Kondenzátor je elektrický systém složený ze dvou vodivých desek oddělených dielektrikou. Je schopen ukládat elektrickou energii ve formě elektrického náboje mezi svými deskami. Pokud přes kondenzátor protéká střídavý proud, vytvoří se v něm elektromotorická síla (EMF), která závisí na kapacitě kondenzátoru a frekvenci střídavého proudu. V tomto případě dochází k samoindukčnímu jevu, který ovlivňuje napětí kondenzátoru.
Samoindukční kondenzátorové napětí EDS je napětí spojené se změnou proudu protékajícího kondenzátorem. Vzniká v důsledku sebeindukce, kdy změna proudu způsobí změnu magnetického pole kolem vodiče. Tato změna magnetického pole vede ke vzniku napětí v kondenzátoru, které působí proti změně proudu.
K určení napětí kondenzátoru EMF se používá vzorec, který vyjadřuje závislost tohoto napětí na indukčnosti cívky (L), frekvenci střídavého proudu (f) A AC odporu (X) kondenzátoru. Vzorec má tvar U = 2πflx, kde U je napětí kondenzátoru, 2πf je úhlová frekvence, l je indukčnost cívky, X je proměnný odpor kondenzátoru.
Samoindukční kondenzátor napětí
Když se proud v indukčnosti změní, vznikne proměnné magnetické pole, které produkuje elektromotorickou sílu (emf) podle Faradayova samoindukčního zákona. Tato EMF se snaží odolávat změnám proudu a vytváří napětí na indukčních vodičích.
Samoindukční napětí kondenzátoru EDS lze vypočítat podle vzorce:
kde L je indukčnost, dI / dt je derivát změny proudu v čase.
Samoindukční napětí kondenzátoru EDS může být nežádoucí, protože může vést k vysokým špičkám napětí, které mohou poškodit obvodové prvky. Ke snížení tohoto účinku lze použít různé metody, jako je přidání diod k ochraně před zpětnou emfázou nebo použití vyhlazovacích kondenzátorů.
Příkladem použití samoindukčního napětí kondenzátoru EDS může být elektrický systém s indukčností, který reaguje na změny proudu v obvodu. V takových systémech může samo-indukční napětí kondenzátoru emf ovlivnit provoz všech prvků obvodu a vyžaduje zohlednění při navrhování a výpočtu.
Pojem
Tento jev je důsledkem sebeindukce, ke které dochází v indukční cívce připojené paralelně s kondenzátorem. Při změně proudu v cívce dochází ke změně magnetického pole, které ovlivňuje kondenzátor a způsobuje vznik elektromotorické síly (EMF) samoindukce.
Samoindukční napětí kondenzátoru EDS je obvykle označeno symbolem UEs a měří se ve voltech (v). Může se vyskytovat v nabíjecím i vybitém režimu kondenzátoru.
Pochopení a výpočet napětí kondenzátoru emf umožňuje vyvinout účinné systémy potlačení rušení a ochrany elektronických zařízení před nežádoucími elektrickými vlivy.
Příklad
- Nechť je indukční cívka s indukčností L = 5 hn a proměnným proudem I = 4 a. Vypočítáme napětí na kondenzátoru s kapacitou C = 0,2 F. pomocí vzorce U = i * (2 * pi * f * L) / (1 + (2 * pi * f * L) * (2 * pi * f * L) * C), kde U je napětí na kondenzátoru, i-proud, l-indukčnost, C-kapacita a F-frekvence, nastavíme hodnoty: U = 4 *(2 * 3.14 * f * 5) / (1 + (2 * 3.14 * f * 5) * (2 * 3.14 * f * 5) * 0.2)
- Zvažte elektrický obvod, který se skládá z paralelně Spojených odporů s odporem R = 10 ohmů a indukčností L = 0,1 GN. Kapacita kondenzátoru je C = 0,02 F.najdeme napětí na kondenzátoru při proudu I = 2 A a frekvenci f = 50 Hz. Pro výpočet napětí na kondenzátoru používáme vzorec U = I * (2 * pi * f * L) / sqrt (1 + (2 * pi * f * L) * (2 * pi * f * L) * C * C). Nastavíme hodnoty: U = 2 * (2 * 3.14 * 50 * 0.1) / sqrt(1 + (2 * 3.14 * 50 * 0.1) * (2 * 3.14 * 50 * 0.1) * 0.02 * 0.02)
- Vezměme si obrys složený ze série Spojených odporů s odporem R = 20 ohmů a indukčností L = 0,05 HN. Frekvence signálu je f = 100 Hz a napětí na kondenzátoru je U = 4 v.najdeme kapacitu kondenzátoru. Pomocí vzorce U = i * (2 * pi * f * L) / sqrt(1 + (2 * pi * f * L) * (2 * pi * F * L) * C * C), kde U je napětí na kondenzátoru, i - proud, l - indukčnost, C - kapacita a F - frekvence, nastražíme hodnoty a najdeme kapacitu: C = sqrt((2 * 3.14 * f * L) * (2 * 3.14 * F * L) / (U / I)^2 - 1))
Výpočet
Pro výpočet napětí na kondenzátoru EMF je nutné znát hodnotu indukčnosti cívky, Odpor obvodu a frekvenci střídavého proudu.
Vzorec pro výpočet napětí na kondenzátoru v samoindukčním obvodu je následující:
- UL - napětí na kondenzátoru;
- L-indukčnost cívky;
- di / dt je derivát proudu v čase.
Pro výpočet odvozeného proudu podle času je nutné použít příslušný vzorec založený na Kirchhoffově druhém zákoně:
- I - proud v obvodu;
- R-odpor obvodu;
- UC - napětí na kondenzátoru.
Z těchto vzorců lze sestavit systém rovnic a vyřešit jej, aby se zjistila hodnota napětí na kondenzátoru ads samoindukce.
Stojí také za zmínku, že při výpočtech je třeba vzít v úvahu začlenění kondenzátoru do samoindukčního obvodu a další parametry, jako je kapacita a frekvence střídavého proudu.