एक कॅपेसिटर हा एक विद्युत घटक आहे जो विद्युत क्षेत्रात ऊर्जा साठवतो. जरी ते इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये वापरले जात असले तरी, त्याचे वर्तन यांत्रिक मॉडेलद्वारे देखील स्पष्ट केले जाऊ शकते. कॅपेसिटरचे सर्वात जास्त वापरले जाणारे यांत्रिक प्रतिनिधित्व स्प्रिंग आहे कारण दोन्ही घटक ऊर्जा साठवतात आणि जेव्हा सिस्टम परिस्थिती बदलतात तेव्हा ते सोडतात.
ही अभियांत्रिकी तुलना मेकाट्रॉनिक्स, कंपन विश्लेषण, नियंत्रण-प्रणाली डिझाइन, इलेक्ट्रोमेकॅनिकल मॉडेलिंग आणि तांत्रिक शिक्षणासाठी उपयुक्त आहे. हे अभियंत्यांना विद्युत आणि यांत्रिक प्रणालींमध्ये ऊर्जा कशी हलते हे समजण्यास मदत करते.
कॅपेसिटरचे यांत्रिक प्रतिनिधित्व काय आहे?
सामाईक फोर्स-व्होल्टेज सादृश्यतेमध्ये, इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटर यांत्रिक स्प्रिंगशी संबंधित आहे. कॅपेसिटर विद्युत ऊर्जा साठवतो, तर स्प्रिंग लवचिक संभाव्य ऊर्जा साठवतो.
जेव्हा कॅपेसिटरवर व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा त्याच्या प्लेट्सवर इलेक्ट्रिक चार्ज जमा होतो. त्याचप्रमाणे, जेव्हा स्प्रिंगवर जोर लावला जातो तेव्हा स्प्रिंग संकुचित होते किंवा ताणले जाते. सर्किट किंवा यांत्रिक व्यवस्थेमुळे ती ऊर्जा सोडली जाईपर्यंत दोन्ही प्रणाली संचयित ऊर्जा राखून ठेवतात.
ही समानता स्प्रिंगला ऊर्जा संचयन आणि डायनॅमिक सिस्टम वर्तन स्पष्ट करण्यासाठी उपयुक्त यांत्रिक कॅपेसिटर मॉडेल बनवते.
कॅपेसिटर आणि स्प्रिंग: मूलभूत सादृश्य
कॅपेसिटर आणि स्प्रिंगमधील संबंध त्यांच्या ऊर्जा-संचय कार्यांद्वारे समजले जाऊ शकतात.
| विद्युत प्रणाली | यांत्रिक प्रणाली |
| कॅपेसिटर | वसंत |
| व्होल्टेज | सक्ती |
| इलेक्ट्रिक चार्ज | विस्थापन |
| क्षमता | यांत्रिक अनुपालन |
| विद्युत ऊर्जा | लवचिक संभाव्य ऊर्जा |
जास्त कॅपेसिटन्स असलेला कॅपेसिटर दिलेल्या व्होल्टेजवर जास्त चार्ज ठेवू शकतो. यांत्रिक मॉडेलमध्ये, अधिक सुसंगत स्प्रिंग दिलेल्या शक्ती अंतर्गत अधिक विस्थापन निर्माण करू शकते.
म्हणूनच यांत्रिक अनुपालन, केवळ स्प्रिंग कडकपणाऐवजी, सामान्यतः इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटन्सशी संबंधित आहे. ताठ स्प्रिंगमध्ये कमी अनुपालन असते, तर लवचिक स्प्रिंगमध्ये जास्त अनुपालन असते.
मेकॅनिकल कॅपेसिटर ऊर्जा कशी साठवते
पद यांत्रिक कॅपेसिटर विद्युत कॅपेसिटरशी तुलना करता येईल अशा प्रकारे ऊर्जा साठवून ठेवणाऱ्या आणि सोडणाऱ्या यांत्रिक घटकाचे किंवा प्रणालीचे वर्णन करण्यासाठी अनौपचारिकपणे वापरले जाते. साध्या स्प्रिंग मॉडेलमध्ये, स्प्रिंग संकुचित किंवा विस्तारित केल्यावर ऊर्जा साठवली जाते.
इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटरमध्ये साठवलेली ऊर्जा कॅपेसिटन्स आणि व्होल्टेजशी संबंधित असते. स्प्रिंगमध्ये साठवलेली ऊर्जा स्प्रिंगच्या कडकपणा आणि विस्थापनाशी संबंधित आहे. दोन्ही प्रकरणांमध्ये, संचयित ऊर्जा नंतर सिस्टममध्ये परत येऊ शकते.
उदाहरणार्थ, यांत्रिक उपकरणातील स्प्रिंग गती दरम्यान ऊर्जा शोषून घेतो आणि नंतर सोडू शकतो. इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये, कॅपेसिटर चार्जिंग दरम्यान चार्ज शोषून घेऊ शकतो आणि सर्किटला उर्जेची आवश्यकता असताना डिस्चार्ज करू शकतो.
यांत्रिक सादृश्य का उपयुक्त आहे
कॅपेसिटरचे यांत्रिक प्रतिनिधित्व अभियंत्यांना भिन्न दिसणाऱ्या परंतु समान गणिती तत्त्वांचे पालन करणाऱ्या प्रणालींची तुलना करण्यास मदत करते. एकात्मिक इलेक्ट्रिकल आणि मेकॅनिकल उपकरणे डिझाइन करताना हे विशेषतः मौल्यवान आहे.
