеличение напряжения на конденсаторе на 10 В (рис. 1.28).

Рис. 1.28. Напряжение на конденсаторе изменяется, когда через него протекает ток.

Промышленность выпускает конденсаторы разнообразных форм и размеров, через некоторое время вы познакомитесь с наиболее распространенными представителями этого обширного семейства. Простейший конденсатор состоит из двух проводников, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (но не соприкасающихся между собой), настоящие простейшие конденсаторы имеют именно такую конструкцию. Чтобы получить большую емкость, нужны большая площадь и меньший зазор между проводниками, обычно для этого один из проводников покрывают тонким слоем изолирующего материала (называемого диэлектриком), для таких конденсаторов используют, например, алитированную (покрытую алюминием) майларовую пленку. Широкое распространение получили следующие типы конденсаторов: керамические, электролитические (изготовленные из металлической фольги с оксидной пленкой в качестве изолятора), слюдяные (изготовленные из металлизированной слюды). Каждому типу конденсаторов присущи свои качества, краткий перечень отличительных особенностей каждого типа конденсаторов приведен мелким шрифтом в разделе «Конденсаторы». В общем можно сказать, что для некритичных схем подходят керамические и майларовые конденсаторы, в схемах, где требуется большая емкость, применяются танталовые конденсаторы, а для фильтрации в источниках питания используют электролитические конденсаторы.

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. Ёмкость нескольких параллельно соединенных конденсаторов равна сумме их емкостей. Нетрудно в этом убедиться: приложим напряжение к параллельному соединению, тогда:

CU = Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + … =

= С₁U + C₂U + C₃U + … =

= (C₁ + C₂ + C₃ + …)U

или

C = C₁ + C₂ + C₃ + …

Для последовательного соединения конденсаторов имеем такое же выражение, как лдя параллельного соединения резисторов:

C = 1/1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃.

В частном случае для двух конденсаторов:

C = C₁C₂/(C₁ + C₂).

Ток, заряжающий конденсатор (I = CdU/dt),обладает некоторыми особыми свойствами. В отличие от тока, протекающего через резистор, он пропорционален не напряжению, а скорости изменения напряжения (т.е. его производной по времени).Далее, мощность (U умноженное на I), которая связана с протекающим через конденсатор током, не обращается в тепло, а сохраняется в виде энергии внутреннего электрического поля в конденсаторе. При разряде конденсатора происходит извлечение энергии. Эти занятные свойства мы рассмотрим с другой точки зрения, когда будем изучать реактивность (начиная с разд. 1.18.).

КОНДЕНСАТОРЫ

Промышленностью выпускается много типов конденсаторов. Здесь перечислены основные преимущества и недостатки различных типов. Очевидно, что данная оценка имеет несколько субъективный характер (см. таблицу).

Тип	Диапазон емкости	Макс. U	Точность	Термо-стаб.	Утечка	Примечание
Слюдяной	1пФ- 0,01мкФ	100-600	Хорошая		Малая	Очень хорошие: рекомендуются для радиочастот
Цилиндри- ческин керамический	0,5пФ- 100пФ	100-600		Варьирует		Несколько значений температурного коэффициента, включая 0
Керамический	10пФ- 1мкФ	50- 30000	Низкая	Низкая	Средняя	Малые габариты, недороги, широко используются
Полиэфирные (маяларовые)	0,001мкФ- 50мкФ	50-600	Хорошая	Низкая	Малая	Хорошие, недорогие, широко используются
Полисти- ролвые	10 пФ- 2.7мкФ	100-600	Отличная	Высокая	Очень малая	Высоко- качестенные, крупногабаритные, рекомендуются для фильтров
Поликар- боватные	10ОпФ- ЗОмкФ	50-800	Отличная	Отличная	Малая	Высоко- качественные имеют малые габариты
Полипро- пиленовые	100пФ- 50мкФ	100-800	Отличная	Высокая	Очень малая	Высоко- качественные; низкое диэлектрическое поглощение
Тефлоновые	100 пФ- 2мкФ	50-200	Отличная	Отличная	Самая малая	Высоко- качественные, самое низкое диэлектрическое поглощение
Стеклянные	10 пФ- 1000мкФ	100-600	Хорошая		Очень малая	Стабильны при длительной эксплуатации
Фарфоровые	100 пФ- 0,1мкФ	50-400	Хорошая	Высокая	Малая	Хорошие: стабильные при длительной эксплуатации
Танталовые	0. 1мкФ- 500мкФ	6-100	Низкая	Низкая		Большая емкость; поляризованные; малогабаритные; небольшая индуктивность
Электро- литаческие	0,1мкФ- 1,6Ф	3-600	Хуже не бывает	Хуже не бывает	Ужасная	Фильтры источников питания; поляризованные; короткий срок службы
С двойным слоем диэлектрика	0,1Ф- 10Ф	1,5-6	Низкая	Низкая	Малая	Поддержка памяти; высокое последовательное сопротивление
Масляные	0,1мкФ- 20мкФ	200- 10000			Малая	Высоковольтные фильтры; крупногабаритные, длительный срок службы
Вакуумные	1пФ- 5000пФ	2000- 36000			Очень малая	Передатчики

