ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรง ตัวเก็บประจุตอบสนองการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การแก้ไขตัวประกอบกำลัง การแก้ไข การกำจัดสัญญาณรบกวนออกจากสัญญาณ และอื่นๆ ตัวเก็บประจุทำงานโดยการสะสมประจุไฟฟ้าระหว่างแผ่นของพวกมันในช่วงเวลาสั้นๆ จากนั้นจะกระจายประจุเมื่อจำเป็น ด้วยวิธีนี้ ตัวเก็บประจุจะรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าในวงจร ซึ่งจะลดการเต้นเป็นจังหวะของแรงดันไฟฟ้าในวงจร
โครงร่าง:
วิธีการชาร์จตัวเก็บประจุ
การชาร์จประจุของตัวเก็บประจุนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของตัวเก็บประจุเป็นหลัก เนื่องจากมีตัวเก็บประจุบางตัวที่ใช้กับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น ซึ่งมักเรียกว่าตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ ในขณะที่วงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งมักเรียกว่าตัวเก็บประจุแบบไม่มีโพลาไรซ์ ดังนั้นวิธีการชาร์จสำหรับทั้งสองวิธีจึงแตกต่างกัน เนื่องจากวิธีหนึ่งมีแหล่งจ่ายไฟ DC และอีกวิธีหนึ่งมีแหล่งจ่ายไฟ AC
- การชาร์จตัวเก็บประจุ DC
- การชาร์จตัวเก็บประจุ AC
การชาร์จตัวเก็บประจุ DC
ตัวเก็บประจุกระแสตรงมีขั้วคงที่เมื่อกระแสตรงไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องชาร์จแหล่งจ่ายไฟกระแสตรง ตัวเก็บประจุกระแสตรงจะบล็อกการไหลของกระแสเมื่อประจุเต็ม เนื่องจากแผ่นทั้งสองของตัวเก็บประจุอิ่มตัว ในการชาร์จตัวเก็บประจุ DC มีสองวิธี:
วิธีที่ 1: ผ่านแบตเตอรี่พร้อมตัวต้านทาน
ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้าใช้เพื่อจำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการปกป้องอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อหากแรงดันหรือกระแสเกินค่าที่ปลอดภัย ในทำนองเดียวกัน การใช้ตัวต้านทานสำหรับชาร์จตัวเก็บประจุสามารถป้องกันไม่ให้ตัวเก็บประจุเสียหายได้จริงหากเชื่อมต่อแบตเตอรี่ไว้เป็นเวลานาน นอกจากนี้ ยังทำให้อัตราการชาร์จช้าลงอีกด้วย เพื่อป้องกันความเสียหายที่เกิดจากการชาร์จแบบเร็ว ขั้นตอนในการชาร์จตัวเก็บประจุโดยใช้ตัวต้านทานมีดังนี้
ขั้นตอนที่ 1: เชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับตัวต้านทาน
ขั้นแรก ตรวจสอบว่าตัวเก็บประจุที่คุณจะชาร์จหรือไม่ เนื่องจากตัวเก็บประจุบางตัวมาพร้อมกับตัวต้านทานในตัว และทำการค้นหาในเอกสารข้อมูลตัวเก็บประจุ หากไม่มีตัวต้านทานกับตัวเก็บประจุ ให้เชื่อมต่อตัวต้านทานกับตัวเก็บประจุแบบอนุกรมกับขั้วบวกของตัวเก็บประจุ:
ค่าของตัวต้านทานควรอยู่ที่ประมาณ 1,000 โอห์ม เนื่องจากยิ่งอิมพีแดนซ์สูง ประจุของตัวเก็บประจุก็จะยิ่งช้าลง ดังนั้นจึงมีโอกาสที่ตัวเก็บประจุจะเสียหายได้
ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับตัวเก็บประจุ
ขั้นแรก ให้เลื่อนแป้นหมุนของมัลติมิเตอร์และตั้งค่าเป็นแรงดันไฟฟ้า จากนั้นเชื่อมต่อขั้วบวกของตัวเก็บประจุเข้ากับโพรบบวกของมัลติมิเตอร์ และโพรบลบของมัลติมิเตอร์กับขั้วลบของตัวเก็บประจุ:
ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อแบตเตอรี่กับตัวเก็บประจุ
เมื่อเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับตัวเก็บประจุแล้ว ให้เชื่อมต่อแบตเตอรี่กับตัวเก็บประจุ จะดีกว่าถ้าคุณสามารถเพิ่มสวิตช์ไปที่แบตเตอรี่ได้ เนื่องจากคุณสามารถปิดสวิตช์ได้เมื่อชาร์จตัวเก็บประจุแล้ว แทนที่จะต้องดึงสายไฟซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายได้:
แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ไม่ควรสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของตัวเก็บประจุ และสำหรับการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่เขียนไว้บนตัวเก็บประจุ
ขั้นตอนที่ 4: ชาร์จตัวเก็บประจุด้วยแบตเตอรี่
เมื่อทุกอย่างเข้าที่แล้ว ให้เปิดสวิตช์แหล่งจ่ายไฟหรือเสียบสายบวกของแบตเตอรี่ บนมัลติมิเตอร์ คุณจะเห็นแรงดันไฟฟ้าเริ่มสูงขึ้น และทันทีที่แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุถึงระดับแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับแบตเตอรี่ แสดงว่าตัวเก็บประจุชาร์จเต็มแล้ว ตอนนี้ให้ปิดแหล่งจ่ายไฟโดยปิดสวิตช์หรือดึงสายบวกของแบตเตอรี่ออก
ตอนนี้คุณจะเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าบนมัลติมิเตอร์ลดลง และนั่นคือสาเหตุที่ทำให้ตัวเก็บประจุคายประจุ ค่าตัวเก็บประจุจะกระจายไปยังมัลติมิเตอร์
วิธีที่ 2: ผ่านแบตเตอรี่ด้วยหลอดไฟ
อีกวิธีในการชาร์จตัวเก็บประจุกระแสตรงคือการใช้หลอดไฟแทนตัวต้านทาน เนื่องจากไส้หลอดของหลอดไฟเป็นตัวต้านทานประเภทหนึ่งที่เรืองแสงได้เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน นอกจากนี้ วิธีการนี้ยังทำให้ง่ายต่อการตรวจจับว่าตัวเก็บประจุมีระดับแรงดันไฟฟ้าถึงระดับแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับแบตเตอรี่ในขณะที่ปิดอยู่หรือไม่ เนื่องจากทั้งตัวเก็บประจุและแบตเตอรี่มีศักยภาพเท่ากันเนื่องจากการหยุดการไหลของอิเล็กตรอน ดังนั้น หากต้องการชาร์จตัวเก็บประจุผ่านแบตเตอรี่โดยใช้หลอดไฟแบบไส้หลอด มีขั้นตอนดังนี้:
ขั้นตอนที่ 1: เชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับหลอดไฟ
ขั้นแรก ให้เชื่อมต่อขั้วบวกของหลอดไฟกับขั้วบวกของตัวเก็บประจุ และขั้วลบของตัวเก็บประจุกับขั้วลบของหลอดไฟ
ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับตัวเก็บประจุ
ขั้นแรก ให้เลื่อนแป้นหมุนของมัลติมิเตอร์และตั้งค่าเป็นแรงดันไฟฟ้า จากนั้นเชื่อมต่อขั้วบวกของตัวเก็บประจุเข้ากับโพรบบวกของมัลติมิเตอร์ และโพรบลบของมัลติมิเตอร์กับขั้วลบของตัวเก็บประจุ:
ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อแบตเตอรี่กับตัวเก็บประจุ
เมื่อเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับตัวเก็บประจุแล้ว ให้เชื่อมต่อแบตเตอรี่กับตัวเก็บประจุ จะดีกว่าถ้าคุณสามารถเพิ่มสวิตช์ไปที่แบตเตอรี่ได้ เนื่องจากคุณสามารถปิดสวิตช์ได้เมื่อชาร์จตัวเก็บประจุแล้ว แทนที่จะต้องดึงสายไฟซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายได้
ขั้นตอนที่ 4: ชาร์จตัวเก็บประจุด้วยแบตเตอรี่
เมื่อทุกอย่างเข้าที่แล้ว ให้เปิดสวิตช์แหล่งจ่ายไฟหรือเสียบสายบวกของแบตเตอรี่ บนมัลติมิเตอร์ คุณจะเห็นแรงดันไฟฟ้าเริ่มสูงขึ้น และทันทีที่แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุถึงระดับแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับแบตเตอรี่ แสดงว่าตัวเก็บประจุชาร์จเต็มแล้ว
นอกจากนี้หลอดไฟจะเริ่มเรืองแสง และความเข้มของหลอดไฟจะเพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกัน เมื่อแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุเริ่มมีศักยภาพเท่ากัน ความเข้มแสงของหลอดไฟจะเริ่มลดลง และหลอดไฟก็จะดับลงในที่สุด ตอนนี้ให้ปิดแหล่งจ่ายไฟโดยปิดสวิตช์หรือดึงสายบวกของแบตเตอรี่ออก
