Конспект по электротехнике на тему » Последовательное, параллельное и смешанное соединение конденсаторов»
Лекция №4
Тема 1. 2. Электрические цепи постоянного тока. Электрические измерения
План
Последовательное, параллельное и смешанное
соединение конденсаторов.
1. В электрических цепях применяются различные способы соединения конденсаторов. Соединение конденсаторов может производиться: после -довательно, параллельно и последовательно-параллельно (последнее иногда называют смешанное соединение конденсаторов). Существующие виды соединения конденсаторов показаны на рисунке 1.
Если группа конденсаторов включена в цепь таким образом, что к точкам включения непосредственно присоединены пластины всех конденсаторов, то такое соединение называется параллельным соединением конденсаторов (рисунок 2.).
Рисунок 2. Параллельное соединение конденсаторов.
При заряде группы конденсаторов, соединенных параллельно, между пластинами всех конденсаторов будет одна и та же разность потенциалов, так как все они заряжаются от одного и того же источника тока. Общее же количество электричества на всех конденсаторах будет равно сумме количеств электричества, помещающихся на каждом из конденсаторов, так как заряд каждого их конденсаторов происходит независимо от заряда других конденсаторов данной группы. Исходя из этого, всю систему параллельно соединенных конденсаторов можно рассматривать как один эквивалентный (равноценный) конденсатор. Тогда общая емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей всех соединенных конденсаторов.
Обозначим суммарную емкость соединенных в батарею конденсаторов буквой Собщ, емкость первого конденсатора С1 емкость второго С2 и емкость третьего С3. Тогда для параллельного соединения конденсаторов будет справедлива следующая формула:
Последний знак + и многоточие указывают на то, что этой формулой можно пользоваться при четырех, пяти и вообще при любом числе конденсаторов.
Если же соединение конденсаторов в батарею производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последовательным (рисунок 3).
Рисунок 2. Последовательное соединение конденсаторов.
При последовательном соединении все конденсаторы заряжаются одинаковым количеством электричества, так как непосредственно от источника тока заряжаются только крайние пластины (1 и 6), а остальные пластины (2, 3, 4 и 5) заряжаются через влияние. При этом заряд пластины 2 будет равен по величине и противоположен по знаку заряду пластины 1, заряд пластины 3 будет равен по величине и противоположен по знаку заряду пластины 2 и т. д.
Напряжения на различных конденсаторах будут, вообще говоря, различными, так как для заряда одним и тем же количеством электричества конденсаторов различной емкости всегда требуются различные напряжения. Чем меньше емкость конденсатора, тем большее напряжение необходимо для того, чтобы зарядить этот конденсатор требуемым количеством электричества, и наоборот.
Таким образом, при заряде группы конденсаторов, соединенных последовательно, на конденсаторах малой емкости напряжения будут больше, а на конденсаторах большой емкости — меньше.
Аналогично предыдущему случаю можно рассматривать всю группу конденсаторов, соединенных последовательно, как один эквивалентный конденсатор, между пластинами которого существует напряжение, равное сумме напряжений на всех конденсаторах группы, а заряд которого равен заряду любого из конденсаторов группы.
Возьмем самый маленький конденсатор в группе. На нем должно быть самое большое напряжение. Но напряжение на этом конденсаторе составляет только часть общего напряжения, существующего на всей группе конденсаторов. Напряжение на всей группе больше напряжения на конденсаторе, имеющем самую малую емкость. А отсюда непосредственно следует, что общая емкость группы конденсаторов, соединенных последовательно, меньше емкости самого малого конденсатора в группе.
Для вычисления общей емкости при последовательном соединении конденсаторов удобнее всего пользоваться следующей формулой:
Для частного случая двух последовательно соединенных конденсаторов формула для вычисления их общей емкости будет иметь вид:
Последовательно-параллельным соединением конденса-торов называется цепь имеющая в своем составе участки, как с параллельным, так и с последовательным соединением конденсаторов.
На рисунке 4 приведен пример участка цепи со смешанным соединением конденсаторов.
Рисунок 4. Последовательно-параллельное соединение конденсаторов.
При расчете общей емкости такого участка цепи с последовательно-параллельным соединением конденсаторов этот участок разбивают на простейшие участки, состоящие только из групп с последовательным или параллельным соединением конденсаторов. Дальше алгоритм расчета имеет вид:
1. Определяют эквивалентную емкость участков с последовательным соединением конденсаторов.
2. Если эти участки содержат последовательно соединенные конденсаторы, то сначала вычисляют их емкость.
3. После расчета эквивалентных емкостей конденсаторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных конденсаторов.
4. Рассчитывают емкость полученной схемы.
Один из примеров расчета емкости при смешанном соединении конденсаторов приведен на рисунке 5.
Рисунок 5. Пример расчета последовательно-параллельного соединения конденсаторов.
Вопросы для самопроверки:
Перечислить способы соединения конденсаторов применяются в электрических цепях.
Обьяснить, какой способ соединения конденсаторов наз. параллельным?
Определить, чему равна суммарная емкость конденсаторов при параллельном соединении.
Обьяснить, какой способ соединения конденсаторов наз. последо-вательным?
Определить, чему равна суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении.
Практическая работа по дисциплине Электротехника. название Расчёт электростатической цепи при смешанном соединении конденсаторов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №9
Наименование работы: Расчёт электростатической цепи при смешанном соединении конденсаторов.
Цель работы: Произвести расчёт электростатической цепи при смешанном соединении конденсаторов. Определить эквивалентную емкость рассматриваемой цепи и заряды конденсаторов.
Пояснения к работе.
Электрической емкостью конденсатора называется величина численно равная количеству электричества, которое необходимо сообщить конденсатору для того, чтобы увеличить напряжение между его пластинами на 1В.
С = Q / (φ1 – φ2) = Q / U [ Ф ]
1Ф = 106мкФ = 1012пФ 1мкФ = 10-6Ф, 1пФ = 10-12Ф.
Энергия электрического поля за время заряда конденсатора определяется по формуле: Wэ = QU/2, [Дж]
Несколько конденсаторов соединенных вместе называются батареей конденсаторов.
Параллельное соединение конденсаторов.
