కెపాసిటర్ ఎక్కువగా ఉపయోగించే ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలలో ఒకటి. దాని లోపల శక్తిని నిల్వ చేసే సామర్ధ్యం ఉంది, ఎలక్ట్రికల్ చార్జ్ రూపంలో దాని ప్లేట్లలో స్టాటిక్ వోల్టేజ్ (సంభావ్య వ్యత్యాసం) ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కేవలం, కెపాసిటర్ చిన్న పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీని పోలి ఉంటుంది. ఒక కెపాసిటర్ కేవలం రెండు వాహక లేదా లోహపు పలకల సమాంతరంగా ఉంటుంది, మరియు మైనపు కాగితం, మైకా, సిరామిక్, ప్లాస్టిక్ మరియు మొదలైన వాటితో తయారైన మంచి ఇన్సులేటింగ్ పొర (విద్యుద్వాహకము అని కూడా పిలుస్తారు ) ద్వారా విద్యుత్తుతో వేరు చేయబడతాయి.
ఎలక్ట్రానిక్స్లో కెపాసిటర్ యొక్క అనేక అనువర్తనాలు ఉన్నాయి, వాటిలో కొన్ని క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి:
- శక్తి నిల్వ
- పవర్ కండిషనింగ్
- శక్తి కారకం దిద్దుబాటు
- వడపోత
- ఓసిలేటర్లు
ఇప్పుడు, కెపాసిటర్ ఎలా పనిచేస్తుందో పాయింట్ ? మీరు విద్యుత్ సరఫరాను కెపాసిటర్‌కు కనెక్ట్ చేసినప్పుడు, ఇది ఇన్సులేటింగ్ పొర కారణంగా DC కరెంట్‌ను అడ్డుకుంటుంది మరియు విద్యుత్ చార్జ్ రూపంలో ప్లేట్ల మీదుగా వోల్టేజ్ ఉండటానికి అనుమతిస్తుంది. కాబట్టి, కెపాసిటర్ ఎలా పనిచేస్తుందో మరియు దాని ఉపయోగాలు లేదా అనువర్తనం ఏమిటో మీకు తెలుసు, కాని ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లలో కెపాసిటర్‌ను ఎలా ఉపయోగించాలో మీరు నేర్చుకోవాలి.
ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లో కెపాసిటర్‌ను ఎలా కనెక్ట్ చేయాలి?
ఇక్కడ, మేము మీకు కెపాసిటర్ యొక్క కనెక్షన్లను మరియు దాని ప్రభావాలను ఉదాహరణలతో ప్రదర్శించబోతున్నాము.
- సిరీస్లో కెపాసిటర్
- సమాంతరంగా కెపాసిటర్
- ఎసి సర్క్యూట్లో కెపాసిటర్
సిరీస్ సర్క్యూట్లో కెపాసిటర్
ఒక సర్క్యూట్లో, పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా మీరు కెపాసిటర్లను సిరీస్లో కనెక్ట్ చేసినప్పుడు, మొత్తం కెపాసిటెన్స్ తగ్గుతుంది. శ్రేణిలోని కెపాసిటర్ల ద్వారా ప్రస్తుతము సమానం (అనగా i T = i 1 = i 2 = i 3 = i n). అందువల్ల, కెపాసిటర్లు నిల్వ చేసిన ఛార్జ్ కూడా అదే (అంటే Q T = Q 1 = Q 2 = Q 3), ఎందుకంటే ఏదైనా కెపాసిటర్ యొక్క ప్లేట్ ద్వారా నిల్వ చేయబడిన ఛార్జ్ సర్క్యూట్లో ప్రక్కనే ఉన్న కెపాసిటర్ యొక్క ప్లేట్ నుండి వస్తుంది.
సర్క్యూట్లో కిర్చాఫ్ యొక్క వోల్టేజ్ లా (కెవిఎల్) ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, మనకు ఉంది
V T = V C1 + V C2 + V C3 … సమీకరణం (1)
మనకు తెలిసినట్లు, Q = CV కాబట్టి, V = Q / C.
ఎక్కడ, V C1 = Q / C 1; V C2 = Q / సి 2; V C3 = Q / C 3
ఇప్పుడు, పై విలువలను సమీకరణంలో ఉంచడం (1)
(1 / సి టి) = (1 / సి 1) + (1 / సి 2) + (1 / సి 3)
శ్రేణిలోని కెపాసిటర్ యొక్క n సంఖ్య కోసం సమీకరణం ఉంటుంది
(1 / సి టి) = (1 / సి 1) + (1 / సి 2) + (1 / సి 3) +…. + (1 / Cn)
అందువల్ల, పై సమీకరణం సిరీస్ కెపాసిటర్స్ సమీకరణం.
