الاتصال المتوازي للمكثفات هو بطارية تكون فيها جميع المكثفات تحت نفس الجهد ، ويكون التيار الكلي مساويًا للمجموع الجبري الكامل لتيارات هذه العناصر.
النقاط الرئيسية
عندما يتم توصيل المكثفات بشكل متوازٍ ، تتراكم سعاتها. هذا يسمح لك بحساب النتيجة بسرعة. جهد التشغيل لجميع المكثفات هو نفسه ، ويتم إضافة الشحنات من جميع المكثفات معًا. هذا يتبع من الصيغة التي اشتقها فولتا في القرن الثامن عشر:
C = q / U ، ثم C1 + C2 + ... = q1 + q2 + ... / U.
يتصرف التوصيل المتوازي للمكثفات مثل مكثف واحد كبير.
لماذا تحتاج إلى توصيل المكثفات بالتوازي
- في أجهزة الاستقبال الراديوية ، يتم ضبط تردد الموجة عن طريق تبديل كتل المكثفات. هذا يجعل دائرة الطنين في الرنين.
- في مرشحات مصادر الطاقة القوية ، يجب تخزين قدر كبير من الطاقة لكل دورة تشغيل. ليس من المجدي اقتصاديًا البناء على المحاثات. لذلك ، يتم استخدام مجموعة متوازية من المكثفات الإلكتروليتية الكبيرة.
- يمكن العثور على اتصال متوازي للمكثفات في دوائر القياس. حيث تتفرع المعايير عن جزء من التيار على نفسها ، ويتم تقدير القيمة بهذه القيمة. أي حجم سعة المكثف قيد الدراسة.
- بالتوازي مع ذلك ، يمكن تركيب معوضات القدرة التفاعلية من وقت لآخر. هذه هي الأجهزة التي تمنع إخراج الطاقة الزائدة إلى التيار الكهربائي. هذا يمنع تشكيل التداخل ، التحميل الزائد للمولدات ، المحولات والتسخين المفرط للأسلاك.
قوة رد الفعل للشبكة
عند تشغيل محرك غير متزامن ، يوجد اختلاف في التيار والجهد في الطور. هذا بسبب وجود ملف له مقاومة استقراء. نتيجة لذلك ، تنعكس بعض الطاقة مرة أخرى في الدائرة. يمكن القضاء على هذا التأثير إذا تم تعويض المقاومة الاستقرائية بالمقاومة السعوية. هناك طريقة أخرى - استخدام المحركات المتزامنة. إنه فعال عند الفولتية من 6 إلى 10 كيلو فولت.
إذا أمكن ، يجب أن تستهلك المؤسسة كل الطاقة التفاعلية التي تنتجها. لكن المحركات المتزامنة ليست دائمًا مناسبة لظروف العملية. ثم وضعوا وحدات مكثف. يجب أن تكون مفاعلاتهم مساوية لمحاولات المحركات. بالطبع ، من الناحية المثالية ، لأنه في ظروف الإنتاج تتغير باستمرار. في ضوء ذلك ، يتضح سبب صعوبة العثور على الوسط الذهبي.
ولكن إذا كنت تستخدم اتصالًا متوازيًا للمكثفات وقمت بتبديلها بشكل صحيح باستخدام مرحل ، فسيتم حل المشكلة بكل بساطة. يمكن أن نضيف هنا أن بعض الشركات تدفع أيضًا مقابل القوة التفاعلية المنعكسة. وإذا لم يتم استخدامها ، فستكون خسائر اقتصادية بحتة. يمكن أيضًا فهم موردي الطاقة: الطاقة التفاعلية تسد خطوط الطاقة ، وتحمل المحولات ، ومن ثم لا تستطيع المعدات تسليم الحمولة الكاملة. إذا بدأت كل مؤسسة في تحميل القناة بتيار زائد ، فسيهتز على الفور الوضع الاقتصادي لمهندسي الطاقة.
