serijinis ryšys
Daugeliu atvejų norint gauti pageidaujamą elektrinį pajėgumą, kondensatoriai sujungiami į grupę, vadinamą baterija. Kondensatorių bloko talpa priklauso nuo jį sudarančių kondensatorių prijungimo schemos. Yra dviejų tipų ryšys: nuoseklusis ir lygiagretusis. Galimas ir mišrus kondensatorių prijungimas prie akumuliatoriaus.
Jis yra priimtiniausias ir gali būti pateiktas neribotą laiką. Kitas parametrų rinkinys yra susijęs su srovėmis per kondensatorių. Šis parametrų rinkinys yra panašus į įprastų kondensatorių parametrus. Su kondensatoriais be įmontuotų varžos rezistorių, jis nustato savaiminio išsikrovimo laiko konstantą, kuri gali būti iki dešimties valandų. Tai gali būti reikšminga esant dideliems kondensatorių dydžiams.
Kai kondensatoriai veikia, jie praranda elektrą dėl dviejų priežasčių. Todėl kai kurie gamintojai siūlo to paties kondensatoriaus variantus su skirtingais kontaktų skersmenimis. Maitinimo kondensatorių viduje yra jungiamieji laidai, dažnai saugikliai ir iškrovimo rezistoriai. Kondensatoriaus srovės srautas lemia išėjimą aktyvioji galia, kurios reikšmė ne visada nurodoma kataloguose.
Ryžiai. 2.13. Kondensatorių nuoseklus jungimas serijinis ryšys. Įkraunant akumuliatorių (2.13 pav.), potencialų skirtumas pasiskirstys tarp atskirų kondensatorių ir bus lygus
Jei pirmoji kondensatoriaus baterijos plokštė yra įkrauta, antroje plokštėje atsiras indukuotas įkrovimas. Kadangi ši plokštė yra prijungta prie antrojo kondensatoriaus pirmosios plokštės ir kadangi galioja įkrovos tvermės dėsnis, ant pastarosios atsiras krūvis. Savo ruožtu tai sukels įkrovos atsiradimą kitoje antrojo kondensatoriaus plokštėje ir tt Dėl to visi nuosekliai sujungti kondensatoriai bus įkraunami vienodai, o mes tik informavome akumuliatorių apie įkrovimą. Be to, klasė apsaugo nuo drėgmės kondensacijos. Metalizavimas yra pagamintas iš aliuminio ir gaunamas vakuuminio garinimo būdu. Kai kurios iš jų yra pagrindinės veislės, atsižvelgiant į juostelės tipą ir jos padengimą. Seniausias ir vis dar naudojamas tipas yra popieriniai kondensatoriai. Jų popierinė juosta iš vienos pusės metalizuota, vyniojant pakaitomis su nemetaliniu popieriumi. Taip gautas ritinys dedamas į plieninį arba aliuminį dėklą. Kitas labiau paplitęs tipas yra kondensatoriai, kuriuose vietoj popieriaus naudojama polipropileno folija, kurios dielektriniai nuostoliai labai maži. Galimi skirtumai ir tt gali būti nevienodi, nes atskirų kondensatorių talpos paprastai nėra vienodos. Todėl potencialų skirtumas visos baterijos gnybtuose randamas kaip įtampų suma kiekviename kondensatoriuje:
Iš kitos pusės,
kur yra visos baterijos talpa. Todėl nuosekliai sujungtų kondensatorių akumuliatoriaus talpa apskaičiuojama taip:
Pavyzdžiui, dviejų kondensatorių baterijai, tokia išraiška (2.14 pav.)
