¿Qué es un cortocircuito? ¿Qué es un camino abierto? ¿Qué es un condensador? ¿Qué es la conservación y conservación de la energía?
1) Cortocircuito significa que la fuente de alimentación no pasa a través de la carga y está conectada directamente al circuito cerrado con cables. (Por lo general, se trata de una falla grave del circuito que debe evitarse en la medida de lo posible, ya que provocará que el circuito se queme y se incendie debido a una corriente excesiva).
2) En un circuito en serie-paralelo, ambos Los extremos del elemento del circuito o la carga están conectados con cables o el interruptor está conectado directamente. (Esta es una conexión segura que no se quemará debido a una corriente excesiva, es un cortocircuito parcial o parcial. Por ejemplo, para extender su vida útil, cuando un filamento se rompe o daña, su estructura especial interna se conectará automáticamente en ambos extremos, permitiendo que otras bombillas pequeñas funcionen normalmente)
Explicación del cortocircuito en física
En el funcionamiento del sistema eléctrico, cuando la fase a fase o la fase a tierra (o línea neutra). Cuando se produce una conexión anormal (cortocircuito), fluirá una gran corriente. Su valor actual es mucho mayor que la corriente nominal y depende de la distancia eléctrica entre el punto de cortocircuito y la fuente de alimentación. Por ejemplo, cuando un generador sufre un cortocircuito, el valor instantáneo máximo de la corriente de cortocircuito que fluye a través del generador puede alcanzar de 10 a 15 veces la corriente nominal. En sistemas eléctricos de gran capacidad, las corrientes de cortocircuito pueden alcanzar decenas de miles de amperios. Esto tendrá graves impactos y consecuencias en el funcionamiento normal del sistema eléctrico.
Existen cuatro tipos básicos de cortocircuitos en sistemas trifásicos: cortocircuito trifásico, cortocircuito bifásico, cortocircuito monofásico y cortocircuito bifásico. A excepción del cortocircuito trifásico, el circuito trifásico sigue siendo simétrico, por lo que también se denomina cortocircuito simétrico. Los otros tres son cortocircuitos asimétricos. En una red eléctrica con un punto neutro puesto a tierra, los fallos de cortocircuito monofásicos puestos a tierra representan aproximadamente el 90% de todos los fallos. En las redes eléctricas donde el punto neutro no está directamente conectado a tierra, las fallas por cortocircuito son principalmente varios cortocircuitos entre fases.
Cuando ocurre un cortocircuito, generalmente el sistema de energía tarda de 3 a 5 segundos en pasar del estado estable normal al estado estable de cortocircuito. Durante este proceso transitorio, los cambios en la corriente de cortocircuito son muy complejos. Tiene muchos componentes y su cálculo requiere de una computadora electrónica. El valor instantáneo máximo de la corriente de cortocircuito aparecerá aproximadamente medio ciclo (0,01 segundos) después del cortocircuito, lo que se denomina corriente de irrupción. Se genera una gran fuerza electromotriz y se puede utilizar para comprobar la estabilidad dinámica de la tensión mecánica cuando se produce un cortocircuito en equipos eléctricos. El análisis y cálculo de la corriente de cortocircuito es uno de los contenidos importantes del análisis de sistemas eléctricos. Proporciona un medio eficaz para la planificación, diseño y operación de sistemas de energía eléctrica, la selección de equipos eléctricos, la configuración de protección de relés y el análisis de accidentes.
En los circuitos eléctricos, se denomina cortocircuito a un aumento repentino de corriente debido a diversos motivos. La colisión entre líneas de fase se llama cortocircuito en la misma dirección; la colisión directa entre una línea de fase y un cable de tierra, un conductor de tierra o la tierra se llama cortocircuito a tierra. Cuando la corriente de cortocircuito aumenta repentinamente, la liberación instantánea de calor es muy grande, lo que excede con creces el calor generado durante el funcionamiento normal del circuito. No solo puede quemar el aislamiento, sino también derretir el metal, provocando que los materiales combustibles se quemen y se derritan. incendiarse. Las principales causas del cortocircuito son: 1. Envejecimiento de la línea, daños en el aislamiento, cortocircuito; 2. Sobretensión en la fuente de alimentación, que provoca la rotura del aislamiento; 3. Animales pequeños (como serpientes, conejos, gatos, etc.) que cruzan cables desnudos; 4. Varios hechos por el hombre El caos causado; 5. Las líneas aéreas exteriores están sueltas y chocan bajo fuertes vientos 6. Las líneas están instaladas demasiado bajas y chocan con varios artículos de transporte u objetos metálicos, provocando cortocircuitos.