في الوقت نفسه ، تنتشر مرحلات الطاقة التفاعلية على نطاق واسع وستساعد في تحديد أي جزء من المكثفات يجب تضمينه في العملية. يظهر مثال لجدول حساب التكلفة في الشكل. هناك نقطة مثالية معينة ، وليس من المجدي اقتصاديًا تجاوزها. لكن يمكنك القيام بذلك لأي أسباب أخرى.
مخطط توصيل المنشآت التعويضية
في الشبكات ثلاثية الطور ، يتم وضع المكثفات التعويضية في ثلاثة توائم وفقًا لمخططين معروفين:
- نجمة.
- مثلث.
يتم حساب القدرة التفاعلية في هذه الحالات وفقًا للصيغ الموضحة في الشكل. من خلال أوميغا اليونانية ، يشار إلى التردد الدائري للشبكة (2 × Pi × 50 هرتز). من النسب ، اتضح أن دائرة توصيل المكثفات بالمثلث أكثر ربحية: زادت الطاقة بمقدار 3 مرات. يأتي هذا من حقيقة أن النجم يستخدم جهد الطور ، وهو أقل 1.73 مرة من الجهد الخطي. تعتمد القدرة التفاعلية المعوضة على مربع هذه المعلمة.
لهذه الأسباب ، عادة ما تصنع المكثفات ثلاثية الطور في مثلث ، وتحت النجم تحتاج إلى طلب ترتيب فردي (في الواقع ، ثلاثة مكثفات أحادية الطور). هناك وجه آخر للعملة: للجهد 1.05 ؛ 3.15 ؛ 6.3 ؛ 10.5 كيلو فولت جميع المكثفات أحادية الطور. ويمكنك دمجها كيفما تشاء. النجم ، على سبيل المثال ، لديه جهد تشغيل أقل ، مما يعني أن كل مكثف على حدة سيخرج بسعر أرخص. لا يمكن أن يُعزى كلا المخططين إلى شوائب متوازية ، ولكن يتم دمج هذه الثلاثة توائم بدورها في:
- مجموعات؛
- أقسام.
- تثبيت.
وداخل الروابط ، يمكن توصيل المكثفات أحادية الطور في سلسلة ومتوازية ، ولا يمكن توصيل المكثفات ثلاثية الطور إلا بالتوازي. في هذه الحالة ، يوصى باختيار قيم جميع العناصر الفردية بنفس الطريقة. لا يؤدي هذا إلى تبسيط الحساب فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى مساواة الحمل على جميع أجزاء الدائرة الكهربائية. هناك أيضًا تركيبات حيث يوجد اتصال مختلط لكل مرحلة. تتشكل الفروع الموازية.
يتم تنفيذ التركيبات على مرحلة واحدة أو ثلاث مراحل. في الشبكات ذات الجهد 380 فولت ، يتم استخدام التوصيل المتوازي للمكثفات دائمًا تقريبًا. الاستثناء هو حالة استخدام معدات أحادية الطور لكل من 220 فولت (طور) و 380 فولت (خطي). ثم يتم وضع التثبيت الفردي (أو المجموعة) تحت الجهاز ، لتعويض الطاقة التفاعلية. في شبكات الإضاءة ، يتم وضع المكثفات في الغالب بعد المفتاح لأسباب واضحة. في حالات أخرى - اعتمادًا على ميزات عمل الكائن.
بالنسبة للجهود التي تبلغ 3 و 6 و 10 كيلو فولت ، يمكن تشغيل المكثفات أحادية الطور بنجمة عادية أو مزدوجة (انظر الشكل). يمكن تأريض دبوس واحد هنا (محايد مؤرض بقوة). لهذا السبب ، يُسمح باستخدام المكثفات أحادية الطور ، بما في ذلك طرف واحد معزول. في الحالة الأخيرة ، تحتاج إلى التأكد من أن الموصل المحايد ينتقل إلى جسم المنتج.
