Seriële condensatorverbinding

-serie condensatoraansluiting - een batterij die wordt gevormd door een reeks condensatoren. Er is geen vertakking, de uitvoer van één element is verbonden met de invoer van de volgende.

Fysieke processen met een seriële verbinding

Met een seriële verbinding van condensatoren is de lading van elk equivalent. Vanwege het natuurlijke principe van balans. Alleen extreme platen zijn verbonden met de bron, andere worden geladen door de ladingen daartussen opnieuw te verdelen. Met behulp van gelijkheid vinden we:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, waarvan we schrijven:

U1 / U2 = C2 / C1.

Spanningen tussen condensatoren zijn omgekeerd evenredig met nominale capaciteiten verdeeld. Kortom, beide vormen de netspanning. Tijdens het ontladen kan het ontwerp lading leveren q ongeacht hoeveel condensatoren in serie zijn aangesloten. De capaciteit van de batterij wordt gevonden aan de hand van de formule:

C = q / u = q /( U1 + U2), in de plaats van de hierboven gegeven uitdrukkingen, leidend tot een gemeenschappelijke noemer:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Berekening van de totale batterijcapaciteit van de

Wanneer de condensatoren in serie zijn geschakeld, wordt het tegenovergestelde van de nominale capaciteiten aan de batterij toegevoegd. De laatste uitdrukking reduceren tot een gemeenschappelijke noemer, fracties verdraaien, krijgen we:

С = C1C2 /( C1 + C2).

De uitdrukking wordt gebruikt om de batterijcapaciteit te vinden. Als er meer dan twee condensatoren zijn, wordt de formule gecompliceerder. Om het antwoord te vinden, worden de nominale waarden samen vermenigvuldigd, de teller van de breuk komt naar buiten. Plaats in de noemer paarsgewijs werken van twee denominaties, die door combinaties gaan. In de praktijk is het soms handiger om door middel van inverse waarden te berekenen. Het resultaat is een gesplitste eenheid.

De formule is sterk vereenvoudigd als de accuclassificaties hetzelfde zijn. Het is alleen nodig om de figuur te delen door het totale aantal elementen, waardoor de resulterende waarde wordt verkregen. De spanning zal gelijkmatig worden verdeeld, daarom is het voldoende om de voedingswaarde gelijkmatig te verdelen in een totaal aantal. Wanneer de batterij van stroom wordt voorzien door 12 volt, zullen 4 tanks, 3 volt op elke batterij vallen.

We zullen één vereenvoudiging maken voor het geval dat de waarderingen gelijk zijn, één condensator is ingeschakeld om het resultaat aan te passen. Dan kan de maximale spanning van elk element ongeveer worden gevonden door de bronspanning te delen door een kleinere hoeveelheid. Het resultaat zal zijn met een beruchte marge. Wat de variabele capaciteit betreft, zijn de eisen veel strenger. In het ideale geval overlapt de bedrijfswaarde de bronspanning.

De behoefte aan een seriële verbinding

Op het eerste gezicht lijkt het idee om condensatoren op een sequentiële manier met een batterij te verbinden zinloos. Het eerste voordeel is duidelijk: de eisen voor de maximale spanning van de platen vallen. Meer werkspanning, duurder product. Op dezelfde manier wordt de wereld gezien door een radioamateur die een aantal laagspanningscondensators bezit, die ijzer willen gebruiken als onderdeel van een hoogspanningscircuit.

Berekening van de effectieve spanningen door een element met behulp van de bovenstaande formules, kan men gemakkelijk het gestelde probleem oplossen. Laten we een voorbeeld overwegen voor meer duidelijkheid:

Laat een batterij met een spanning van 12 volt, drie tanks met nominale waarden van 1, 2 en 4 nF, worden geïnstalleerd. Zoek het voltage wanneer de batterij in serie is aangesloten.

