Als er een condensator in het circuit zit, dan is er oscillatie. Wat is wisselstroom?

Wat wisselstroom

Als we gelijkstroom beschouwen, dan is deze misschien niet altijd ideaal constant: de spanning aan de uitgang van de bron kan afhankelijk zijn van de belasting of van de mate van ontlading van de batterij of galvanische batterij. Zelfs bij een constante gestabiliseerde spanning is de stroom in het externe circuit afhankelijk van de belasting, wat wordt bevestigd door de wet van Ohm. Het blijkt dat dit ook niet helemaal gelijkstroom is, maar zo'n stroom is ook niet wisselstroom te noemen, aangezien hij niet van richting verandert.

Een variabele wordt meestal een spanning of stroom genoemd, waarvan de richting en grootte niet veranderen onder invloed externe factoren, laadt bijvoorbeeld, maar vrij "onafhankelijk": zo wordt het geproduceerd door de generator. Bovendien moeten deze wijzigingen periodiek zijn, d.w.z. herhalen na een bepaalde periode, een periode genoemd.

Als de spanning of stroom willekeurig verandert, zonder je zorgen te maken over de periodiciteit en andere patronen, wordt zo'n signaal ruis genoemd. Een klassiek voorbeeld is "sneeuw" op een tv-scherm bij laag on-air signaal... Voorbeelden van enkele periodieke elektrische signalen worden getoond in figuur 1.

Voor Gelijkstroom er zijn slechts twee kenmerken: de polariteit en de spanning van de bron. In het geval van wisselstroom zijn deze twee waarden duidelijk niet voldoende, daarom verschijnen er nog een aantal parameters: amplitude, frequentie, periode, fase.

Foto 1.

Meestal heeft men in de techniek te maken met sinusvormige oscillaties, en niet alleen in de elektrotechniek. Stel je een autowiel voor. Bij gelijkmatig rijden op een goed vlakke weg volgt het midden van het wiel een rechte lijn evenwijdig aan het wegdek. Tegelijkertijd beweegt elk punt aan de omtrek van het wiel op een sinusvormige manier ten opzichte van de zojuist genoemde rechte lijn.

Het voorgaande kan worden bevestigd door figuur 2, die laat zien: grafische methode: constructies van een sinusoïde: die goed leerde tekenen, hij heeft een uitstekend idee van hoe dergelijke constructies worden uitgevoerd.

Figuur 2.

Van een natuurkundecursus op school is bekend dat een sinusoïde de meest voorkomende en geschikte is voor het bestuderen van een periodieke curve. Juist ook sinusoïdale oscillaties worden verkregen, wat te wijten is aan hun mechanische structuur.

Figuur 3 toont een grafiek van sinusvormige stroom.

Figuur 3.

Het is gemakkelijk te zien dat de grootte van de stroom verandert met de tijd, daarom wordt de ordinaat-as in de figuur aangegeven als i (t), wat een functie is van de stroom versus de tijd. De volledige periode van de stroom wordt aangegeven door een ononderbroken lijn en heeft een periode T. Als je naar de oorsprong gaat kijken, kun je zien dat de stroom eerst toeneemt, Imax bereikt, door nul gaat, afneemt tot -Imax en vervolgens toeneemt en gaat naar nul. Vervolgens begint de volgende periode, zoals aangegeven door de stippellijn.

Als wiskundige formule het huidige gedrag wordt als volgt geschreven: i (t) = Imax * sin (ω * t ± φ).

Hierin is i (t) de momentane waarde van de stroom, afhankelijk van de tijd, Imax is de amplitudewaarde (maximale afwijking van de evenwichtstoestand), ω is de hoekfrequentie (2 * π * f), φ is de fasehoek.

De hoekfrequentie wordt gemeten in radialen per seconde, de fasehoek φ is in radialen of graden. Dit laatste heeft alleen zin als er twee sinusvormige stromen zijn. In circuits met stroom leidt de spanning bijvoorbeeld met 90˚ of precies een kwart van de periode, zoals weergegeven in figuur 4. Als er maar één sinusvormige stroom is, kunt u deze naar wens langs de ordinaat verplaatsen, en hier verandert niets aan.

Figuur 4. In circuits met een condensator loopt de stroom een ​​kwart tijd voor op de spanning.

De fysieke betekenis van de hoekfrequentie ω is in welke hoek in radialen de sinusoïde in één seconde zal "lopen".

Periode - T is de tijd waarin de sinusoïde één volledige oscillatie zal maken. Hetzelfde geldt voor trillingen met een andere vorm, bijvoorbeeld rechthoekig of driehoekig. Periode wordt gemeten in seconden of kleinere eenheden: milliseconden, microseconden of nanoseconden.

Een andere parameter van elke periodiek signaal, inclusief sinusoïden, dit is de frequentie, hoeveel trillingen het signaal in 1 seconde zal maken. De meeteenheid voor frequentie is de hertz (Hz), genoemd naar de 19e-eeuwse wetenschapper Heinrich Hertz. De frequentie van 1Hz is dus niets meer dan één trilling/seconde. De frequentie van het verlichtingsnetwerk is bijvoorbeeld 50 Hz, dat wil zeggen precies 50 perioden van een sinusvormige passage per seconde.

Als de periode van de stroom bekend is (het is mogelijk), dan zal de frequentie van het signaal helpen om de formule te achterhalen: f = 1 / T. Bovendien, als de tijd wordt uitgedrukt in seconden, is het resultaat in Hertz. Omgekeerd, T = 1 / f, frequentie in Hz, wordt tijd verkregen in seconden. Als de periode bijvoorbeeld 1/50 = 0,02 seconden of 20 milliseconden is. In elektriciteit worden vaak hogere frequenties gebruikt: KHz - kilohertz, MHz - megahertz (duizenden en miljoenen trillingen per seconde), enz.

Alles wat voor stroom is gezegd, geldt ook voor wisselspanning: in Fig. 6 volstaat het om de letter I in U te veranderen. De formule ziet er als volgt uit: u (t) = Umax * sin (ω * t ± ).

Deze uitleg is voldoende om u terug te brengen naar: experimenten met condensatoren en hun fysieke betekenis uitleggen.

De condensator geleidt wisselstroom, die werd getoond in het circuit in figuur 3 (zie artikel -). De helderheid van de lampgloed neemt toe wanneer een extra condensator wordt aangesloten. Bij parallelle verbinding condensatoren, wordt hun capaciteit eenvoudig opgeteld, dus kan worden aangenomen dat de capaciteit Xc afhangt van de capaciteit. Bovendien hangt het ook af van de frequentie van de stroom, en daarom ziet de formule er als volgt uit: Xc = 1/2 * π * f * C.