ఎక్కడ, సి టి = సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం కెపాసిటెన్స్
సి 1 … n = కెపాసిటర్స్ కెపాసిటెన్స్
రెండు ప్రత్యేక సందర్భాలకు కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం క్రింద నిర్ణయించబడుతుంది:
కేసు I: సిరీస్లో రెండు కెపాసిటర్ ఉంటే, విభిన్న విలువతో కెపాసిటెన్స్ ఇలా వ్యక్తీకరించబడుతుంది:
(1 / సి టి) = (సి 1 + సి 2) / (సి 1 * సి 2) లేదా, సి టి = (సి 1 * సి 2) / (సి 1 + సి 2)… సమీకరణం (2)
కేసు II: సిరీస్లో రెండు కెపాసిటర్ ఉంటే, ఒకే విలువతో కెపాసిటెన్స్ ఇలా వ్యక్తీకరించబడుతుంది:
(1 / సి టి) = 2 సి / సి 2 = 2 / సి లేదా, సి టి = సి / 2
సిరీస్ కెపాసిటర్ సర్క్యూట్ కోసం ఉదాహరణ:
ఇప్పుడు, ఈ కెపాసిటర్ అంతటా మొత్తం కెపాసిటెన్స్ మరియు వ్యక్తిగత rms వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను ఎలా లెక్కించాలో ఈ క్రింది ఉదాహరణలో చూపిస్తాము.
పైన పేర్కొన్న సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం ప్రకారం, రెండు కెపాసిటర్లు సిరీస్లో వేర్వేరు విలువలతో అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి. కాబట్టి, కెపాసిటర్లలో వోల్టేజ్ డ్రాప్ కూడా అసమానంగా ఉంటుంది. మేము రెండు కెపాసిటర్లను ఒకే విలువతో కనెక్ట్ చేస్తే వోల్టేజ్ డ్రాప్ కూడా సమానంగా ఉంటుంది.
ఇప్పుడు, కెపాసిటెన్స్ యొక్క మొత్తం విలువ కోసం మేము సమీకరణం (2) నుండి సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాము
కాబట్టి, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2) ఇక్కడ, C 1 = 4.7uf మరియు C 2 = 1uf C T = (4.7uf * 1uf) / (4.7uf + 1uf) C T = 4.7uf / 5.7uf C T = 0.824uf
ఇప్పుడు, కెపాసిటర్ సి 1 అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్:
VC 1 = (C T / C 1) * V T VC 1 = (0.824uf / 4.7uf) * 12 VC 1 = 2.103V
ఇప్పుడు, కెపాసిటర్ సి 2 అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్:
VC 2 = (C T / C 2) * V T VC 2 = (0.824uf / 1uf) * 12 VC 2 = 9.88V
సమాంతర సర్క్యూట్లో కెపాసిటర్
మీరు కెపాసిటర్లను సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేసినప్పుడు, మొత్తం కెపాసిటెన్స్ అన్ని కెపాసిటర్ల కెపాసిటెన్స్ మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది. ఎందుకంటే అన్ని కెపాసిటర్ల టాప్ ప్లేట్ ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటుంది మరియు దిగువ ప్లేట్ కూడా ఉంటుంది. కాబట్టి, ఒకరినొకరు తాకడం ద్వారా సమర్థవంతమైన ప్లేట్ ప్రాంతం కూడా పెరుగుతుంది. కాబట్టి, కెపాసిటెన్స్ ప్రాంతం మరియు దూరం యొక్క నిష్పత్తికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
పై సర్క్యూట్లో కిర్చాఫ్ యొక్క ప్రస్తుత చట్టం (కెసిఎల్) ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, i T = i 1 + i 2 + i 3
కెపాసిటర్ ద్వారా కరెంట్ మనకు తెలిసినట్లుగా ఇలా వ్యక్తీకరించబడుతుంది;
i = C (dV / dt) కాబట్టి, i T = C 1 (dV / dt) + C 2 (dV / dt) + C 3 (dV / dt) మరియు , i T.= (సి 1 + సి 2 + సి 3) * (డివి / డిటి) ఐ టి = సి టి (డివి / డిటి)… సమీకరణం (3)
సమీకరణం (3) నుండి, సమాంతర కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం:
సి టి = సి 1 + సి 2 + సి 3
సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన కెపాసిటర్ల n సంఖ్య కోసం పై సమీకరణం ఇలా వ్యక్తీకరించబడింది:
C T = C 1 + C 2 + C 3 +… + Cn
సమాంతర కెపాసిటర్ సర్క్యూట్ కోసం ఉదాహరణ
దిగువ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంలో, సమాంతరంగా మూడు కెపాసిటర్లు అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి. ఈ కెపాసిటర్లు సమాంతరంగా అనుసంధానించబడినందున సమానమైన లేదా మొత్తం కెపాసిటెన్స్ వ్యక్తిగత కెపాసిటెన్స్ మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది.
