RC Deşarj Devresi

Serimizin bu yazısında RC deşarj devresini göreceğiz. Önceki RC şarj devresi öğreticisinde, bir kondansatörün, C’nin 5t olarak bilinen 5 zaman sabitine eşit bir süreye ulaşana kadar dirençten nasıl şarj edildiğini gördük ve daha sonra sabit bir besleme uygulandığı sürece tamamen şarj olmaya devam ediyor.

Bu tam şarjlı kondansatör şimdi DC akü besleme voltajından ayrılırsa, şarj işlemi sırasında biriken depolanan enerji, plakalarında süresiz olarak kalacaktır (ideal bir kondansatör varsayarak ve herhangi bir iç kaybı göz ardı ederek). Bağlantı terminalleri boyunca depolanan voltajı sabit bir değerde tutar.

Pil kısa devre ile değiştirilmişse, anahtar kapatıldığında kondansatör dirençten geri boşalır, r şimdi bir RC Deşarj devresine sahip olduğumuz için. Kondansatör akımını seri dirençten boşalttığında, kondansatörün içindeki depolanan enerji, aşağıda gösterildiği gibi sıfıra kadar çürüyen kondansatör boyunca Vc voltajı ile boşaltılır.

RC Deşarj Devresi

Önceki eğitimde gördüğümüz gibi, bir RC Deşarj devresinde zaman sabiti ( τ ) hala %63 değerine eşittir. Daha sonra, başlangıçta tam olarak şarj edilen bir RC Deşarj devresi için bir zaman sabiti olan 1t’den sonra kondansatördeki voltaj, başlangıç değerinin %63’ü kadar düşmüştür, bu da 1 – 0.63 = 0.37 veya nihai değerinin %37’sidir.

Bu nedenle, devrenin zaman sabiti, kondansatörün tamamen şarj edilmiş değerinin %63’üne kadar boşalması için geçen süre olarak verilir. Bu nedenle, bir RC deşarj devresi için bir zaman sabiti, son değerinin %37’sini temsil eden plakalar boyunca voltaj olarak verilir. Son değeri sıfır volttur (tamamen boşalmıştır) ve eğrimizde bu 0.37 Vs olarak verilir.

Kondansatör boşaldıkça, şarjını sabit bir oranda kaybetmez. Deşarj işleminin başlangıcında, devrenin başlangıç koşulları şunlardır: t = 0, ı = 0 ve q = q. kapasitör plakaları boyunca voltaj besleme voltajına eşittir ve VC = VS. Kapasitör plakaları boyunca t = 0’daki voltaj en yüksek değerde olduğundan, maksimum deşarj akımı bu nedenle RC devresi etrafında akar.

RC Deşarj Devresi Eğrileri

Anahtar ilk kapatıldığında, kondansatör resimde gösterildiği gibi boşalmaya başlar. RC Deşarj eğrisinin bozunma hızı başlangıçta daha diktir. Çünkü Deşarj hızı başlangıçta en hızlıdır ancak kondansatör yükü daha yavaş bir oranda kaybettiği için katlanarak daralır. Deşarj devam ettikçe, VC azalır ve daha az deşarj akımı ile sonuçlanır.

Önceki RC şarj devresinde, kondansatör C üzerindeki voltajın 0,7T’de 0,5Vc’ye eşit olduğunu ve kararlı durum tamamen deşarj değerine nihayet 5T’de ulaşıldığını gördük. Bir RC deşarj devresi için, deşarj periyodu sırasında zamanın bir fonksiyonu olarak kapasitör (VC) üzerindeki voltaj şu şekilde tanımlanır:

VC, kapasitör boyunca voltajdır.
VS besleme voltajdır.
t, besleme voltajının çıkarılmasından bu yana geçen süredir.
RC, RC Deşarj devresinin zaman sabitidir.
Önceki RC şarj devresinde olduğu gibi, bir RC deşarj devresinde bir kondansatörün kendisini bir zaman sabitine Deşarj için gereken sürenin şu şekilde verildiğini söyleyebiliriz:

Burada, R Ω ve Faradlarda C’dir.

Bu nedenle, aşağıdaki tabloda, belirli bir zaman sabiti için bir RC Deşarj devresindeki kondansatör için yüzde voltaj ve akım değerlerini gösterebiliriz.

RC Deşarj Tablosu

Bir RC deşarj devresi için boşaltma eğrisi üstel olduğundan, tüm pratik amaçlar için, beş zaman sabitinden sonra kapasitörün tamamen boşaldığı kabul edilir.

Dolayısıyla bir RC devresinin zaman sabiti, ne kadar hızlı şarj veya deşarj olduğunun bir ölçüsüdür.

RC Deşarj Devre Örneği

Bir kondansatör 10 volt’a kadar tamamen şarj edilir. Anahtar ilk kapatıldığında aşağıdaki RC Deşarj devresinin τ olan RC zaman sabitini gelin beraber hesaplayalım.

Zaman sabiti τ, saniye cinsinden t = R * c formülü kullanılarak bulunur.

Bu nedenle τ zaman sabiti şu şekilde verilir: T = R * C = 100k x 22uF = 2.2 saniye

a) 0.7 zaman sabitlerinde kondansatör boyunca voltaj ne kadar olacaktır?

0.7 zaman sabitlerinde ( 0.7 T ) VC = 0.5 Vc. Bu nedenle, Vc = 0. 5×10 V = 5 V

b) 1 zaman sabitinden sonra kapasitör boyunca voltaj ne kadar olacaktır?

1 zaman sabitinde ( 1T ) Vc = 0.37 Vc. Bu nedenle, Vc = 0. 37×10 V = 3.7 V

c) kondansatörün kendisini “tamamen boşaltması” ne kadar sürer (5 zaman sabitine eşittir)

1 zaman sabiti ( 1T) = 2.2 saniye. Bu nedenle, 5T = 5 x 2.2 = 11 saniye