Uit de formule volgt dat met een toename van de capaciteit van de condensator en de frequentie van de wisselspanning, de reactantie Xc afneemt. Deze afhankelijkheden worden getoond in figuur 5.

Afbeelding 5. Afhankelijkheid reactantie condensator van capaciteit:

Als u de frequentie in Hertz in de formule vervangt en de capaciteit in Farads, is het resultaat in Ohm.

Zal de condensor opwarmen?

Laten we ons nu de ervaring herinneren met een condensator en een elektrische meter, waarom draait hij niet? Het punt is dat de teller telt actieve energie wanneer de consument puur actieve belasting bijvoorbeeld gloeilampen, een waterkoker of een elektrisch fornuis. Voor dergelijke verbruikers zijn de spanning en stroom in fase, hebben hetzelfde teken: als je twee negatieve getallen vermenigvuldigt (spanning en stroom tijdens een negatieve halve cyclus), is het resultaat, volgens de wetten van de wiskunde, nog steeds positief. Daarom is de kracht van dergelijke consumenten altijd positief, d.w.z. gaat in de lading en komt vrij in de vorm van warmte, zoals weergegeven in figuur 6 door de stippellijn.

Figuur 6.

In het geval dat een condensator in het wisselstroomcircuit is opgenomen, vallen de stroom en de spanning in fase niet samen: de stroom ligt 90˚ voor op de spanning in fase, wat ertoe leidt dat een combinatie wordt verkregen wanneer de stroom en spanning hebben verschillende tekens.

Figuur 7.

Op deze momenten blijkt de kracht negatief te zijn. Met andere woorden, wanneer het vermogen positief is, wordt de condensator opgeladen en wanneer het negatief is, wordt de opgeslagen energie teruggestuurd naar de bron. Daarom blijken het gemiddeld nullen te zijn en valt er gewoon niets te tellen.

De condensator zal, als hij natuurlijk in goede staat is, zelfs helemaal niet opwarmen. Daarom, vaak de condensator wordt wattloze weerstand genoemd, waardoor het kan worden gebruikt in transformatorloos blokken met laag vermogen voeding. Hoewel dergelijke blokken vanwege hun gevaren niet worden aanbevolen, is het soms nodig om dit te doen.

Alvorens in een dergelijke unit te installeren: dovende condensator:, het moet worden gecontroleerd door simpelweg aan te zetten naar het netwerk: als de condensator niet binnen een half uur opwarmt, kan deze veilig in het circuit worden opgenomen. Anders moet je het gewoon weggooien zonder spijt.

Wat geeft de voltmeter aan?

Tijdens fabricage en reparatie: verschillende apparaten, hoewel niet heel vaak, maar je moet wisselspanningen en zelfs stromen meten. Als de sinusoïde zich zo rusteloos gedraagt, dan omhoog en dan omlaag, wat laat een gewone voltmeter dan zien?

Gemiddelde waarde van het periodieke signaal, in in dit geval sinusoïden, berekend als het gebied begrensd door de abscis en grafische afbeelding signaal gedeeld door 2 * π radialen of de periode van een sinusoïde. Omdat de bovenste en onderste delen precies hetzelfde zijn, maar verschillende tekens hebben, is de gemiddelde waarde van de sinusoïde nul en is het helemaal niet nodig om deze te meten, en zelfs gewoon zinloos.

Dat is waarom meetapparatuur laat ons zien rms-waarde spanning of stroom. RMS is de waarde van de periodieke stroom waarbij bij dezelfde belasting dezelfde hoeveelheid warmte vrijkomt als bij gelijkstroom. Met andere woorden, de lamp schijnt met dezelfde helderheid.

Formules beschrijven het als volgt: Icrk = 0,707 * Imax = Imax / √2 voor spanning, de formule is hetzelfde, het is voldoende om één letter te veranderen Ucrc = 0,707 * Umax = Umax / √2. Het zijn deze waarden die het meetinstrument laat zien. Ze kunnen worden vervangen in formules bij het berekenen volgens de wet van Ohm of bij het berekenen van vermogen.

Maar dit is lang niet alles waartoe een condensator in een AC-netwerk in staat is. Het volgende artikel gaat in op het gebruik van condensatoren in impuls circuits, hoogdoorlaat- en laagdoorlaatfilters, in sinus- en blokgolfgeneratoren.

Een condensator in een AC- of DC-circuit, dat vaak gewoon een geleider wordt genoemd, bestaat uit een paar platen bedekt met een isolatielaag. Als er stroom op dit apparaat wordt gezet, wordt het opgeladen en blijft het enige tijd op zichzelf. De capaciteit hangt grotendeels af van de opening tussen de platen.

De condensator kan op verschillende manieren worden gemaakt, maar de essentie van het werk en de belangrijkste elementen blijven in ieder geval ongewijzigd. Om te begrijpen hoe het werkt, moet u het eenvoudigste model overwegen.

Het eenvoudigste apparaat heeft twee platen: een ervan is positief geladen, de andere - integendeel, negatief. Hoewel deze ladingen tegengesteld zijn, zijn ze gelijk. Ze worden aangetrokken met een bepaalde kracht, die afhangt van de afstand. Hoe dichter de platen bij elkaar staan, hoe groter de aantrekkingskracht tussen de platen. Dankzij deze aantrekkingskracht wordt het opgeladen apparaat niet ontladen.

Het is echter voldoende om een ​​geleider tussen de twee platen te leggen en het apparaat wordt onmiddellijk ontladen. Alle elektronen van de negatief geladen plaat gaan direct over op de positief geladen plaat, waardoor de lading gelijk wordt. Met andere woorden, om de lading van de condensator te verwijderen, is het alleen nodig om twee van zijn platen te sluiten.

Er zijn twee soorten elektrische circuits: permanent of variabelen... Het hangt allemaal af van hoe de elektrische stroom erin stroomt. De apparaten op deze circuits gedragen zich anders.

Om te overwegen hoe een condensator zich in een DC-circuit zal gedragen, hebt u het volgende nodig:

1. Neem de voeding constante spanning en bepaal de spanningswaarde. Bijvoorbeeld "12 volt".
2. Installeer een gloeilamp die geschikt is voor dezelfde spanning.
3. Installeer een condensator in het netwerk.

Er is geen effect: de lamp gaat niet branden en als u de condensator uit het circuit verwijdert, gaat het licht branden. Als het apparaat is aangesloten op het AC-netwerk, zal het gewoon niet sluiten, daarom kan hier geen elektrische stroom passeren. Permanent - kan niet door het netwerk gaan, inclusief de condensator. Het is allemaal de schuld van de platen van dit apparaat, of liever, het diëlektricum dat deze platen scheidt.