Rotura de circuito: El circuito está desconectado.
Capacitancia
La capacitancia es una cantidad física que representa la capacidad de un condensador para retener carga. Aumentamos la diferencia de potencial entre las dos placas del capacitor en 1 voltio, lo que se llama capacitancia del capacitor.
El símbolo del capacitor es c. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de capacitancia es Farad, abreviada en francés, y el símbolo es f. Si un capacitor se carga con 1, la diferencia de potencial. entre los dos niveles es 1 voltio, entonces la capacitancia de este capacitor es 1.
La fórmula de la capacitancia es: C=Q/U pero el tamaño de la capacitancia no está determinado por Q o U, es decir, C=εS/4πkd. ε es una constante relacionada con las propiedades del dieléctrico. k es la constante de fuerza electrostática.
La fórmula de cálculo de la energía potencial eléctrica del condensador es e = Cu 2/2.
En muchos productos electrónicos, los condensadores son componentes electrónicos esenciales, que desempeñan la función de filtro suavizante, fuente de alimentación y desacoplamiento de rectificadores, derivación de señales de CA, acoplamiento de CA de circuitos de CA/CC, etc.
Debido a que existen muchos tipos y estructuras de capacitores, los usuarios deben comprender no solo los indicadores de rendimiento y las características generales de varios capacitores, sino también las ventajas y desventajas de varios componentes en un uso determinado, las limitaciones mecánicas o ambientales, etc. Este artículo presenta los principales parámetros y usos de los capacitores para que los lectores los consulten al seleccionar los tipos de capacitores.
1. Capacitancia nominal (CR): el valor de capacitancia marcado en el producto del capacitor.
La capacitancia de los condensadores dieléctricos cerámicos y de mica es baja (aproximadamente 5000 pF o menos); la capacitancia del papel, el plástico y algunos dieléctricos cerámicos está en el medio (aproximadamente 0005 μf 10 μf generalmente la capacidad de los condensadores electrolíticos); es relativamente grande. Ésta es una clasificación aproximada.
2. Rango de temperatura de categoría: El rango de temperatura ambiente para funcionamiento continuo determinado por el diseño del capacitor depende del límite de temperatura de su categoría correspondiente, como la temperatura de categoría superior, la temperatura de categoría inferior, la temperatura nominal (puede ser tensión nominal aplicada continuamente, temperatura ambiente máxima), etc.
3. Tensión nominal (UR): La tensión CC máxima o el valor efectivo de la tensión CA máxima o el valor pico de la tensión de pulso que se puede aplicar continuamente al condensador a cualquier temperatura entre las más bajas. temperatura límite y la temperatura nominal.
Cuando se utilizan condensadores en aplicaciones de alta tensión, debemos prestar atención a los efectos de la corona. La corona es causada por el espacio entre la capa dieléctrica y la capa del electrodo, que no solo produce señales parásitas que dañan el dispositivo, sino que también provoca una ruptura dieléctrica del capacitor. Es particularmente probable que se produzca corona en condiciones de CA o pulsantes. Como ocurre con todos los condensadores, la suma del voltaje de CC y el voltaje pico de CA no debe exceder la tensión nominal de CC en uso.
4. Tangente de pérdida (tgδ): bajo un voltaje sinusoidal con una frecuencia específica, la potencia de pérdida del capacitor se divide por la potencia reactiva del capacitor.
Lo que hay que explicar aquí es que en aplicaciones prácticas, el condensador no es un condensador puro, sino que hay una resistencia equivalente en su interior. Su circuito equivalente simplificado se muestra en la siguiente figura. En la figura, C es la capacitancia real del capacitor, Rs es la resistencia equivalente en serie del capacitor, Rp es la resistencia de aislamiento del medio y Ro es la resistencia equivalente de absorción del medio. Para equipos electrónicos, cuanto menor sea Rs, mejor, es decir, se requiere que la pérdida de potencia sea pequeña y que el ángulo δ con la potencia del capacitor sea menor.