Oplossing:

Om de drie onbekenden te vinden, neemt u de moeite om een ​​gelijk deel van de vergelijking te maken. Het is bekend uit de loop van de hogere wiskunde. Het resultaat ziet er als volgt uit:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, waarvan we schrijven: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, van waaruit het gezien wordt: U2 = 2U

Niet moeilijk op te merken, we zullen de laatste twee uitdrukkingen vervangen voor de eerste, 12 volt uitdrukken door de spanning van de derde condensator. Het blijkt het volgende:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, van waar we vinden, is de spanning van de derde condensator 12/7 = 1.714 volt, U2 - 3.43 volt, U1 - 6.86 volt. De som van de getallen geeft 12, elk minder dan de spanning van de voedingsbatterij. En hoe groter het verschil, hoe kleiner de denominatie van de buren. Uit deze regel volgt: in serie laten lage condensatoren een hogere bedrijfsspanning zien. Voor de duidelijkheid vinden we de nominale waarde van de batterij, en tegelijkertijd illustreren we de formule, omdat het bovenstaande puur verbaal wordt beschreven:

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

De resulterende nominale waarde is kleiner dan elke condensator die een serieverbinding vormt. De regel toont: het maximale effect op de totale capaciteit is kleiner. Daarom, als het nodig is om de volledige classificatie van de batterij aan te passen, zou er een variabele condensator moeten zijn. Anders zal het draaien van de schroef geen grote invloed hebben op het eindresultaat.

We zien nog een valkuil: na aanpassing zal de spanningsverdeling over de condensatoren veranderen. Bereken extreme gevallen zodat de spanning de bedrijfswaarde voor de batterijcomponenten niet overschrijdt.

-software voor onderzoek naar elektrische circuits Naast de online calculators voor het berekenen van de serieverbinding van condensatoren, zijn er ook krachtigere tools. De grote hoeveelheid openbaar beschikbare tools is te wijten aan de terughoudendheid van sites om de programmacode te controleren, wat betekent dat ze fouten bevatten. Het is erg als een container faalt, gebroken door het testen van een verkeerd gemonteerd circuit. Niet het enige nadeel. Soms is het schema veel moeilijker om het complexe onmogelijk te begrijpen.

In sommige instrumenten zijn er hoogfrequente filters met een condensator, aangesloten in cascades. Vervolgens wordt, naast het circuit door de weerstand naar aarde, een serieschakeling van condensatoren op het circuit gevormd. Gebruik de bovenstaande formule meestal niet. Het wordt beschouwd als zijnde, elke cascade van het filter bestaat afzonderlijk, het resultaat van het passeren van het signaal wordt beschreven door de amplitude-frequentiekarakteristiek. Een grafiek die laat zien hoe sterk de spectrale component van het signaal aan de uitgang wordt afgesneden.

Degenen die bij benadering berekeningen willen maken, worden geadviseerd om vertrouwd te raken met het Electronics Workbench-softwarepakket van een pc. Het construct is gemaakt volgens Engelse normen, let op de nuance: de aanduiding van weerstanden op het elektrische circuit door een gebroken zigzag. Denominaties, de namen van de elementen worden op een vreemde manier gespeld. Interfereert niet met het gebruik van de schaal, waardoor de machinist een berg stroombronnen van verschillende soorten heeft.

En het allerbelangrijkste: met Electronics Workbench kunt u testpunten op elk instellen, in real-time modus, kijk naar de spanning, stroom, het spectrum, de golfvorm. Het moet het project aanvullen met een ampèremeter, voltmeter en andere soortgelijke apparaten.

Met dit softwarepakket simuleert u een situatie, ziet u hoeveel stroom er over een batterijcel zakt. Het bespaart u van omslachtige berekeningen, waardoor het proces van het ontwerpen van een schakeling aanzienlijk wordt versneld. Tegelijkertijd zijn fouten uitgesloten. Het wordt eenvoudig en eenvoudig toe te voegen, verwijder condensatoren met directe resultaatevaluatie. Werkvoorbeeld

Het scherm toont het werkblad Electronics Workbench 5.12 met het aansluitschema van de gemonteerde condensator. Elk met een capaciteit van 1 microfarad, dezelfde elementen worden gebruikt voor demonstratiedoeleinden. Zodat iedereen gemakkelijk de juistheid kan verifiëren.

We richten eerst onze aandacht op de bron. Wisselspanning van 60 Hz. In het land van de ontwikkelaar is er een andere standaard dan de Russische. Het wordt aangeraden om met de rechtermuisknop op de bron te klikken, de eigenschappen te bezoeken, in te stellen:

1. De frequentie( frequentie) is 50 Hz in plaats van 60 Hz.
2. De werkelijke waarde van spanning( spanning) is 220 volt in plaats van 120.
3. -fase( fase-reactiviteit imitatie) om te nemen volgens hun behoeften.

