Разряд конденсатора при наличии индуктивности

При наличии в цепи разряда индуктивности L характер изменения напряжения U и тока I со временем будет зависеть от параметров цепи: емкости С, активного сопротивления r и индуктивности L. Если соблюдается условие:

, [66]

то изменения будут апериодические, подобные тем, которые имеют место при апериодической зарядке в цепи, содержащей индуктивность L. Если же условие (1) не соблюдено, то происходят периодические изменения тока и напряжения – затухающие колебания (рис. 20).

Затухание, то есть уменьшение амплитуды колебаний во времени характеризуется логарифмическим декрементом затухания Δ, который равен натуральному логарифму отношения двух смежных амплитуд тока и зависит от параметров разрядной цепи:

[67]

Частота колебаний при периодическом разряде определяется формулой:

[68]

Увеличение активного сопротивления r увеличивает декремент затухания и уменьшает частоту колебаний. Физическая сущность колебательного процесса при периодическом разряде заключается в переходе энергии заряженного конденсатора в энергию магнитного поля катушки индуктивности равную и обратно.

Колебания постепенно затухают за счет поглощения энергии активным сопротивлением r. Конденсатор всегда имеет некоторую собственную индуктивность, хотя и малую. Поэтому при разряде конденсатора на малое сопротивление r могут возникнуть высокочастотные колебания, представляющие опасность для конденсатора.

Особенности прохождения переменного тока через конденсатор. Фильтровые и защитные конденсаторы

При включении конденсатора в цепь постоянного тока протекающий через него ток быстро спадает до очень малой величины тока утечки , то есть можно считать, что конденсатор не пропускает постоянного тока. Сечение обкладок может быть малым. В конденсаторе, включенным в цепь переменного тока чередуются процессы зарядки и разряда, обуславливающее протекание значительного тока через конденсатор. Приходится выбирать сечение обкладок таким образом, чтобы они могли выдержать ток, протекающий через конденсатор.

Если считать, что конденсатор это чистая емкость, то есть не имеет индуктивности L и активного сопротивления r, то ток будет определяться емкостным сопротивлением конденсатора, которое равно:

[69]

В этом случае при переменном напряжении ток будет равен:

[70]

При синусоидальном напряжении ток через чистую емкость опережает изменение напряжения на угол :

; [71]

Из формулы [70] следует, что даже при небольшом напряжении и небольшой емкости ток протекающий через конденсатор может быть велик при высокой частоте, что следует учитывать при расчете высокочастотных конденсаторов. То обстоятельство, что конденсатор практически не пропуская постоянного тока пропускает переменный ток, причем оказывает токам высокой частоты меньшее сопротивление, используется в практике при изготовлении электрических фильтров. Такие фильтры часто применяются для разделения постоянной и переменной составляющей выпрямленного напряжения.