Povezava s serijskim kondenzatorjem

Kondenzatorski priključek serije

- baterija, ki jo sestavlja veriga kondenzatorjev. Ni veje, izhod enega elementa je povezan z vhodom naslednjega.

Fizični procesi s serijsko povezavo

Pri serijski povezavi kondenzatorjev je polnjenje vsakega enakovredno. Zaradi naravnega načela ravnotežja. Samo ekstremne plošče so povezane z virom, druge pa se zaračunavajo s prerazporeditvijo stroškov med njimi. Z enakostjo najdemo:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, iz katerega zapišemo:

U1 / U2 = C2 / C1.

Napetosti med kondenzatorji so porazdeljene obratno sorazmerno z nominalnimi kapacitivnostmi. Skratka, obe sestavljata omrežno napetost. Ob izpraznitvi je konstrukcija sposobna dostaviti polnjenje q ne glede na to, koliko kondenzatorjev je priključenih zaporedno. Kapaciteta akumulatorja je iz formule:

C = q / u = q /( U1 + U2), ki nadomešča zgoraj navedene izraze, kar vodi do skupnega imenovalca:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Izračun skupne zmogljivosti akumulatorja

Ko so kondenzatorji priključeni zaporedno, se bateriji doda nasprotna nazivna zmogljivost. Zmanjšanje zadnjega izraza v skupni imenovalec, obračanje frakcij, dobimo:

С = C1C2 /( C1 + C2).

Izraz se uporablja za iskanje zmogljivosti baterije.Če je več kot dva kondenzatorja, postane formula bolj zapletena. Da bi našli odgovor, se obrazne vrednosti pomnožijo skupaj, števec frakcije pa izide. V imenovalcu vstavite dela po parih dveh apoenov, ki gredo skozi kombinacije. V praksi je včasih bolj priročno izračunati z inverznimi vrednostmi. Rezultat je razdeljena enota.

Formula je zelo poenostavljena, če so ocene baterije enake. Potrebno je samo razdeliti sliko s skupnim številom elementov, tako da dobimo vrednost. Napetost bo enakomerno porazdeljena, zato je dovolj, da se napetost napajanja enakomerno razdeli na skupno število. Ko se baterija napaja z 12 voltov, bodo na vsakega padle 4 rezervoarji, 3 volti.

Poenostavili bomo primer, ko so ocene enake, en kondenzator se vklopi za prilagoditev rezultata. Nato lahko največjo napetost vsakega elementa približno ugotovimo z deljenjem napetosti vira z zmanjšano količino. Rezultat bo z zloglasno mejo. Kar zadeva spremenljivo zmogljivost, so zahteve precej strožje. V idealnem primeru se obratovalna vrednost prekriva z napetostjo vira.

Potreba po serijski povezavi

Na prvi pogled se zdi, da je zamisel o povezovanju kondenzatorjev z baterijo na zaporeden način brez pomena. Prva prednost je očitna: zahteve za maksimalno napetost plošč padejo. Več delovne napetosti, dražji izdelek. Podobno je svet videl tudi radioamater, ki je lastnik številnih nizkonapetostnih kondenzatorjev, ki želijo uporabiti železo kot del visokonapetostnega vezja.

Izračun efektivnih napetosti z elementom z uporabo zgornjih formul, lahko zlahka rešite zastavljeni problem. Vzemimo primer za večjo jasnost:

Naj bo nameščena baterija z napetostjo 12 voltov, trije rezervoarji z nominalnimi vrednostmi 1, 2 in 4 nF.Poiščite napetost, ko je baterija priključena zaporedno.