عادةً ما يتم وضع المفتاح الرئيسي في قسم واحد أو آخر من المعدات المحمية (إقليمياً) ويتحكم في دائرة التعويض بشكل عام. أي أنه يستخدم أو يزيل مفاعلة إضافية تمامًا. إذا كانت المعدات التكنولوجية في هذا القطاع خاملة ، فسيقوم المفتاح الرئيسي أيضًا بكسر دائرة التعويض. عادة ما تقف وحدات المكثفات معًا في غرفة مخصصة ، متصلة كهربائيًا بالتوازي. يوجد أمام كل منهم مفتاح دائرة تحكم مرحل لزيادة أو تقليل السعة الإجمالية للمعوضات.
وبالتالي ، اعتمادًا على نوع المعدات المستخدمة من قبل المؤسسة ، تحدد كمية الطاقة التفاعلية مساعدة بعض وحدات المكثف ، والتي يتم تعديلها بمرونة وفقًا للاحتياجات الحالية. في النهاية:
- أقسام المعدات متصلة بشكل متواز. من السهل فهم ذلك إذا كنت تتخيل أجهزة منزلية مدعومة بسلك تمديد واحد. كلها متصلة بالتوازي. لكنها تقع ، على سبيل المثال ، في متاجر وقطاعات مختلفة وما إلى ذلك. هناك أيضًا حالات يتم فيها تقسيم محطة طاقة كبيرة واحدة (على سبيل المثال ، مولد طاقة كهرومائية) إلى أقسام مستقلة نسبيًا.
- يتم توصيل وحدات المكثفات أيضًا بشكل متوازٍ ، ولكنها توجد عادةً في مكان واحد. يتم ذلك من أجل التمكن من ضبط السعة الإجمالية تلقائيًا أو يدويًا عن طريق تبديل مفاتيح خفيفة الوزن. يمكن أن يعمل نفس المكثف لتعويض القدرة التفاعلية لأي قسم أو كليهما في وقت واحد.
ميزات حماية المكثف
عادة ما تستخدم المفاتيح الرئيسية في حالة الطوارئ وتقطع قسمًا كاملاً من المعدات مرة واحدة. يمكن أيضًا كتابة تركيبات المكثفات في أقسام من خلال اتصالها المتوازي. ثم يمكن للمفتاح الرئيسي قطع واحدة من هذه "البطارية" على الفور. بينما ستبقى الأقسام الأخرى لوحدات المكثف قيد التشغيل. من المهم أن نفهم أن معدات الحماية ، مثل المعدات المحمية ، يمكن تجميعها بطرق متنوعة. اعتمادًا على مدى ملاءمته ومبرره اقتصاديًا.
تستخدم مفاتيح التبديل خفيفة الوزن ، كقاعدة عامة ، في دوائر التحكم. يتم التحكم فيها من خلال المرحلات وتزيد أو تنقص السعة الكلية لوحدات المكثف. عادة ما يتم اختيار الفراغ أو SF6 كمفتاح رئيسي.
تتمثل إحدى ميزات الدوائر التي يزيد ارتفاعها عن 10 كيلو فولت في استخدام المكثفات أحادية الطور المُجمَّعة وفقًا لدائرة النجم أو الدلتا ، وفي كل فرع توجد مجموعة من المكثفات ذات السلسلة المتوازية (انظر الشكل). في ظل وجود منتجات ذات جهد تشغيل عالٍ ، يمكنك القيام بالعكس. هذا هو ، تطبيق التبديل المتوازي التسلسلي. ثم يتم اختيار الفولتية التشغيلية للمكثفات بحيث يكون عدد المجموعات المتصلة واحدة تلو الأخرى في حده الأدنى. بالطبع يزداد الجهد على كل عنصر من العناصر في هذه الحالة. كمرجع: .
إذا تم كل شيء كما هو موضح أعلاه ، فعندئذٍ إذا فشل أي عنصر من عناصر دائرة تعويض القدرة التفاعلية ، سيعمل الآخرون في وضع لطيف نسبيًا. بالطبع ، يجب التحكم في معلمات الدائرة ، ويقوم العاملون بالتشغيل ، وفقًا للطرق المتاحة ، بفحص وحدات المكثف للتأكد من قابليتها للخدمة. عند التصميم ، يجب أن تأخذ في الاعتبار ميزة صغيرة واحدة:
كلما زاد عدد مجموعات المكثفات في دائرة التعويض ، زادت صعوبة ضمان توزيع جهد موحد لكل منها. على وجه الخصوص ، من الممكن حدوث أحمال زائدة متكررة لجزء أو آخر.