ตอนนี้คุณจะเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าบนมัลติมิเตอร์ลดลงและหลอดไฟเริ่มเรืองแสงเมื่อตัวเก็บประจุกำลังคายประจุ เมื่อหลอดไฟดับ แสดงว่าคาปาซิเตอร์ถูกคายประจุ
การชาร์จตัวเก็บประจุ AC
ความแตกต่างหลักระหว่างตัวเก็บประจุ AC และ DC ก็คือ ตัวเก็บประจุ AC ไม่มีขั้วใดๆ ในขณะที่ตัวเก็บประจุ DC มีขั้วคงที่ ยิ่งไปกว่านั้น ตัวเก็บประจุแบบ AC สามารถใช้แทนตัวเก็บประจุแบบ DC ได้เนื่องจากไม่มีขั้วคงที่ ดังนั้นในการชาร์จตัวเก็บประจุ AC เราสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟ AC และนี่คือขั้นตอนในการชาร์จตัวเก็บประจุ AC
ขั้นตอนที่ 1: เชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับตัวต้านทาน
ขั้นแรก ตรวจสอบว่าตัวเก็บประจุที่คุณจะชาร์จหรือไม่ เนื่องจากตัวเก็บประจุบางตัวมาพร้อมกับตัวต้านทานในตัว และทำการค้นหาในเอกสารข้อมูลตัวเก็บประจุ หากไม่มีตัวต้านทานกับตัวเก็บประจุ ให้เชื่อมต่อตัวต้านทานกับตัวเก็บประจุแบบอนุกรมกับขั้วบวกของตัวเก็บประจุ:
ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับตัวเก็บประจุ
ขั้นแรก ให้เลื่อนแป้นหมุนของมัลติมิเตอร์และตั้งค่าเป็นแรงดันไฟฟ้า จากนั้นเชื่อมต่อขั้วบวกของตัวเก็บประจุเข้ากับโพรบบวกของมัลติมิเตอร์ และโพรบลบของมัลติมิเตอร์กับขั้วลบของตัวเก็บประจุ:
ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ AC เข้ากับตัวเก็บประจุ
เมื่อเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับตัวเก็บประจุแล้ว ให้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ AC กับตัวเก็บประจุ ก่อนหน้านั้น ให้ปิดสวิตช์แหล่งจ่ายไฟเนื่องจากตัวเก็บประจุอาจเสียหายเนื่องจากการชาร์จไฟเกินหรือแรงดันไฟฟ้ากะทันหัน:
ขั้นตอนที่ 4: ชาร์จตัวเก็บประจุด้วยแหล่งจ่ายไฟ AC
เมื่อทุกอย่างเข้าที่แล้ว ให้เปิดสวิตช์แหล่งจ่ายไฟ และบนมัลติมิเตอร์ คุณจะเห็นแรงดันไฟฟ้าเริ่มเพิ่มขึ้นทันทีที่แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุถึงระดับแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ นั่นหมายความว่า ว่าตัวเก็บประจุชาร์จเต็มแล้ว ตอนนี้ปิดแหล่งจ่าย:
บันทึก: ขณะชาร์จตัวเก็บประจุ จะต้องระมัดระวังเป็นพิเศษ เนื่องจากตัวเก็บประจุเหล่านี้ไวต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าเล็กน้อย หากมีกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้ามากเกินไปผ่านตัวเก็บประจุ ก็จะเกิดความเสียหาย นอกจากนี้ หากต้องการลองวิธีการเหล่านี้ทั้งหมด ควรสวมอุปกรณ์นิรภัยตามที่จำเป็นเพื่อป้องกันการบาดเจ็บ
บทสรุป
ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นเปลือกโลก ซึ่งจากนั้นจะกระจายเข้าสู่วงจรเนื่องจากส่วนประกอบอื่นๆ ที่เชื่อมต่ออยู่ด้วย ตัวเก็บประจุมีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันเมื่อพูดถึงวงจร AC และ DC เช่นเดียวกับในวงจร DC ตัวเก็บประจุจะบล็อกการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อชาร์จเต็มแล้ว
ในทางกลับกัน ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวเก็บประจุยอมให้กระแสไหลสองทางซึ่งรองรับการใช้งานหลายอย่าง หากต้องการชาร์จตัวเก็บประจุ เพียงเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมแล้วเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ AC หรือ DC เป็นเวลาไม่เกิน 2 ถึง 3 วินาที ขึ้นอยู่กับประเภทของตัวเก็บประจุ