Упражнение 1.12. Получите выражение для емкости двух последовательно соединенных конденсаторов. Подсказка: так как точка соединения конденсаторов не имеет внешних подключений, то заряд, накопленный двумя конденсаторами, должен быть одинаков.

Подразделы: 1.12 1.13 1.14 1.15

Индуктивности и трансформаторы

цепь переменного тока содержащая емкость индуктивность и сопротивление

38)

ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, СОДЕРЖАЩАЯ ЕМКОСТЬ

Если в цепь постоянного, тока включить конденсатор (идеальный — без потерь), то в течение очень короткого времени после включения по цепи потечет зарядный ток. После того как конденсатор зарядится до напряжения, равного напряжению источника, кратковременный ток в цепи прекратится. Следовательно, для постоянного тока конденсатор представляет собой разрыв цепи, или, иными словами, бесконечно большое сопротивление.

Если же конденсатор включить в цепь переменного тока, то он будет заряжаться попеременно то в одном, то в другом направлении.

При этом в цепи будет проходить переменный ток. Рассмотрим это явление подробнее.

В момент включения напряжение на конденсаторе равно нулю. В течение первой четверти периода, когда напряжение сети будет возрастать (рис. 143), конденсатор будет заряжаться.

По мере накопления зарядов на обкладках конденсатора напряжение конденсатора увеличивается. Когда напряжение сети к концу первой четверти периода достигнет максимального значения Um, напряжение конденсатора также станет равным Um, заряд конденсатора прекращается и ток в цепи становится равным нулю. Ток в цепи конденсатора можно определить по формуле

где ∆q — количество электричества, протекающее по цепи за время ∆t.

Из электростатики известно:

где С — емкость конденсатора;

u — напряжение сети;

uc — напряжение конденсатора. Окончательно для тока имеем

Из последнего выражения видно, что, когда ∆u/∆t максимально (положения a, в, d), i также максимально.

Когда ∆u/∆t = 0 (положения б, г на рис. 143), то i также равно нулю.

Во вторую четверть периода напряжение сети будет уменьшаться, и конденсатор начнет разряжаться. Ток в цепи меняет свое направление на обратное.

В следующую половину периода напряжение сети меняет свое направление и наступает перезаряд конденсатора и затем снова его разряд.

Из рис. 143 видно, что ток I в цепи с емкостью в своих изменениях опережает по фазе напряжение конденсатора на 1/4 периода, или 90°.

Сравнивая векторные диаграммы цепей с индуктивностью и емкостью, мы видим, что индуктивность и емкость на фазу тока влияют прямо противоположно.

Пользуясь высшей математикой, можно доказать, что ток в цепи с емкостью пропорционален напряжению Uc, приложенному к конденсатору, угловой частоте w и величине емкости конденсатора C:

Обозначим

Величина Хс называется емкостным сопротивлением, или реактивным сопротивлением емкости, и измеряется в омах. Выражение закона Ома для цепи переменного тока, содержащей емкость, имеет вид

Та часть напряжения сети, которая приложена к конденсатору, называется емкостным падением напряжения (или реактивной слагающей напряжения) и обозначается Uc:

Емкостное сопротивление Хс, так же как индуктивное сопротивление xL, зависит от частоты переменного тока.

