Seriekondensatoranslutning

-serie kondensatoranslutning - ett batteri som bildas av en kedja av kondensatorer. Det finns ingen gren, utgången av ett element är ansluten till nästa ingång.

Fysiska processer med seriell anslutning

Med en serieanslutning av kondensatorer är laddningen av varje ekvivalent. På grund av den naturliga principen om balans. Endast extrema plattor är anslutna till källan, andra debiteras genom att omfördela avgifterna mellan dem. Med jämställdhet finner vi:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, från vilken vi skriver:

U1 / U2 = C2 / C1.

Voltages mellan kondensatorer fördelas invers proportionellt mot nominella kapacitanser. Sammantaget utgör båda nätspänningen. Vid urladdning kan designen leverera laddning q, oavsett hur många kondensatorer som är anslutna i serie. Batteriets kapacitet finns från formeln:

C = q / u = q /( U1 + U2), ersätter ovanstående uttryck, vilket leder till en gemensam nämnare:

1 / С = 1 / С1 + 1 / С2.

Beräkning av

s totala batterikapacitet När kondensatorerna är anslutna i serie, läggs motsatt av de nominella kapaciteterna till batteriet. Att minska det sista uttrycket till en gemensam nämnare, vridande fraktioner, får vi:

С = C1C2 /( C1 + C2).

Uttrycket används för att hitta batterikapaciteten. Om det finns mer än två kondensatorer blir formeln mer komplicerad. För att hitta svaret multipliceras ansiktsvärdena tillsammans, tributorn av fraktionen kommer ut. I nämnaren sätter parvisa verk av två valörer genom kombinationer. I praktiken är det ibland mer bekvämt att beräkna genom inversvärden. Resultatet är en delad enhet.

Formeln är mycket förenklad om batteriklasserna är desamma. Det är bara nödvändigt att dela upp siffran med det totala antalet element, vilket ger det resulterande värdet. Spänningen fördelas jämnt, därför är det tillräckligt att dela strömförsörjningsvärdet lika med ett totalt antal. När batteriet drivs med 12 volt, kommer 4 tankar, 3 volt att falla på vardera.

Vi gör en förenkling för fallet när värdena är lika, en kondensator är påslagen för att justera resultatet. Då kan maximalspänningen för varje element approximativt hittas genom att dela källspänningen med en reducerad mängd. Resultatet kommer att vara med en ökänd marginal. När det gäller variabel kapacitet är kraven mycket tuffare. Idealiskt överlappar driftsvärdet källspänningen.

Behovet av seriell anslutning

Vid första anblicken verkar tanken att ansluta kondensatorer med ett batteri på ett sekventiellt sätt meningslöst. Den första fördelen är uppenbart: kraven på plåtens maximala spänning faller. Mer arbetsspänning, dyrare produkt. På samma sätt ses världen av en radioamatör som äger ett antal lågspänningskondensatorer, som önskar använda järn som en del av en högspänningskrets.

Beräkning av effektiva spänningar med ett element med ovanstående formler, kan enkelt lösa det problem som uppstår. Låt oss överväga ett exempel för större klarhet:

Låt ett batteri med en spänning på 12 volt, tre tankar med nominella värden på 1, 2 och 4 nF installeras. Hitta spänningen när batteriet är anslutet i serie.

Lösning:

För att hitta de tre okända, ta besväret att skapa lika stor ekvation. Det är känt från kursen av högre matematik. Resultatet ser ut så här:

1. U1 + U2 + U3 = 12;
2. U1 / U2 = 2/1 = 2, från vilken vi skriver: U1 = 2U2;
3. U2 / U3 = 4/2 = 2, varifrån den ses: U2 = 2U

Inte svår att märka, vi kommer att ersätta de två sista uttrycken för det första, vilket uttrycker 12 volt genom spänningen i den tredje kondensatorn. Det visar sig följande:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, varifrån vi finner är spänningen i den tredje kondensatorn 12/7 = 1,714 volt, U2 - 3,43 volt, U1 - 6,86 volt. Summan av siffrorna ger 12, vardera mindre än spänningen i batteriet. Och ju större skillnaden är, desto mindre är näsan på grannarna. Det följer av denna regel: i serie visar låg kondensatorer en högre driftsspänning. För bestämdhet finner vi batteriets nominella värde, samtidigt som vi illustrerar formeln, eftersom ovanstående beskrivs rent verbalt:

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

Den resulterande nominella är mindre än varje kondensator som utgör en serieanslutning. Regeln visar: den maximala effekten på den totala kapaciteten har en mindre. Därför, om det är nödvändigt att justera batteriets fulla betyg, bör det finnas en variabel kondensator. I annat fall kommer det inte att få stor inverkan på det slutliga resultatet.

Vi ser en annan fallgrop: efter justering kommer spänningsfördelningen över kondensatorerna att ändras. Beräkna extrema fall så att spänningen inte överstiger driftsvärdet för batterikomponenterna.

-programvara för att undersöka elektriska kretsar Förutom de elektroniska räknarna för beräkning av serieanslutningen av kondensatorer finns det också kraftfullare verktyg. Den stora minusen av allmänt tillgängliga verktyg beror på att webbplatser inte är motvilliga att kontrollera programkoden, vilket innebär att de innehåller fel. Det är dåligt om en behållare misslyckas, bruten av processen att testa en felaktigt monterad krets. Inte den enda nackdelen. Ibland är systemet svårare att förstå komplexet omöjligt.

I vissa instrument finns det högfrekventa filter med en kondensator ansluten i kaskader. Därefter bildas förutom kretsen genom motståndet till jorden en serieanslutning av kondensatorer på kretsen. Använd vanligtvis inte ovanstående formel. Det anses att varje filterkaskad existerar separat, och resultatet av signalpassningen beskrivs av amplitudfrekvenskaraktäristiken. En graf som visar hur starkt spektralkomponenten av signalen kommer att avklippas vid utgången.