Voor primers is het handig om door de eigenschappen van de elementen van de keten te kijken. De bron is vrij om de spanningstolerantie( procenttolerantie) in procenten in te stellen. Het volstaat om een ​​weerstand van 1 kΩ toe te voegen, het circuit wordt een hoogdoorlaatfilter. Het wordt aanbevolen om acties niet te vereenvoudigen. Zet het juiste aardingsmerkteken, zorg ervoor dat: het circuit volledig triviaal is. Anders zullen de resultaten je lang aan het denken zetten.

Het hoogdoorlaatfilter dat door het scherm wordt geïllustreerd, detecteert een toename in de amplitude-frequentiekarakteristiek rond 1 kHz. Bij het vinden van de bandbreedte moet worden overwogen: de verticale schaal is logaritmisch. Daarom komt de snede op het niveau van 70% van het maximum niet overeen met zeven tiende van de hoogte van het vlakke deel van de piek. Avid-fans zullen geïnteresseerd zijn in de fasereactiekarakteristiek die zich in het onderstaande venster bevindt.

De ene en de andere grafieken zijn opgebouwd in het menu Analyse onder de sectie AC-frequentie. En ook hier. .. Fourier. Beschikbaar om het spectrum van het uitgangssignaal te zien. In ons geval is er niets interessants, omdat we een saai passief filter hebben verzameld, de oscillatie aan de ingang is harmonisch. Het is veel interessanter om het spectrum van het pulssignaal te observeren.

Antwoordgrafiek Het gedeelte Transiënt toont de respons op de voeding van de voorzijde van de voedingsspanning. De grafiek toont feitelijk het proces van het laden van de batterij, van waar we de tijdconstante vinden op het niveau van 0.7 maximum. Subtiliteiten zijn begrijpelijk voor diegenen die een afvlakfilteramplitudedetector willen samenstellen. Zoals te zien is in de grafiek, is de waarde 250 μs. De parameter wordt als volgt uit het venster bepaald:

1. Er wordt aangenomen dat voor drie keer de constante van het circuit de lading van de condensatoren, de ontlading ongeveer 95% is.
2. Het valt gemakkelijk op te merken dat het punt zich in de buurt van 800 μs bevindt.
3. Verdeel de waarde in drie, u krijgt de tijdconstante van de batterij van in serie geschakelde condensatoren.

Op een andere manier wordt de tijdconstante berekend door het product van de weerstand en de totale batterijcapaciteit. Met behulp van de bovenstaande formules berekenen we: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Het blijft om de waarde te vermenigvuldigen met 1000 ohm, je krijgt 250 μs. Het softwarepakket Electronics Workbench 5.12, met bekwaam gebruik, maakt veel vrije tijd vrij.

Software voor software-elektrische berekening

Er is een mening over internet: de auteur van Electronics Workbench is een dochteronderneming voor softwareontwikkeling van National Instruments Corporation. Het is niet waar. In het copyrightvenster van de genoemde toepassing ziet u: de ontwikkeling werd uitgevoerd door de afdeling Interactive Image Technologies.

De bovengenoemde eenheid werd onafhankelijk in 1995.De afdeling richtte zich op reclame en trainingsmateriaal. Electronics Workbench is ontworpen voor Canadese studenten. Vervolgens verspreidde het softwareproduct zich wereldwijd, een tijdlang Multisim genoemd.

Het bijgewerkte softwareproduct wordt verkocht door officiële dealers, de lijst wordt gepresenteerd door de officiële site van het bedrijf National Instruments: engussia.ni.com/contact. Op het moment van de studie, de gelukkigen die het recht kregen om software te kopen zonder de stad te verlaten, noemen we de inwoners van Moskou, St. Petersburg. Veel succes besloten om contact op te nemen met de officiële vertegenwoordigers, nieuwe chips zijn toegevoegd aan Multisim:

1. Meer dan 36.000 circuitelementen.
2. Mogelijkheid om printplaten te ontwerpen op basis van de gemonteerde circuits.
3. Geavanceerde analyseopties in plaats van de ellende die wordt weergegeven door schermafbeeldingen, een versie van 20 jaar geleden.