U kunt er ook op andere manieren voor zorgen dat er geen spanning in het constante stroomnet staat. Je kunt alles op het netwerk aansluiten, het belangrijkste is dat er een bron van constante elektrische stroom in het circuit is opgenomen. Een element dat de afwezigheid van spanning in het netwerk of, omgekeerd, de aanwezigheid ervan aangeeft, kan ook elk elektrisch apparaat zijn. Hiervoor kun je het beste een gloeilamp gebruiken: deze gaat branden als er stroom staat en gaat niet branden als er geen spanning op het netwerk staat.

Geconcludeerd kan worden dat de condensator zelf geen gelijkstroom kan geleiden, maar deze conclusie is onjuist. In feite verschijnt de elektrische stroom onmiddellijk nadat de spanning is aangelegd, maar deze verdwijnt onmiddellijk. In dit geval gaat het binnen een paar fracties van een seconde voorbij. De exacte duur hangt af van hoe groot het apparaat is, maar hier wordt meestal geen rekening mee gehouden.

Om te bepalen of een elektrische wisselstroom zal passeren, is het noodzakelijk om het apparaat op het juiste circuit aan te sluiten. In dit geval moet de belangrijkste elektriciteitsbron een apparaat zijn dat precies een elektrische wisselstroom genereert.

Constante elektriciteit gaat niet door de condensator, maar de variabele daarentegen stroomt, en het apparaat weerstaat constant de elektrische stroom die er doorheen gaat. De grootte van deze weerstand is gerelateerd aan de frequentie. De relatie is hier omgekeerd evenredig: hoe lager de frequentie, hoe hoger de weerstand. als het moet bron van elektrische wisselstroom sluit de conder, dan grootste waarde spanning hier zal afhangen van de sterkte van de stroom.

Om ervoor te zorgen dat de condensator een elektrische wisselstroom kan geleiden, bestaat de eenvoudigste schakeling uit:

• Huidige bron. Het moet variabel zijn.
• Verbruiker van elektrische stroom. Het is het beste om een ​​lamp te gebruiken.

Het is echter de moeite waard om één ding te onthouden: de lamp gaat alleen branden als het apparaat een vrij grote capaciteit heeft. De wisselstroom heeft zo'n effect op de condensator dat het apparaat begint op te laden en te ontladen. En de stroom die tijdens het opladen door het netwerk vloeit, verhoogt de temperatuur van de gloeidraad van de lamp. Als gevolg hiervan gloeit het.

De laadstroom hangt grotendeels af van de capaciteit van het apparaat dat is aangesloten op het AC-netwerk. De afhankelijkheid is recht evenredig: hoe meer capaciteit het heeft, hoe meer omvang, kenmerkend voor de oplaadstroomsterkte. Om hiervan overtuigd te zijn, volstaat het om de capaciteit te vergroten. Onmiddellijk daarna zal de lamp helderder gaan gloeien, omdat de gloeidraden meer verwarmd zullen worden. Zoals u kunt zien, gedraagt ​​​​de condensator, die fungeert als een van de elementen van het AC-circuit, zich anders dan een constante weerstand.

Wanneer een AC-condensator is aangesloten, beginnen meer complexe processen plaats te vinden. Een hulpmiddel zoals een vector zal u helpen ze beter te begrijpen. Het belangrijkste idee van de vector is in dit geval dat het mogelijk is om de waarde van een in de tijd variërend signaal weer te geven als het product van een complex signaal, wat een functie is van de as die tijd en complex getal, die daarentegen niets met tijd te maken heeft.

Omdat vectoren worden weergegeven door een bepaalde waarde en een hoek, kunnen ze worden getekend in de vorm van een pijl die in het coördinatenvlak roteert. De spanning op het apparaat blijft iets achter bij de stroom, en beide vectoren, waarmee ze worden aangeduid, draaien op een vlak tegen de uurwijzers.

Een condensator in een AC-netwerk kan periodiek worden opgeladen: hij krijgt ofwel een soort lading, of hij geeft hem juist op. Dit betekent dat de geleider en de bron van elektrische wisselstroom in het netwerk voortdurend elektrische energie met elkaar uitwisselen. Dit type elektriciteit wordt in de elektrotechniek reactief genoemd.

De condensator laat geen constante elektrische stroom door het netwerk. In dit geval zal hij een weerstand hebben die gelijk is aan oneindig. Door dit apparaat kan een elektrische wisselstroom gaan. In dit geval heeft de weerstand een eindige waarde.

Waarin de dynamo een sinusvormige spanning genereert. Laten we in volgorde analyseren wat er in het circuit zal gebeuren als we de sleutel sluiten. We zullen het eerste moment beschouwen waarop de generatorspanning gelijk is aan nul.

In het eerste kwartaal van de periode zal de spanning op de klemmen van de generator toenemen, beginnend bij nul, en de condensator begint op te laden. Er zal een stroom in het circuit verschijnen, echter op het eerste moment van opladen van de condensator, ondanks het feit dat de spanning op zijn platen net is verschenen en nog steeds erg klein is, zal de stroom in het circuit (laadstroom) het grootst zijn. Naarmate de condensatorlading toeneemt, neemt de stroom in het circuit af en bereikt deze nul op het moment dat de condensator volledig is opgeladen. In dit geval wordt de spanning op de condensatorplaten, die strikt de generatorspanning volgt, op dit moment het maximum, maar van het tegenovergestelde teken, dat wil zeggen, deze is gericht op de generatorspanning.

Rijst. 1. Verandering in stroom en spanning in een circuit met een capaciteit

Dus de stroom met grootste kracht snelt kosteloos een condensator binnen, maar begint onmiddellijk af te nemen als de condensatorplaten gevuld zijn met ladingen en tot nul daalt, waardoor deze volledig wordt opgeladen.

Laten we dit fenomeen vergelijken met wat er gebeurt met de stroming van water in een pijp die twee communicerende vaten verbindt (Fig. 2), waarvan er een vol is en de andere leeg. Men hoeft alleen maar op de klep te drukken die de weg van het water blokkeert, aangezien water onmiddellijk uit het linker vat onder grote druk door de pijp in het lege rechter vat stroomt. De waterdruk in de leiding zal echter onmiddellijk beginnen af ​​te zwakken als gevolg van de egalisatie van de niveaus in de vaten, en zal tot nul dalen. De waterstroom stopt.

Rijst. 2. De verandering in de waterdruk in de pijp die de communicerende vaten verbindt, is vergelijkbaar met de verandering in de stroom in het circuit tijdens het opladen van de condensator

Evenzo stroomt de stroom eerst in een ongeladen condensator en zwakt vervolgens geleidelijk af naarmate deze wordt opgeladen.