U C1 C2 C3
Это такое соединение, при котором все конденсаторы включены между двумя зажимами источника электрической энергии и на них подается все напряжение источника.
При параллельном соединении конденсаторов:
1. Напряжения на зажимах отдельных конденсаторов одинаковы и равны напряжению на зажимах источника электрической энергии.
U1 = U2 = U3 = U
2.Заряды на конденсаторах распределяются прямо пропорционально емкости.
Общий заряд батареи конденсаторов равен сумме зарядов отдельных конденсаторов.
Q = CU Q = Q1 + Q2 + Q3
3. Общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.
C = C1 + C2 + C3
Параллельное соединение конденсаторов применяется для увеличения электрической емкости.
Последовательное соединение конденсаторов.
C1 C2 C3
U
Это такое соединение, при котором отрицательно заряженная обкладка предыдущего конденсатора соединена с положительно заряженной обкладкой последующего, то есть конденсаторы включены в цепь один за другим.
При последовательном соединении конденсаторов:
1.Заряды независимо от величины емкости равны.
Q1 = Q2 = Q3 = Q
2. Общее напряжение ко всей батареи конденсаторов равно сумме напряжений на каждом из них.
U = U1 + U2 + U3
Напряжения между последовательно соединенными конденсаторами распределяются обратно пропорционально емкостям.
3. Величина обратная общей электрической емкости равна сумме величин обратных емкостей отдельных конденсаторов.
1/Сэкв = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Общая электрическая емкость меньше наименьшей емкости из последовательно включенных конденсаторов.
4. Если последовательно включено два конденсатора, то
Сэкв= С1С2 / (С1+ С2)
Последовательное соединение конденсаторов применяется для уменьшения общей емкости; в тех случаях, когда номинальное напряжение одного конденсатора меньше источника питания электрической схемы; в электрических делителях напряжения.
При решении цепей со смешанным соединением конденсаторов применяются формулы последовательного и параллельного соединения конденсаторов.
Задание:
1. В практической работе необходимо определить общий заряд при смешанном соединении конденсаторов. Определить эквивалентную емкость.
2. Начертить принципиальную схему своего варианта.
1, 2, 3, 4, 5 вариант
6, 7, 8, 9, 10 вариант
11,12,13,14,15 вариант
16,17,18,19,20 вариант
21,22,23,24,25 вариант
26,27,28,29,30 вариант
Выполнить расчет, применяя следующие формулы:
Q = CU, Wэ = СэквU2/2 , Wэ = QU/2 ;
последовательное соединение — Q1 = Q2 = Q3 = Q , U = U1 + U2 + U3 , 1/Сэкв = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 , Сэкв= С1С2 / (С1+ С2) – для двух последовательно включенных конденсаторов;
параллельное соединение — U1 = U2 = U3 = U, Q = Q1 + Q2 + Q3 ,
C = C1 + C2 + C3 .
4. Исходные данные.
мкФ
мкФ
мкФ
мкФ
мкФ
В
В
В
В
В
1
50
30
20
40
30
15
2
16
10
30
60
8
40
3
120
2
18
60
30
120
4
160
32
15
25
10
20
5
90
40
80
20
25
80
6
100
35
20
40
18
50
7
180
4
29
80
15
200
8
40
20
50
70
15
30
9
150
50
70
30
35
60
10
60
40
30
45
35
20
11
20
15
35
70
10
50
12
130
5
20
50
35
150
13
40
20
10
35
25
20
14
15
9
28
50
10
30
15
100
5
20
60
25
130
16
140
40
20
35
15
30
17
80
30
70
15
25
70
18
70
20
60
10
20
80
19
130
35
15
25
10
25
20
90
3
15
50
30
120
21
10
5
20
40
8
25
22
30
10
5
30
20
15
23
120
40
20
30
10
30
24
100
6
20
40
25
110
25
35
20
15
30
25
30
26
50
30
20
40
30
15
27
100
35
20
40
18
50
28
20
15
35
70
10
50
29
140
40
20
35
15
30
30
10
5
20
40
8
25
Образец решения задачи
Дано:
1. Конденсатор и соединены параллельно, следовательно:
.
2. Конденсатор и соединены последовательно, следовательно:
.
3. Конденсатор и соединены параллельно, следовательно:
.
4. Конденсатор и соединены последовательно, следовательно:
— таким образом, входная емкость .
5. Используя свойства параллельного соединения конденсаторов получаем:
6. Напряжение определяем, используя свойства последовательного соединения:
7. Определяем заряд , т.к.
8. Используя свойства последовательного соединения конденсаторов определяем :
.
9. Определяем напряжение на зажимах цепи:
.
Ответ:
Работа на занятии.
1. В соответствии с принципиальной схемой, используя исходные данные, произвести расчет рассматриваемой цепи.
2. При решении применить предлагаемые формулы и образец решения подобной задачи.
Содержание отчета.
1. Цель работы.
2. Принципиальная электрическая схема.
3. Исходные данные
4. Формулы, необходимые для расчета.
5. Решение задачи.
6. Вывод по работе.
Литература.
1. Ф.Е. Евдокимов. Теоретические основы электротехники.- М.: Высшая школа, 2004.
стр. 130-132.
2. Конспект лекций. Тема: «Электростатические цепи».
Соединение конденсаторов — схемы | white-santa.ru
Все наверняка уже знают, что собой представляют последовательное и параллельное соединения.
Соединение, при котором конец одного устройства соединен с началом следующего, называется последовательным.
Последовательное соединение конденсаторов
При последовательном соединении конденсаторов, получаемая цепь выглядит следующим образом:
Эта схема состоит из следующих элементов: трех конденсаторов C1, C2, С3 и источника электрической энергии E.
Мы видим, что конденсаторы подключены по всем правилам последовательного соединения, то есть вывод конденсатора C1 соединён с началом конденсатора C2, ну а конец конденсатора C2 соединен с началом третьего конденсатора C3.
Стоит обратить внимание на то, как распределяются ёмкости каждого.
При таком соединении, все ёмкостя следующим образом.
Дело в том, что общая емкость всех включенных конденсаторов не будит превышать емкости любого из конденсаторов. Проще говоря, если в данной группе конденсаторов, будит конденсатор с наименьшей емкостью, например, в 100 миро фарад, то общая емкость трех конденсаторов не будит превышать этих ста микрофарад.
