கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி

சூத்திரங்கள் மற்றும் தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டுகள் மூலம் மின்னணு சுற்றுகளில் கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி சுற்றுகள் எவ்வாறு இயங்குகின்றன என்பதை இந்த இடுகையில் அறிகிறோம்.

வழங்கியவர்: துருபஜோதி பிஸ்வாஸ்

மின்னழுத்த வகுப்பி நெட்வொர்க் என்றால் என்ன

ஒரு மின்னழுத்த வகுப்பி சுற்று பற்றி பேசுகையில், வகுப்பான் சுற்றுவட்டத்தின் மின்னழுத்தம் நெட்வொர்க்குடன் தொடர்புடைய அனைத்து கூறுகளிலும் சமமாக விநியோகிக்கப்படுகிறது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், இருப்பினும் கூறுகளின் அரசியலமைப்பின் அடிப்படையில் திறன் மாறுபடலாம்.

ஒரு மின்னழுத்த வகுப்பி சுற்று எதிர்வினை கூறுகளிலிருந்து அல்லது நிலையான மின்தடையங்களிலிருந்து கூட உருவாக்கப்படலாம்.

இருப்பினும், கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​விநியோகத்தில் அதிர்வெண் மாற்றத்தால் எதிர்ப்பு வகுப்பிகள் பாதிக்கப்படாமல் உள்ளன.

இந்த தாளின் நோக்கம் கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பிகள் பற்றிய விரிவான புரிதலை வழங்குவதாகும். ஆனால் அதிக நுண்ணறிவைப் பெற, கொள்ளளவு எதிர்வினை மற்றும் மாறுபட்ட அதிர்வெண்களில் மின்தேக்கிகளில் அதன் விளைவு ஆகியவற்றை விவரிக்க வேண்டியது அவசியம்.

ஒரு மின்தேக்கி இரண்டு கடத்தும் தகடுகளால் ஆனது, ஒருவருக்கொருவர் இணையாக வைக்கப்படுகின்றன, அவை கூடுதலாக ஒரு இன்சுலேட்டருடன் பிரிக்கப்படுகின்றன. இந்த இரண்டு தட்டுகளில் ஒரு நேர்மறை (+) மற்றும் மற்றொரு எதிர்மறை (-) கட்டணம் உள்ளது.

டி.சி மின்னோட்டத்தின் வழியாக ஒரு மின்தேக்கி முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்படும்போது, ​​மின்கடத்தா [பிரபலமாக இன்சுலேட்டராக குறிப்பிடப்படுகிறது] தட்டுகள் முழுவதும் தற்போதைய ஓட்டத்தைத் தடுக்கிறது.

ஒரு மின்தடையுடன் ஒப்பிடுகையில் ஒரு மின்தேக்கியின் மற்றொரு முக்கியமான பண்பு: ஒரு மின்தேக்கி சார்ஜ் போது கடத்தும் தகடுகளில் ஆற்றலைச் சேமிக்கிறது, இது மின்தடையம் செய்யாது, ஏனெனில் அது எப்போதும் அதிக சக்தியை வெப்பமாக வெளியிட முனைகிறது.

ஆனால் ஒரு மின்தேக்கியால் சேமிக்கப்படும் ஆற்றல் அதன் வெளியேற்ற செயல்பாட்டின் போது அதனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள சுற்றுகளுக்கு அனுப்பப்படுகிறது.

கட்டணத்தை சேமிப்பதற்கான ஒரு மின்தேக்கியின் இந்த அம்சம் எதிர்வினை என குறிப்பிடப்படுகிறது, மேலும் இது கொள்ளளவு எதிர்வினை [Xc] என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது, இதற்காக ஓம் என்பது எதிர்வினைக்கான அளவீட்டுக்கான நிலையான அலகு ஆகும்.

டி.சி மின்சக்தியுடன் இணைக்கப்படும்போது வெளியேற்றப்பட்ட மின்தேக்கி, ஆரம்ப கட்டத்தில் எதிர்வினை குறைவாகவே இருக்கும்.

மின்னோட்டத்தின் கணிசமான பகுதி மின்தேக்கி வழியாக ஒரு குறுகிய காலத்திற்கு பாய்கிறது, இது கடத்தும் தகடுகளை விரைவாக சார்ஜ் செய்ய கட்டாயப்படுத்துகிறது, மேலும் இது இறுதியில் மின்னோட்டத்தின் எந்தவொரு பத்தியையும் தடுக்கிறது.

மின்தேக்கி டி.சி.யை எவ்வாறு தடுக்கிறது?

ஒரு மின்தடையில், மின்தேக்கி தொடர் நெட்வொர்க்கில் கால அளவு 5RC அளவை அடையும் போது, ​​மின்தேக்கியின் கடத்தும் தகடுகள் முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகின்றன, இது மின்தேக்கியால் பெறப்பட்ட கட்டணத்தை மின்னழுத்த விநியோகத்திற்கு சமமாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது, இது மேலும் தற்போதைய ஓட்டத்தை நிறுத்துகிறது.

