Der Unterschied zwischen dem Laden und Entladen von Kondensatoren mit Wechselstrom

Kondensatoren verhalten sich in Wechselstromkreisen anders als in Gleichstromkreisen. Kondensatoren in einem Wechselstromkreis können als ständig auf- und entladend betrachtet werden, da die Spannung einer Wechselstromversorgung periodisch ändert.

Verhalten von Kondensatoren in Wechselstromkreisen

• Äquivalent zu Kurzschluss: In einem Hochfrequenz-Wechselstromkreis verhält sich ein Kondensator wie ein Kurzschluss, da seine Impedanz (kapazitive Reaktanz) sehr gering ist.

• Äquivalent zu Leerlauf: In Niederfrequenz-Wechselstromkreisen haben Kondensatoren eine höhere kapazitive Reaktanz und verhalten sich wie offene Schaltungen.

Ladevorgang

Stromrichtung

Wenn der Kondensator an die Wechselstromversorgung angeschlossen wird, um mit dem Laden zu beginnen, fließt im positiven Halbzyklus der Wechselstrom von der positiven Anschlussstelle der Versorgung zur positiven Platte des Kondensators, sodass die positive Platte des Kondensators positiv geladen und die negative Platte negativ geladen wird. Im negativen Halbzyklus der Wechselstromversorgung fließt der Strom in die entgegengesetzte Richtung, aus der positiven Platte des Kondensators zurück zur negativen Elektrode der Versorgung, während die negative Platte des Kondensators positiv geladen und die positive Platte negativ geladen wird.

Ladedauer

Da die Spannung der Wechselstromversorgung ständig wechselt, hängt die Ladedauer des Kondensators von der Frequenz der Wechselstromversorgung und dem Kapazitätswert des Kondensators ab. Während eines Zyklus der Wechselstromversorgung wird der Kondensator zu unterschiedlichen Zeiten geladen. Wenn die Versorgungsspannung steigt, ist die Ladeschnelligkeit des Kondensators höher. Wenn die Versorgungsspannung fällt, verringert sich die Laderate des Kondensators und es kann sogar mit der Entladung beginnen.

Gespeicherte Energie

Die während des Ladens gespeicherte Energie eines Kondensators ist proportional zum Quadrat der Versorgungsspannung und dem Kapazitätswert des Kondensators. Wenn die Spannung der Wechselstromversorgung steigt, nimmt die gespeicherte Energie des Kondensators zu. Wenn die Spannung fällt, wird weniger Energie gespeichert.

Entladeprozess

Stromrichtung

Wenn der Kondensator vollständig geladen ist und von der Wechselstromversorgung getrennt wird, entlädt sich der Kondensator über die Last. Beim Entladen fließt der Strom aus der positiven Platte des Kondensators und kehrt durch die Last zur negativen Platte zurück, in entgegengesetzter Richtung wie beim Laden.

Entladedauer

Die Entladedauer des Kondensators hängt vom Kapazitätswert des Kondensators und dem Widerstandswert der Last ab. τ=RC gemäß der Zeitkonstanten (wobei R der Lastwiderstand und C der Kapazitätswert ist), ist die Entladedauer proportional zur Zeitkonstanten. Je größer der Kapazitätswert und der Lastwiderstand, desto länger die Entladedauer.

Freigesetzte Energie

Der Kondensator gibt während des Entladeprozesses die gespeicherte Energie frei, und während des Entladens nimmt die Spannung an beiden Enden des Kondensators allmählich ab, der Entladestrom nimmt ebenfalls allmählich ab, und die freigesetzte Energie wird immer geringer.

Gesamte Unterscheidung

Richtungsänderung

Beim Laden ändert sich die Stromrichtung periodisch mit der Änderung der Wechselstromversorgung, während beim Entladen die Stromrichtung vom Kondensator zur Last fließt und die Richtung relativ fest ist.

Zeitliche Charakteristik

Die Ladedauer hängt von der Frequenz der Wechselstromversorgung und den Eigenschaften des Kondensators ab, während die Entladedauer von den Parametern des Kondensators und der Last abhängt.

Energieänderung

Der Kondensator speichert Energie beim Laden, und die Energie ändert sich mit der Versorgungsspannung; beim Entladen gibt der Kondensator Energie frei, die allmählich abnimmt.