Общую емкость можно рассчитать по следующей формуле:
Если в цепи имеются всего лишь два последовательно соединенных конденсатора, то общая емкость определяется по формуле:
Параллельное соединение конденсаторов
При параллельном соединении, начала всех конденсаторов соединяются в одну точку, а концы в другую, как показано на рисунке ниже:
Так при параллельном соединении, емкости всех конденсаторов складываются:
То есть, емкость каждого конденсатора, включенного параллельно суммируется и получается одна большая емкость, которую можно на схеме представить одним конденсатором.
Это как два пишем один в уме, только в данном случаи один рисуем, а три в уме.
Смешанное соединение конденсаторов
Смешанное соединение конденсаторов выглядит следующим образом:
И представляет с собой различные сочетания параллельного и последовательного соединений.
Для вычисления общей емкости таких соединений, применяют метод замещения: все конденсаторы делят на последовательно и параллельно соединенные группы, рассчитывают ёмкость каждой группы в отдельности, так что в конце выйдет две параллельных или последовательных емкостей, которые можно без труда посчитать.
Например, дана следующая схема и следующие данные:
C1=0.4Ф
C2=0.8Ф
C3=0,73Ф
Необходимо найти общую емкость всех трех конденсаторов.
Как мы видим конденсаторы C1 и C2 соединены последовательно, а конденсатор C3 по отношению к первым двум параллельно.
Посчитав общую емкость последовательно соединенных конденсаторов C1 и C2, их можно представить, как один конденсатор C1,2.
Теперь нам не составит труда посчитать емкость двух параллельно соединенных конденсаторов, просто сложив их ёмкости.
Применения параллельного и последовательного соединений конденсаторов нашло свое применение в тех случаях, когда необходимо получить ту или иную величину емкости. Допустим у вас нет подходящего конденсатора, но есть куча других. Выполнив несколько не хитрых расчетов можно подобрать необходимую емкость.
Последовательное, параллельное и смешанное соединение конденсаторов
Лекция № 4
Тема 1. 2. Электрические цепи постоянного тока. Электрические измерения
План
Последовательное, параллельное и смешанное соединение конденсаторов
1. В электрических цепях применяются различные способы соединения конденсаторов. Соединение конденсаторов может производиться: после -довательно, параллельно и последовательно-параллельно (последнее иногда называют смешанное соединение конденсаторов). Существующие виды соединения конденсаторов показаны на рисунке 1.
Если группа конденсаторов включена в цепь таким образом, что к точкам включения непосредственно присоединены пластины всех конденсаторов, то такое соединение называется параллельным соединением конденсаторов (рисунок 2.).
Рисунок 2. Параллельное соединение конденсаторов.
При заряде группы конденсаторов, соединенных параллельно, между пластинами всех конденсаторов будет одна и та же разность потенциалов, так как все они заряжаются от одного и того же источника тока. Общее же количество электричества на всех конденсаторах будет равно сумме количеств электричества, помещающихся на каждом из конденсаторов, так как заряд каждого их конденсаторов происходит независимо от заряда других конденсаторов данной группы. Исходя из этого, всю систему параллельно соединенных конденсаторов можно рассматривать как один эквивалентный (равноценный) конденсатор. Тогда общая емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей всех соединенных конденсаторов.
Обозначим суммарную емкость соединенных в батарею конденсаторов буквой Собщ, емкость первого конденсатора С1 емкость второго С2 и емкость третьего С3. Тогда для параллельного соединения конденсаторов будет справедлива следующая формула:
Последний знак + и многоточие указывают на то, что этой формулой можно пользоваться при четырех, пяти и вообще при любом числе конденсаторов.
Если же соединение конденсаторов в батарею производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последовательным (рисунок 3).
Рисунок 2. Последовательное соединение конденсаторов.
При последовательном соединении все конденсаторы заряжаются одинаковым количеством электричества, так как непосредственно от источника тока заряжаются только крайние пластины (1 и 6), а остальные пластины (2, 3, 4 и 5) заряжаются через влияние. При этом заряд пластины 2 будет равен по величине и противоположен по знаку заряду пластины 1, заряд пластины 3 будет равен по величине и противоположен по знаку заряду пластины 2 и т. д.
Напряжения на различных конденсаторах будут, вообще говоря, различными, так как для заряда одним и тем же количеством электричества конденсаторов различной емкости всегда требуются различные напряжения. Чем меньше емкость конденсатора, тем большее напряжение необходимо для того, чтобы зарядить этот конденсатор требуемым количеством электричества, и наоборот.
Таким образом, при заряде группы конденсаторов, соединенных последовательно, на конденсаторах малой емкости напряжения будут больше, а на конденсаторах большой емкости — меньше.
Аналогично предыдущему случаю можно рассматривать всю группу конденсаторов, соединенных последовательно, как один эквивалентный конденсатор, между пластинами которого существует напряжение, равное сумме напряжений на всех конденсаторах группы, а заряд которого равен заряду любого из конденсаторов группы.
Возьмем самый маленький конденсатор в группе. На нем должно быть самое большое напряжение. Но напряжение на этом конденсаторе составляет только часть общего напряжения, существующего на всей группе конденсаторов. Напряжение на всей группе больше напряжения на конденсаторе, имеющем самую малую емкость. А отсюда непосредственно следует, что общая емкость группы конденсаторов, соединенных последовательно, меньше емкости самого малого конденсатора в группе.
Для вычисления общей емкости при последовательном соединении конденсаторов удобнее всего пользоваться следующей формулой:
Для частного случая двух последовательно соединенных конденсаторов формула для вычисления их общей емкости будет иметь вид:
Последовательно-параллельным соединением конденса-торов называется цепь имеющая в своем составе участки, как с параллельным, так и с последовательным соединением конденсаторов.
На рисунке 4 приведен пример участка цепи со смешанным соединением конденсаторов.
Рисунок 4. Последовательно-параллельное соединение конденсаторов.
