Sērijas kondensatora savienojums

sērijas kondensatora savienojums - akumulators, ko veido kondensatoru ķēde. Nav filiāles, viena elementa izeja ir savienota ar nākamā.

Fizikālie procesi ar seriālo savienojumu

Ar sērijas kondensatoru savienojumu katras ierīces uzlāde ir līdzvērtīga. Dabiskā līdzsvara principa dēļ.Tikai galējās plāksnes ir savienotas ar avotu, citas tiek iekasētas, pārdalot maksas starp tām. Izmantojot vienlīdzību, mēs atrodam:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, no kura rakstām:

U1 / U2 = C2 / C1.

Spriegumi starp kondensatoriem tiek sadalīti apgriezti proporcionāli nominālajām kapacitātēm. Kopumā abas veido tīkla spriegumu. Izkraušanas laikā dizains spēj nodrošināt maksu q neatkarīgi no tā, cik daudz kondensatoru ir savienoti sērijā.Akumulatora jauda ir atrodama pēc formulas:

C = q / u = q /( U1 + U2), aizstājot iepriekš norādītos izteicienus, kas noved pie kopsaucēja:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

kopējās akumulatora jaudas aprēķināšana Ja kondensatori ir savienoti sērijā, akumulatoram tiek pievienots pretējais nominālais tilpums. Samazinot pēdējo izteiksmi uz kopsaucēju, pagriežot frakcijas, iegūstam:

С = C1C2 /( C1 + C2).

Izteiksme tiek izmantota, lai atrastu akumulatora jaudu. Ja ir vairāk nekā divi kondensatori, formula kļūst sarežģītāka. Lai atrastu atbildi, sejas vērtības tiek reizinātas, iznāk frakcijas skaitītājs. Saucēja sastāvā divus nominālvērtības darbus pārņēma kombinācijās. Praksē reizēm ir ērtāk aprēķināt, izmantojot apgrieztās vērtības. Rezultāts ir sadalīta vienība.

Formula ir ievērojami vienkāršota, ja akumulatora vērtējumi ir vienādi. Ir nepieciešams tikai sadalīt skaitli ar kopējo elementu skaitu, iegūstot iegūto vērtību. Spriegums tiks sadalīts vienmērīgi, tāpēc pietiek ar to, ka barošanas avota vērtējumu sadala vienādos skaitļos. Kad akumulators tiek darbināts ar 12 voltiem, 4 tvertnes, 3 volti būs uz katra.

Mēs veicam vienu vienkāršojumu gadījumā, ja vērtējumi ir vienādi, viens kondensators tiek ieslēgts, lai pielāgotu rezultātu. Tad katra elementa maksimālo spriegumu var atrast aptuveni, dalot avota spriegumu ar samazinātu daudzumu. Rezultāts būs bēdīgi slavens. Attiecībā uz mainīgo jaudu prasības ir daudz stingrākas. Ideālā gadījumā darbības vērtība pārklājas ar avota spriegumu.

Sērijveida savienojuma nepieciešamība

No pirmā acu uzmetiena, šķiet, ka ideja par kondensatoru savienošanu ar akumulatoru secīgi būs bezjēdzīga. Pirmā priekšrocība ir acīmredzama: samazinās prasības plākšņu maksimālajam spriegumam. Vairāk darba sprieguma, dārgāks produkts. Līdzīgi, radio redzams radioamatieris, kam pieder vairāki zemsprieguma kondensatori, kas vēlas izmantot dzelzi kā daļu no augstsprieguma ķēdes.

Aprēķinot efektīvos spriegumus ar elementu, izmantojot iepriekš minētās formulas, var viegli atrisināt radušos problēmu. Aplūkosim piemēru lielāka skaidrības labad:

Ļaujiet uzstādīt akumulatoru ar 12 voltu spriegumu, trīs tvertnes ar nominālo vērtību 1, 2 un 4 nF.Atrodiet spriegumu, kad akumulators ir pievienots virknē.