సి టి = సి 1 + సి 2 + సి 3 ఎక్కడ, సి 1 = 4.7 యుఎఫ్; C 2 = 1uf మరియు C 3 = 0.1uf కాబట్టి, C T = (4.7 +1 + 0.1) uf C T = 5.8uf
ఎసి సర్క్యూట్లలో కెపాసిటర్
కెపాసిటర్ DC సరఫరాకు అనుసంధానించబడినప్పుడు, కెపాసిటర్ నెమ్మదిగా ఛార్జింగ్ ప్రారంభమవుతుంది. మరియు, కెపాసిటర్ యొక్క ప్రస్తుత వోల్టేజ్ ఛార్జింగ్ సరఫరా వోల్టేజ్కు సమానంగా ఉన్నప్పుడు అది పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన స్థితికి చెప్పబడుతుంది. ఇక్కడ, ఈ స్థితిలో వోల్టేజ్ వర్తించేంతవరకు కెపాసిటర్ శక్తి వనరుగా పనిచేస్తుంది. అలాగే, కెపాసిటర్లు కరెంట్ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయిన తర్వాత దాని గుండా వెళ్ళడానికి అనుమతించవు.
ఎప్పుడు, పైన కెపాసిటివ్ సర్క్యూట్లో చూపిన విధంగా ఎసి వోల్టేజ్ కెపాసిటర్‌కు సరఫరా చేయబడుతుంది. అప్పుడు కెపాసిటర్ ప్రతి కొత్త వోల్టేజ్ స్థాయికి నిరంతరం ఛార్జ్ చేస్తుంది మరియు విడుదల చేస్తుంది (సానుకూల వోల్టేజ్ స్థాయిలో ఛార్జీలు మరియు ప్రతికూల వోల్టేజ్ స్థాయిలో ఉత్సర్గ). ఎసి సర్క్యూట్లలో కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ సర్క్యూట్కు సరఫరా చేయబడిన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రస్తుతము సర్క్యూట్కు వర్తించే వోల్టేజ్ యొక్క మార్పు రేటుకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
i = dQ / dt = C (dV / dt)
ఎసి సర్క్యూట్లో కెపాసిటర్ కోసం ఫాజర్ రేఖాచిత్రం
దిగువ చిత్రంలో AC కెపాసిటర్ కోసం ఫాజర్ రేఖాచిత్రాన్ని మీరు చూసినప్పుడు, కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ సైన్ వేవ్‌లో ప్రాతినిధ్యం వహిస్తాయి. గమనించినప్పుడు, 0⁰ వద్ద ఛార్జింగ్ కరెంట్ దాని గరిష్ట విలువలో ఉంటుంది ఎందుకంటే వోల్టేజ్ సానుకూల దిశలో క్రమంగా పెరుగుతుంది.
ఇప్పుడు, 90⁰ వద్ద కెపాసిటర్ ద్వారా ప్రస్తుత ప్రవాహం లేదు ఎందుకంటే సరఫరా వోల్టేజ్ గరిష్ట విలువకు చేరుకుంటుంది. 180⁰ వద్ద వోల్టేజ్ నెమ్మదిగా సున్నాకి తగ్గుతుంది మరియు ప్రతికూల దిశలో ప్రస్తుత విలువ గరిష్ట విలువకు చేరుకుంటుంది. మరియు, మళ్ళీ ఛార్జింగ్ 360 peak వద్ద దాని గరిష్ట విలువకు చేరుకుంటుంది, ఎందుకంటే సరఫరా వోల్టేజ్ దాని కనీస విలువలో ఉంటుంది.
అందువల్ల, పై తరంగ రూపం నుండి ప్రస్తుతము 90 the ద్వారా వోల్టేజ్కు దారితీస్తుందని మనం గమనించవచ్చు. కాబట్టి, ఆదర్శ కెపాసిటర్ సర్క్యూట్లో AC వోల్టేజ్ కరెంట్‌ను 90⁰ తగ్గిస్తుందని మేము చెప్పగలం.
ఎసి సర్క్యూట్లో కెపాసిటర్ రియాక్టెన్స్ (ఎక్స్ సి)
పై సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రాన్ని పరిగణించండి, ఎసి ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఇలా వ్యక్తీకరించబడింది, V = V m పాపం wt
మరియు, కెపాసిటర్ ఛార్జ్ Q = CV, కాబట్టి, Q = CV m సిన్ wt
మరియు, కెపాసిటర్ ద్వారా కరెంట్, i = dQ / dt
కాబట్టి, i = d (CV m Sin wt) / dt i = C * d (V m Sin wt) / dt i = C * V m Cos wt * w i = w * C * V m పాపం (wt + π / 2) at, wt = 0 sin (wt + π / 2) = 1 అందువల్ల, i m = wCV m V m / i m = 1 / wC
మనకు తెలిసినట్లుగా, w = 2πf
కాబట్టి, కెపాసిటివ్ రియాక్టెన్స్ (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC
ఎసి సర్క్యూట్లో కెపాసిటివ్ రియాక్టన్స్ కోసం ఉదాహరణ
రేఖాచిత్రం
C = 2.2uf మరియు సరఫరా వోల్టేజ్ V = 230V, 50Hz విలువను పరిశీలిద్దాం
ఇప్పుడు, కెపాసిటివ్ రియాక్టెన్స్ (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC ఇక్కడ, C = 2.2uf, మరియు f = 50Hz కాబట్టి, Xc = 1/2 * 3.1414 * 50 * 2.2 * 10 -6 Xc = 1446.86 ఓం