Възможно ли е да се свържат паралелно два различни кондензатора. Различни видове свързване на кондензатори

Съдържание:

В електронни и радио вериги, паралелни и серийна връзкакондензатори. В първия случай връзката се осъществява без общи възли, а във втория случай всички елементи се комбинират в два възела и не се свързват с други възли, ако това не е предвидено предварително от схемата.

серийна връзка

Когато са свързани последователно, два или повече кондензатора са свързани в обща верига по такъв начин, че всеки предишен кондензатор е свързан със следващия само в една обща точка. Токът (i), зареждащ последователна верига от кондензатори, ще има една и съща стойност за всеки елемент, тъй като се движи само по единствения възможен път. Тази позиция се потвърждава от формулата: i = i c1 = i c2 = i c3 = i c4 .

Във връзка с същата стойностток, протичащ през кондензатори последователно, количеството заряд, натрупан от всеки от тях, ще бъде същото, независимо от капацитета. Това става възможно, тъй като зарядът, идващ от плочата на предишния кондензатор, се натрупва върху плочата на следващия елемент на веригата. Следователно количеството заряд за последователно свързани кондензатори ще изглежда така: Q общо \u003d Q 1 \u003d Q 2 \u003d Q 3.

Ако разгледаме три кондензатора C 1, C 2 и C 3, свързани в последователна верига, се оказва, че средният кондензатор C 2 при DCе електрически изолиран от общата верига. В крайна сметка стойността на ефективната площ на плочите ще бъде намалена до площта на кондензаторните плочи с най-малки размери. Пълното запълване на плочите с електрически заряд прави невъзможно продължаването на преминаването на тока през него. В резултат на това токът спира в цялата верига и съответно спира зареждането на всички други кондензатори.

Общото разстояние между плочите при последователно свързване е сумата от разстоянията между плочите на всеки елемент. В резултат на свързване в серийна верига, единичен голям кондензатор, чиято площ на плочите съответства на плочите на елемента с минимален капацитет. Разстоянието между плочите е равно на сумата от всички разстояния във веригата.

Спадът на напрежението във всеки кондензатор ще бъде различен в зависимост от капацитета. Тази позиция се определя от формулата: C \u003d Q / V, в която капацитетът е обратно пропорционален на напрежението. Така, когато капацитетът на кондензатора намалява, върху него пада по-високо напрежение. Общият капацитет на всички кондензатори се изчислява по формулата: 1/C общо = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3.

основна характеристикатакава схема е да мине електрическа енергиясамо в една посока. Следователно във всеки кондензатор текущата стойност ще бъде една и съща. Всяко устройство за съхранение в последователна верига съхранява еднакво количество енергия, независимо от капацитета. Това означава, че капацитетът може да бъде възпроизведен поради енергията, присъстваща в съседното устройство.

Онлайн калкулатор за изчисляване на капацитета на последователно свързани кондензатори електрическа верига.

смесена връзка

Паралелно свързване на кондензатори

Паралелно е такава връзка, при която кондензаторите са свързани помежду си с два контакта. Така няколко елемента могат да бъдат свързани едновременно в една точка.

Този тип връзка ви позволява да формирате един кондензатор с големи размери, чиято площ на плочите ще бъде равна на сумата от площите на плочите на всеки отделен кондензатор. Поради факта, че е пряко пропорционална на площта на плочите, общият капацитет е общо количествовсички паралелно свързани капацитети на кондензатори. Тоест C общо \u003d C 1 + C 2 + C 3.

Тъй като потенциалната разлика възниква само в две точки, тогава същото напрежение ще падне върху всички кондензатори, свързани паралелно. Токът във всеки от тях ще бъде различен, в зависимост от стойността на капацитета и напрежението. По този начин, последователно и паралелна връзкаприложен в различни схеми, ви позволява да регулирате различни параметри в определени области. Благодарение на това се получават необходимите резултати от работата на цялата система като цяло.

Много начинаещи ентусиасти на електрониката в процеса на сглобяване на домашно устройство имат въпроса: „Как да свържете правилно кондензаторите?“

Изглежда, защо е необходимо това, защото ако на електрическа схемае посочено, че на това място на веригата трябва да се инсталира кондензатор от 47 микрофарда, което означава, че го вземаме и го поставяме. Но трябва да признаете, че в работилницата дори на запален електронен инженер може да няма кондензатор с необходимия рейтинг!

Подобна ситуация може да възникне при ремонт на всяко устройство. Например, необходим е електролитен кондензатор с капацитет 1000 микрофарада и само два или три на 470 микрофарада са под ръка. Задайте 470 микрофарада, вместо предписаните 1000? Не, това не винаги е позволено. И така, как да бъдем? Отидете на радио пазара за няколко десетки километра и купете липсващата част?

Как да излезем от тази ситуация? Можете да свържете няколко кондензатора и в резултат да получите капацитета, от който се нуждаем. В електрониката има два начина за свързване на кондензатори: паралелени последователен.

В действителност изглежда така:

Паралелна връзка

Принципна схема на паралелно свързване

серийна връзка

Принципна схема на серийно свързване

Също така е възможно да се комбинира паралелно и последователно свързване. Но на практика това едва ли ще ви бъде полезно.

Как да изчислим общия капацитет на свързаните кондензатори?

Няколко прости формули ще ни помогнат за това. Не се колебайте, ако се занимавате с електроника, тогава тези прости формули рано или късно ще ви помогнат.

Общ капацитет на паралелно свързани кондензатори:

C 1 - капацитетът на първия;

C 2 - капацитетът на втория;

C 3 - капацитетът на третия;

C N - капацитет н-ти кондензатор;

C total - общият капацитет на композитния кондензатор.

Както можете да видите, с паралелно свързване на капацитета, просто трябва да добавите!

внимание!Всички изчисления трябва да се правят в едни и същи единици. Ако извършваме изчисления в микрофаради, тогава трябва да посочите капацитета C1, C2в микрофаради. Резултатът също се получава в микрофаради. Това правило трябва да се спазва, в противен случай грешките не могат да бъдат избегнати!

За да не направите грешка при преобразуването на микрофаради в пикофаради и нанофаради в микрофаради, трябва да знаете съкратеното обозначение на числовите стойности. За това ще ви помогне и таблица. Той показва префиксите, използвани за кратък запис и множителите, с които можете да преизчислите. Прочетете повече за това.

Капацитетът на два последователно свързани кондензатора може да се изчисли по различна формула. Ще бъде малко по-сложно:

внимание!Тази формула е валидна само за два кондензатора! Ако има повече, тогава ще е необходима различна формула. Това е по-объркващо и всъщност не винаги е полезно.

Или същото, но по-ясно:

Ако извършите няколко изчисления, ще видите, че когато са свързани последователно, полученият капацитет винаги ще бъде по-малък от най-малкия, включен в тази верига. Какво означава? И това означава, че ако свържете последователно кондензатори с капацитет от 5, 100 и 35 пикофарада, тогава общият капацитет ще бъде по-малък от 5.

В случай, че се използват кондензатори с еднакъв капацитет за последователно свързване, тази тромава формула магически се опростява и приема формата:

Ето, вместо писмо М задайте броя на кондензаторите и C1е капацитетът му.

Също така си струва да запомните едно просто правило:

Когато два кондензатора с еднакъв капацитет са свързани последователно, полученият капацитет ще бъде половината от капацитета на всеки от тях.

По този начин, ако свържете два кондензатора последователно, всеки с капацитет от 10 нанофарада, резултатът ще бъде 5 нанофарада.

Няма да оставим думите да изчезнат, а проверете кондензатора чрез измерване на капацитета и на практика ще потвърдим правилността на показаните тук формули.

