Różnica między ładowaniem i rozładowywaniem kondensatorów prądem przemiennym

Kondensatory zachowują się inaczej w obwodach przemiennych niż w obwodach stałych. Kondensatory w obwodzie przemiennym można traktować jako stale ładowane i rozładowywane, ponieważ napięcie zasilania przemiennego zmienia się okresowo.

Zachowanie kondensatorów w obwodach przemiennych

• Równoważne krótkiemu zwarcie: W obwodzie przemiennym o wysokiej częstotliwości kondensator zachowuje się jak krótkie zwarcie, ponieważ jego impedancja (reaktancja pojemnościowa) jest bardzo niska.

• Równoważne otwartemu obwodowi: W obwodach przemiennych o niskiej częstotliwości kondensatory mają wyższą reaktancję pojemnościową i zachowują się jak otwarte obwody.

Proces ładowania

Kierunek prądu

Gdy kondensator jest podłączony do źródła zasilania przemiennego, aby rozpocząć ładowanie, w pozytywnej półokresie źródła zasilania przemiennego, prąd płynie od dodatniego bieguna źródła zasilania do dodatniej płytki kondensatora, tak że dodatnia płyta kondensatora staje się dodatnio naładowana, a ujemna płyta staje się ujemnie naładowana. W ujemnym półokresie źródła zasilania przemiennego, prąd płynie w przeciwnym kierunku, od dodatniej płytki kondensatora z powrotem do ujemnego bieguna źródła zasilania, podczas gdy ujemna płyta kondensatora staje się dodatnio naładowana, a dodatnia płyta staje się ujemnie naładowana.

Czas ładowania

Ponieważ napięcie źródła zasilania przemiennego ciągle się zmienia, czas ładowania kondensatora zależy od częstotliwości źródła zasilania przemiennego i wartości pojemności kondensatora. W trakcie jednego cyklu źródła zasilania przemiennego, kondensator będzie ładowany w różnych momentach. Gdy napięcie źródła zasilania wzrasta, prędkość ładowania kondensatora jest większa. Gdy napięcie źródła zasilania spada, tempo ładowania kondensatora spowalnia się i może nawet zacząć się rozładowywanie.

Energia ładowania

Energia przechowywana przez kondensator podczas ładowania jest proporcjonalna do kwadratu napięcia zasilania i wartości pojemności kondensatora. Gdy napięcie źródła zasilania przemiennego wzrasta, energia przechowywana przez kondensator rośnie. Gdy napięcie spada, przechowywana energia jest mniejsza.

Proces rozładowania

Kierunek prądu

Gdy kondensator jest całkowicie naładowany, a następnie odłączony od źródła zasilania przemiennego, kondensator będzie się rozładowywać poprzez obciążenie. Podczas rozładowywania, prąd płynie z dodatniej płytki kondensatora i wraca do ujemnej płytki poprzez obciążenie, w kierunku przeciwnym do tego podczas ładowania.

Czas rozładowania

Czas rozładowania kondensatora zależy od wartości pojemności kondensatora i wartości oporu obciążenia. τ=RC Zgodnie z stałą czasową (gdzie R to opór obciążenia, a C to wartość pojemności), czas rozładowania jest proporcjonalny do stałej czasowej. Im większa wartość pojemności i im większy opór obciążenia, tym dłuższy czas rozładowania.

Energia rozładowania

Kondensator wydala przechowaną energię podczas procesu rozładowania, a w miarę postępu rozładowania, napięcie na końcach kondensatora stopniowo maleje, prąd rozładowania również stopniowo maleje, a wydalana energia jest coraz mniejsza.

Ogólna różnica

Zmiana kierunku

Podczas ładowania, kierunek prądu zmienia się okresowo wraz ze zmianami napięcia zasilania przemiennego, podczas gdy podczas rozładowywania, kierunek prądu płynie od kondensatora do obciążenia, a kierunek jest względnie stały.

Charakterystyka czasowa

Czas ładowania zależy od częstotliwości źródła zasilania przemiennego i charakterystyk kondensatora, podczas gdy czas rozładowania zależy od parametrów kondensatora i obciążenia.

Zmiana energii

Kondensator przechowuje energię podczas ładowania, a energia zmienia się wraz z napięciem zasilania; Podczas rozładowywania, kondensator wydala energię, która stopniowo maleje.