Rešitev:

Če želite poiskati tri neznane, se potrudite, da naredite enako količino enačbe. Znano je iz tečaja višje matematike. Rezultat bo videti takole:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, iz katerega zapišemo: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, od kod je viden: U2 = 2U

Težko je opaziti, da bomo zamenjali zadnja dva izraza za prvo, izrazili 12 voltov skozi napetost tretjega kondenzatorja. Izkazalo se je naslednje:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, od kod smo našli, napetost tretjega kondenzatorja je 12/7 = 1.714 voltov, U2 - 3.43 voltov, U1 - 6.86 voltov. Vsota številk daje 12, vsak manj kot napetost napajalne baterije. In večja je razlika, manjša je poimenovanje sosedov. Iz tega pravila sledi: nizki kondenzatorji kažejo večjo obratovalno napetost. Za definitivnost najdemo nominalno vrednost akumulatorja in hkrati ponazorimo formulo, ker je zgoraj opisano zgolj verbalno:

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

Nastala nominalna je manjša od vsakega kondenzatorja, ki predstavlja serijsko povezavo. Pravilo kaže: največji učinek na skupno zmogljivost ima manjši učinek. Torej, če je potrebno prilagoditi polno zmogljivost baterije, mora obstajati spremenljiv kondenzator. V nasprotnem primeru obračanje vijaka ne bo imelo velikega vpliva na končni rezultat.

Vidimo še eno past: po prilagoditvi se bo porazdelitev napetosti po kondenzatorjih spremenila. Izračunajte skrajne primere tako, da napetost ne presega obratovalne vrednosti za komponente baterije.

programska oprema za raziskovanje električnih vezij Poleg spletnih kalkulatorjev za izračun serijske povezave kondenzatorjev obstajajo tudi močnejša orodja. Velik minus javno dostopnih orodij je posledica nenaklonjenosti strani, da preverijo programsko kodo, kar pomeni, da vsebujejo napake. Slabo je, če ena posoda ne uspe, prelomljena s procesom preskušanja nepravilno sestavljenega vezja. Ni edina pomanjkljivost. Včasih je sistem veliko težje razumeti kompleks nemogoče.

V nekaterih inštrumentih so na voljo visokofrekvenčni filtri s kondenzatorjem, ki je povezan v kaskadah. Nato se poleg vezja skozi upor na zemljo na vezju tvori tudi serijska povezava kondenzatorjev. Običajno ne uporabite zgornje formule.Šteje se, da vsaka kaskada filtra obstaja ločeno, rezultat prehoda signala je opisan z amplitudno-frekvenčno karakteristiko. Graf, ki prikazuje, kako močno bo spektralna komponenta signala odrezana na izhodu.

Tistim, ki želijo izdelati približne izračune, priporočamo, da se seznanijo s programsko opremo Electronics Workbench za osebni računalnik. Konstrukcija je izdelana v skladu z angleškimi standardi, pazite, da upoštevate nianso: določitev uporov na električnem vezju z zlomljenim cik-cakom. Denominacije, imena elementov bodo napisana na tuji način. Ne posega v uporabo lupine, ki upravljavcu zagotavlja gorske vire različnih vrst energije.

In kar je najpomembnejše - Electronics Workbench vam bo omogočil, da v vsakem trenutku nastavite preskusne točke, v realnem času, pogledate napetost, tok, spekter, valovno obliko. Projekt naj bi dopolnil projekt z ampermetrom, voltmetrom in drugimi podobnimi napravami.

S tem programskim paketom simulirate situacijo, vidite, kako napetost pade čez celico baterije. To prihrani od okornih izračunov, kar močno pospeši proces oblikovanja vezja. Hkrati so napake izključene. Postaja preprosta in enostavna za dodajanje, odstranjevanje kondenzatorjev s takojšnjo oceno rezultatov. Primer delovanja

Zaslon prikazuje namizje Electronics Workbench 5.12 s sestavljenim diagramom ožičenja kondenzatorja. Vsak z zmogljivostjo 1 mikrofarad, se enaki elementi vzamejo za predstavitvene namene. Tako lahko vsakdo zlahka preveri pravilnost.

Najprej usmerimo pozornost na vir. AC napetost 60 Hz. V državi razvijalca, drugačen standard kot ruski. Priporočljivo je, da z desno miškino tipko kliknete vir, obiščete lastnosti, nastavite:

1. Frekvenca( frekvenca) je 50 Hz namesto 60 Hz.
2. Dejanska vrednost napetosti( napetost) 220 voltov namesto 120.
3. Faza( imitacija fazne reaktivnosti), ki jo potrebujete.