علاوة على ذلك ، ليس من السهل على موظفي الصيانة التحقق من التوصيلات الكهربائية المعقدة. يصعب تثبيت المخطط المزخرف ، وتتكرر الأخطاء. يعتبر التوصيل المتوازي لوحدات المكثف لكل مرحلة مثاليًا. ثم يسهل التثبيت ، ويتم تبسيط إجراء التحقق قدر الإمكان.
تصريف مكثف
المكثفات المتصلة بالتوازي لها سعة كبيرة ، ونتيجة لذلك ، عندما تتوقف عن العمل ، تظل مشحونة. يمكنك أن تشعر به بنفسك إذا لمست قابس مثقاب قديم تم إيقافه للتو. في الطرز الجديدة ، تم تصميم المرشح بحيث يتم تفريغ الدائرة من خلال المقاوم ، ولا يتم ملاحظة أي شيء مثل الذي تم وصفه أعلاه.
لتقليل الجهد ، يمكنك أيضًا استخدام المحاثات المتصلة بالتوازي مع المكثفات. في هذه الحالة ، تكون مقاومة التأريض للتيار المتردد عالية جدًا ، وبالنسبة للتيار المباشر ، ليس من الصعب التغلب على هذا القسم. أي أثناء تشغيل الجهاز ، يكون التيار هنا صغيرًا جدًا ، والخسائر صغيرة. بعد توقف خط المعالجة ، يتم تصريف الشحنة تدريجيًا من خلال المقاوم أو الحث عالي المقاومة. بالطبع ، لا أحد يحظر وضع مرحل في الدائرة الأرضية التي تغلق جهات الاتصال فقط بعد إيقاف تشغيل جميع الأجهزة. لكنها أغلى ثمناً وتتطلب الأتمتة.
تعتبر عملية تفريغ الدائرة مهمة من وجهة نظر السلامة. يمكنك أن تتخيل الأمر على هذا النحو: مكثف مشحون من منفذ يخزن فرقًا محتملًا لفترة طويلة ويشكل خطرًا معينًا على الآخرين. في الشبكات أحادية الطور بجهد 220 فولت ، يتم التفريغ من خلال مرشحات الإدخال ، بشرط أن تكون العلبة مؤرضة بشكل صحيح. يتم تحديد المقاومة في دائرة متصلة بالتوازي مع المكثفات بالصيغة أدناه.
Q هي القوة التفاعلية للتركيب في VAR ، و Uph هي جهد الطور. يمكن بسهولة إثبات أن المعادلة مأخوذة من حساب وقت التفريغ. في الواقع: Q تعتمد خطيًا على السعة ، عند تحريكها إلى الجانب الأيسر من الصيغة ، فإنها ستعطي الوقت الثابت RC. خلال ثلاث فترات من هذا القبيل ، يتم تفريغ شحن البطارية بحوالي 97٪. بناءً على هذه الشروط ، يمكن للمرء أيضًا العثور على معلمات المحاثة. والأفضل من ذلك ، قم بتشغيل المقاوم بالتسلسل معه ، كما يحدث غالبًا في الدوائر الحقيقية.
محتوى:
تتكون الدوائر في الهندسة الكهربائية من عناصر كهربائية تختلف فيها طرق توصيل المكثفات. تحتاج إلى فهم كيفية توصيل المكثف بشكل صحيح. يمكن استبدال الأجزاء المنفصلة من الدائرة ذات المكثفات المتصلة بعنصر مكافئ واحد. سيحل محل عدد من المكثفات ، ولكن يجب استيفاء شرط إلزامي: عندما يكون الجهد الموفر للوحات مكثف مكافئ مساويًا للجهد عند مدخلات ومخرجات مجموعة المكثفات المراد استبدالها ، فإن شحنة السعة ستكون هي نفسها الموجودة في مجموعة السعات. لفهم مسألة كيفية توصيل مكثف في أي دائرة ، ضع في اعتبارك أنواع تضمينه.