Но если с увеличением частоты индуктивное сопротивление увеличивается, то емкостное сопротивление, наоборот, будет уменьшаться.

Пример 6. Определить сопротивление конденсатора емкостью 5 мкф при частоте 50 гц:

при частоте 400 гц:

На рис. 144 показана кривая мгновенной мощности в цепи с емкостью. Из чертежа видно, что в первую четверть периода цепь с емкостью забирает из сети энергию, которая запасается в электрическом поле конденсатора.

Энергию, запасаемую конденсатором к моменту, когда напряжение на нем равно максимальному значению, можно определить по известной формуле CU2м/2.

В следующую четверть периода конденсатор разряжается на сеть, отдавая ей ранее запасенную в нем энергию.

За вторую половину периода явление колебаний энергии повторяется. Таким образом, в цепи с емкостью происходит лишь обмен энергией между сетью и конденсатором без ее потерь.

Поэтому средняя за период мощность, или активная мощность, цепи с емкостью равна нулю, как и в цепи с индуктивностью.

Из графика, изображенного на рис. 144, видно, что мгновенная мощность в цепи с емкостью два раза в течение каждого периода (когда wt = 45°, 135° и т. д.) достигает максимального значения, равного

Этой величиной принято характеризовать количественно процесс обмена энергии между источником и электрическим полем конденсатора. Ее также называют реактивной мощностью и обозначают буквой Q.

Учитывая,, что в рассматриваемой цепи U = IХc, получим следующее выражение для реактивной мощности:

Какова роль конденсатора в цепи переменного и постоянного тока? Электрические технологии

Роль конденсатора в цепях переменного тока:

В цепи переменного тока конденсатор меняет направление заряда при изменении тока и создает запаздывающее напряжение (другими словами, конденсатор обеспечивает опережающий ток в цепях и сетях переменного тока)

Роль конденсатора в цепях постоянного тока:

В цепи постоянного тока конденсатор, заряженный приложенным напряжением, действует как разомкнутый переключатель.

Запись по теме: Разница между батареей и конденсатором

Роль конденсатора в системах переменного и постоянного тока

Давайте объясним подробно, но сначала вернемся к основам конденсатора, чтобы обсудить этот вопрос.

Связанная запись: Разница между конденсатором и суперконденсатором

Содержание

Что такое конденсатор?

Конденсатор представляет собой электрическое устройство с двумя выводами, используемое для хранения электрической энергии в виде электрического поля между двумя пластинами. Он также известен как конденсатор, и единицей измерения его емкости в системе СИ является фарад «Ф», где фарад — большая единица измерения емкости, поэтому в настоящее время используются микрофарады (мкФ) или нанофарады (нФ).

Конденсатор подобен батарее, так как они хранят электрическую энергию. Конденсатор — гораздо более простое устройство, которое не может производить новые электроны, но хранит их. Внутри конденсатора клеммы соединены с двумя металлическими пластинами, разделенными диэлектрическим материалом (например, вощеной бумагой, слюдой и керамикой), который разделяет пластины и позволяет им удерживать противоположные электрические заряды, поддерживая электрическое поле.

Запись по теме: Что происходит, когда линия переменного тока касается линии постоянного тока?

Конденсаторы могут использоваться для накопления заряда и быстрого разряда в нагрузку. Проще говоря, конденсатор также работает как небольшая перезаряжаемая батарея. Электрический эквивалент символов различных типов конденсаторов приведен ниже:

Теперь мы знаем концепцию зарядки конденсатора и его структуру, но знаете ли вы, что такое емкость? емкость – это способность конденсатора накапливать в себе заряд. Есть несколько факторов, влияющих на емкость.

Площадь плиты
Зазор между пластинами
Диэлектрическая проницаемость изоляционного материала

Связанный пост: Конденсатор и типы конденсаторов | Фиксированные, переменные, полярные и неполярные

Конденсатор имеет широкий спектр применений в электронике , таких как накопление энергии, преобразование мощности, коррекция коэффициента мощности, генераторы и фильтрация.

