Conectare condensator serial

Conectarea condensatorului

- o baterie formată dintr-un lanț de condensatori. Nu există ramură, ieșirea unui element este conectată la intrarea următorului.

Procese fizice cu conexiune serială

Cu o conexiune serială a condensatoarelor, încărcarea fiecăruia este echivalentă.Datorită principiului natural al echilibrului. Numai plăcile extreme sunt conectate la sursă, altele sunt încărcate prin redistribuirea încărcărilor între ele. Folosind egalitatea, gasim:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, din care scrie:

U1 / U2 = C2 / C1.

Tensiunile între condensatoare sunt distribuite invers proporțional cu capacitățile nominale.În concluzie, amândouă alcătuiesc tensiunea rețelei. La descărcare, designul este capabil să livreze sarcină q indiferent de numărul de condensatori conectați în serie. Capacitatea bateriei se găsește după formula:

C = q / u = q /( U1 + U2), înlocuind expresiile date mai sus, conducând la un numitor comun:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Calculul capacității totale a acumulatorului

Când condensatoarele sunt conectate în serie, la bateria se adaugă opusul capacităților nominale. Reducerea ultimei expresii la un numitor comun, fracționarea fracțiilor, obținem:

С = C1C2 /( C1 + C2).

Expresia este utilizată pentru a găsi capacitatea bateriei. Dacă există mai mult de două condensatoare, formula devine mai complicată.Pentru a găsi răspunsul, valorile față sunt multiplicate împreună, numărătoarea fracțiunii iese.În numitor se pun perechile de două denominațiuni, trecând prin combinații.În practică, este uneori mai convenabil să se calculeze prin valori inverse. Rezultatul este o unitate divizată.

Formula este mult simplificată dacă evaluările bateriilor sunt aceleași. Este necesar doar să împărțiți cifra cu numărul total de elemente, obținând valoarea rezultată.Tensiunea va fi distribuită uniform, prin urmare, este suficient să împărțiți în mod egal puterea de alimentare într-un număr total. Când bateria este alimentată de 12 volți, 4 rezervoare, 3 volți vor cădea pe fiecare.

Vom face o simplificare pentru cazul în care ratingurile sunt egale, un condensator este pornit pentru a ajusta rezultatul. Apoi, tensiunea maximă a fiecărui element poate fi găsită aproximativ prin împărțirea tensiunii sursei cu o cantitate redusă.Rezultatul va fi cu o marjă notorie.În ceea ce privește capacitatea variabilă, cerințele sunt mult mai dure.În mod ideal, valoarea de funcționare se suprapune peste tensiunea sursei.

Necesitatea unei conexiuni seriale

La prima vedere, ideea de a conecta condensatoarele cu o baterie într-o manieră secvențială va părea lipsită de sens. Primul avantaj este evident: cerințele pentru tensiunea maximă a plăcilor sunt în scădere. Tensiune de lucru mai mare, produs mai scump.În mod similar, lumea este văzută de un radioamator care deține un număr de condensatori de joasă tensiune, care doresc să folosească fier ca parte a unui circuit de înaltă tensiune.

Calculând tensiunile efective de către un element folosind formulele de mai sus, se poate rezolva cu ușurință problema prezentată.Să luăm în considerare un exemplu pentru o mai mare claritate:

Să fie instalată o baterie cu o tensiune de 12 volți, trei rezervoare cu valori nominale de 1, 2 și 4 nF.Găsiți tensiunea atunci când bateria este conectată în serie.

Soluție:

Pentru a găsi cele trei necunoscute, faceți probleme pentru a obține o cantitate egală de ecuație. Este cunoscut din cursul matematicii superioare. Rezultatul va arăta astfel:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, din care scrie: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, de unde se vede: U2 = 2U

Nu este greu de observat, vom înlocui ultimele două expresii pentru prima, exprimând 12 volți prin tensiunea celui de-al treilea condensator. Rezultă următoarele:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, de unde găsim, tensiunea celui de-al treilea condensator este 12/7 = 1.714 volți, U2 - 3.43 volți, U1 - 6.86 volți. Suma numerelor dă 12, fiecare mai mică decât tensiunea bateriei de alimentare. Cu cât este mai mare diferența, cu atât este mai mică denominația vecinilor. Rezultă din această regulă: în serie, condensatoarele joase prezintă o tensiune mai mare de funcționare. Din punctul de vedere al certitudinii, găsim valoarea nominală a bateriei și, în același timp, ilustrăm formula, deoarece cele de mai sus sunt descrise pur verbal:

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

Rezultatul nominal este mai mic decât fiecare condensator care constituie o conexiune de serie. Regula arată: efectul maxim asupra capacității totale este unul mai mic. Prin urmare, dacă este necesară ajustarea ratingului complet al bateriei, ar trebui să existe un condensator variabil.În caz contrar, rotirea șurubului nu va avea un impact mare asupra rezultatului final.

Vedem o altă capcană: după ajustare, distribuția de tensiune pe condensatori se va schimba. Calculați cazurile extreme astfel încât tensiunea să nu depășească valoarea de funcționare a componentelor bateriei.

software pentru cercetarea circuitelor electrice În plus față de calculatoarele online pentru calculul conexiunii de serie a condensatoarelor, există și instrumente mai puternice. Minusul mare al instrumentelor disponibile publicului se datorează reticenței site-urilor de a verifica codul programului, ceea ce înseamnă că ele conțin erori. Este rău dacă un container nu reușește, rupt de procesul de testare a unui circuit asamblat necorespunzător. Nu este singurul dezavantaj. Uneori schema este mult mai dificil de înțeles complexul imposibil.

În unele instrumente există filtre de frecvență înaltă care utilizează un condensator conectat în cascadă.Apoi, în plus față de circuit prin rezistor la pământ, o serie de condensatori este format pe circuit. De obicei, nu aplicați formula prezentată mai sus. Se consideră că, fiecare cascadă a filtrului există separat, rezultatul trecerii semnalului este descris de caracteristica de amplitudine-frecvență.Un grafic care arată cât de puternic va fi întreruptă componenta spectrală a semnalului la ieșire.

Cei care doresc să facă calcule aproximative sunt sfătuiți să se familiarizeze cu pachetul software Electronic Workbench al unui computer personal. Construcția este realizată în conformitate cu standardele englezești, având grijă să se țină seama de nuanța: desemnarea rezistențelor pe circuitul electric de către un zig-zag rupt. Denumirile, numele elementelor vor fi redactate într-o manieră străină.Nu interferează cu utilizarea cochiliei, care oferă operatorului un munte de surse de putere de diferite tipuri.

Și cel mai important - Electronic Workbench vă va permite să setați puncte de testare pe fiecare, în modul în timp real, uitați-vă la tensiunea, curentul, spectrul, forma de undă.Acesta ar trebui să completeze proiectul cu un ampermetru, voltmetru și alte dispozitive similare.

Cu acest pachet software, simulați o situație, vedeți cât de mult scade tensiunea în celula bateriei. Economiseste de la calcule greoaie, accelerand foarte mult procesul de proiectare a unui circuit.În același timp, erorile sunt excluse. Se face ușor și simplu de adăugat, scoateți condensatorii cu evaluarea imediată a rezultatelor.

exemplu de lucru Pe ecran se afișează desktopul Electronic Workbench 5.12 cu diagrama de conectare a condensatorului asamblat. Fiecare cu o capacitate de 1 microfarad, aceleași elemente sunt luate în scop demonstrativ. Pentru ca toată lumea să poată verifica cu ușurință corectitudinea.

Mai întâi, ne îndreptăm atenția asupra sursei. Tensiunea AC de 60 Hz.În țara dezvoltatorului, există un standard diferit față de cel rus. Se recomandă să faceți clic dreapta pe sursă, să vizitați proprietățile, setați:

1. Frecvența( frecvența) este 50 Hz în loc de 60 Hz.
2. Valoare actuală de tensiune( tensiune) 220 volți în loc de 120. Faza
3. ( imitație de fază - reactivitate) pentru a lua în funcție de nevoile lor.

Pentru primeri va fi util să privim proprietățile elementelor lanțului. Sursa este liberă să stabilească toleranța de tensiune( toleranță procentuală) în procente. Este suficient să adăugați un rezistor de 1 kΩ, circuitul devenind un filtru de trecere înaltă.Se recomandă să nu simplificați acțiunile. Introduceți semnul corect de împământare, asigurați-vă: circuitul este complet banal.În caz contrar, rezultatele vă vor face să vă gândiți mult timp.

Filtrul de înaltă trecere, ilustrat de ecran, detectează o creștere a caracteristicii de frecvență amplitudine în regiunea de 1 kHz. Atunci când se constată lățimea de bandă trebuie luată în considerare: scara verticală este logaritmică.Prin urmare, tăierea la nivelul de 70% din maxim nu corespunde cu șapte zecimi din înălțimea părții plate a vârfului. Avidii fideli vor fi interesați de caracteristica de răspuns în fază, localizată în fereastra de mai jos.

Graficele unu și celelalte sunt construite din meniul Analiză sub secțiunea Frecvență AC.Și aici, de asemenea. .. Fourier. Disponibil pentru a vedea spectrul semnalului de ieșire.În cazul nostru, nu va fi nimic interesant, deoarece am colectat un filtru pasiv plictisitor, oscilația la intrare este armonică.Este mult mai interesant să observăm spectrul semnalului de impuls.

Secțiunea tranzitorie prezintă răspunsul la alimentarea frontală a tensiunii de alimentare. Graficul arată de fapt procesul de încărcare a bateriei, de unde găsim constanta de timp la nivelul maxim de 0,7.Subtilitățile sunt de înțeles pentru cei care doresc să asambleze un detector de amplitudine a filtrului de netezire. După cum se poate vedea din grafic, valoarea este de 250 μs. Parametrul este determinat din fereastră după cum urmează:

1. Se consideră că pentru trei constante de timp ale circuitului încărcarea condensatoarelor, descărcarea este de aproximativ 95%.
2. Este ușor de observat că punctul este în regiunea de 800 μs.
3. Împărțiți valoarea în trei, obțineți constanta de timp a bateriei condensatoarelor conectate în serie.

În mod diferit, constanta de timp este calculată de produsul rezistenței și capacitatea totală a bateriei. Folosind formulele de mai sus, calculăm: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Rămâne să multiplicați valoarea cu 1000 ohmi, veți obține 250 μs. Pachetul software Electronic Workbench 5.12, cu o abilitate de utilizare, eliberează mult timp liber.

Obțineți software-ul pentru calcul software-ul electric

Există o opinie pe Internet: autorul Electronic Workbench este o filială de dezvoltare software a National Instruments Corporation. Nu este adevărat. Din fereastra de drepturi de autor a aplicației menționate, puteți vedea: dezvoltarea este realizată de departamentul Tehnologii interactive de imagine.

Unitatea menționată a devenit independentă în 1995.Departamentul sa axat pe materiale de publicitate și de formare. Electronice Workbench este proiectat pentru studenții canadieni. Apoi produsul software sa răspândit în întreaga lume, de ceva timp numit Multisim.

Produsul software actualizat este vândut de către dealerii oficiali, lista fiind prezentată de site-ul oficial al companiei National Instruments: engussia.ni.com/contact. La momentul studiului, cei norocoși care au dreptul să cumpere software fără a părăsi orașul, numim locuitorii Moscovei, Sankt-Petersburg. Mult noroc decid sa contacteze reprezentantii oficiali, noi cipuri au fost adaugate la Multisim:

1. Mai mult de 36.000 de elemente de circuit.
2. Abilitatea de a proiecta plăci cu circuite imprimate pe baza circuitelor asamblate.
3. Opțiuni de analiză avansată în locul mizeriei afișate de capturi de ecran, o versiune de 20 de ani în urmă.