изменение силы тока в цепи

 

При изучении постоянного тока мы узнали, что он не может проходить в цепи, в которой есть конденсатор. Так как конденсатор — это две пластины, разделенные слоем диэлектрика. Для цепи постоянного тока конденсатор будет, как разрыв в цепи. Если конденсатор пропускает постоянный ток, значит, он неисправен.

Конденсатор в цепи переменного тока

В отличии от постоянного переменный ток может идти и через цепь, в которой присутствует конденсатор. Рассмотрим следующий опыт.

Возьмем два источника питания. Один из них пусть будет источником постоянного напряжения, а второй – переменного. Причем подберем источники так, чтобы постоянное значение напряжения равнялось действующему значению переменного напряжения.

Подключим к ним с помощью переключателя цепь, состоящую из лампочки и конденсатора. Причем лампочка и конденсатор подключены последовательно.

рисунок

При включении питания от источника постоянного тока (АА’) лампочка не загорится. Если подключить цепь к источнику тока с переменным напряжением (BB’), то лампочка будет гореть. При условии, что емкость конденсатора достаточно велика.

В цепи происходит периодическая зарядка и разрядка конденсатора. В то время, когда конденсатор перезаряжается, ток проходит по цепи и нагревает нить накаливания лампочки. 

Рассмотрим, как будет меняться сила тока в цепи, содержащей конденсатор, с течением времени. При этом будем пренебрегать сопротивлением соединяющих проводов и обкладок конденсатора.

рисунок

Напряжение на конденсаторе будет равняться напряжению на концах цепи. Значит, мы можем приравнять эти две величины.

u = φ1-φ2 = q/C,

u = Um*cos(ω*t).

Имеем:

q/C = Um*cos(ω*t).

Выражаем заряд:

q = C*Um*cos(ω*t).

Видим, что заряд будет изменяться по гармоническому закону. Сила тока — это скорость изменения заряда. Значит, если возьмем производную от заряда, получим выражение для силы тока.

I = q’ = Um*C*ω*cos(ω*t+pi/2).

Разность фаз между колебаниями силы тока и заряда, а также напряжения, получилась равной pi/2. Получается, что колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения на pi/2. Это представлено на следующем рисунке.

рисунок

Из уравнения колебаний силы тока получаем выражение для амплитуды силы тока:

Im = Um*C*ω.

Введем следующее обозначение:

Xc = 1/(C*ω).

Запишем следующее выражение закона Ома, используя Xc и действующие значения силы тока и напряжения:

I = U/Xc.

Xc — величина, называемая емкостным сопротивлением.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Активное сопротивление: действующие значения силы тока и напряжения
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspКатушка индуктивности в цепи переменного тока: индуктивное сопротивление

Поведение конденсатора в цепи переменного тока

Если говорить строго, то через конденсатор не проходит ни постоянный, ни переменный ток, так как между обкладками находится изолятор, в котором свободные электрические заряды двигаться не могут.

Включение конденсатора в цепь постоянного тока равносильно разрыву этой цепи. Что же касается переменного тока, то он будет протекать по цепи, в которую включен конденсатор, благодаря периодическому заряду и разряду этого конденсатора. Действительно, когда происходит заряд конденсатора, то электрические заряды, например электроны, на одной обкладке накапливаются, а с другой обкладки уходят. При этом они, конечно, двигаются по соединительным проводам, подключенным к обкладкам конденсатора. Такое же движение зарядов, только в противоположном направлении, происходит и при разряде конденсатора.

Если включить конденсатор в цепь переменного тока, то он будет периодически заряжаться то в одной полярности, то в противоположной. Это значит, что электроны будут накапливаться то на одной, то на другой обкладке, и каждый раз при заряде и разряде свободные электроны будут двигаться по цепи, в которую включен конденсатор, не попадая, однако, в изолятор, включенный между обкладками. А поскольку под действием переменного напряжения в цепи конденсатора двигаются заряды, то мы считаем, что конденсатор пропускает переменный ток, хотя и в этом случае заряды не проходят через изолятор.

Конденсатор влияет на величину переменного тока в цепи, и поэтому (по аналогии с законом Ома) его часто рассматривают как сопротивление. Это так называемое емкостное сопротивление обозначается буквой х_с и так же, как и обычное сопротивление, измеряется в омах. Величина х_с зависит от частоты переменного тока и от емкости С конденсатора: с уменьшением емкости конденсатора, так же как и с уменьшением частоты переменного тока, емкостное сопротивление конденсатора увеличивается (рис. 80, 81, лист 87). Эту зависимость удобно записать в виде простой формулы:

Смысл этой формулы весьма прост: чем меньше емкость С, тем меньше зарядов будет двигаться к обкладкам при каждом заряде и разряде конденсатора; чем меньше частота переменного тока, тем реже будет заряжаться и разряжаться конденсатор. Отсюда следует, что с уменьшением f и С уменьшается ток в цепи, или, иными словами, растет сопротивление конденсатора.

Этот вывод имеет огромное практическое значение. Так, например, если нам понадобится включить в цепь конденсатор с очень маленьким емкостным сопротивлением, то емкость этого конденсатора нужно будет выбирать с учетом частоты переменного тока в цепи. Для высоких частот можно будет взять конденсатор небольшой емкости, а вот для низких частот емкость конденсатора придется взять большой. Это хорошо иллюстрируется простым примером. На частоте 100 кгц конденсатор емкостью 100 пф обладает емкостным сопротивлением х

с=16 ком. При уменьшении частоты в 1000 раз, то есть на частоте 100 гц, сопротивление конденсатора возрастет в 1000 раз и станет равным 16 000 ком (16 Мом). Для того чтобы при уменьшении частоты емкостное сопротивление не изменилось, нужно увеличить емкость конденсатора. Сопротивление 16 ком на частоте 100 гц будет иметь конденсатор емкостью 100 000 пф (0,1 мкф).

Из приведенной выше формулы следует также, что уменьшение емкости конденсатора связи С_св (лист 85) приведет к росту сопротивления этого конденсатора, а следовательно, к уменьшению тока в цепи антенны. Поэтому емкость С_св нельзя брать слишком малой.

Сказанное можно пояснить еще иначе. Конденсатор связи и колебательный контур Lк С_к можно рассматривать как делитель напряжения, к которому приложена э. д. с, действующая между зажимами А («антенна») и З («земля»). Мы не будем пока говорить о том, чему равно сопротивление колебательного контура — даже без этого ясно: чем больше емкостное сопротивление конденсатора связи, тем меньшая часть э. д. с. будет действовать на нижней части делителя — на контуре и подключенной к нему цепи детектор — телефон.

Конденсатор в цепи постоянного тока

Заряд конденсатора через резистор

При подключении конденсатора к источнику постоянного тока под действием электрического поля на нижнюю обкладку движутся электроны. В следствии, явления электростатической индукции с верхней обкладки конденсатора заряды уходят к положительному выводу источника питания в цепи возникает ток – ток заряда по мере накопления зарядов в конденсаторе, растёт напряжение , а ток заряда уменьшается, и так, – конденсатор подключённый к источнику

тока, заряжается до Uист.

Конденсатор в цепи постоянного тока

 

 

Кратковременный ток в цепи называется ток заряда, а так как он существует короткое время, то говорят, конденсатор постоянный ток не пропускает.

Считается что конденсатор заряжается если напряжение на нём составляет 0,63 от Uист и это происходит за время
равное Τ

Ес – ЭДС ёмкости

Τ заряда – постоянная времени заряда конденсатора в секундах

Одна секунда – 1с = 10

3мс = 106мкс =1012нс

Rзар – сопротивление в Омах

С – ёмкость в Фарадах

Τ = Rзар × С

График заряда конденсатора

Разряд конденсатора через резистор

Работа конденсатора в цепи постоянного тока

Считается, что конденсатор разрядится если напряжение на нём составляет 0,37 от напряжения источника и это происходит за время Τ разряда.