Risinājums:

Lai atrastu trīs nezināmos, ņemiet grūtības, lai iegūtu vienādu summu. Tas ir zināms no augstākās matemātikas kursa. Rezultāts izskatīsies šādi:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, no kuras rakstām: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, no kurienes tas ir redzams: U2 = 2U

Nav grūti pamanīt, mēs aizstāsim pēdējos divus izteiksmes pirmajam, izsakot 12 volti caur trešā kondensatora spriegumu. Izrādās, ka:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, no kurienes mēs atrodam, trešā kondensatora spriegums ir 12/7 = 1,714 volti, U2 - 3,43 volti, U1 - 6,86 volti. Skaitļu summa dod 12, katrs mazāks par barošanas akumulatora spriegumu. Un jo lielāka atšķirība, jo mazāka ir kaimiņu nominālvērtība. No šī noteikuma izriet: sērijveida zemie kondensatori uzrāda augstāku darba spriegumu. Noteiktības labad mēs atrodam akumulatora nominālo vērtību, un tajā pašā laikā mēs ilustrējam formulu, jo iepriekš aprakstītais ir tikai mutiski:

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

Iegūtā nominālā vērtība ir mazāka par katru kondensatoru, kas veido sērijas savienojumu. Noteikums parāda: maksimālajai ietekmei uz kopējo jaudu ir mazāka. Tāpēc, ja ir nepieciešams pielāgot pilnu akumulatora vērtējumu, ir jābūt mainīgam kondensatoram. Pretējā gadījumā skrūves pagriešana neietekmēs galīgo rezultātu.

Mēs redzam vēl vienu trūkumu: pēc regulēšanas mainīsies sprieguma sadalījums pa kondensatoriem. Aprēķiniet ekstremālos gadījumus tā, lai spriegums nepārsniegtu akumulatora sastāvdaļu darbības vērtību.

programmatūra elektrisko ķēžu izpētei Papildus tiešsaistes kalkulatoriem kondensatoru sērijas savienojuma aprēķināšanai ir arī jaudīgāki instrumenti. Publiski pieejamo rīku lielais mīnuss ir saistīts ar vietņu nevēlēšanos pārbaudīt programmas kodu, kas nozīmē, ka tajās ir kļūdas. Ir slikti, ja viens konteiners neizdodas, ja tas ir bojāts, testējot nepareizi samontētu ķēdi. Ne vienīgais trūkums. Reizēm shēma ir daudz grūtāk saprast kompleksu neiespējami.

Dažos instrumentos ir augstfrekvences filtri, izmantojot kondensatoru, kas savienots kaskādēs. Tad, papildus ķēdei caur pretestību uz zemes, ķēdē tiek veidots virknes kondensatoru savienojums. Parasti nepiemēro iepriekš norādīto formulu. Tiek uzskatīts, ka katrs filtra kaskāde pastāv atsevišķi, signāla nodošanas rezultāts ir aprakstīts ar amplitūdas frekvences raksturlielumu. Grafiks, kas parāda, cik stipri signāla spektrālais komponents tiks izņemts pie izejas.

Tiem, kas vēlas veikt aptuvenus aprēķinus, ieteicams iepazīties ar personālo datoru elektronikas darbagaldu programmatūras pakotni. Konstrukcija tiek veikta saskaņā ar angļu valodas standartiem, rūpējoties par niansiem: elektrisko ķēžu rezistoru noteikšanu ar šķelto cigāru. Nominālvērtības, elementu nosaukumi tiks izklāstīti ārzemēs. Netraucē korpusa izmantošanu, kas nodrošina operatoram dažādu veidu enerģijas avotu kalnu.

Un vissvarīgākais - elektronikas darbgalds ļaus jums iestatīt testa punktus katrā reālā laika režīmā, apskatīt spriegumu, strāvu, spektru, viļņu formu. Tas ir paredzēts, lai papildinātu projektu ar ampērmetru, voltmetru un citām līdzīgām ierīcēm.

Izmantojot šo programmatūras pakotni, jūs simulējat situāciju, skatiet, cik daudz sprieguma kritās pa akumulatora elementu. Tas ietaupa no apgrūtinošiem aprēķiniem, ievērojami paātrinot ķēdes projektēšanas procesu. Vienlaikus tiek izslēgtas kļūdas. Tas ir viegli un vienkārši pievienot, noņemiet kondensatorus ar tūlītēju rezultātu novērtējumu.

darba piemērs Ekrānā tiek parādīta elektronikas darbagalda 5.12 darbvirsma ar samontēto kondensatora vadu shēmu. Katrs ar 1 mikrokaršu ietilpību, tie paši elementi tiek izmantoti demonstrēšanas nolūkos. Lai ikviens varētu viegli pārbaudīt pareizību.

