Series - akumulator utworzony przez łańcuch kondensatorów. Nie ma rozgałęzienia, wyjście jednego elementu jest podłączone do wejścia następnego.
Procesy fizyczne z połączeniem szeregowym
Przy połączeniu szeregowym kondensatorów ładunek każdego z nich jest równoważny. Ze względu na naturalną zasadę równowagi. Tylko ekstremalne płyty są podłączone do źródła, inne są ładowane przez redystrybucję ładunków między nimi. Używając równości, znajdujemy:
q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, z którego piszemy:
U1 / U2 = C2 / C1.
Napięcia między kondensatorami są dystrybuowane odwrotnie proporcjonalnie do nominalnych pojemności. Podsumowując, oba składają się na napięcie sieciowe. Podczas rozładowywania projekt jest w stanie dostarczyć ładunek q bez względu na to, ile kondensatorów jest połączonych szeregowo. Pojemność baterii można znaleźć na podstawie wzoru:
C = q / u = q /( U1 + U2), zastępując wyrażenia podane powyżej, prowadząc do wspólnego mianownika:
1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.
Obliczanie całkowitej pojemności akumulatora urządzenia
Gdy kondensatory są połączone szeregowo, do akumulatora dodawane są przeciwne pojemności znamionowe. Zmniejszając ostatnie wyrażenie do wspólnego mianownika, odwracając frakcje, otrzymujemy:
С = C1C2 /( C1 + C2).
Wyrażenie służy do określenia pojemności baterii. Jeśli jest więcej niż dwa kondensatory, formuła staje się bardziej skomplikowana. Aby znaleźć odpowiedź, wartości nominalne są pomnożone razem, licznik ułamka zostanie wyświetlony. W mianowniku umieścić parę prac o dwóch nominałach, przechodząc kombinacje. W praktyce czasami wygodniej jest obliczać wartości odwrotne. Rezultatem jest podzielona jednostka. Kondensatory szeregowe
Formuła jest znacznie uproszczona, jeśli oceny baterii są takie same. Wystarczy podzielić liczbę przez całkowitą liczbę elementów, otrzymując wynikową wartość.Napięcie będzie równomiernie rozłożone, dlatego wystarczy podzielić równorzędnie moc zasilania na całkowitą liczbę.Gdy bateria będzie zasilana 12 woltami, na każdym z nich spadnie 4 zbiorniki, 3 wolty.
Wykonamy jedno uproszczenie dla przypadku, gdy oceny są równe, jeden kondensator jest włączony, aby dostosować wynik. Następnie maksymalne napięcie każdego elementu można w przybliżeniu znaleźć dzieląc napięcie źródłowe przez zmniejszoną ilość.Wynik będzie z notorycznym marginesem. Jeśli chodzi o zmienną pojemność, wymagania są znacznie trudniejsze. Idealnie, wartość robocza zachodzi na napięcie źródłowe.
Potrzeba połączenia szeregowego
Na pierwszy rzut oka pomysł podłączenia kondensatorów z baterią w sekwencyjny sposób wydaje się bezsensowny. Pierwsza zaleta jest oczywista: spadają wymagania dotyczące maksymalnego napięcia płyt. Więcej napięcia roboczego, droższy produkt. Podobnie, świat jest widziany przez radioamatorów posiadających pewną liczbę kondensatorów niskiego napięcia, chcących użyć żelaza jako części obwodu wysokiego napięcia.
Obliczając efektywne napięcia przez element za pomocą powyższych formuł, można łatwo rozwiązać postawiony problem. Rozważmy przykład dla większej przejrzystości:
Należy zainstalować baterię o napięciu 12 wolt, trzy zbiorniki o nominalnej wartości 1, 2 i 4 nF.Znajdź napięcie, gdy akumulator jest podłączony szeregowo.