Τразр = Rразр × С

График разряда конденсатора

Конденсатор в электрической цепи

Конденсаторы наравне с резисторами относят к наиболее многочисленным элементам радиотехнических устройств. Они состоят из двух обкладок, изолированных со всех сторон. Основной функцией конденсатора является сохранение внутри себя заряда при кратковременной подаче на него постоянного напряжения.

Замечание 1

Существуют различные виды конденсаторов. Их различают по емкости, а она рассчитывается исходя из вместительности обкладок и расстояния между ними.

На одной обкладке сохраняются положительно заряженные частицы, а на второй – отрицательно заряженные. При взаимодействии обкладок возникает притяжение. Это не позволяет терять энергию заряженному конденсатору.

Для разрядки конденсатора в электрической цепи необходимо замкнуть два выхода от обкладок. Процесс осуществляется при помощи хорошего проводника. Конденсаторы с большой емкостью лучше разряжаются резисторами, то есть через сопротивление.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Существует два вида электрического тока:

• постоянный ток;
• переменный ток.

Конденсаторы ведут себя по-разному в условиях электрической цепи. Постоянный ток через конденсатор не будет течь. Однако опытным путем установлено, что в первые доли секунды после подачи напряжения ток начинает течь. Незначительными показателями обычно пренебрегают при расчетах.

Конденсатор и цепь переменного тока

При определении значений переменного тока в конденсаторе применяют генератор и цифровой осциллограф. При подаче переменного напряжения фиксируются показатели сигнала тока на выходе и входе конденсатора. На мониторе осциллографа отобразится график сигнала, а также его амплитуда. При пропускании переменного тока через конденсатор сигнал получается с определенными шумами. Помехи сигналу придают различные радиоэлементы. В число таких элементов входят резисторы. При увеличении частоты сигнала создается меньшее сопротивление переменному току со стороны конденсатора. Сдвиг фаз убывает при увеличении частоты вплоть до минимальных значений. На низких частотах величина сдвига фаз достигает 90 градусов. Из этого следует, что сопротивление конденсатора зависит от частоты сигнала.

Готовые работы на аналогичную тему

В ходе физико-математических преобразований удалось вывести универсальную формулу, используемую в расчетах сопротивления конденсатора:

$X_c=\frac{1}{2}\pi {FC}$, где:

• $X_c$ – сопротивление конденсатора, оно выражается в омах (Ом),
• $\pi$ — постоянная величина, равна примерно 3,14.

В расчетах также используется емкость $C$ и частота $F$.

При подставлении в указанную формулу нулевых значений частоты, получаем постоянный ток с бесконечно большим сопротивлением. В этом случае происходит обрыв цепи. Такой показатель также называют Фильтром Высокой Частоты. Если применить подобный фильтр конденсатора или резистора на звуковом оборудовании, то в динамике аппаратуры пользователь услышит писк, состоящий из высоких тонов. Фильтр полностью заглушает частоту баса. Такие фильтры активно используют в радиоэлектронных приборах, где необходимо погасить нежелательную частоту и пропустить другую.

Принцип работы конденсатора

Конденсаторы стали основными элементами, из которых строятся все электрические схемы. Они удерживают заряды в неизменном положении долгое время. Накопление энергии происходит методом взаимного притяжения зарядов. Чем больше площадь соединительного элемента, тем больше емкость конденсатора. При достижении большой площади фольгу и изолятор сворачивают в виде рулона. Получается две ленты бумаги и фольги. Затем их помещают в корпус и выводят наружу ленты по определенному контакту. Корпус не должен собирать внутри влагу. Для этого ленту из бумаги обычно пропитывают парафином. Примерно так выглядит простой конденсатор, который можно встретить под капотом любой автомашины. Один контакт конденсатора всегда должен быть выведен от одной обкладки проводом наружу. Металлический корпус устройства внутри присоединяется ко второй обкладке.

Конденсатор в самой простой электрической цепи при постоянном токе является разрывом. Обкладки устройства никогда не соприкасаются друг с другом.

Любая электрическая цепь состоит из четырех главных элементов:

• электродвижущей силы аккумулятора;
• резистора;
• конденсатора;
• переключателя.

В цепи нет тока при не включенном переключателе. При подключении к первому контакту образуется напряжение с аккумулятора, которое передается на конденсатор. В это время конденсатор начинает процесс зарядки. Он продолжается до тех пор, пока емкость не будет полностью занята. В цепи начинает течь ток заряда. Его значения уменьшаются по мере того, как долго заряжается конденсатор. Ток заряда после полной зарядки достигает нулевых значений.

Аккумулятор имеет идентичный знак заряда наравне с конденсатором. После размыкания переключателя получается разорванная электрическая цепь, где есть два источника энергии:

• конденсатор;
• аккумулятор.

При разрядке конденсатора нужно перевести переключатель в соответствующий режим. Тогда накопленный заряд на обкладках конденсатора начнет через сопротивление разряжаться.

Электрическая батарея постоянного напряжения при работе конденсатора способна выдавать переменный ток. В процессе зарядки его значения изменяются от максимальных до нуля. Конденсаторы с незначительным зарядом в процессе разрядки через резистор дают переменный ток, который изменяется от максимального значения до нуля. После этого конденсатор демонстрирует разрыв цепи, по которой ток больше не может течь.

Подобные процессы в электрической цепи называются переходными. Они происходят в цепях с постоянным напряжением при участии реактивных элементов.

Эти процессы выражаются следующей формулой:

$\tau = RC$, где:

• $\tau$ — постоянная времени переходного процесса,
• $R$ – это активное сопротивление нагрузки,
• $C$ – емкость конденсатора.

В учебниках такого не найдешь: Как работает конденсатор и другие электронные компоненты | RuAut

Конденсатор, по своей сути, — это 2 кусочка фольги (обкладки) с бумажкой между ними. (Про такие конденсаторы, как: слюдяные, фторопластовые, керамические, электролиты и пр. пока не вспоминаем) .
Так вот, бумажка ток не проводит, потому и конденсатор ток не проводит. Если у нас цепь, в которой течет ток переменный, то электроны, прибегая на первый кусочек фольги, заряжают его. Но, как известно, заряды одинаковой полярности отталкиваются, поэтому электроны с другого кусочка фольги убегают. Сколько электронов на одну обкладку прибежало, столько с другой обкладки и убежало. Количество прибежавших и убежавших электронов (значение тока), будет зависеть от напряжения в контуре и емкости конденсатора (то есть от размеров кусочков фольги и толщины бумажки, которая все еще между ними).

Как будет работать конденсатор в цепи постоянного и переменного тока?
Этот момент можно объяснить на примере воды в шланге. Что такое постоянный ток в случае воды и шланга? Это будет вода, текущая по шлангу (проводнику) в одном направлении. А что такое переменный ток? Это та же самая вода в шланге, но она уже не течет в одном направлении, а дергается туда-сюда с определенной амплитудой, как будто ее кто-то пытается качать поршневым насосом, в котором неисправен клапан. В такой модели давлению воды будет соответствовать напряжение контура сети, а значению мгновенного расхода воды будет соответствовать величина тока.
Далее… Как реализовать конденсатор в нашей сконструированной модели? Представьте, что кто-то засунул в шланг презерватив и он там застрял. Что будет с током? Постоянный ток в таких условиях течь не сможет, — презерватив наполнится, растянется и нет, не лопнет, а просто уже воду больше не пропустит. А вот с переменным током произойдет другая история, так как презерватив растянется, но позволит воде дергаться со своей амплитудой.
Кстати емкость конденсатора, на таком примере, будет соответствовать размеру презерватива: чем больше презерватив, тем большему количеству воды он позволяет дергаться (то есть, тем больший переменный ток он пропустит). Чтобы зарядить такой презерватив-конденсатор, нужно просто подключить его к насосу, он наполнится определенным количеством воды, в зависимости от его емкости. Как только насос отключится, то такой конденсатор начнет разряжаться — вода из него будет вытекать.

