ការគណនាសមត្ថភាពនៅក្នុងសៀគ្វី

ការគណនាសមត្ថភាពក្នុងសៀគ្វី

កាប៉ាស៊ីទ័រ គឺជាសមាសធាតុមូលដ្ឋានមួយនៅក្នុងអេឡិចត្រូនិច ដែលដំណើរការដើម្បីរក្សាទុកបន្ទុកអគ្គិសនី និងថាមពលនៅក្នុងដែនអគ្គិសនី។ នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង កាប៉ាស៊ីទ័រកម្រនឹងឈរតែឯងណាស់។ ជាធម្មតាពួកវាត្រូវបានរៀបចំជាស៊េរី ប៉ារ៉ាឡែល ឬការរួមបញ្ចូលគ្នានៃទាំងពីរ ដើម្បីសម្រេចបានតម្លៃកាប៉ាស៊ីទ័រដែលសាកសមនឹងតម្រូវការរចនា។ ការយល់ដឹងពីរបៀបគណនាកាប៉ាស៊ីទ័រសរុបនៅក្នុងសៀគ្វីគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់ ទាំងសម្រាប់អ្នកចាប់ផ្តើមរៀនអេឡិចត្រូនិច និងសម្រាប់អ្នករចនាប្រព័ន្ធដែលចង់គ្រប់គ្រងការឆ្លើយតបប្រេកង់ ពេលវេលាសាក/បញ្ចេញ ឬស្ថេរភាពវ៉ុល។

១. ការយល់ដឹងអំពីសមត្ថភាព និងឯកតា

កាប៉ាស៊ីតង់ គឺជាសមត្ថភាពរបស់សមាសធាតុមួយ (កាប៉ាស៊ីតង់) ក្នុងការរក្សាទុកបន្ទុកអគ្គិសនី នៅពេលដែលបានផ្តល់ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពល (វ៉ុល)។ កាប៉ាស៊ីតង់ត្រូវបានតំណាងដោយអក្សរ C ហើយឯកតារបស់វាគឺ Farad (F)។ ដោយសារតែ 1 Farad ត្រូវបានចាត់ទុកថាធំណាស់សម្រាប់កម្មវិធីអេឡិចត្រូនិចភាគច្រើន ឯកតាដែលទទួលបានត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ ដូចជា៖

– មីក្រូហ្វារ៉ាដ (µF) = 10⁻⁶ F
- nanofarad (nF) = 10⁻⁹ F
– ពីកូហ្វារ៉ាដ (pF) = 10⁻¹² F

ទំនាក់ទំនងជាមូលដ្ឋានរវាងសមត្ថភាព បន្ទុក និងវ៉ុលគឺ៖

C = Q/V
កន្លែងណា៖
– C = សមត្ថភាព (F)
– Q = បន្ទុក (Coulomb)
– V = វ៉ុល (វ៉ុល)

ទោះបីជារូបមន្តនេះមានសារៈសំខាន់ខាងគំនិតក៏ដោយ នៅក្នុងការគណនាសៀគ្វី យើងច្រើនតែផ្សំតម្លៃរបស់ capacitor ដោយផ្អែកលើរបៀបដែលវាត្រូវបានដំឡើង។

2. កាប៉ារ៉ាឡែលនៅក្នុងសៀគ្វីប៉ារ៉ាឡែល

នៅក្នុងសៀគ្វីប៉ារ៉ាឡែល កាប៉ាស៊ីទ័រទាំងអស់ត្រូវបានភ្ជាប់នៅចំណុចពីរដូចគ្នា ដូច្នេះវ៉ុលឆ្លងកាត់កាប៉ាស៊ីទ័រនីមួយៗគឺដូចគ្នា។ គុណសម្បត្តិនៃសៀគ្វីប៉ារ៉ាឡែលគឺថា កាប៉ាស៊ីទ័រសរុបធំជាង ពីព្រោះសមត្ថភាពផ្ទុកបន្ទុកកើនឡើង។

