درود
صافی ها
مشاهده فایل‌پیوست 159729
در شکل موج پایین تصویر فوق خروجی یکسوساز تمام موج را می بینید که ولتاژ ثابتی نداریم و دائما از صفر شروع میشه و کم کم بالا میره و به اوج میرسه و دوباره پایین میاد و به صفر میرسه و تکرار میشه
بنابرین ولتاژ همیشه در حال تغییره و به دردمون نمیخوره
در شکل موج بالایی که متعلق به یکسوساز نیم موج است بدتر هم میشه چون خروجی یکسوساز نیم موج در هر سیکل به اندازه زمان AتاB یعنی به مدت نیم سیکل هیچ ولتاژی نداریم یعنی از نصف انرژی متناوب نتونستیم استفاده کنیم و در این لحظات قطعی کامل برق را داریم.
چاره چیست؟
فرض کنید منبع آب شهری به صورت فوق الذکر آب شهری در اختیار شهروندان میگذارد که همیشه فشار آب در حال تغییر است، در چنین شهری بدون تردید کلیه منازل دارای منبع کوچک خانگی هستند تا آب را در منبع خانگی ذخیره کنند که با فشار ثابتی استفاده کنند
بدیهی است هر چقدر منبع بزرگتری داشته باشند میتوانند از جریان بیشتری استفاده کنند وگرنه بسرعت ارتفاع آب منبع خانگی هم کم میشه و لذا جریان آب هم کم و کمتر میشه
یعنی اگر منبع خانگی خالی باشه از لحظه ای که فشار آب شهری ۱ متر هست جریان آب به منبع خانگی داریم چه رسد به فشارهای بالاتر
اما اگه منبع خانگی ۴ متر آب ذخیره داشته باشه تا زمانیکه فشار آب شهری کمتر از ۴ متر است نه تنها هیچگونه جریانی به منبع خانگی نمیده بلکه اگه منبع خانگی به شیر یکطرفه یا دیود مجهز نباشه آب منبع خانگی به شاه لوله سرازیر میشه.
اما زمانیکه فشار آب بالاتر از منبع خانگی باشه مثلا ۵ یا ۷ یا ۹ باشه جریان آب به منبع خانگی میده.
دقیقا همین رفتار در الکترونیک اتفاق میافته
یعنی منبع انرژی الکتریکی بنام خازن داریم که اگه با ولتاژ ۴ ولت از قبل ذخیره داشته باشه تا زمانیکه منبع متناوب کمتر ۴ ولت باشه نه تنها کوچکترین جریانی به خازن نمیده بلکه اگه دیود سر راه خازن نبود انرژی خازن به برق شهری برمیگشت .
اما بمحضی که ولتاژ منبع متناوب بیشتر از ۴ ولت بشه جریان منبع متناوب به خازن جاری میشه و خازن را پرتر و پرتر میکنه .
اینجاست که اگه زرنگی نکنیم بازنده هستیم زیرا اگه منبع خانگی با لوله نازکی (مقاومت بزرگ) به آب شهری متصل باشه بدیهی است که آب شهری کم کم و چکه چکه به منبع خانگی میریزه و هنوز آب منبع نیم متر بالاتر نیومده که آب شهری فشار اوج را هم رد کرده و دوباره کمتر از ۴ شده که هیچ جریانی دریافت نمیکنیم
و به این ترتیب در هر نیم سیکل مثلا نیم متر به آب منبع افزوده میشه
اما کسانی که زرنگ هستند و از لوله گشاد (مقاومت کم ) استفاده میکنند در اولین نیم سیکل ارتفاع آب منبع را کامل میکنند چون با فشار زیادی جریان آب فراوانی به منبع میریزه
این پدیده زمان شارژ در الکترونیک با ثابت زمانی تعریف میشه که هرچقدر بزرگتر باشه آب منبع دیرتر پر میشه و بهمین خاطر در منابع تغذیه مقاومت بین خازن و منبع بسیار ناچیزه تا ثابت زمانی کوچکتر بشه
اما درحالیکه مقاومت صفر اهم یعنی لوله بسیار گشاد موجب پرشدن بسیار سریع منبع خانگی یا خازن میشه چرا مجاز نیستیم از لوله بسیار گشاد یا مقاومت صفر اهم بین خازن و منبع متناوب استفاده کنیم و باید حتما مقاومت ناچیزی داشته باشیم ؟
حالا با نگاه دیگری عملکرد خازن صافی را تحلیل میکنیم.