अनुप्रयोगांमध्ये हे समाविष्ट आहे:
- इलेक्ट्रोमेकॅनिकल ॲक्ट्युएटर
- कंपन-नियंत्रण प्रणाली
- ऑटोमोटिव्ह निलंबन विश्लेषण
- रोबोटिक्स आणि गती-नियंत्रण उपकरणे
- सेन्सर आणि मापन उपकरणे
- लाउडस्पीकर आणि ध्वनिक प्रणाली
- ऊर्जा-कापणी उपकरणे
- नियंत्रण-प्रणाली सिम्युलेशन
मेकॅनिकल कॅपेसिटर मॉडेल वापरून, अभियंते संग्रहित ऊर्जा, ओलसरपणा, जडत्व आणि दोलन अधिक स्पष्टपणे दृश्यमान करू शकतात.
मेकॅनिकल मॉडेल्समध्ये कॅपेसिटर, रेझिस्टर आणि इंडक्टर
संपूर्ण विद्युत-यांत्रिक सादृश्यतेमध्ये सहसा तीन मूलभूत घटक समाविष्ट असतात.
कॅपेसिटर आणि स्प्रिंग
कॅपेसिटर विद्युत ऊर्जा साठवतो, तर स्प्रिंग यांत्रिक ऊर्जा साठवतो. निवडलेल्या सादृश्यामध्ये, कॅपेसिटन्स यांत्रिक अनुपालनाशी संबंधित आहे.
रेझिस्टर आणि डँपर
विद्युत रोधक उर्जा उष्णतेच्या रूपात नष्ट करतो. मेकॅनिकल डँपर अनेकदा घर्षण किंवा द्रव प्रतिकाराद्वारे, गती ऊर्जा नष्ट करतो. दोन्ही प्रणालीमध्ये वापरण्यायोग्य उर्जेचे प्रमाण कमी करतात.
प्रेरक आणि वस्तुमान
इलेक्ट्रिकल इंडक्टर चुंबकीय क्षेत्रात ऊर्जा साठवतो. यांत्रिक मॉडेलमध्ये, वस्तुमान हालचाल करताना गतीज ऊर्जा साठवते. दोन्ही घटक त्यांच्या संबंधित प्रवाह चलांमधील जलद बदलांना प्रतिकार करतात.
एकत्रितपणे, हे संबंध अभियंत्यांना समान भिन्न समीकरणे वापरून इलेक्ट्रिकल आणि मेकॅनिकल सिस्टीमचे मॉडेल तयार करण्यास अनुमती देतात.
मॉडेलिंग अधिवेशनांबद्दल महत्त्वाची सूचना
अभियंत्यांनी यांत्रिक कॅपेसिटरवर चर्चा करताना काळजी घ्यावी कारण भिन्न सादृश्य परंपरा इलेक्ट्रिकल आणि मेकॅनिकल व्हेरिएबल्स वेगवेगळ्या प्रकारे मॅप करू शकतात. एका सामान्य अधिवेशनात, कॅपेसिटर स्प्रिंगद्वारे दर्शविले जाते. दुसऱ्या मॉडेलिंग पध्दतीमध्ये, बल, वेग, व्होल्टेज आणि करंट कसे नियुक्त केले जातात यावर अवलंबून पत्रव्यवहार वेगळ्या प्रकारे व्यक्त केला जाऊ शकतो.
मुख्य मुद्दा म्हणजे एक समानता नियम निवडणे आणि संपूर्ण विश्लेषणामध्ये ते सातत्याने लागू करणे. मिक्सिंग कन्व्हेन्शन कडकपणा, अनुपालन, ओलसरपणा किंवा जडत्व बद्दल चुकीचे निष्कर्ष तयार करू शकतात.
व्यावहारिक अभियांत्रिकी संप्रेषणासाठी, मॉडेलच्या सुरुवातीला चल आणि समीकरणे परिभाषित करणे उपयुक्त आहे.
सिद्धांत पासून इलेक्ट्रॉनिक घटक निवड
कॅपेसिटरचे यांत्रिक प्रतिनिधित्व हे एक मौल्यवान शिक्षण आणि डिझाइन साधन आहे, परंतु वास्तविक कॅपेसिटरच्या निवडीसाठी विद्युत आवश्यकता देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे. महत्त्वाच्या घटकांमध्ये कॅपेसिटन्स मूल्य, रेट केलेले व्होल्टेज, डायलेक्ट्रिक प्रकार, सहिष्णुता, तापमान श्रेणी, समतुल्य मालिका प्रतिकार, ऑपरेटिंग वारंवारता, भौतिक आकार, जीवनकाळ आणि अनुप्रयोग वातावरण यांचा समावेश होतो.
वीज पुरवठा, मोटर-नियंत्रण उपकरणे, ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक ऑटोमेशन, संप्रेषण उपकरणे आणि ऊर्जा-स्टोरेज सर्किट्ससाठी, संपूर्ण सर्किट डिझाइननुसार योग्य कॅपेसिटर निवडले पाहिजे.
यांत्रिक कॅपेसिटर सादृश्य समजून घेतल्याने कॅपेसिटरचे वर्तन दृश्यमान करणे सोपे होते, तर काळजीपूर्वक तांत्रिक निवड अंतिम इलेक्ट्रॉनिक उत्पादन विश्वसनीयरित्या कार्य करते याची खात्री करते.
कॅपेसिटर सोर्सिंग, तांत्रिक समर्थन किंवा सानुकूलित इलेक्ट्रॉनिक घटक चौकशीसाठी, कृपया संपर्क साधा डीजीडीएक्स इलेक्ट्रॉनिक्स.
