Connessione del condensatore seriale

Collegamento del condensatore della serie

- una batteria formata da una catena di condensatori. Non esiste un ramo, l'uscita di un elemento è collegata all'ingresso del successivo.

Processi fisici con una connessione seriale

Con una connessione seriale di condensatori, la carica di ciascuno è equivalente. A causa del principio naturale dell'equilibrio. Solo le lastre estreme sono collegate alla fonte, altre sono caricate ridistribuendo le cariche tra di loro. Usando l'uguaglianza, troviamo:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, da cui scriviamo:

U1 / U2 = C2 / C1.

Le tensioni tra i condensatori sono distribuite inversamente proporzionali alle capacità nominali. In sintesi, entrambi costituiscono la tensione di rete. Quando si scarica, il design è in grado di fornire una carica q indipendentemente dal numero di condensatori collegati in serie. La capacità della batteria si trova dalla formula:

C = q / u = q /( U1 + U2), sostituendo le espressioni di cui sopra, portando a un denominatore comune:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Calcolo della capacità totale della batteria dell'

Quando i condensatori sono collegati in serie, l'opposto delle capacità nominali viene aggiunto alla batteria. Riducendo l'ultima espressione a un denominatore comune, trasformando le frazioni, otteniamo:

С = C1C2 /( C1 + C2).

L'espressione viene utilizzata per trovare la capacità della batteria. Se ci sono più di due condensatori, la formula diventa più complicata. Per trovare la risposta, i valori del volto vengono moltiplicati insieme, il numeratore della frazione viene fuori. Nel denominatore si mettono i lavori a coppie di due tagli, passando attraverso le combinazioni. In pratica, a volte è più conveniente calcolare attraverso valori inversi. Il risultato è un'unità divisa. Condensatori di connessione seriale

La formula è notevolmente semplificata se i valori di batteria sono uguali.È necessario solo dividere la figura per il numero totale di elementi, ottenendo il valore risultante. La tensione sarà distribuita in modo uniforme, quindi è sufficiente dividere equamente la potenza in un numero totale. Quando la batteria è alimentata a 12 volt, 4 serbatoi, 3 volt cadranno su ciascuno di essi.

Faremo una semplificazione per il caso quando i valori sono uguali, un condensatore è acceso per regolare il risultato. Quindi la tensione massima di ciascun elemento può essere trovata approssimativamente dividendo la tensione sorgente di una quantità ridotta. Il risultato sarà con un noto margine. Per quanto riguarda la capacità variabile, i requisiti sono molto più severi. Idealmente, il valore operativo si sovrappone alla tensione sorgente.

La necessità di una connessione seriale

A prima vista, l'idea di collegare condensatori con una batteria in modo sequenziale sembrerebbe essere priva di significato. Il primo vantaggio è ovvio: i requisiti per la tensione massima delle piastre stanno cadendo. Più tensione di funzionamento, prodotto più costoso. Allo stesso modo, il mondo è visto da un radioamatore che possiede un certo numero di condensatori a bassa tensione, che desiderano usare il ferro come parte di un circuito ad alta tensione.

Calcolando le tensioni effettive di un elemento utilizzando le formule di cui sopra, si può facilmente risolvere il problema posto. Consideriamo un esempio per una maggiore chiarezza:

Sia installata una batteria con una tensione di 12 volt, tre serbatoi con valori nominali di 1, 2 e 4 nF.Trova la tensione quando la batteria è collegata in serie.

