Forskellen mellem opladning og afladning af kondensatorer med vekselstrøm

Kondensatorer opfører sig anderledes i AC-kredsløb end i DC-kredsløb. Kondensatorer i et AC-kredsløb kan ses som konstant opladet og afladet, fordi spændingen fra en AC-strømforsyning ændrer sig periodisk.

Opførsel af kondensatorer i AC-kredsløb

• Tilsvarer kortslutning: I et højfrekvens AC-kredsløb opfører en kondensator sig som en kortslutning, fordi dens impedans (kapacitiv reaktans) er meget lav.

• Tilsvarer åben kredsløb: I lavfrekvens AC-kredsløb har kondensatorer en højere kapacitiv reaktans og opfører sig som åbne kredsløb.

Opladningsproces

Strømretning

Når kondensatoren er forbundet til AC-strømforsyningen for at begynde at oplades, flyder strømmen i den positive halvdel af AC-strømforsyningen fra den positive pol på strømforsyningen til den positive plade på kondensatoren, så den positive plade bliver positivt opladet, og den negative plade bliver negativt opladet. I den negative halvdel af AC-strømforsyningen er strømmen i den modsatte retning, flyder ud af den positive plade på kondensatoren og tilbage til den negative elektrode på strømforsyningen, mens den negative plade på kondensatoren bliver positivt opladet, og den positive plade bliver negativt opladet.

Opladningstid

Eftersom spændingen fra AC-strømforsyningen konstant ændres, afhænger opladningstiden for kondensatoren af frekvensen for AC-strømforsyningen og kapacitetsværdien for kondensatoren. Under en cyklus for AC-strømforsyningen vil kondensatoren blive opladt på forskellige tidspunkter. Når strømforsyningsspændingen stiger, er opladningshastigheden for kondensatoren hurtigere. Når strømforsyningsspændingen falder, bliver kondensatoropladeraten langsommere og kan endda begynde at aflade.

Opladningsenergi

Den energi, der lagres af en kondensator under opladning, er proportional med kvadratet af strømforsyningsspændingen og kapacitetsværdien for kondensatoren. Når spændingen fra AC-strømforsyningen stiger, øges den lagrede energi for kondensatoren. Når spændingen falder, lagres mindre energi.

Afladningsproces

Strømretning

Når kondensatoren er fuldt opladet, og hvis den frakobles fra AC-strømforsyningen, vil kondensatoren aflade gennem lasten. Under afladning flyder strømmen ud af den positive plade på kondensatoren og tilbage til den negative plade gennem lasten, i den modsatte retning som under opladning.

Afladningstid

Afladningstiden for kondensatoren afhænger af kapacitetsværdien for kondensatoren og belastningsværdien. τ=RC Ifølge tidskonstanten (hvor R er belastningsmodstanden og C er kapacitetsværdien) er afladningstiden proportional med tidskonstanten. Jo større kapacitetsværdi og jo større belastningsmodstand, jo længere er afladningstiden.

Afladningsenergi

Kondensatoren frigiver den lagrede energi under afladningsprocessen, og da afladningen fortsætter, gradvis falder spændingen på begge sider af kondensatoren, afladningsstrømmen falder også gradvis, og den frigivne energi bliver mindre og mindre.

Samlet forskel

Retningsændring

Under opladning ændres strømretningen periodisk sammen med ændringer i AC-strømforsyningen, mens under afladning flyder strømmen fra kondensatoren til lasten, og retningen er relativt fast.

Tidskarakteristik

Opladningstiden afhænger af frekvensen for AC-strømforsyningen og egenskaberne for kondensatoren, mens afladningstiden afhænger af parametrene for kondensatoren og lasten.

Energiforandring

Kondensatoren lagrer energi under opladning, og energien ændres med strømforsyningsspændingen; Under afladning frigiver kondensatoren energi, som gradvis falder.