При расчете общей емкости такого участка цепи с последовательно-параллельным соединением конденсаторов этот участок разбивают на простейшие участки, состоящие только из групп с последовательным или параллельным соединением конденсаторов. Дальше алгоритм расчета имеет вид:
1. Определяют эквивалентную емкость участков с последовательным соединением конденсаторов.
2. Если эти участки содержат последовательно соединенные конденсаторы, то сначала вычисляют их емкость.
3. После расчета эквивалентных емкостей конденсаторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных конденсаторов.
4. Рассчитывают емкость полученной схемы.
Один из примеров расчета емкости при смешанном соединении конденсаторов приведен на рисунке 5.
Вопросы для самопроверки:
Перечислить классификацию конденсаторов.
Объяснить, чему равна энергия заряженного конденсатора.
Перечислить способы соединения конденсаторов применяются в электрических цепях.
Обьяснить, какой способ соединения конденсаторов наз. параллельным?
Определить, чему равна суммарная емкость конденсаторов при параллельном соединении.
Лабораторная работа по дисциплине Электротехника. название Расчёт электростатической цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении конденсаторов.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9
Наименование работы: Расчёт электростатической цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении конденсаторов.
Цель работы: Исследовать электростатические цепи при различных способах соединения конденсаторов. Определить эквивалентную емкость рассматриваемой цепи и заряды конденсаторов.
Пояснения к работе.
Электрической емкостью конденсатора называется величина численно равная количеству электричества, которое необходимо сообщить конденсатору для того, чтобы увеличить напряжение между его пластинами на 1В.
С = Q / (φ1 – φ2) = Q / U [ Ф ]
1Ф = 106мкФ = 1012пФ 1мкФ = 10-6Ф, 1пФ = 10-12Ф.
Энергия электрического поля за время заряда конденсатора определяется по формуле: Wэ=QU/2, [Дж]
Несколько конденсаторов соединенных вместе называются батареей конденсаторов.
Параллельное соединение конденсаторов.
U C1 C2 C3
Это такое соединение, при котором все конденсаторы включены между двумя зажимами источника электрической энергии и на них подается все напряжение источника.
При параллельном соединении конденсаторов:
1. Напряжения на зажимах отдельных конденсаторов одинаковы и равны напряжению на зажимах источника электрической энергии.
U1 = U2 = U3 = U
2.Заряды на конденсаторах распределяются прямо пропорционально емкости.
Общий заряд батареи конденсаторов равен сумме зарядов отдельных конденсаторов.
Q = CU Q = Q1 + Q2 + Q3
3. Общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.
C = C1 + C2 + C3
Параллельное соединение конденсаторов применяется для увеличения электрической емкости.
Последовательное соединение конденсаторов.
C1 C2 C3
U
Это такое соединение, при котором отрицательно заряженная обкладка предыдущего конденсатора соединена с положительно заряженной обкладкой последующего, то есть конденсаторы включены в цепь один за другим.
При последовательном соединении конденсаторов:
1.Заряды независимо от величины емкости равны.
Q1 = Q2 = Q3 = Q
2. Общее напряжение ко всей батареи конденсаторов равно сумме напряжений на каждом из них.
U = U1 + U2 + U3
Напряжения между последовательно соединенными конденсаторами распределяются обратно пропорционально емкостям.
3. Величина обратная общей электрической емкости равна сумме величин обратных емкостей отдельных конденсаторов.
1/Сэкв = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Общая электрическая емкость меньше наименьшей емкости из последовательно включенных конденсаторов.
4. Если последовательно включено два конденсатора, то
Сэкв= С1С2 / (С1+ С2)
Последовательное соединение конденсаторов применяется для уменьшения общей емкости; в тех случаях, когда номинальное напряжение одного конденсатора меньше источника питания электрической схемы; в электрических делителях напряжения.
Приборы и оборудование : 1. Вольтметр В3-38.
2. Лабораторный стенд.
3. Генератор Г3-109.
Задание:
1. В лабораторной работе необходимо исследовать работу электростатической цепи при различных способах соединения конденсаторов.
2. Установить на выходе генератора Г3-109 напряжение 8 В на частоте 200 Гц
3. Собрать на лабораторном стенде данную принципиальную схему.
C3 C4 C5
R1 = 100 Ом
R1 С3 = 1 мкФ
С4 = 10 мкФ
а б С5 = 20 мкФ
Г3-109
4.С помощью вольтметра В3-38 измерить значения падений напряжения на элементах цепи R1, C3, C4, C5 и на зажимах источника.
5. Результаты измерений занести в таблицу.
6. По следующим формулам произвести вычисления:
Q3 = С3U3; Q4 = С4U4; Q5 = С5U5; Qэкв= СэквUаб; Qэкв = Q3= Q4 = Q5;
1/Сэкв = 1/С3 + 1/С4 + 1/С5; Wэ = СэквUаб2/2
7. Собрать на лабораторном стенде данную принципиальную схему.
R1 R1= 100 Ом
C4= 10 мкФ
а C5= 20 мкФ
Г3-109
C4 C5
б
8. С помощью вольтметра В3-38 измерить значения падений напряжения на элементах цепи R1, C4, C5 и на зажимах источника.
9. Результаты измерений занести в таблицу.
10. По следующим формулам произвести вычисления:
Q4 = С4U4; Q5 = С5U5; Qэкв= СэквUаб; Qэкв = Q4 + Q5; Сэкв = С4 + С5; Wэ = СэквUаб2/2
11. Собрать на лабораторном стенде данную принципиальную схему. R1 C3 R1= 100 Ом
C4= 10 мкФ
а C5= 20 мкФ
Г3-109
C4 C5
б
12. С помощью вольтметра В3-38 измерить значения падений напряжения на элементах цепи R1, C3, C4, C5 и на зажимах источника.
13. Результаты измерений занести в таблицу.
14. По следующим формулам произвести вычисления:
Q3 = С3U3; Q4 = С4U4; Q5 = С5U5; Qэкв= СэквUаб ; Qэкв = Q3 = Q4 + Q5;
Сэкв = (С4 + С5)С3/ (С4 + С5 + С3); Wэ = СэквUаб2/2
15. Оформить отчет по проделанной работе.
16. Сделать соответствующие выводы по работе.
Работа в лаборатории.