Rozwiązanie:
Aby znaleźć trzy niewiadome, zrób problem z równą ilością równania. Jest znana z przebiegu wyższej matematyki. Wynik będzie wyglądał następująco:
- U1 + U2 + U3 = 12;
- U1 / U2 = 2/1 = 2, z którego piszemy: U1 = 2U2;
- U2 / U3 = 4/2 = 2, skąd widać: U2 = 2U
Nie trudno to zauważyć, zastąpimy ostatnie dwa wyrażenia dla pierwszego, wyrażając 12 woltów przez napięcie trzeciego kondensatora. Okazuje się, że:
4U3 + 2U3 + U3 = 12, z czego wynika, napięcie trzeciego kondensatora wynosi 12/7 = 1,714 wolta, U2 - 3,43 wolta, U1 - 6,86 wolta. Suma liczb daje 12, każde mniej niż napięcie baterii zasilającej. Im większa różnica, tym mniejszy nominał sąsiadów. Wynika to z następującej zasady: szeregowo niskie kondensatory wykazują wyższe napięcie robocze. Dla określenia, znajdujemy nominalną wartość baterii, a jednocześnie ilustrujemy tę formułę, ponieważ powyższe jest opisane wyłącznie werbalnie:
С = С1С2С3 /( С1С2 + С2С3 + С1С3) = 8 /( 2 + 8 + 4) = 8/14 = 571 pF.
Wynikowa wartość nominalna jest mniejsza niż każdy kondensator stanowiący połączenie szeregowe. Reguła pokazuje: maksymalny wpływ na całkowitą pojemność ma mniejszy. Dlatego, jeśli konieczne jest dostosowanie pełnej oceny baterii, powinien istnieć zmienny kondensator. W przeciwnym razie przekręcenie śruby nie będzie miało dużego wpływu na końcowy wynik.
Widzimy kolejną pułapkę: po regulacji zmienia się rozkład napięcia na kondensatorach. Oblicz ekstremalne przypadki, aby napięcie nie przekraczało wartości roboczej komponentów baterii.
Oprogramowanie
do badania obwodów elektrycznych Oprócz kalkulatorów online do obliczania szeregowego połączenia kondensatorów, dostępne są również mocniejsze narzędzia. Duży minus publicznie dostępnych narzędzi wynika z niechęci witryn do sprawdzania kodu programu, co oznacza, że zawierają błędy. Jest źle, jeśli jeden z kontenerów ulegnie awarii, zerwany przez testowanie niewłaściwie złożonego obwodu. Nie jedyna wada. Czasami schemat jest o wiele trudniejszy do zrozumienia tego, co niemożliwe.
W niektórych instrumentach istnieją filtry o wysokiej częstotliwości z kondensatorem, połączone kaskadami. Następnie, oprócz obwodu przez rezystor do uziemienia, w obwodzie tworzy się szeregowe połączenie kondensatorów. Zwykle nie stosuj wzoru pokazanego powyżej. Uważa się, że każda kaskada filtra istnieje osobno, wynik przejścia sygnału jest opisany przez charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową.Wykres pokazujący, jak mocno składowa widmowa sygnału zostanie obcięta na wyjściu.
Użytkownikom chcącym dokonać przybliżonych obliczeń zaleca się zapoznanie z pakietem oprogramowania elektronicznego Workbench na komputerze osobistym. Konstrukcja wykonana jest zgodnie z normami angielskimi, należy wziąć pod uwagę niuanse: oznaczenie rezystorów na obwodzie elektrycznym przez zepsuty zygzak. Denominacje, nazwy elementów będą podane w sposób obcy. Nie przeszkadza w korzystaniu z powłoki, która zapewnia operatorowi górę różnych źródeł zasilania.
A co najważniejsze - Electronic Workbench pozwoli Ci ustawić punkty testowe na każdym, w trybie czasu rzeczywistego, spojrzeć na napięcie, prąd, widmo, przebieg. Ma on uzupełnić projekt o amperomierz, woltomierz i inne podobne urządzenia.
Za pomocą tego pakietu oprogramowania można zasymulować sytuację, sprawdzić, jak duże napięcie spada na ogniwo akumulatora. Oszczędza to od kłopotliwych obliczeń, znacznie przyspieszając proces projektowania obwodu. Jednocześnie błędy są wykluczone. Dodanie kondensatorów staje się łatwe i łatwe, a kondensatory zostają natychmiast usunięte. Przykład działania
Ekran przedstawia pulpit elektroniki 5.12 z zamontowanym diagramem okablowania kondensatora. Każda z pojemności 1 mikrofarady, te same elementy są brane do celów demonstracyjnych. Aby każdy mógł łatwo zweryfikować poprawność.
Szeregowa bateria kondensatorów
Najpierw zwrócimy naszą uwagę na źródło. Napięcie AC 60 Hz. W kraju dewelopera jest inny standard niż rosyjski. Zaleca się kliknięcie prawym przyciskiem myszy źródła, przejście do właściwości, ustawienie:
- Częstotliwość( częstotliwość) wynosi 50 Hz zamiast 60 Hz.
