Sériové pripojenie kondenzátora

Pripojenie kondenzátorov série

- batéria tvorená reťazou kondenzátorov. Neexistuje žiadna vetva, výstup jedného prvku je pripojený k vstupu ďalšieho.

Fyzické procesy so sériovým pripojením

Pri sériovom pripojení kondenzátorov je náboj každého z nich ekvivalentný.Vzhľadom na prirodzenú rovnováhu. Do zdroja sú pripojené iba extrémne dosky, iné sú nabité prerozdelením nábojov medzi nimi. Pomocou rovnosti nájdeme:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, z ktorých píšeme:

U1 / U2 = C2 / C1.

Napätie medzi kondenzátormi je rozdelené nepriamo úmerné menovitým kapacitám. Stručne povedané, obaja tvoria sieťové napätie. Pri vybíjaní je dizajn schopný nabíjať nabíjanie bez ohľadu na to, koľko kondenzátorov je zapojených do série. Kapacita batérie je zistená pomocou vzorca

C = q / u = q /( U1 + U2), ktorý nahrádza vyššie uvedené výrazy, čo vedie k spoločnému menovateľu:

1 / C = 1 / C1 + 1 / C2.

Výpočet celkovej kapacity akumulátora

Keď sú kondenzátory zapojené do série, do batérie sa pripojí opačný rozsah nominálnych kapacít. Zníženie posledného výrazu na spoločného menovateľa, otáčanie frakcií, získame:

С = C1C2 /( C1 + C2).

Výraz sa používa na vyhľadanie kapacity batérie. Ak existuje viac ako dva kondenzátory, vzorec sa stáva zložitejším. Ak chcete nájsť odpoveď, spoločné čísla sa násobia, čitateľ zlomku vyjde. V menovateli dal párové práce dvoch denominácií, prechádzajúcich kombináciami. V praxi je niekedy vhodnejšie vypočítať pomocou inverzných hodnôt. Výsledkom je rozdelená jednotka. Kondenzátory sériového pripojenia

Vzorec je značne zjednodušený, ak sú menovité hodnoty batérie rovnaké.Je potrebné len rozdeliť číslo o celkový počet prvkov a získať výslednú hodnotu. Napätie sa rozdelí rovnomerne, preto stačí rozdeliť napájanie rovnomerne na celkové číslo. Keď je batéria napájaná 12 voltami, na každej z nich padnú 4 nádrže, 3 volty.

V prípade, že sa hodnoty rovnajú rovnakému, zapíše sa jeden kondenzátor, aby sa výsledok upravil. Potom sa maximálne napätie každého prvku dá nájsť tak, že sa zdrojové napätie rozdelí o znížené množstvo. Výsledok bude so známym rozpätím. Pokiaľ ide o variabilnú kapacitu, požiadavky sú oveľa prísnejšie. V ideálnom prípade prevádzková hodnota prekrýva zdrojové napätie.

Potreba sériového pripojenia

Na prvý pohľad sa myšlienka spojenia kondenzátorov s batériou sekvenčným spôsobom zdajú byť bezvýznamné.Prvá výhoda je zrejmá: požiadavky na maximálne napätie dosiek klesajú.Viac pracovného napätia, drahší produkt. Podobne je svet vidieť aj rádiový amatér, ktorý vlastní niekoľko nízkonapäťových kondenzátorov, ktorí chcú používať železo ako súčasť vysokonapäťového obvodu.

Výpočet efektívneho napätia prvkom pomocou vyššie uvedených vzorcov, môže ľahko vyriešiť vzniknutý problém. Pozrime sa na príklad väčšej zrozumiteľnosti:

Nasaďte batériu s napätím 12 voltov, tri zásobníky s nominálnymi hodnotami 1, 2 a 4 nF.Nájdite napätie, keď je batéria zapojená do série.