மேலும், டிசி மின்னழுத்தத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் இந்த சூழ்நிலையில் மின்தேக்கியின் எதிர்வினை அதிகபட்ச நிலைக்கு [மெகா-ஓம்ஸ்] அடையும்.

ஏசி விநியோகத்தில் மின்தேக்கி

ஒரு மின்தேக்கியை சார்ஜ் செய்ய மாற்று மின்னோட்டத்தை [ஏசி] பயன்படுத்துவதைப் பொறுத்தவரை, ஏசி மின்னோட்ட ஓட்டம் எப்போதும் மாறி மாறி துருவமுனைக்கப்படுவதால், ஓட்டத்தைப் பெறும் மின்தேக்கி ஒரு நிலையான சார்ஜ் மற்றும் அதன் தகடுகளில் வெளியேற்றத்திற்கு உட்படுத்தப்படுகிறது.

இப்போது நிலையான மின்னோட்ட ஓட்டம் இருந்தால், ஓட்டத்தை கட்டுப்படுத்த எதிர்வினை மதிப்பை நாம் தீர்மானிக்க வேண்டும்.

கொள்ளளவு எதிர்ப்பின் மதிப்பைத் தீர்மானிக்கும் காரணிகள்

மின்தேக்கத்தை நாம் திரும்பிப் பார்த்தால், ஒரு மின்தேக்கியின் கடத்தும் தகடுகளில் உள்ள கட்டணத்தின் அளவு மின்தேக்கத்தின் மதிப்பு மற்றும் மின்னழுத்தத்தின் விகிதாசாரத்தில் இருப்பதைக் காண்போம்.

இப்போது ஒரு மின்தேக்கி ஒரு ஏசி உள்ளீட்டிலிருந்து தற்போதைய ஓட்டத்தைப் பெறும்போது, ​​மின்னழுத்த வழங்கல் அதன் மதிப்பில் ஒரு நிலையான மாற்றத்தின் மூலம் செல்கிறது, இது தட்டுகளின் மதிப்பை மிக விகிதாசாரமாக மாற்றுகிறது.

ஒரு மின்தேக்கியில் அதிக கொள்ளளவு மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும் சூழ்நிலையை இப்போது கருத்தில் கொள்வோம்.

இந்த சூழ்நிலையில் மின்தேக்கி charge = RC ஐ சார்ஜ் செய்ய ஆர் அதிக நேரம் எடுத்துக்கொள்கிறது. சார்ஜிங் மின்னோட்டம் நீண்ட காலத்திற்கு பாய்கிறது என்றால், குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து எதிர்வினை ஒரு சிறிய மதிப்பு Xc ஐ பதிவு செய்கிறது என்பதை இது குறிக்கிறது.

ஒரு மின்தேக்கியில் மின்தேக்க மதிப்பு சிறியதாக இருந்தால், மின்தேக்கியை சார்ஜ் செய்ய அதற்கு குறுகிய ஆர்.சி நேரம் தேவைப்படுகிறது.

இந்த குறுகிய நேரம் ஒரு குறுகிய காலத்திற்கு மின்னோட்டத்தின் ஓட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக ஒப்பீட்டளவில் சிறிய எதிர்வினை மதிப்பு, Xc.

ஆகையால், அதிக நீரோட்டங்களுடன் எதிர்வினையின் மதிப்பு சிறியதாகவும் நேர்மாறாகவும் இருப்பது தெளிவாகிறது.

இதனால் கொள்ளளவு எதிர்வினை எப்போதும் மின்தேக்கியின் கொள்ளளவு மதிப்புக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகும்.

எக்ஸ்சி ∝ -1 சி.

கொள்ளளவு எதிர்வினை பகுப்பாய்வு செய்வதற்கான ஒரே காரணி கொள்ளளவு அல்ல என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டியது அவசியம்.

ஏசி மின்னழுத்தத்தின் குறைந்த அதிர்வெண் பயன்படுத்தப்படுவதால், ஒதுக்கப்பட்ட ஆர்.சி நேர மாறியின் அடிப்படையில் எதிர்வினை அதிக நேரம் உருவாகிறது. மேலும், இது மின்னோட்டத்தையும் தடுக்கிறது, இது எதிர்வினையின் அதிக மதிப்பைக் குறிக்கிறது.

இதேபோல், பயன்படுத்தப்படும் அதிர்வெண் அதிகமாக இருந்தால், எதிர்வினை கட்டணம் வசூலிப்பதற்கும் வெளியேற்றுவதற்கும் குறைந்த நேர சுழற்சியை அனுமதிக்கிறது.