В этом уроке мы объясним вам, как можно использовать конденсатор в электронной схеме. Есть три способа подключения конденсатора к электронной схеме,

Конденсатор серии
Конденсатор параллельно
Конденсатор в цепях переменного тока
Конденсатор в цепях постоянного тока

Связанная запись: Конденсаторы MCQ с пояснительными ответами

Как работает конденсатор?

Работа и конструкция конденсатора

Всякий раз, когда на его клеммы подается напряжение (также известное как зарядка конденсатора), ток начинает течь и продолжает течь до тех пор, пока напряжение на отрицательном и положительном (анодном и Катод) обкладки становятся равными напряжению источника (Applied Voltage). Эти две пластины разделены диэлектрическим материалом (таким как слюда, бумага, стекло и т. д., которые являются изоляторами), который используется для увеличения емкости конденсатора.

Когда мы подключаем заряженный конденсатор к небольшой нагрузке, он начинает подавать напряжение (накопленная энергия) на эту нагрузку до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится.

Конденсаторы бывают разных форм, и их номинал измеряется в фарадах (F). Конденсаторы используются как в системах переменного, так и постоянного тока (мы обсудим это ниже).

По теме: Переменный или постоянный ток — что опаснее и почему?

Емкость (C):

Емкость — это количество электрического заряда, перемещаемого в конденсаторе (конденсаторе), когда к его клемме подключен источник питания в один вольт.

Математически,

Уравнение емкости:

C = Q/V

, где,

C = емкость в Farads (F)
Q = Электрический заряд в кулонах
В = напряжение в вольтах

Мы не будем вдаваться в подробности, потому что наша основная цель этого обсуждения состоит в том, чтобы объяснить роль и применение/использование конденсаторов в системах переменного и постоянного тока. Чтобы понять эту основную концепцию, мы должны понять основные типы конденсаторов, связанные с нашей темой (поскольку существует много типов конденсаторов, и мы обсудим последние типы конденсаторов в другом посте, потому что это не имеет отношения к вопросу).

Похожие сообщения:

Почему переменный ток требует большей изоляции, чем постоянный ток при том же уровне напряжения?

Конденсаторы последовательно

Как соединить конденсаторы последовательно?

При последовательном подключении конденсатор не подключен напрямую к источнику. Чтобы соединить их последовательно, вам нужно соединить их встык, как показано на рисунке ниже,

При последовательном соединении конденсаторов общая емкость уменьшается. Следовательно, соединение последовательное, поэтому ток через конденсаторы будет одинаковым. Кроме того, заряд, накопленный пластиной конденсатора, будет таким же, потому что он исходит от пластины соседнего конденсатора.

Hence,

I _T = I ₁ +I ₂ +I ₃ +…+I _n

and

Q _T = Q ₁ +Q ₂ +Q ₃ +…+Q _n

Теперь, для нахождения значения емкости вышеприведенной цепи, применим Закон Кирхгофа о напряжении (KVL), тогда имеем

В _Т =В _С1 +В _С2 +В _С3

Как мы знаем, Q = CV

И V = Q/C

Итак,

(Q/C _T ) = (Q/C ₁ ) + (150 C 2 ) + (Q/C ₃ )

Отсюда

1/C _T = (1/C ₁ ) + (1/C _{2 _{) + (1/C ₂ ) + (1/C ₂ ) 3} )}

Для n ^th нет. конденсаторов, соединенных последовательно,

Для двух последовательно соединенных конденсаторов формула будет

C _T = (C1 x C2) / (C1 + C2)

Теперь вы можете найти емкость приведенной выше цепи, используя формулу

Здесь C1 = 10 мкФ и C2 = 4,7 мкФ

SO, C _T = (10 x 4,7) / (10 + 4,7)

C _T = 47 / 14,7

C _T = 3,19 UF

Связанный столб: Высокий в INRIRCH Токе. в переключении конденсаторов и способах его предотвращения.

Параллельные конденсаторы

Как подключить конденсаторы параллельно?

При параллельном подключении каждый конденсатор напрямую подключается к источнику, как вы можете видеть на изображении ниже.

При параллельном подключении конденсаторов общая емкость равна сумме всех емкостей конденсаторов. Поскольку верхняя и нижняя пластины всех конденсаторов соединены вместе, площадь пластин также увеличивается.

Суммарный ток в параллельной цепи будет равен току через каждый конденсатор.

