Connexion série condensateur

Connexion de condensateur de série

- une batterie formée par une chaîne de condensateurs. Il n'y a pas de branche, la sortie d'un élément est connectée à l'entrée du suivant.

Processus physiques avec une connexion série

Avec une connexion série de condensateurs, la charge de chacun est équivalente. En raison du principe naturel de l'équilibre. Seules les plaques extrêmes sont connectées à la source, les autres sont chargées en redistribuant les charges entre elles. En utilisant l'égalité, nous trouvons:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, à partir duquel nous écrivons:

U1 / U2 = C2 / C1.

Les tensions entre les condensateurs sont réparties de manière inversement proportionnelle aux capacités nominales. En résumé, les deux constituent la tension du secteur. Lors de la décharge, la conception est capable de fournir une charge q quel que soit le nombre de condensateurs connectés en série. La capacité de la batterie est déterminée par la formule:

C = q / u = q /( U1 + U2), en remplaçant les expressions données ci-dessus, conduisant à un dénominateur commun:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Calcul de la capacité totale de la batterie de l'

Lorsque les condensateurs sont connectés en série, l'inverse des capacités nominales est ajouté à la batterie. En réduisant la dernière expression à un dénominateur commun, en tournant les fractions, nous obtenons:

С = C1C2 /( C1 + C2).

L'expression est utilisée pour trouver la capacité de la batterie. S'il y a plus de deux condensateurs, la formule devient plus compliquée. Pour trouver la réponse, les valeurs faciales sont multipliées, le numérateur de la fraction apparaît. Dans le dénominateur, mettez par paires des œuvres de deux dénominations, en passant par des combinaisons. En pratique, il est parfois plus pratique de calculer par valeurs inverses. Le résultat est une unité divisée.

La formule est grandement simplifiée si les cotes de charge de la batterie sont identiques. Il suffit de diviser le chiffre par le nombre total d'éléments pour obtenir la valeur résultante. La tension sera distribuée uniformément, il suffit donc de diviser la valeur nominale de l’alimentation en nombre égal. Lorsque la batterie est alimentée par 12 volts, 4 réservoirs, 3 volts vont tomber sur chacun.

Nous allons faire une simplification pour le cas où les valeurs nominales sont égales, un condensateur est allumé pour ajuster le résultat. Ensuite, la tension maximale de chaque élément peut être approximativement trouvée en divisant la tension de source par une quantité réduite. Le résultat sera avec une marge notoire. En ce qui concerne la capacité variable, les exigences sont beaucoup plus strictes. Idéalement, la valeur de fonctionnement chevauche la tension source.

La nécessité d'une connexion en série

À première vue, l'idée de connecter des condensateurs à une batterie de manière séquentielle semblera dépourvue de sens. Le premier avantage est évident: les exigences relatives à la tension maximale des plaques diminuent. Plus de tension de travail, produit plus cher. De même, le monde entier est vu par un radioamateur possédant plusieurs condensateurs basse tension, souhaitant utiliser le fer dans le cadre d’un circuit haute tension.

Le calcul des tensions effectives par un élément à l'aide des formules ci-dessus permet de résoudre facilement le problème posé.Considérons un exemple pour plus de clarté:

Prenons l’installation d’une batterie d’une tension de 12 volts, de trois réservoirs d’une valeur nominale de 1, 2 et 4 nF.Trouvez la tension lorsque la batterie est connectée en série.