|
Ryžiai. 2.14. Nuoseklus dviejų kondensatorių jungimas
Lygiagretus ryšys
Padidėja trumpojo jungimo pavojus kitame elemente, dėl kurio gali būti pažeistas kondensatorius ir CB. Norėdami to išvengti, galite naudoti saugiklius, kurie gali būti nuosekliai prijungti prie kiekvieno kondensatoriaus iš CB arba bet kurio kondensatoriaus elemento. Centrinio banko klaida trifazis tinklas paprastai siejama su daugelio vartotojų pašalinimu, o tai yra nepriimtina. Daugelis schemų, skirtų tai užtikrinti, yra pagrįstos vienu principu - srovių disbalanso atsiradimu trijose fazėse su trumpas sujungimas net tame pačiame kondensatoriuje. Du pavyzdžiai parodyti pav. Atjungus kondensatorius ir kondensatorių blokus, jie neturi kelti pavojaus dirbančiam personalui. Tam reikia automatinio veisimo per lygiagrečiai prijungtą rezistorių. Rezistoriaus galia nustatoma įprastu būdu, o jo prijungimas prie kondensatorių turi būti tiesioginis, be jungiklių ir saugiklių. Vienas iš galingų didelės galios kondensatorių pritaikymo būdų yra pagerinti galios koeficientą. Ryžiai. 2.15. Lygiagretus kondensatorių prijungimas At lygiagretus ryšys kondensatoriai (2.15 pav.) akumuliatoriaus potencialų skirtumas lygus kiekvieno atskiro kondensatoriaus potencialų skirtumui: Įkraunant tokį akumuliatorių, suteikiame jam įkrovą, kurios dalis nukris ant pirmojo kondensatoriaus plokštelių, dalis - ant antrojo ir tt Dėl elektros krūvio tvermės dėsnio bendras įkrovimas lygiagrečiai sujungtų kondensatorių baterija bus lygi atskirų kondensatorių įkrovų sumai: Jame esantys nepažymėti kvadratai rodo, kad neįmanoma pagerinti galios koeficiento. Toks kondensatorius taip pat naudojamas tiekti halogenines ir metalines garų lempas. Kai kurie vamzdžių kondensatoriai turi apsaugą nuo viršslėgio, o kiti turi apsaugą nuo temperatūros, kuri yra įmontuotas saugiklis. Kita didelė aikštė- elektros variklių, daugiausia vienfazių, kondensatoriai indukciniai varikliai ir trifazis asinchroniniai elektros varikliai. Kada trifaziai varikliai dirbti vienfazis tinklas, jiems reikia 70 mF kondensatoriaus kiekvienam aktyviosios galios kW. Kiekvienam kondensatoriui galite parašyti ryšį
kurią pakeisdami į (2.25), gauname:
Iš kitos pusės, kur yra visos baterijos talpa. Palyginę (2.27) ir (2.28) galiausiai gauname Keramika pagaminta miltelinės metalurgijos būdu – iš abiejų pusių dengiant metalo miltelius Keraminės plytelės mažas dydis. Šie kondensatoriai yra mažos galios, bet patenkinami elektriniai parametrai. Feritai, kurie savo išvaizda yra panašūs į keramiką, tačiau pasižymi žymiai didesniu našumu esant tokiems pat matmenims. Tačiau jie nėra pakankamai tikslūs ir jų galia labai priklauso nuo aplinkos temperatūros, todėl jų negalima naudoti grandinėse, kurių veikimas labai priklauso nuo kondensatoriaus talpos. tai yra, kai kondensatoriai yra prijungti lygiagrečiai, akumuliatoriaus talpa yra lygi atskirų kondensatorių talpų sumai. Pavyzdžiui, dviejų kondensatorių baterijai, tokia išraiška (2.16 pav.) Monolitinis - mažo gretasienio formos. Jie turi mažai galios ir gerus elektrinius parametrus, tačiau yra palyginti brangūs. Sintezė yra lygiagreti keramikai, tačiau gaminama daug platesniu galios diapazonu. Juosta, kurios struktūrą sudaro dvi izoliaciniu sluoksniu atskirtos aliuminio folijos juostos, sandariai apvyniotos ir uždarytos į cilindrinį korpusą. Priklausomai nuo izoliacinio sluoksnio medžiagos, šie kondensatoriai gali būti popieriniai, styroflex, poliesteriai. Dėl šios priežasties jie yra kelis kartus mažesni su ta pačia galia ir gręžimo įtampa. Priklausomai nuo jų poreikių, jų kaiščiai gali būti pagaminti ašine arba lygiagrečia šonine kryptimi. Elektrolitinis, pasižymintis santykinai didelėmis talpomis esant mažiems dydžiams. Elektrolitiniai kondensatoriai yra juostiniai kondensatoriai, kurių izoliacinis sluoksnis susidaro elektrolizės būdu cheminiai procesai. Naudodami grandinę būtinai laikykitės poliškumo, nurodyto ant kondensatoriaus korpuso. gnybtas visada turi turėti aukštesnę įtampą nei gnybtas -. Ryžiai. 2.16. Lygiagretus dviejų kondensatorių sujungimas Užduotis.Į sferinį kondensatorių, kurio vidinės sferos spinduliai cm, o išorinės sferos cm, buvo įdėtas ištisinis sferinis laidus apvalkalas, kurio vidinis ir išorinis cm spinduliai. Palyginkite senų ir naujų kondensatorių talpas. |
Visi vidiniai pamušalai serijinis ryšys elektrifikuotas per įtaką. Jų mokesčiai yra vienodi
dydžiu, bet priešinga ženklu (½+q½=½-q½ = q; 12 pav.).