Met het begin van het tweede kwartaal van de periode, wanneer de generatorspanning eerst langzaam begint en daarna steeds sneller afneemt, zal de geladen condensator worden ontladen naar de generator, wat een ontlaadstroom in het circuit zal veroorzaken. Naarmate de generatorspanning afneemt, wordt de condensator meer en meer ontladen en neemt de ontlaadstroom in het circuit toe. De richting van de ontlaadstroom in dit kwartaal van de periode is tegengesteld aan de richting van de laadstroom in het eerste kwartaal van de periode. Dienovereenkomstig bevindt de huidige curve, die de nulwaarde heeft gepasseerd, zich nu onder de tijdas.

Tegen het einde van de eerste halve cyclus nadert de spanning op de generator, evenals op de condensator, snel nul en bereikt de stroom in het circuit langzaam zijn maximale waarde... Onthoud dat de grootte van de stroom in het circuit groter is, hoe groter de waarde van de lading die langs het circuit wordt gedragen, het zal duidelijk worden waarom de stroom zijn maximum bereikt wanneer de spanning op de condensatorplaten, en dus de lading van de condensator, neemt snel af.

Met het begin van het derde kwartaal van de periode begint de condensator opnieuw op te laden, maar de polariteit van zijn platen, evenals de polariteit van de generator, verandert "en het tegenovergestelde, en de stroom, blijft in dezelfde stromen richting, begint af te nemen naarmate de condensator oplaadt.Aan het einde van het derde kwartaal van de periode, wanneer de spanningen over de generator en condensator hun maximum bereiken, gaat de stroom naar nul.

In het laatste kwart van de periode daalt de spanning, die afneemt, tot nul en de stroom, die van richting in het circuit is veranderd, bereikt zijn maximale waarde. Dit is waar de periode eindigt, waarna de volgende begint, precies de vorige herhalend, enzovoort.

Dus, onder invloed van de wisselspanning van de generator wordt de condensator twee keer opgeladen tijdens de periode (het eerste en derde kwart van de periode) en tweemaal de ontlading (het tweede en vierde kwart van de periode). Maar aangezien de ene na de andere wissel telkens gepaard gaat met het passeren van de laad- en ontlaadstromen door het circuit, kunnen we concluderen dat het met een capaciteit door het circuit gaat.

U kunt dit controleren op het volgende: eenvoudige ervaring... Sluit een condensator met een capaciteit van 4-6 microfarads aan op het lichtnet via een elektrische gloeilamp van 25 W. Het lampje gaat branden en gaat pas uit als het circuit is verbroken. Dit suggereert dat er een wisselstroom door het circuit met de condensator is gegaan. Het ging echter natuurlijk niet door het diëlektricum van de condensator, maar vertegenwoordigde op elk moment een laadstroom of een condensatorontladingsstroom.

Het diëlektricum wordt, zoals we weten, gepolariseerd onder invloed van een elektrisch veld dat erin ontstaat wanneer de condensator wordt opgeladen, en de polarisatie ervan verdwijnt wanneer de condensator wordt ontladen.

In dit geval dient het diëlektricum met de daarin optredende verplaatsingsstroom voor de wisselstroom als een soort voortzetting van het circuit, en voor de constante verbreekt het het circuit. Maar de biasstroom wordt alleen gevormd binnen het diëlektricum van de condensator, en daarom vindt de end-to-end overdracht van ladingen langs het circuit niet plaats.

De weerstand die een condensator biedt tegen wisselstroom hangt af van de waarde van de capaciteit van de condensator en van de frequentie van de stroom.

Hoe groter de capaciteit van de condensator, hoe meer lading gedragen langs het circuit tijdens het laden en ontladen van de condensator, en dus hoe groter de stroom in het circuit. Een toename van de stroom in het circuit geeft aan dat de weerstand is afgenomen.

Vandaar, met een toename van de capaciteit neemt de weerstand van het circuit tegen wisselstroom af.

De toename verhoogt de hoeveelheid lading die door het circuit wordt gedragen, omdat de lading (evenals de ontlading) van de condensator sneller moet plaatsvinden dan bij een lage frequentie. Tegelijkertijd is een toename van de hoeveelheid overgedragen lading per tijdseenheid gelijk aan een toename van de stroom in het circuit en bijgevolg een afname van de weerstand.

Als we op de een of andere manier de frequentie van de wisselstroom geleidelijk verminderen en de stroom tot constant verminderen, dan zal de weerstand van de condensator in het circuit geleidelijk toenemen en oneindig groot worden (open circuit) tegen de tijd dat deze verschijnt.

Vandaar, naarmate de frequentie toeneemt, neemt de weerstand van de condensator tegen wisselstroom af.

Net zoals de weerstand van een spoel tegen wisselstroom inductief wordt genoemd, wordt de weerstand van een condensator capacitief genoemd.

Dus, de capacitieve weerstand is groter, hoe lager de capaciteit van het circuit en de frequentie van de stroom die het levert.

Capacitieve weerstand wordt aangeduid als Xc en wordt gemeten in ohm.

De afhankelijkheid van de capacitieve weerstand van de frequentie van de stroom en de capaciteit van het circuit wordt bepaald door de formule Xc = 1 /, waar - circulaire frequentie gelijk aan het product van 2π F, C is de capaciteit van het circuit in farads.

Capacitieve weerstand is, net als inductief, reactief van aard, omdat de condensator de energie van de stroombron niet verbruikt.

De formule voor een circuit met een capaciteit is I = U / Xc, waarbij I en U de effectieve waarden zijn van stroom en spanning; Xc is de capacitieve weerstand van het circuit.

De eigenschap van condensatoren om te voorzien: grote weerstand stromen van lage frequentie en gemakkelijk door te geven stromen hoge frequentie veel gebruikt in communicatieapparatuurcircuits.

Met behulp van bijvoorbeeld condensatoren wordt de scheiding bereikt die nodig is voor de werking van de circuits constante stromen en laagfrequente stromen van hoogfrequente stromen.

Als het nodig is om het pad van een laagfrequente stroom naar het hoogfrequente deel van het circuit te blokkeren, is een condensator niet in serie geschakeld grote capaciteit... Hij biedt veel weerstand laagfrequente stroom en tegelijkertijd zendt het gemakkelijk hoogfrequente stroom uit.

Als het nodig is om hoogfrequente stroom te voorkomen, bijvoorbeeld in het voedingscircuit van het radiostation, dan wordt een condensator met grote capaciteit gebruikt, parallel geschakeld met de stroombron. De hoogfrequente stroom gaat in dit geval door de condensator en omzeilt het voedingscircuit van het radiostation.