اتصال متوازي للمكثفات في الدائرة
يتم الاتصال المتوازي للمكثفات عندما تكون جميع اللوحات متصلة بنقاط تبديل الدائرة ، مما يشكل بطارية ذات سعات.
سيكون فرق الجهد على لوحات محركات السعة هو نفسه ، حيث يتم شحنها جميعًا من نفس المصدر الحالي. في هذه الحالة ، يكون لكل مكثف شحن شحنته الخاصة بنفس كمية الطاقة التي يتم توفيرها له.
المكثفات المتوازية ، وهي معلمة عامة لمقدار شحنة بطارية التخزين الناتجة ، تُحسب كمجموع كل الشحنات التي تناسب كل سعة ، لأن كل شحنة سعة مستقلة عن شحنة السعة الأخرى المضمنة في مجموعة المكثفات متصلة بالتوازي في الدائرة.
عندما يتم توصيل المكثفات بشكل متوازٍ ، تكون السعة:
من الصيغة المقدمة ، يمكننا أن نستنتج أن مجموعة المحركات بأكملها يمكن اعتبارها مكثفًا واحدًا مكافئًا لها.
المكثفات المتصلة بالتوازي لها جهد كهربي:
توصيل المكثفات المتسلسلة في الدائرة
عندما يتم توصيل المكثفات في سلسلة في الدائرة ، فإنها تبدو كسلسلة تخزين سعوي ، حيث يتم توصيل لوحة تخزين السعة الأول والأخير (مكثف) بمصدر حالي.
اتصال سلسلة مكثف:
عندما يتم توصيل المكثفات على التوالي ، فإن جميع الأجهزة في هذا القسم تأخذ نفس الكمية من الكهرباء ، لأن لوحتي التخزين الأولى والأخيرة متورطة في العملية ، ويتم شحن الصفائح 2 و 3 وغيرها حتى N من خلال التأثير. لهذا السبب ، فإن شحنة اللوحة 2 لمحرك السعة تساوي في القيمة شحنة اللوحة 1 ، ولكنها تحمل الإشارة المعاكسة. تساوي شحنة لوحة التخزين 3 قيمة شحنة اللوحة 2 ، ولكن أيضًا مع الإشارة المعاكسة ، فإن جميع محركات الأقراص اللاحقة لها نظام شحن مماثل.
صيغة إيجاد شحنة المكثف ، مخطط توصيل المكثف:
عندما يتم توصيل المكثفات في سلسلة ، فإن الجهد في كل مخزن بالسعة سيكون مختلفًا ، نظرًا لأن السعات المختلفة تشارك في الشحن بنفس كمية الطاقة الكهربائية. يكون اعتماد السعة على الجهد كما يلي: كلما كانت أصغر ، يجب أن يتم تطبيق الجهد على لوحات القيادة لشحنها. والمقلوب: كلما زادت سعة التخزين ، قل الجهد المطلوب لشحنه. يمكن استنتاج أن سعة محركات الأقراص المتصلة بالسلسلة مهمة بالنسبة لحجم الجهد على الألواح - فكلما كان أصغر ، زاد الجهد المطلوب ، وتتطلب المحركات عالية السعة جهدًا أقل.
يتمثل الاختلاف الرئيسي بين سلسلة توصيل أجهزة تخزين السعة في أن الكهرباء تتدفق في اتجاه واحد فقط ، مما يعني أن التيار في كل جهاز تخزين سعة للبطارية المكونة سيكون هو نفسه. في هذا النوع من توصيلات المكثفات ، يتم ضمان تراكم منتظم للطاقة ، بغض النظر عن سعة أجهزة التخزين.
يمكن أيضًا اعتبار مجموعة محركات السعة في الرسم التخطيطي كمحرك مكافئ ، على الألواح التي يتم تطبيق الجهد عليها ، والتي تحددها الصيغة:
شحنة التخزين المشترك (المكافئ) لمجموعة من المستودعات السعوية في اتصال متسلسل تساوي:
تتوافق القيمة الإجمالية لسعة المكثفات المتصلة بالسلسلة مع التعبير:
التضمين المختلط للمحركات السعوية في الدائرة
يسمى الاتصال المتوازي والمتسلسل للمكثفات في أحد أقسام الدائرة من قبل الخبراء كاتصال مختلط.