រូបមន្តសមត្ថភាពសរុបសម្រាប់ប៉ារ៉ាឡែល៖

C_សរុប = C1 + C2 + C3 + … + Cn

ទំនាក់ទំនង៖
ប្រសិនបើ capacitors បីត្រូវបានភ្ជាប់ស្របគ្នា៖
– C1 = 10 µF
– C2 = 22 µF
– C3 = 47 µF

ដូច្នេះ៖

C_total = 10 + 22 + 47 = 79 µF

តាមរយៈការផ្សំឧបករណ៍ផ្ទុកចរន្តអគ្គិសនីស្របគ្នា យើងអាចសម្រេចបានតម្លៃសមត្ថភាពដែលមិនមានលក់នៅលើទីផ្សារ ឬបង្កើនសមត្ថភាពផ្ទុកថាមពលនៅក្នុងសៀគ្វី ឧទាហរណ៍នៅក្នុងតម្រងផ្គត់ផ្គង់ថាមពលដើម្បីកាត់បន្ថយរលក។

៣. ឧបករណ៍​ផ្ទុក​អគ្គិសនី​ក្នុង​សៀគ្វី​ស៊េរី

នៅក្នុងសៀគ្វីស៊េរី កាប៉ាស៊ីទ័រត្រូវបានរៀបចំតាមលំដាប់លំដោយ ដើម្បីឱ្យចរន្តហូរកាត់ផ្លូវតែមួយ។ នៅក្នុងសៀគ្វីស៊េរី បន្ទុក (Q) លើកាប៉ាស៊ីទ័រនីមួយៗគឺដូចគ្នា ប៉ុន្តែវ៉ុលត្រូវបានចែករំលែករវាងកាប៉ាស៊ីទ័រ។ សៀគ្វីស៊េរីត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅដើម្បីកាត់បន្ថយសមត្ថភាពសរុប ឬដើម្បីបង្កើនដែនកំណត់វ៉ុលការងារ (ការវាយតម្លៃវ៉ុល) ប្រសិនបើអមដោយបច្ចេកទេសធ្វើឱ្យមានតុល្យភាព។

រូបមន្តសមត្ថភាពសរុបសម្រាប់ស៊េរី៖

១ / C_សរុប = ១ / C១ + ១ / C២ + ១ / C៣ + … + ១ / Cn

សម្រាប់​ឧបករណ៍​ផ្ទុក​អគ្គិសនី​ពីរ​ដែល​ភ្ជាប់​ជា​ស៊េរី វា​អាច​ត្រូវ​បាន​ធ្វើ​ឲ្យ​សាមញ្ញ​ជាង​នេះ៖

សរុប = (C1 × C2) / (C1 + C2)

ទំនាក់ទំនង៖
កុងដង់សាទ័រពីរនៅក្នុងស៊េរី៖
– C1 = 10 µF
– C2 = 10 µF

សរុប = (10 × 10) / (10 + 10) = 100 / 20 = 5 µF

លទ្ធផលនេះបង្ហាញថា សមត្ថភាពសរុបនៃសៀគ្វីស៊េរីតែងតែតូចជាងសមត្ថភាពតូចបំផុតនៅក្នុងសៀគ្វី។ នេះគឺជាលក្ខណៈសំខាន់មួយនៃសៀគ្វីស៊េរី។

៤. សៀគ្វី​កាប៉ាស៊ីទ័រ​ចម្រុះ (ស៊េរី-ប៉ារ៉ាឡែល)

នៅក្នុងសៀគ្វីពិត កាប៉ាស៊ីទ័រច្រើនតែត្រូវបានរៀបចំក្នុងការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធចម្រុះ។ យុទ្ធសាស្ត្រគណនាទូទៅគឺដើម្បីធ្វើឱ្យសៀគ្វីសាមញ្ញមួយជំហានម្តងៗ៖ ស្វែងរកក្រុមប៉ារ៉ាឡែលជាក់ស្តែង គណនាពួកវា បន្ទាប់មកផ្សំពួកវាជាមួយធាតុស៊េរី និងអ្វីៗផ្សេងទៀត។

ករណីគំរូ៖
ឧបមាថាមានស៊េរីមួយដែល៖
– C1 = 10 µF និង C2 = 20 µF ត្រូវបានភ្ជាប់ស្របគ្នា
– លទ្ធផលត្រូវបានរៀបចំជាស៊េរីជាមួយ C3 = 15 µF

ជំហានទី 1 (ស្របគ្នា)៖
C12 = C1 + C2 = 10 + 20 = 30 µF

ជំហានទី 2 (ស៊េរីជាមួយ C3):
១ / សរុប = ១ / ៣០ + ១ / ១៥
= (១/៣០) + (២/៣០)
= ៣/៣០ = ១/១០

បន្ទាប់មក C_total = 10 µF

ជាមួយនឹងវិធីសាស្ត្រនេះ សៀគ្វីស្មុគស្មាញមួយអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យសាមញ្ញទៅជាតម្លៃសមត្ថភាពសមមូលតែមួយ។

៥. ទំនាក់ទំនងរវាងសមត្ថភាព និងពេលវេលា (ថេរពេលវេលា RC)

ការគណនា​សមត្ថភាព​ក្នុង​សៀគ្វី​មួយ​ច្រើន​តែ​ទាក់ទង​នឹង​ឥរិយាបថ​នៃ​ពេលវេលា​សាក​និង​បញ្ចេញ ជាពិសេស​នៅ​ក្នុង​សៀគ្វី RC (រេស៊ីស្ទ័រ-កាប៉ាស៊ីទ័រ)។ ថេរ​ពេលវេលា​ត្រូវ​បាន​តាង​ដោយ τ (tau) ហើយ​ត្រូវ​បាន​កំណត់៖

τ = R × C

កន្លែងណា៖
–τ = ថេរវេលា (វិនាទី)
– R = ភាពធន់ (អូម)
– C = សមត្ថភាព (ហ្វារ៉ាដ)

ជាទូទៅ វាត្រូវការប្រហែល 5τ ដើម្បីឱ្យកាប៉ាស៊ីទ័រត្រូវបានចាត់ទុកថា "ស្ទើរតែពេញ" (ប្រហែល 99%)។ ដូច្នេះ ប្រសិនបើអ្នកត្រូវការបង្កើតសៀគ្វីកំណត់ម៉ោង តម្រង ឬសៀគ្វីពន្យាពេលសាមញ្ញមួយ ការជ្រើសរើស និងការគណនាកាប៉ាស៊ីទ័រនឹងមានសារៈសំខាន់ណាស់។

ទំនាក់ទំនង៖
ប្រសិនបើអ្នកមាន R = 100 kΩ ហើយចង់បាន τ = 1 វិនាទី នោះ៖

C = τ / R = 1 / 100.000 = 0,00001 F = 10 µF

នេះ​ជា​ឧទាហរណ៍​ជីវិត​ពិត​មួយ​នៃ​របៀប​ដែល​ការ​គណនា​សមត្ថភាព​មិន​ត្រឹម​តែ​អំពី​ការ​រួម​បញ្ចូល​គ្នា​ស៊េរី​ស្រប​គ្នា​ប៉ុណ្ណោះ​ទេ ប៉ុន្តែ​ក៏​អំពី​គោលបំណង​មុខងារ​របស់​សៀគ្វី​ផង​ដែរ។

៦. រឿងជាក់ស្តែងដែលត្រូវពិចារណា

ក្រៅពីការគណនាគណិតវិទ្យា មានទិដ្ឋភាពជាក់ស្តែងមួយចំនួនដែលសំខាន់៖

1. ការអត់ធ្មត់របស់ឧបករណ៍ផ្ទុក
កុងដុកទ័រមានភាពអត់ធ្មត់ដូចជា ±5%, ±10% ឬសូម្បីតែ ±20%។ នេះមានន័យថាតម្លៃជាក់ស្តែងអាចខុសពីតម្លៃដែលបានបញ្ជាក់ ដូច្នេះការគណនាគួរតែគិតគូរពីជួរនេះ។