Soluzione:

Per trovare le tre incognite, prendersi la briga di fare una quantità uguale dell'equazione.È noto dal corso di matematica superiore. Il risultato sarà simile a questo:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, da cui scriviamo: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, da dove si vede: U2 = 2U

Non difficile da notare, sostituiremo le ultime due espressioni per la prima, esprimendo 12 volt attraverso la tensione del terzo condensatore. Risulta il seguente:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, da dove troviamo, la tensione del terzo condensatore è 12/7 = 1.714 volt, U2 - 3,43 volt, U1 - 6,86 volt. La somma dei numeri dà 12, ciascuno inferiore alla tensione della batteria di alimentazione. E più grande è la differenza, minore è la denominazione dei vicini. Segue da questa regola: in serie, i condensatori bassi mostrano una tensione operativa più elevata. Per definizione, troviamo il valore nominale della batteria, e allo stesso tempo illustriamo la formula, poiché quanto sopra è descritto puramente verbalmente:

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

Il valore nominale risultante è inferiore a ciascun condensatore che costituisce una connessione in serie. La regola mostra: l'effetto massimo sulla capacità totale è minore. Pertanto, se è necessario regolare la piena potenza della batteria, dovrebbe esserci un condensatore variabile. Altrimenti, girare la vite non avrà un grande impatto sul risultato finale.

Vediamo un altro trabocchetto: dopo la regolazione, la distribuzione di tensione tra i condensatori cambierà.Calcolare i casi estremi in modo che la tensione non superi il valore operativo per i componenti della batteria.

Software

per la ricerca di circuiti elettrici Oltre ai calcolatori online per il calcolo del collegamento in serie di condensatori, esistono anche strumenti più potenti. Il grosso svantaggio degli strumenti disponibili pubblicamente è dovuto alla riluttanza dei siti a controllare il codice del programma, il che significa che contengono errori.È un problema se un contenitore fallisce, interrotto dal processo di test di un circuito assemblato in modo errato. Non è l'unico inconveniente. A volte lo schema è molto più difficile da comprendere l'impossibile complesso.

In alcuni strumenti, ci sono filtri ad alta frequenza che utilizzano un condensatore, collegato in cascata. Quindi, oltre al circuito attraverso il resistore verso terra, sul circuito si forma una connessione in serie di condensatori. Di solito non applicare la formula mostrata sopra. Si considera che, ogni cascata del filtro esiste separatamente, il risultato del passaggio del segnale è descritto dalla caratteristica frequenza-ampiezza. Un grafico che mostra quanto fortemente la componente spettrale del segnale sarà tagliata all'uscita.

Coloro che desiderano effettuare calcoli approssimativi sono invitati a familiarizzare con il pacchetto software Electronics Workbench di un personal computer. Il costrutto è realizzato secondo gli standard inglesi, fare attenzione a tener conto della sfumatura: la designazione delle resistenze sul circuito elettrico da uno zigzag rotto. Le denominazioni, i nomi degli elementi saranno spiegati in modo estraneo. Non interferisce con l'uso della shell, che fornisce all'operatore una montagna di fonti di energia di vario tipo.

E, cosa più importante, Electronics Workbench ti consentirà di impostare i punti di prova su ciascuno, in modalità tempo reale, guardando la tensione, la corrente, lo spettro, la forma d'onda. Dovrebbe integrare il progetto con un amperometro, un voltmetro e altri dispositivi simili.

Con questo pacchetto software, si simula una situazione, si vede quanta tensione cade attraverso una cella della batteria. Salva da calcoli ingombranti, accelerando notevolmente il processo di progettazione di un circuito. Allo stesso tempo, gli errori sono esclusi. Diventa facile e semplice da aggiungere, rimuovere i condensatori con una valutazione immediata dei risultati. Esempio di lavoro

Lo schermo mostra il desktop di Electronics Workbench 5.12 con lo schema di cablaggio del condensatore assemblato. Ciascuno con una capacità di 1 microfarad, gli stessi elementi sono presi a scopo dimostrativo. In modo che tutti possano facilmente verificare la correttezza.

Innanzitutto rivolgiamo la nostra attenzione alla fonte. Tensione CA di 60 Hz. Nel paese dello sviluppatore, uno standard diverso da quello russo. Si consiglia di fare clic con il tasto destro del mouse sulla fonte, visitare le proprietà, impostare:

1. La frequenza( frequenza) è 50 Hz anziché 60 Hz.
2. Valore della tensione effettiva( tensione) 220 volt anziché 120. Fase
3. ( imitazione fase - reattività) da prendere in base alle proprie esigenze.