И вкратце, про другие электронные компоненты в проекции шланга с водой.
Резистором будет сужение в шланге. Чем меньше отверстие, тем больше сопротивление, тем меньшее количество воды (значение тока) в этом месте протекает.
Диод — это клапан, через который вода (ток) проходит только в одном направлении.
Катушка индуктивности или дроссель — это турбина с большим ротором. Чтобы разогнать такую турбину, нужно выждать некоторое время после включения насоса. А после отключения насоса, благодаря инерции, такая турбина продолжит еще некоторое время качать воду (выдавать ток в сети, когда контур уже отключен от источника).

Источник: Из просторов сети

Урок 27. КОНДЕНСАТОР в цепи переменного тока

содержание видео

Рейтинг: 4.0; Голоса: 1Рассмотрено, как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока. Упрощенно считается, что конденсатор пропускает постоянный ток и не пропускает переменный ток. Однако, поскольку конденсатор конструкционно состоит из двух токопроводящих пластин, разделенных диэлектриком, то, естественно, как постоянный, так и переменный ток конденсатор не проводит. Ток в цепи с конденсатором протекает лишь во время заряда или разряда конденсатора. На переменном токе сказывается реактивное сопротивление конденсатора. Оно зависит от частоты приложенного переменного напряжения и емкости. С ростом частоты и емкости реактивное сопротивление конденсатора снижается, а напряжение на конденсаторе отстает от тока на угол 90 градусов. Как работает конденсатор, маркировка
Дата: 2020-09-04

Похожие видео

Комментарии и отзывы: 10

Михаил
Мне кажется что когда напряжение и ток в положительной фазе, то сначала идет максимум тока минимум напряжения, а потом ток (заряда) понижается, а напряжение растет. КОгда кондёр разряжается, то ток опять повышается, но со знаком -, а напряжение падает. Затем оно упадёт до 0 (ток максимум -, пойдёт повышаться отрицательное напряжение снижаться отрицательный ток. Как то так. У Вас на графике ток должен начинаться с максимума положительного, а начинается с максимума отрицательного.
Так значит ток в цепи можно считать по формуле: Заряд/Время или по формуле, в которой есть Хс?

Санчелло
Под выражением сдвинут ток, сдвинут график тока — под током подразумевается сила тока? И почему конденсатор не потребляет энергию, однако имеется формула для вычисления его сопротивления? Значит он всё-таки потребитель и его можно рассматривать с этой точки зрения как резистор? А частота конденсатора и частота тока должны совпадать? Если будут несовпадения? Конденсатор будет частично заряжаться, скажем до половины или трети ёмкости?

Павел
Молодец автор совершенно правильно объяснил ёмкостное сопротивление В отличии от наших учебников, которые говорят что постоянный ток не проходит через конденсатор, а переменный проходит. На самом деле никакой ток через конденсатор не проходит, но в случае переменного тока амперметр показывает ток заряда- разряда конденсатора, то есть ток в проводах, но никак не через конденсатор.

Это
Хорошее видео, понятное, только репа чешется от фразы ток накапливается на пластинках конденсатора то есть на лапках, на ножках конденсатора. диэлектрик не пропускает ток, он электризуется типа статики (заражается, а пластинки, ножки, это просто токосъёмники. Иначе зачем там диэлектрик.

Qwerty
Народ а что будет если конденсатор и нагрузку (лампу) соединить параллельно, что будет происходить когда подадим питание? И лампа будет тускло светить и конденсатор еле заражаться (пополам) или конденсатор сначала и потом лампа засветиться или наоборот?

Владимир
Автор говорит, что постоянный ток конденсаторы не пропускают, а сам рисует полярность на 11. 55 минуте и ток у него протекать стал) что то путается автор) Стоило бы тогда уж в этом видео сказать, что конденсаторы бывают как полярные так и нет)

Boris
Вопрос. К примеру, есть лампочка 100 Ват обычная для переменного тока 200 Вт/50 Гц. Вопрос — какой ёмкости должен быть конденсатор, чтобы лапочка горела только с помощью переменного тока, т. е. только один провод фаза и без провода ноль?

Sergey
Спасибо огромное, наконец-то разобрался почему если поставить конденсатор на вентилятор в ванной комнате можно уменьшить обороты в зависимости от ёмкости.

Руслан
Ниперестаю восхищается способом подачи материала, красава, так держать. я на твоих видео узнал больше чем за годы обучения в колледже на электрика

Alex
Все верно скорость изменения синусоиды (т. е. производная) равняется sin(x) = cos(x. График косинуса — та же синусоида только сдвинутая на п/2

Как работает конденсатор в цепи двигателя 120 В переменного тока?

Попытка запустить однофазный двигатель только с одной обмоткой — это все равно, что запустить велосипед с одной педалью. Это нормально, как только вы начнете движение, но попытка получить правильное начальное направление и начинать с верхней или нижней мертвой точки неудобно.

^{смоделировать эту схему — схема, созданная с использованием CircuitLab}

Асинхронный двигатель с квадратным ротором, потому что в редакторе схем нет инструмента для круга.

Однофазный асинхронный двигатель аналогичен. Чтобы решить эту проблему, к двигателю добавляется вспомогательная, обычно более слабая, обмотка, которая смещена от главной катушки, скажем, на 30 °. Конденсатор соединен последовательно с этой катушкой, и он вызывает сдвиг фазы тока во вспомогательной обмотке относительно фазы основной обмотки. В результате магнитное поле в одной обмотке ведет к другой, и это придает достаточную вращательную силу ротору, чтобы:

• Получите это, чтобы начать.
• начать в правильном направлении.

Некоторые двигатели оснащены центробежным выключателем, который отключает вспомогательную обмотку, когда двигатель превышает определенную скорость, поскольку она больше не требуется. Это экономит немного энергии и снижает нагрев двигателя.

Понимание тока конденсатора

Но не могли бы вы уточнить эту часть для меня? Когда крышка полностью заряжена, когда 120 В пересекает ноль, что происходит с накопленным отрицательным зарядом на пластине насыщенной крышки? Импульс вверх по потоку против предыдущего потока напряжения или просто сидит там? Скотт

Мы обычно узнаем об конденсаторах в цепях постоянного тока, где легко представить, как конденсатор заряжается, а затем разряжается, и напряжение на конденсаторе соответствует кривой заряда / разряда RC. Обычно в этих сценариях приложенное напряжение не меняется выше и ниже нуля вольт. Такой способ мышления мало помогает нам в анализе цепей переменного тока.

Давайте рассмотрим начало обмотки снова. Для простоты мы будем игнорировать индуктивность обеих обмоток и думать о них как об резисторах. Используя нашу простую модель:

• Ток в главной обмотке будет следовать напряжению LN и будет синфазен с ним.
• Мы хотим, чтобы сдвиг фазы тока в ветви L2-C1 генерировал вращение.

Ток конденсатора определяется по правилу я = д Q d T я знак равно d Q d T где Q — заряд. Это просто говорит нам, что ток будет наибольшим, когда скорость движения заряда максимальна. Заряд конденсатора определяется Q = C ⋅ V Q знак равно С ⋅ В и объединяя два мы получаем я = C d В d T я знак равно С d В d T , Все, что мы здесь говорим, это то, что ток конденсатора пропорционален скорости изменения напряжения .