Za primerje je koristno pogledati lastnosti elementov verige. Vir lahko prosto nastavi toleranco napetosti( odstotek tolerance) v odstotkih. Dovolj je dodati en 1 k upor, vezje postane visokoprepustni filter. Priporočljivo je, da se ukrepi ne poenostavijo. Postavite pravilno oznako ozemljitve, se prepričajte: vezje je popolnoma nepomembno. V nasprotnem primeru bodo rezultati dolgo razmišljali o težavah.

Visokoprepustni filter, prikazan na zaslonu, zazna povečanje amplitudno-frekvenčne karakteristike v območju 1 kHz. Pri iskanju pasovne širine je treba upoštevati: navpična lestvica je logaritemska. Zato rez v višini 70% največje vrednosti ne ustreza sedmim desetinam višine ravnega dela vrha. Navdušeni oboževalci bodo zanimali karakteristični odziv faze, ki se nahaja v spodnjem oknu.

Eden in drugi grafi so izdelani iz menija Analiza v razdelku AC frekvenca. In tudi tukaj. .. Fourier. Na voljo za prikaz spektra izhodnega signala. V našem primeru ne bo nič zanimivega, ker smo zbrali dolgočasen pasivni filter, oscilacija na vhodu je harmonična. Veliko bolj je zanimivo opazovati spekter pulznega signala.

Odsek Transient prikazuje odziv na napajanje sprednje strani napajalne napetosti. Graf dejansko prikazuje proces polnjenja akumulatorja, od katerega najdemo časovno konstanto na ravni 0,7 največje. Razlike so razumljive tistim, ki želijo sestaviti detektor amplitude filtra za glajenje. Kot je razvidno iz grafa, je vrednost 250 μs. Parameter se določi iz okna, kot sledi:

1. Šteje se, da je za tri časovne konstante vezja polnjenje kondenzatorjev približno 95%.
2. Ni težko opaziti, da je točka v območju 800 μs.
3. Vrednost delite na tri, dobite časovno konstanto baterije iz zaporedno povezanih kondenzatorjev.

Časovno konstanto na drugačen način izračuna zmnožek upora in skupne kapacitete baterije. Z uporabo zgornjih formul izračunamo: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Preostalo je, da pomnožimo vrednost s 1000 ohmov, dobimo 250 μs. Programski paket Electronics Workbench 5.12, s spretno uporabo, sprosti veliko prostega časa.

Pridobite programsko opremo za izračun elektrike programske opreme

Na internetu obstaja mnenje: avtor Electronics Workbench je hčerinska družba za razvoj programske opreme National Instruments Corporation. To ni res. Iz okna avtorskih pravic omenjene aplikacije lahko vidite: razvoj opravi oddelek Interactive Image Technologies.

Omenjena enota je postala neodvisna leta 1995.Oddelek se je osredotočil na oglaševanje in gradiva za usposabljanje. Electronics Workbench je namenjen kanadskim študentom. Potem se je programski izdelek razširil po vsem svetu, nekaj časa imenovan Multisim.

Posodobljen programski izdelek prodajajo uradni trgovci, seznam je predstavljen na uradni strani podjetja National Instruments: engussia.ni.com/contact. V času študije, srečni tisti, ki je dobil pravico do nakupa programske opreme, ne da bi zapustili mesto, imenujemo prebivalce Moskve, Sankt Peterburg. Vso srečo pri odločanju, da se obrnete na uradne predstavnike, so bili dodani novi čipi v Multisim:

1. Več kot 36.000 elementov vezja.
2. Sposobnost oblikovanja tiskanih vezij na osnovi sestavljenega vezja.
3. Napredne možnosti za analizo namesto slabosti, prikazane z zaslonskimi posnetki, različica pred 20 leti.