Переходные процессы в цепях постоянного тока с конденсатором. Конденсатор постоянного токаВ учебниках такого не найдешь: Как работает конденсатор и другие электронные компоненты | RuAutКак будет работать конденсатор в цепи постоянного и переменного тока? Этот момент можно объяснить на примере воды в шланге. Что такое постоянный ток в случае воды и шланга? Это будет вода, текущая по шлангу (проводнику) в одном направлении. А что такое переменный ток? Это та же самая вода в шланге, но она уже не течет в одном направлении, а дергается туда-сюда с определенной амплитудой, как будто ее кто-то пытается качать поршневым насосом, в котором неисправен клапан. В такой модели давлению воды будет соответствовать напряжение контура сети, а значению мгновенного расхода воды будет соответствовать величина тока. Далее... Как реализовать конденсатор в нашей сконструированной модели? Представьте, что кто-то засунул в шланг презерватив и он там застрял. Что будет с током? Постоянный ток в таких условиях течь не сможет, - презерватив наполнится, растянется и нет, не лопнет, а просто уже воду больше не пропустит. А вот с переменным током произойдет другая история, так как презерватив растянется, но позволит воде дергаться со своей амплитудой. Кстати емкость конденсатора, на таком примере, будет соответствовать размеру презерватива: чем больше презерватив, тем большему количеству воды он позволяет дергаться (то есть, тем больший переменный ток он пропустит). Чтобы зарядить такой презерватив-конденсатор, нужно просто подключить его к насосу, он наполнится определенным количеством воды, в зависимости от его емкости. Как только насос отключится, то такой конденсатор начнет разряжаться - вода из него будет вытекать. И вкратце, про другие электронные компоненты в проекции шланга с водой.Резистором будет сужение в шланге. Чем меньше отверстие, тем больше сопротивление, тем меньшее количество воды (значение тока) в этом месте протекает.Диод - это клапан, через который вода (ток) проходит только в одном направлении.Катушка индуктивности или дроссель - это турбина с большим ротором. Чтобы разогнать такую турбину, нужно выждать некоторое время после включения насоса. А после отключения насоса, благодаря инерции, такая турбина продолжит еще некоторое время качать воду (выдавать ток в сети, когда контур уже отключен от источника). Источник: Из просторов сети ruaut.ru Правда, что постоянный ток через конденсатор не течет??Если в цепь постоянного тока мы включим батарею конденсаторов, то никакого тока не обнаружим, что вполне понятно, так как пластины конденсатора отделены друг от друга изолятором. В цепи, содержащей конденсатор, постоянный ток существовать не может. Если же включить батарею конденсаторов в цепь переменного тока, то по цепи пойдет ток. Это объясняется следующим образом. В случае переменного тока происходит периодическая зарядка и разрядка конденсатора под действием переменного напряжения. Из этого следует, что если какаянибудь из обкладок конденсатора имела в течение полупериода отрицательный заряд, то в следующие полпериода на ней появится положительный заряд. Итак, перезарядка конденсатора вызывает перемещение зарядов по цепи, т. е. электрический ток. Стрелка включенного в цепь амперметра даст отклонение. Сила тока будет тем больше, чем больше переносимый заряд, т. е. чем больше емкость конденсатора, и чем чаще происходит перезарядка обкладок конденсатора, т. е. чем больше частота. правда ..ток ты не расстраиваися.... Почему же, течет. Иногда. Это называется пробоем конденсатора. И его после этого выкидывают. Да. Зато переменный ох как протекает! Ну если не считать тока утечки. Через кондёр потечёт постоянный ток, если приложить линейно растущее напряжение. Не верь, это пропаганда сионистов. Я читал Тору там написано, что это правда, но это надо скрывать от гоев)) Течёт и ещё как. До тех пор, пока конденсатор полностью не зарядится. После этого прекращает течь. Поэтому в установившемся режиме в цепи постоянного тока конденсаторы никак не влияют на распределение токов и напряжений, а в переходном режиме - влияют. Через электролитический конденсатор постоянный ток проходит. Это и называется ток утечки. touch.otvet.mail.ru Переходные процессы в цепях постоянного тока с конденсаторомПЕРЕХОДНЫМ ПРОЦЕССОМ называется процесс перехода от одного установившегося в цепи режима к другому. Примером такого процесса является зарядка и разрядка конденсатора. В ряде случаях законы постоянного тока можно применять и к изменяющимся токам, когда изменение тока происходит не слишком быстро. В этих случаях мгновенное значение силы тока будет практически одно и то же во всех поперечных сечениях цепи. Такие токи называют квазистационарными РАЗРЯДКА КОНДЕНСАТОРА. Если обкладки заряженного конденсатора ёмкости С замкнуть через сопротивление R, то через это сопротивление потечёт ток. Согласно закону Ома для однородного участка цепи IR=U, где I и U – мгновенные значения силы тока в цепи и напряжения на обкладках конденсатора. Учитывая, что
