Skocz do zawartości

Kondensatory, a prąd przemienny


Pomocna odpowiedź

Dzień dobry. 

Zrozumiałem ,że przez kondensator np. foliowy przepłynie prąd zmienny a już prąd stały nie przepłynie. Interesuje mnie ,dlaczego w takim razie taki kondensator o pojemności 16uF na napięcie graniczne 250V podłączony do gniazdka domowego nie robi zwarcia i nie wyzwala bezpiecznika w rozdzielnicy domowej ? Czy to dlatego ,że tam występuje prąd przemienny i wykres osiąga 50 razy na sekundę wartość 0 (zero) ? 

I w ogóle dlaczego kondensatory w elektronice nie powodują zwarć do tego stopnia,że duży ,maksymalny prąd nie powoduje tłamszenia i zaniku napięcia w transformatorach zasilaczy ?

Z podziękowaniem,
Piotr

Link to post
Share on other sites

Z tym przepłynięciem prądu to jest daleko idące uproszczenie. 

Odpowiedź na pytanie pierwsze i drugie jest jedna. Przede wszystkim dla prądu zmiennego należy rozpatrywać impedancję. Każdy element bierny (cewka, kondensator czy rezystor) posiadają określoną impedancję. Pomijając wszelkie wielkości pasożytnicze, impedancją rezystora będzie jego rezystancja. Natomiast impedancją cewki czy kondensatora będzie reaktancja. Reaktancja ta zależy od częstotliwości prądu i "cechy charakterystycznej" elementu. W przykładzie który podałeś impedancja tego kondensatora będzie wynosić około 200Ω (jednostką impedancji, reaktancji i rezystancji jest Ω). Kondensator ten więc będzie daleki od robienia zwarcia w obwodzie. Dla prądu zmiennego praktycznie nigdy nie operuje się na wartościach chwilowych prądu czy napięcia. Najczęściej używa się wartości skutecznych - i na tę wartość reagują bezpieczniki. Wartość skuteczna prądu płynącego przez taki kondensator wyniesie więc około 1.15A - nie tak znowu dużo.

Odpowiadając na trzecie pytanie. Masz rację - dobrze kombinujesz. Ale po kolei. Kondensatory są używane w 2 celach. Do magazynowania energii albo jako element jakiegoś filtru. Dla prądu stałego stanowią magazyn energii, dla prądu zmiennego są filtrem (przepuszczają bądź blokują prąd o jakiejś częstotliwości - dla różnych f mają różną impedancję) - tak w uproszczeniu. Dla zmiennego już napisałem, więc teraz dla napięcia stałego. Jeżeli w zasilaczu jest duża pojemność, to kondensator który jest nienaładowany (nie ma na nim żadnego napięcia) stanowi zwarcie - chce się jak najszybciej naładować. Wtedy prąd pobierany do ładowania takiego kondensatora jest bardzo duży, co prawda przez ułamek sekundy ale może znacznie przekroczyć prądy znamionowe urządzeń. Jest to szczególnie widoczne w przypadku zasilaczy impulsowych. Każdy kto miał styczność z ich większą ilością podłączaną do jednego źródła napięcia wie że przy włączaniu mogą "wyrzucić" bezpiecznik (zależnie jaki bezpiecznik, o jakiej charakterystyce itp) - to właśnie w powodu prądu ładowania kondensatorów (oczywiście są różne sposoby aby ten problem zniwelować).

Jeżeli chodzi o zasilacze liniowe - tam odbywa się to na podobnej zasadzie jak dla zasilaczy impulsowych. Każdy transformator posiada określony maksymalny prąd przy którym napięcie na jego zaciskach zacznie spadać, jeżeli zacznie spadać napięcie, to zacznie spadać i prąd wyjściowy takiego transformatora. Problem w zasadzie sam się rozwiązuje. W przypadku znacznej pojemności podłączonej do takiego transformatora (np. za mostkiem graetza, kondensator jako filtr do wygładzania napięcia - magazyn energii), musi upłynąć odpowiedni czas by napięcie się ustabilizowało, przy źle dobranej pojemności może minąć nawet kilkadziesiąt cykli nim napięcie na kondensatorze osiągnie odpowiednie napięcie. Oczywiście działa to też w drugą stronę - po wyłączeniu zasilacza z sieci minie jakiś czas nim kondensator napięcie na kondensatorze spadnie do 0.

