Korišćenje kondenzatora kao otpora

kondenzator kao otpornik prigušivanja

Poznato je da kondenzator koji se instalira u AC sklopu ima otpornost prema frekvenciji i naziva se reaktivno. Korišćenje kondenzatora kao otpora  vam omogućava da se ugasi prevelikog napona napajanja, a na vlast reaktancija nije dodijeljen, što je velika prednost za prigušenje kondenzator otpornika. Od tada proračun otpornosti kondenzatora na naizmeničnu struju , i shodno tome, impedancija Z kola sastavljena od serijskog spoja sa aktivnim otporima Rn i kondenzatorom sa reaktancom Xc je jednaka

onda direktno proračun kapaciteta gašenja kondenzatora   prilično komplikovano. Za određivanje vrednosti kondenzatora koji se koristi kao otpornik za gašenje, lakše je koristiti nomogram prikazan na slici. U nomogramu otpor Rn nacrtane na apscisi u oma, na ordinati - kaljenje kondenzatora kapaciteta C u UF i aksijalno održava na 45 ° u odnosu na x osi, - impedancije kruga Z u oma.

Da biste koristili nomogramom prethodno potrebne Ohmov zakon ili formulu RN definiraju moć i Z. apscisi nomogrami se izračunati vrijednost Rn i sproveden od ovog trenutka vertikalnu liniju paralelno sa ordinata. Zatim, na strmoj osi Z. traže neki značaj sa stanovišta porijekla kroz točku Z vrši luk prijeći linije povučene paralelno koordinaciji. Od tačke raskrsnice, nacrtana je linija paralelna osi abscisa. Tačka gde ova linija odgovara koordinatnoj osi ukazuje na potrebnu kapacitivnost kalorijskog kondenzatora.

Primjer 1. Za određivanje kapacitivnost kondenzatora da budu povezani u seriju sa electrosolderers 127 V, 25 W, tako da se može ugraditi u skladu napon od 220 V.

Nalazimo Rn:

gdje je U napon na koji je dizajniran lemljenje, P je snaga lemilice za lemljenje.

Da bi se odredio Z, neophodno je znati struju koju protičem u krugu:

Tada je Z jednak:

Kako se nađemo kapacitivnost kalorijskog kondenzatora, koristeći izračunate preliminarne podatke, prikazano je na nomogramu u masnim slovima.

Primer 2. Klasični mostički ispravljač (Slika 2)   sa snagom napon UA ​​= 18 V i struja opterećenja In = 20 mA moraju dostaviti mrežni napon od 127 V. Nađi kondenzator C1 da budu povezani u seriju sa ispravljač ugasiti višak napona.

Odredite otpor opterećenja.

Svrha eksperimenta:   Demonstrirati zavisnost otpornosti kondenzatora u AC krugovu na svojoj kapacitivnosti i frekvenciji varijacije napona.
Oprema :

Slika 1

Studenti su svesni da direktna struja ne može proći kroz kondenzator. (Prilikom povezivanja kondenzator na izvor konstantne struje u krug samo u ograničenom vremenu svoje punjenja struja teče.) Prema tome, eksperiment treba da pokaže mogućnost da počne sa protokom od izmjenične struje u krug sadrži kondenzator. Da biste to uradili, sastavite električno kolo, čije je kolo prikazano na Sl. 1. Kapacitet kapaciteta 18.8 uF   i lampe su spojene serijsko, a sijalica lampe znači prisustvo struje u krugu. Snaga se isporučuje od generatora sinusoidnog signala, koji je, kao i izvor DC u prethodnim eksperimentima, povezan preko modula za povezivanje izvora napajanja.

Podesite frekvenciju oscilatora na približno jednak 5 kHz , zatvorite ključ i nežno povećajte amplitudu izlaznog signala generatora sve dok lampica ne počne dovoljno da se gori. Demonstrirajući tok naizmenične struje u krugu koji sadrži kondenzator, možete nastaviti sa detaljnijim istraživanjem ove pojave.

Promenite sklopljeno električno kolo u skladu sa sl. 2. Sada je kondenzator direktno povezan sa izvorištem promjenljivog napona, struja koja se protiče kroz je snimljena digitalnim miliamametrom, a napon koji se primjenjuje na kondenzator se meri pomoću digitalnog voltmetra.

Zvučnik služi za određivanje uvorom promjene u učestanosti napona napajanja.

Slika 2
Promenljivi otpornik, povezan u seriji sa zvučnikom, koristi se za podešavanje jačine zvuka.

Podesite frekvenciju na oscilatoru 20 Hz   i blizu maksimalnog nivoa izlaznog signala. Zatvorite ključ i obratite pažnju učenika na očitavanje mernih uređaja. Zamolite učenike da izračunate otpor kondenzatora na osnovu eksperimentalnih podataka. Postepeno povećavajte frekvenciju generatora, dok pokazujete rast struje koja teče kroz kondenzator sa praktično nepromijenjenim naponom na njegovim terminali i promjenom frekvencije zvuka zvučnika. Pazite na očitavanje digitalnih milijamera i čim prekorači struja u krugu 900 mA , prestati povećavati izlaznu frekvenciju generatora. Obavestite učenike o približnoj frekvenciji generatora i zamolite ih da ponovo odrede otpor kondenzatora. Uporedite vrednosti otpornosti koje ste dobili od studenata i, uzimajući u obzir prirodu trenutne promjene tokom eksperimenta, izvučite zaključak o inverznom odnosu kapacitivnog otpora na učestanost izmenjivog napona.

Kako bi se pokazala zavisnost kapacitivnog otpora na kapacitetu kondenzatora, zatvorite ključ i još jednom demonstrirajte režim rada električnog kola dobijenog na kraju prethodnog eksperimenta. Zatim zamenite kondenzator 18.8 uF   kapacitivnost kondenzatora 4.7 uF . Struja u strujanju će se onda spustiti za faktor od 4, što, ako se primjenjeni napon ostaje nepromijenjen, znači da je otpor kondenzatora povećao 4 puta. Napomena studentima da su kapaciteti kondenzatora 18.8 uF   i 4.7 uF   takođe se razlikuju za 4 puta i izvlače zaključak o obrnutoj proporcionalnoj zavisnosti kapacitivnog otpora na frekvenciju.

Slika 3
Po završetku ovog eksperimenta, korisno je učiti sa učenicima šta se dešava u električnom krugu koje sadrži serijsku lampu i kondenzator (Slika 1) sa promjenom frekvencije napona koji se primjenjuje na njega. Da biste to uradili, uključite digitalni miliametar (slika 3) u ovaj sklop i pripremite digitalni voltmetar za merenje napona preko različitih elemenata. Kondenzator mora biti priključen na krug u 18.8 uF .

Otpor filamenta lampe zavisi u suštini od snage struje koja teče kroz njega. Ako lampa gori u punom vrućini, onda je njegov otpor 14 Ohm , ali ova vrednost može postati 10 puta manja sa smanjenom strujom koja teče kroz njega. U ovom eksperimentu, pri niskim frekvencijama, otpornost kondenzatora je velika, struja u krugu je mala, otpornost lampice je nekoliko Om i praktično sve napon koji se primjenjuje na krug se primjenjuje na kondenzator. U regionu visoke frekvencije, otpor kondenzatora se smanjuje na nekoliko desetina frakcije Ohm , i sve napone koje primenjuje na lampu, čiji otpor postaje sve više 10 Ohm . Stoga, kada se frekvencija oscilatora menja 30 Hz   do 5 kHz   otpor kondenzatora se smanjuje za više od 100 puta, a otpor lampe se povećava za oko 10 puta.

Zatvorite ključ i pokažite učenicima kako napon pada na kondenzatoru i promeni lampu kada se frekvencija povećava 30 Hz   do 5 kHz . Napravite odgovarajuće komentare i objasnite zašto, počev od određene vrednosti frekvencije, struja u krugu ostaje praktično nepromenjena.