^{смоделировать эту схему}

Упрощение : Опять же, мы игнорируем индуктивность и рассматриваем обмотки как резисторы низкого значения (относительно полного сопротивления конденсатора).

При 270 ° напряжение (красный) максимально отрицательное. Конденсатор заряжен полностью отрицательно, и поскольку напряжение перестало падать (становится отрицательным), ток упал до нуля (синяя кривая на нуле).

С 270 ° до 0 ° напряжение будет увеличиваться. Скорость изменения будет становиться все быстрее и быстрее по мере приближения к нулю. По этой причине ток будет увеличиваться с нуля до максимального тока при 0 °.

При 0 ° конденсатор полностью разряжен, но скорость изменения напряжения самая высокая (самая крутая на кривой). Это зарядит конденсатор и, поскольку скорость зарядки — ток — пропорциональна скорости изменения напряжения, ток здесь достигает максимума.

В течение следующих 0 ° до 90 ° скорость изменения напряжения уменьшается, а ток уменьшается до нуля.

Та же самая картина повторяется, но в противоположных направлениях в следующие 180 °.

---

Заметки:

• При таком расположении формы напряжения и тока всегда синусоидальны. Нет внезапных зарядов / разрядов или скачкообразных изменений напряжения или тока.
• Единственная «бесконечно малая пауза» — это когда напряжение или ток изменяют направление. Это не более пауза, чем поршень двигателя, достигающий максимальной скорости. Скорость = 0 на мгновение, но ускорение в этот момент самое высокое (если я правильно думаю).
• То, что входит в провод под напряжением / нагрев на этой ножке, должно выходить на нейтраль на этой ножке.
• С1 и переключатель могут идти с любой стороны от L2.

Как конденсаторы ведут себя в цепях переменного тока

Что происходит, когда на конденсатор подается переменный ток? Конденсаторы ведут себя иначе, чем резисторы, где резисторы пропускают через себя поток электронов, прямо пропорциональный падению напряжения, а конденсаторы противодействуют изменениям напряжения, потребляя или подавая ток, когда они заряжаются или разряжаются до нового уровня напряжения.

Что происходит, когда на конденсатор подается переменный ток? Конденсаторы ведут себя иначе, чем резисторы, где резисторы пропускают через себя поток электронов, прямо пропорциональный падению напряжения, а конденсаторы противодействуют изменениям напряжения, потребляя или подавая ток, когда они заряжаются или разряжаются до нового уровня напряжения.

Конденсаторы заряжаются до значения приложенного напряжения, действуя как временное запоминающее устройство и поддерживая или удерживая этот заряд неопределенно долго, пока напряжение питания присутствует во время подключения постоянного тока (DC). Зарядный ток будет течь в конденсатор, противодействуя любым изменениям напряжения, со скоростью, равной скорости изменения электрического заряда на пластинах.

На рисунке 1 рассмотрим схему, имеющую только конденсатор и источник питания переменного тока.Оказывается, разница фаз между током и напряжением составляет 90 градусов, при этом ток достигает своего пика в 90 градусов (1/4 цикла) до того, как напряжение достигает своего пика. Источник питания переменного тока создает колебательное напряжение. Чем больше емкость, тем больше заряда должно пройти, чтобы создать определенное напряжение на пластинах, и тем выше будет ток. Чем выше частота напряжения, тем меньше времени доступно для изменения напряжения, поэтому тем больше должен быть ток.Таким образом, ток увеличивается с увеличением емкости и частоты.

ЕМКОСТНЫЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Чисто емкостная цепь переменного тока — это цепь, содержащая источник переменного напряжения и конденсатор, такой как показанный на рисунке 2. Конденсатор подключается непосредственно к источнику переменного напряжения. Когда напряжение питания увеличивается и уменьшается, конденсатор заряжается и разряжается в соответствии с этим изменением. Ток будет течь по цепи сначала в одном направлении, затем в другом.Однако на самом деле через конденсатор ток не течет. Электроны накапливаются на одной пластине и очень быстро отводятся от другой пластины, создавая впечатление, что ток течет через изолятор, разделяющий пластины.

ЕМКОСТНАЯ РЕАКТИВНОСТЬ

Поток электронов через конденсатор прямо пропорционален скорости изменения напряжения на конденсаторе. Емкостное реактивное сопротивление в чисто емкостной цепи является противодействием протеканию тока в цепях переменного тока.Реактивное сопротивление обозначается символом X, чтобы отличить его от чисто резистивного значения, поскольку оно, как и сопротивление, также измеряется в омах. Емкостное реактивное сопротивление определяется приведенным ниже уравнением, так как оно зависит от емкости конденсатора в фарадах, а также от частоты сигнала переменного тока.

Формула доказывает, что при увеличении частоты или емкости общее емкостное реактивное сопротивление уменьшится. Как и в случае идеального проводника, реактивное сопротивление конденсатора будет уменьшаться до нуля, когда частота приближается к бесконечности.

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

Какова роль конденсатора в цепях переменного и постоянного тока?

Роль конденсатора в цепях переменного тока:

В цепи переменного тока конденсатор меняет местами свои заряды по мере того, как ток меняется, 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 размыкающий переключатель.

Роль конденсатора в системах переменного и постоянного тока

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

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 единица измерения его емкости в системе СИ — Фарад «Ф», где Фарад — большая единица емкости, поэтому в настоящее время используются микрофарады (мкФ) или нанофарады (нФ).

Конденсатор похож на батарею, поскольку оба накапливают электрическую энергию. Конденсатор — гораздо более простое устройство, которое не может производить новые электроны, но накапливает их. Внутри конденсатора клеммы соединены с двумя металлическими пластинами, разделенными диэлектрическим материалом (например, вощеной бумагой, слюдой и керамикой), которые разделяют пластины и позволяют им удерживать противоположные электрические заряды, поддерживая электрическое поле.

Конденсаторы

могут быть полезны для накопления заряда и быстрой разрядки в нагрузку.Проще говоря, конденсатор также работает как небольшая перезаряжаемая батарея. Символ электрического эквивалента для различных типов конденсатора приведен ниже:

Теперь мы знаем концепцию заряда конденсатора и его структуру, но знаете ли вы, что такое емкость? емкость — это способность конденсатора накапливать в нем заряд. На емкость влияют несколько факторов.

• Площадь пластины
• Зазор между пластинами
• Проницаемость изоляционного материала

Соответствующий пост: Конденсатор и типы конденсаторов | Фиксированный, переменный, полярный и неполярный

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

В этом руководстве мы объясним вам, как можно использовать конденсатор в электронной схеме. Существует три способа подключения конденсатора к электронной схеме:

• Последовательный конденсатор
• Параллельный конденсатор
• Конденсатор в цепях переменного тока
• Конденсатор в цепях постоянного тока

Связанный пост: Конденсаторы MCQ с пояснительными ответами

Как работает конденсатор?

Работа и конструкция конденсатора

Всякий раз, когда на его выводы подается напряжение (также известный как зарядка конденсатора), начинает течь ток и продолжается до тех пор, пока напряжение не появится как на отрицательном, так и на положительном (анодном и положительном) контактах. Катод) пластины 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 (накопленную энергию) на эту нагрузку, пока конденсатор полностью не разрядится.

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

Емкость (C):

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

Математически

Уравнение емкости:

C = Q / V

Где,

• C = емкость в фарадах (F)
• Q = электрический заряд в кулонах
• V = Напряжение в вольтах

Мы не будем вдаваться в подробности, потому что наша основная цель этого обсуждения — объяснить роль и применение / использование конденсаторов в системах переменного и постоянного тока.Чтобы понять эту базовую концепцию, мы должны понимать основные типы конденсаторов, относящиеся к нашей теме (поскольку существует много типов конденсаторов, и мы обсудим типы конденсаторов позже в другом посте, потому что это не связано с вопросом).