Actieve weerstand en condensator in het AC-circuit

In de praktijk zijn er vaak gevallen waarin in een circuit in serie staat met een capaciteit. De totale weerstand van het circuit wordt in dit geval bepaald door de formule

Vandaar, impedantie een circuit bestaande uit actieve en capacitieve weerstanden, de wisselstroom is gelijk aan de vierkantswortel van de som van de kwadraten van de actieve en capacitieve weerstanden van dit circuit.

De wet van Ohm blijft geldig voor deze keten I = U / Z.

In afb. 3 toont de curven die de faserelatie tussen stroom en spanning karakteriseren in een circuit dat capacitieve en actieve weerstand bevat.

Rijst. 3. Stroom, spanning en vermogen in een circuit met een condensator en actieve weerstand

Zoals te zien is in de figuur, verhoogt de stroom in dit geval de spanning niet met een kwart van een periode, maar minder, omdat de actieve weerstand de puur capacitieve (reactieve) aard van het circuit schond, zoals blijkt uit de verminderde faseverschuiving . Nu wordt de spanning aan de klemmen van het circuit bepaald als de som van twee componenten: de reactieve component van de spanning uc, die de capacitieve weerstand van het circuit overwint, en de actieve component van de spanning die zijn actieve weerstand overwint .

Hoe groter de actieve weerstand van het circuit, hoe kleiner de faseverschuiving tussen stroom en spanning.

De curve voor het tweemaal veranderen van het vermogen in het circuit (zie Fig. 3) gedurende de periode heeft een negatief teken gekregen, wat, zoals we al weten, een gevolg is van het reactieve karakter van het circuit. Hoe minder reactief circuit, hoe minder de faseverschuiving tussen stroom en spanning en hoe meer vermogen van de stroombron dit circuit verbruikt.

Heren, in het artikel van vandaag wil ik dat graag beschouwen interesse Vraag, hoe wisselstroom condensator... Dit onderwerp is erg belangrijk in elektriciteit, omdat condensatoren in de praktijk alomtegenwoordig zijn in AC-circuits en in dit opzicht is het erg handig om een ​​duidelijk idee te hebben van welke wetten de signalen in dit geval veranderen. We zullen deze wetten vandaag beschouwen en aan het einde zullen we een praktisch probleem oplossen van het bepalen van de stroom door een condensator.

Heer, nu voor ons het meest interessant moment is hoe de spanning over de condensator en de stroom door de condensator aan elkaar gerelateerd zijn voor het geval dat de condensator zich in het AC-signaalcircuit bevindt.

Waarom is het meteen variabel? Ja, simpelweg omdat de condensator in het circuit zit Gelijkstroom onopvallend. Er vloeit pas op het eerste moment stroom doorheen, terwijl de condensator ontladen is. Dan wordt de condensator opgeladen en dat is het, er staat geen stroom (ja hoor ik hoor, ze zijn al gaan roepen dat de lading van de condensator theoretisch oneindig lang meegaat lange tijd, en zelfs het kan lekweerstand hebben, maar voor nu verwaarlozen we dit). Opgeladen condensator voor permanent huidig - Hoe is dat kettingbreuk... Wanneer hebben we een zaak? afwisselend huidig - alles is hier veel interessanter. Het blijkt dat er in dit geval een stroom door de condensator kan vloeien en de condensator is in dit geval als het ware equivalent weerstand met een behoorlijk duidelijke weerstand (als je het voor nu vergeet, vergeet dan eventuele faseverschuivingen daar, daarover hieronder meer). We moeten op de een of andere manier de relatie tussen de stroom en de spanning over de condensator krijgen.

Voor nu gaan we uit van het feit dat er alleen een condensator in het wisselstroomcircuit zit en dat is alles. Zonder andere componenten zoals weerstanden of inductoren. Laat me je eraan herinneren dat in het geval dat we alleen weerstanden in het circuit hebben, zo'n probleem heel eenvoudig wordt opgelost: stroom en spanning zijn met elkaar verbonden via de wet van Ohm. We hebben hier meer dan eens over gesproken. Alles is daar heel eenvoudig: we delen de spanning door de weerstand en we krijgen de stroom. Maar hoe zit het met de condensator? Een condensator is immers geen weerstand. Er is een heel andere fysica van het verloop van processen, dus zomaar met een klap werkt het niet om alleen stroom en spanning met elkaar te verbinden. Toch moet dit gebeuren, dus laten we proberen te speculeren.

Laten we eerst teruggaan. Ver terug. Zelfs heel ver weg. Naar het allereerste, allereerste mijn artikel op deze site. Oldtimers moeten onthouden dat dit een artikel was over stroomsterkte. Hier in dit artikel was er een interessante uitdrukking die de sterkte van de stroom en de lading die door de doorsnede van de geleider vloeide met elkaar verbond. Dit is de uitdrukking

Iemand zou kunnen beweren dat in dat artikel over de huidige sterkte, de opname door was q en t- enkele zeer kleine hoeveelheden lading en de tijd die deze lading nodig heeft om door de doorsnede van de geleider te gaan. Hier gebruiken we echter de notatie via dq en dt- via differentiëlen. Zo'n idee zullen we in de toekomst nodig hebben. Als je niet diep in de jungle van Matan gaat, dan in feite dq en dt hier zijn niet bijzonder verschillend van q en t... Natuurlijk kunnen mensen die diep thuis zijn in hogere wiskunde tegen deze stelling ingaan, maar nu wil ik me niet op deze dingen concentreren.

Dus we herinnerden ons de uitdrukking voor de huidige sterkte. Laten we nu onthouden hoe de capaciteit van een condensator aan elkaar gerelateerd is. MET, opladen Q die hij in zichzelf heeft opgehoopt, en de spanning jij op de condensor, die in dit geval werd gevormd. Welnu, we herinneren ons dat als een condensator op zichzelf een soort lading heeft verzameld, er onvermijdelijk een spanning op zijn platen zal ontstaan. We hebben het hier ook al eerder over gehad, hier in dit artikel. We hebben deze formule nodig, die alleen lading met spanning verbindt

Laten we de lading van een condensator uitdrukken met deze formule:

En nu is de verleiding groot om deze uitdrukking te vervangen door de condensatorlading in de vorige formule voor de stroomsterkte. Kijk eens van dichterbij - dan zijn de stroomsterkte, de capaciteit van de condensator en de spanning over de condensator met elkaar verbonden! Laten we deze vervanging zonder verder uitstel doen:

De capaciteit van de condensator bij ons is de waarde permanent... Ze is vastbesloten alleen door de condensator zelf, zijn intern apparaat, type diëlektricum, enzovoort. We hebben dit allemaal uitgebreid besproken in een van de vorige artikelen. Daarom is de capaciteit MET condensator, aangezien het een constante is, kunt u het teken van het differentieel veilig verwijderen (dit zijn de regels voor het werken met dezelfde differentiëlen). Maar met spanning jij dat kan je niet! De spanning over de condensator zal in de loop van de tijd veranderen... Waarom gebeurt dit? Het antwoord is elementair: als de stroom op de condensatorplaten vloeit, zal de lading uiteraard veranderen. Een verandering in lading zal zeker leiden tot een verandering in de spanning over de condensator. Daarom kan de spanning worden beschouwd als een functie van de tijd en kan deze niet onder het differentieel worden verwijderd. Dus, na het uitvoeren van de bovenstaande transformaties, krijgen we het volgende record:

Heren, ik haast me om u te feliciteren - we hebben zojuist ontvangen meest bruikbare uitdrukking, die de spanning verbindt die op de condensator wordt toegepast en de stroom die er doorheen stroomt. Dus als we de wet van verandering in spanning kennen, kunnen we gemakkelijk de wet van verandering in stroom vinden via een condensator door simpelweg de afgeleide te vinden.

Maar hoe zit het met het tegenovergestelde? Stel dat we de wet van verandering in stroom door een condensator kennen en we willen de wet van verandering in spanning erover vinden. Lezers die vertrouwd zijn met wiskunde hebben waarschijnlijk al geraden dat om dit probleem op te lossen, het voldoende is om de hierboven beschreven uitdrukking eenvoudig te integreren. Dat wil zeggen, het resultaat ziet er ongeveer zo uit:

In feite gaan beide uitdrukkingen over hetzelfde. Het is alleen zo dat de eerste wordt toegepast in het geval dat we de wet van verandering in spanning over de condensator kennen en we de wet van verandering in stroom er doorheen willen vinden, en de tweede - wanneer we weten hoe de stroom door de condensator verandert en we willen de wet van verandering in spanning vinden. Voor beter onthouden van deze hele zaak, heren, heb ik een verklarend beeld voor u gemaakt. Het wordt getoond in figuur 1.

Figuur 1 - Verklarende afbeelding

Het geeft in feite in een beknopte vorm conclusies weer die goed zouden zijn om te onthouden.

Heren, let op - de verkregen uitdrukkingen zijn geldig voor elke wet van stroom- en spanningsvariatie. Het hoeft geen sinus, cosinus, blokgolf of iets anders te zijn. Als je een volledig willekeurig, zelfs volledig wild, niet in de literatuur beschreven, de wet van spanningsverandering hebt u (t) toegepast op de condensator, kunt u, door het te differentiëren, de wet van verandering in de stroom door de condensator bepalen. En op dezelfde manier, als je de wet van verandering van stroom door een condensator kent Het) dan kun je, nadat je de integraal hebt gevonden, zien hoe de spanning zal veranderen.

Dus we hebben uitgezocht hoe we stroom en spanning kunnen relateren aan absoluut alle, zelfs de meest krankzinnige, opties om ze te veranderen. Maar sommige speciale gevallen zijn niet minder interessant. Bijvoorbeeld het geval van iemand die al verliefd op ons is geworden sinusvormig huidig. Laten we het nu afhandelen.

Laat de spanning over een condensator met een capaciteit C verandert op deze manier volgens de wet van de sinus

Welke fysieke hoeveelheid achter elke letter in deze uitdrukking zit, hebben we iets eerder in detail geanalyseerd. Hoe zal de huidige dan veranderen? Laten we, gebruikmakend van de reeds opgedane kennis, deze uitdrukking domweg vervangen door onze algemene formule: en vind de afgeleide

Of je kunt zo schrijven

Heren, ik wil u eraan herinneren dat de sinus alleen verschilt van de cosinus doordat de ene in fase 90 graden is verschoven ten opzichte van de andere. Welnu, of, indien uitgedrukt in de taal van de wiskunde, dan ... Het is niet duidelijk waar deze uitdrukking vandaan komt? Google reductie formules... Het ding is handig, het kan geen kwaad om te weten. Beter nog, als je bekend bent met trigonometrische cirkel, daarop is dit alles heel duidelijk te zien.

Heren, ik noteer één moment tegelijk. In mijn artikelen zal ik het niet hebben over de regels voor het vinden van afgeleiden en het nemen van integralen. Ik hoop tenminste algemeen begrip deze momenten die je hebt. Maar zelfs als je niet weet hoe je dit moet doen, zal ik proberen de stof zo te presenteren dat de essentie duidelijk is zonder deze tussentijdse berekeningen. Dus nu hebben we een belangrijke conclusie ontvangen - als de spanning over de condensator verandert volgens de sinuswet, dan zal de stroom erdoorheen veranderen volgens de cosinuswet. Dat wil zeggen, de stroom en spanning over de condensator zijn 90 graden uit fase ten opzichte van elkaar. Daarnaast kunnen we relatief eenvoudig de amplitudewaarde van de stroom vinden (dit zijn de factoren die voor de sinus staan). Nou ja, dat is die piek, dat maximum dat de stroom bereikt. Zoals je kunt zien, hangt het af van de capaciteit. C condensator, de amplitude van de spanning die erop wordt toegepast jij m en frequenties ω ... Dat wil zeggen, hoe groter de aangelegde spanning, hoe groter de capaciteit van de condensator, en de meer frequentie spanningsveranderingen, hoe groter de amplitude de stroom door de condensator bereikt. Laten we een grafiek maken die op één veld de stroom door de condensator en de spanning over de condensator uitzet. Tot nu toe, zonder specifieke cijfers, zullen we alleen het kwaliteitskarakter laten zien. Deze grafiek is weergegeven in figuur 2 (de afbeelding is aanklikbaar).

Figuur 2 - De stroom door de condensator en de spanning over de condensator

In figuur 2 is de blauwe grafiek de sinusvormige stroom door de condensator en de rode grafiek de sinusvormige spanning over de condensator. Uit deze figuur is heel duidelijk te zien dat de stroom vóór de spanning ligt (de pieken van de sinusoïde van de stroom zijn naar links de overeenkomstige pieken van de spanningssinusoïde, dat wil zeggen, eerder).

Laten we het werk nu andersom doen. Laat ons de wet van de huidige verandering weten L (t) via een condensator met een capaciteit C... En laat deze wet ook sinusvormig zijn

Laten we bepalen hoe de spanning over de condensator in dit geval zal veranderen. Laten we onze algemene formule gebruiken met een integraal:

Door de sterkste analogie met de reeds geschreven berekeningen, kan de spanning op deze manier worden weergegeven

Ook hier hebben we wat interessante informatie uit trigonometrie gebruikt die: ... En opnieuw reductie formules zal je te hulp komen als het niet duidelijk is waarom het zo is gegaan.