Slika 4
Možete takođe demonstrirati učenicima još jedan efekat koji se odnosi na spaljivanje lampe u AC krug. Sastavite električni krug u kojem su lampica i miliametar povezani serijski (Slika 4). Podesite frekvenciju oscilatora 5 kHz   i nivo signala koji odgovara normalnom režimu sagorevanja lampe. Nakon toga glatko smanjiti frekvenciju izlaznog signala generatora, pokazujući konstantnost struje u sklopljenom električnom sklopu i napon na lampi, kao i nepromenljivost sijalice sijalice do frekvencije 30 Hz . Sa frekvencijom od manje od 20 Hz   promjena svjetlosti svjetiljke postaje primetna tokom svakog oscilacijskog perioda u skladu s promjenom veličine napona koji se primjenjuje na krug. Imajte na umu da očitavanje digitalnog voltmetra i ampermetra u ovom frekventnom opsegu možda neće biti tačno, pošto radni opseg upotrebljenih instrumenata počinje od 15Hz .

Reaktivna snaga je količina koja karakteriše opterećenja nastala različitim oscilacijama elektromagnetnih polja, koja se javljaju u kolima sa kondenzatorima i induktorima. U suštini to je energija koja prelazi iz izvora napajanja na potrošača (opterećenje), a zatim se vraća ovim reaktivnim komponentama tokom jednog polu-ciklusa.

Postoje potrošači električne energije, koji stvaraju čisto aktivno opterećenje. To uključuje različite elemente grijanja, tinejdžere, žarulje sa žaruljem i slično. Ovi potrošači nisu u mogućnosti da generišu značajna elektromagnetna polja. Ali drugi potrošači mogu da generišu reaktivno opterećenje. Stvoriti jaka elektromagnetna polja. Glavne predstavnike ove grupe mogu se smatrati uređajima koji imaju u svojim krugovima snage kondenzatore i zavojne induktivnosti. Kao što već znamo, i na različite načine utiču na količinu reaktivne snage koja se javlja u električnom krugu.

Dakle, ako primjenimo struju i napon na induktor sa nultim faznim smjenama, onda na izlazu kola vidimo trenutni zaostatak napona. Ali, ako iste primenite na kondenzator, onda na izlazu ćemo stići ispred struje sa naponom. Za razumevanje procesa, pogledajte sliku, koja shematično prikazuje trenutni napon napona u kapacitivnoj prirodi opterećenja.

Ova svojstva reaktivnih opterećenja koriste se za podešavanje nivoa napona u mreži kompenzacijom velikih kapacitivnih kapaciteta induktivnosti i obrnuto velikom kapacitivnošću - induktivnošću.

reaktivna snaga se izračunava prema sledećim formulaima:

Gde, x -, Ja  i U  - struja i napon koji teče u krugu, sinφ  - faktor reaktivne snage

Jedinica merenja reaktivne snage prema SI je volt-amper reaktivno - VAR

Priroda gubitaka u električnim kolima sa reaktivnim komponentama može se videti iz grafikona na slikama ispod:

Ukoliko nema aktivne komponente u opterećenju, fazni pomak između struje i napona će biti 90 °. U početnom trenutku, kada je naponski nivo maksimalan, struja će imati tendenciju na nulu, dakle, trenutnu vrijednost snage UI  u ovom trenutku će biti nula. Tokom prvog ¼ perioda, moć se može vizualizirati na grafikonu kao proizvod UI  (struja i napon), koja postaje nula pri trenutnom maksimalnom i nultoj vrijednosti napona.

U narednom periodu, UI  će ležati u negativnom koordinatnom području, stoga će se energija vratiti na izvor energije. Isto će se dogoditi u negativnom tekućem polu-ciklusu. Kao rezultat, prosečna (aktivna) potrošnja energije P avg  za period će biti nula.

U ovom slučaju, reaktivna snaga, prema gore navedenoj formuli, teži na nulu. Potrošnja energije je jednaka proizvodu struje i napona, ukupna snaga će biti jednaka samo aktivnoj snazi. Faktor snage će biti jedinstvo ( P / S = 1).

Razmislite slučaj jednakosti reaktivnih i aktivnih otpornosti u opterećenju, tj. fazni prelaz između struje i napona za 45 °.

U ovom slučaju: Q = U × I × sin45 ° = 0,71 × U × I. Faktor snage = 0.71

Kao što ste verovatno primijetili, reaktivna snaga obično ima negativan utjecaj, u vezi s kojom je neophodna njegova kompenzacija.

Za filtere koji se koriste u preduzećima koriste se kondenzatori sa velikom jediničnom snagom (75 - 100 kvar i više) sa naponom koji odgovara nominalnom naponu mreže. Za napone iznad 15 kV se koriste serijski kondenzatori sa nižim nazivnim naponom.