В этом дифференциальном уравнении переменные разделяются, и после интегрирования получим закон изменения заряда конденсатора со временем
где q0 - начальный заряд конденсатора, е - основание натурального логарифма. Произведение RC, имеющее размерность времени, называется время релаксации t . Продифференцировав выражение (2) по времени, найдём закон изменения тока:
где I0 - сила тока в цепи в момент времени t = 0. Из уравнения (3) видно, что t есть время, за которое сила тока в цепи уменьшается в е раз. Зависимость от времени количества теплоты, выделившегося на сопротивлении R при разряде конденсатора можно найти из закона Джоуля-Ленца:
ЗАРЯДКА КОНДЕСАТОРА.Считаем, что первоначально конденсатор не заряжен. В момент времени t = 0 ключ замкнули, и в цепи пошёл ток, заряжающий конденсатор. Увеличивающиеся заряды на обкладках конденсатора будут всё в большей степени препятствовать прохождению тока, постепенно уменьшая его. Запишем закон Ома для этой замкнутой цепи:
После разделения переменных уравнение примет вид:
Проинтегрировав это уравнение с учётом начального условия q = 0 при t = 0 и с учётом того, что при изменении времени от 0 до t заряд изменяется от 0 до q, получим
q = Анализ этого выражения показывает, что заряд приближается к своему максимальному значению, равному С Подставляя в формулу (4) функцию I(t) = dq/dt, получим
Из закона сохранения энергии следует, что при зарядке конденсатора для любого момента времени работа источника тока dАист рана сумме количества джоулевой теплоты dQ, выделившейся на резисторе R и изменению энергии конденсатора dW: dAист= dQ + dW, где dAист = Аист(t)= Q(t)=   . (7) W(t) = МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ:В реальных электрических цепях постоянного тока, содержащих конденсаторы, переходные процессы разрядки и зарядки конденсаторов проходят за время порядка 10–6 – 10-3 с. Для того,чтобы сделать доступными для наблюдения и измерения электрические параметры при переходных процессах в настоящей компьютерной модели это время значительно увеличено за счёт увеличения ёмкости конденсатора. ЭКСПЕРИМЕНТ 1Определение ёмкости конденсатора методом разрядки
 э.д.с.,расположенной в правой части окна эксперимента. Переместите маркер мыши на рабочую часть экрана, где расположены точки, и щёлкните маркером мыши в виде вытянутого указательного пальца в том месте, где должен быть расположен источник тока. Подведите маркер мыши к движку появившегося регулятора э.д.с., нажмите на левую кнопку мыши, удерживая её в нажатом состоянии, меняйте величину э.д.с. и установите 10 В. Аналогичным образом включите в цепь 4 других источника тока. Суммарная величина э.д.с. батареи должна соответствовать значению, указанному в таблице 1 для вашего варианта. Таким же образом разместите далее на рабочей части экрана 7 ламп Л1-Л7 ( кнопка  ), вольтметр (кнопка  ), амперметр (кнопка  ), конденсатор (кнопка  ). Все элементы электрической цепи соедините по схеме рис.1 с помощью монтажных проводов (кнопка  ). 2. Щёлкните мышью на кнопке «Старт». Должна засветиться лампа Л7, а надпись на кнопке измениться на «Стоп». Курсором мыши замкните ключ К. 3. После установления в цепи стационарного тока ( должны погаснуть лампы Л5 и Л6 и светиться лампы Л1-Л4) запишите показания электроизмерительных приборов в таблицу 2. 4. Нажмите на кнопку «Стоп» и курсором мыши разомкните ключ К. 5. Двумя короткими щелчками мыши на кнопке «Старт» запустите и остановите процесс разрядки конденсатора. Показания амперметра будут соответствовать начальному току разрядки конденсатора I0. Запишите это значение в таблицу 3. 6. Вновь замкните ключ, зарядите конденсатор и повторите п.п. 5, 6 ещё 4 раза. 7. Для каждого опыта рассчитайте It= I0/2,7- силу тока, которая должна быть в цепи разрядки конденсатора через время релаксации t и запишите эти значения в таблицу 3. 8. При разомкнутом ключе нажатием кнопки «Старт» запустите процесс разрядки конденсатора и одновременно включите секундомер. 9. Внимательно наблюдайте за изменением показаний амперметра в процессе разрядки конденсатора. Остановите секундомер и синхронно нажмите кнопку «Стоп» при показании амперметра, равном или близким к It. Запишите это значение времени t1 в таблицу 3. 10. Проделайте опыты п.п.8, 9 ещё 4 раза. Таблица 1. Суммарное значение э.д.с. источников тока
Таблица 2. Определение сопротивления лампы.
