- Condensator în circuitul de serie
- Condensator în circuit paralel
- Condensator în circuite de curent alternativ
Un condensator este una dintre cele mai utilizate componente electronice. Are capacitatea de a stoca energie în interiorul său, sub forma unei sarcini electrice care produce o tensiune statică (diferență de potențial) pe plăcile sale. Pur și simplu, un condensator este similar cu o baterie reîncărcabilă mică. Un condensator este doar o combinație de două plăci conductoare sau metalice plasate paralel și sunt separate electric de un strat izolator bun (numit și Dielectric) alcătuit din hârtie cerată, mică, ceramică, plastic etc.
Există multe aplicații ale condensatorului în electronică, unele dintre ele sunt enumerate mai jos:
- Stocare a energiei
- Condiționarea puterii
- Corecția factorului de putere
- Filtrare
- Oscilatoare
Acum, ideea este cum funcționează un condensator ? Când conectați sursa de alimentare la condensator, acesta blochează curentul continuu din cauza stratului izolator și permite ca tensiunea să fie prezentă pe plăci sub formă de încărcare electrică. Deci, știți cum funcționează un condensator și care sunt utilizările sau aplicația acestuia, dar trebuie să aflați cum să utilizați un condensator în circuitele electronice.
Cum se conectează un condensator în circuit electronic?
Aici, vă vom demonstra conexiunile unui condensator și efectul datorat acestuia cu exemple.
- Condensator în serie
- Condensator în paralel
- Condensator în circuitul de curent alternativ
Condensator în circuitul de serie
Într-un circuit, când conectați condensatori în serie așa cum se arată în imaginea de mai sus, capacitatea totală este scăzută. Curentul prin condensatori în serie este egal (adică i T = i 1 = i 2 = i 3 = i n). Prin urmare, sarcina stocată de condensatori este, de asemenea, aceeași (adică Q T = Q 1 = Q 2 = Q 3), deoarece sarcina stocată de o placă a oricărui condensator provine de la placa condensatorului adiacent din circuit.
Prin aplicarea legii de tensiune a lui Kirchhoff (KVL) în circuit, avem
V T = V C1 + V C2 + V C3… ecuația (1)
După cum știm, Q = CV Deci, V = Q / C
Unde, V C1 = Q / C 1; V C2 = Q / C 2; V C3 = Q / C 3
Acum, la plasarea valorilor de mai sus în ecuația (1)
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3)
Pentru n număr de condensatori în serie, ecuația va fi
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3) +…. + (1 / Cn)
Prin urmare, ecuația de mai sus este ecuația condensatorilor de serie.
Unde, C T = Capacitatea totală a circuitului
C 1… n = Capacitate condensatoare
Ecuația de capacitate pentru două cazuri speciale este determinată mai jos:
Cazul I: dacă există doi condensatori în serie, cu valoare diferită, capacitatea va fi exprimată ca:
(1 / C T) = (C 1 + C 2) / (C 1 * C 2) Sau, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2)… ecuație (2)
Cazul II: dacă există doi condensatori în serie, cu aceeași valoare, capacitatea va fi exprimată ca:
(1 / C T) = 2C / C 2 = 2 / C Sau, C T = C / 2
Exemplu pentru circuitul condensatorului de serie:
Acum, în exemplul de mai jos, vă vom arăta cum să calculați capacitatea totală și căderea individuală a tensiunii RMS pe fiecare condensator.
De asemenea, conform schemei de mai sus există doi condensatori conectați în serie cu valori diferite. Deci, căderea de tensiune pe condensatori este, de asemenea, inegală. Dacă conectăm doi condensatori cu aceeași valoare, căderea de tensiune este de asemenea aceeași.
Acum, pentru valoarea totală a capacității vom folosi formula din ecuația (2)
Deci, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2) Aici, C 1 = 4.7uf și C 2 = 1uf C T = (4.7uf * 1uf) / (4.7uf + 1uf) C T = 4,7uf / 5,7uf C T = 0,824uf
Acum, căderea de tensiune pe condensatorul C 1 este:
VC 1 = (C T / C 1) * V T VC 1 = (0.824uf / 4.7uf) * 12 VC 1 = 2.103V
Acum, căderea de tensiune pe condensatorul C 2 este:
VC 2 = (C T / C 2) * V T VC 2 = (0.824uf / 1uf) * 12 VC 2 = 9.88V
Condensator în circuit paralel
Când conectați condensatori în paralel, atunci capacitatea totală va fi egală cu suma tuturor capacităților condensatorilor. Deoarece placa superioară a tuturor condensatoarelor sunt conectate împreună și placa inferioară. Deci, atingându-se reciproc, suprafața efectivă a plăcii este, de asemenea, mărită. Prin urmare, capacitatea este proporțională cu raportul dintre zonă și distanță.