Вземете два филмови кондензатора. Едната за 15 нанофарада (0,015 микрофарада), а другата за 10 нанофарада (0,01 микрофарада) Нека ги свържем последователно. Сега вземете мултицет Виктор VC9805+ и измерете общия капацитет на двата кондензатора. Ето какво получаваме (вижте снимката).

Измерване на капацитет при серийна връзка

Капацитетът на композитния кондензатор беше 6 нанофарада (0,006 микрофарада).

И сега ще направим същото, но за паралелна връзка. Нека проверим резултата с помощта на същия тестер (вижте снимката).

Измерване на капацитет при паралелно свързване

Както можете да видите, при паралелно свързване капацитетът на двата кондензатора се е развил и е 25 нанофарада (0,025 микрофарада).

Какво още трябва да знаете, за да свържете правилно кондензаторите?

Първо, не забравяйте, че има друг важен параметър, като номиналното напрежение.

Когато кондензаторите са свързани последователно, напрежението между тях се разпределя обратно пропорционално на техния капацитет. Ето защо има смисъл при последователно свързване да се използват кондензатори с номинално напрежение, равно на това, което има кондензаторът, вместо който да поставим композитен.

Ако се използват кондензатори с еднакъв капацитет, тогава напрежението между тях ще бъде разделено по равно.

За електролитни кондензатори.

Последователно свързване на електролити

Диаграма на серийно свързване

Също така не забравяйте за номиналното напрежение. Когато са свързани паралелно, всеки от включените кондензатори трябва да има същото номинално напрежение, както ако поставим един кондензатор във веригата. Тоест, ако трябва да инсталирате кондензатор с номинално напрежение от 35 волта и капацитет от например 200 микрофарада, тогава вместо него можете да свържете два кондензатора от 100 микрофарада и 35 волта паралелно. Ако поне един от тях има по-ниско номинално напрежение (например 25 волта), тогава той скоро ще се провали.

За композитен кондензатор е желателно да се изберат кондензатори от същия тип (филм, керамика, слюда, метална хартия). Най-добре би било те да бъдат взети от една и съща партида, тъй като в този случай разминаването на параметрите ще бъде малко.

Разбира се, възможно е и смесено (комбинирано) свързване, но на практика не се използва (не съм виждал). Изчисляването на капацитета със смесена връзка обикновено отива при тези, които решават задачи по физика или издържат изпити :)

Тези, които сериозно се интересуват от електроника, определено трябва да знаят как правилно да свързват резистори и да изчисляват общото им съпротивление!

Електрическите кондензатори се използват широко в електронното оборудване. Те са водещи по отношение на броя на приложенията в блоковете на оборудването и по някои критерии са на второ място след резисторите. Кондензаторите присъстват във всяко електронно устройство и нуждата от тях в съвременната електроника непрекъснато нараства. Наред със съществуващата широка гама, продължава разработването на нови типове, които са с подобрени електрически и експлоатационни характеристики.

Кондензаторът е елемент от електрическа верига, който се състои от проводими електроди, изолирани един от друг с диелектрик.

Кондензаторите се отличават с капацитет, а именно съотношението на заряда към потенциалната разлика, която се предава от този заряд.

AT международна система SI Капацитетът на кондензатора се приема като единица капацитет.с увеличаване на потенциала с един волт, когато се придаде заряд на една висулка. Тази единица се нарича фарад. Той е твърде голям за практическа употреба. Поради това е обичайно да се използват по-малки единици като пикофарад (pF), нанофарад (nF) и микрофарад (µF).

Групи по вид диелектрик

Диелектриците се използват за изолиране на плочи една от друга. Изработени са от органични и неорганични материали. Често като диелектрик се използват оксидни филми от метали.

Според вида на диелектрика елементите се разделят на групи:

органични;
неорганични;
газообразен;
оксид.