1. Установить на выходе генератора Г3-109 напряжение 8 В на частоте 200 Гц
2. В соответствии с принципиальной схемой собрать на лабораторном стенде электрическую цепь с последовательным соединением конденсаторов.
3. С помощью вольтметра В3-38 измерить значения падений напряжения на элементах цепи R1, C3, C4, C5 и на зажимах источника.
4. В соответствии с принципиальной схемой собрать на лабораторном стенде цепь с параллельным соединением конденсаторов.
5. С помощью вольтметра В3-38 измерить значения падений напряжения на элементах цепи R1, C4, C5 и на зажимах источника.
6. В соответствии с принципиальной схемой собрать на лабораторном стенде электрическую цепь со смешанным соединением конденсаторов.
7. С помощью вольтметра В3-38 измерить значения падений напряжения на элементах цепи R1, C3, C4, C5 и на зажимах источника.
8. По окончании измерений – отключить источник питания, отключить измерительные приборы, разобрать электрическую цепь.
Содержание отчета.
1. Цель работы.
2. Приборы и оборудование.
3.Принципиальные электрические схемы последовательного, параллельного и смешанного соединений конденсаторов.
4. Таблицы с результатами измерений и вычислений.
5. Формулы, необходимые для расчета.
6. Вывод по работе.
Контрольные вопросы.
1. Какое соединение конденсаторов называют последовательным?
2. Какое соединение конденсаторов называют параллельным?
3. Какое соединение конденсаторов называют смешанным?
4. В каких случаях применяют последовательное, а в каких параллельное соединение конденсаторов?
5. Чему равно Сэкв при последовательном и параллельном соединении конденсаторов?
6. Чему равен заряд Q при различных соединениях конденсаторов?
Литература.
1. Ф.Е.Евдокимов. Теоретические основы электротехники.- М.: Высшая школа, 2004.
стр. 130-132.
2. Конспект лекций. Тема: «Электростатические цепи».
Практическая работа, расчет цепей постоянного тока с конденсаторами.
Наименование работы: Расчет цепи постоянного тока с конденсаторами
Цель работы: Научиться производить расчет цепей постоянного тока содержащих конденсаторы.
Приобретаемые умения и навыки:
Научиться пользоваться справочными данными и расчетными формулами
Научиться пользоваться вычислительной техникой
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места:
Раздаточный материал
Общие сведения
Решение задачи требует знания методики определения эквивалентной емкости цепи при смешанном соединении конденсаторов, а также умения вычислять величину заряда конденсатора. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример.
Пример. Для схемы, приведенной на рис. 1, определить эквивалентную емкость цепи Сэкв, напряжение на каждом конденсаторе и приложенное ко всей цепи, а также величину заряда накапливаемого каждым конденсатором и всей цепью. Известны величины емкостей конденсаторов С1 = 5 мкФ, С2 = 3 мкФ, С3 = 2 мкФ, С4= 10 мкФ и U4= 50 В (напряжение на конденсаторе С4).
рис. 1.
Решение.
Определяем общую емкость конденсаторов С2 и C3, учитывая, что конденсаторы С2 и С3 соединены между собой параллельно:
После преобразования схема будет иметь вид представленный на рис. 2.
рис. 2.
Конденсаторы C1 и C23 включены последовательно, поэтому:
После преобразования схема будет иметь вид представленный на рис. 3.
рис. 3.
Конденсаторы C123 и C4 включены последовательно, поэтому общая (эквивалентная) емкость всей цепи:
Зная напряжение на конденсаторе C4 можно определить величину заряда накапливаемого конденсатором:
Так как конденсаторы C1 , C23 и C4 включены последовательно (см. рис.2), их заряды одинаковые, т.е. . Такой же заряд будет накапливаться всей цепью, т.е.
Зная величины зарядов конденсаторов С1 и С23 — Q1 и Q23 соответственно можно определить напряжения на этих конденсаторах:
Так как конденсаторы С2 и С3 соединены между собой параллельно (см. рис. 1), напряжение на них одинаковое, т.е.:
.
Зная напряжение на конденсаторах С2 и С3, можно определить величину зарядов накапливаемых конденсаторами:
Напряжение, прикладываемое ко всей цепи U равно сумме напряжений на конденсаторах C1 , C23 и C4 включенных последовательно (см. рис. 2).
Заряд, накапливаемый всей цепью, можно определить, зная общую емкость цепи и напряжение, приложенное ко всей цепи:
Получили тоже значение, что и в пункте 5.
Порядок выполнения работы:
1. Отметьте в отчете наименование и цель занятия.
2. Отметьте в отчете исходные условия задачи и заданную схему.
Условия задачи и схемы цепей приведены в приложении.
3. Выполните предложенное задание. По необходимости, при выполнении задания практической работы, повторите теоретический материал и примеры, подобные заданию практической работы.
4. Оформите отчет по практической работе.
Задание для отчета
Отчет по п/р должен содержать:
1. Наименование работы.
2. Цель работы.
3. Ф. И. О. студента выполнившего работу.
4. Требуемые расчеты, рисунки, схемы.
5. Вывод по работе.
6. Дату выполнения работы
Приложение.
Цепь постоянного тока содержит несколько конденсаторов, соединенных смешанно. Схема цепи приведена на рисунках 1-4. Номер варианта и соответствующие ему номер рисунка, заданные значения одного из напряжений или зарядов, а также величины емкостей конденсаторов приведены в таблице 1.
Определить эквивалентную емкость цепи Сэкв, напряжения на каждом конденсаторе и приложенное ко всей цепи, а также величину заряда накапливаемого каждым конденсатором и всей цепью.
Замечание. Всюду индекс заряда или напряжения совпадает с индексом конденсатора, накопившего этот заряд или на котором действует это напряжение. Например, конденсатор C5 накопил заряд Q5, на нем действует напряжение U5.
Таблица 1.