Riešenie:

Na nájdenie troch neznámych problémov urobte rovnaké množstvo rovnice. Je známe z priebehu vyššej matematiky. Výsledok bude vyzerať takto:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, z ktorých píšeme: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, odkiaľ je vidieť: U2 = 2U

Nie je ťažké si všimnúť, nahradíme posledné dva výrazy pre prvé, vyjadrujúce 12 voltov cez napätie tretieho kondenzátora. Ukázalo sa to nasledovné:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, odkiaľ sme zistili, napätie tretieho kondenzátora je 12/7 = 1.714 voltov, U2 - 3.43 voltov, U1 - 6.86 voltov. Súčet čísel udáva 12, každý menej ako napätie napájacej batérie. A čím väčší je rozdiel, tým menšie sú mená susedov. Z tohto pravidla vyplýva, že v sérii nízke kondenzátory vykazujú vyššie prevádzkové napätie. Z hľadiska jednoznačnosti nájdeme nominálnu hodnotu batérie a súčasne objasňujeme vzorec, pretože vyššie je opísaný čisto slovne:

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

Výsledná menovitá hodnota je menšia ako každý kondenzátor tvoriaci sériové spojenie. Pravidlo ukazuje, že maximálny účinok na celkovú kapacitu je menší.Preto ak je potrebné nastaviť úplné hodnotenie batérie, mal by existovať premenlivý kondenzátor. V opačnom prípade otáčanie skrutky nebude mať veľký vplyv na konečný výsledok.

Vidíme ďalší stúpanie: po nastavení sa rozdelenie napätia cez kondenzátory zmení.Vypočítajte extrémne prípady, aby napätie nepresiahlo prevádzkovú hodnotu komponentov batérie.

softvér pre skúmanie elektrických obvodov Okrem online kalkulátorov na výpočet sériového pripojenia kondenzátorov existujú aj výkonnejšie nástroje. Veľké mínus verejne dostupných nástrojov je spôsobené neochotou stránok skontrolovať programový kód, čo znamená, že obsahujú chyby. Je zlé, ak zlyhá jeden kontajner, rozbitý procesom testovania nesprávne zostaveného obvodu. Nie je to jediná nevýhoda. Niekedy je schéma oveľa ťažšie pochopiť komplex nemožné.

V niektorých prístrojoch existujú vysokofrekvenčné filtre používajúce kondenzátor, pripojený v kaskádach. Potom sa okrem okruhu cez odpor k zemi vytvorí sériové pripojenie kondenzátorov na obvode. Zvyčajne neplatí vyššie uvedený vzorec. Predpokladá sa, že každá kaskáda filtra existuje samostatne, výsledok prechodu signálu je opísaný amplitúdovo-frekvenčnou charakteristikou. Graf, ktorý ukazuje, ako silno bude spektrálna zložka signálu prerušená na výstupe.

Tí, ktorí chcú vykonať približné výpočty, sa odporúča, aby sa oboznámili so softvérovým balíkom Personal Workbench osobného počítača. Konštrukcia je vyrobená podľa anglických noriem, dávajte pozor na odtieň: označenie rezistorov na elektrickom obvode zlomeným cikcakom. Denominácie, názvy prvkov budú vysvetlené cudzím spôsobom. Nezasahuje do používania plášťa, ktorý poskytuje operátorovi horu rôznych zdrojov energie.

A čo je najdôležitejšie - Elektronický pracovný stôl vám umožní nastaviť testovacie body na každý, v reálnom čase, pozrite sa na napätie, prúd, spektrum, priebeh. Predpokladá sa, že projekt doplní o ampérmetr, voltmetr a iné podobné zariadenia.

S týmto softvérovým balíkom simulujete situáciu, uvidíte, koľko poklesu napätia v bunke batérie.Šetrí z ťažkopádnych výpočtov, výrazne urýchľuje proces navrhovania obvodu. Súčasne sú chyby vylúčené.Zjednodušuje sa jednoduché pridávanie a odstránenie kondenzátorov s okamžitým hodnotením výsledkov. Pracovný príklad

Obrazovka zobrazuje pracovnú plochu Electronic Workbench 5.12 s namontovaným schémou zapojenia kondenzátora. Každý z nich s kapacitou 1 mikrofarad sa používa na demonštračné účely. Aby každý mohol ľahko overiť správnosť.

Najprv venujeme pozornosť zdroju. AC napätie 60 Hz. V krajine developera je iná norma ako ruská.Odporúča sa, aby ste klikli pravým tlačidlom na zdroj, navštívili vlastnosti, nastavte:

1. Frekvencia( frekvencia) je 50 Hz namiesto 60 Hz.
2. Skutočná hodnota napätia( napätie) je 220 voltov namiesto 120.
3. Phase( fáza - reaktivita imitácia), aby sa podľa ich potrieb.