Елементите с органичен диелектрик се правят чрез навиване на тънки ленти от специална хартия или филм. Също използвайте комбиниран диелектрикс фолио или метализирани електроди. Такива елементи могат да бъдат както с високо напрежение (над 1600 V), така и с ниско напрежение (до 1600 V).

В продуктите с неорганичен диелектрик се използват керамика, слюда, стъкло и стъклокерамика, стъклен емайл. Техните плочи се състоят от тънък слой метал, който се нанася върху диелектрика чрез метализация. Има високо напрежение, ниско напрежение и потискане на шума.

Като газообразен диелектрик се използва сгъстен газ (фреон, азот, серен хексафлуорид), въздух или вакуум. По естеството на промяната в капацитета и изпълняваната функция такива елементи са постоянни и променливи.

Най-широко използваните елементи с вакуумен диелектрик. Те имат голям специфичен капацитет (в сравнение с газообразен диелектрик) и по-висока диелектрична якост. Елементи с вакуумен диелектрик имат стабилност на параметритес температурни промени в околната среда.

Обхват - предавателни устройства, работещи на къси, средни и дълги вълни с честота до 30-80 MHz.

Елементите с оксиден диелектрик са:

с общо предназначение;
ракети-носители;
импулс;
неполярен;
висока честота;
потискане на смущенията.

Диелектрикът е оксиден слой, който се нанася върху анода чрез електрохимични средства.

Конвенции

Елементите се означават със съкратена и пълна система.

С намалена система са написани букви и цифри, където буквата показва подкласа, числото показва групата, в зависимост от използвания диелектрик. Третият елемент указва регистрационния номер на вида продукт.

На пълен символпараметрите и характеристиките са посочени в следната последователност:

символично обозначение на дизайна на продукта;
номинално напрежение на продукта;
номинален капацитет на продукта;
допустимо отклонение на капацитета;
температурна стабилност на капацитета на продукта;
номинален реактивна мощностпродукти.

Избор на деноминация

Кондензаторите могат да бъдат свързани един към друг по различни начини.

На практика често възникват ситуации, когато при инсталиране на верига или подмяна на дефектен елемент е необходимо да се използва ограничен брой радиокомпоненти. Не винаги е възможно да се намерят елементите на желаната деноминация.

В този случай е необходимо да се използва последователно и паралелно свързване на кондензатори.

При паралелна веригавръзки, техните общата стойност ще бъде сумата от капацитетите отделни елементи. С тази схема на свързване всички облицовки на елементите са свързани в групи. Един от изходите на всеки елемент е свързан към една група, а другият изход към друга група.

При което напрежението на всички плочи ще бъде еднаквотъй като всички групи са свързани към едно и също захранване. Всъщност се получава един капацитет, общата стойност на всички капацитети в дадена верига.

За да получите голям капацитет, се използва паралелно свързване на кондензатора.

Например, трябва да свържете трифазен двигател към еднофазна мрежа 220 V. За режим на работа на двигателя е необходим капацитет от 135 микрофарада. Много е трудно да го намерите, но можете да го получите, като използвате паралелно свързване на елементи на 5, 30 и 100 микрофарада. В резултат на добавянето получаваме необходимата единица от 135 микрофарада.

Серийно свързване на кондензатори

Използва се последователно свързване на кондензатори, ако е необходимо да се получи капацитет, по-малък от капацитета на елемента. Такива елементи издържат на по-високо напрежение. Когато кондензаторите са свързани последователно, реципрочната стойност на общия капацитет е равна на сумата от реципрочните стойности на отделните елементи. За да се получи необходимата стойност, са необходими определени кондензатори, чието последователно свързване ще даде необходимата стойност.

Серийното свързване се отнася за случаите, когато два или повече елемента са под формата на верига, като всеки от тях е свързан с другия само в една точка. Защо кондензаторите са поставени така? Как да го направя правилно? Какво трябва да знаете? Какви са характеристиките на серийното свързване на кондензатори на практика? Каква е формулата за резултата?