با کمک این تعریف از خازن که :
ولتاژ مستقیم بهیچ عنوان از خازن ها عبور نمیکنه
ولتاژ متناوب از خازن ها عبور میکنه
یعنی در ولتاژ متناوب تبدیل به مقاومت Xc= 1/2πfC میشوند
که Xc یعنی مقاومت خازنی و f یعنی فرکانس و Cیعنی ظرفیت خازن یعنی Xc= 1/6.28fC
یعنی هر چقدر فرکانس و ظرفیت خازن بزرگتر باشه مقاومتش کوچکتر میشه و لذا ولتاژ متناوب راحت تر ازش عبور میکنه
حالا باید ولتاژ مستقیم متغیر را بشناسیم بطوریکه
هر ولتاژ مستقیم متغیری مطابق تصویر زیر دارای دو بخش است.
مشاهده فایل‌پیوست 159738
۱- ولتاژ مستقیم ایده آل که بهیچ عنوان از خازن عبور نمیکنه
۲- ولتاژ متناوب که از خازن عبور میکنه.
یعنی مطابق تصویر فوق اگه ولتاژ متناوبی داشته باشیم که تا ۲ ولت کم و زیاد میشه چنانچه با ولتاژ مستقیم ۱۰ ولت بسیار ایده آل جمع کنیم دراینصورت ولتاژی بدست میاد که اگرچه متثبت و منفی جابجا نمیشه اما ولتاژ از ۸ ولت تا ۱۲ ولت دائما در حال تغییر است و چندان مطلوب نیست.
حالا اگه اگه این ولتاژ مستقیم متغیر ( شامل مستقیم و متناوب ) را با خازنی موازی کنیم دراینصورت به بخش ولتاژ مستقیم کاری نداره اما برای بخش متناوب ، با توجه به فرکانس و ظرفیت خازن ، تبدیل به مقاومتی میشه که هر چقدر مقاومت کوچکتری باشه بخش متناوب را بیشتر نابود میکنه و اگه صفر اهم باشه ولتاژ متناوب را بکلی اتصال کوتاه میکنه و کاملا از بین میبره و فقط ولتاژ مستقیم کاملا صاف و ایده آلی برامون میمونه
و بهمین دلیله که خازن صافی باید با منبع موازی بشه که با توجه به مقاومتش بتونه متناوب را با شاسی اتصال کوتاه کنه.
بنابرین هرچقدر مقاومتش به صفر اهم نزدیکتر باشه ، میتونه متناوب را بهتر و بیشتر نابود کنه.
اما چطور مقاومت خازن صافی را کوچکتر و کوچکتر کنیم ؟
اینجاست که فرمول مقاومت خازنی به دردمون میخوره و طبق فرمول آن که در شرح فوق اشاره کردم ، مقاومت خازن تناسب معگوس با فرکانس و ظرفیت داره یعنی هرچقدر فرکانس و ظرفیت ، بررگتر باشه ، مقاومت خازن کمتر و عالی تر میشه
که فرکانس در اراده ما نیست و منبع تغذیه به ما تحمیل میکنه که اینجا ۵۰ هرتز است و نمیتونیم فرکانس را زیاد کنیم
اما مقدار ظرفیت خازن در اختیار ماست و به این دلیل هرچقدر ظرفیت بزرگتری انتخاب کنیم خیلی بهتر میتونه متناوب را اتصال کوتاه و نابود کنه و لذا ولتاژ مستقیم بهتری خواهیم داشت .
سوال
با استفاده از یک خازن مثلا ۱۰۰۰ میکرو که دراختیار داریم ، بدون افزایش ظرفیت آن ، با چه روشی میتونیم با همین خازن بخش متناوب را بیشتر و بهتر نابود کنیم ؟
داستان صافی ها ادامه دارد
سپاس