Esta relación se expresa mediante la siguiente fórmula: tgδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs. Por lo tanto, este parámetro debe seleccionarse cuidadosamente en la aplicación para evitar un calentamiento excesivo y reducir las fallas del equipo.
5. Características de temperatura de los condensadores: generalmente expresadas como el porcentaje de la capacitancia a una temperatura de referencia de 20°C y la capacitancia a la temperatura relevante.
Suplemento:
1. Los condensadores generalmente se representan con "C" más un número en el circuito (por ejemplo, C13 usa el número 13 para representar la capacitancia). Un condensador es un componente formado por dos películas metálicas unidas entre sí y separadas por un material aislante. Las principales características de los condensadores son bloquear CC y hacer fluir corriente alterna.
El tamaño del condensador significa la cantidad de energía eléctrica que se puede almacenar. El efecto de bloqueo del capacitor sobre la señal de CA se llama reactancia capacitiva, que está relacionada con la frecuencia y la capacitancia de la señal de CA.
Capacitancia Condensador de poliéster.
2. Método de identificación: el método de identificación de la capacitancia es básicamente el mismo que el de la resistencia, que se divide en tres tipos: método estándar directo, método estándar de color y método estándar numérico. La unidad básica de capacitancia es faradio (F), y otras unidades son milifaradio (mF), microfaradio (μF)/mju:/, nanofaradio (nF) y picofaradio (pF). Entre ellos: 1 faradio = 1000 milifaradios (mF), 1 milifaradios = 1000 microfaradios (μF), 1 microfaradio = 1000 nanofaradios (nF), 1 nanofaradio.
El valor de capacitancia del condensador grande está marcado directamente en el condensador, como 10 μF/16 V.
El valor de capacitancia de un capacitor pequeño está representado por las letras o números en el capacitor.
Símbolos alfabéticos: 1m = 1000μf 1p 2 = 1,2 pf 1n = 1000 pf.
Representación numérica: Generalmente, se utilizan tres dígitos para representar la capacidad, los dos primeros dígitos representan los dígitos efectivos y el tercer dígito es la relación.
Por ejemplo, 102 significa 10×102 pf = 1000 pf y 224 significa 22× 104pf = 0,22μ f.
3. Tabla de errores de capacitancia
Símbolo F G J K L M
Error permitido 1 2 5 10 15 20
Por ejemplo, la capacitancia de un El chip cerámico es 104J, lo que significa que la capacitancia es 0,1 μF y el error es 5.
6 Vida útil: La vida útil del condensador disminuye a medida que aumenta la temperatura. La razón principal es que la temperatura acelera las reacciones químicas, lo que hace que los medios se degraden con el tiempo.
7 Resistencia de aislamiento: A medida que aumenta la actividad de los electrones debido al aumento de temperatura, la resistencia de aislamiento disminuye debido al aumento de temperatura.
Los condensadores incluyen condensadores fijos y condensadores variables. Los condensadores fijos se pueden dividir en condensadores de mica, condensadores cerámicos, condensadores de película de papel/plástico, condensadores electrolíticos y condensadores de vidrio vidriado según los materiales dieléctricos utilizados. Los condensadores variables también pueden ser estructuras dieléctricas de vidrio, aire o cerámica. La siguiente tabla enumera los símbolos de letras de los condensadores comunes.
Introducción a la clasificación de condensadores
Nombre: Condensador de poliéster (poliéster) (CL)
Símbolo:
Capacitancia: 40p - 4μ
Tensión nominal: 63-630 voltios
Características principales: pequeño tamaño, gran capacidad, resistencia a la humedad y al calor, poca estabilidad.
Uso: circuitos de baja frecuencia con bajos requisitos de estabilidad y pérdidas.
Nombre: Condensador de Poliestireno (CB)
Símbolo:
Capacitancia: 10p-1μ
Tensión nominal: 100V- 30 kV
Características principales: estable, baja pérdida, gran volumen.
Aplicación: Circuitos con altos requisitos de estabilidad y pérdidas.
Nombre: Condensador de Polipropileno (CBB)
Símbolo:
Capacitancia: 1000p-10μ.
Tensión nominal: 63-2000 voltios
Características principales: rendimiento similar al poliestireno, pero de menor tamaño y ligeramente menos estable.
Usos: Reemplazar la mayoría de condensadores de poliestireno o mica en circuitos con mayores requerimientos.