Какво трябва да знаете за правилната връзка?

Уви, не всичко е толкова лесно да се направи тук, колкото може да изглежда. Много начинаещи смятат, че ако схематичният чертеж казва, че е необходим елемент от 49 микрофарада, тогава е достатъчно просто да го вземете и да го инсталирате (или да го замените с еквивалентен). Но е трудно да се намерят необходимите параметри дори в професионална работилница. И какво, ако няма необходимите елементи? Да кажем, че има такава ситуация: имате нужда от кондензатор за 100 микрофарада, но има няколко парчета за 47. Не винаги е възможно да го доставите. Да отидете на радио пазара за един кондензатор? Не е задължително. Ще бъде достатъчно да свържете няколко елемента. Има два основни начина: последователно и паралелно свързване на кондензатори. Тук ще говорим за първия. Но ако говорим за серийното свързване на намотката и кондензатора, тогава няма специални проблеми.

Защо го правят?

Когато се извършват такива манипулации с тях, електрическите заряди на плочите на отделните елементи ще бъдат равни: KE \u003d K 1 \u003d K 2 \u003d K 3. KE е крайният капацитет, K е пропускателната стойност на кондензатора. Защо така? Когато зарядите идват от източника на енергия към външните пластини, тогава стойността може да се прехвърли към вътрешните, което е стойността на елемента с най-малки параметри. Тоест, ако вземете кондензатор от 3 uF и след това го свържете към 1 uF, тогава крайният резултат ще бъде 1 uF. Разбира се, на първия ще бъде възможно да се наблюдава стойност от 3 микрофарада. Но вторият елемент няма да може да премине толкова много и ще отреже всичко, което е повече от необходимата стойност, оставяйки повече капацитет на оригиналния кондензатор. Нека да разгледаме какво трябва да се изчисли при последователно свързване на кондензатори. Формула:

OE - общ капацитет;
H - напрежение;
КЕ - краен капацитет.

Какво още трябва да знаете, за да свържете правилно кондензаторите?

Като начало не забравяйте, че освен капацитет, те имат и номинално напрежение. Защо? При последователно свързване напрежението се разпределя обратно пропорционално на техните капацитети помежду си. Следователно има смисъл да се използва този подход само в случаите, когато всеки кондензатор може да осигури минимално необходимите работни параметри. Ако се използват елементи с еднакъв капацитет, тогава напрежението между тях ще бъде разделено по равно. Също така едно предупреждение относно електролитните кондензатори: когато работите с тях, винаги внимателно контролирайте полярността им. Защото, ако този фактор се пренебрегне, последователното свързване на кондензатори може да доведе до редица нежелани ефекти. И е добре, ако всичко е ограничено само до разграждането на тези елементи. Не забравяйте, че кондензаторите съхраняват ток и ако нещо се обърка, в зависимост от веригата, може да се създаде прецедент, при който други компоненти на веригата ще се повредят.

Ток в последователно свързване

Защото той има само един възможен пътпоток, той ще има една и съща стойност за всички кондензатори. В този случай размерът на натрупания заряд навсякъде има еднаква стойност. Не зависи от капацитета. Вижте схемата за серийно свързване на всеки кондензатор. Дясната подплата на първата е свързана с лявата на втората и т.н. Ако се използва повече от 1 елемент, тогава някои от тях ще бъдат изолирани от общата верига. Така ефективната площ на плочите става по-малка и се равнява на параметрите на най-малкия кондензатор. Какво физическо явление стои в основата на този процес? Факт е, че веднага щом кондензаторът се напълни с електрически заряд, той престава да пропуска ток. И тогава не може да тече през цялата верига. Останалите кондензатори в този случай също няма да могат да се зареждат.

Спад на напрежението и общ капацитет

Всеки елемент малко по малко разсейва напрежението. Като се има предвид, че капацитетът е обратно пропорционален на него, колкото по-малък е, толкова по-голям ще бъде спадът. