¿Qué es un cortocircuito? ¿Qué es una interrupción del circuito? ¿Qué es un condensador? ¿Qué es la conservación y conservación de la energía?
Cortocircuito
1) Un cortocircuito significa que la fuente de alimentación está conectada directamente por el cable para formar un circuito cerrado sin pasar por la carga. (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 debido a una corriente excesiva y provoque un incendio).
2) En un circuito mixto, utilice Cables o interruptores para conectar directamente los dos extremos de un componente de circuito o carga. (Esta es una conexión segura que es necesaria y que no provocará quemaduras debido a una corriente excesiva. Es un cortocircuito parcial o parcial. Por ejemplo, una linterna navideña hecha de docenas de pequeñas bombillas conectadas en serie, para prolongar su vida útil). vida útil, cuando uno de los filamentos se desconecta y daña, su estructura especial interna conectará automáticamente sus dos extremos para que otras bombillas pequeñas puedan funcionar normalmente)
Explicación del cortocircuito en física
p>Cuando el sistema de energía está funcionando, a veces fluyen corrientes muy grandes a través de conexiones anormales (es decir, cortocircuitos) entre fases o entre fases y tierra (o línea neutra). 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 se produce un cortocircuito en el extremo del generador, 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, la corriente de cortocircuito puede alcanzar decenas de miles de amperios. Esto tendrá graves impactos y consecuencias en el funcionamiento normal del sistema eléctrico.
Existen 4 tipos básicos de cortocircuitos que se producen en sistemas trifásicos: cortocircuito trifásico, cortocircuito bifásico, cortocircuito monofásico a tierra y cortocircuito bifásico a tierra . Entre ellos, a excepción del cortocircuito trifásico, el circuito trifásico sigue siendo simétrico, por lo que también se le llama cortocircuito simétrico, los otros tres tipos son todos cortocircuitos asimétricos. En una red eléctrica con un punto neutro puesto a tierra, las fallas de cortocircuito entre fase y tierra son las más comunes y representan aproximadamente el 90% de todas las fallas. 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 de un estado estable normal a un estado estable de cortocircuito. Durante este proceso transitorio, los cambios en la corriente de cortocircuito son complejos. Tiene muchos componentes y su cálculo requiere el uso de computadoras electrónicas. El valor instantáneo máximo de la corriente de cortocircuito aparecerá aproximadamente medio ciclo (0,01 segundo) después del cortocircuito, lo que se denomina corriente de irrupción. Genera una gran fuerza eléctrica, cuyo tamaño puede usarse para verificar la estabilidad dinámica de la tensión mecánica en equipos eléctricos cuando ocurre un cortocircuito. 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 seleccionar equipos eléctricos, configurar la protección de relés y analizar accidentes en la planificación, diseño y operación de sistemas de energía.
En los circuitos eléctricos, por diversas razones, la corriente aumenta repentinamente cuando se conectan o chocan, lo que se denomina cortocircuito. La colisión entre líneas de fase se llama cortocircuito; la colisión directa entre una línea de fase y el cable de tierra, el conductor de tierra o la tierra se llama cortocircuito a tierra. Cuando la corriente de cortocircuito aumenta repentinamente, la disipación de calor instantánea 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. provocar un incendio. Las principales causas del cortocircuito son: 1. El envejecimiento de la línea y el daño del aislamiento que causa el cortocircuito. 2. La fuente de alimentación está sobretensión, lo que provoca la falla del aislamiento. 3. Animales pequeños (como serpientes, conejos, gatos, etc.) están conectados a través de cables desnudos; 4. , causado por varias conexiones aleatorias hechas por el hombre 5. Las líneas aéreas exteriores están sueltas y chocan con fuertes vientos 6. Las líneas están instaladas demasiado bajas y chocan con varios; artículos de transporte u objetos metálicos, que provocan cortocircuitos
Circuito abierto: El circuito está desconectado
Capacitancia
La capacitancia es una cantidad física que representa la capacidad de un capacitor para mantener el cargo. La cantidad de electricidad necesaria para aumentar la diferencia de potencial entre las dos placas del condensador en 1 voltio se llama capacitancia del condensador.
El símbolo del condensador es C. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de capacitancia es Faradio, conocida como Faradio, y su símbolo es F. Para un capacitor, si la diferencia de potencial entre las dos etapas es de 1 voltio cuando tiene una carga de 1 banco, la capacitancia del capacitor es de 1 faradio.
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 para calcular la energía potencial eléctrica de un condensador: E=CU^2/2
En muchos productos electrónicos, los condensadores son componentes electrónicos esenciales. Sirve como filtrado suave, suministro de energía y desacoplamiento de rectificadores, derivación de señales de CA, acoplamiento de circuitos de CA y CC, etc. en equipos electrónicos.
