AC 커패시터 회로

커패시터 대 저항기

커패시터는 저항과 동일하게 작동하지 않습니다. 저항기는 전압 강하에 정비례하여 저항기를 통한 전자의 흐름을 허용하는 반면 커패시터는 변화에 반대합니다. 새로운 전압 수준으로 충전 또는 방전할 때 전류를 끌어오거나 공급하여 전압을 높입니다.

커패시터를 "통과하는" 전자의 흐름은 변화율에 정비례합니다. 커패시터 양단의 전압. 전압 변화에 대한 이러한 반대는 반응의 또 다른 형태입니다. , 그러나 인덕터가 나타내는 종류와 정확히 반대입니다.

커패시터 회로 특성

수학적으로 표현하면 커패시터 "통과" 전류와 커패시터 양단의 전압 변화율 사이의 관계는 다음과 같습니다.

de/dt 표현식 시간 경과에 따른 순간 전압(e)의 변화율(초당 볼트)을 의미하는 미적분학에서 나온 것입니다. 커패시턴스(C)는 패럿이고 순간 전류(i)는 물론 암페어입니다.

때때로 de/dt 대신 dv/dt로 표현되는 시간 경과에 따른 순간적인 전압 변화율을 찾을 수 있습니다. 전압을 나타내기 위해 소문자 "v"를 사용하거나 "e"를 사용하지만 정확히 같은 의미입니다. 교류로 어떤 일이 발생하는지 보여주기 위해 간단한 커패시터 회로를 분석해 보겠습니다.

순수 용량성 회로:커패시터 전압은 커패시터 전류보다 90° 지연됩니다.

이 매우 간단한 회로에 대한 전류와 전압을 플로팅하면 다음과 같이 보일 것입니다.

순수한 용량성 회로 파형.

커패시터를 통과하는 전류는 변화에 대한 반응이라는 것을 기억하십시오. 전압에서.

따라서 순시 전압이 피크(전압 사인파의 제로 변화 또는 레벨 기울기)에 있을 때마다 순시 전류는 0이고 순시 전압이 최대 변화에 있는 곳(점 전압 파동에서 가장 가파른 기울기, 제로 라인을 교차함).

그 결과 현재 파동과 위상이 -90°인 전압 파동이 발생합니다. 그래프를 보면 전류 파동이 전압 파동에서 "앞서 시작"하는 것처럼 보입니다. 전류는 전압을 "앞서"고 전압은 전류보다 "지연"됩니다.

순수 용량성 회로에서 전압은 전류보다 90° 지연됩니다.

짐작할 수 있듯이 간단한 인덕터 회로에서 본 것과 동일한 비정상적인 전력파가 간단한 커패시터 회로에도 존재합니다.

순수한 용량성 회로에서 순시 전력은 양수 또는 음수일 수 있습니다.

간단한 인덕터 회로와 마찬가지로 전압과 전류 사이의 90도 위상 변이는 양과 음 사이에서 동등하게 교대하는 전력파를 생성합니다. 이것은 커패시터가 전압 변화에 반응할 때 전력을 소모하지 않는다는 것을 의미합니다. 그것은 단지 교대로 힘을 흡수하고 방출합니다.

커패시터의 리액턴스

전압 변화에 대한 커패시터의 반대는 일반적으로 교류 전압에 대한 반대로 해석되며, 이는 정의상 항상 순간적인 크기와 방향으로 변화합니다.

주어진 주파수에서 주어진 크기의 AC 전압에 대해 주어진 크기의 커패시터는 특정 크기의 AC 전류를 "전도"합니다.

저항을 통과하는 전류가 저항 양단의 전압과 저항이 제공하는 저항의 함수인 것처럼 커패시터를 통과하는 AC 전류는 양단의 AC 전압과 리액턴스 커패시터에서 제공합니다.

인덕터와 마찬가지로 커패시터의 리액턴스는 옴으로 표시되고 문자 X(또는 더 구체적으로 XC)로 기호화됩니다.

커패시터는 전압 변화율에 비례하여 전류를 "전도"하므로 더 빠르게 변화하는 전압(더 짧은 시간에 동일한 전압 피크까지 충전 및 방전)에 더 많은 전류를 흐르게 하고 느리게 변화하는 전압에 대해서는 더 적은 전류를 흘립니다.

이것이 의미하는 바는 모든 커패시터에 대한 옴 단위의 리액턴스가 반대라는 것입니다. 교류의 주파수에 비례합니다.

100uF 커패시터의 리액턴스:

주파수(헤르츠) 리액턴스(옴) 6026.525812013.262925000.6366

주파수에 대한 용량성 리액턴스의 관계는 유도성 리액턴스의 관계와 정확히 반대입니다.

용량성 리액턴스(옴)는 AC 주파수가 증가함에 따라 감소합니다. 반대로 유도 리액턴스(옴)는 AC 주파수가 증가함에 따라 증가합니다. 인덕터는 더 큰 전압 강하를 생성하여 더 빠르게 변화하는 전류에 반대합니다. 커패시터는 더 큰 전류를 허용하여 더 빠르게 변화하는 전압 강하에 반대합니다.

인덕터와 마찬가지로 리액턴스 방정식의 2πf 항은 각속도라고 하는 소문자 오메가(ω)로 대체될 수 있습니다. AC 회로의. 따라서 방정식 XC =1/(2πfC)는 XC =1/(ωC)로 쓸 수도 있으며 ω는 초당 라디안 단위로 표시됩니다. .

단순 용량성 회로의 교류 전류는 전압(볼트)을 용량성 리액턴스(옴)로 나눈 값과 같습니다. 단순한 저항 회로의 교류 또는 직류가 전압(볼트)을 다음으로 나눈 값과 같습니다. 저항(옴). 다음 회로는 이 수학적 관계를 예를 들어 설명합니다.

용량성 리액턴스.

그러나 여기서 전압과 전류는 동위상이 아님을 명심해야 합니다. 앞에서 설명한 것처럼 전류는 전압에 대해 +90°의 위상 편이를 갖습니다. 이러한 전압과 전류의 위상각을 수학적으로 표현하면 전류에 대한 커패시터의 무효 반대 위상각을 계산할 수 있습니다.

전압은 커패시터에서 전류보다 90° 지연됩니다.

수학적으로 전류에 대한 커패시터의 반대 위상각은 -90°이며, 이는 전류에 대한 커패시터의 반대가 음의 허수량임을 의미합니다. (위 그림 참조) 전류에 대한 반응 반대 위상각은 회로 분석, 특히 리액턴스와 저항이 상호 작용하는 복잡한 AC 회로에서 매우 중요합니다.

모든을 대표하는 것이 도움이 될 것입니다. 저항 및 리액턴스의 스칼라 양뿐만 아니라 복소수 측면에서 전류에 대한 구성 요소의 반대.

검토:

<울>

용량 리액턴스 커패시터가 전기장에서 위상 이동 저장 및 에너지 방출로 인해 교류에 제공하는 반대입니다. 리액턴스는 대문자 "X"로 기호화되며 저항(R)과 마찬가지로 옴 단위로 측정됩니다.

용량 리액턴스는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. XC =1/(2πfC)

용량 리액턴스 감소 증가하는 빈도로. 즉, 주파수가 높을수록 AC 전류에 덜 반대합니다(더 많이 "전도").

관련 워크시트:

<울>

커패시터 워크시트