Karakteristika ovog kola je blago povećanje dužine usled sekvencijalnog uključivanja kondenzatora za podešavanje.

Razmatranje krivih pokazuje da je obrnuti napon preko ventile kada se radi sa jednostepenih kola umjetni komutacija u konverter modu poništavanje može dostići značajnu vrijednost. Međutim, treba imati na umu mogućnost Mostow šema sa serije kondenzatora, u kojoj je napon na vratima za vrijednosti generira reaktivne energije u neposrednoj blizini na minimum, su male, pa čak i znatno niža nego u šemi bez umjetnih prebacivanje.

AC krug koji sadrži samoindukciju i kapacitivnost. Krug AC, za razliku od DC strujnog kola, omogućava konektoru da se serijski povezuje.

Sa sistemom koji se trenutno koristi, ponekad se malo vode koristi kako bi se smanjila produktivnost pumpne stanice na kopnu i potrošnja energije za sopstvene potrebe. U nekim slučajevima, propust vode u rijeci i na niskim temperaturama, može se primijeniti prebacivanje sekvencijalno kondenzatora spoja pomoću otpadne vode iz jedne jedinice u drugu hlađenje.

Ako, međutim, otpor između ploča (otpornost na curenje) je konačan po veličini, napon kondenzatora će biti proporcionalan njihovom otpornosti na curenje. Stoga, u seriji povezivanje kondenzatora shunt otpora izvan napona na njihovim utvrđenim vrijednostima tih otpora, a ne proizvoljnim vrijednostima curenja otpora.

Sl. 1 - 14 6 prikazano je paralelno uključivanje elastičnih elemenata. Ovde su svi elementi jednako deformirani, a sile koje se primenjuju na elemente se sabiraju. U sistemu analognih sistema potrebno je serijsko povezivanje kondenzatora, au drugom sistemu je potrebno paralelno povezivanje induktivnosti.

Takav način smanjenja reaktancija u električnim mrežama zovu uzdužne naknadu i ugradnja kondenzatora spojenih u seriju u svakoj od crosscuts žice linije, pod nazivom PEK podešavanja ili KPK. Kada je induktivni otpor linije jednak kapacitivnom otpornosti kondenzatora, veličina gubitka napona u mreži određuje se samo njegovim aktivnim otporom. Serija priključak kondenzatora u mreži dobili napon dodatak je odgovarajući na relativno niskim faktora snage i u mrežama sa relativno veliki dio žice, jer je za male sekcije žice pada napona na liniji uglavnom određuje svoju aktivnu kondenzatore otpor i prekidač imaju mali uticaj na vrijednost napona odstupanja potrošač.

Oni su dizajnirani da izmeru potencijalnu razliku uglavnom na visokom naponu. Sastoji se od sistema fiksnih i pokretnih ploča povezanih sa strelicom. Oni se zasnivaju na privlačnosti ili odbojnosti između napunjenih pokretnih i fiksnih ploča. Proširenje granica merenja postiže se uzastopnim uključivanjem kondenzatora ili grane sa velikom indukcijskom otpornošću. Unutrašnja potrošnja jednaka je nuli na direktnoj struji i zapravo je nula na izmeničnoj struji.

Izvodi se temeljito istraživanje kruga s kondenzatorima u strujnim krugovima pretvarača. Rad ovih autora se uglavnom odnosi na kompenzaciju reaktivne snage na konvertorskim podstanicama na linijama daljinskog upravljača. Ovi autori su detaljno proučavali šeme sa jednim i trostrukom frekvencijom napona kondenzatora koji se primjenjuje na pretvarače mostova. U radu LR Neumann i SR Glinternik istraživano je pitanje povećanja stabilnosti invertera uz uzastopno uključivanje kondenzatora u svoj strujni krug.

Za razliku od drugih kola sa velikom vremenskom konstantom, filter ćelija u kolektoru dovodi do povećanja vertikalne ravni impulsa. Postoje i druge mogućnosti da se poveća pulsni tok za korekciju recesije. Konkretno, kada se koristi kolo sa paralelnim negativnim povratnim naponom, efekat podizanja ravnog vertexa impulsa postiže se uzastopnim prebacivanjem kondenzatora u povratnu petlju.