Применяя закон Кирхгофа,

I _T = I ₁ + I ₂ + I ₃

_/dt)

SO,

Посредством вышеуказанного уравнения

C _T = C ₁ + C ₂ + C ₃

и, для N

TH №. конденсаторов, соединенных последовательно,

C _T = C ₁ + C ₂ + C ₃ + … + C _n

Теперь вы можете найти емкость цепи, используя приведенную выше формулу,

Здесь, 0 C 190 = 10UF и C ₂ = 1UF

SO, C _T = 10UF + 1UF

C _T = 11UF

Связанные посты:

SERIAL CAFACITOR

Связанные посты:

SERIO
Калькулятор емкости и индуктивности

Полярный и неполярный конденсатор

Неполярный конденсатор: (используется как в системах переменного, так и постоянного тока)

Неполярные конденсаторы могут использоваться как в системах переменного, так и постоянного тока. Их можно подключать к источнику питания в любом направлении, и их емкость не влияет на изменение полярности.

Полярный конденсатор: (используется только в цепях и системах постоянного тока)

Этот тип конденсатора чувствителен к полярности и может использоваться только в системах и сетях постоянного тока. Полярные конденсаторы не работают в системе переменного тока из-за смены полярности после каждого полупериода в сети переменного тока.

Типы конденсаторов: полярные и неполярные конденсаторы с символами

Роль конденсаторов в цепях переменного тока

Конденсатор имеет множество применений в системах переменного тока, и ниже мы обсудим несколько вариантов его использования в сетях переменного тока.

Бестрансформаторный источник питания:

Конденсаторы используются в бестрансформаторных источниках питания. В таких схемах конденсатор включается последовательно с нагрузкой, потому что известно, что конденсатор и дроссель в чистом виде не потребляют мощности. Они просто берут мощность в одном цикле и возвращают ее в нагрузку в другом цикле. В этом случае он используется для снижения напряжения с меньшими потерями мощности.

Асинхронные двигатели с расщепленной фазой:

Конденсаторы также используются в асинхронных двигателях для разделения однофазного питания на двухфазное, чтобы создать вращающееся магнитное поле в роторе, чтобы поймать это поле. Этот тип конденсатора в основном используется в бытовых водяных насосах, вентиляторах, кондиционерах и многих устройствах, которым для работы требуется как минимум две фазы.

Коррекция и улучшение коэффициента мощности:

Существует множество преимуществ улучшения коэффициента мощности. В трехфазных энергосистемах конденсаторная батарея используется для подачи реактивной мощности на нагрузку и, следовательно, для улучшения коэффициента мощности системы. Конденсаторная батарея устанавливается после точного расчета. По сути, он обеспечивает реактивную мощность, которая ранее передавалась из энергосистемы, следовательно, снижает потери и повышает эффективность системы.

Как преобразовать фарады конденсатора в кВАр и наоборот (для улучшения коэффициента мощности)
Как рассчитать подходящий размер конденсатора в фарадах и кВАр для улучшения коэффициента мощности

Конденсаторы в цепях переменного тока

Как подключить конденсатор в цепи переменного тока?

В цепи постоянного тока конденсатор заряжается медленно, пока зарядное напряжение конденсатора не сравняется с напряжением питания. Кроме того, в этом состоянии конденсатор не пропускает ток после полной зарядки.

И, когда вы подключаете конденсатор к источнику переменного тока, он постоянно заряжается и разряжается из-за постоянного изменения уровней напряжения. Емкость в цепях переменного тока зависит от частоты подаваемого входного напряжения. Кроме того, если вы посмотрите на векторную диаграмму идеальной цепи конденсатора переменного тока, вы увидите, что ток опережает напряжение на 90⁰.

В конденсаторной цепи переменного тока ток прямо пропорционален скорости изменения подаваемого входного напряжения, которая может быть выражена как,

I = dQ /dt

I = C (dV / dt)

Теперь мы рассчитаем емкостное сопротивление в цепи переменного тока .