Todėl visų nuosekliai sujungtų kondensatorių įkrovos yra vienodos, o potencialai pridedami,
Dj = j 1 - j 2 = Dj 1 + Dj 2 + ... + Dj n ,
kur .
Vadinasi, . (17)
Lygiagretus kondensatorių prijungimas
Ryžiai. 13 |
Lygiagrečiai prijungus, visi kondensatoriai turi pastovų potencialų skirtumą
j 1 - j 2 = konst. Visas kondensatoriaus baterijos įkrovimas (1.31 pav.): q \u003d q 1 + q 2 + ... + q n
Pagal apibrėžimą, kondensatoriaus baterijos talpa ,
Vadinasi,
C \u003d C 1 + C 2 + ... + C n. (aštuoniolika)
Energija elektrinis laukas
Sąveikos energija elektros krūviai
Yra žinoma, kad dW 12 = - dA 12 . Trijų mokesčių sistemai
dW \u003d - d (W 12 + W 13 + W 23) \u003d - dA,
W \u003d W 12 + W 13 + W 23. (19)
Šis teiginys galioja savavališkai sistemai taškiniai mokesčiai. Norėdami rasti N taškinių krūvių sistemos sąveikos energiją, formulę (19) pavaizduojame kaip
, kur W ij = W ji .
Vadinasi, ,
kur W i – i-ojo krūvio sąveikos su likusiais krūviais energija.
Yra žinoma, kad W i = q i j i , kur q i - i-asis mokestis sistemos; j i - visų kitų sistemos krūvių sukuriamas potencialas kartu su krūvio q i radimu. Šiuo būdu,
. (20)
Suminė krūvių sistemos energija
Jei krūviai paskirstomi tūryje, kurio tūrio krūvio tankis r, tai krūvių sistemą galima pavaizduoti kaip elementariųjų krūvių rinkinį dq = rdV, t.y. dW = j dq = j rdV.
Atsižvelgiant į tai, formulė (20) po integracijos įgauna formą
, (21)
čia j – visų elementaraus tūrio krūvių sukuriamas potencialas dV.
Jei krūviai pasiskirsto paviršiaus krūvio tankiu s, tai
. (22)
Formulės (21) ir (22) leidžia rasti bendrą sistemos energiją, o formulė (20) – tik vidinę krūvio energiją. Iš tiesų, pagal (21), W = W 1 + W 2 + W 12 , kur W 1 , W 2 yra krūvio savosios energijos q 1 ir q 2 ; W 12 – šių krūvių sąveikos energija.
Įkrautų laidininkų sistemos energija
Naudodami (21) formulę randame izoliuoto (vienišo) laidininko energiją. Jei laidininkas turi krūvį q ir potencialą j = const visuose taškuose, kuriuose krūvis pasiskirsto, tada
. (23)
Nuo plokščias kondensatorius(du įkrauti laidininkai)
, (24)
kur ½+q1=½-q1=q; Dj - potencialų skirtumas tarp teigiamai ir neigiamai įkrautų kondensatoriaus plokščių; W yra bendra ne tik vienos plokštės krūvių sąveikos su kitos krūviais, bet ir kiekvienos plokštės viduje esančių krūvių sąveikos energija.
Formulė (24) galioja net esant dielektrikui tarp kondensatoriaus plokščių.
Jei naudosime talpos koeficientus, tai
. (25)
Elektrinio lauko energija
Norėdami rasti energijos, naudojome tik krūvius ir potencialus. Pagrindinė elektrinio lauko charakteristika yra intensyvumo vektorius. Tada elektrinio lauko energiją tarp plokščiojo kondensatoriaus plokščių galima rasti transformuojant (23) formulę, atsižvelgiant į tai, kad Dj = Еd; .
Po pakeitimo gauname
. (26)
Atsižvelgiant į dielektriką tarp kondensatoriaus plokščių
. (27)
Yra žinoma, kad elektrinis laukas yra ypatingas elektromagnetinio lauko atvejis, kuris gali egzistuoti atskirai nuo lauko šaltinių, t.y. elektromagnetinių bangų sklidimas erdvėje yra susijęs su energijos perdavimu.
Todėl elektrostatiniame lauke energija pasiskirsto tūriniu tankiu w el.
Esant vienodam elektriniam laukui
Jei elektrinis laukas nėra vienodas, tada
kur .
Šiuo atveju elektrinio lauko tūrinis energijos tankis
. (29)
Todėl visa elektrinio lauko energija
. (30)
Taigi, priešingai nei gravitacinis laukas, elektrostatiniam (elektromagnetiniam) laukui būdingas tūrinis energijos tankis ir galime kalbėti apie lokalizaciją. elektros energija kosmose.