Dado que existen muchos tipos y estructuras de capacitores, los usuarios no solo deben comprender los indicadores de rendimiento y las características generales de varios tipos de capacitores, sino que también deben comprender las ventajas y desventajas de varios componentes para un propósito determinado, limitaciones mecánicas o ambientales, etc. . Este artículo presenta los principales parámetros y aplicaciones de los condensadores, que los lectores pueden utilizar al seleccionar los tipos de condensadores.
1. Capacitancia nominal (CR): el valor de capacitancia marcado en el producto del capacitor.
Los condensadores dieléctricos cerámicos y de mica tienen capacitancias bajas (aproximadamente por debajo de 5000 pF); las capacitancias en forma de papel, plástico y algunos dieléctricos cerámicos son intermedias (aproximadamente 0005 μF10 μF); Ésta es una clasificación aproximada.
2. Rango de temperatura de categoría: el rango de temperatura ambiente en el que el capacitor puede operar continuamente según lo determinado por el diseño del capacitor. Este rango depende del límite de temperatura de su categoría correspondiente, como la temperatura límite superior de la categoría. , la temperatura de categoría de límite inferior y la temperatura nominal (la temperatura ambiente máxima a la que se puede aplicar la tensión nominal de forma continua), etc.
3. Tensión nominal (UR): La tensión CC máxima o el valor efectivo de la tensión CA máxima o tensión de pulso que se puede aplicar continuamente al condensador a cualquier temperatura entre la temperatura de categoría límite inferior y la temperatura nominal.
Cuando se utilizan condensadores en aplicaciones de alto voltaje, se debe prestar atención al impacto de la corona. La corona es causada por la presencia de huecos entre las capas de dieléctrico/electrodo, lo que puede causar una ruptura dieléctrica del capacitor además de generar señales parásitas que dañan el dispositivo. Es particularmente probable que se produzca corona en condiciones de CA o pulsantes. Para todos los condensadores, se debe garantizar que la suma del voltaje de CC y el voltaje pico de CA no exceda la clasificación de voltaje de CC durante el uso.
4. Tangente del ángulo 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.
Es necesario explicar aquí que en aplicaciones prácticas, el condensador no es un condensador puro, sino que tiene 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, se requiere que Rs sea lo más pequeño posible, lo que significa que la pérdida de potencia debe ser pequeña y el ángulo δ entre ésta y la potencia del capacitor debe ser pequeño.
Esta relación se expresa mediante la siguiente fórmula: tgδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs Por lo tanto, se debe prestar atención a la selección de este parámetro en la aplicación para evitar un autocalentamiento excesivo, de modo que Reducir el fallo del equipo.
5. Características de temperatura de los condensadores: generalmente expresadas como 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 representa el condensador con el número 13). Un condensador es un componente compuesto por dos películas metálicas muy próximas y separadas por un material aislante. La principal característica de los condensadores es bloquear CC y CA.
El tamaño del capacitor representa la cantidad de energía eléctrica que se puede almacenar. El efecto inhibidor 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. .
Reactancia capacitiva, condensadores de tantalio y condensadores de poliéster, etc.
2. Método de identificación: el método de identificación del condensador es básicamente el mismo que el de la resistencia, que se divide en tres tipos: método de marcado directo, método de marcado por color y método de marcado numérico. La unidad básica de capacitancia se expresa en faradios (F). Otras unidades incluyen: milifaradios (mF), microfaradios (μF)/mju:/, nanofaradios (nF) y picofaradios (pF). Entre ellos: 1 Faradio = 1000 miliFaradio (mF), 1 miliFaradio = 1000 microfaradio (μF), 1 microfaradio = 1000 nanofaradio (nF), 1 nanofaradio = 1000 picofaradio (pF)
El valor de capacidad de un un condensador de gran capacidad está marcado directamente en el condensador, como 10 μF/16 V
El valor de capacidad de un condensador de pequeña capacidad se expresa mediante letras o números en el condensador
Notación de letras: 1m=1000 μF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
Notación numérica: Generalmente, se utilizan tres dígitos para representar la capacidad, los primeros dos dígitos representan dígitos significativos y el tercer dígito es el aumento.
Por ejemplo: 102 significa 10×102PF=1000PF 224 significa 22×104PF=0.22 μF
3. Tabla de errores de capacitancia
Símbolo F G J K L M
Error permitido ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
Por ejemplo: un capacitor cerámico de 104J significa que la capacidad 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 y degrada el medio con el tiempo.
7 Resistencia de aislamiento: Dado que el aumento de temperatura provoca un aumento de la actividad electrónica, un aumento de temperatura reducirá la resistencia de aislamiento.
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 variables, etc. Los condensadores también pueden ser estructuras dieléctricas de vidrio, aire o cerámica. La siguiente tabla enumera los símbolos alfabéticos de los condensadores comunes.