Поскольку мы знаем, что I = dQ/dt и Q = CV

И, входное напряжение переменного тока в приведенной выше схеме будет выражено как,

V = V _m Sin _wt

Итак, I _m = d(CV _m Sin _wt )/dt

I _m = C*V _m Cos _wt *w (после дифференцирования)

I _м = wC V _м Sin (wt + π/2)

At, w =0, Sin (wt + π/2) = 1

Следовательно,

I _м = wC _m

V _m / I _m = 1/wC (where, w = 2π f and V _m / I _m = X _C )

Capacitive Reactance (X _C ) =

Теперь, чтобы рассчитать емкостное сопротивление приведенной выше цепи,

X _C = 1 / [ 2π (50 Гц) (10 ^-6 F) ]

XC = 3183,09 Ом

По теме: В чем разница между батареей и конденсатором?

Роль конденсаторов в цепях постоянного тока

Обеспечение электропитания:

В системах постоянного тока конденсатор используется в качестве фильтра (в основном). Его наиболее распространенное использование — преобразование переменного тока в постоянный источник питания в выпрямлении (например, в мостовом выпрямителе). Когда мощность переменного тока преобразуется в флуктуирующую (с пульсациями, то есть не в устойчивом состоянии с помощью цепей выпрямителя) мощность постоянного тока (пульсирующий постоянный ток), чтобы сгладить и отфильтровать эти пульсации и колебания, используется полярный конденсатор постоянного тока. Его значение рассчитывается точно и зависит от напряжения системы и требуемого тока нагрузки.

Сообщение по теме: Какова роль конденсатора в потолочном вентиляторе?

Развязывающий конденсатор:

Развязывающий конденсатор используется для развязки двух электронных цепей. Другими словами, шум, создаваемый одной цепью, заземляется развязывающим конденсатором и не влияет на работу другой цепи.

Конденсатор связи:

Поскольку мы знаем, что конденсатор блокирует постоянный ток и позволяет протекать через него переменному току (мы обсудим это в следующем сеансе, как это происходит). Поэтому он используется для разделения сигналов переменного и постоянного тока (также используется в схемах фильтра для той же цели). Его значение рассчитывается таким образом, что его реактивное сопротивление минимизируется исходя из частоты, которую мы хотим через него пропустить.

Конденсатор связи также используется в фильтрах (схемах подавления пульсаций, таких как RC-фильтры) для разделения сигналов переменного и постоянного тока и удаления пульсаций из пульсирующего постоянного напряжения питания для преобразования его в чистое постоянное напряжение после выпрямления.

Вы также можете прочитать:

Как проверить конденсатор цифровым мультиметром
Общая номинальная табличка конденсатора (электролитический конденсатор)

Код конденсатора

: как узнать стоимость керамических конденсаторов?
Что происходит с аккумулятором при подключении проводов с обратной полярностью
Что произойдет, если аккумулятор подключен к сети переменного тока?
Что произойдет, если мы неправильно подключим полярный конденсатор?

Переменное напряжение, подаваемое на конденсатор

Переменные токи и напряжения изменяются и меняют свое направление со временем. Они широко используются в современных устройствах и электрических системах из-за их многочисленных преимуществ. Цепи в повседневной жизни состоят из сопротивлений, конденсаторов и индуктивностей. Конденсаторы — это устройства, которые накапливают заряды на своих пластинах и хранят заряды. Важно понимать поведение схемы, когда емкость подключена к источнику напряжения.

Напряжение переменного тока на конденсаторе

На приведенном ниже рисунке показана цепь переменного тока. Здесь источник переменного напряжения подключен к конденсатору. Выражение для напряжения от источника напряжения имеет вид v = v _м sin(ωt). Конденсатор – это электрическое устройство, которое накапливает электрическую энергию. Это пассивный электронный компонент с двумя выводами. Эффект конденсатора известен как емкость. Конденсатор при подключении к источнику напряжения потребляет ток от источника, чтобы заряжаться. Когда конденсатор заряжается, потенциал на его пластинах становится равным потенциалу на аккумуляторе. В этот момент ток перестает течь в конденсатор. Это называется зарядка конденсатора.

В случае включения заряженного конденсатора в цепь, где потенциал на пластинах конденсатора больше, чем потенциал на источнике напряжения. В этом случае конденсатор начинает действовать как источник переменного напряжения. Ток начинает течь от конденсатора и тем самым уменьшать заряд на его пластинах. Это называется разрядом конденсатора.

