- Kondenzátor sorozatú áramkörben
- Kondenzátor párhuzamos áramkörben
- Kondenzátor váltakozó áramú áramkörökben
A kondenzátor az egyik leggyakrabban használt elektronikus alkatrész. Képes energiát tárolni benne, elektromos töltés formájában, amely statikus feszültséget (potenciálkülönbséget) produkál a lemezeken. Egyszerűen egy kondenzátor hasonló egy kis újratölthető akkumulátorhoz. A kondenzátor csak két vezetőképes vagy fémlemez kombinációja, amelyek párhuzamosan helyezkednek el, és elektromosan el vannak választva jó szigetelőréteggel (más néven Dielektrikummal), amelyet viaszolt papír, csillám, kerámia, műanyag stb. Alkot.
A kondenzátornak számos alkalmazása van az elektronikában, néhányat az alábbiakban sorolunk fel:
- Energia tároló
- Teljesítmény kondicionálás
- Teljesítménytényező Korrekció
- Szűrés
- Oszcillátorok
A lényeg, hogy hogyan működik egy kondenzátor ? Amikor a tápegységet a kondenzátorhoz csatlakoztatja, a szigetelő réteg miatt blokkolja az egyenáramot, és lehetővé teszi, hogy a lemezeken feszültség jelen legyen elektromos töltés formájában. Tehát, tudod, hogyan működik a kondenzátor, és mi a felhasználása vagy alkalmazása, de meg kell tanulnod, hogy hogyan kell kondenzátort használni elektronikus áramkörökben.
Hogyan lehet kondenzátort csatlakoztatni az elektronikus áramkörben?
Itt példákkal bemutatjuk Önnek a kondenzátor és az általa okozott hatás kapcsolatait.
- Kondenzátor sorozatban
- Kondenzátor párhuzamosan
- Kondenzátor AC áramkörben
Kondenzátor sorozatú áramkörben
Egy áramkörben, amikor a kondenzátorokat sorba köti a fenti képen látható módon, a teljes kapacitás csökken. A kondenzátorokon átmenő áram sorozatban egyenlő (azaz i T = i 1 = i 2 = i 3 = i n). Ezért a kondenzátorok által tárolt töltés is megegyezik (azaz Q T = Q 1 = Q 2 = Q 3), mivel bármelyik kondenzátor lemezén tárolt töltés az áramkörben lévő szomszédos kondenzátor lemezéről származik.
Alkalmazásával Kirchhoff feszültség törvény (KVL) az áramkörben, van
V T = V C1 + V C2 + V C3 … (1) egyenlet
Mint tudjuk, Q = CV Tehát, V = Q / C
Ahol, V C1 = Q / C 1; V C2 = Q / C 2; V C3 = Q / C 3
Most, ha a fenti értékeket felvesszük az (1) egyenletbe
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3)
N sorozatos kondenzátor esetén az egyenlet lesz
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3) +…. + (1 / Cn)
Ennélfogva a fenti egyenlet a Soros kondenzátorok egyenlete.
Hol, C T = az áramkör teljes kapacitása
C 1 … n = Kondenzátorok kapacitása
Két különleges eset kapacitási egyenlete az alábbiakban kerül meghatározásra:
I. eset: ha két kondenzátor van sorban, eltérő értékkel, a kapacitást a következőképpen fejezzük ki:
(1 / C T) = (C 1 + C 2) / (C 1 * C 2) Vagy C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2)… (2) egyenlet
II. Eset: ha két kondenzátor van sorban, azonos értékkel a kapacitás a következőképpen fog kifejeződni:
(1 / C T) = 2C / C 2 = 2 / C Vagy CT = C / 2
Példa sorozatú kondenzátor áramkörre:
Az alábbi példában megmutatjuk, hogyan lehet kiszámítani az összes kondenzátor teljes kapacitását és az effektív feszültségesést.
Mivel a fenti kapcsolási rajz szerint két kondenzátor van sorba kötve, különböző értékekkel. Tehát a kondenzátorok feszültségesése szintén egyenlőtlen. Ha két azonos értékű kondenzátort csatlakoztatunk, akkor a feszültségesés is megegyezik.
A kapacitás teljes értékéhez a (2) egyenlet képletét fogjuk használni
Tehát, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2) Itt C 1 = 4,7uf és C 2 = 1uf C T = (4,7uf * 1uf) / (4,7uf + 1uf) C T = 4,7uf / 5,7uf C T = 0,824uf
Most a C 1 kondenzátor feszültségesése:
VC 1 = (C T / C 1) * V T VC 1 = (0,824uf / 4,7uf) * 12 VC 1 = 2,103V
Most a C 2 kondenzátor feszültségesése:
VC 2 = (C T / C 2) * V T VC 2 = (0,824uf / 1uf) * 12 VC 2 = 9,88 V
Kondenzátor párhuzamos áramkörben
Ha párhuzamosan csatlakoztatja a kondenzátorokat, akkor a teljes kapacitás megegyezik az összes kondenzátor kapacitásának összegével. Mivel az összes kondenzátor felső lapja össze van kötve és az alsó lemez is. Tehát egymás megérintésével a tényleges lemezfelület is megnő. Ezért a kapacitás arányos a Terület és a Távolság arányával.