Introducción a la clasificación de condensadores
Nombre: Condensador de poliéster (poliéster) (CL)
Símbolo:
Capacidad: 40p-- 4μ
Tensión nominal: 63--630V
Características principales: tamaño pequeño, gran capacidad, resistencia al calor y la humedad, poca estabilidad
Aplicación: estabilidad y baja circuito de frecuencia con requisitos de bajas pérdidas
Nombre: Condensador de poliestireno (CB)
Símbolo:
Capacidad: 10p--1μ
Nominal voltaje: 100V--30KV
Características principales: estable, baja pérdida, gran tamaño
Aplicación: circuitos con alta estabilidad y requisitos de pérdida
Nombre: Condensador de polipropileno (CBB)
Símbolo:
Capacidad: 1000p--10μ
Tensión nominal: 63--2000V
Características principales: similar rendimiento al poliestireno pero tamaño pequeño y estabilidad ligeramente pobre
Aplicación: reemplazo de la mayoría de los condensadores de poliestireno o mica para circuitos con requisitos más altos
Nombre: Condensador de mica (CY)
Símbolo:
Capacidad: 10p--0.1μ
Tensión nominal: 100V--7kV
Características principales: alta estabilidad, alta confiabilidad, pequeño coeficiente de temperatura
Aplicación: oscilación de alta frecuencia, pulso y otros circuitos con mayores requisitos
Nombre: Condensador cerámico (CC) de alta frecuencia
Símbolo:
Capacidad: 1--6800p
Voltaje nominal: 63--500 V
Características principales: pequeña pérdida de alta frecuencia, buena estabilidad
Aplicación: circuito de alta frecuencia
Nombre: condensador cerámico (CT) de baja frecuencia
Símbolo:
Capacidad: 10p--4,7μ
Tensión nominal: 50 V--100 V
Características principales: tamaño pequeño, económico, gran pérdida, estable Mal rendimiento
Aplicación: circuitos de baja frecuencia con bajos requisitos
Nombre: Condensador de vidriado de vidrio (CI)
Símbolo:
Capacitancia: 10p--0.1μ
Tensión nominal: 63--400V
Características principales: buena estabilidad, pequeña pérdida, resistencia a altas temperaturas (200 grados)
Aplicación: pulso, acoplamiento, derivación y otros circuitos
Nombre: condensador electrolítico de aluminio
Símbolo:
Capacidad: 0,47--10000μ
p>Tensión nominal: 6,3--450 V
Características principales: tamaño pequeño, gran capacidad, gran pérdida, gran fuga
Aplicación: filtrado de fuente de alimentación, acoplamiento de baja frecuencia, desacoplamiento, derivación, etc.
Nombre: Condensador electrolítico de tantalio (CA) Condensador electrolítico de niobio (CN)
Símbolo:
Capacidad: 0, 1- -1000μ
Tensión nominal: 6.
3--125V
Características principales: las pérdidas y fugas son más pequeñas que los capacitores electrolíticos de aluminio
Aplicación: reemplazo de capacitores electrolíticos de aluminio en circuitos exigentes
Nombre: aire Dieléctrico condensador variable
Símbolo:
Capacitancia variable: 100--1500p
Características principales: pequeña pérdida, alta eficiencia se puede fabricar según los requisitos Tipo lineal, tipo de longitud de onda lineal, tipo de frecuencia lineal y tipo logarítmico, etc.
Aplicación: instrumentos electrónicos, equipos de radio y televisión, etc.
Nombre: condensador variable dieléctrico de película delgada
Símbolo:
Capacitancia variable: 15--550p
Características principales: tamaño pequeño, peso ligero; pérdida mayor que el medio aéreo
Aplicación: Comunicaciones , receptores de transmisión, etc.
Nombre: Condensador recortador dieléctrico de película delgada
Símbolo:
Capacitancia variable: 1--29p
Características principales: Gran pérdida, tamaño pequeño
Aplicación: Compensación de circuitos para grabadoras de radio, instrumentos electrónicos y otros circuitos
Nombre: Condensador de recorte dieléctrico cerámico
Símbolo:
Capacitancia variable: 0,3--22p
Características principales: menor pérdida, menor volumen
Aplicación: circuito de oscilación de alta frecuencia sintonizado con precisión
Nombre: condensador monolítico
La mayor desventaja es que el coeficiente de temperatura es muy alto y la deriva estable del oscilador es insoportable. Hicimos un oscilador 555 con la capacitancia justa. 7805, después de encenderlo, utilicé un osciloscopio para comprobar la frecuencia. Vi que cambiaba lentamente. Luego lo cambié por un condensador de poliéster y quedó mucho mejor.
Características de los condensadores monolíticos:
p>Capacitancia Tamaño grande, pequeño, alta confiabilidad, capacitancia estable, buena resistencia a altas temperaturas y humedad, etc.
