Search


ما هو دارة المكثف النقي؟

تحليل دارة التيار المتردد لمكثف خالص يوضح تقدم التيار على الجهد بمقدار 90 درجة ومقاومة التسعة والتفاعل السعوي واستهلاك قوة متوسطة صفرية

Edwiin
حقل: مفتاح الكهرباء
10Year<
China
أضفنا على Google

مدار المكثف النقي

يُعرف المدار الذي يتكون فقط من مكثف نقي بسعة كهربائية C (تقاس بالفاراد) بمصطلح مدار المكثف النقي. تقوم المكثفات بتخزين الطاقة الكهربائية داخل مجال كهربائي، وهو خاصية تُعرف بالسعة الكهربائية (وتُسمى أيضاً "المكثف"). من الناحية الهيكلية، يتكون المكثف من لوحتين موصلتين مفصولة بواسطة وسط عازل - وتتضمن المواد العازلة الشائعة الزجاج والورق والميكا وطبقات الأكسيد. في مدار المكثف المثالي ذو التيار المتردد، يسبق التيار الجهد بزاوية طور قدرها 90 درجة.

عند تطبيق جهد عبر المكثف، يتم إنشاء مجال كهربائي بين صفحتيه، ولكن لا يعبر أي تيار الوسط العازل. مع مصدر جهد متردد متغير، يحدث تدفق تيار مستمر بسبب عملية الشحن والإفراغ الدورية للمكثف.

التفسير واشتقاق مدار المكثف

يتكون المكثف من لوحتين معزولتين مفصولة بواسطة وسط عازل، يعمل كجهاز تخزين للطاقة الكهربائية. يقوم بشحن عند ربطه بمصدر طاقة ويقوم بإفراغ الشحنة عند فصله. عند ربطه بمصدر طاقة مستمرة، يشحن إلى جهد يساوي الجهد المطبق، مما يعكس دوره كمكون كهربائي سلبي يقاوم التغييرات في الجهد.

ما هو دارة المكثف النقي؟

إذا كان الجهد المتردد المطبق على المدار مُعطى بالمعادلة:

ما هو دارة المكثف النقي؟

الشحنة للمكثف في أي لحظة زمنية مُعطاة ك:

ما هو دارة المكثف النقي؟

التيار المتدفق عبر المدار مُعطى بالمعادلة:

ما هو دارة المكثف النقي؟

عن طريق وضع قيمة q من المعادلة (2) في المعادلة (3) سنحصل على

ما هو دارة المكثف النقي؟

ثم، عن طريق وضع قيمة v من المعادلة (1) في المعادلة (3) سنحصل على

ما هو دارة المكثف النقي؟

حيث Xc = 1/ωC يشير إلى المقاومة للتيار المتردد من قبل المكثف النقي، والمعروفة باسم المعاوقة السعتية. يصل التيار إلى قيمته القصوى عندما sin(ωt + π/2) = 1. وبالتالي، يتم التعبير عن التيار الأقصى Im ك:

ما هو دارة المكثف النقي؟

عن طريق استبدال قيمة Im في المعادلة (4) سنحصل على:

ما هو دارة المكثف النقي؟

مخطط الفازور ومنحنى الطاقة

في مدار المكثف النقي، يسبق التيار عبر المكثف الجهد بزاوية طور قدرها 90 درجة. يتم توضيح مخطط الفازور ومنحنيات الجهد والتيار والطاقة أدناه:

ما هو دارة المكثف النقي؟

في المنحنى أعلاه، يمثل المنحنى الأحمر التيار، بينما يمثل المنحنى الأزرق الجهد، ويوضح المنحنى الوردي الطاقة. عندما يزداد الجهد، يقوم المكثف بالشحن إلى قيمته القصوى، مما يشكل نصف دورة إيجابية؛ ومع انخفاض الجهد، يقوم المكثف بالإفراغ، مما يخلق نصف دورة سلبية. يمكن ملاحظة أنه عندما يصل الجهد إلى قمته، ينخفض التيار إلى الصفر، مما يعني أن لا تيار يتدفق في تلك اللحظة. عندما ينخفض الجهد إلى π ويصبح سالباً، يصل التيار إلى قمته، مما يؤدي إلى بدء عملية الإفراغ - وتستمر هذه الدورة من الشحن والإفراغ.

لا يصل الجهد والتيار أبداً إلى قممهم في الوقت نفسه بسبب اختلاف طورهما بمقدار 90°، كما هو موضح في مخطط الفازور حيث يسبق التيار (Im) الجهد (Vm) بمقدار π/2. يتم تعريف الطاقة اللحظية في هذا المدار المكثف النقي بواسطة p = vi.

ما هو دارة المكثف النقي؟

وبالتالي، يمكن استنتاج أن الطاقة المتوسطة في الدائرة السعتية تساوي صفر. الطاقة المتوسطة خلال نصف دورة تساوي صفر بسبب تناظر المنحنى، حيث تكون مساحة الحلقات الإيجابية والسالبة متساوية.

خلال الربع الأول من الدورة، يتم تخزين الطاقة المقدمة من المصدر في المجال الكهربائي الذي تم إنشاؤه بين صفحتي المكثف. في الربع الثاني من الدورة، مع تلاشي المجال الكهربائي، يتم إرجاع الطاقة المخزنة إلى المصدر. تتكرر هذه العملية الدورية لتخزين وإعادة الطاقة بشكل مستمر، مما يؤدي إلى عدم استهلاك طاقة صافية من قبل دائرة المكثف.

قدم نصيحة وشجع الكاتب

التعليقات

شارك سؤالك أو وجهة نظرك
WhatsApp
إرسال الاستفسار
+86
انقر لتحميل الملف
تنزيل
الحصول على تطبيق IEE Business
استخدم تطبيق IEE-Business للعثور على المعدات والحصول على حلول والتواصل مع الخبراء والمشاركة في التعاون الصناعي في أي وقت ومن أي مكان - دعمًا كاملاً لتطوير مشاريعك الكهربائية والأعمال
تسجيل الدخول
أو المتابعة باستخدام
هل أنت جديد هنا؟
تسجيل