Связанные сообщения:

Конденсаторы в серии

Как последовательно соединить конденсаторы?

Последовательно ни один конденсатор не подключен напрямую к источнику. Чтобы соединить их последовательно, вам необходимо соединить их встык, как показано на рисунке ниже,

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

Следовательно,

I _T = I ₁ + I ₂ + I ₃ +… + I _n

и

Q _T = Q + Q ₂ + Q ₃ +… + Q _n

Теперь, чтобы найти значение емкости вышеуказанной схемы, мы применим Закон Кирхгофа по напряжению (KVL), тогда у нас будет

V _T = V _C1 + V _C2 + V _C3

Как мы знаем, Q = CV

И V = Q / C

Итак,

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

Следовательно,

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

Для n ^th no.конденсатора, подключенного последовательно,

Для двух последовательно соединенных конденсаторов формула будет иметь вид

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

Теперь вы можете найти емкость приведенная выше схема, используя формулу,

Здесь C1 = 10 мкФ и C2 = 4,7 мкФ

Итак, C _T = (10 x 4,7) / (10 + 4,7)

C _T = 47 / 14,7

C _T = 3,19 мкФ

Конденсаторы параллельно

Как подключить конденсаторы параллельно?

Параллельно каждый конденсатор напрямую подключается к источнику, как вы можете видеть на изображении ниже,

Когда вы подключаете конденсаторы параллельно, общая емкость равна сумме всех емкостей конденсатора.Поскольку верхняя и нижняя пластины всех конденсаторов соединены вместе, из-за этого площадь пластины также увеличивается.

Общий ток в параллельной цепи будет равен току на каждом конденсаторе.

Применяя закон Кирхгофа,

I _T = I ₁ + I ₂ + I ₃

Теперь ток через конденсатор выражается как,

I = C (dV / dt)

Итак,

Решив приведенное выше уравнение

C _T = C ₁ + C ₂ + C ₃

И, для n ^th no.конденсатора, соединенного последовательно,

C _T = C ₁ + C ₂ + C ₃ +… + C _n

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

Здесь C ₁ = 10 мкФ и C ₂ = 1 мкФ

Итак, C _T = 10 мкФ + 1 мкФ

C _T = 11 мкФ

Связанные сообщения:

Полярный и неполярный конденсатор

Неполярный конденсатор: (используется в системах переменного 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 на их емкость не влияет изменение полярности.

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

Конденсаторы этого типа чувствительны к их полярности и могут использоваться только в системах и сетях постоянного тока. Конденсаторы Polar 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 мы обсудим несколько вариантов использования конденсатора в сетях переменного тока ниже.

Бестрансформаторный источник питания:

Конденсаторы используются в бестрансформаторных источниках питания. В таких схемах конденсатор включен последовательно с нагрузкой, потому что мы знаем, что конденсатор и катушка индуктивности в чистом виде не потребляют мощность. Они просто берут мощность в одном цикле и возвращают ее в другом цикле к нагрузке. 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 источника питания на двухфазный источник питания для создания вращающегося магнитного поля в роторе для улавливания этого поля.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:

Есть много преимуществ улучшения коэффициента мощности. В трехфазных энергосистемах конденсаторная батарея используется для подачи реактивной мощности на нагрузку и, следовательно, для повышения 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.

Конденсаторы в цепи 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 позволяет току проходить через него после полной зарядки.

И, когда вы подключаете конденсатор к источнику переменного тока, он непрерывно заряжается и разряжается из-за непрерывного изменения уровней напряжения.Емкость в цепях переменного тока зависит от частоты подаваемого входного напряжения. Кроме того, если вы видите векторную диаграмму идеальной цепи конденсатора переменного тока, вы можете заметить, что ток опережает напряжение на 90 °.

В цепи конденсатора 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 реактивное сопротивление в цепи переменного тока .

Как мы знаем, 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 _m = wC V _m Sin (wt + π / 2)

At, w = 0, Sin (wt + π / 2) = 1

Следовательно,

I _m = wCV _m

V _m / I _m = 1 / wC (где w = 2π f и V _m / I _m = X _C )

Емкостное реактивное сопротивление (X _C ) =

Теперь, для расчета емкостного реактивного сопротивления вышеуказанной схемы

X _C = 1 / [2π (50 Гц) (10 ^-6 F)]

XC = 3183.09 Ом

Связанное сообщение: В чем разница между батареей и конденсатором?

Роль конденсаторов в цепях постоянного тока

Кондиционирование питания:

В системах постоянного тока конденсатор используется в качестве фильтра (в основном). Его наиболее распространенное использование — преобразование источника питания переменного тока в постоянный при выпрямлении (например, в мостовом выпрямителе). Когда мощность переменного тока преобразуется в колеблющуюся (с пульсациями, то есть не в устойчивое состояние с помощью схем выпрямителя) мощность постоянного тока (пульсирующая мощность постоянного тока), чтобы сгладить и отфильтровать эти пульсации и колебания, используется полярный конденсатор постоянного тока.Его значение рассчитывается точно и зависит от напряжения в системе и потребляемого тока нагрузки.

Конденсатор развязки:

Конденсатор развязки используется, где мы должны развязать две электронные схемы. Другими словами, шум, создаваемый одной схемой, заземляется разделительным конденсатором и не влияет на работу другой схемы.

Конденсатор связи:

Как мы знаем, Конденсатор блокирует постоянный ток и позволяет переменному току проходить через него (как это происходит, мы обсудим в следующем сеансе).Таким образом, он используется для разделения сигналов переменного и постоянного тока (также используется в схемах фильтров для той же цели). Его значение рассчитывается таким образом, чтобы его реактивное сопротивление было минимизировано на основе частоты, которую мы хотим передать через него. Конденсатор связи также используется в фильтрах (схемах устранения пульсаций, таких как фильтры RC) для разделения сигналов переменного и постоянного тока и удаления пульсаций из пульсирующего напряжения питания постоянного тока для преобразования его в чистое напряжение переменного тока после выпрямления.

Вы также можете прочитать:

Конденсатор в последовательной, параллельной и цепях переменного тока

Конденсатор — один из наиболее часто используемых электронных компонентов.Он обладает способностью накапливать внутри себя энергию в виде электрического заряда, создающего статическое напряжение (разность потенциалов) на его пластинах. Проще говоря, конденсатор похож на небольшую перезаряжаемую батарею. Конденсатор представляет собой просто комбинацию двух параллельных проводящих или металлических пластин, которые электрически разделены хорошим изолирующим слоем (также называемым диэлектриком ). состоит из вощеной бумаги, слюды, керамики, пластика и т. Д.

Существует множество применений конденсатора в электронике, некоторые из них перечислены ниже:

• Накопитель энергии
• Кондиционер
• Коррекция коэффициента мощности
• Фильтрация
• Осцилляторы

Теперь дело в , как работает конденсатор ? Когда вы подключаете источник питания к конденсатору, он блокирует постоянный ток из-за изолирующего слоя и позволяет напряжению присутствовать на пластинах в виде электрического заряда.Итак, вы знаете, как работает конденсатор и каково его использование или применение, но вы должны научиться использовать конденсатор в электронных схемах.

Как подключить конденсатор в электронную схему?

Здесь мы собираемся продемонстрировать вам подключение конденсатора и связанный с ним эффект на примерах.