Welke conclusie kunnen we uit deze berekeningen trekken? En de conclusie is nog steeds dezelfde, die is al gemaakt: de stroom door de condensator en de spanning over de condensator zijn 90 graden in fase verschoven ten opzichte van elkaar. Bovendien worden ze niet zomaar verschoven. Huidig overtreft Spanning. Waarom is dit zo? Wat is de fysica hierachter? Laten we het uitzoeken.

Stel je voor dat ongeladen we hebben de condensator op de spanningsbron aangesloten. Op het eerste moment zit er helemaal geen lading in de condensator: hij is ontladen. En aangezien er geen ladingen zijn, is er ook geen spanning. Maar er is stroom, deze ontstaat onmiddellijk wanneer de condensator op de bron wordt aangesloten. Is het u opgevallen, heren? Er is nog geen spanning (hij heeft nog geen tijd gehad om op te bouwen), maar de stroom is er al... En bovendien is op dit moment van aansluiten de stroom in het circuit maximaal (een ontladen condensator is immers in wezen gelijk aan kortsluiting kettingen). Tot zover de spanningsvertraging van de stroom. Terwijl de stroom vloeit, begint zich een lading op te hopen op de condensatorplaten, dat wil zeggen, de spanning begint te stijgen en de stroom neemt geleidelijk af. En na een tijdje zal er zoveel lading op de platen komen dat de spanning over de condensator gelijk zal zijn aan de spanning van de bron en de stroom in het circuit volledig stopt.

Laten we nu deze pakken opgeladen koppel de condensator los van de bron en sluit deze kort. Wat krijgen we? En praktisch hetzelfde. Op het allereerste moment zal de stroom maximaal zijn en zal de spanning over de condensator hetzelfde blijven zonder veranderingen. Dat wil zeggen, de stroom staat weer vooraan en de spanning verandert daarna. Naarmate de stroom vloeit, zal de spanning geleidelijk afnemen en wanneer de stroom helemaal stopt, wordt deze ook nul.

Voor een beter begrip van de fysica van lopende processen kun je opnieuw gebruik maken van loodgieter analogie... Laten we ons voorstellen dat een geladen condensator een soort tank is, vol met water... Deze tank heeft aan de onderkant een kraan waar je het water doorheen kunt laten lopen. Laten we deze kraan openen. Zodra we hem openen, stroomt het water meteen. En de druk in de tank zal geleidelijk afnemen als het water eruit stroomt. Dat wil zeggen, ruwweg gezegd, het straaltje water uit de kraan loopt voor op de verandering in druk, net zoals de stroom in een condensator de verandering in spanning erover voor is.

Een soortgelijke redenering kan worden uitgevoerd voor een sinusvormig signaal, wanneer de stroom en spanning veranderen volgens de sinuswet, en inderdaad voor elke. De essentie is, hoop ik, duidelijk.

Laten we wat uitgeven praktische berekening wisselstroom door een condensator en grafieken bouwen.

Stel dat we een bron van sinusvormige spanning hebben, dan is de effectieve waarde 220 V en de frequentie 50 Hz... Dat wil zeggen, alles is precies hetzelfde als in onze stopcontacten. Een condensator met een capaciteit van 1 uF... Bijvoorbeeld een filmcondensator K73-17, ontworpen voor een maximale spanning van 400 V (en voor een lagere spanning kunnen condensatoren in geen geval worden aangesloten op een 220 V-netwerk), wordt geproduceerd met een capaciteit van 1 μF. Om een ​​idee te hebben waar we mee te maken hebben, heb ik in figuur 3 een foto van dit dier geplaatst (met dank aan Diamond voor de foto)

Figuur 3 - We zoeken naar stroom door deze condensator

Het is nodig om te bepalen welke amplitude van de stroom door deze condensator zal stromen en om grafieken van stroom en spanning te maken.

Eerst moeten we de wet van spanningsvariatie in het stopcontact opschrijven. Als je je herinnert, amplitude de spanningswaarde is in dit geval ongeveer 311 V. Waarom is dit zo, waar het vandaan komt en hoe je de wet van spanningsvariatie in het stopcontact opschrijft, lees je hier in dit artikel. Het resultaat geven we direct. Dus de spanning in het stopcontact verandert volgens de wet

Nu kunnen we de eerder verkregen formule gebruiken, die de spanning in de uitlaat zal relateren aan de stroom door de condensator. Het resultaat ziet er zo uit

We hebben eenvoudigweg de capaciteit van de condensator gespecificeerd in de voorwaarde, de amplitudewaarde van de spanning en de cirkelvormige frequentie van de netspanning in de algemene formule vervangen. Als resultaat, na vermenigvuldiging van alle factoren, hebben we zo'n wet van huidige verandering

Dus heren. Het blijkt dat de piekwaarde van de stroom door de condensator iets minder dan 100 mA is. Is het veel of weinig? De vraag is niet correct te noemen. Volgens de normen van industriële technologie, waar honderden ampères stroom verschijnen, heel weinig. En voor huishoudelijke apparaten, waar tientallen ampères ook niet ongewoon zijn. Maar zelfs zo'n stroom vormt een groot gevaar voor de mens! Hieruit volgt dat je zo'n condensator niet moet pakken die is aangesloten op een 220 V-netwerk. Dit principe maakt het echter mogelijk om zogenaamde voedingen met een bluscondensator te vervaardigen. Nou ja, dit is een onderwerp voor een apart artikel en hier zullen we het niet over hebben.

Dit is allemaal goed, maar we waren bijna de grafieken vergeten die we moeten bouwen. We moeten dringend verbeteren! Ze worden dus weergegeven in figuur 4 en figuur 5. In figuur 4 kun je de spanningsgrafiek in het stopcontact zien, en in figuur 5 - de wet van stroomvariatie door de condensator die op zo'n stopcontact is aangesloten.

Figuur 4 - De grafiek van de spanning in het stopcontact

Figuur 5 - Grafiek van de stroom door de condensator

Zoals we aan deze figuren kunnen zien, zijn de stroom en spanning 90 graden verschoven zoals ze zouden moeten. En misschien had de lezer een idee - als er een stroom door een condensator vloeit en er wat spanning over valt, is het waarschijnlijk dat er wat stroom op moet worden vrijgelaten. Ik haast me echter om u te waarschuwen - voor een condensator is de situatie absoluut niet op deze manier... Als we een ideale condensator beschouwen, zal de stroom erop helemaal niet worden vrijgegeven, zelfs als er stroom vloeit en de spanning erover daalt. Waarom? Hoezo? Over het - in toekomstige artikelen. En dat was alles voor vandaag. Bedankt voor het lezen, veel succes en tot snel!

