Hvað er húð capacitor rafrás?

Hreinur lyflaðrahringur

Rafmagnshringur sem samanstendur einungis af hreinu lyflaðra með lyflaðraefti C (mæld í faradum) er kölluður hreinur lyflaðrahringur. Lyflaðrar geyma rafmagnsorku innan rafstraums, eiginleiki sem kallað er lyflaðraefti (annars heita þeir einnig "kondensara"). Smíðulega bestaðist lyflaðra úr tveimur leitandi plötum sem eru skilgreindar með dulkmiði - algengt dulkmiði er gler, blað, mikaka og oksíðalag. Í fullkomnu AC lyflaðrahringnum fer straumur fyrir framan spenna við bogamál 90 gráða.

Þegar spenna er lagð á lyflaðra, myndast rafstraumur milli plátanna, en enginn straum fer yfir dulkmiðið. Með brottblanda AC spennuvirki kemur óhætti straumur vegna lyflaðru sem hlutar sér aftur og fram á grundvelli hlaðninga og losunarferla.

Útskýring og afleiðsla lyflaðrahrings

Lyflaðra samanstendur af tveimur skjölduðum plötum sem eru skiptar með dulkmiði, sem virkar sem orkuvaruhorn fyrir rafmagnsorku. Hann hlaðast upp þegar tengdur við aflgjafi og losnar þegar tengingin er brott tekin. Við tengingu við DC aflgjafa hlaðast hann upp til spennu sem er jöfn lagðri spennu, sem lýsir hans hlutverki sem óvirka rafmagnslaga sem stendur við breytingar á spennu.

Látum brottblanda spennu sem er lagð á hringinn vera gefin með jöfnunni:

Lág orku lyflaðranna á hvaða tímapunkti sem er er gefin með:

Straumur sem fer í gegnum hringinn er gefinn með jöfnunni:

Með því að setja gildi q úr jöfnu (2) í jöfnu (3) fáum við

Nú, með því að setja gildi v úr jöfnu (1) í jöfnu (3) fáum við

Þar sem Xc = 1/ωC táknar andstæðu við brottblanda straum á hreinu lyflaðra, sem kallað er lyflaðraandstæða. Straumurinn nálgast hámarks gildið þegar sin(ωt + π/2) = 1. Þannig er hámarksstraumurinn I_m skýrt með:

Með því að setja gildi I_m í jöfnu (4) fáum við:

Phasorlýsing og orkurit

Í hreinu lyflaðrahringnum fer straumur í gegnum lyflaðran fyrir framan spennu með bogamál 90 gráða. Phasorlýsingin og bólur fyrir spennu, straum og orku eru sýndar hér fyrir neðan:

Á bólunni að ofan, lýsir rauða ferill straum, blátt ferill spennu og bleikur ferill orku. Þegar spennan stækkar, hlaðast lyflaðran upp að hámarks gildi, sem myndar jákvæða hálfrás; þegar spennan lækkar, losast lyflaðran, sem myndar neikvæða hálfrás. Nánar athugað, þegar spennan nálgast hámarks gildi, lækkar straumurinn að núlli, sem merkir að enginn straumur fer á þeim tíma. Þegar spennan lækkar að π og verður neikvæð, nálgast straumurinn hámarks gildi, sem aktiverar að lyflaðran losast - og þessi hlaðninga-og losunarferli heldur áfram.

Spenna og straumur ná ekki næstum gildum á sama tíma vegna 90° bogamáls munar, eins og sýnt er í phasorlýsingu þar sem straumur (Im) fer fyrir framan spennu (Vm) með π/2. Stundaleg orka í þessum hreinu lyflaðrahringnum er skilgreind með p = vi.

Af þessari jöfnu má draga ályktun um að meðaltalsorka í lyflaðrahringnum er núll. Meðaltalsorka yfir hálfrás er núll vegna symmetríu bólunnar, þar sem jákvæð og neikvæð svæði eru eins.

Á fyrstu fjórðungs-rás, er orka sem er gefin af uppruna geymd innan rafstraums sem er mynduð milli plátanna lyflaðrans. Á næstu fjórðungs-rás, þegar rafstraumurinn hverfa, er geymda orku send til baka uppruninni. Þetta hlaðninga-og losunarferli heldur áfram ótrúlega, sem gerir að engin netorka er notuð af lyflaðrahringnum.