• Конденсатор серии
• Конденсатор параллельно
• Конденсатор в цепи переменного тока

Конденсатор в последовательной цепи

В схеме, когда вы соединяете конденсаторы последовательно, как показано на изображении выше, общая емкость уменьшается.Ток, проходящий через конденсаторы последовательно, равен (т.е. i _T = i ₁ = i ₂ = i _{3 =} i _n ). Следовательно, заряд, накопленный конденсаторами, также одинаков (т.е. Q _T = Q ₁ = Q ₂ = Q ₃ ), потому что заряд, накопленный пластиной любого конденсатора, исходит от пластины соседнего конденсатор в цепи.

Применяя Закон Кирхгофа о напряжении (KVL) в цепи, мы получаем

  V  T  = V  C1  + V  C2  + V  C3 … уравнение (1)  

Как известно,

  Q = CV 
  Итак, V = Q / C  

Где, V _C1 = Q / C ₁ ; V _C2 = Q / C ₂ ; V _C3 = Q / C ₃

Теперь, поместив вышеуказанные значения в уравнение (1)

   (1 / C  T ) = (1 / C  1 ) + (1 / C  2 ) + (1 / C  3 )  

Для n последовательно подключенных конденсаторов уравнение будет

.

  (1 / C  T ) = (1 / C  1 ) + (1 / C  2 ) + (1 / C  3 ) +….+ (1 / Cn)  

Следовательно, приведенное выше уравнение является уравнением конденсаторов серии .

Где, C _T = Общая емкость цепи

C ₁ … n = емкость конденсаторов

Уравнение емкости для двух особых случаев определено ниже:

Случай I: , если два конденсатора включены последовательно, с разным значением емкость будет выражена как:

  (1 / C  T ) = (C  1  + C  2 ) / (C  1  * C  2 ) 
  Или, C  T  = (C  1  * C  2 ) / (C  1  + C  2 )… уравнение (2)  

Случай II: , если два конденсатора включены последовательно, с одинаковым значением емкость будет выражаться как:

  (1 / C  T ) = 2 / C  2  = 2 / C 
  Или, C  T  = C / 2  

Пример цепи последовательного конденсатора:

Теперь в приведенном ниже примере мы покажем вам, как рассчитать общую емкость и индивидуальное среднеквадратичное падение напряжения на каждом конденсаторе.

Как показано на приведенной выше принципиальной схеме, есть два конденсатора , соединенных последовательно с разными номиналами. Значит, падение напряжения на конденсаторах также неодинаково. Если мы подключим два конденсатора с одинаковым значением, падение напряжения также будет одинаковым.

Теперь для определения общего значения емкости воспользуемся формулой из уравнения (2)

  Итак, C  T  = (C  1  * C  2 ) / (C  1  + C  2 ) 
  Здесь C  1  = 4.7 мкФ и C  2  = 1 мкФ 
  C  T  = (4,7 мкФ * 1 мкФ) / (4,7 мкФ + 1 мкФ) 
  C  T  = 4,7 мкФ / 5,7 мкФ 
  C  T  = 0,824 мкФ  

Теперь падение напряжения на конденсаторе C ₁ составляет:

  VC  1  = (C  T  / C  1 ) * V  T  
  VC  1  = (0,824 мкФ / 4,7 мкФ) * 12 
  VC  1  = 2,103V  

Теперь падение напряжения на конденсаторе C ₂ составляет:

  VC  2  = (C  T  / C  2 ) * V  T  
  VC  2  = (0.824 мкФ / 1 мкФ) * 12 
  VC  2  = 9,88 В  

Конденсатор в параллельной цепи

При параллельном подключении конденсаторов общая емкость будет равна сумме емкостей всех конденсаторов. Потому что верхняя пластина всех конденсаторов соединена вместе, как и нижняя пластина. Таким образом, при соприкосновении друг с другом эффективная площадь пластин также увеличивается. Следовательно, емкость пропорциональна отношению площади и расстояния.

Применяя Текущий закон Кирхгофа (KCL) в вышеупомянутой схеме,

  i  T  = i  1  + i  2  + i  3   

Как известно, ток через конденсатор выражается как;

  i = C (dV /   dt  ) 
  Итак, i  T  = C  1  (dV /   dt  ) + C  2  (dV /   dt  ) + C  3  (dV /   dt  ) 
  А,
   i    T     = (C  1  + C  2  + C  3 ) * (dV /   dt  ) 
  i  T  = C  T  (dV /   dt  )… уравнение (3)  

Из уравнения (3) уравнение параллельной емкости:

  C  T  = C  1  + C  2  + C  3   

Для числа n конденсаторов, подключенных параллельно, приведенное выше уравнение выражается как:

  C  T  = C  1  + C  2  + C  3  +… + Cn  

Пример параллельной цепи конденсатора

На приведенной ниже принципиальной схеме три конденсатора подключены параллельно .Поскольку эти конденсаторы подключены параллельно, эквивалентная или общая емкость будет равна сумме индивидуальных емкостей.

  C  T  = C  1  + C  2  + C  3  
  Где, C  1  = 4,7 мкФ; C  2  = 1 мкФ и C  3  = 0,1 мкФ 
  Итак, C  T  = (4,7 +1 + 0,1) мкФ 
  C  T  = 5,8 мкФ  

Конденсатор в цепях переменного тока

Когда конденсатор подключен к источнику постоянного тока, конденсатор начинает медленно заряжаться.И, когда напряжение зарядного тока конденсатора равно напряжению питания, это считается полностью заряженным. Здесь в этом состоянии конденсатор работает как источник энергии, пока на него подается напряжение. Кроме того, конденсаторы не позволяют току проходить через него после полной зарядки.

Каждый раз, когда на конденсатор подается переменное напряжение, как показано на чисто емкостной схеме выше. Затем конденсатор непрерывно заряжается и разряжается до каждого нового уровня напряжения (заряжается при положительном уровне напряжения и разряжается при отрицательном уровне напряжения).Емкость конденсатора в цепях переменного тока зависит от частоты входного напряжения, подаваемого в цепь. Сила тока прямо пропорциональна скорости изменения напряжения, приложенного к цепи.

  i = dQ /   dt   = C (dV /   dt  )  

Векторная диаграмма конденсатора в цепи переменного тока

Как вы видите на векторной диаграмме конденсатора переменного тока на изображении ниже, ток и напряжение представлены в виде синусоидальной волны.При наблюдении при 0 ° зарядный ток достигает своего пикового значения из-за постоянного увеличения напряжения в положительном направлении.

Теперь при 90 ° ток через конденсатор не протекает, потому что напряжение питания достигает максимального значения. При 180 ° напряжение начинает медленно снижаться до нуля, а ток достигает максимального значения в отрицательном направлении. И снова заряд достигает своего пикового значения на 360 °, потому что напряжение питания находится на минимальном значении.

Таким образом, из приведенного выше сигнала мы можем видеть, что ток опережает напряжение на 90 °.Итак, мы можем сказать, что напряжение переменного тока отстает от тока на 90 ° в идеальной конденсаторной цепи .

Реактивное сопротивление конденсатора (Xc) в цепи переменного тока

Рассмотрим приведенную выше принципиальную схему, поскольку мы знаем, что входное напряжение переменного тока выражается как

  V = V  м  Sin  wt   

А, заряд конденсатора Q = CV,

Итак, Q = CV _м Sin _wt

А, ток через конденсатор, i = dQ / dt

Итак,

  i = d (CV  m  Sin  wt ) / dt 
  i = C * d (V  m  Sin  wt ) / dt 
  i = C * V  м  Cos  wt  * w 
  i = w * C * V  m  Sin (wt + π / 2) 
  ат, wt = 0 
  sin (wt + π / 2) = 1 
 , следовательно, i  m  = wCV  m  
  V  м  / i  м  = 1 / wC  

Как известно, w = 2πf

Итак,

  Емкостное реактивное сопротивление (Xc) = V  м  / i  м  = 1 / 2πfC  

Пример емкостного реактивного сопротивления в цепи переменного тока

диаграмма

Рассмотрим значение C = 2.2uf и напряжение питания V = 230 В, 50 Гц

  Теперь емкостное реактивное сопротивление (Xc) = V  м  / i  м  = 1 / 2πfC 
  Здесь C = 2,2 мкФ и f = 50 Гц 
  Итак, Xc = 1/2 * 3,1414 * 50 * 2,2 * 10 -6  
  Xc = 1446,86 Ом  

Конденсаторы переменного напряжения — определение, функция и вывод через конденсатор переменного тока

Эта статья дает четкое представление об электрических цепях при использовании переменного напряжения на конденсаторе.В этой схеме мы соединили конденсатор и переменное напряжение V, обозначенное символом «~».

