المكثفاتُ هي أجهزة لتخزين الطّاقة، وتصنف بناء على العوازل الكهربائية والأقطاب إلى مكثفات الكتروليتية ومكثفات غير الكتروليتية.
يتمّ ربطها في الدّارات الكهربائيّة على التّسلسل أو على التّفرع للحصول على السّعة المطلوبة.
تعملُ المكثفات بعد ربطها على التّسلسل أو على التّفرع كأنّها مكثف مكافئ مفرد، وتستخدمُ هذه السّلاسل في العديد من التّطبيقات، أبرزها: أنظمة توزيع الطّاقة الّتي تتطلبُ قيمة ثابتة للجهد، والّتي تعملُ هذه المكثفات على الحفاظ عليه.
كيف يتمّ توصيل المكثفات على التّوالي (التّسلسل)؟
يتمُّ ربط المكثفات على التّسلسل بوضعها في خط واحد، وذلك بربط الطّرف الموجب لمكثف بالطّرف السّالب للمكثف الّذي يجاوره في السّلسلة.
وعليه، إنّ قيمة الشّحنة والتّيار للمكثفات المربوطة على التّوالي ستكونُ متساوية، ويكونُ التّيار الكليّ مساوي لقيمة التّيار للمكثف الواحد.
إلَّا أنّ قيمةَ الجهد تختلفُ من مكثف لآخر، ويكونُ الجهد الكليّ لسلسلة المكثفات مساوياً لمجموع جهود المكثفات المفردة معاً.
عند ربط المكثفات على التّسلسل؛ تتحققُ المعادلات التّالية:
بالنسبة للتيار :
Itotal=Ic1=Ic2
وبالنسبة لشحنة المكثف: Q=Q1=Q2
ترتبطُ شحنة المكثف والسّعة والجهد بالعلاقة التّالية:
Q=CV → C=Q/V
بالنسبة للجهود:
Vtotal=Vc1+Vc2
(Q/C)=(Q1/C1)+(Q2/C2)
و بما أنّ الرّبط على التّسلسل بالتّالي: Q=Q1=Q2
فيكون: (1/C) = (1/C1)+(1/C2)
و هو قانون السّعة للمكثفات الموصولة على التّسلسل.
كيف يتمّ توصيل المكثفات على التّفرع (التّوازي)؟
يتمّ توصيل المكثفات على التّوازي بربط الطّرف الموجب لمكثف مع الطّرف الموجب لمكثف آخر، والطّرف السّالب مع الطّرف السّالب، وفي هذه الحالة تبقى قيمة الجهد ثابتة، وتكونُ قيمة الشّحنة مساوية لمجموع قيم شحنات المكثفات المفردة معاً.
Qtotal=Q1+Q2 → CV=C1V1+C2V2
و بما أنّ V=V1=V2
و هو قانون السّعة للمكثفات الموصولة على التّفرع C=C1+C2 تصبحُ المعادلة:
في بعض الدّارات الكهربائيّة، يتمّ توصيل المكثفات على التّسلسل وعلى التّفرع معاً وذلك للوصول إلى السّعة المطلوبة.
نلاحظ أنّ السعة الكلية للمكثفات تنخفضُ عندما توصل على التّسلسل، وتزدادُ عندما توصلُ على التّفرع، وبالتّالي تبعاً لمقدار الطّاقة المراد تخزينها تحددُ طريقة ربط المكثفات.
- إعداد: المهندسة بيان مهنا
- تدقيق: المهندسة أسماء حمود
- تحرير: المهندس بشار الحجي