Was ist der Zweck von parallel geschalteten Kondensatoren?

In meinem Schulbuch steht geschrieben, dass der Kondensator als Filter wirkt, das heißt, er verringert die Schwankungen der Potentialdifferenz über der Last.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da jedoch alle Komponenten parallel miteinander verbunden sind, sollte die Potentialdifferenz über ihnen gleich sein. Daher sollte es keine Änderung der Potentialdifferenz über der Last geben, selbst wenn ein Kondensator parallel geschaltet ist.

Kann mir das jemand erklären?

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Ein Kondensator kann bei einer gegebenen Spannung eine bestimmte Ladungsmenge enthalten:

Q = C v
Wenn Sie mehr als einen Kondensator parallel geschaltet haben, haben sie die gleiche Spannung (weil sie parallel sind) und jeder speichert eine bestimmte Ladung. Die Gesamtladung (bei einer gegebenen Spannung) ist die Summe der Ladungen aller Kondensatoren.

Wenn Sie nun eine bestimmte Last haben (z. B. einen Widerstand parallel zu den Kondensatoren), zieht diese Last einen bestimmten Strom (Ladung pro Zeiteinheit). Wenn mehr Ladung gespeichert wird (weil die Kapazität größer ist), fällt die Spannung pro Zeiteinheit weniger ab. Dies bedeutet, dass bei einem Brückengleichrichter wie in Ihrem Diagramm und einer bestimmten Last (in Ihrem Diagramm nicht dargestellt) die "Welligkeit" der Stromversorgung geringer ist, wenn die Kapazität größer ist.

Der grundsätzliche Effekt ist in diesem Diagramm dargestellt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie können das AC-Signal, das (Brücken-)gleichgerichtete Signal und das Signal nach dem Kondensator (mit einem bestimmten gezogenen Strom) sehen. Je größer der Kondensator wird, desto kleiner wird der Spannungsabfall (die Steigung der grünen Kurve ist geringer, wenn die Kapazität größer ist, da der Kondensator mehr Ladung / Strom liefern kann, ohne dass die Spannung abnimmt).

Übrigens werden manchmal Kondensatoren verschiedener Typen parallel geschaltet. Zum Beispiel ein großer Elektrolytkondensator (1000 µF) und ein kleiner Keramikkondensator (100 nF). Dies geschieht, weil "echte" Kondensatoren eine Reiheninduktivität haben - und im parallelen Fall kann der kleine Kondensator (der eine kleinere Induktivität hat) schnell auf schnelle Stromänderungen reagieren, während die größere Kapazität für " längerfristige" aktuelle Anforderungen. Dies wird manchmal als „Versorgungsentkopplung“ bezeichnet. Es liegt wahrscheinlich außerhalb des Rahmens Ihrer aktuellen Frage, ist aber ein sehr wichtiges Prinzip in der Elektrotechnik.

Wenn ich mich nicht irre, würde die Schaltung im OP nach dem Anschluss der Last dieser entsprechen . Beachten Sie, dass die Last parallel zum Kondensator liegt. Wie liefert der Kondensator etwas Besseres als die Versorgung? Oder darf die Versorgung nicht als ideale Spannungsquelle betrachtet werden?
@Ruslan - die Versorgung ist Wechselstrom (Sie wissen das wegen des Transformators).
Ja, und die Ausgabe ist eine feste Funktion v ( T ) . Im Laufe der Zeit erzwingt die Versorgung exakte Spannungswerte an ihrem Ausgang (es sei denn, sie ist nicht ideal und hat einen Serienwiderstand) und aufgrund der direkten Parallelschaltung dieselben Spannungswerte am Eingang von Kondensator und Last.
@Ruslan - Ich verstehe nicht, was du sagst. Die grüne Linie in meinem Diagramm zeigt, dass die Spannung KEIN fester Wert ist – sie ändert sich mit der Zeit. Während der Spitze des Zyklus ist die Eingangsspannung der Brücke hoch genug, um den Kondensator aufzuladen; aber für den größten Teil des Zyklus sind die Dioden in Sperrrichtung vorgespannt und der Kondensator liefert die Ladung / den Strom / die Spannung für den Ausgang. Daher ist der Kondensator WESENTLICH, um eine einigermaßen konstante Ausgangsspannung des belasteten Brückengleichrichters bereitzustellen .
Ich meine nicht einen festen Wert als Zeitkonstante - ich meine eine feste Funktion von Zeit zu Spannung.
@Ruslan: Der Ausgang der Diodenbrücke wird durch das Vorhandensein des Kondensators beeinflusst. Es kann hilfreich sein, den Transformator als Pumpe, die Diodenbrücke als Rückschlagventil und den Kondensator als kleines Reservoir oder Ausgleichsbehälter zu betrachten.
@RedGrittyBrick wie würde eine Ersatzschaltung eines solchen Netzteils (vor dem Kondensator) aussehen? So etwas wie eine Spannungsquelle mit einem Serienwiderstand?
@Ruslan: Es ist wahrscheinlich nicht sinnvoll, so zu arbeiten, genauso wenig wie es sinnvoll ist, die Ersatzschaltung eines Netzteils vor einem Kurzschluss an seinen Ausgängen zu ermitteln.
@Floris: Wenn wir die Schaltung betrachten, die den Gleichrichter und den Kondensator enthält, können wir unter Verwendung des Kirchhoffschen Spannungsgesetzes nicht sagen, dass die Spannung am Kondensator zu jeder Zeit gleich der vom Gleichrichter gelieferten Potentialdifferenz ist?
@Akshit nein, weil der Gleichrichter nicht immer eine Spannung "liefert" - das hängt davon ab, ob er in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist oder nicht

