एक संधारित्र सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक घटकों में से एक है। इसकी प्लेटों में एक स्थिर वोल्टेज (संभावित अंतर) उत्पन्न करने वाले विद्युत आवेश के रूप में इसके अंदर ऊर्जा को संग्रहित करने की क्षमता होती है। बस, एक संधारित्र एक छोटी रिचार्जेबल बैटरी के समान है। एक संधारित्र केवल दो प्रवाहकीय या धातु प्लेटों के समानांतर का एक संयोजन है, और विद्युत रूप से अच्छी इन्सुलेट परत (जिसे डाइइलेक्ट्रिक भी कहा जाता है ) से अलग किया जाता है जो मोमयुक्त कागज, अभ्रक, सिरेमिक, प्लास्टिक और आदि से बना होता है।
इलेक्ट्रॉनिक्स में संधारित्र के कई अनुप्रयोग हैं, उनमें से कुछ नीचे सूचीबद्ध हैं:
- ऊर्जा भंडारण
- पावर कंडीशनिंग
- शक्ति का कारक सुधार
- छानने का काम
- दोलक
अब, मुद्दा यह है कि संधारित्र कैसे काम करता है ? जब आप बिजली की आपूर्ति को संधारित्र से जोड़ते हैं तो यह इन्सुलेट परत के कारण डीसी करंट को अवरुद्ध करता है, और विद्युत आवेश के रूप में प्लेटों के पार एक वोल्टेज को उपस्थित होने देता है। तो, आप जानते हैं कि एक संधारित्र कैसे काम करता है और इसके उपयोग या अनुप्रयोग क्या हैं, लेकिन आपको यह सीखना होगा कि इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में संधारित्र का उपयोग कैसे करें।
इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में कैपेसिटर कैसे कनेक्ट करें?
यहां, हम आपको एक संधारित्र के कनेक्शन और उदाहरणों के साथ प्रभाव के कारण प्रदर्शित करने जा रहे हैं।
- श्रृंखला में संधारित्र
- समानांतर में संधारित्र
- एसी सर्किट में संधारित्र
श्रृंखला सर्किट में संधारित्र
एक सर्किट में, जब आप कैपेसिटर को श्रृंखला में जोड़ते हैं जैसा कि ऊपर की छवि में दिखाया गया है, कुल समाई कम हो गई है। श्रृंखला में कैपेसिटर के माध्यम से करंट बराबर होता है (यानी i T = i 1 = i 2 = i 3 = i n)। इसलिए, कैपेसिटर द्वारा संग्रहीत चार्ज भी समान है (यानी क्यू टी = क्यू 1 = क्यू 2 = क्यू 3), क्योंकि किसी भी संधारित्र की प्लेट द्वारा संग्रहीत चार्ज सर्किट में आसन्न संधारित्र की प्लेट से आता है।
सर्किट में किरचॉफ के वोल्ट कानून (KVL) को लागू करके, हमारे पास है
V T = V C1 + V C2 + V C3 … समीकरण (1)
जैसा कि हम जानते हैं, क्यू = सीवी तो, वी = क्यू / सी
जहां, वी सी 1 = क्यू / सी 1; वी सी 2 = क्यू / सी 2; वी सी 3 = क्यू / सी 3
अब, उपरोक्त मानों को समीकरण में रखने पर (1)
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3)
श्रृंखला में संधारित्र की संख्या के लिए समीकरण होगा
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3) +…। + (1 / Cn)
इसलिए, उपरोक्त समीकरण श्रृंखला कैपेसिटर समीकरण है।
जहां, C T = सर्किट का कुल समाई
सी 1 … n = कैपेसिटर कैपेसिटेंस
दो विशेष मामलों के लिए समाकलन समीकरण नीचे निर्धारित किया गया है:
केस I: यदि श्रृंखला में दो संधारित्र हैं, तो अलग-अलग मूल्य के साथ समाई व्यक्त की जाएगी:
(1 / C T) = (C 1 + C 2) / (C 1 * C 2) या, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2)… समीकरण (2)
केस II: यदि श्रृंखला में दो संधारित्र हैं, तो समान मान के साथ समाई व्यक्त की जाएगी:
(1 / सी टी) = 2 सी / सी 2 = 2 / सी या, सी टी = सी / 2
श्रृंखला संधारित्र सर्किट के लिए उदाहरण:
अब, नीचे दिए गए उदाहरण में हम आपको दिखाएंगे कि प्रत्येक कैपेसिटर के पार कुल कैपेसिटेंस और व्यक्तिगत आरएमएस वोल्टेज ड्रॉप की गणना कैसे करें।
उपरोक्त सर्किट आरेख के अनुसार, श्रृंखला में दो कैपेसिटर अलग-अलग मूल्यों के साथ जुड़े हुए हैं। तो, कैपेसिटर के पार वोल्टेज ड्रॉप भी असमान है। यदि हम दो कैपेसिटर को एक ही मूल्य से जोड़ते हैं तो वोल्टेज ड्रॉप भी समान है।
अब, समाई के कुल मूल्य के लिए हम समीकरण से सूत्र का उपयोग करेंगे (2)
तो, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2) यहाँ, C 1 = 4.7uf और C 2 = 1uf C T = (4.7uf * 1uf) / (4.7uf + 1uf) C T = 4.7uf / 5.7uf C T = 0.824uf
अब संधारित्र C 1 में वोल्टेज ड्रॉप है:
VC 1 = (C T / C 1) * V T VC 1 = (0.824uf / 4.7uf) * 12 VC 1 = 2.103V
अब संधारित्र C 2 में वोल्टेज ड्रॉप है:
VC 2 = (C T / C 2) * V T VC 2 = (0.824uf / 1uf) * 12 VC 2 = 8.8VV
समानांतर सर्किट में संधारित्र
जब आप कैपेसिटर को समानांतर में जोड़ते हैं, तो कुल कैपेसिटेंस सभी कैपेसिटर कैपेसिटेंस के योग के बराबर होगा। क्योंकि सभी कैपेसिटर की टॉप प्लेट एक साथ जुड़ी होती है और नीचे की प्लेट भी। इसलिए, एक दूसरे को छूने से प्रभावी प्लेट क्षेत्र भी बढ़ जाता है। इसलिए, समाई क्षेत्र और दूरी के अनुपात के लिए आनुपातिक है।
उपरोक्त सर्किट में किरचॉफ के वर्तमान कानून (KCL) को लागू करके, i T = i 1 + i 2 + i 3
जैसा कि हम जानते हैं कि संधारित्र के माध्यम से करंट को व्यक्त किया जाता है;
i = C (dV / dt) तो, I T = C 1 (dV / dt) + C 2 (dV / dt) + C 3 (dV / dt) और, I T= (C 1 + C 2 + C 3) * (dV / dt) i T = C T (dV / dt)… समीकरण (3)
समीकरण (3) से, समानांतर समाकलन समीकरण है:
C T = C 1 + C 2 + C 3
समांतर समांतर से जुड़े संधारित्रों की संख्या एन के लिए व्यक्त की गई है:
C T = C 1 + C 2 + C 3 +… + Cn
समानांतर संधारित्र सर्किट के लिए उदाहरण
नीचे सर्किट आरेख में, समानांतर में तीन कैपेसिटर जुड़े हुए हैं । जैसा कि ये कैपेसिटर समानांतर में जुड़े हुए हैं या समाई या कुल समाई व्यक्तिगत समाई के योग के बराबर होगी।
सी टी = सी 1 + सी 2 + सी 3 कहां, सी १ = ४.२ुफ; C 2 = 1uf और C 3 = 0.1uf तो, C T = (4.7 +1 + 0.1) uf C T = 5.8uf
एसी सर्किट में संधारित्र
