कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर

इस पोस्ट में हम सीखते हैं कि कैसे कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर सर्किट, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में सूत्र और हल किए गए उदाहरणों के माध्यम से संचालित होते हैं।

द्वारा: ध्रुबज्योति बिस्वास

वोल्ट डिवाइडर नेटवर्क क्या है

वोल्टेज विभक्त सर्किट के बारे में बात करते हुए, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि डिवाइडर सर्किट में वोल्टेज नेटवर्क से जुड़े सभी मौजूदा घटकों के बीच समान रूप से वितरित किया जाता है, हालांकि घटकों के संविधान के आधार पर क्षमता भिन्न हो सकती है।

एक वोल्टेज विभक्त सर्किट प्रतिक्रियाशील घटकों से या यहां तक ​​कि निश्चित प्रतिरोधों से भी बनाया जा सकता है।

हालांकि, जब कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर की तुलना करते हैं, तो प्रतिरोधक डिवाइडर आपूर्ति में आवृत्ति के परिवर्तन से अप्रभावित रहते हैं।

इस पत्र का उद्देश्य कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर की एक विस्तृत समझ प्रदान करना है। लेकिन अधिक जानकारी हासिल करने के लिए, कैपेसिटिव रिएक्शन और विभिन्न आवृत्तियों पर कैपेसिटर पर इसके प्रभाव का विस्तार करना महत्वपूर्ण है।

एक संधारित्र दो प्रवाहकीय प्लेटों से बना होता है, जिन्हें एक दूसरे के समानांतर रखा जाता है जो एक इन्सुलेटर के साथ अलग हो जाते हैं। इन दो प्लेटों में एक धनात्मक (+) और दूसरा ऋणात्मक (-) आवेश होता है।

जब एक संधारित्र को डीसी करंट के माध्यम से पूरी तरह से चार्ज किया जाता है, तो ढांकता हुआ [लोकप्रिय रूप से इन्सुलेटर के लिए भेजा जाता है] प्लेटों में वर्तमान प्रवाह को जाम कर देता है।

एक संधारित्र की तुलना में संधारित्र की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता है: एक संधारित्र आवेश के दौरान प्रवाहकीय प्लेटों में ऊर्जा संचित करता है, जो अवरोधक नहीं करता है, क्योंकि यह हमेशा ऊष्मा के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा को बाहर करने के लिए जाता है।

लेकिन एक संधारित्र द्वारा संग्रहीत ऊर्जा सर्किटों को पारित की जाती है जो इसके निर्वहन की प्रक्रिया के दौरान इसके साथ जुड़े हुए हैं।

चार्ज संचय करने के लिए संधारित्र की इस विशेषता को प्रतिक्रिया के रूप में संदर्भित किया जाता है, और आगे कैपेसिटिव रिएक्टेंस [Xc] के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसके लिए ओम प्रतिक्रिया के लिए माप की मानक इकाई है।

डीसी बिजली की आपूर्ति से जुड़ा होने पर एक डिस्चार्ज किए गए संधारित्र, प्रारंभिक चरण में प्रतिक्रिया कम रहती है।

संधारित्र के माध्यम से प्रवाह का एक बड़ा हिस्सा थोड़े समय के लिए संधारित्र के माध्यम से बहता है, जो प्रवाहकीय प्लेटों को तेजी से चार्ज करने के लिए मजबूर करता है, और यह अंततः वर्तमान के किसी भी आगे के मार्ग को रोकता है।

कैसे संधारित्र ब्लॉक डीसी?

एक अवरोधक, संधारित्र श्रृंखला नेटवर्क में, जब समय अवधि 5RC के परिमाण तक पहुँच जाती है, संधारित्र की प्रवाहकीय प्लेटें पूरी तरह से चार्ज हो जाती हैं, जो संधारित्र द्वारा प्राप्त चार्ज को वोल्टेज की आपूर्ति के बराबर होने का संकेत देता है, जो किसी भी अतिरिक्त प्रवाह को रोकता है।

इसके अलावा, डीसी वोल्टेज के प्रभाव में इस स्थिति में संधारित्र की प्रतिक्रिया अधिकतम राज्य [मेगा-ओम] तक पहुंच जाती है।

एसी आपूर्ति में संधारित्र

एक संधारित्र को चार्ज करने के लिए वैकल्पिक वर्तमान [एसी] का उपयोग करने के संबंध में, जिसमें एसी वर्तमान प्रवाह हमेशा वैकल्पिक रूप से ध्रुवीकृत होता है, प्रवाह को प्राप्त करने वाले संधारित्र को एक स्थिर चार्जिंग और इसकी प्लेटों में निर्वहन के अधीन किया जाता है।

अब यदि हमारे पास निरंतर प्रवाह है, तो हमें प्रवाह को प्रतिबंधित करने के लिए प्रतिक्रिया मूल्य निर्धारित करने की भी आवश्यकता है।

कैपेसिटिव प्रतिरोध का मूल्य निर्धारित करने के लिए कारक

यदि हम समाई पर एक नज़र डालते हैं तो हम पाएंगे कि संधारित्र के प्रवाहकीय प्लेटों पर आवेश की मात्रा समाई और वोल्टेज के मान के समानुपाती होती है।