Alkalmazásával Kirchhoff jelenlegi törvény (KCL) a fenti áramkör, i T = i 1 + i 2 + i 3
Amint tudjuk, a kondenzátoron keresztüli áramot kifejezzük;
i = C (dV / dt) Tehát, i T = C 1 (dV / dt) + C 2 (dV / dt) + C 3 (dV / dt) És, i T= (C 1 + C 2 + C 3) * (dV / dt) i T = C T (dV / dt)… (3) egyenlet
A (3) egyenletből a Párhuzamos kapacitás egyenlet a következő:
C T = C 1 + C 2 + C 3
N párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok esetében a fenti egyenlet a következőképpen van kifejezve:
C T = C 1 + C 2 + C 3 +… + Cn
Példa párhuzamos kondenzátor áramkörre
Az alábbi kapcsolási rajzon három kondenzátor van párhuzamosan csatlakoztatva. Mivel ezek a kondenzátorok párhuzamosan vannak csatlakoztatva, az ekvivalens vagy teljes kapacitás megegyezik az egyedi kapacitás összegével.
C T = C 1 + C 2 + C 3 ahol, C 1 = 4,7uf; C 2 = 1uf és C 3 = 0,1uf Tehát, C T = (4,7 +1 + 0,1) uf C T = 5,8uf
Kondenzátor váltakozó áramú áramkörökben
Amikor egy kondenzátor csatlakozik az egyenáramú tápellátáshoz, akkor a kondenzátor lassan kezd töltődni. És amikor egy kondenzátor töltőáram-feszültsége megegyezik a tápfeszültséggel, akkor azt mondják, hogy teljesen feltöltve. Itt ebben az állapotban a kondenzátor energiaforrásként működik, amíg feszültséget alkalmaznak. A kondenzátorok nem engedik, hogy az áram áthaladjon rajta, miután teljesen feltöltődött.
Valahányszor a feszültséget a kondenzátor táplálja, amint azt a fenti tisztán kapacitív áramkör mutatja. Ezután a kondenzátor folyamatosan töltődik és kisül minden új feszültségszintig (pozitív feszültség szintjén tölt, és negatív feszültségen kisüt). A kondenzátor kapacitása az AC áramkörökben az áramkörbe táplált bemeneti feszültség frekvenciájától függ. Az áram egyenesen arányos az áramkörre alkalmazott feszültségváltozás sebességével.
i = dQ / dt = C (dV / dt)
A kondenzátor fázisdiagramja a váltakozó áramú áramkörben
Amint az alábbi képen látható az AC kondenzátor fázisdiagramja, az áram és a feszültség szinusz hullámban jelenik meg. Megfigyeléskor 0 ° -nál a töltőáram a legnagyobb értéken van, mert a feszültség pozitív irányban növekszik.
Most 90 ° -nál nincs áram a kondenzátoron keresztül, mert a tápfeszültség eléri a maximális értéket. 180⁰-nál a feszültségindítás lassan nullára csökken, és az áram negatív irányban eléri a maximális értéket. És ismét a töltés eléri a csúcsértékét 360 ° -nál, mivel a tápfeszültség a legalacsonyabb értéken van.
Ezért a fenti hullámformából megfigyelhetjük, hogy az áram 90⁰-kal vezeti a feszültséget. Tehát azt mondhatjuk, hogy a váltakozó feszültség 90 ° -kal elmarad az áramtól egy ideális kondenzátor áramkörben.
Kondenzátor reaktancia (Xc) AC áramkörben
Tekintsük a fenti kapcsolási rajzot, mivel tudjuk, hogy az AC bemeneti feszültséget
V = V m Sin wt
Kondenzátor töltés Q = CV, Tehát, Q = CV m Sin wt
És kondenzátoron keresztüli áram, i = dQ / dt
Így, 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, tehát i m = wCV m V m / i m = 1 / wC
Mint tudjuk, w = 2πf
Így, Kapacitív reaktancia (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC
Példa a kapacitív reakcióra az AC áramkörben
diagram
Vegyük figyelembe a C = 2,2uf értéket és a tápfeszültséget V = 230V, 50Hz
Most a kapacitív reaktancia (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC Itt, C = 2,2uf és f = 50Hz Tehát, Xc = 1/2 * 3,1414 * 50 * 2,2 * 10 -6 Xc = 1446,86 ohm