- Rzeczywista wartość napięcia( napięcie) 220 woltów zamiast 120.
- Faza( faza-reaktywność imitacja) do podjęcia zgodnie z ich potrzebami.
Dla starterów przydatne będzie przeglądanie właściwości elementów łańcucha.Źródło może dowolnie ustawiać tolerancję napięcia( procentową tolerancję) w procentach. Wystarczy dodać jeden rezystor 1 kΩ, obwód staje się filtrem górnoprzepustowym. Zaleca się, aby nie upraszczać działań.Umieść poprawny znak uziemienia, upewnij się, że obwód jest całkowicie trywialny. W przeciwnym razie wyniki sprawią, że przez długi czas będziesz się dobrze zastanawiać.
Wykreślanie
Filtr górnoprzepustowy zilustrowany przez ekran wykrywa wzrost charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej w zakresie 1 kHz. Po znalezieniu szerokości pasma należy wziąć pod uwagę: skala pionowa jest logarytmiczna. Dlatego też cięcie na poziomie 70% maksimum nie odpowiada siedmiu dziesiątym wysokości płaskiej części szczytu. Fani Avida będą zainteresowani charakterystyką fazową, która znajduje się w oknie poniżej.
Jeden i drugi wykres są tworzone z menu Analiza w sekcji Częstotliwość prądu przemiennego. A także tutaj. .. Fourier. Dostępne, aby zobaczyć widmo sygnału wyjściowego. W naszym przypadku nie będzie nic ciekawego, ponieważ zebraliśmy nudny filtr pasywny, drgania na wejściu są harmoniczne. O wiele bardziej interesujące jest obserwowanie spektrum sygnału impulsowego.
Wykres reakcji
Sekcja przejściowa pokazuje reakcję na zasilanie z przodu napięcia zasilania. Wykres pokazuje proces ładowania akumulatora, z którego wynika stała czasowa na poziomie maksymalnie 0,7.Subtelności są zrozumiałe dla tych, którzy chcą zmontować detektor amplitudy filtra wygładzającego. Jak widać na wykresie, wartość wynosi 250 μs. Parametr jest określany z okna w następujący sposób:
- Uważa się, że dla trzech stałych czasowych obwodu ładunek kondensatorów, rozładowanie wynosi około 95%.
- Łatwo zauważyć, że punkt znajduje się w obszarze 800 μs.
- Podziel wartość na trzy, otrzymasz stałą czasową baterii połączonych szeregowo kondensatorów.
W inny sposób stała czasowa jest obliczana na podstawie iloczynu rezystancji i całkowitej pojemności akumulatora. Korzystając z powyższych wzorów, obliczamy: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Pozostaje pomnożyć wartość przez 1000 omów, otrzymasz 250 μs. Pakiet oprogramowania Electronic Workbench 5.12, z umiejętnym użyciem, pozwala uzyskać dużo wolnego czasu.
Wersja oprogramowania
Pobierz oprogramowanie do obliczeń elektryki oprogramowania
W Internecie jest opinia: autor Electronics Workbench jest spółką zależną od National Instruments Corporation. To nie jest prawda. Z okna praw autorskich wspomnianej aplikacji widać: rozwój realizowany jest przez dział Interactive Image Technologies.
Wyżej wymieniona jednostka stała się niezależna w 1995 roku. Dział skupił się na materiałach reklamowych i szkoleniowych. Elektroniczny stół warsztatowy jest przeznaczony dla studentów z Kanady. Następnie oprogramowanie rozprzestrzeniło się na cały świat, przez jakiś czas nazywane Multisim.
Zaktualizowany program sprzedawany jest przez oficjalnych sprzedawców, lista jest prezentowana na oficjalnej stronie firmy National Instruments: engussia.ni.com/contact. W czasie badania, szczęśliwcy, którzy dostali prawo do zakupu oprogramowania bez opuszczania miasta, nazywamy mieszkańców Moskwy, Sankt Petersburga. Powodzenia decydując się na kontakt z oficjalnymi przedstawicielami, dodano nowe chipy do Multisim:
- Ponad 36 000 elementów układu.
- Umiejętność projektowania obwodów drukowanych w oparciu o zmontowany zespół obwodów elektrycznych.
- Zaawansowane opcje analizy zamiast nędzy pokazanej na screenach, wersja sprzed 20 lat.