Z tym przepłynięciem prądu to jest daleko idące uproszczenie. 

Odpowiedź na pytanie pierwsze i drugie jest jedna. Przede wszystkim dla prądu zmiennego należy rozpatrywać impedancję. Każdy element bierny (cewka, kondensator czy rezystor) posiadają określoną impedancję. Pomijając wszelkie wielkości pasożytnicze, impedancją rezystora będzie jego rezystancja. Natomiast impedancją cewki czy kondensatora będzie reaktancja. Reaktancja ta zależy od częstotliwości prądu i "cechy charakterystycznej" elementu. W przykładzie który podałeś impedancja tego kondensatora będzie wynosić około 200Ω (jednostką impedancji, reaktancji i rezystancji jest Ω). Kondensator ten więc będzie daleki od robienia zwarcia w obwodzie. Dla prądu zmiennego praktycznie nigdy nie operuje się na wartościach chwilowych prądu czy napięcia. Najczęściej używa się wartości skutecznych - i na tę wartość reagują bezpieczniki. Wartość skuteczna prądu płynącego przez taki kondensator wyniesie więc około 1.15A - nie tak znowu dużo.

Odpowiadając na trzecie pytanie. Masz rację - dobrze kombinujesz. Ale po kolei. Kondensatory są używane w 2 celach. Do magazynowania energii albo jako element jakiegoś filtru. Dla prądu stałego stanowią magazyn energii, dla prądu zmiennego są filtrem (przepuszczają bądź blokują prąd o jakiejś częstotliwości - dla różnych f mają różną impedancję) - tak w uproszczeniu. Dla zmiennego już napisałem, więc teraz dla napięcia stałego. Jeżeli w zasilaczu jest duża pojemność, to kondensator który jest nienaładowany (nie ma na nim żadnego napięcia) stanowi zwarcie - chce się jak najszybciej naładować. Wtedy prąd pobierany do ładowania takiego kondensatora jest bardzo duży, co prawda przez ułamek sekundy ale może znacznie przekroczyć prądy znamionowe urządzeń. Jest to szczególnie widoczne w przypadku zasilaczy impulsowych. Każdy kto miał styczność z ich większą ilością podłączaną do jednego źródła napięcia wie że przy włączaniu mogą "wyrzucić" bezpiecznik (zależnie jaki bezpiecznik, o jakiej charakterystyce itp) - to właśnie w powodu prądu ładowania kondensatorów (oczywiście są różne sposoby aby ten problem zniwelować).

Jeżeli chodzi o zasilacze liniowe - tam odbywa się to na podobnej zasadzie jak dla zasilaczy impulsowych. Każdy transformator posiada określony maksymalny prąd przy którym napięcie na jego zaciskach zacznie spadać, jeżeli zacznie spadać napięcie, to zacznie spadać i prąd wyjściowy takiego transformatora. Problem w zasadzie sam się rozwiązuje. W przypadku znacznej pojemności podłączonej do takiego transformatora (np. za mostkiem graetza, kondensator jako filtr do wygładzania napięcia - magazyn energii), musi upłynąć odpowiedni czas by napięcie się ustabilizowało, przy źle dobranej pojemności może minąć nawet kilkadziesiąt cykli nim napięcie na kondensatorze osiągnie odpowiednie napięcie. Oczywiście działa to też w drugą stronę - po wyłączeniu zasilacza z sieci minie jakiś czas nim kondensator napięcie na kondensatorze spadnie do 0.

 

To tak w dużym skrócie.

Link to post
Share on other sites

Witam. Nie chcę zakładać nowego tematu, niestety nie znalazłem satysfakcjonującej odpowiedzi na moje pytanie nigdzie indziej. Wchodząc na forum elektroda tylko się bardziej zagubiłem😵, więc zapytam tutaj.

1. Skoro kondensator jest przedzielony warstwą nieprzepuszczającą uporządkowanego strumienia, w jaki sposób prąd zmienny przechodzi? Chodzi mi między innymi o przykład kondensatora C1 z załącznika (kanal RS Elektronika) Jestem totalnie początkujący (na etapie kondensatorów oraz, o zgrozo, cewek). W obwodzie prądu stałego jest dla mnie wszystko zrozumiałe (skoro magazynuje ładunek na okładkach - oddaje go do obwodu w przypadku chwilowego spadku napięcia). Dziękuję za wszelką pomoc.

Zrzut ekranu 2021-01-28 o 19.23.50.png

Link to post
Share on other sites
9 godzin temu, marek1707 napisał:

Przykładowo dla przypadku wzmacniacza, na wejściu masz dzielnik napięcia złożony z C1 i P1.

To ja tak tylko dopowiem, jak sam podchodziłem do tematu obwodów RLC to było dla mnie nieoczywiste.

W takich układach gdzie ma płynąć prąd zmienny, np sygnał audio, dla testów nie rozpatrujemy złożonego sygnału tylko pojedynczą harmoniczną czyli np. sygnał sinusoidalny: u(t) = A0 * sin(wt), lub zamiast w podstawiasz 2πf i masz  u(t) = A0 * sin(2πft), gdzie A0 to amplituda.

Wtedy wszystkie elementy jakie są w torze sygnału wykazują swoją reaktancję czyli opór zastępczy.

9 godzin temu, marek1707 napisał:

tym mniejszą impedancję (hm.. opór)

Tu bym się zastanawiał, bo z definicji reaktancja to część urojona impedancji, więc tu raczej piszemy o reaktancji kondensatora.

Także wszystkie rezystory jako że nie generują żadnego prądu i napięcia, są dalej rezystorami, zaś kondensatory i cewki stają się rezystorami ale o takim dziwnym oporze wyrażonym wzorami który podął @marek1707 . Dla cewki będzie to XL = wL = 2πfL

W takim układzie możesz rozpatrywać układ kondensatora i rezystorów (potencjometru) jako zwykły dzielnik napięcia. Tylko na tym się nie kończy bo taki dzielnik robi coś jeszcze co wynika z impedancji zespolonej. I tu pojawia się problem, czy kolega @Kraevsky słyszał coś kiedyś o liczbach zespolonych 😞 

  • Lubię! 1
  • Pomogłeś! 1
Link to post
Share on other sites
(edytowany)

@marek1707 Dziękuję za obszerną wypowiedź, doceniam wysiłek. Muszę się zatem uważnie przyjrzeć obwodom RC. @GieneqJa jestem narazie na poziomie poznawania charakterystyki poszczególnych elementów RLC😂 l zespolone - słyszałem, ale jeszcze omijam😁Problem jaki mam, to zrozumienie jakim cudem przez kondensator przepływa prąd zmienny.  Przy wpięciu kondensatora równolegle - wszystko jasne - oddaje do obwodu to co zmagazynował i po powrocie zasilania ładuje się ponownie. Wszelkie wahania są neutralizowane. W połączeniu szeregowym natomiast nie trzyma mi się to w logice. Mamy przykładowo wahania +/- 2V, napięcie zasilania spada i....

  1. Co się dzieje z tym ładunkiem na okładzinie  "bliżej" źródła zasilania? Cofa się do żródła zasilania?
  2. Jeżeli prąd zmienny przechodzi przez dielektryk to jest cos w rodzaju przebicia?

 

Edytowano przez Kraevsky
Link to post
Share on other sites
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.