В приведенной выше цепи ток будет протекать в течение короткого времени, в течение которого конденсатор заряжается. По мере зарядки ток уменьшается. В ситуациях, когда конденсатор подключен к источнику переменного тока, он регулирует ток, но не полностью предотвращает протекание заряда. Конденсатор поочередно разряжается и заряжается, так как направление тока меняется на противоположное в каждом полупериоде.

В определенное время «t» обозначает заряд конденсатора как «q». Мгновенное напряжение на конденсаторе определяется выражением

Используя правило Кирхгофа,

Поскольку ток постоянно меняется, найти ток. Требуется производная заряда,

Дифференцируя данное уравнение,

⇒

i = v _м ωC cos(ωt)

005

i = i _м sin(ωt + π/2)

Здесь i _м = v _м ωC. Это амплитуда колебательного тока. Его также можно переписать как

Это уравнение по сравнению с законом Ома дает 1/ωC как сопротивление. Это называется емкостным сопротивлением и обозначается X _C .

Теперь амплитуда тока равна:

i _м =

Размеры емкостного реактивного сопротивления такие же, как сопротивление, а его единицей СИ являются Омы. Интуитивно говоря, емкостное реактивное сопротивление ограничивает ток чисто емкостной цепи так же, как сопротивление ограничивает ток в обычной резистивной цепи.

Предыдущие уравнения показывают, что ток опережает напряжение по фазе. Существует разность фаз π/2. На приведенном ниже рисунке показано изменение напряжения и тока во времени.

Мощность, рассеиваемая в чисто емкостной цепи, может быть получена с использованием мгновенного уравнения мощности: ))(v _m sin(ωt))

⇒ P _c = i _M V _M COS (ωt) SIN (ωT)

⇒ P _C = I _M V _M /2SIN (2ωT)

Средняя мощность, рассыпленная в этом случае,

P 55

. Средняя мощность. av = 0

Примеры задач

Вопрос 1: Конденсатор емкостью 12 пФ подключен к источнику напряжения частотой 50 Гц. Найдите реактивное сопротивление емкости.

Ответ:

Реактивное сопротивление емкости определяется выражением
x _C = 1/ωC 
Дано:
F = 50HZ
C = 12 PF
ω = 2πf
⇒ ω = 2π (50)
⇒ ω = 100π9
. Подключаем. Уравнение,
x _C = 1/ωc
⇒ x _C = 1/(100π × 12 × 10 ^-12)
⇒ x _C = 1/(12π × 9027 -⇒ x _C = 1/(12π × ^{-⇒ x _C = 1/(12π × ^{-X 10} )}
⇒ X _C = 0,0265 × 10 ¹⁰
⇒ X _C = 2,65 × 10 ⁸ Ом

Вопрос 2: Конденсатор емкостью 24 пФ подключен к источнику напряжения частотой 50 Гц. Найдите реактивное сопротивление емкости.

Ответ:

Реактирование емкости задается,
x _C = 1/ωc
Дано:
F = 50HZ
C = 24 PF
ω = 2π.
⇒ ω = 2π(50)
⇒ ω = 100π
Подставляя значения в уравнение,
x _C = 1/ωc
⇒ x _C = 1/(100π × 24 × 10 ^-12)
⇒ x _C = 1/(24π × 10 ^{-10 _8)).}
⇒ x _C = 0,01325 × 10 ¹⁰
⇒x _C = 1,325 × 10 ⁸ OHM

Вопрос 3: a Capacitor 1000 Pipfte.

v = 50sin(20t)

Найдите амплитуду тока.

Ответ:

Реактирование емкости задается,
x _C = 1/ωc
Дано:
ω = 20
C = 10pf
. уравнение,
X _C = 1/ωC 
⇒ X _C = 1/(20 × 1000 × 10 ^-12 )
⇒ 7 — 8 (1/92 X C C )
⇒ X _C = 0,5 × 10 ⁸
⇒ X _C = 5 × 10 ⁷ OHM
Амплитуда тока будет,
I _M = V _M / x _C
⇒ I _M = 50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50 /50151
.
Конденсатор в переменном напряжении: Конденсатор в цепи переменного тока: как работает, формулы, схема