- Кондензатор у серијском кругу
- Кондензатор у паралелном кругу
- Кондензатор у струјним круговима наизменичне струје
Кондензатор је једна од најчешће коришћених електронских компоненти. Има способност да складишти енергију у себи, у облику електричног набоја који производи статички напон (разлику потенцијала) на својим плочама. Једноставно, кондензатор је сличан малој пуњивој батерији. Кондензатор је само комбинација две проводне или металне плоче постављене паралелно и електрично су одвојене добрим изолационим слојем (такође названим Диелектрични) који се састоји од воштаног папира, лискуне, керамике, пластике итд.
Постоји много примена кондензатора у електроници, неки од њих су наведени у наставку:
- Складиште енергије
- Кондиционирање снаге
- Корекција фактора снаге
- Филтрација
- Осцилатори
Поента је како кондензатор ради ? Када прикључите напајање на кондензатор, он блокира једносмерну струју због изолационог слоја и омогућава напон на плочама у облику електричног наелектрисања. Дакле, знате како кондензатор ради и која је његова употреба или примена, али то морате научити како користити кондензатор у електронским колима.
Како повезати кондензатор у електронски круг?
Овде ћемо вам на примерима приказати везе кондензатора и ефекат који због тога настаје.
- Кондензатор у серији
- Кондензатор у паралели
- Кондензатор у кругу наизменичне струје
Кондензатор у серијском кругу
У колу, када кондензаторе повезујете у серију, као што је приказано на горњој слици, укупни капацитет се смањује. Струја кроз кондензаторе у серији је једнака (тј. И Т = и 1 = и 2 = и 3 = и н). Дакле, наелектрисање које чувају кондензатори је такође исто (тј. К Т = К 1 = К 2 = К 3), јер наелектрисање ускладиштено на плочи било ког кондензатора долази са плоче суседног кондензатора у колу.
Применом Кирцххофф-овог закона напона (КВЛ) у колу имамо
В Т = В Ц1 + В Ц2 + В Ц3 … једначина (1)
Као што знамо, К = ЦВ Дакле, В = К / Ц
Где је В Ц1 = К / Ц 1; В Ц2 = К / Ц 2; В Ц3 = К / Ц 3
Сада, стављањем горњих вредности у једначину (1)
(1 / Ц Т) = (1 / Ц 1) + (1 / Ц 2) + (1 / Ц 3)
За н броја кондензатора у серији једначина ће бити
(1 / Ц Т) = (1 / Ц 1) + (1 / Ц 2) + (1 / Ц 3) +…. + (1 / Цн)
Дакле, горња једначина је једначина серијских кондензатора.
Где је Ц Т = Укупни капацитет круга
Ц 1 … н = капацитивност кондензатора
Једначина капацитета за два посебна случаја утврђена је у наставку:
Случај И: ако постоје два кондензатора у серији, са различитом вредношћу, капацитет ће се изразити као:
(1 / Ц Т) = (Ц 1 + Ц 2) / (Ц 1 * Ц 2) Или, Ц Т = (Ц 1 * Ц 2) / (Ц 1 + Ц 2)… једначина (2)
Случај ИИ: ако постоје два кондензатора у серији, са истом вредношћу капацитет ће бити изражен као:
(1 / Ц Т) = 2Ц / Ц 2 = 2 / Ц Или, Ц Т = Ц / 2
Пример за серијски кондензаторски круг:
У следећем примеру ћемо вам показати како израчунати укупни капацитет и појединачни ефективни пад напона на сваком кондензатору.
Као што је речено, према горњем дијаграму кола постоје два кондензатора повезана у серију са различитим вредностима. Дакле, пад напона на кондензаторима је такође неједнак. Ако спојимо два кондензатора исте вредности, пад напона је такође исти.
Сада ћемо за укупну вредност капацитивности користити формулу из једначине (2)
Дакле, Ц Т = (Ц 1 * Ц 2) / (Ц 1 + Ц 2) Овде је Ц 1 = 4,7 уф и Ц 2 = 1 уф Ц Т = (4,7 уф * 1 уф) / (4,7 уф + 1 уф) Ц Т = 4,7уф / 5,7уф Ц Т = 0,824уф
Сада је пад напона на кондензатору Ц 1:
ВЦ 1 = (Ц Т / Ц 1) * В Т ВЦ 1 = (0.824уф / 4.7уф) * 12 ВЦ 1 = 2.103В
Сада је пад напона на кондензатору Ц 2:
ВЦ 2 = (Ц Т / Ц 2) * В Т ВЦ 2 = (0.824уф / 1уф) * 12 ВЦ 2 = 9.88В
Кондензатор у паралелном кругу
Када паралелно повежете кондензаторе, тада ће укупан капацитет бити једнак збиру свих капацитета кондензатора. Јер су горња плоча свих кондензатора повезане заједно, а доња плоча такође. Дакле, додиром једни с другима повећава се и ефективна површина плоче. Због тога је капацитивност пропорционална односу Површина и удаљеност.