Nombre: Condensador de Mica (CY)
Símbolo:
Capacitancia: 10p - 0 0, 1 μ
Tensión nominal: 100 voltios -7 kV
Características principales: alta estabilidad, alta confiabilidad, bajo coeficiente de temperatura.
Aplicación: Oscilación de alta frecuencia, pulso y otros circuitos exigentes
Nombre: Condensador cerámico (CC) de alta frecuencia
Símbolo:
Capacitancia: 1-6800p
Tensión nominal: 63-500 voltios
Características principales: baja pérdida de alta frecuencia, buena estabilidad.
Uso: circuito de alta frecuencia
Nombre: condensador cerámico (CT) de baja frecuencia
Símbolo:
Capacitancia: 10p - 4 4 7μ
Tensión nominal: 50V 50V - 100V
Características principales: tamaño pequeño, precio bajo, gran pérdida y poca estabilidad.
Usos: circuitos de baja frecuencia y bajos requerimientos.
Nombre: Condensador de esmalte de vidrio (CI)
Símbolo:
Capacitancia: 10p - 0 0, 1 μ
Tensión nominal: 63 -400 voltios
Características principales: buena estabilidad, bajas pérdidas, resistencia a altas temperaturas (200 grados)
Aplicaciones: pulso, acoplamiento, derivación y otros circuitos.
Nombre: Condensador electrolítico de aluminio
Símbolo:
Capacitancia: 0,47 - 10000 μ
Tensión nominal: 6,3-450 voltios
Características principales: tamaño pequeño, gran capacidad, grandes pérdidas y grandes fugas.
Aplicaciones: filtrado de alimentación, acoplamiento de baja frecuencia, desacoplamiento, bypass, etc.
Nombre: Condensador electrolítico de tantalio (CA) Condensador electrolítico de niobio (CN)
Símbolo:
Capacitancia: 0,1 - 1000 μ
Nominal voltaje: 6, 3-125 voltios
Características principales: las pérdidas y fugas son más pequeñas que los condensadores electrolíticos de aluminio.
Uso: Sustituir condensadores electrolíticos de aluminio en circuitos exigentes.
Nombre: Condensador variable dieléctrico de aire
Símbolo:
Capacitancia variable: 100-1500p
Características principales: baja pérdida, alta eficiencia Se puede convertir en tipo lineal, tipo de longitud de onda lineal, tipo de frecuencia lineal y tipo logarítmico según las necesidades.
Aplicaciones: instrumentos electrónicos, equipos de radio y televisión, etc.
Nombre: Condensador variable dieléctrico de película delgada
Símbolo:
Capacitancia variable: 15-550p
Características principales: Tamaño pequeño, Ligero peso; mayor pérdida que el medio aéreo.
Aplicaciones: comunicaciones, receptores de radiodifusión, etc.
Nombre: Condensador recortador dieléctrico de película delgada
Símbolo:
Capacitancia variable: 1-29P
Características principales: gran pérdida, volumen Pequeño.
Aplicación: Se utiliza para compensación de circuitos en grabadoras de radio, instrumentos electrónicos y otros circuitos.
Nombre: Condensador recortador dieléctrico cerámico
Símbolo:
Capacitancia variable: 0,3 - 22p
Características principales: menor pérdida, tamaño pequeño .
Propósito: Circuito de oscilación de alta frecuencia sintonizado con precisión.
Nombre: Condensador monolítico
La mayor desventaja es que el coeficiente de temperatura es muy alto, lo que hace que sea insoportable que el oscilador se desvíe de manera estable. El condensador de un oscilador 555 que hicimos está justo al lado del 7805. Después del inicio, la frecuencia cambia muy lentamente cuando se usa un osciloscopio, y será mucho mejor si se reemplaza con un capacitor de poliéster más adelante.
Características de los condensadores monolíticos:
Gran capacitancia, tamaño pequeño, alta confiabilidad, capacitancia estable, resistencia a altas temperaturas, buena resistencia a la humedad, etc.
Ámbito de aplicación:
Ampliamente utilizado en instrumentos electrónicos de precisión. Resonancia, acoplamiento, filtrado y bypass de diversos equipos electrónicos pequeños.
Rango de capacidad:
0,5 pf-1μF
Tensión soportada: el doble de la tensión nominal.