Prin aplicarea Legii actuale a lui Kirchhoff (KCL) în circuitul de mai sus, i T = i 1 + i 2 + i 3
După cum știm curentul printr-un condensator este exprimat ca;
i = C (dV / dt) Deci, i T = C 1 (dV / dt) + C 2 (dV / dt) + C 3 (dV / dt) Și, i T= (C 1 + C 2 + C 3) * (dV / dt) i T = C T (dV / dt)… ecuație (3)
Din ecuația (3), ecuația capacității paralele este:
C T = C 1 + C 2 + C 3
Pentru n număr de condensatori conectați în paralel, ecuația de mai sus este exprimată ca:
C T = C 1 + C 2 + C 3 +… + Cn
Exemplu pentru circuitul condensatorului paralel
În diagrama de mai jos, există trei condensatori conectați în paralel. Deoarece acești condensatori sunt conectați în paralel, capacitatea echivalentă sau totală va fi egală cu suma capacității individuale.
C T = C 1 + C 2 + C 3 Unde, C 1 = 4.7uf; C 2 = 1uf și C 3 = 0.1uf Deci, C T = (4.7 +1 + 0.1) uf C T = 5.8uf
Condensator în circuite de curent alternativ
Când un condensator este conectat la sursa de curent continuu, atunci condensatorul începe să se încarce încet. Și, când tensiunea curentă de încărcare a unui condensator este egală cu tensiunea de alimentare, se spune că este complet încărcată. Aici, în această stare, condensatorul funcționează ca o sursă de energie atâta timp cât este aplicată tensiunea. De asemenea, condensatorii nu permit curentului să treacă prin el după ce acesta se încarcă complet.
Ori de câte ori, tensiunea de curent alternativ este furnizată condensatorului așa cum se arată în circuitul pur capacitiv de mai sus. Apoi, condensatorul se încarcă și se descarcă continuu la fiecare nivel de tensiune nou (încărcări la nivelul de tensiune pozitivă și descărcare la nivelul de tensiune negativă). Capacitatea condensatorului în circuitele de curent alternativ depinde de frecvența tensiunii de intrare furnizate circuitului. Curentul este direct proporțional cu rata de schimbare a tensiunii aplicată circuitului.
i = dQ / dt = C (dV / dt)
Diagrama fazorală a condensatorului în circuitul alternativ
După cum vedeți diagrama fazorală a condensatorului de curent alternativ în imaginea de mai jos, curentul și tensiunea sunt reprezentate în undă sinusoidală. La observare, la 0⁰ curentul de încărcare este la valoarea sa maximă din cauza creșterii constante a tensiunii în direcție pozitivă.
Acum, la 90⁰ nu există curent de curent prin condensator, deoarece tensiunea de alimentare ajunge la valoarea maximă. La 180⁰ tensiunea începe să scadă încet la zero și curentul ajunge la valoarea maximă în direcție negativă. Și, din nou, încărcarea atinge valoarea maximă la 360⁰, deoarece tensiunea de alimentare este la valoarea sa minimă.
Prin urmare, din forma de undă de mai sus putem observa că curentul conduce tensiunea cu 90⁰. Deci, putem spune că tensiunea de curent alternativ întârzie curentul cu 90⁰ într-un circuit de condensator ideal.
Reactanța condensatorului (Xc) în circuitul de curent alternativ
Luați în considerare schema de circuit de mai sus, deoarece știm că tensiunea de intrare AC este exprimată ca, V = V m Sin wt
Și, încărcarea condensatorului Q = CV, Deci, Q = CV m Sin wt
Și, curent printr-un condensator, i = dQ / dt
Asa de, i = d (CV m Sin wt) / dt i = C * d (V m Sin wt) / dt i = C * V m Cos wt * w i = w * C * V m Sin (wt + π / 2) la, wt = 0 sin (wt + π / 2) = 1 prin urmare, i m = wCV m V m / i m = 1 / wC
După cum știm, w = 2πf
Asa de, Reactanța capacitivă (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC
Exemplu pentru reactanța capacitivă în circuitul de curent alternativ
diagramă
Să luăm în considerare valoarea C = 2.2uf și tensiunea de alimentare V = 230V, 50Hz
Acum, reactanța capacitivă (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC Aici, C = 2.2uf și f = 50Hz Deci, Xc = 1/2 * 3.1414 * 50 * 2.2 * 10 -6 Xc = 1446.86 ohm