Таблица 3. Результаты измерений и расчётов. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ: 1. По закону Ома для участка цепи Л1-Л4: 2. По формуле 3. Рассчитайте погрешности измерений и сформулируйте выводы по результатам проделанной работы. ЭКСПЕРИМЕНТ 2Изучение зависимости от времени количества тепла, выделившегося на нагрузке при разряде конденсатора
Таблица 4. Результаты измерений и расчетов
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:
ЭКСПЕРИМЕНТ 3Проверка закона сохранения энергии в процессе зарядки конденсатора через сопротивление
Таблица 5. Результаты измерений и расчетов
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:
Вопросы и задания для самоконтроляВопросы и задания для самоконтроля
itteach.ru Конденсатор - постоянный ток - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2Конденсатор - постоянный токCтраница 2 Хлорированные дифенилы применяют при пропитке конденсаторов, работающих на переменном токе как промышленной частоты, так и повышенных частот. Для конденсаторов постоянного тока основной пропитывающий диэлектрик - касторовое масло. Конденсаторное масло используют для пропитки некоторых типов конденсаторов как переменного, так и постоянного токов. [16] При переменном токе через конденсатор проходит ток; он нагревает диэлектрик, что может привести к пробою диэлектрика. Значит, конденсаторы постоянного тока для сетей переменного тока не годятся. В крайнем случае, если конденсатор постоянного тока приходится использовать в сети переменного тока, необходимо соблюсти следующее условие: номинальное напряжение конденсатора должно быть значительно выше номинального напряжения сети, причем чем частота больше, тем напряжение сети должно быть ниже. [17] В последнее время все большее значение приобретает электроизоляционный совол, который вытесняет минеральное масло при пропитке конденсаторов, работающих на переменном токе как промышленной частоты, так и повышенных частот. Однако для конденсаторов постоянного тока конденсаторное масло остается пока еще основным пропиточным диэлектриком. [18] Попадание влаги и воздуха внутрь конденсаторов из окружающей среды, как известно, приводит к возрастанию проводимости диэлектрика, увеличению тангенса угла диэлектрических потерь, снижению электрической прочности и, следовательно, к преждевременному выходу конденсаторов из строя. Кроме того, в конденсаторах постоянного тока влага способствует развитию в диэлектрике электрохимических явлений и его ускоренному старению. [19] Попадание влаги и воздуха внутрь конденсаторов из окружающей среды, как известно, привадит к возрастанию проводимости диэлектрика, возрастанию тангенса угла диэлектрических потерь, снижению электрической прочности и, в конечном счете, к преждевременному выходу конденсаторов из строя. Кроме того, в конденсаторах постоянного тока влага способствует развитию в диэлектрике электрохимических явлений и его ускоренному старению. [20] Нитросовол - разработан на кафедре электротехнических материалов и кабелей МЭИ и представляет собой смесь 83 % совола и 17 % специальной полярной присадки а-нитронафталина. Нитросовол используют для пропитки некоторых конденсаторов постоянного тока с большой удельной энергией. [21] Ввиду того, что жесткие фарфоровые и бакелитовые корпуса не обладают деформацией, способной компенсировать изменение объема масла, в конденсаторах некоторых типов компенсация осуществляется посредством воздушной подушки, которая создается в результате неполной доливки их маслом при герметизации. К этой группе конденсаторов относятся главным образом конденсаторы постоянного тока, предназначаемые для работы во внутренних установках при небольших колебаниях окружающей температуры. В таких конденсаторах для компенсации изменения объема масла объем воздушной подушки требуется небольшой. Например, для конденсаторов серии ИМ в бакелитовых цилиндрах недолив масла не превышает 15 - 20 мм от верхнего торца цилиндра. Однако незначительный недолив масла не исключает возможности оголения секций при перевертывании конденсаторов. В связи с этим после вакуумной обработки перевертывание конденсаторов не допускается. [22] Однако увеличение коэффициента запрессовки, как и применение более плотной бумаги, приводит к возрастанию тангенса угла потерь диэлектрика в связи с увеличением количества клетчатки в единице объема. Таким образом, более высокие коэффициенты запрессовки применяют, как правило, для конденсаторов постоянного тока. [23] Лавсан ( полиэтилентерефталат) - прозрачный высокополимерный диэлектрик, относящийся к классу полиэфиров и получаемый в результате поликонденсации этиленгликоля и терефталевой кислоты. Поскольку тангенс угла потерь этих пленок резко увеличивается с ростом температуры и частоты, они находят применение главным образом в конденсаторах постоянного тока. [24] При переменном токе через конденсатор проходит ток; он нагревает диэлектрик, что может привести к пробою диэлектрика. Значит, конденсаторы постоянного тока для сетей переменного тока не годятся. В крайнем случае, если конденсатор постоянного тока приходится использовать в сети переменного тока, необходимо соблюсти следующее условие: номинальное напряжение конденсатора должно быть значительно выше номинального напряжения сети, причем чем частота больше, тем напряжение сети должно быть ниже. [25] Страницы: 1 2 www.ngpedia.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
и 
, преобразуем закон Ома к виду
(1)
, (2)
, (3)
(4)
.
, или после потенцирования
. (4)
, асимптотически при t ® ?.
. Тогда для произвольного момента времени t имеем:
=
=С
. (6)
=
. (8)
и результатам измерений, приведённым в таблице 2, определите сопротивление одной лампы.
(при разрядке конденсатора квазистационарный ток протекает по 6 последовательно соединённым лампам) определите ёмкость конденсатора и запишите эти значения в таблицу 3.
.
Рис.3
Определите заряд, который пройдёт через гальванометр в схеме, показанной на рис. 2, при замыкании ключа.