вар-та
Номер
рисунка
Задаваемая величина
Емкости конденсаторов, мкФ
С1
С2
С3
С4
1
1
UAB= 100В
3
4
2
6
2
2
Q1= 5*10-4 Кл
5
3
4
6
3
3
U3= 30В
12
4
5
3
4
4
Q2= 2*10-4 Кл
12
5
6
2
5
5
Q4= 4*10-4 Кл
4
6
3
5
U2= 10В
5
3
2
7
7
2
UAB= 300В
6
2
5
4
8
3
Q2= 5*10-4 Кл
3
5
7
8
9
4
U4= 60В
2
7
4
3
10
5
Q1= 5*10-4 Кл
5
4
8
7
11
1
Q3= 3*10-4 Кл
7
8
3
4
12
2
U2= 60В
4
6
7
5
13
3
U1= 40В
5
3
4
6
14
4
Q4= 4*10-4 Кл
6
2
6
3
15
5
U3= 60В
3
5
4
2
16
1
Q2= 6*10-4 Кл
2
7
12
5
17
2
U4= 40В
5
4
4
3
18
3
Q1= 6*10-4 Кл
7
8
8
7
19
4
Q3= 3*10-4 Кл
4
3
3
4
20
5
U2= 50В
8
7
7
5
21
1
U1= 80В
3
4
4
6
22
2
UAB= 200В
7
5
6
3
23
3
Q1= 5*10-4 Кл
4
6
4
2
24
4
U3= 300В
6
3
12
5
25
5
Q2= 5*10-4 Кл
10
5
7
7
26
1
Q4= 8*10-4 Кл
4
5
8
4
27
2
U2= 40В
3
4
3
8
28
3
UAB= 200В
7
8
9
3
Рис. 1.
Рис. 3.
Рис. 2.
Рис. 4.
Подборка по базе: РГР Тяговые расчеты,Ергалиева.docx, В группу ИПЯ со смешанным алфавитом входят.docx, 1 Расчет общего и удельного расхода материальных ресурсов.docx, Курсовая Проектирование Расчет количества формовочной смеси на г, Шашкин-Методика расчета электропривода.doc, Практическое занятие 7. Расчет штрафов, пени.pdf, трубчатая печь технологический расчет.rtf, Методика расчета индекса паритета цен на пром и сх продукцию.doc, ргр Расчет линейной электрической цепи с постоянными источниками, дипломная работа учет расчетов п региональным налогам и сборам.d Практическая работа №1 Тема: Расчет электрической цепи со смешанным соединением конденсаторов. Цель: Изучить методы соединения конденсаторов в электрических цепях постоянного тока. Рассчитать эквивалентную емкость, напряжение и заряд батареи конфденсаторов при смешанном соединении конденсаторов. Ход работы:
Теоретическая часть: Сообщение электрического заряда проводнику называется электризацией. Чем больший заряд принял проводник, тем больше его электризация, или, иначе говоря, тем выше его электрический потенциал. Между количеством электричества и потенциалом данного уединенного проводника существует линейная зависимость: отношение заряда проводника к его потенциалу есть величина постоянная: Для какого-либо другого проводника отношение заряда к потенциалу есть также величина постоянная, но отличная от этого отношения для первого проводника. Одной из причин, влияющих на эту разницу, являются размеры самого проводника. Один и тот же заряд, сообщенный различным проводникам, может создать различные потенциалы. Чтобы повысить потенциал какого-либо проводника на одну единицу потенциала, необходим определенный заряд. Свойство проводящих тел накапливать и удерживать электрический заряд, измеряемое отношением заряда уединенного проводника к его потенциалу, называется электрической емкостью, или просто емкостью, и обозначается буквой С. Приведенная формула позволяет установить единицу емкости. Практически заряд измеряется в кулонах, потенциал в вольтах, а емкость в фарадах: Емкостью в 1 фараду обладает проводник, которому сообщают заряд в 1 кулон и при этом потенциал проводника увеличивается на 1 вольт. Устройство, предназначенное для накопления электрических зарядов, называется электрическим конденсатором. Конденсатор состоит из двух металлических пластин (обкладок), разделенных между собой слоем диэлектрика. Чтобы зарядить конденсатор, нужно его обкладки соединить с полюсами электрической машины. Разноименные заряды, скопившиеся на обкладках конденсатора, связаны между собой электрическим полем. Близко расположенные пластины конденсатора, влияя одна на другою, позволяют получить на обкладках большой электрический заряд при относительно невысокой разности потенциалов между обкладками. Емкость конденсатора есть отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками: Следовательно, при параллельном соединении конденсаторов общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. При параллельном соединении каждый конденсатор окажется включенным на полное напряжение сети. Рассмотрим последовательное соединение конденсаторов:
|
Схемы сглаживания конденсаторов
и расчеты »Электроника
Накопительные конденсаторы используются для сглаживания необработанной выпрямленной формы волны в источнике питания — важно выбрать правильный конденсатор с правильным значением и номинальным током пульсации.
Пособие по схемам источника питания и руководство Включает:
Обзор электроники источника питания
Линейный источник питания
Импульсный источник питания
Защита от перенапряжения
Характеристики блока питания
Цифровая мощность
Шина управления питанием: PMbus
Бесперебойный источник питания
В источнике питания, будь то линейный источник питания или импульсный источник питания, использующий источник питания переменного тока и диодные выпрямители, необработанный выпрямленный выход обычно сглаживается с помощью накопительного конденсатора перед подачей на какие-либо регуляторы или другие подобные электронная схема.
Алюминиевые электролитические конденсаторы
идеально подходят для работы в качестве сглаживающих конденсаторов, так как многие электролитические конденсаторы способны обеспечить достаточно высокую емкость и выдерживать уровень пульсаций тока, необходимый для сглаживания формы волны.
По сути, схема сглаживания заполняет основные провалы в необработанной выпрямленной форме волны, так что схема линейного регулятора или импульсного источника питания может работать правильно. Они изменяют форму волны от той, которая изменяется от нуля до пикового напряжения в течение цикла входящей формы волны мощности, и меняют ее на такую, где изменения намного меньше.По сути, они сглаживают форму волны, и отсюда и название.
Поскольку сглаживающие конденсаторы используются как в источниках питания с линейным стабилизатором, так и в импульсных источниках питания, они составляют важную часть многих из этих электронных схем.
Двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором
Основы сглаживания конденсатора
Конденсаторное сглаживание используется для большинства типов источников питания, будь то линейный регулируемый источник питания, импульсный источник питания или даже просто сглаженный и нерегулируемый источник питания.
