Seriell kondensator tilkobling

Serie kondensator tilkobling - et batteri dannet av en kondensatorkjede. Det er ingen gren, utgangen av ett element er koblet til inngangen til det neste.

Fysiske prosesser med seriell forbindelse

Med en seriell tilkobling av kondensatorer, er ladningen av hver tilsvarende. På grunn av det naturlige prinsippet om balanse. Bare ekstreme plater er koblet til kilden, andre belastes ved å omfordele kostnadene mellom dem. Ved å bruke likestilling finner vi:

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

U1 / U2 = C2 / C1.

Spenninger mellom kondensatorer fordeles omvendt proporsjonal med nominelle kapasitanser. Til sammen utgjør begge deler netspenningen. Ved utladning er designet i stand til å levere lade q uansett hvor mange kondensatorer som er koblet i serie. Batteriets kapasitet er funnet fra formelen:

C = q / u = q /( U1 + U2), erstatter uttrykkene ovenfor, som fører til en fellesnevner:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Beregning av total batterikapasitet til

Når kondensatorene er koblet i serie, legges motsatt av de nominelle kapasitetene til batteriet. Redusere det siste uttrykket til en fellesnevner, snu fraksjoner, vi får:

С = C1C2 /( C1 + C2).

Uttrykket brukes til å finne batterikapasiteten. Hvis det er mer enn to kondensatorer, blir formelen mer komplisert. For å finne svaret blir ansiktsverdiene multiplisert sammen, telleren av brøkdelen kommer ut. I nevneren settes parviste verk av to kirkesamfunn, gjennom kombinasjoner. I praksis er det noen ganger mer praktisk å beregne gjennom inverse verdier. Resultatet er en splitt enhet.

Formelen er sterkt forenklet hvis batteriene er de samme. Det er bare nødvendig å dele tallet med det totale antall elementer, og oppnå den resulterende verdien. Spenningen vil bli fordelt jevnt, derfor er det nok å dele strømforsyningsverdien til et totalt antall. Når batteriet er drevet med 12 volt, vil 4 tanker, 3 volt falle på hver.

Vi vil gjøre en forenkling for saken når verdiene er like, en kondensator er slått på for å justere resultatet. Da kan maksimal spenning for hvert element omtrentlig bli funnet ved å dele kildespenningen med en redusert mengde. Resultatet vil være med en beryktet margin. For variabel kapasitet er kravene mye tøffere. Ideelt sett overlapper driftsverdien kildespenningen.

Behovet for seriell forbindelse

Ved første øyekast, synes ideen om å koble kondensatorer med et batteri på en sekvensiell måte, meningsløst. Den første fordelen er åpenbar: kravene til maksimal spenning på platene faller. Mer arbeidsspenning, dyrere produkt. På samme måte ses verden av en radioamatør som eier en rekke lavspente kondensatorer, som ønsker å bruke jern som en del av en høyspennings krets.

Beregning av effektive spenninger av et element ved hjelp av de ovennevnte formlene, kan lett løse det problem som stilles. La oss tenke på et eksempel for større klarhet:

La et batteri med spenning på 12 volt, tre tanker med nominelle verdier på 1, 2 og 4 nF installeres. Finn spenningen når batteriet er koblet i serie.

Løsning:

For å finne de tre ukjente, ta bryet med å lage en lik mengde likningen. Det er kjent fra løpet av høyere matematikk. Resultatet ser slik ut:

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

Ikke vanskelig å legge merke til, vi erstatter de to siste uttrykkene for det første, og uttrykker 12 volt gjennom spenningen til den tredje kondensatoren. Det viser seg følgende:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, hvorfra vi finner, spenningen til den tredje kondensatoren er 12/7 = 1,714 volt, U2 - 3,43 volt, U1 - 6,86 volt. Summen av tallene gir 12, hver mindre enn spenningen til forsyningsbatteriet. Og jo større forskjellen er, desto mindre er nabolandene. Det følger av denne regelen: I serie viser lave kondensatorer en høyere driftsspenning. For definisjon finner vi batteriets nominelle verdi, samtidig som vi illustrerer formelen, siden ovenfor er beskrevet rent verbalt:

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

Den resulterende nominelle er mindre enn hver kondensator som utgjør en serieforbindelse. Regelen viser: Den maksimale effekten på den totale kapasiteten er mindre. Derfor, hvis det er nødvendig å justere fullverdien av batteriet, bør det være en variabel kondensator. Hvis ikke, vil skruen ikke ha stor innvirkning på sluttresultatet.

Vi ser en annen fallgruve: Etter justering vil spenningsfordelingen over kondensatorene endres. Beregn ekstreme tilfeller slik at spenningen ikke overskrider driftsverdien for batterikomponentene.

programvare for å undersøke elektriske kretser I tillegg til de elektroniske kalkulatorene for å beregne serieforbindelsen til kondensatorer, er det også kraftigere verktøy. Den store minus av allment tilgjengelige verktøy skyldes motviljen av nettsteder for å sjekke programkoden, noe som betyr at de inneholder feil. Det er dårlig hvis en beholder feiler, ødelagt av prosessen med å teste en feilmontert krets. Ikke den eneste ulempen. Noen ganger er ordningen mye vanskeligere å forstå komplekset umulig.

I enkelte instrumenter er det høyfrekvente filtre som bruker en kondensator, koblet i kaskader. Så, i tillegg til kretsen gjennom motstanden til jorden, dannes en serieforbindelse av kondensatorer på kretsen. Bruk vanligvis ikke formelen vist ovenfor. Det anses å være, hver kaskade av filteret eksisterer separat, er resultatet av signalpasseringen beskrevet av amplitudfrekvenskarakteristikken. En graf som viser hvor sterkt spektralkomponenten av signalet vil bli kuttet av ved utgangen.