Kom bij onze

Bij wisselspanning Op een echte condensator zijn er, naast de verplaatsingsstroom, kleine geleidingsstromen door de dikte van het diëlektricum (bulkstroom) en over het oppervlak (oppervlaktestroom).Geleidingsstromen en diëlektrische polarisatie gaan gepaard met energieverliezen.

Dus, in een echte condensator, samen met een verandering in de energie van het elektrische veld (dit kenmerkt reactief vermogen Q ) door de imperfectie van het diëlektricum vindt een onomkeerbaar conversieproces plaats elektrische energie in warmte, waarvan de snelheid wordt uitgedrukt actief vermogen P ... Daarom moet in het equivalente circuit een echte condensator worden weergegeven door actieve en reactieve elementen.

Het verdelen van een echte condensator in twee elementen is een ontwerptechniek, omdat ze structureel niet van elkaar te onderscheiden zijn. Hetzelfde equivalente circuit heeft echter een echt circuit van twee elementen, waarvan er één alleen wordt gekenmerkt door het actieve vermogen P (Q = 0), de andere - door het reactieve (capacitieve) vermogen Q (P = 0).

Equivalent circuit van een condensator met parallelle aansluiting van elementen

Een echte condensator (met verliezen) kan worden weergegeven equivalent circuit parallelle verbinding actief G en capacitiefB met geleidbaarheid (Fig.13.15), en de actieve geleidbaarheid wordt bepaald door de vermogensverliezen in de condensator G = P / U c 2 , en de capaciteit - door het ontwerp van de condensator. Stel dat de geleidbaarheden G en Bc voor zo'n circuit bekend zijn, en de spanning heeft de vergelijking

u = Umsinωt.

Het is vereist om de stromen in het circuit en het vermogen te bepalen. De studie van een circuit met een actieve weerstand en een circuit met een capaciteit toonde aan dat bij een sinusvormige spanning de stromen daarin ook sinusvormig zijn. Wanneer de takken G en B parallel zijn geschakeld, volgens de eerste wet van Kirchhoff, is de totale stroom i gelijk aan de som van de stromen in de takken met actieve en capacitieve geleiding:

ik = ik G + ik c, (13.30)

Gezien het feit dat de huidige ik ga is in fase met de spanning en de stroom ik heb een kwart periode voorloopt op de spanning, is de vergelijking totale stroom kan als volgt worden geschreven:

Vectordiagram van stromen in een circuit met een condensator

Om de effectieve waarde van de totale stroom I te bepalen met de vectoroptellingsmethode, construeren we een vectordiagram volgens de vergelijking

ik = ik G + ik C

RMS waarden van huidige componenten:

IK = GU (13,31)

Ik C = B C U (13,32)

De vector wordt eerst getekend in het vectordiagram spanning U (Figuur 13.16, a), de richting ervan valt samen met de positieve richting van de as van waaruit de fasehoeken worden gemeten (de beginfase van de spanning een =0). Vector l G samenvalt in richting met de vector U, en vector I C loodrecht op de vector U gericht met een positieve hoek. Uit het vectordiagram is te zien dat de totale spanningsvector een hoek achterloopt op de totale stroomvector φ , waarvan de waarde groter is dan nul, maar kleiner dan 90º. vector ik is de hypotenusa van een rechthoekige driehoek, waarvan de benen de samenstellende vectoren I G en I C zijn:
onder spanning u = U m sinωt volgens het vectordiagram de huidige vergelijking

ik = ik ben zonde (ωt + φ )

Geleidbaarheidsdriehoek voor een condensator

De zijden van de driehoeken van stromen, uitgedrukt in stroomeenheden, worden gedeeld door de spanning U. We verkrijgen een vergelijkbare driehoek van geleidbaarheid (Fig. 13.16, b), waarvan de benen de actieve zijn G = I G / U en capacitief B s = ik s / U geleidbaarheid, en de hypotenusa is de toelating van het circuit Y = ik / U ... Uit de driehoek van geleidbaarheden

De relatie tussen de effectieve waarden van spanning en stroom wordt uitgedrukt door de formules

ik = UY

U = I / Y (13,35)

Uit de driehoeken van stromen en geleidbaarheden worden de waarden bepaald

omdatφ = ik G / ik = G / Y; zonde φ = ik c / ik = B c / Y; tg φ = I C / I G = B c / G. (13.36)

Circuitvermogen met condensator

Uitdrukking van het momentane vermogen van een echte condensator

p = ui = U m sinωt * ik ben sin (ωt + )

valt samen met de uitdrukking voor het momentane vermogen van de spoel. Een redenering vergelijkbaar met die gemaakt bij het beschouwen van de momentane vermogensgrafiek (zie Fig. 13.11) kan worden uitgevoerd voor een echte condensator op basis van de grafiek in Fig. 13.17. De waarden van actief, reactief en volle capaciteit worden uitgedrukt door dezelfde formules die werden verkregen voor de spoel [zie. (13.19) - (13.22)]. Het is gemakkelijk om aan te tonen of de zijden van de driehoek van stromen, uitgedrukt in stroomeenheden, worden vermenigvuldigd met de spanning U. Als resultaat van vermenigvuldiging zal een vergelijkbare driehoek van machten worden verkregen (Fig. 13.16, c), de benen waarvan bevoegdheden; actief

P = UI G = UIcosφ

reactief

Q = UI C = UIsinφ

Equivalent circuit van een condensator met serieschakeling van elementen

De echte condensator, evenals in het ontwerpdiagram kunnen worden weergegeven seriële verbinding twee secties: van actieve R en capacitiefNS met weerstanden. In afb. 13.18, en een dergelijke schakeling wordt getoond in vergelijking met een parallelle schakeling verbindingen van actieve en capacitieve geleidbaarheid (Fig. 13. 18.6). Alle conclusies en formules verkregen voor de spoel blijven geldig voor de condensator, onder voorbehoud van vervanging inductieve reactantie capacitief. Praktische condensatoren hebben relatief lage energieverliezen. Daarom worden ze in equivalente circuits meestal alleen weergegeven door het reactieve deel, d.w.z. capaciteit C Secties van de keten waar ze in serie zijn geschakeld individuele elementen- weerstand R en condensator C hebben het equivalente circuit, zoals weergegeven in Fig. 13.18, een. Als je geïnteresseerd bent, lees dan welke in de industrie worden gebruikt.