Ámbito de aplicación:
Ampliamente utilizado en instrumentos electrónicos de precisión. Se utilizan varios equipos electrónicos pequeños para resonancia, acoplamiento, filtrado y derivación.
Rango de capacidad:
0.5PF--1ΜF
Tensión soportada: dos veces la tensión nominal.
Dice que los condensadores monolíticos también se llaman condensadores cerámicos multicapa. Se dividen en dos tipos: el tipo 1 tiene un buen rendimiento, pero tiene una capacidad pequeña, generalmente inferior a 0,2 U. II, que tiene una gran capacidad pero el rendimiento es medio.
En lo que respecta a la deriva de temperatura:
El monolito tiene un coeficiente de temperatura positivo de aproximadamente +130 y el CBB tiene un coeficiente de temperatura negativo de -230 cuando se usa en paralelo con un. En proporción adecuada, la variación de temperatura se puede reducir a muy pequeña.
En términos de precio:
Los condensadores de tantalio y niobio son los más caros, los condensadores monolíticos y CBB son más baratos y los cerámicos. Las baldosas son las más bajas, pero tienen una especie de puntos negros de deriva de temperatura cero de alta frecuencia. Las baldosas de porcelana son un poco más caras. Los condensadores de mica tienen un valor Q más alto y también son un poco más caros.
El cambio de cantidad de energía sigue las leyes más comunes y básicas de la naturaleza, es decir, la Ley de conservación de la energía.
La ley de conservación de la energía fue descubierta de forma independiente en 5 países y por más de 10 científicos de diferentes profesiones y desde distintos aspectos. Entre ellos, Meyer, Joule y Helmholtz son los principales contribuyentes. Meyer fue un médico alemán que lo derivó del estudio del metabolismo. En 1842, Meyer publicó un artículo titulado "Sobre las fuerzas en el mundo inorgánico", que expresaba además la idea de la conservación de la energía en los procesos físicos y químicos. Joule fue un físico británico que en 1843 estudió y midió la relación equivalente entre energía térmica y trabajo mecánico. En 1847, llevó a cabo lo que se cree que es el mejor experimento hasta ahora para determinar el equivalente del trabajo térmico. Desde entonces, los métodos experimentales se han mejorado continuamente y los resultados de las mediciones se publicaron hasta 1878. Los resultados experimentales precisos proporcionaron evidencia experimental indudable para el establecimiento de la ley de conservación de la energía. Helmholtz fue un físico y fisiólogo alemán que publicó el libro "Sobre la conservación de la fuerza" en 1847. Dio expresiones matemáticas para diferentes formas de energía y estudió su conversión mutua, por lo que este trabajo se ha convertido en un documento histórico con gran influencia en la energía. Demostración de la ley de conservación de la energía. En el proceso de descubrimiento de esta ley, además de las tres personas mencionadas anteriormente, también estaban Carnot de Francia, Mohr de Alemania, Séguin de Francia, Hess de Suiza, Holtzmann de Alemania, Grove de Inglaterra, Kolding de Dinamarca e Ilon de Francia. , han publicado artículos de forma independiente sobre conservación de energía y han contribuido al descubrimiento de la ley de conservación de energía.
La ley de conservación de la energía establece: “Toda materia en la naturaleza tiene energía. La energía no se puede crear ni destruir, solo se puede convertir de una forma a otra y transferir de un objeto a otro. En los objetos, la cantidad total de energía permanece constante durante el proceso de conversión y transferencia de energía".
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 quemarse, que puede usarse para calentar, para producir vapor para impulsar una máquina de vapor y convertirlo en energía mecánica, y para impulsar un generador de turbina para convertirlo en energía eléctrica. La energía eléctrica se puede convertir en energía mecánica, energía luminosa o energía térmica mediante motores, lámparas u otros aparatos eléctricos. Otro ejemplo es la energía solar, que puede calentar agua recogiendo gas caliente, o generar vapor para generar electricidad; la energía solar también se puede convertir directamente en energía eléctrica a través de células solares. Por supuesto, estas conversiones siguen la ley de conservación de la energía.
En inglés, la conservación de energía se llama: Energy Conservation
La expresión específica de conservación de energía
Sistema mecánico conservativo: cuando sólo las fuerzas conservativas hacen trabajo A continuación, la La energía del sistema se expresa como energía mecánica (energía cinética y energía potencial), y la conservación de la energía se expresa específicamente como la ley de conservación de la energía mecánica.
Sistema termodinámico: La energía se expresa como energía interna, calor y trabajo. La expresión de la conservación de la energía es la primera ley de la termodinámica.
Mecánica relativista: En la teoría de la relatividad, la masa y la energía pueden transformarse 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 llamó ley de conservación de masa y energía.