De som ønsker å lage omtrentlige beregninger, anbefales å gjøre seg kjent med Elektronikk Workbench-programvarepakken på en personlig datamaskin. Konstruksjonen er laget i henhold til engelske standarder, pass på å ta hensyn til nyansen: betegnelsen av motstander på den elektriske kretsen av en ødelagt sikksag. Betegnelser, navnene på elementene vil bli stavet ut på en fremmed måte. Ikke forstyrrer bruken av skallet, som gir operatøren et fjell med kraftkilder av forskjellige slag.

Og viktigst av alt - Elektronikk arbeidsbenk vil tillate deg å sette test poeng på hver, i sanntid modus, se på spenningen, nåværende, spektrum, bølgeform. Det skal supplere prosjektet med et ammeter, voltmeter og andre lignende enheter.

Med denne programvaren simulerer du en situasjon, se hvor mye spenningen faller over en battericelle. Den sparer fra besværlige beregninger, og akselererer i stor grad prosessen med å designe en krets. Samtidig er feil utelukket. Det blir enkelt og enkelt å legge til, fjern kondensatorer med umiddelbar resultatevaluering.

arbeidseksempel Skjermbildet viser Elektronikk arbeidsbenk 5.12-skrivebordet med koblingsdiagrammet til sammenkoblet kondensator. Hver med en kapasitet på 1 mikrofarad, er de samme elementene tatt for demonstrasjonsformål. Slik at alle enkelt kan bekrefte korrektheten.

Vi setter først oppmerksomheten vår på kilden. AC spenning på 60 Hz. I utviklerens land er det en annen standard enn de russiske. Det anbefales at du høyreklikker på kilden, besøker egenskapene, sett:

1. Frekvensen( frekvens) er 50 Hz i stedet for 60 Hz.
2. Den faktiske verdien av spenning( spenning) er 220 volt i stedet for 120.
3. -fase( fase-reaktivitetsimitasjon) for å ta hensyn til deres behov.

For primere vil det være nyttig å se gjennom egenskapene til elementene i kjeden. Kilden er fri til å stille spenningstoleransen( prosenttoleranse) i prosent. Det er nok å legge til en 1 kΩ motstand, kretsen blir et høypassfilter. Det anbefales ikke å forenkle handlinger. Sett riktig jordingsmerke, pass på at kretsen er helt trivial. Ellers vil resultatene få deg til å tenke hardt i lang tid.

Høypassfilteret illustrert av skjermen oppdager en økning i amplitudefrekvenskarakteristikken i området 1 kHz. Når man finner båndbredden bør man vurdere: Den vertikale skalaen er logaritmisk. Derfor tilsvarer kuttet på 70% av maksimumet ikke syv tiendedeler av høyden på den flate delen av toppen. Avid fans vil være interessert i fase respons karakteristikk, plassert i vinduet nedenfor.

Den ene og den andre grafen er konstruert fra Analyse-menyen under AC Frequency-delen. Og også her. .. Fourier. Tilgjengelig for å se spektret av utgangssignalet. I vårt tilfelle vil det ikke være noe interessant, siden vi har samlet et kjedelig passivt filter, er oscillasjonen ved inngangen harmonisk. Det er mye mer interessant å observere pulssignalets spektrum.

Response Graph Transient-delen viser responsen på forsyningen av forsyningsspenningsfronten. Grafen viser faktisk prosessen med å lade batteriet, hvorfra vi finner tidskonstanten på nivået på 0,7 maksimum. Subtiliteter er forståelige for de som ønsker å montere en utjevningsfilteramplitudedetektor. Som det fremgår av grafen, er verdien 250 μs. Parameteren bestemmes fra vinduet som følger:

1. Det antas at for tre tidskonstant av kretsen en ladning av kondensatorer er utladningen ca. 95%.
2. Det er lett å legge merke til at punktet er i området 800 μs.
3. Del verdien inn i tre, du får tidskonstanten til batteriet av serieforbundne kondensatorer.

På en annen måte beregnes tidskonstanten av produktet av motstanden og total batterikapasitet. Ved å bruke de ovennevnte formlene beregner vi: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Det gjenstår å formere verdien med 1000 ohm, du får 250 μs. Programvarepakken Electronics Workbench 5.12, med dyktig bruk, frigjør mye ledig tid.

Få programvare for elektrisk programvareberegning

Det er en mening på Internett: Forfatteren av Electronics Workbench er et datterselskap av National Instruments Corporation. Det er ikke sant. Fra opphavsrettsvinduet til nevnte søknad kan du se: utviklingen er utført av avdelingen for interaktive bildeteknologier.

Den nevnte enheten ble uavhengig i 1995.Avdelingen fokuserte på reklame og opplæringsmateriell. Elektronikk arbeidsbenk er designet for kanadiske studenter. Så spredte programvaren over hele verden, for en tid som heter Multisim.

Det oppdaterte programvareproduktet selges av offisielle forhandlere, listen er presentert av det offisielle nettstedet til selskapet National Instruments: engussia.ni.com/contact. På tidspunktet for studien, de heldige som fikk rett til å kjøpe programvare uten å forlate byen, kaller vi beboerne i Moskva, St. Petersburg. Lykke til med å ta kontakt med de offisielle representanter, nye chips er lagt til i Multisim:

1. Mer enn 36.000 kretselementer.
2. Mulighet for å designe trykte kretskort basert på montert krets.
3. Avanserte analysealternativer i stedet for elendigheten vist ved skjermbilder, en versjon av 20 år siden.