De som önskar göra ungefärliga beräkningar rekommenderas att bekanta sig med Elektronik Workbenchs mjukvarupaket på en persondator. Konstruktionen är gjord enligt engelska standarder, var försiktig med hänsyn till nyansen: beteckningen av motstånd på den elektriska kretsen med en trasig zigzag. Namn på elementen kommer att stavas ut på ett främmande sätt. Inverkar inte på användningen av skalet, vilket ger operatören ett berg av kraftkällor av olika slag.

Och viktigast av allt - Elektronik Workbench låter dig ställa in testpunkter på var och en, i realtidsläge, titta på spänning, ström, spektrum, vågform. Det är tänkt att komplettera projektet med en ammeter, voltmeter och andra liknande enheter.

Med detta mjukvarupaket simulerar du en situation, se hur mycket spänning sjunker över en battericell. Det sparar från besvärliga beräkningar, vilket påskyndar processen för att designa en krets. Samtidigt utesluts fel. Det blir enkelt och enkelt att lägga till, ta bort kondensatorer med omedelbar resultatutvärdering.

arbetsexempel Skärmen visar Elektronik Workbench 5.12-skrivbordet med kopplingsschemat för monteringskondensatorn. Var och en med en kapacitet på 1 mikrofarad tas samma element för demonstrationsändamål. Så att alla lätt kan verifiera korrektheten.

Vi gör vår uppmärksamhet åt källan. AC-spänning på 60 Hz. I utvecklarens land finns en annan standard än de ryska. Det rekommenderas att du högerklickar på källan, besöker egenskaperna, set:

1. Frekvensen( frekvens) är 50 Hz istället för 60 Hz.
2. Det faktiska värdet av spänning( spänning) är 220 volt istället för 120.
3. -fas( fasreaktivitetsimitation) för att ta hänsyn till deras behov.

För primers är det viktigt att titta igenom egenskaperna hos kedjans element. Källan är fri att ställa in spänningstoleransen( procenttolerans) i procent. Det är nog att lägga till ett 1 kΩ motstånd, kretsen blir ett högpassfilter. Det rekommenderas att inte förenkla åtgärder. Sätt rätt markeringsmärke, se till att kretsen är helt trivial. Annars kommer resultaten att få dig att tänka hårt länge.

Högpassfiltret som illustreras av skärmen detekterar en ökning av amplitudfrekvensegenskaperna i området 1 kHz. När man upptäcker bandbredd bör man överväga: Den vertikala skalan är logaritmisk. Därför motsvarar snittet på 70% av maximalt inte sju tiondelar av höjden på den platta delen av toppen. Avid fans kommer att vara intresserade av fasresponskaraktäristiken, som finns i fönstret nedan.

Den ena och den andra grafen är konstruerad från analysmenyn under avsnittet AC Frequency. Och även här. .. Fourier. Tillgänglig för att se spektrumet för utsignalen. I vårt fall kommer det inte finnas något intressant, eftersom vi har samlat in ett tråkigt passivt filter är oscillationen vid ingången harmonisk. Det är mycket mer intressant att observera pulssignalens spektrum.

Response Graph Den Transient sektionen visar svaret på matningen på framsidan av matningsspänningen. Diagrammet visar faktiskt processen att ladda batteriet, varifrån vi hittar tidskonstanten i nivån på 0,7 maximalt. Subtiliteter är förståeligt för dem som vill montera en utjämningsfilteramplituditetsdetektor. Som framgår av diagrammet är värdet 250 μs. Parametern bestäms från fönstret enligt följande:

1. Det anses att för kretskretsens tre tidskonstant är laddningen av kondensatorerna ca 95%.
2. Det är lätt att märka att punkten ligger i området 800 μs.
3. Dela upp värdet i tre, du får tidskonstanten för batteriet av serieanslutna kondensatorer.

På ett annat sätt beräknas tidskonstanten utifrån resistansens och den totala batterikapaciteten. Med hjälp av ovanstående formler beräknar vi: C = 1 μF / 4 = 250 nF.Det återstår att multiplicera värdet med 1000 ohm, du får 250 μs. Programvarupaketet Electronics Workbench 5.12, med skicklig användning, frigör mycket ledig tid.

Få mjukvaruelektrisberäkningsprogramvara

Det finns en åsikt på Internet: författaren till Electronics Workbench är ett dotterbolag till programvaruutveckling av National Instruments Corporation. Det är inte sant. Från upphovsrättsfönstret för den nämnda ansökan kan du se: Utvecklingen görs av avdelningen för Interactive Image Technologies.

Den ovan nämnda enheten blev oberoende år 1995.Avdelningen fokuserade på reklam och träningsmaterial. Elektronik Workbench är utformad för kanadensiska studenter. Sedan spridda mjukvaruprodukten över hela världen, för en tid kallad Multisim.

Den uppdaterade mjukvaruprodukten säljs av officiella återförsäljare. Listan presenteras av den officiella webbplatsen för företaget National Instruments: engussia.ni.com/contact. Vid tidpunkten för studien, de lyckliga som fick rätt att köpa programvara utan att lämna staden, kallar vi boende i Moskva, St Petersburg. Lycka till att ta kontakt med de officiella representanterna, nya chips har lagts till Multisim:

1. Mer än 36.000 kretselement.
2. Förmåga att designa tryckta kretskort baserat på monterad krets.
3. Avancerade analysalternativ istället för den eländighet som visas av skärmdumpar, en version av 20 år sedan.