மேலும், இது செயல்பாட்டின் போது அதிக மின்னோட்ட ஓட்டத்தையும் பெறுகிறது, இது குறைந்த எதிர்வினைக்கு வழிவகுக்கிறது.

எனவே இது ஒரு மின்தேக்கியின் மின்மறுப்பு (ஏசி எதிர்வினை) மற்றும் அதன் அளவு அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது என்பதை நிரூபிக்கிறது. ஆகையால், அதிக அதிர்வெண் குறைந்த எதிர்வினை மற்றும் நேர்மாறாக விளைகிறது, இதனால் கொள்ளளவு எதிர்வினை Xc அதிர்வெண் மற்றும் கொள்ளளவுக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகும் என்று முடிவு செய்யலாம்.

கொள்ளளவு எதிர்வினை என்ற கோட்பாட்டை பின்வரும் சமன்பாட்டின் மூலம் சுருக்கலாம்:

Xc = 1 / 2πfC

எங்கே:

· எக்ஸ்ஸில் = ஓம்ஸில் கொள்ளளவு எதிர்வினை, (Ω)


· Π (pi) = 3.142 (அல்லது 22 ÷ 7) இன் எண் மாறிலி


H ƒ = ஹெர்ட்ஸில் அதிர்வெண், (ஹெர்ட்ஸ்)


· சி = ஃபாரட்ஸில் கொள்ளளவு, (எஃப்)

கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி

இந்த பிரிவு விநியோகத்தின் அதிர்வெண் பின்னால் அல்லது தொடரில் இணைக்கப்பட்ட இரண்டு மின்தேக்கிகளை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பது பற்றிய விரிவான விளக்கத்தை அளிக்கும், இது கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி சுற்று என அழைக்கப்படுகிறது.

கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி சுற்று

ஒரு கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி செயல்பாட்டை விளக்குவதற்கு, மேலே உள்ள சுற்றுவட்டத்தைக் குறிப்பிடுவோம். இங்கே, சி 1 மற்றும் சி 2 ஆகியவை தொடரில் உள்ளன மற்றும் 10 வோல்ட் ஏசி மின்சக்தியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. தொடரில் இருப்பதால் இரண்டு மின்தேக்கிகளும் ஒரே கட்டணத்தைப் பெறுகின்றன, கே.

இருப்பினும், மின்னழுத்தம் வித்தியாசமாக இருக்கும், மேலும் இது V = Q / C கொள்ளளவின் மதிப்பைப் பொறுத்தது.

படம் 1.0 ஐக் கருத்தில் கொண்டு, மின்தேக்கி முழுவதும் மின்னழுத்தத்தின் கணக்கீட்டை வெவ்வேறு வழிகளில் தீர்மானிக்க முடியும்.

ஒரு விருப்பம், மொத்த சுற்று மின்மறுப்பு மற்றும் சுற்று மின்னோட்டத்தைக் கண்டுபிடிப்பது, அதாவது ஒவ்வொரு மின்தேக்கியிலும் கொள்ளளவு எதிர்வினையின் மதிப்பைக் கண்டறிந்து பின்னர் அவை முழுவதும் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் கணக்கிடுவது. உதாரணமாக:

எடுத்துக்காட்டு 1

படம் 1.0 இன் படி, முறையே 10uF மற்றும் 20uF இன் C1 மற்றும் C2 உடன், 10 வோல்ட் rms @ 80Hz இன் சைனூசாய்டல் மின்னழுத்தத்தின் சூழ்நிலையில் மின்தேக்கி முழுவதும் rms மின்னழுத்த வீழ்ச்சிகளைக் கணக்கிடுங்கள்.

C1 10uF மின்தேக்கி
Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 80 x 10uF x 10-6 = 200 ஓம்
C2 = 20uF மின்தேக்கி
Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 8000 x 22uF x 10-6 = 90
ஓம்

மொத்த கொள்ளளவு எதிர்வினை

Xc (மொத்தம்) = Xc1 + Xc2 = 200Ω + 90Ω = 290Ω
Ct = (C1 x C2) / (C1 + C2) = 10uF x 22uF / 10uF + 22uF = 6.88uF
Xc = 1 / 2πfCt = 1/1 / 2π x 80 x 6.88uF = 290Ω

சுற்றில் தற்போதைய

I = E / Xc = 10V / 290Ω

மின்தேக்கி இரண்டிற்கும் மின்னழுத்தம் தொடர்ச்சியாக குறைகிறது. இங்கே கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி இவ்வாறு கணக்கிடப்படுகிறது:

Vc1 = I x Xc1 = 34.5mA x 200Ω = 6.9V
Vc2 = I x Xc2 = 34.5mA x 90Ω = 3.1V

மின்தேக்கிகளின் மதிப்புகள் வேறுபடுகின்றன என்றால், சிறிய மதிப்பு மின்தேக்கி பெரிய மதிப்புடன் ஒப்பிடுகையில் அதிக மின்னழுத்தத்திற்கு சார்ஜ் செய்யலாம்.