Se dice que los condensadores monolíticos también se llaman condensadores cerámicos multicapa, y se dividen en dos tipos. El tipo 1 tiene mejor rendimiento, pero menor capacidad, generalmente menos de 0,2U. El otro tipo se llama Tipo II, que tiene gran capacidad pero rendimiento medio.
En términos de deriva de temperatura:
El coeficiente de temperatura positivo del monolito es de aproximadamente 130 y el coeficiente de temperatura negativo del CBB es -230.
Precio:
Los condensadores de tantalio y niobio son los más caros, el monolito y el CBB son más baratos, las baldosas de cerámica son los más bajos, pero hay un punto negro blanqueador de alta frecuencia y temperatura cero. Baldosas de cerámica que son un poco más caras. Los condensadores de mica tienen un valor Q más alto y son un poco más caros.
Ley de Conservación de la Energía
El cambio en la cantidad de energía sigue la ley más universal y básica de la naturaleza, es decir, la ley de conservación de la energía.
La ley de conservación de la energía fue descubierta de forma independiente por más de 10 científicos de diferentes carreras en cinco países. Meyer, Joule y Helmholtz fueron los principales contribuyentes. Meyer es un médico alemán. A partir del estudio del metabolismo, Meyer publicó un artículo titulado "Sobre las fuerzas en los límites inorgánicos" en 1842, que expresaba con más detalle la idea de la conservación de la energía en los procesos físicos y químicos. Joule fue un físico británico en 1843. Estudió y midió la equivalencia entre energía térmica y trabajo mecánico. En 1847 realizó los mejores experimentos para determinar el equivalente mecánico del calor. Desde entonces, los métodos experimentales se han mejorado continuamente y los resultados de las mediciones se publicaron hasta 1878. Los resultados experimentales precisos proporcionan evidencia experimental incuestionable para el establecimiento de la ley de conservación de la energía. Helmholtz fue un físico y fisiólogo alemán. En 1847, publicó "Sobre la conservación de la fuerza", que dio expresiones matemáticas para diferentes formas de energía y estudió su conversión mutua. Este libro tuvo una gran influencia en la demostración de la ley de conservación de la energía.
En el proceso de descubrimiento de esta ley, además de las tres personas anteriores, también estaban Carnot de Francia, Moore de Alemania, Seguin de Francia, Hess de Suiza, Holtzmann de Alemania, Grove de Inglaterra y Dinamarca Keldin y Elon de Francia. , todos publicaron de forma independiente artículos sobre la conservación de la energía y contribuyeron al descubrimiento de la ley de conservación de la energía.
La ley de conservación de la energía establece que "toda la materia en la naturaleza tiene energía. La energía no se puede crear ni destruir. Sólo se puede convertir de una forma a otra, de un objeto a otro objeto, Durante el proceso de conversión y transferencia de energía, la cantidad total de energía es constante."
La energía se puede convertir en diversas formas de energía que las personas necesitan en determinadas condiciones. Por ejemplo, el carbón libera calor después de su combustión, que puede usarse para calentar, lo que promueve la conversión de las máquinas de vapor en energía mecánica y la conversión de los generadores de turbina en energía eléctrica. La energía eléctrica se puede convertir en energía mecánica, energía luminosa o energía térmica mediante motores eléctricos, lámparas u otros aparatos. Otro ejemplo es la energía solar, que se puede utilizar para calentar agua mediante la recolección de gas caliente, o generar vapor para generar electricidad, que también se puede convertir directamente en energía eléctrica a través de células solares. Por supuesto, estas transformaciones siguen la ley de conservación de la energía.
En inglés, a la conservación de la energía se le llama conservación de energía.
La manifestación específica de la conservación de energía
Sistema mecánico conservativo: Bajo la condición de que sólo hagan trabajo fuerzas conservativas, la energía del sistema se manifiesta como energía mecánica (energía cinética y energía potencial). ), y la manifestación específica de la conservación de la energía es la ley de conservación de la energía.
Sistema termodinámico: La energía se expresa como energía interna, calor y trabajo, y la conservación de la energía se expresa en la primera ley de la termodinámica.
Mecánica relativista: En la teoría de la relatividad, la masa y la energía se pueden convertir entre sí. Teniendo en cuenta el cambio de energía provocado por el cambio de masa, la ley de conservación de la energía sigue siendo válida. Históricamente, la ley de conservación de la energía en este caso también se conocía como ley de conservación de masa y energía.