Seriel kondensator forbindelse

Serie kondensator forbindelse - et batteri dannet af en kæde af kondensatorer. Der er ingen gren, udgangen af ​​et element er forbundet til indgangen til den næste.

Fysiske processer med seriel forbindelse

Med en serieforbindelse af kondensatorer er opladningen af ​​hver ækvivalent. På grund af det naturlige balanceprincip. Kun ekstreme plader er forbundet til kilden, andre er opkrævet ved at omfordele afgifterne mellem dem. Ved hjælp af ligestilling finder vi:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, hvorfra vi skriver:

U1 / U2 = C2 / C1.

Voltages mellem kondensatorer fordeles omvendt proportional med nominelle kapacitanser. Til sammen udgør begge net netspænding. Ved afladning er designet i stand til at levere opladning q, uanset hvor mange kondensatorer der er forbundet i serie. Batteriets kapacitet findes fra formlen:

C = q / u = q /( U1 + U2), idet de ovenfor angivne udtryk erstattes, hvilket fører til en fællesnævner:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Beregning af

s samlede batterikapacitet Når kondensatorerne er tilsluttet i serie, tilføjes modsat den nominelle kapacitet til batteriet. At reducere det sidste udtryk til en fællesnævner, dreje fraktioner, vi får:

С = C1C2 /( C1 + C2).

Udtrykket bruges til at finde batterikapaciteten. Hvis der er mere end to kondensatorer, bliver formlen mere kompliceret. For at finde svaret multipliceres ansigtsværdierne sammen, tælleren af ​​fraktionen kommer ud. I nævneren sætter parvise værker af to betegnelser gennem kombinationer. I praksis er det nogle gange mere bekvemt at beregne gennem inverse værdier. Resultatet er en split-enhed.

Formlen er meget forenklet, hvis batterierne er de samme. Det er kun nødvendigt at opdele figuren med det samlede antal elementer og opnå den resulterende værdi. Spændingen fordeles jævnt, derfor er det tilstrækkeligt at opdele strømforsyningsbedømmelsen lige i et samlet antal. Når batteriet er drevet af 12 volt, falder 4 tanke, 3 volt på hver.

Vi vil gøre en forenkling for sagen, når ratingsne er ens, en kondensator er tændt for at justere resultatet. Så kan maksimal spænding for hvert element omtrent findes ved at dividere kildespændingen med en reduceret mængde. Resultatet vil være med en berygtet margen. Hvad angår variabel kapacitet er kravene meget hårdere. Ideelt set overlapper driftsværdien kildespændingen.

Behovet for seriel forbindelse

Ved første øjekast synes ideen om at forbinde kondensatorer med et batteri på en sekventiel måde at være meningsløs. Den første fordel er indlysende: kravene til plades maksimale spænding falder. Mere arbejdsspænding, dyrere produkt. På samme måde ses verden af ​​en radioamatør, der ejer en række lavspændingskondensatorer, der ønsker at bruge jern som led i et højspændingskredsløb.

Beregning af de effektive spændinger ved et element ved hjælp af ovenstående formler, man kan nemt løse det problem, der stilles. Lad os overveje et eksempel for større klarhed:

Lad et batteri med en spænding på 12 volt, tre tanke med nominelle værdier på 1, 2 og 4 nF installeres. Find spændingen, når batteriet er tilsluttet i serie.