Mēs vispirms pievēršam uzmanību avotam. Maiņstrāvas spriegums 60 Hz. Izstrādātāja valstī ir atšķirīgs standarts nekā krievu. Ieteicams labo pogu noklikšķināt uz avota, apmeklēt īpašības, iestatīt:

1. Frekvence( frekvence) ir 50 Hz, nevis 60 Hz.
2. Faktiskā sprieguma( sprieguma) vērtība ir 220 volti 120. vietā.

Gruntiem būs noderīgi aplūkot ķēdes elementu īpašības. Avots var brīvi iestatīt sprieguma pielaidi( procentuālā pielaide) procentos. Pietiek ar vienu 1 kΩ rezistora pievienošanu, ķēde kļūst par augstu caurlaidības filtru. Ieteicams ne vienkāršot darbības. Ievietojiet pareizo iezīmēšanas zīmi, pārliecinieties, ka ķēde ir pilnīgi triviāla. Pretējā gadījumā rezultāti ilgs laiks padara jūs domājošu.

Augstas caurlaidības filtrs, ko attēlo ekrāns, atklāj amplitūdas frekvences raksturlielumu pieaugumu 1 kHz rajonā.Nosakot joslas platumu, jāņem vērā: vertikālā skala ir logaritmiska. Tāpēc griezums 70% no maksimālā līmeņa nesakrīt ar septiņām desmitdaļām virsotnes plakanās daļas augstuma. Avid faniem būs interese par fāzes reakcijas raksturlielumiem, kas atrodas zemāk redzamajā logā.

Viens un pārējie grafiki tiek veidoti no Analīzes izvēlnes zem AC frekvences sadaļas. Un arī šeit. .. Furjē.Pieejams, lai redzētu izejas signāla spektru. Mūsu gadījumā nebūs nekas interesants, jo mēs esam savākuši blāvu pasīvo filtru, svārstības pie ieejas ir harmoniskas. Ir daudz interesantāk novērot pulsa signāla spektru.

reaģēšanas grafiks Pagaidu sadaļa parāda reakciju uz barošanas sprieguma priekšpuses padevi. Grafikā faktiski parādīts akumulatora uzlādes process, no kura laika konstante ir 0,7 maksimālā līmenī.Smalkumi ir saprotami tiem, kas vēlas montēt izlīdzināšanas filtra amplitūdas detektoru. Kā redzams no grafika, vērtība ir 250 μs. Parametru nosaka no loga šādi:

1. Tiek uzskatīts, ka ķēdes trīs laika konstante kondensatoru uzlāde ir aptuveni 95%.
2. Ir viegli pamanīt, ka punkts ir 800 μs.
3. Sadaliet vērtību trīs, iegūstot sērijveidā pieslēgtu kondensatoru akumulatora laika konstantu.

Atšķirīgā veidā laika konstante tiek aprēķināta pēc rezistences un kopējās akumulatora jaudas. Izmantojot iepriekš minētās formulas, mēs aprēķinām: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Vērtība ir jāreizina ar 1000 omiem, jums ir 250 μs. Programmatūras pakotne Electronics Workbench 5.12 ar prasmīgu izmantošanu atbrīvo daudz brīvā laika.

Programmatūras elektroinstalācijas aprēķinu programmatūra

Ir viedoklis internetā: Electronics Workbench autors ir National Instruments Corporation programmatūras izstrādes meitas uzņēmums. Tā nav taisnība. No minētā pieteikuma autortiesību loga var redzēt: attīstību veic Interaktīvo attēlu tehnoloģiju departaments.

Iepriekš minētā vienība kļuva neatkarīga 1995. gadā.Nodaļa koncentrējās uz reklāmas un mācību materiāliem. Electronics Workbench ir paredzēts Kanādas studentiem. Tad programmatūras produkts izplatījās visā pasaulē, kādu laiku to sauca par Multisim.

Atjaunināto programmatūras produktu pārdod oficiālie dīleri, sarakstu sniedz uzņēmuma oficiālā vietne National Instruments: engussia.ni.com/contact. Pētījuma laikā laimīgie, kuriem bija tiesības iegādāties programmatūru, neatstājot pilsētu, saucam Maskavas, Sanktpēterburgas iedzīvotājus. Laba veiksme, pieņemot lēmumu sazināties ar oficiālajiem pārstāvjiem, Multisim ir pievienotas jaunas mikroshēmas:

1. Vairāk nekā 36 000 ķēdes elementu.
2. Spēja veidot iespiedshēmas plates, pamatojoties uz montēto shēmu.
3. Izvērstās analīzes opcijas, nevis 20 gadus atpakaļ redzamās ekrānšāviņi.