Pre priméry bude užitočné pozrieť sa na vlastnosti prvkov reťazca. Zdroj má možnosť nastaviť toleranciu napätia( percentuálnu toleranciu) v percentách. Stačí pridať jeden odpor 1 kΩ, okruh sa stáva vysoko priechodným filtrom. Odporúčame, aby ste zjednodušili kroky. Vložte správne uzemnenie, uistite sa, že: obvod je úplne triviálny. V opačnom prípade vám výsledky pomôžu dlho premýšľať.

Vysokofrekvenčný filter zobrazený na obrazovke detekuje nárast amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky v oblasti 1 kHz. Pri hľadaní šírky pásma by sa malo zvážiť: vertikálna stupnica je logaritmická.Preto rez v úrovni 70% maxima nezodpovedá sedem desatinám výšky plochých častí vrcholu. Avidoví fanúšikovia sa budú zaujímať o charakteristiku fázovej odozvy, ktorá sa nachádza v nižšie uvedenom okne.

Jeden a druhý graf je vytvorený z ponuky Analýza pod sekciou AC Frequency. A tiež tu. .. Fourier. K dispozícii je spektrum výstupného signálu. V našom prípade nebude nič zaujímavé, pretože sme zhromaždili nudný pasívny filter, kmitanie na vstupe je harmonické.Oveľa zaujímavejšie je pozorovať spektrum impulzného signálu.

Prechodový oddiel zobrazuje odpoveď na napájanie prednej strany napájacieho napätia. Graf skutočne zobrazuje proces nabíjania batérie, odkiaľ nájdeme časovú konštantu na úrovni maximálne 0,7.Jednoduchosť je pochopiteľná pre tých, ktorí chcú zostaviť vyhladzovací filter amplitúdového detektora. Ako je z grafu vidieť, hodnota je 250 μs. Parameter sa určí z okna nasledovne:

1. Predpokladá sa, že pre tri časové konštanty obvodu je náboj kondenzátorov, výboj je približne 95%.
2. Je ľahké si všimnúť, že bod je v oblasti 800 μs.
3. Rozdeľte hodnotu na tri, dostanete časovú konštantu batérie sériovo pripojených kondenzátorov.

Iným spôsobom sa časová konštanta vypočíta podľa výsledku odporu a celkovej kapacity batérie. Pomocou vyššie uvedených vzorcov vypočítame: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Zostáva násobiť hodnotu o 1000 ohmov, dostanete 250 μs. Softvérový balík Electronics Workbench 5.12 so zručným používaním uvoľňuje veľa voľného času.

Získajte softvér na výpočet elektrického softvéru

Na internete je k dispozícii názor: autor elektroniky Workbench je dcérskou spoločnosťou pre vývoj softvéru spoločnosti National Instruments Corporation. Nie je to pravda. Z okna s autorskými právami uvedenej aplikácie môžete vidieť: vývoj je vykonaný oddelením Interactive Image Technologies.

Vyššie uvedená jednotka sa stala nezávislou v roku 1995.Oddelenie sa zameralo na reklamné a školiace materiály. Elektronický pracovný stôl je určený pre kanadských študentov. Potom sa softvérový produkt rozšíril po celom svete, nejaký čas nazývaný Multisim.

Aktualizovaný softvérový produkt je predávaný oficiálnymi predajcami, zoznam je uvedený na oficiálnej stránke spoločnosti National Instruments: engussia.ni.com/contact. V čase štúdie, šťastní, ktorí získali právo kúpiť softvér bez opustenia mesta, voláme obyvateľov Moskvy v Petrohrade. Veľa šťastia sa rozhodlo kontaktovať oficiálnych zástupcov, k Multisimu boli pridané nové čipy:

1. Viac ako 36 000 prvkov obvodu.
2. Schopnosť navrhovať dosky s plošnými spojmi založené na zostavených obvodoch.
3. Rozšírené možnosti analýzy namiesto nepríjemnosti zobrazenej snímkami obrazovky, pred 20 rokmi.