अब जब एक संधारित्र को एक एसी इनपुट से करंट फ्लो मिलता है, तो वोल्टेज की आपूर्ति अपने मूल्य में निरंतर परिवर्तन से गुजरती है, जो प्लेटों के मूल्य को भी आनुपातिक रूप से बदल देती है।

अब आइए ऐसी स्थिति पर विचार करें जहां एक संधारित्र में समाई का उच्च मूल्य होता है।

इस स्थिति में प्रतिरोध आर संधारित्र charge = RC को चार्ज करने के लिए अधिक समय का उपभोग करता है। इसका तात्पर्य यह है कि यदि चार्जिंग करंट लंबे समय तक प्रवाहित होता है, तो प्रतिक्रिया एक छोटे मान Xc को निर्दिष्ट आवृत्ति के आधार पर रिकॉर्ड करती है।

समान रूप से यदि कैपेसिटर में कैपेसिटेंस मान छोटा है, तो कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए इसे कम आरसी समय की आवश्यकता होती है।

यह कम समय कम समय के लिए वर्तमान के प्रवाह का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप तुलनात्मक रूप से छोटे प्रतिक्रिया मूल्य, Xc होता है।

इसलिए, यह स्पष्ट है कि उच्च धाराओं के साथ प्रतिक्रिया का मूल्य छोटा और इसके विपरीत रहता है।

और इस तरह कैपेसिटिव रिएक्शन हमेशा कैपेसिटर के कैपेसिटेंस मान के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

XC ∝ -1 C.

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कैपेसिटिव रिएक्शन का विश्लेषण करने के लिए कैपेसिटेंस एकमात्र कारक नहीं है।

एसी वोल्टेज लागू होने की कम आवृत्ति के साथ, आवंटित आरसी समय स्थिर के आधार पर प्रतिक्रिया को अधिक समय विकसित होता है। इसके अलावा, यह करंट को ब्लॉक भी करता है, जो रिएक्शन के उच्च मूल्य को दर्शाता है।

इसी तरह, यदि लागू आवृत्ति अधिक है, तो प्रतिक्रिया चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के लिए कम समय चक्र की अनुमति देती है।

इसके अलावा, यह प्रक्रिया के दौरान उच्च वर्तमान प्रवाह भी प्राप्त करता है, जिससे कम प्रतिक्रिया होती है।

तो यह साबित करता है कि संधारित्र का प्रतिबाधा (एसी प्रतिक्रिया) और इसकी परिमाण आवृत्ति पर निर्भर है। इसलिए, कम प्रतिक्रिया में उच्च आवृत्ति परिणाम और इसके विपरीत, और इस प्रकार यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि कैपेसिटिव रिएक्शन एक्ससी आवृत्ति और समाई के विपरीत आनुपातिक है।

कैपेसिटिव रिएक्शन के उक्त सिद्धांत को निम्नलिखित समीकरण के साथ सम्‍मिलित किया जा सकता है:

Xc = 1 / 2πfC

कहा पे:

· Xc = ओम में कैपेसिटिव रिएक्शन, (ac)


· · (पीआई) = 3.142 का एक संख्यात्मक स्थिरांक (या 22 i 7)


· · = हर्ट्ज़ में आवृत्ति, (हर्ट्ज)


· सी = फैराड्स में क्षमता, (एफ)

कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर

इस खंड का उद्देश्य विस्तृत विवरण प्रदान करना होगा कि आपूर्ति की आवृत्ति दो कैपेसिटर को पीछे से या श्रृंखला में कैसे प्रभावित करती है, जिसे कैपेसिटिव वोल्टेज विभक्त सर्किट के रूप में जाना जाता है।

कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर सर्किट

कैपेसिटिव वोल्टेज विभक्त कार्यप्रणाली को चित्रित करने के लिए, आइए हम ऊपर दिए गए सर्किट को देखें। यहां, सी 1 और सी 2 श्रृंखला में हैं और 10 वोल्ट की एक एसी बिजली आपूर्ति से जुड़ा है। श्रृंखला में होने के कारण दोनों कैपेसिटर एक ही चार्ज प्राप्त कर रहे हैं, क्यू।

हालांकि, वोल्टेज अलग-अलग रहेगा और यह कैपेसिटेंस V = Q / C के मूल्य पर भी निर्भर है।

चित्रा 1.0 को ध्यान में रखते हुए, संधारित्र में वोल्टेज की गणना विभिन्न तरीकों से निर्धारित की जा सकती है।

एक विकल्प कुल सर्किट प्रतिबाधा और सर्किट करंट का पता लगाना है, अर्थात प्रत्येक संधारित्र पर कैपेसिटिव रिएक्शन के मान का पता लगाना और फिर उनके पार वोल्टेज ड्रॉप की गणना करना। उदाहरण के लिए:

उदाहरण 1

चित्रा 1.0 के अनुसार, क्रमशः 10uF और 20uF के C1 और C2 के साथ, संधारित्र के पार होने वाले rms वोल्टेज की बूंदों की गणना 10 वोल्ट rms @ 80Hz के sinusoidal वोल्टेज की स्थिति में करते हैं।