قسم من السلسلة متصل بإدراج مختلط لخزانات التخزين:
يتم حساب التوصيل المختلط للمكثفات في الدائرة بترتيب معين يمكن تمثيله على النحو التالي:
- الدائرة مقسمة إلى أقسام يسهل حسابها ، وهي عبارة عن اتصال متسلسل ومتوازي للمكثفات ؛
- نحسب السعة المكافئة لمجموعة المكثفات المتصلة في سلسلة في قسم اتصال متوازي ؛
- نجد السعة المكافئة في قسم متوازي ؛
- عندما يتم تحديد السعات المكافئة لمحركات الأقراص ، يوصى بإعادة رسم المخطط ؛
- يتم حساب سعة أجهزة تخزين الطاقة الكهربائية المكافئة التي تم الحصول عليها بعد التبديل المتسلسل.
التوصيل المتسلسل والمتوازي والمختلط للمكثفات ، حساب السعة:
يتم تضمين أجهزة تخزين المكثفات (شبكات ذات طرفين) في الدائرة بطرق مختلفة ، وهذا يوفر العديد من المزايا في حل المشكلات الكهربائية مقارنة بالطرق التقليدية لتوصيل المكثفات:
- تستخدم لتوصيل المحركات الكهربائية وغيرها من المعدات في ورش العمل ، في أجهزة هندسة الراديو.
- تبسيط حساب قيم الدائرة الكهربائية. يتم التثبيت في أقسام منفصلة.
- لا تتغير الخصائص التقنية لجميع العناصر عندما تتغير القوة الحالية والمجال المغناطيسي ، ويستخدم هذا لتشغيل محركات مختلفة. تتميز بقيمة ثابتة من السعة والجهد ، والشحنة متناسبة مع الجهد.
استنتاج
تُستخدم أنواع مختلفة من تضمين المكثفات في الدائرة لحل المشكلات الكهربائية ، على وجه الخصوص ، للحصول على أجهزة تخزين قطبية من عدة شبكات ذات طرفين غير قطبين. في هذه الحالة ، سيكون الحل هو توصيل مجموعة من أجهزة تخزين السعة أحادية القطب بطريقة مضادة متوازية (مثلث). في هذه الدائرة ، يتم توصيل ناقص إلى ناقص ، وعلامة زائد متصلة بـ زائد. هناك زيادة في سعة التخزين ، ويتغير تشغيل الشبكة ذات المحطتين.
لا يتم عرض المدخلات المتاحة: التوصيل المتسلسل المتوازي والمختلط للمكثفات ، التوصيل المتسلسل والمتوازي للمكثفات ، مع التوصيل المتوازي لمكثفات السعة.
للحصول على مجموعة أكبر من السعات ، غالبًا ما تكون المكثفات مترابطة ، ويتم الحصول على ما يسمى بمكثفات البنوك. يمكن أن يكون الاتصال في هذه الحالة متوازيًا أو تسلسليًا أو مجتمعًا (مختلطًا). النظر في حالة مع اثنين من المكثفات.
يظهر اتصال سلسلة المكثفات في الشكل. واحد
هنا (الشكل 1) صفيحة أحد المكثفات ، التي لها شحنة سالبة ، متصلة باللوحة الموجبة للمكثف التالي. عند توصيلها على التوالي ، يتم إمداد الصفائح الوسطى للمكثفات بالكهرباء من خلال التأثير ، وبالتالي فإن شحنتها متساوية في الحجم ومعاكسة في الإشارة. الشحنات على هذه المكثفات هي نفسها. في هذا الصدد ، تضاف الاختلافات المحتملة:
عند القيام بذلك ، لدينا:
نحصل على أنه عندما يتم توصيل المكثفات على التوالي ، يتم العثور على سعة الاتصال على النحو التالي:
بتعميم الصيغة (3) لمكثفات N ، نحصل على:
أين السعة الكهربائية للمكثف i.