जब एक संधारित्र डीसी आपूर्ति से जुड़ा होता है, तो संधारित्र धीरे-धीरे चार्ज करना शुरू कर देता है। और, जब संधारित्र का वर्तमान वोल्टेज चार्ज करना आपूर्ति वोल्टेज के बराबर होता है, तो यह पूरी तरह से चार्ज की गई स्थिति के लिए कहा जाता है। यहां, इस स्थिति में कैपेसिटर एक ऊर्जा स्रोत के रूप में काम करता है जब तक वोल्टेज लागू किया जाता है। इसके अलावा, कैपेसिटर पूरी तरह से चार्ज होने के बाद वर्तमान को इसके माध्यम से पारित करने की अनुमति नहीं देते हैं।
जब भी, एसी वोल्टेज को कैपेसिटर को आपूर्ति की जाती है, जैसा कि विशुद्ध रूप से कैपेसिटिव सर्किट के ऊपर दिखाया गया है। फिर संधारित्र आवेश और प्रत्येक नए वोल्टेज स्तर पर लगातार निर्वहन (सकारात्मक वोल्टेज स्तर पर शुल्क और नकारात्मक वोल्टेज स्तर पर निर्वहन) करता है। एसी सर्किट में कैपेसिटर की कैपेसिटेंस सर्किट में आपूर्ति इनपुट वोल्टेज की आवृत्ति पर निर्भर करती है। वर्तमान सर्किट में लागू वोल्टेज के परिवर्तन की दर के लिए सीधे आनुपातिक है।
i = dQ / dt = C (dV / dt)
एसी सर्किट में कैपेसिटर के लिए फेजर आरेख
जैसा कि आप नीचे की छवि में एसी संधारित्र के लिए चरण आरेख देखते हैं, वर्तमान और वोल्टेज साइन लहर में प्रतिनिधित्व करते हैं। अवलोकन करने पर, 0⁰ पर चार्जिंग वोल्टेज अपने चरम मान पर होता है क्योंकि वोल्टेज लगातार सकारात्मक दिशा में बढ़ रहा है।
अब, 90itor पर संधारित्र के माध्यम से कोई प्रवाह नहीं होता है क्योंकि आपूर्ति वोल्टेज अधिकतम मूल्य तक पहुंचता है। 180 At पर वोल्टेज शून्य से धीरे-धीरे कम होने लगती है और ऋणात्मक दिशा में अधिकतम मान तक पहुँच जाती है। और, फिर से चार्जिंग 360 because पर अपने चरम मूल्य तक पहुंच जाता है, क्योंकि आपूर्ति वोल्टेज अपने न्यूनतम मूल्य पर है।
इसलिए, उपरोक्त तरंग से हम यह देख सकते हैं कि करंट 90 by तक वोल्टेज का नेतृत्व कर रहा है। इसलिए, हम कह सकते हैं कि एसी वोल्टेज एक आदर्श संधारित्र सर्किट में 90 an से करंट लेट जाता है ।
एसी सर्किट में संधारित्र प्रतिक्रिया (Xc)
उपरोक्त सर्किट आरेख पर विचार करें, जैसा कि हम जानते हैं कि एसी इनपुट वोल्टेज के रूप में व्यक्त किया जाता है, वी = वी एम सिन डब्ल्यूटी
और, संधारित्र आवेश Q = CV, तो, क्यू = सीवी एम पाप डब्ल्यूटी
और, एक संधारित्र के माध्यम से वर्तमान, i = dQ / dt
इसलिए, 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 Sin (wt + π / 2) at, wt = 0 sin (wt + 2/2) = 1 इसलिए, I m = wCV m V m / i m = 1 / wC
जैसा कि हम जानते हैं, w = 2πf
इसलिए, कैपेसिटिव रिएक्शन (Xc) = V m / i m = 1 / 2CfC
एसी सर्किट में कैपेसिटिव रिएक्शन के लिए उदाहरण
आरेख
आइए, C = 2.2uf और आपूर्ति वोल्टेज V = 230V, 50Hz के मूल्य पर विचार करें
अब, कैपेसिटिव रिएक्शन (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC यहाँ, C = 2.2uf , और f = 50 हर्ट्ज तो, Xc = 1/2 * 3.1414 * 50 * 2.2 * 10 * -6 Xc = 1446.86 ओम