Løsning:

For at finde de tre ukendte, skal du være i besvær med at lave en lige stor mængde af ligningen. Det er kendt fra kurset af højere matematik. Resultatet vil se sådan ud:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, hvorfra vi skriver: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, hvorfra det ses: U2 = 2U

Ikke vanskeligt at lægge mærke til, vi erstatter de sidste to udtryk for først og udtrykker 12 volt gennem spændingen af ​​den tredje kondensator. Det viser sig følgende:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, hvorfra vi finder, spændingen af ​​den tredje kondensator er 12/7 = 1,714 volt, U2 - 3,43 volt, U1 - 6,86 volt. Summen af ​​tallene giver 12, hver mindre end spændingen på forsyningsbatteriet. Og jo større forskellen er, desto mindre er naboernes betegnelse. Det følger af denne regel: I serie viser lave kondensatorer en højere driftsspænding. For definitivitet finder vi batteriets nominelle værdi, og samtidig illustrerer vi formlen, da ovenstående er beskrevet rent verbalt:

C = C1C2C3 /( C1C2 + C2C3 + C1C3) = 8 /( 2 + 8 + 4) = 8/14 = 571 pF.

Den resulterende nominelle er mindre end hver kondensator, der udgør en serieforbindelse. Reglen viser: Den maksimale effekt på den samlede kapacitet er mindre. Hvis det er nødvendigt at justere batteriets fulde rating, skal der derfor være en variabel kondensator. I modsat fald vil skruen ikke have stor indflydelse på det endelige resultat.

Vi ser en anden faldgrop: Efter justering vil spændingsfordelingen på tværs af kondensatorerne ændre sig. Beregn ekstreme tilfælde, så spændingen ikke overstiger driftsværdien for batterikomponenterne.

software til forskning af elektriske kredsløb Ud over online-regnemaskiner til beregning af serieforbindelsen af ​​kondensatorer er der også mere kraftfulde værktøjer. Den store minus af offentligt tilgængelige værktøjer skyldes, at websteder ikke er tilbøjelige til at kontrollere programkoden, hvilket betyder, at de indeholder fejl. Det er dårligt, hvis en beholder fejler, ødelagt af processen med at teste et ukorrekt samlet kredsløb. Ikke den eneste ulempe. Nogle gange er ordningen meget vanskeligere at forstå komplekset umuligt.

I nogle instrumenter findes der højfrekvente filtre ved hjælp af en kondensator, der er forbundet i kaskader. Så udover kredsløbet gennem modstanden til jorden dannes der en serieforbindelse af kondensatorer på kredsløbet. Anvend normalt ikke ovenstående formel. Det anses for at være, at hver cascade af filteret eksisterer separat, er resultatet af signalpassagen beskrevet af amplitudfrekvenskarakteristikken. En graf, der viser, hvor stærkt spektralkomponenten af ​​signalet vil blive afskåret ved udgangen.

Dem, der ønsker at lave omtrentlige beregninger, rådes til at gøre sig bekendt med Elektronik Workbench softwarepakken på en pc. Konstruktionen er lavet i henhold til engelske standarder. Pas på at tage højde for nyansen: Betegnelsen af ​​modstande på det elektriske kredsløb med en brudt zigzag. Betegnelser, elementernes navne bliver stavet ud på en fremmed måde. Interfererer ikke med brugen af ​​skallen, som giver operatøren et bjerg af strømkilder af forskellige slags.

Og vigtigst af alt - Elektronik Workbench giver dig mulighed for at indstille testpunkter på hver, i realtidstilstand, se på spænding, strøm, spektrum, bølgeform. Det skal supplere projektet med et ammeter, voltmeter og andre lignende enheder.

Med denne softwarepakke simulerer du en situation, hvor meget spænding falder over en battericelle. Det sparer fra besværlige beregninger, der accelererer processen med at designe et kredsløb. Samtidig er fejl udelukket. Det bliver nemt og nemt at tilføje, fjern kondensatorer med øjeblikkelig resultatevaluering.

arbejdseksempel Skærmen viser skrivebordet Elektronik Workbench 5.12 med det monterede kondensator ledningsdiagram. Hver med en kapacitet på 1 microfarad tages de samme elementer til demonstrationsformål. Så alle kan let kontrollere rigtigheden.

Vi gør os først opmærksom på kilden. AC spænding på 60 Hz. I udviklerlandets land er en anden standard end den russiske. Det anbefales at højreklikke på kilden, besøg egenskaberne, sæt:

1. Frekvensen( frekvens) er 50 Hz i stedet for 60 Hz.
2. Den aktuelle værdi af spænding( spænding) er 220 volt i stedet for 120.
3. fase( fase-reaktivitetsimitation) for at tage hensyn til deres behov.

For primere vil det være nyttigt at se gennem egenskaberne af kædelementets elementer. Kilden er fri til at indstille spændingstolerancen( procenttolerance) i procent. Det er nok at tilføje en 1 kΩ modstand, kredsløbet bliver et højpasfilter. Det anbefales ikke at forenkle handlinger. Sæt det korrekte jordingsmærke, sørg for: kredsløbet er helt trivielt. Ellers vil resultaterne få dig til at tænke hårdt i lang tid.

Højpassfilteret illustreret af skærmen registrerer en stigning i amplitudefrekvenskarakteristikken i området 1 kHz. Når man finder båndbredden, bør den overvejes: den lodrette skala er logaritmisk. Derfor svarer snittet på 70% af maksimumet ikke til syv tiendedele af højden af ​​den flade del af toppen. Avid fans vil være interesseret i fase respons karakteristikken, der ligger i vinduet nedenfor.

Den ene og den anden graf er konstrueret fra menuen Analyse under afsnittet AC Frequency. Og også her. .. Fourier. Tilgængelig for at se spektret af udgangssignalet. I vores tilfælde vil der ikke være noget interessant, da vi har samlet et kedeligt passivt filter, er oscillationen ved indgangen harmonisk. Det er meget mere interessant at observere pulssignalets spektrum.

Response Graph Den Transient sektion viser svaret på forsyningen af ​​forsyningsspændingens forside. Grafen viser faktisk processen med opladning af batteriet, hvorfra vi finder tidskonstanten i niveauet 0,7 maks. Subtiliteter er forståelige for dem, der ønsker at samle en udjævningsfilteramplitudedetektor. Som det fremgår af grafen, er værdien 250 μs. Parameteren bestemmes ud fra vinduet som følger:

1. Det vurderes, at for kondensatorens tre-tids konstant er opladningen ca. 95%.
2. Det er let at bemærke, at punktet er i området 800 μs.
3. Opdel værdien i tre, du får tidskonstanten for batteriet af serieforbundne kondensatorer.

På en anden måde beregnes tidskonstanten ved hjælp af resistensens og den samlede batterikapacitet. Ved hjælp af ovenstående formler beregner vi: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Det er stadig at formere værdien med 1000 ohm, du får 250 μs. Softwaren Electronics Workbench 5.12, med dygtig brug, frigør meget fritid.

Få software elektrisk software beregning software

Der er en mening på internettet: forfatteren af ​​Electronics Workbench er et datterselskab af software til udvikling af National Instruments Corporation. Det er ikke sandt. Fra ophavsret vinduet af den nævnte ansøgning kan du se: Udviklingen er udført af afdelingen for Interactive Image Technologies.

Den førnævnte enhed blev selvstændig i 1995.Afdelingen fokuserede på reklame og træningsmaterialer. Elektronik Workbench er designet til canadiske studerende. Derefter spredes softwareproduktet over hele verden, i et stykke tid kaldet Multisim.

Det opdaterede softwareprodukt sælges af officielle forhandlere, listen er præsenteret af det officielle websted for firmaet National Instruments: engussia.ni.com/contact. På tidspunktet for undersøgelsen var de heldige, der fik ret til at købe software uden at forlade byen, vi kalder beboerne i Moskva, Skt. Petersborg. Held og lykke beslutter at kontakte de officielle repræsentanter, nye chips er blevet tilføjet til Multisim:

1. Mere end 36.000 kredsløbselementer.
2. Evne til at designe printkort baseret på det samlede kredsløb.
3. Avancerede analysemuligheder i stedet for den elendighed, der vises ved skærmbilleder, en version af 20 år siden.