يتم استخدام التوصيل المتسلسل للمكثفات عندما يكون من الضروري ، من أجل تجنب انهيار المكثف ، توزيع فرق الجهد بين عدة مكثفات.
يظهر اتصال سلسلة المكثفات في الشكل. 2
في حالة التوصيل المتوازي ، يكون فرق الجهد بين ألواح المكثف هو نفسه. إجمالي شحنة النظام يساوي مجموع الشحنات على كل من المكثفات:
مما سبق نحصل عليه:
بالنسبة لبطارية ذات مكثفات N متصلة بالتوازي ، لدينا:
يتم استخدام التوصيل المتوازي للمكثفات عندما يكون من الضروري زيادة سعة المكثف.
أمثلة على حل المشكلات
مثال 1
| ممارسه الرياضه | احصل على صيغة حساب سعة مكثف ذو طبقات. |
| المحلول | يتكون المكثف ، المسمى بالطبقات ، من لوحين معدنيين متوازيين مفصولين بعدة طبقات مسطحة من عوازل مختلفة (الشكل 3). دعونا نحدد سماح الطبقات العازلة على النحو التالي. نفترض أن السماكة المقابلة للطبقة العازلة في هذه الحالة:. لنفترض أنه يتم إدخال صفائح رقيقة جدًا من الموصلات بين طبقات العوازل. من هذا الإجراء ، ستبقى الشحنات على ألواح المكثف وشدة المجال في الأملاح العازلة دون تغيير. سيبقى فرق الجهد بين اللوحين دون تغيير ، وبالتالي ، لن تتغير سعة المكثف. لكن وجود صفائح رقيقة من الموصلات سيحول المكثف ذي الطبقات إلى سلسلة توصيل من المكثفات. نطبق صيغ السعة للمكثف المسطح:
وحساب سعة بطارية من المكثفات المتصلة بالسلسلة:
نحن نحصل:
|
| إجابه |
مثال 2
| ممارسه الرياضه | ماذا ستكون سعة توصيل المكثفات (الشكل 4) ، إذا كانت البطارية مكونة من مكثفات متطابقة ، فإن سعة كل منهما هي F. |
| المحلول | نشير إلى قدرة الاتصال الموازي للمكثفات لأنها تساوي: |
الصورة 2 U \ u003d U 1 \ u003d U 2 \ u003d U 3
القيمة الاجمالية س كل المكثفات
السعة الكلية C ، أو سعة البطارية ، للمكثفات المتصلة بالتوازي تساوي مجموع سعات هذه المكثفات.
يؤدي الاتصال الموازي لمكثف بمجموعة من المكثفات المتصلة الأخرى إلى زيادة السعة الإجمالية لبطارية هذه المكثفات. لذلك ، يتم استخدام التوصيل المتوازي للمكثفات لزيادة السعة.
4) إذا كانت متصلة بالتوازي رمكثفات متطابقة بسعة C´ لكل منهما ، ثم يمكن تحديد السعة الإجمالية (المكافئة) لبطارية هذه المكثفات من خلال التعبير
سلسلة توصيل المكثفات
تين. 3
على مكثفات متصلة بالسلسلة متصلة بمصدر تيار مباشر بجهد كهربائي يو, ستظهر شحنات من نفس الحجم مع علامات معاكسة.
يتم توزيع الجهد عبر المكثفات عكسيًا مع سعات المكثفات:
يساوي مقلوب السعة الكلية للمكثفات المتصلة بالسلسلة مجموع مقلوبات مكثفات هذه المكثفات.
عندما يتم توصيل مكثفين على التوالي ، يتم تحديد السعة الإجمالية من خلال التعبير التالي:
إذا كانت الدائرة متصلة في سلسلة صمكثفات متطابقة منثم السعة الكلية لهذه المكثفات:
من (14) يمكن ملاحظة أن المزيد من المكثفات صمتصلة بالتسلسل ، كلما قلت السعة الكلية. من،أي أن الاتصال المتسلسل للمكثفات يؤدي إلى انخفاض في السعة الكلية لبنك المكثف.