[Изображение будет скоро загружено]

Напряжение в цепи создает разность потенциалов на ее выводах, которая изменяется синусоидально.

Выражение для разности потенциалов v или переменного напряжения приведено ниже:

v = vmsin⁡ωt

Где

vm = амплитуда колеблющейся разности потенциалов

ω = угловая частота

Мы можем вычислить ток, имеющийся в резисторе текущего напряжения, с использованием правила петли Кирхгофа.

Вот выражение правила петли Кирхгофа:

\ [\ sum \] v (t) = 0

Приведенная выше диаграмма объясняет источник переменного напряжения, приложенного к конденсатору.

Емкость в цепи переменного тока и емкостное реактивное сопротивление

На приведенном выше рисунке мы можем записать выражение для конденсатора:

v = \ [\ frac {q} {C} \]

Как упоминалось ранее относительно v, мы можно переписать выражение как:

vmsin⁡ωt = \ [\ frac {q} {C} \]

Мы можем вычислить количество тока в цепи, используя это соотношение:

i = \ [\ frac { dq} {dt} \]

⇒ i = \ [\ frac {d (v_ {m} Csinωt)} {dt} \] = ωCvmcos ωt

⇒ i = \ [i_ {m} sin (ωt + \ frac {π} {2}) \]

В приведенном выше выражении используется соотношение Cosωt = \ [sin (ωt + \ frac {π} {2}) \]

Кроме того, мы можем переписать амплитуда тока как:

im = ωCvm

Или, мы можем выразить это как

im = \ [\ frac {v_ {m}} {\ frac {1} {ω_ {C}}} \]

В этом выражении \ [\ frac {1} {ω_ {C}} \] можно принять как эквивалент сопротивления устройства.

Вот почему термин для этого выражения называется емкостным сопротивлением. XC — это символ, используемый для обозначения удерживаемого сопротивления.

XC = \ [\ frac {1} {ω_ {C}} \]

Кроме того, мы можем вычислить амплитуду тока в цепи, используя следующее соотношение:

im = \ [\ frac {v_ {m}} {X_ {C}} \]

Как конденсатор работает в цепи переменного тока?

В электрической цепи конденсатор напрямую связан с напряжением питания переменного тока. Когда происходит изменение напряжения питания (напряжение увеличивается или уменьшается), конденсатор заряжается или разряжается в соответствии с изменением напряжения.

Когда ток проходит по цепи, он будет следовать в одном направлении, а затем в другом, не позволяя действительному току проходить через конденсатор.

Однако в цепи постоянного тока сценарий другой. Когда ток протекает через конденсатор, подключенный к цепи постоянного тока, пластина конденсатора имеет как положительный, так и отрицательный заряд.

Цепи конденсатора переменного тока

[Изображение будет скоро загружено]

Когда конденсатор подключен к цепи переменного тока, он будет последовательно заряжаться и разряжаться со скоростью, рассчитанной по частоте источника питания.В цепях переменного тока емкость зависит от частоты, поскольку конденсатор постоянно заряжается и разряжается.

Какова роль конденсатора в цепях переменного и постоянного тока?

1. Роль конденсатора в цепи постоянного тока

В цепи постоянного тока (постоянного тока) конденсатор заряжается медленнее. Конденсатор заряжается до напряжения питания, но препятствует дальнейшему прохождению через него тока. Он блокирует ток, поскольку диэлектрик конденсатора является непроводящим и является изолятором.

2. Роль конденсатора в цепи переменного тока

Когда конденсатор используется в цепи переменного тока, он заряжается и разряжается, изменяя напряжение питания. Согласно записи, ток становится прямо пропорциональным максимальной величине напряжения на пластинах.

Конденсаторы, включенные в цепь переменного тока, блокируют источник питания, когда они полностью заряжены. Когда в цепи присутствует источник переменного тока, конденсаторы будут попеременно заряжаться и разряжаться со скоростью, определяемой частотой питания.

Функция конденсатора в цепи переменного тока

Мы знаем, что конденсаторы используются для хранения энергии на своих проводящих пластинах в виде электрического заряда.

1. Конденсаторы используются для повышения напряжения выше входного. Это помогает в плавных колебаниях тока.

2. Что наиболее важно, конденсаторы используются в схемах выпрямителя для выравнивания колебаний тока.

3. Конденсаторы также используются для блокировки статического напряжения постоянного тока и позволяют сигналам переменного тока проходить из одной области схемы в другую.Эти типы конденсаторов известны как конденсаторы связи.

4. Чтобы устранить любой сигнал переменного тока в точке смещения постоянного тока, используются развязывающие конденсаторы.

5. Пусковой момент можно улучшить за счет конденсаторов. Также хорошо подходят конденсаторы в однофазной сети.

6. Кроме того, конденсаторы используются для повышения коэффициента мощности в энергосистемах.

Переменный ток через конденсаторное происхождение

Мы можем назвать пару проводников конденсатором, разделенными некоторой средой.Когда мы соединяем конденсатор с цепью переменного тока, мы можем найти ток, протекающий через него.

Когда мы подключаем лампу в эту цепь, она светится, что показывает прохождение тока в цепи переменного тока. Мы пришли к выводу, что конденсатор является проводником в цепи переменного тока, но работает как изолятор в цепи постоянного тока.

[Изображение будет скоро загружено]

Конденсаторы кондиционера

Конденсаторы кондиционера обычно используются в электрической цепи системы кондиционирования воздуха.Они используются в различных схемах для разных целей. Обсудим более подробно, где используются эти компоненты. Тем не менее, хорошо бы перейти к основам конденсатора.

Конденсатор используется для хранения энергии в виде электрического заряда. Проще говоря, он в основном состоит из двух проводящих пластин с изоляционным материалом между ними. Изоляционный материал также называется диэлектриком и может быть сделан из бумаги, специального непроводящего материала или просто воздуха.Они используются как в цепях переменного, так и постоянного тока.

Значение емкости зависит от:

• Материал диэлектрика (Чем выше диэлектрик K, тем выше емкость.)

• Площадь пластин (Чем больше площадь, тем выше емкость.)

• Расстояние между пластинами (Чем ближе пластины, тем выше емкость.)

• Количество пластин (Чем больше пластин используется для изготовления конденсатора, тем выше емкость.)

Символы, используемые для обозначения конденсаторов, показаны ниже.

Конденсатор 20 мкФ / 370 В переменного тока

Единица измерения — Фарад (Ф), общепринятые значения — мкФ (микрофарад), что составляет 0,000001 Фарад, мФ (милифарад), нФ (нанофарад) и пФ (пикофарад).

Номинальное напряжение конденсаторов кондиционеров

Номинальное напряжение конденсатора определяет максимальное напряжение, которое должно подаваться во время работы. Также обратите внимание на допустимый диапазон температур.Если вы заменяете конденсатор, убедитесь, что его емкость такая же, а номинальное напряжение не ниже старого конденсатора, который необходимо заменить. Также убедитесь, что тип используемого конденсатора аналогичен.