2. វ៉ុលការងារ (វ៉ុលដែលបានវាយតម្លៃ)
កុំផ្តោតតែលើសមត្ថភាពផ្ទុកចរន្តអគ្គិសនី។ ត្រូវប្រាកដថាកាប៉ាស៊ីទ័រមានកម្រិតវ៉ុលខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់សម្រាប់វ៉ុលសៀគ្វី។ នៅក្នុងសៀគ្វីស៊េរី វ៉ុលត្រូវបានចែករំលែក ប៉ុន្តែការបែងចែកនោះអាចមិនស្មើគ្នា ប្រសិនបើកាប៉ាស៊ីទ័រមានលក្ខណៈខុសៗគ្នា។

៣. ESR (ភាពធន់នៃស៊េរីសមមូល)
នៅក្នុងកម្មវិធីដែលមានថាមពលខ្ពស់ និងប្រេកង់ខ្ពស់ ESR ប៉ះពាល់ដល់កំដៅ រលក និងដំណើរការរបស់តម្រង។ កាប៉ារ៉ាឡែលពីរស្របគ្នាអាចបន្ថយ ESR សរុប ដែលជារឿយៗមានប្រយោជន៍។

៤. ប្រភេទនៃឧបករណ៍ផ្ទុកថាមពល
អេឡិចត្រូលីតគឺសមរម្យសម្រាប់តម្លៃធំ (µF ដល់ mF) ខណៈពេលដែលសេរ៉ាមិចគឺជារឿងធម្មតាសម្រាប់តម្លៃតូចទៅមធ្យម (pF ដល់ µF) និងការឆ្លើយតបប្រេកង់ខ្ពស់។ ខ្សែភាពយន្តត្រូវបានជ្រើសរើសជាញឹកញាប់សម្រាប់កម្មវិធីស្ថេរភាព និងសំឡេង ឬភាពជាក់លាក់។

7. រីងកាសាន

ការគណនាសមត្ថភាពនៅក្នុងសៀគ្វីគឺជាជំនាញមូលដ្ឋានដ៏មានប្រយោជន៍ខ្លាំងណាស់។ សម្រាប់សៀគ្វីប៉ារ៉ាឡែល គ្រាន់តែបូកបញ្ចូលសមត្ថភាពសរុប ពីព្រោះវ៉ុលគឺដូចគ្នា។ សម្រាប់សៀគ្វីស៊េរី យើងបូកបញ្ចូលទៅវិញទៅមកនៃសមត្ថភាព ពីព្រោះបន្ទុកគឺដូចគ្នា ហើយវ៉ុលត្រូវបានចែករំលែក។ នៅក្នុងសៀគ្វីចម្រុះ រៀបចំជំហានធ្វើឱ្យសាមញ្ញពីផ្នែកជាក់ស្តែងបំផុត (ប៉ារ៉ាឡែល ឬស៊េរី) រហូតដល់អ្នកទទួលបានតម្លៃសមមូលចុងក្រោយ។ លើសពីនេះ ការយល់ដឹងអំពីសមត្ថភាពក៏ទាក់ទងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងថេរពេលវេលា RC ផងដែរ ដោយហេតុនេះជួយក្នុងការរចនាតម្រង ឧបករណ៍កំណត់ពេលវេលា និងឧបករណ៍រក្សាលំនឹងវ៉ុល។

នៅទីបំផុត ការគណនាដ៏ល្អមួយគឺកាន់តែពេញលេញនៅពេលដែលផ្សំជាមួយនឹងការពិចារណាជាក់ស្តែងដូចជា ភាពអត់ធ្មត់ វ៉ុលប្រតិបត្តិការ ESR និងប្រភេទកាប៉ាស៊ីទ័រ។ ជាមួយនឹងការរួមបញ្ចូលគ្នានៃទ្រឹស្តី និងការអនុវត្តនេះ អ្នកអាចរចនាសៀគ្វីកាប៉ាស៊ីទ័រដែលមានសុវត្ថិភាព មានប្រសិទ្ធភាព និងបំពេញតាមតម្រូវការនៃការអនុវត្ត។