في الممارسة العملية ، قد يتضح أن جهد التشغيل المسموح به يو ص المكثف أقل من الجهد الذي يجب توصيل المكثف به. إذا كان هذا المكثف متصلاً بمثل هذا الجهد ، فسوف يفشل ، حيث سيتم كسر العازل. إذا تم توصيل عدة مكثفات على التوالي ، فسيتم توزيع الجهد بينهم وعلى كل مكثف سيكون الجهد أقل من جهد التشغيل المسموح به. يو ص . بالتالي، يتم استخدام سلسلة توصيل المكثفات بحيث لا يتجاوز الجهد عبر كل مكثف جهد التشغيليو ص .
اتصال مختلط للمكثفات
يتم استخدام اتصال مختلط (متوازي متسلسل) للمكثفات عندما يكون من الضروري زيادة السعة والجهد التشغيلي لبنك المكثف.
ضع في اعتبارك الاتصال المختلط للمكثفات في الأمثلة أدناه.
طاقة مكثف
أين س - شحنة المكثف أو المكثفات التي يطبق عليها جهد يو؛ من- السعة الكهربائية لمكثف أو بنك من المكثفات المتصلة ، والتي يتم تطبيق الجهد عليها يو.
وبالتالي ، تعمل المكثفات على تجميع وتخزين المجال الكهربائي وطاقته.
15. حددالمفاهيمنجم ثلاثي ومثلث المقاومات. اكتب معادلات تحويل نجمة المقاومة ثلاثية الشعاع إلى مثلث المقاومة والعكس صحيح. تحويل الدائرة إلى عقدتين (الشكل 5)
الشكل 5- مخطط كهربائي
6. مخططات الاستبدال
لتسهيل الحساب ، يتم رسم دائرة مكافئة لدائرة كهربائية ، أي رسم تخطيطي يعرض خصائص الدائرة في ظل ظروف معينة.
تصور الدائرة المكافئة جميع العناصر التي لا يمكن إهمال تأثيرها على نتيجة الحساب ، وتشير أيضًا إلى التوصيلات الكهربائية بينها الموجودة في الدائرة.
1- الدوائر المعادلة لعناصر الدائرة الكهربائية
في مخططات التصميم ، يمكن تمثيل مصدر الطاقة بواسطة EMF بدون مقاومة داخلية ، إذا كانت هذه المقاومة صغيرة مقارنة بمقاومة المستقبل (الشكل 3.13.6).
الجهد عند أطراف المصدر عند أي تيار هو
EMF: يو= ه= مقدار ثابت.
في بعض الحالات ، يتم استبدال مصدر الطاقة الكهربائية في مخطط التصميم بمخطط آخر (معادل) (الشكل 3.14 ، أ)،حيث بدلاً من EMF هيتميز المصدر بتيار الدائرة القصيرة I K ، وبدلاً من المقاومة الداخلية ، يتم إدخال الموصلية الداخلية في الحساب ز=1/ ص.
يمكن إثبات إمكانية هذا الاستبدال من خلال قسمة المساواة (3.1) على r:
يو/ ص = ه/ ص- أنا,
أين يو/ ص = io- بعض التيار يساوي نسبة الجهد عند أطراف المصدر إلى المقاومة الداخلية ؛ ه/ ص = أنا ك - تيار ماس كهربائى المصدر ؛
عند تقديم تدوين جديد ، نحصل على المساواة أنا ك = io + أنا, التي ترضيها الدائرة المكافئة في الشكل. 3.14 ، أ.
في هذه الحالة ، لأي قيمة للجهد في المحطات ؛ المصدر ، يظل تياره مساويًا لتيار الدائرة القصيرة (الشكل 3.14.6):
يُطلق على المصدر ذي التيار المستمر ، المستقل عن المقاومة الخارجية ، المصدر الحالي.
يمكن استبدال نفس مصدر الطاقة الكهربائية في مخطط التصميم بمصدر EMF أو مصدر حالي.