Типичный электролитический конденсатор, используемый для сглаживания
Необработанный постоянный ток, подаваемый диодным выпрямителем сам по себе, будет состоять из серии полусинусоидальных волн с напряжением, изменяющимся от нуля до √2-кратного среднеквадратичного напряжения (без учета диодных и других потерь) .
Форма волны такого рода не будет использоваться для питания схем, потому что любые аналоговые схемы будут иметь огромный уровень пульсации, наложенной на выход, и любые цифровые схемы не будут работать, потому что питание будет отключаться каждые полупериод.
Конденсаторное сглаживание обеспечивает правильную работу следующих ступеней линейного регулируемого источника питания или импульсного источника питания.
Для сглаживания выхода выпрямителя используется накопительный конденсатор, расположенный на выходе счетчика параллельно с нагрузкой.
Сглаживание работает, потому что конденсатор заряжается, когда напряжение выпрямителя превышает напряжение конденсатора, а затем, когда напряжение выпрямителя падает, конденсатор обеспечивает требуемый ток из своего накопленного заряда.
Таким образом, конденсатор может обеспечивать заряд, когда он не поступает от выпрямителя, и, соответственно, напряжение изменяется значительно меньше, чем при отсутствии конденсатора.
Конденсаторное сглаживание не обеспечивает полной стабильности напряжения, всегда будет некоторое изменение напряжения. Фактически, чем выше номинал конденсатора, тем больше сглаживание, а также чем меньше потребляемый ток, тем лучше сглаживание.
Сглаживающее действие накопительного конденсатора
Следует помнить, что единственный путь разрядки конденсатора, кроме внутренней утечки, — это через нагрузку к выпрямителю / системе сглаживания.Диоды предотвращают обратный ток через трансформатор и т. Д.
Еще один момент, о котором следует помнить, заключается в том, что сглаживание конденсатора не дает никакой формы регулирования, и напряжение будет варьироваться в зависимости от нагрузки и любых изменений на входе.
Регулирование напряжения может быть обеспечено линейным регулятором или импульсным источником питания.
Емкость сглаживающего конденсатора
При выборе емкости конденсатора необходимо выполнить ряд требований. В первом случае значение должно быть выбрано так, чтобы его постоянная времени была намного больше, чем временной интервал между последовательными пиками выпрямленного сигнала:
Где:
R нагрузка = полное сопротивление нагрузки для источника питания
C = значение емкости конденсатора в фарадах
f = частота пульсаций — это будет вдвое больше линейной частоты, чем используется двухполупериодный выпрямитель.
Сглаживающий конденсатор пульсации напряжения
Поскольку на выходе выпрямителя, использующего схему сглаживающего конденсатора, всегда будет некоторая пульсация, необходимо иметь возможность оценить приблизительное значение. Чрезмерное указание емкости конденсатора приведет к увеличению стоимости, размера и веса, а недостаточное указание приведет к снижению производительности.
Пульсации от пика до пика для выходного сигнала сглаживающего конденсатора в источнике питания (полная волна)
На приведенной выше диаграмме показаны пульсации для двухполупериодного выпрямителя со сглаживанием конденсатора.Если бы использовался полуволновой выпрямитель, то половина пиков была бы потеряна, а пульсации были бы примерно вдвое больше напряжения.
Для случаев, когда пульсация мала по сравнению с напряжением питания — что почти всегда имеет место — можно рассчитать пульсации, зная условия цепи:
Двухполупериодный выпрямитель
Полупериодный выпрямитель
Эти уравнения обеспечивают более чем достаточную точность. Хотя разряд конденсатора для чисто резистивной нагрузки является экспоненциальным, погрешность, вносимая линейным приближением, очень мала для низких значений пульсаций.
Также стоит помнить, что вход регулятора напряжения — это не чисто резистивная нагрузка, а нагрузка с постоянным током. Наконец, допуски электролитических конденсаторов, используемых для сглаживающих схем выпрямителя, велики — в лучшем случае ± 20%, и это скроет любые неточности, вносимые допущениями в уравнениях.
Пульсация тока
Две из основных характеристик конденсатора — это его емкость и рабочее напряжение. Однако для приложений, где могут протекать большие уровни тока, как в случае сглаживающего конденсатора выпрямителя, важен третий параметр — его максимальный ток пульсации.
Пульсации тока не просто равны току питания. Есть два сценария:
- Ток разряда конденсатора: В цикле разряда максимальный ток, подаваемый конденсатором, возникает, когда выходной сигнал схемы выпрямителя падает до нуля. В этот момент весь ток в цепи подается конденсатором. Это равно полному току цепи.
Пиковый ток, подаваемый конденсатором в фазе разряда
- Ток зарядки конденсатора: В цикле зарядки сглаживающего конденсатора конденсатор должен заменить весь потерянный заряд, но этого можно добиться только тогда, когда напряжение выпрямителя превышает напряжение на сглаживающем конденсаторе.Это происходит только в течение короткого периода цикла. Следовательно, ток в этот период намного выше. Чем больше емкость конденсатора, тем лучше он уменьшает пульсации и тем короче период заряда.
Более короткое время зарядки приводит к очень большим уровням пикового тока, поскольку сглаживающий конденсатор должен поглотить достаточный заряд для периода разряда за очень короткое время.
Период заряда конденсатора источника питания
Пи-секционные сглаживающие сети
В некоторых приложениях линейный регулятор напряжения не будет использоваться, может потребоваться улучшенная форма сглаживания.Это может быть обеспечено использованием двух конденсаторов и последовательной катушки индуктивности или резистора.
Подход сглаженного источника питания используется в некоторых высоковольтных системах и в некоторых других специализированных областях, но он не так распространен, как источники питания с линейным регулированием и импульсные источники питания, которые обеспечивают гораздо лучшее регулирование и сглаживание.
Этот подход также можно увидеть во многих старинных беспроводных устройствах, где использование линейно регулируемого источника питания было невозможно.
Пи-секционный сглаживающий фильтр
Существует два варианта сглаживающей системы Пи-секции.При наличии двух конденсаторов между линией и землей последовательным элементом служил индуктор или резистор. Катушка индуктивности стоила намного дороже и обеспечивала лучшую производительность, но резистор был гораздо более дешевым вариантом, хотя он рассеивал больше энергии.