எடுத்துக்காட்டு 1 இல், பதிவுசெய்யப்பட்ட மின்னழுத்த கட்டணம் முறையே சி 1 மற்றும் சி 2 க்கு 6.9 & 3.1 ஆகும். இப்போது கணக்கீடு கிர்ச்சோஃப்பின் மின்னழுத்தக் கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டிருப்பதால், தனிப்பட்ட மின்தேக்கியின் மொத்த மின்னழுத்த வீழ்ச்சிகள் விநியோக மின்னழுத்த மதிப்புக்கு சமம்.

குறிப்பு:

தொடர் கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி சுற்றுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள இரண்டு மின்தேக்கிகளுக்கான மின்னழுத்த வீழ்ச்சி விகிதம் விநியோகத்தில் அதிர்வெண் இருந்தாலும் எப்போதும் ஒரே மாதிரியாகவே இருக்கும்.

எனவே எடுத்துக்காட்டு 1 இன் படி, 6.9 மற்றும் 3.1 வோல்ட் ஒன்றுதான், விநியோக அதிர்வெண் 80 முதல் 800 ஹெர்ட்ஸ் வரை அதிகரிக்கப்பட்டாலும் கூட.

எடுத்துக்காட்டு 2

எடுத்துக்காட்டு 1 இல் பயன்படுத்தப்படும் அதே மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்தி மின்தேக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை எவ்வாறு கண்டுபிடிப்பது?

Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 8000 x 10uF = 2 ஓம்

Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 8000 x 22uF = 0.9 ஓம்

I = V / Xc (மொத்தம்) = 10 / 2.9 = 3.45 ஆம்ப்ஸ்

எனவே, Vc1 = I x Xc1 = 3.45A x 2Ω = 6.9V

மேலும், Vc2 = I x Xc2 = 3.45A x 0.9 Ω = 3.1V

மின்னழுத்த விகிதம் இரு மின்தேக்கிகளுக்கும் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதால், அதிகரிக்கும் விநியோக அதிர்வெண்ணுடன், அதன் தாக்கம் ஒருங்கிணைந்த கொள்ளளவு எதிர்வினை குறைதல் மற்றும் மொத்த சுற்று மின்மறுப்பு ஆகியவற்றின் வடிவத்தில் காணப்படுகிறது.

குறைக்கப்பட்ட மின்மறுப்பு மின்னோட்டத்தின் அதிக ஓட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது, உதாரணமாக, 80Hz இல் உள்ள சுற்று மின்னோட்டம் 34.5mA ஆக உள்ளது, அதே நேரத்தில் 8kHz இல் தற்போதைய விநியோகத்தின் 10 மடங்கு அதிகரிப்பு இருக்கலாம், அதாவது 3.45A ஐ சுற்றி இருக்கும்.

எனவே கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி வழியாக மின்னோட்டத்தின் ஓட்டம் அதிர்வெண்ணுக்கு விகிதாசாரமாகும் என்று முடிவு செய்யலாம், நான் f.

மேலே விவாதிக்கப்பட்டபடி, தொடர்ச்சியான மின்தேக்கிகளை உள்ளடக்கிய கொள்ளளவு வகுப்பிகள், அவை அனைத்தும் ஏசி மின்னழுத்தத்தை கைவிடுகின்றன.

சரியான மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் கண்டுபிடிக்க மின்தேக்கி வகுப்பிகள் ஒரு மின்தேக்கியின் கொள்ளளவு எதிர்வினையின் மதிப்பை எடுத்துக்கொள்கின்றன.

ஆகையால், டி.சி மின்னழுத்தத்திற்கான வகுப்பிகளாக இது இயங்காது, ஏனெனில் டி.சி.யில் மின்தேக்கிகள் கைது செய்யப்பட்டு மின்னோட்டத்தைத் தடுக்கின்றன, இது மின்னோட்ட ஓட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

விநியோகத்தை அதிர்வெண் மூலம் இயக்கப்படும் சந்தர்ப்பங்களில் வகுப்பிகள் பயன்படுத்தப்படலாம்.

விரல் ஸ்கேனிங் சாதனம் முதல் கோல்பிட்ஸ் ஆஸிலேட்டர்கள் வரை கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பியின் பரந்த அளவிலான மின்னணு பயன்பாடு உள்ளது. மெயின்ஸ் டிரான்ஸ்பார்மருக்கான மலிவான மாற்றீடாகவும் இது அதிக அளவில் விரும்பப்படுகிறது, அங்கு அதிக மின்னோட்ட மின்னோட்டத்தைக் குறைக்க கொள்ளளவு மின்னழுத்த வகுப்பி பயன்படுத்தப்படுகிறது.