Применом Кирцххофф-овог тренутног закона (КЦЛ) у горе наведеном колу, и Т = и 1 + и 2 + и 3
Као што знамо струја кроз кондензатор се изражава као;
и = Ц (дВ / дт) Дакле, и Т = Ц 1 (дВ / дт) + Ц 2 (дВ / дт) + Ц 3 (дВ / дт) И, и Т= (Ц 1 + Ц 2 + Ц 3) * (дВ / дт) и Т = Ц Т (дВ / дт)… једначина (3)
Из једначине (3), једначина паралелног капацитета је:
Ц Т = Ц 1 + Ц 2 + Ц 3
За н броја паралелно спојених кондензатора, горња једначина изражава се као:
Ц Т = Ц 1 + Ц 2 + Ц 3 +… + Цн
Пример за паралелни круг кондензатора
На доњем дијаграму кола налазе се три паралелно повезана кондензатора. Како су ови кондензатори спојени паралелно, еквивалентни или укупни капацитет биће једнак збиру појединачног капацитета.
Ц Т = Ц 1 + Ц 2 + Ц 3 Где је Ц 1 = 4,7 уф; Ц 2 = 1 уф и Ц 3 = 0,1 уф Дакле, Ц Т = (4,7 +1 + 0,1) уф Ц Т = 5,8 уф
Кондензатор у струјним круговима наизменичне струје
Када је кондензатор повезан на напајање једносмерном струјом, кондензатор почиње полако да се пуни. А, када је напон струје пуњења кондензатора једнак напону напајања, каже се да је потпуно напуњен. Овде, у овом стању кондензатор ради као извор енергије све док је напон под напоном. Такође, кондензатори не дозвољавају да струја пролази кроз њега након што се потпуно напуни.
Кад год се на кондензатор доведе наизменични напон, као што је приказано у горе наведеном чисто капацитивном колу. Тада се кондензатор непрекидно пуни и празни до сваког новог напонског нивоа (пуни се на позитивном напону, а празни на негативном напону). Капацитет кондензатора у круговима наизменичне струје зависи од фреквенције улазног напона који се доводи у коло. Струја је директно пропорционална брзини промене напона примењеног на коло.
и = дК / дт = Ц (дВ / дт)
Фазорски дијаграм за кондензатор у кругу наизменичне струје
Као што видите фазорски дијаграм за кондензатор наизменичне струје на слици испод, струја и напон су представљени у синусном таласу. Посматрајући, при 0⁰ струја пуњења је на врхунцу, јер напон стално расте у позитивном смеру.
Сада на 90⁰ нема струје кроз кондензатор, јер напон напајања достиже максималну вредност. На 180⁰ напон почиње полако да се смањује на нулу, а струја достиже максималну вредност у негативном смеру. И, пуњење поново достиже своју највишу вредност на 360⁰, јер је напон напајања најмањи.
Према томе, из горњег таласног облика можемо приметити да струја води напон за 90⁰. Дакле, можемо рећи да наизменични напон заостаје за струјом за 90⁰ у идеалном колу кондензатора.
Реактанција кондензатора (Ксц) у кругу наизменичне струје
Узмите у обзир горњи дијаграм кола, јер знамо да је напон наизменичне струје изражен као, В = В м Син теж
И, пуњење кондензатора К = ЦВ, Дакле, К = ЦВ м Син вт
И струја кроз кондензатор, и = дК / дт
Тако, и = д (ЦВ м Син вт) / дт и = Ц * д (В м Син вт) / дт и = Ц * В м Цос вт * в и = в * Ц * В м Син (вт + π / 2) ат, вт = 0 син (вт + π / 2) = 1 отуда, и м = вЦВ м В м / и м = 1 / вЦ
Као што знамо, в = 2πф
Тако, Капацитивни реактанс (Ксц) = В м / и м = 1 / 2πфЦ
Пример капацитивног реактанта у кругу наизменичне струје
дијаграм
Размотримо вредност Ц = 2,2уф и напон напајања В = 230В, 50Хз
Сада је капацитивни реактанс (Ксц) = В м / и м = 1 / 2πфЦ Овде, Ц = 2.2уф и ф = 50Хз Дакле, Ксц = 1/2 * 3.1414 * 50 * 2.2 * 10 -6 Ксц = 1446.86 охм