9‏/2‏/2015

المكثفات Capacitors - الجزء الثانى

تكلمنا فى الجزء الاول  عن طبيعة المكثف وسلوك المكثف مع التيار المستمر أثناء الشحن واثناء التفريغ، وفى هذه المقالة سنتكلم عن سلوك المكثف مع التيار المتردد.

عمل المكثف مع التيار المتردد AC

يختلف عمل المكثف مع التيار المتغير عن عمله مع التيار المستمر, حيث يسمح بمرور التيار المتردد فى الدائرة, وذلك نظرا لتغير قطبية الجهد عليه ما بين موجب وسالب مما يؤدى إلى شحن وتفريغ المكثف باستمرار بمعدل يتوقف على تردد مصدر الجهد المتردد، وتتوقف قيمة التيار المار خلال المكثف على سعة المكثف, وعلى تردد التيار, وتسمى معاوقة المكثف لمرور التيار بالمفاعلة السعوية capacitive reactance ويرمز لها بالرمز Xc, وتميزها أوم, ويتم حسابها كالتالى

حيث:
Xc : المفاعلة السعوية.
 C  : سعة المكثف.
F   : تردد التيار (الجهد).
P: النسبة التقريبية وتساوى 3,1416 .

ويمكن حساب قيمة التيار المار من خلال قانون أوم.

حيث:
I  : تمثل قيمة التيار المار فى الدائرة.
V : قيمة الجهد المتردد الواقع على المكثف.
Xc : مفاعلة المكثف.

والشكل التالى يبين منحنى الجهد والتيار على المكثف مع التيار المتردد.


وفيه نلاحظ انه يتم شحن المكثف تدريجيا بدءا من الصفر حتى يصل منحنى الجهد الى ربع ورة ثم يبدأ المكثف فى التفريغ أثناء الربع الثانى.
وفى الربع الثالث يتم شحن المكثف مرة اخرى ولكن فى المنطقة السالبة - نرا لتغير اتجاه التيار المتردد من الموجب الى السالب - ثم يبدأ فى التفريغ مرة اخرى فى الربع الأخير من الدورة.
كما نلاحظ ان منحنى التيار يسبق فى الظهور منحنى الجهد، اى ان التيار متقدم على الجهد.

 مثال
فى الدائرة المبينة فى الشكل التالى حدد قيمة التيار المتردد.

 توصيل مكثف مع مقاومة توالى

فى الشكل التالى نجد أنه تم إضافة مقاومة مع المكثف بالتوالى مع مصدر الجهد, والتيار المار فى المقاومة هو نفسه تيار المكثف لأنهما متصلان على التوالى , بينما يتم تقسيم الجهد عليهما, ولكى يتم تحديد التيار المتردد المار فى الدائرة يجب أن نحسب المعاوقة impedance  الكلية للدائرة والتى تتكون من مقاومة المقاومة, ومفاعلة المكثف, وبالنسبة لدوائر التوالى يتم حسابها من المعادلة  التالية
والمعادلات التالية تستخدم لحساب التيار I  وجهد المقاومة VR  وجهد المكثف Vc والجهد الكلى V .

لاحظ ان جهد المصدر V اقل من مجموع جهدى المكثف والمقاومة.
 مثال
فى الشكل السابق, إذا كان V = 10, R = 100 , C = 1µ  وتردد المصدر يساوى 500 هيرتز, إحسب قيمة التبار المتردد المار فى الدائرة, وجهد المقاومة والمكثف.

توصيل مكثف مع مقاومة توازى

والمعادلات التالية تستخدم لحساب تيار المقاومة, وتيار المكثف, والتيار الكلىفى الشكل التالى تم توصيل المكثف بالتوازى مع المقاومة, ونرى أن جهد المقاومة هو نفس جهد المكثف لأنهما متصلان على التوازى, بينما يتم تقسيم التيار عليهما, ويتم حساب المعاوقة الكلية للدائرة من المعادلة التالية

والمعادلات التالية تستخدم لحساب تيار المقاومة Ir والمكثف Ic والتيار الكلى I. 


توصيل المكثفات


أولا التوصيل على التوالى


يتم توصيل المكثفات على التوالى كما يلى

ويتم حساب السعة الكلية من المعادلة التالية

حيث N هى عدد المكثفات.
وإذا كان عدد المكثفات 2 فإنه يمكن حساب السعة الكلية كالتالى

وتكون المفاعلة الكلية كالتالى

ثانيا التوصيل على التوازى


الشكل التالى يوضح توصيل المكثفات على التوازى.


وتحسب السعة الكلية من المعادلة التالية
وتحسب المفاعلة الكلية كالتالى


"نحن لانمنع ان تنقل عنا، ولكن من فضلك يجب ان تذكرنا (اسم الكاتب ورابط الصفحة)"



هناك 12 تعليقًا: