Bir kondansatör enerjiyi nasıl pürüzsüzleştirir?

Aklımı kondansatörlerin nasıl çalıştığı etrafına sarmaya çalışıyorum. Bir yükü depoladıklarını ve genel olarak nasıl olduğunu anladıklarını ancak bunların kullanılmasının yükün akışını "nasıl yumuşattığını" anlamıyorum. Bir motor, yüklü bir kapasitörden güç çekerken, güç kaynağından güç çekerken aynı şeyi yapmıyor mu? Ne demek suçlama düzeltti ve nasıl?

Kondansatörler şarjı depolamaz. Bu çok değersiz bir cümle çünkü çok fazla anlamı olan bu "ücret" kelimesini temel alıyor. Lütfen duymuş olduğunu unutma. Aynı zamanda enerjiyi düzgünleştirmezler. Pürüzsüz oldukları gerilimdir.

Size sorunuza cevap vereceğim, ama önce kondansatörlerin nasıl çalıştığını gerçekten anlamalısınız.

Kapasitörlerin depoladığı enerjidir. Elektrik devrelerinde dolaşan malzemeler elektrik yüküdür . Yükün akış hızını amper cinsinden ölçüyoruz. Ücret miktarı coulomblarla ölçülür. Çünkü şarj oluşturulmamış veya tahrip asla biz genellikle mecazi kapısı geçmiş akar şarjı sayan yükünün ölçülmesiyle verildiğinde. Bazı çok garip devreler dışında, bir elektronik cihazdaki toplam şarj da sabittir. Kapalı bir hidrolik sisteme çok benziyor: içinde bir miktar sıvı var ve çevresinde hareket edebilirsiniz, ancak hiçbiri girmez veya sızmaz. Bir noktadan ne kadar sıvı aktığını sayabilirsiniz, ancak bir yerden gelmesi ve başka bir yere gitmesi gerekir.

Akışkanla dolu küresel bir kabınızın olup olmadığını hayal edin. Damarın ortasından aşağı, bir taraftaki sıvıyı iterek ve diğer tarafa pompalayarak esnetebileceğiniz bir lastik plakadır. Bir kondansatör böyledir:

Bu, Bill Beaty'nin mükemmel kapasitör yanılgılarından kaynaklanıyor .

Bir tarafa su bastırdığınızda, diğer tarafa eşit miktarda su gelmelidir. Ayrıca, bir kez bu kauçuk zar gerildiğinde, düz hale gelmek ister. Böylece, bir taraftaki su basıncı diğerinden daha yüksek olacaktır. Tıpaları söküp bir hortumla değiştirirseniz, lastik gerilmediği sürece su akar.

Şimdi "su" yu "elektrik yükü" ve "basınç" ı "voltaj" ile değiştirin ve bir kapasitörünüz var.

Şimdi, biri golf topu büyüklüğü ve biri yüzme havuzu büyüklüğü olan iki gemi düşünün. Her birinin ortasında aynı esnekliğe sahip bir membran vardır. Golf topu büyüklüğünde bir kaba bir çorba kaşığı su pompalarsanız, membran çok gerilir ve sonuç olarak taraflar arasındaki basınç farkı artar. Aynı şeyi yüzme havuzu büyüklüğündeki tekneye yaparsanız, zar zar zor hareket eder ve basınç farkı hiç yoktan biraz daha fazla olur.

Bu ne kapasitans olduğunu. Belirli bir su miktarı için basınç farkının ne olduğunu söyler. Kapasitörden geçen belirli bir elektrik yükü için voltajın ne olacağını söyler. Olarak tanımlanır:

Nerede:

• $C$
• $q$
• $V$

"Coulomb" a takılma. Bir coulomb, 1 amper 1 saniye boyunca akıyorsa, ne kadar şarjın bir noktadan geçtiğidir. Veya, yarım saniye için 2 amper. Veya, 2 saniye boyunca 1/2 amper.

Eğer hesabı aldıysanız, o zaman yükün akımın bir parçası olduğunu kabul edersiniz. Başka bir deyişle, yük akımdır, mesafe hızdır. "Amper" yerine "saniye başına coulomb" kullanabilirsiniz - üniteler tamamen aynıdır.