Per i primer sarà utile esaminare le proprietà degli elementi della catena. La sorgente è libera di impostare la tolleranza di tensione( tolleranza percentuale) in percentuale.È sufficiente aggiungere un resistore da 1 kΩ, il circuito diventa un filtro passa-alto. Si raccomanda di non semplificare le azioni. Mettere il corretto segno di messa a terra, assicurarsi: il circuito è completamente banale. Altrimenti, i risultati ti faranno riflettere a lungo.

Il filtro passa alto illustrato dallo schermo rileva un aumento della caratteristica di frequenza di ampiezza nella regione di 1 kHz. Quando si trova la larghezza di banda dovrebbe essere considerato: la scala verticale è logaritmica. Pertanto, il taglio al livello del 70% del massimo non corrisponde a sette decimi dell'altezza della parte piatta del picco. I fan accaniti saranno interessati alle caratteristiche di risposta di fase, che si trovano nella finestra sottostante.

L'uno e gli altri grafici sono costruiti dal menu Analisi nella sezione Frequenza AC.E anche qui. .. Fourier. Disponibile per vedere lo spettro del segnale di uscita. Nel nostro caso, non ci sarà nulla di interessante, dal momento che abbiamo raccolto un filtro passivo noioso, l'oscillazione all'ingresso è armonica.È molto più interessante osservare lo spettro del segnale del polso. Grafico di risposta

La sezione Transitorio mostra la risposta all'alimentazione della parte anteriore della tensione di alimentazione. Il grafico mostra effettivamente il processo di ricarica della batteria, da dove troviamo la costante di tempo al livello di massimo 0,7.Le sottigliezze sono comprensibili a coloro che desiderano assemblare un rilevatore di ampiezza del filtro di levigatura. Come si può vedere dal grafico, il valore è 250 μs. Il parametro è determinato dalla finestra come segue:

1. Si considera che per la costante di tre volte del circuito la carica dei condensatori, la scarica è di circa il 95%.
2. È facile notare che il punto si trova nella regione di 800 μs.
3. Dividendo il valore in tre, si ottiene la costante di tempo della batteria dei condensatori collegati in serie.

In un modo diverso, la costante di tempo viene calcolata dal prodotto della resistenza e dalla capacità totale della batteria. Utilizzando le precedenti formule, calcoliamo: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Resta da moltiplicare il valore per 1000 ohm, si ottengono 250 μs. Il pacchetto software Electronics Workbench 5.12, con un uso sapiente, consente di liberare molto tempo libero. Versione software

Software di calcolo del software elettrico

Esiste un'opinione su Internet: l'autore di Electronics Workbench è una sussidiaria di sviluppo software di National Instruments Corporation. Non è veroDalla finestra del copyright dell'applicazione citata, è possibile vedere: lo sviluppo è stato svolto dal dipartimento Interactive Image Technologies.

La suddetta unità divenne indipendente nel 1995.Il dipartimento si è concentrato sulla pubblicità e sui materiali di formazione. Electronics Workbench è progettato per gli studenti canadesi. Quindi il prodotto software si è diffuso in tutto il mondo, per un certo periodo chiamato Multisim.

Il prodotto software aggiornato è venduto da rivenditori ufficiali, la lista è presentata dal sito ufficiale della compagnia National Instruments: engussia.ni.com/contact. Al momento dello studio, i fortunati che hanno il diritto di acquistare software senza lasciare la città, chiamiamo i residenti di Mosca, San Pietroburgo. Buona fortuna decidendo di contattare i rappresentanti ufficiali, nuovi chip sono stati aggiunti a Multisim:

1. Oltre 36.000 elementi del circuito.
2. Capacità di progettare schede a circuito stampato basate sul circuito assemblato.
3. Opzioni di analisi avanzate invece della miseria mostrata dagli screenshot, una versione di 20 anni fa.