Свойство емкости

Емкость представляет значительно меньшее сопротивление прохождению через нее токов высокой частоты, чем токов низкой частоты, и полностью задерживает прохождение через нее постоянного тока.

Из теории электротехники известно, что чистая, идеальная емкость – конденсатор, без активного сопротивления и индуктивности, представляет для проходящего через нее переменного тока сопротивление в Омах, которое определяется формулой

, (6)

где π = 3,14;

f - частота проходящего через емкость тока, Гц;

С - величина емкости, Ф.

Сопротивление Х_С= 1/ωС носит название емкостного сопротивления – величина положительная.

Формула показывает, что сопротивление взятой емкости изменяется обратно пропорционально частоте проходящего через нее переменного тока. Когда частота проходящего через емкость тока равна нулю (f =0), Х_С =1/(2π∙0∙C)=∞. По мере увеличения частоты емкостное сопротивление конденсатора уменьшается, и при бесконечно большой частоте оно равно нулю (Х_С= 1/2π∙ ∞∙C=0), представляет короткое замыкание (рисунок 4).

Векторная диаграмма на рисунке 1.3 показывает, что в случае идеального конденсатора приложенное к нему напряжение U отстает от тока I через емкость на угол φ, равный - 90°,- угол сдвига фаз получается отрицательный. Это можно записать в символической форме как

(7)

(8)

где - j X_С - реактивное сопротивление емкости.

Реактивные сопротивления индуктивности и емкости противоположны по знаку.

Рисунок 3 – Векторная диаграмма

Рисунок 4 – Кривая изменения реактивного сопротивления емкости в зависимости от частоты

Реальный конденсатор обладает некоторым активным сопротивлением, учитывающим имеющие в нем место потери мощности. Это активное сопротивление R_С увеличивает полное сопротивление Z_С конденсатора, которое, равно

, (9)

если R_С и X_С включены последовательно, а модуль этого сопротивления равен

(10)

Угол φ сдвига фаз в реальном конденсаторе равен не 90°, как указано на векторной диаграмме на рисунке 3 для идеального конденсатора, а меньшей величине, определяемой из отношения

(11)

которое и характеризует качество конденсатора - добротность Q_С: чем больше Q_С, т. е. чем меньше R_С, тем больше конденсатор приближается к идеальному. С увеличением частоты f добротность конденсатора уменьшается, но это изменение мало в том диапазоне частот, для работы в котором данный конденсатор предназначен. На работу конденсатора влияет его собственная индуктивность, которая зависит от размеров обкладок конденсатора и способа их соединения с выводами.

Дата добавления: 2015-12-07