Forskjellen mellom opplading og avlasting av kondensatorer med vekselstrøm

Kondensatorer oppfører seg annerledes i vekselstrømskretser enn de gjør i likestrømskretser. Kondensatorer i en vekselstrømskrets kan betraktes som konstant ladede og avladede fordi spenningen fra en vekselstrømstrykkilde endrer seg periodisk.

Oppførsel av kondensatorer i vekselstrømskretser

• Tilsvarende kortslutning: I en høyfrekvens vekselstrømskrets oppfører en kondensator seg som en kortslutning fordi dens impedans (kapasitiv reaksans) er veldig lav.

• Tilsvarende åpen krets: I lavfrekvens vekselstrømskretser har kondensatorer en høyere kapasitiv reaksans og oppfører seg som åpne kretser.

Ladingsprosess

Strømretning

Når kondensatoren kobles til vekselstrømstrykkilden for å begynne ladingsprosessen, i den positive halvdelen av vekselstrømstrykkilden, strømmen går fra det positive polen av strømkilden til det positive platen av kondensatoren, slik at det positive platet av kondensatoren blir positivt laded og det negative platet blir negativt laded. I den negative halvdelen av vekselstrømstrykkilden, strømmen går i motsatt retning, ut av det positive platet av kondensatoren og tilbake til det negative polen av strømkilden, mens det negative platet av kondensatoren blir positivt laded og det positive platet blir negativt laded.

Ladingstid

Siden spenningen fra vekselstrømstrykkilden konstant endrer seg, avhenger ladingstiden til kondensatoren av frekvensen til vekselstrømstrykkilden og kapasitetsverdien til kondensatoren. Under et syklus av vekselstrømstrykkilden, vil kondensatoren bli laded ved ulike tidspunkter. Når strømkildens spenning stiger, er ladingshastigheten til kondensatoren raskere. Når strømkildens spenning synker, minker ladingshastigheten til kondensatoren og kan til og med begynne å avlade.

Ladingsenergi

Energien lagret av en kondensator under ladingsprosessen er proporsjonal med kvadratet av strømkildens spenning og kapasitetsverdien til kondensatoren. Når spenningen fra vekselstrømstrykkilden øker, øker energien lagret av kondensatoren. Når spenningen synker, lagres mindre energi.

Avladingsprosess

Strømretning

Når kondensatoren er fullstendig ladd, hvis den kobles fra vekselstrømstrykkilden, vil kondensatoren avlade gjennom belastningen. Under avladingsprosessen, strømmen går ut av det positive platet av kondensatoren og returnerer til det negative platet gjennom belastningen, i motsatt retning sammenlignet med under ladingsprosessen.

Avladingstid

Avladingstiden til kondensatoren avhenger av kapasitetsverdien til kondensatoren og motstandverdien til belastningen. τ=RC ifølge tidskonstanten (der R er belastningsmotstanden og C er kapasitetsverdien), er avladingstiden proporsjonal med tidskonstanten. Jo større kapasitetsverdien og jo større belastningsmotstanden, jo lengre er avladingstiden.

Avladingsenergi

Kondensatoren frigjør den lagrede energien under avladingsprosessen, og etterhvert som avladingen fortsetter, minker spenningen på begge sider av kondensatoren gradvis, avladingsstrømmen minker også gradvis, og den frigjorte energien blir færre og færre.

Helhetlig forskjell

Retningsendring

Under lading, endres strømretningen periodisk med endringene i vekselstrømstrykkilden, mens under avlading, strømretningen flyter fra kondensatoren til belastningen, og retningen er relativt fast.

Tidskarakteristikk

Ladingstiden avhenger av frekvensen til vekselstrømstrykkilden og egenskapene til kondensatoren, mens avladingstiden avhenger av parametrene til kondensatoren og belastningen.

Energiendring

Kondensatoren lagrer energi under lading, og energien endres med strømkildens spenning; under avlading frigir kondensatoren energi, som gradvis minker.