Bu bilgiyi ve bir miktar temel hesabı kullanarak, kapasitans gerilim ve akım olarak da tanımlanabilir:

Bunun söylediği: zaman içindeki voltaj değişim hızı (saniyedeki volt), kapasitansa (faradlar) bölünen akıma (saniye başına amper veya coulomb) eşittir.

1 farad kapasitörünüz varsa ve içinden 1 amper (saniyede 1 coulomb) hareket ettiriyorsanız, kapasitördeki voltaj saniyede 1 volt oranında değişecektir.

Bu kapasitansı iki katına çıkarırsanız, voltaj değişim oranı yarıya inecektir.

Ve burada, sanırım, sorunuzun cevabı. Gerilimi sabit tutmak için sık sık kapasitörler güç kaynağının üzerine konur. Bu işe yarıyor çünkü kapasiteniz ne kadar fazlaysa voltajı o kadar zorlaştırır, çünkü bunun için daha fazla akım gerektirir.

Bu uygulamada, kapasitörler enerjiyi düzgünleştirmez, voltajı düzeltir . Bunu, geçici yüksek akım zamanlarında yükün çekebileceği bir enerji depolaması sağlayarak yaparlar. Bu, güç kaynağının işini kolaylaştırır, çünkü akımdaki yüksek değişikliklerle uğraşmak zorunda kalmaz. Aslında, kapasitör, güç kaynağı tarafından görülen yükün mevcut talebini ortalamaya yardımcı olur.

Düzgünleştirme kapasitörleri, genellikle güç besleme hatlarındaki voltaj dalgalanmalarını bastırmak için kullanılır. Bunu periyodik olarak enerji depolayarak ve doldurarak yaparlar. Aşağıdaki görüntü, tam kapasiteyle doğrultucuda bu kapasitörlerin çok yaygın bir kullanım durumunu göstermektedir.

Gördüğünüz gibi, yumuşatma kapasitörü çıkış voltajı düştüğünde enerjiyi boşaltır ve yeniden doldurur. Bu, çıkış gerilimini "dengeler", bu yüzden bu kapasitöre "yumuşatıcı" kapasitör denir.

Kondansatörler, yükünüze ideal bir voltaj kaynağına bağlı oldukları yanılsamasını sağlamak için vardır.

Örneğin, güç kaynağınız dahili bir dirence sahiptir ve uzun uçlardan dolayı önemli bir endüktans olabilir.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Kondansatörün eklenmesi, Vsanahtar açılıp kapanırken yükün yaklaşık bir değer görmesini sağlar . Aksi halde, yük açıldığında / kapandığında değişken bir besleme voltajı olacaktır.

Evet, temelde aynı şekilde çalışır. Bununla birlikte, bir kapasitör tipik olarak, örneğin bir bataryadan daha düşük bir kapasiteye sahiptir. Bir kapasitöre bir yük bağladığınızda, şarjı ve voltajı zamanla düşer. Bu yüzden pürüzsüz denir. Bir batarya, aynı şekilde, ancak daha yüksek, çünkü çok, çok daha yavaş yapar.

Ayrıca voltaj sinyalini yumuşatma anlamında da pürüzsüzlük vardır. Bir kondansatörü aynı anda bazı değişken voltaj sinyalleriyle şarj ve deşarj edersek, kondansatörün yükselen kenarlarda şarj olduğunu anlarsınız. Düşen kenarlarda, kondansatör, düşen kenarı daha pürüzsüz yapan diğer güç kaynağına 'yardımcı' olur. Sonunda bu neredeyse sabit bir gerilime yol açabilir.

Bir kapasitörün bir bardak su ile bir delik olduğunu hayal edin. Camı ne kadar hızlı doldurursanız olun, delikten çıkan çıkışın kabaca aynı olduğunu. Kapasitör tam olarak böyle çalışır, önce şarj olur, ardından gürültüyü filtreleyen ve girişin nasıl dalgalandığından bağımsız olarak temiz bir çıkış sağlayan bir çıkış sağlar.