Типы конденсаторов кондиционеров

Электролитический конденсатор

Этот конденсатор имеет полярность и имеет выводы, помеченные знаком + или -. Обычно он используется для сглаживания постоянного напряжения после выпрямления напряжения диодами.Они помогли уменьшить пульсации источника постоянного тока. Чем больше емкость используемого конденсатора, тем меньше будет пульсация. Вы найдете это применение в простом линейном источнике питания вместе с понижающим трансформатором.

Конденсаторы керамические

Колпачки керамические. используются в качестве байпасных конденсаторов для обхода высокочастотной составляющей цепи. Они могут быть размещены параллельно источнику питания постоянного тока интегральных схем для обхода определенных высокочастотных шумов в схеме, которые могут отрицательно повлиять на чувствительную схему.

Поскольку сегодня все больше бестрансформаторных источников питания становится обычным явлением из-за их большей эффективности и меньшего пространства, вы увидите, что многие конденсаторы для поверхностного монтажа используются в многослойных печатных платах.

Конденсаторы безопасности

Колпачки безопасности. обычно используются в цепи управления инвертором кондиционера. Их можно разделить на типы X или Y, и они используются в токоведущих частях цепи. Следовательно, всегда будьте осторожны при работе с этими конденсаторами, так как некоторый заряд на них может вызвать электрический шок, даже когда питание отключено.

Хорошая конструкция должна иметь резисторы для удаления заряда для снятия заряда с устройства после выключения кондиционера. Перед использованием убедитесь, что на корпусах конденсаторов присутствуют соответствующие сертификационные знаки, такие как маркировка VDE, UL и CE.

Эти конденсаторы вместе с катушками индуктивности используются для уменьшения гармоник, которые генерируются при быстром переключении источника питания переменного тока биполярными транзисторами с изолированным затвором (IGBT).

Конденсаторы кондиционера Start & Run

Эти конденсаторы используются в однофазных электродвигателях.ПУСК. используется для сдвига разности фаз между обмотками ПУСКА и обмотками ПУСК конденсаторного двигателя. Эта разница вызвала создание пускового момента, который может запустить двигатель с подключенной к нему полной нагрузкой.

Колпачок RUN. используется для дальнейшего сдвига разности фаз между двумя обмотками, вызывая создание еще более высокого пускового момента. На однофазном компрессоре есть маркировка для обозначения соединений в двигателе. Метки: R (подключен к обмотке RUN), S (подключен к обмотке START) и C (общий для двух обмоток).

См. Также двигатели кондиционеров

Вернуться на главную страницу Конденсаторы кондиционера

Что такое конденсатор — Новости о хранении энергии, батареях, изменении климата и окружающей среде

Конденсатор — один из самых основных компонентов почти всех электрических цепей. Конденсатор может накапливать электрический заряд, как полностью заряженная батарея, но, в отличие от батарей, он не может производить электроны. Он просто сохраняет заряд и мгновенно высвобождает его.

Конденсатор состоит из двух плоских проводящих пластин, обычно сделанных из металла, например серебра или алюминия. Две металлические пластины расположены близко друг к другу и разделены тонким изоляционным материалом. Этот изоляционный материал называется Dielectric и обычно состоит из майлара, стекла или керамики. Каждая из двух металлических пластин подключена к проводу, который подключен к остальной части схемы.

Конденсатор на принципиальной схеме цепи символически представлен двумя способами: двумя параллельными линиями, разделенными промежутком (рис.1) или сочетание прямой и изогнутой линий (рис. 2).

Обозначения конденсаторов

Изогнутая линия обычно используется на отрицательной стороне цепи. Большинство конденсаторов поляризованы, т. Е. Имеют разные положительные и отрицательные выводы. Подача напряжения в неправильном направлении может повредить конденсатор.

Когда конденсатор подключен к источнику питания, например к батарее, отрицательный полюс батареи начинает подталкивать электроны к одной из пластин.Одновременно положительная сторона батареи начинает притягивать электроны с другой пластины. Этот поток электрического тока приводит к развитию электрического поля между двумя пластинами, и таким образом создается напряжение. Напряжение между двумя пластинами увеличивается по мере увеличения разницы в заряде между двумя пластинами. Это нарастание продолжается до тех пор, пока напряжение конденсатора не сравняется с напряжением батареи. Как только их напряжения становятся одинаковыми, ток перестает течь по цепи, и конденсатор считается заряженным.После того, как конденсатор будет заряжен, вы можете отсоединить аккумулятор от конденсатора, и напряжение останется в конденсаторе.

Способность конденсатора накапливать заряд после отключения от источника питания называется емкостью . Емкость может быть определена как количество электрического заряда, который хранится в конденсаторе при напряжении 1 Вольт. Единица измерения емкости — Фарад (Ф), имени Фарадея.

Конденсатор в электрической цепи может использоваться для локального накопления энергии, подавления скачков напряжения и комплексной фильтрации сигналов.Конденсатор также используется для отключения тока в цепях постоянного тока (DC). Как только заряд конденсатора сравняется с зарядом аккумулятора, ток перестает течь через конденсатор и, таким образом, прерывается непрерывное протекание тока в цепи постоянного тока. В цепях переменного тока (AC) конденсатор разряжается в цепи при большом падении напряжения и, таким образом, увеличивает напряжение, чтобы поддерживать цепь.

Похожие сообщения:

Электрический ток

История AC vs.DC

Напряжение в аккумуляторе

Что такое суперконденсатор

Конденсаторы

: понимание того, как они работают

Самый простой способ понять, как работает конденсатор, — это сравнить его с батареей. Они как накапливают, так и выделяют электрическую энергию. Однако их назначение и функциональность сильно различаются. Конденсаторы способны выделять энергию намного быстрее — часто менее чем за несколько секунд — за счет накопления энергии в электростатическом поле.

Конденсаторы прикреплены к двигателям и сконструированы таким образом, чтобы выделять электроэнергию различными способами. Энергия может либо высвобождаться мгновенно для запуска двигателя, либо высвобождаться в течение определенного периода времени, чтобы поддерживать его работу. Они бывают разных форм, размеров и материалов, чтобы соответствовать широкому спектру применений.

Функция пусковых и пусковых конденсаторов.

Пусковые и пусковые конденсаторы сконструированы внутри для удовлетворения различных требований к электрической нагрузке HVAC.В кондиционере или печи конденсаторы работают с тремя разными двигателями: компрессором, нагнетателем и внешним вентилятором. Выбор конденсатора правильного размера имеет решающее значение для эффективности двигателя и его срока службы. Их размер определяется емкостью — их способностью накапливать и накапливать энергию — которая измеряется в микрофарадах (мкФ).

Пусковые конденсаторы посылают электрический разряд для запуска двигателя. Поскольку они предназначены только для запуска двигателя, они имеют более высокую номинальную емкость (70 мкФ или выше), чем рабочий конденсатор.Они должны быстро довести двигатель до достаточной заданной скорости, а затем отключаются от цепи.

Рабочие конденсаторы остаются подключенными к вспомогательной катушке после отключения пускового конденсатора. Поскольку они предназначены для непрерывного режима работы, они имеют низкую номинальную емкость, обычно ниже 70 мкФ. Они помогают двигателю поддерживать заряд, изменяя фазовый угол при включении двигателя, чтобы его ротор вращался более легко. Это позволяет двигателю работать более эффективно.

В зависимости от применения некоторые из них могут иметь двойные рабочие конденсаторы, которые представляют собой пусковой и рабочий конденсаторы, размещенные вместе. Комбинируя два конденсатора в одном блоке, вы получаете более экономичный вариант и можете сэкономить место, что очень полезно при небольшой площади для монтажа.

.