Ihr Missverständnis beruht auf der Annahme, dass die Lastseite immer mit dem Transformatorausgang kurzgeschlossen ist. Das ist nicht der Fall. Der Spannungsabfall über dem Kondensator bewirkt, dass alle Dioden abschalten, wenn die Spannung unter die Spitze fällt, so dass die Last nicht länger mit dem Transformator kurzgeschlossen ist und daher nicht die gleiche Spannung wie sie haben muss. Lassen Sie es mich anhand einiger Diagramme erklären. Angenommen, wir haben ideale Dioden. Betrachten Sie eine Eingangssinuswelle (an den Sekundäranschlüssen des Transformators).

Bei T = 0 , die Sekundärspannung ist Null, die Kondensatorspannung ist Null und die Lastspannung ist Null. Alle Dioden sind kurzgeschlossen. Es fließt kein Strom. Alles ist im Grunde Null.

Betrachten Sie nun eine Zeit T = 0 + D T . Der Spannungsabfall an zwei der Dioden ist jetzt gerade noch positiv, wodurch die Dioden kurzgeschlossen werden. Die anderen beiden Dioden sind das Gegenteil: Sie sind jetzt offene Schaltkreise.

Diodenbrücke

Wie zu erwarten, würde dies dazu führen, dass sowohl der Kondensator als auch die Last auf der Spannung des Eingangs liegen. Dies setzt sich fort, bis die Eingangsspannung zu einem bestimmten Zeitpunkt ihre positive Spitze erreicht T = T .

Jetzt zur Zeit T = T + D T sinkt die Eingangsspannung minimal unter ihren Spitzenwert, und da die maximale Eingangsspannung im Kondensator gespeichert wird, haben die zuvor kurzgeschlossenen Dioden nun eine etwas höhere Spannung an ihrem Minuspol, wodurch sie zu offenen Schaltkreisen werden. Dies bedeutet, dass die Last nicht mehr mit der Quelle kurzgeschlossen ist und nicht die gleiche Spannung wie diese haben muss. Die anderen Dioden bleiben ebenfalls aus dem gleichen Grund offen. Was ergibt sich also:

Diodenbrücke

Dies bedeutet, dass sich der Kondensator jetzt nur noch über die Last entlädt. Jetzt befindet sich die Eingangsspannung auf ihrem negativen Zyklus. Sobald der Absolutwert der Eingangsspannung die Spannung des Kondensators kaum übersteigt, werden die anderen beiden Dioden kurzgeschlossen - der Kondensator wird wieder aufgeladen, bis der Eingang seinen Höchstwert erreicht:

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Zusammenfassend ist Ihre Analyse also korrekt - nur für einen Teil des Eingabezyklus:

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Für Abschnitt A des Eingangszyklus werden zwei der Dioden wie im ersten Bild oben kurzgeschlossen. Die Lastspannung ist also erwartungsgemäß gleich der gleichgerichteten Eingangsspannung. Allerdings – und hier liegen Sie falsch – in Teil B sind alle Dioden offen, sodass nur der Kondensator die Lastspannung bestimmt. In Teil C sind die anderen beiden Dioden kurzgeschlossen, und die Lastspannung ist wieder dieselbe wie die gleichgerichtete Eingangsspannung.

Im nicht idealen Fall sieht es etwas anders aus, mit Vorwärtsdiodenabfällen und so weiter, aber insgesamt ist es das gleiche Prinzip.

(Anmerkung: Fragen wie diese werden besser beim Electronics Stack Exchange eingereicht).

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