Сглаживающие конденсаторы являются важными элементами как линейных источников питания, так и импульсных источников питания, и поэтому они широко используются.
При выборе емкостного конденсатора для сглаживания в источниках питания важно не только значение емкости для обеспечения требуемого снижения пульсаций напряжения, но также очень важно гарантировать, что номинальный ток пульсаций конденсатора не будет превышен.Если потребляется слишком большой ток, конденсатор нагревается, и его ожидаемый срок службы сокращается, или в крайних случаях он может выйти из строя, иногда катастрофически.
Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем
Возврат в меню проектирования схем. . .
.
Последовательный и параллельный калькулятор емкости
- Цель использования
- Проверить мою собственную работу по созданию проблем для младшего технические специалисты для решения
[1] 2020/08/13 03:32 Мужчина / Уровень 30 лет / Инженер / Полезно /
- Цель использования
- ПОНЯТЬ
- Комментарий / Запрос
- ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗНАНИЙ
[2] 2019/11/15 17:26 Мужчина / Уровень 20 лет / Средняя школа / Университет / Аспирант / Полезно /
- Цель использования
- Генератор Колпитца на УКВ, рассчитать общую емкость на двойные варикапные диоды, используемые для настройки, а также общая емкость на делителе обратной связи.
[3] 10.04.2019 15:25 Мужчина / 30 лет / Самозанятые / Очень /
- Цель использования
- Помимо того, что я радиолюбитель, я также занимаюсь изготовлением кристаллических радиоприемников .
Для многих конструкций требуется воздушный конденсатор емкостью 500 пФ, но все, что я смог найти, это 630 пФ.
Итак, используя ваш калькулятор, я смог увидеть, сколько емкости мне нужно было добавить последовательно, чтобы снизить емкость конденсатора 630 пФ до 500 пФ.Отлично сработало, мои искренние благодарности.
[4] 2019/03/08 07:04 Мужчина / 60 лет и старше / Пенсионер / Очень /
- Цель использования
- За исключением правильных значений на двух заглавных буквах. Используется для расчета заменяемых колпачков для старой магнитофонной деки.
- Комментарий / запрос
- Очень полезно
[5] 2018/08/27 21:07 Мужской / 40-летний уровень / Другое / Очень /
- Цель использования
- рассчитать шину питания для ламповый усилитель
[6] 2018/08/17 13:15 Мужской / 40-летний уровень / Самозанятые люди / Очень /
- Цель использования
- Устранение неисправностей источника питания.У него был счетчик, который показывал максимум 10000 мкФ. Итак, мне пришлось последовательно подключить два одинаковых, чтобы проверить значение крышки фильтра.
[7] 2018/08/12 01:16 Мужчина / 60 лет и старше / Офисный работник / Государственный служащий / Полезно /
- Цель использования
- Расчет емкости для настройки антенны
[8] 2018/08/06 18:40 Мужчина / Уровень 20 лет / Инженер / Очень /
- Цель использования
- Два последовательно соединенных диода общей емкости для планирования антенны.
[9] 2018/06/ 13 16:08 Мужской / 50-летний уровень / Средняя школа / Университет / аспирант / Очень /
- Цель использования
- рассчитать значение для выходных конденсаторов аудиоусилителя
[10] 2018/05/27 01:53 Мужской / До 20 лет / Начальная школа / Неполный ученик средней школы / Очень /
.
Импеданс R и C параллельно Калькулятор
- Цель использования
- Проверка домашнего задания
[1] 2020/08/27 09:11 Мужской / 20-летний уровень / Высшая школа / Университет / аспирант / Очень /
- Цель использования
- При обратном направлении, т.е. известны разные значения угла и сопротивления , каковы значения сопротивления и емкости?
- Комментарий / запрос
- При отмене, т.е.е. известны различные значения угла и импеданса, каковы значения сопротивления и емкости?
[2] 2020/08/22 22:25 Мужчина / 50-летний уровень / Учитель / Исследователь / Полезный /
- Цель использования
- Сравните результаты с индивидуальной конструкцией анализатора импеданса.
[3] 2020/04/17 00:06 Мужчина / Уровень 20 лет / Инженер / Очень /
- Цель использования
- Убедитесь, что я правильно рассчитываю полное сопротивление для параллельная цепь переменного тока для класса электроники.
[4] 2020/04/13 06:49 Женский / 50-летний уровень / Старшая школа / Университет / аспирант / Очень /
- Цель использования
- Определите значения R, C для желаемого гистерезиса, используемого с ОУ (Horowitz & Hill стр. 134-5)
[5] 2020/03/14 09:14 Мужчина / Уровень 40 лет / Инженер / Очень /
- Цель использования
- bangin ur mom
[6] 2019/12/13 05:07 Мужчина / Уровень 30 лет / Инженер / Очень /
- Цель использования
- Проверь мою интуицию в задаче домашнего задания
[7] 2019/10/04 01:42 Мужской / Уровень 20 лет / Старшая школа / Университет / Аспирант / Очень /
- Цель использования
- Проверка прибора Fluke RCL, чтобы убедиться, что он все еще работает,
действительно оценил вашу точную программу
[8] 2019/09 / 10 05:36 Мужчина / Уровень 60 и старше / Учитель / Исследователь / Очень /
- Назначение используйте регулятор вентилятора
- Комментарий / запрос
- дайте мне принципиальную схему с номинальными характеристиками конденсаторного регулятора вентилятора
[9] 2018/03/21 16:15 Женщина / Уровень 30 лет / Инженер / — /
- Цель использования
- расчет сопротивления плода
- Комментарий / запрос
- Я считаю, что фрукт может быть представлен RC-цепью, и я хотел бы провести измерения на известной частоте.Я могу измерить «Z» и фазовый сдвиг в градусах.
Я хочу извлечь буквы «R» и «C».Уточнение: Имея: «F», «Z», «Phase», необходимо извлечь: «R» и «C».
[10] 2018/02/05 18:41 Мужчина / возраст 60 лет и старше / Самостоятельно занятые люди / Very /
.