C1 10uF संधारित्र
Xc1 = 1 / 2πfC = 1/2 80 x 80 x 10uF x 10-6 = 200 ओम
C2 = 20uF संधारित्र
Xc1 = 1 / 2πfC = 1/2 8000 x 8000 x 22uF x 10-6 = 90
ओम

कुल कैपेसिटिव रिएक्शन

Xc (कुल) = Xc1 + Xc2 = 200Ω + 90Ω = 290 =
Ct = (C1 x C2) / (C1 + C2) = 10uF x 22uF / 10uF + 22uF = 6.88uF
Xc = 1 / 2πfCt = 1/1/2 80 x 80 x 6.88uF = 290Ω

सर्किट में करंट

I = E / Xc = 10V / 290 E

वोल्टेज संधारित्र दोनों के लिए क्रमिक रूप से गिरता है। यहाँ कैपेसिटिव वोल्टेज विभक्त की गणना की जाती है:

Vc1 = I x Xc1 = 34.5mA x 200 6.9 = 6.9V
Vc2 = I x Xc2 = 34.5mA x 90 3.1 = 3.1V

यदि कैपेसिटर के मूल्य भिन्न होते हैं, तो छोटे मूल्य संधारित्र बड़े मूल्य वाले की तुलना में उच्च वोल्टेज पर चार्ज कर सकते हैं।

उदाहरण 1 में, क्रमशः C1 और C2 के लिए दर्ज वोल्टेज चार्ज 6.9 और 3.1 है। अब चूंकि गणना किर्चॉफ के वोल्टेज के सिद्धांत पर आधारित है, इसलिए व्यक्तिगत संधारित्र के लिए कुल वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज के मूल्य के बराबर है।

ध्यान दें:

दो कैपेसिटर के लिए वोल्टेज ड्रॉप अनुपात जो श्रृंखला कैपेसिटिव वोल्टेज विभक्त सर्किट से जुड़ा होता है, भले ही आपूर्ति में एक आवृत्ति हो।

इसलिए उदाहरण 1, 6.9 और 3.1 वोल्ट के समान हैं, भले ही आपूर्ति आवृत्ति 80 से 800Hz तक अधिकतम हो।

उदाहरण २

उदाहरण 1 में उपयोग किए गए समान कैपेसिटर का उपयोग करके कैपेसिटर वोल्टेज ड्रॉप कैसे खोजें?

Xc1 = 1 / 2πfC = 1/2 8000 x 8000 x 10uF = 2 ओम

Xc1 = 1 / 2πfC = 1/2 8000 x 8000 x 22uF = 0.9 ओम

I = V / Xc (कुल) = 10 / 2.9 = 3.45 Amps

इसलिए, Vc1 = I x Xc1 = 3.45A x 2 6.9 = 6.9V

और, Vc2 = I x Xc2 = 3.45A x 0.9 3.1 = 3.1V

चूंकि वोल्टेज कैपेसिटी दोनों कैपेसिटर के लिए समान है, आपूर्ति की आवृत्ति में वृद्धि के साथ, इसका प्रभाव संयुक्त कैपेसिटिव रिएक्शन की कमी के साथ-साथ कुल सर्किट प्रतिबाधा के रूप में देखा जाता है।

एक कम प्रतिबाधा प्रवाह के उच्च प्रवाह का कारण बनता है, उदाहरण के लिए, 80Hz पर सर्किट वर्तमान लगभग 34.5mA है, जबकि 8kHz पर वर्तमान आपूर्ति का 10 गुना वृद्धि हो सकती है, जो कि लगभग 3.45A है।

तो यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर के माध्यम से धारा का प्रवाह आवृत्ति के अनुपात में है, मैं ed एफ।

जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, कैपेसिटिव डिवाइडर जिसमें कैपेसिटर की श्रृंखला शामिल है, वे सभी एसी वोल्टेज को छोड़ देते हैं।

सही वोल्टेज ड्रॉप का पता लगाने के लिए कैपेसिटिव डिवाइडर कैपेसिटर के कैपेसिटिव रिएक्शन का मान लेते हैं।

इसलिए, यह डीसी वोल्टेज के लिए डिवाइडर के रूप में काम नहीं करता है, क्योंकि डीसी में कैपेसिटर गिरते हैं और वर्तमान को अवरुद्ध करते हैं, जो निल वर्तमान प्रवाह का कारण बनता है।

डिवाइडर का उपयोग उन मामलों में किया जा सकता है जहां आपूर्ति आवृत्ति द्वारा संचालित होती है।

कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर के इलेक्ट्रॉनिक उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिसमें फिंगर स्कैनिंग डिवाइस से लेकर कोलपिट्स ओस्सिलरेटर्स शामिल हैं। यह बड़े पैमाने पर ट्रांसफार्मर के सस्ते विकल्प के रूप में भी पसंद किया जाता है जहां कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर को चालू करने के लिए उच्च साधन चालू किए जाते हैं।