Solution:

Pour trouver les trois inconnues, prenez la peine de faire l'équivalent de l'équation. Il est connu du cours de mathématiques supérieures. Le résultat ressemblera à ceci:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, à partir duquel nous écrivons: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, d'où l'on voit: U2 = 2U

Pas difficile à remarquer, nous substituerons les deux dernières expressions à la première, exprimant 12 volts par la tension du troisième condensateur. Il s'avère ce qui suit:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, d'où, la tension du troisième condensateur est de 12/7 = 1,714 volts, U2 - 3,43 volts, U1 - 6,86 volts. La somme des nombres donne 12, chacun inférieur à la tension de la batterie d'alimentation. Et plus la différence est grande, plus la dénomination des voisins est petite. Il découle de cette règle: en série, les condensateurs bas affichent une tension de fonctionnement plus élevée. Pour être précis, nous trouvons la valeur nominale de la batterie et illustrons en même temps la formule, puisque ce qui précède est décrit purement verbalement:

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

La valeur nominale résultante est inférieure à chaque condensateur constituant une connexion en série. La règle montre que: l’effet maximum sur la capacité totale a un effet plus petit. Par conséquent, s'il est nécessaire d'ajuster la capacité nominale totale de la batterie, il devrait y avoir un condensateur variable. Sinon, tourner la vis n'aura pas un impact important sur le résultat final.

Nous voyons un autre piège: après ajustement, la distribution de la tension entre les condensateurs va changer. Calculez les cas extrêmes pour que la tension ne dépasse pas la valeur de fonctionnement des composants de la batterie.

Logiciel

pour la recherche de circuits électriques Outre les calculateurs en ligne permettant de calculer la connexion en série de condensateurs, il existe également des outils plus puissants. Le gros inconvénient des outils accessibles au public est dû à la réticence des sites à vérifier le code du programme, ce qui signifie qu'ils contiennent des erreurs. C'est mauvais si un conteneur tombe en panne, cassé par le processus de test d'un circuit mal assemblé.Pas le seul inconvénient. Parfois, le schéma est beaucoup plus difficile à comprendre l'impossible complexe.

Dans certains instruments, il existe des filtres haute fréquence utilisant un condensateur, connectés en cascades. Ensuite, en plus du circuit traversant la résistance à la terre, une connexion en série de condensateurs est formée sur le circuit. Habituellement, n'appliquez pas la formule indiquée ci-dessus. On considère que chaque cascade du filtre existe séparément, le résultat du passage du signal est décrit par la caractéristique amplitude-fréquence. Un graphique montrant à quel point la composante spectrale du signal sera coupée à la sortie.

Il est conseillé à ceux qui souhaitent effectuer des calculs approximatifs de se familiariser avec le progiciel Electronics Workbench d'un ordinateur personnel. La construction est faite selon les normes anglaises, prenez soin de prendre en compte la nuance: la désignation des résistances sur le circuit électrique par un zigzag cassé.Les dénominations, les noms des éléments seront épelés d'une manière étrangère. N'interfère pas avec l'utilisation de la coque, qui fournit à l'opérateur une montagne de sources d'énergie de toutes sortes.

Et surtout - Electronics Workbench vous permettra de définir des points de test pour chacun, en mode temps réel, de regarder la tension, le courant, le spectre et la forme d'onde. Il est censé compléter le projet avec un ampèremètre, un voltmètre et d'autres dispositifs similaires.

Avec ce progiciel, vous simulez une situation et voyez l'ampleur de la chute de tension dans une cellule de batterie. Cela évite des calculs fastidieux, ce qui accélère considérablement le processus de conception d'un circuit. Simultanément, les erreurs sont exclues. Il devient facile et simple d'ajouter, de retirer les condensateurs avec une évaluation immédiate des résultats.

Exemple de fonctionnement

L'écran présente le bureau Electronics Workbench 5.12 avec le schéma de câblage du condensateur assemblé.Chacun d’une capacité de 1 microfarad, les mêmes éléments sont pris à des fins de démonstration. Pour que tout le monde puisse facilement vérifier l'exactitude.

Nous attirons d'abord notre attention sur la source. Tension alternative de 60 Hz. Dans le pays du développeur, la norme est différente de celle de la Russie. Il est recommandé de cliquer avec le bouton droit sur la source, de visiter les propriétés et de définir:

1. . La fréquence( fréquence) est de 50 Hz au lieu de 60 Hz.
2. La valeur réelle de la tension( tension) est de 220 volts au lieu de 120.
3. Phase( imitation phase-réactivité) à prendre en fonction de leurs besoins.

Pour les amorces, il sera utile de parcourir les propriétés des éléments de la chaîne. La source est libre de définir la tolérance de tension( tolérance en pourcentage) en pourcentage. Il suffit d'ajouter une résistance de 1 kΩ, le circuit devient un filtre passe-haut. Il est recommandé de ne pas simplifier les actions. Assurez-vous que le circuit est complètement trivial. Sinon, les résultats vous feront réfléchir longuement.

Le filtre passe-haut illustré par l'écran détecte une augmentation de la caractéristique amplitude-fréquence au voisinage de 1 kHz. Lorsque vous recherchez la largeur de bande, tenez compte des éléments suivants: l’échelle verticale est logarithmique. Par conséquent, la réduction au niveau de 70% du maximum ne correspond pas aux sept dixièmes de la hauteur de la partie plate du sommet. Les fans passionnés seront intéressés par la caractéristique de réponse de phase, située dans la fenêtre ci-dessous.

Les deux graphiques sont construits à partir du menu Analyse de la section Fréquence CA.Et aussi ici. .. Fourier. Disponible pour voir le spectre du signal de sortie. Dans notre cas, il n’y aura rien d’intéressant, puisque nous avons collecté un filtre passif terne, l’oscillation à l’entrée est harmonique. Il est beaucoup plus intéressant d'observer le spectre du signal pulsé.

Graphique de réponse La section transitoire montre la réponse à l'alimentation de l'avant de la tension d'alimentation. Le graphique montre en fait le processus de chargement de la batterie, à partir duquel nous trouvons la constante de temps au niveau de 0,7 maximum. Les subtilités sont compréhensibles pour ceux qui veulent assembler un détecteur d'amplitude de filtre de lissage. Comme on peut le voir sur le graphique, la valeur est de 250 µs. Le paramètre est déterminé à partir de la fenêtre comme suit:

1. On considère que pour trois constantes de temps du circuit, la charge des condensateurs, la décharge est d’environ 95%.
2. Il est facile de remarquer que le point est voisin de 800 µs.
3. Divisez la valeur en trois, vous obtenez la constante de temps de la batterie des condensateurs connectés en série.

De manière différente, la constante de temps est calculée par le produit de la résistance et de la capacité totale de la batterie. En utilisant les formules ci-dessus, nous calculons: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Il reste à multiplier la valeur par 1000 ohms, vous obtenez 250 μs. Le progiciel Electronics Workbench 5.12, avec une utilisation habile, libère beaucoup de temps libre.

Obtenir le logiciel de calcul électrique

Il existe un avis sur Internet: l'auteur de Electronics Workbench est une filiale de développement de logiciels de National Instruments Corporation. Ce n'est pas vraiÀ partir de la fenêtre de copyright de l’application mentionnée, vous pouvez voir: le développement est effectué par le département de Interactive Image Technologies.

L'unité susmentionnée est devenue indépendante en 1995.Le département s'est concentré sur la publicité et le matériel de formation. Electronics Workbench est conçu pour les étudiants canadiens. Le logiciel s’est ensuite répandu dans le monde entier, sous le nom de Multisim.

Le logiciel mis à jour est vendu par les revendeurs officiels, la liste est présentée par le site officiel de la société National Instruments: engussia.ni.com/contact. Au moment de l’étude, nous appelons les habitants de Moscou, Saint-Pétersbourg, les chanceux qui ont le droit d’acheter des logiciels sans quitter la ville. Bonne chance pour décider de contacter les représentants officiels, de nouvelles puces ont été ajoutées à Multisim:

1. Plus de 36 000 éléments de circuit.
2. Possibilité de concevoir des cartes de circuit imprimé basées sur les circuits assemblés.
3. Options d'analyse avancées au lieu de la misère illustrée par les captures d'écran, une version d'il y a 20 ans.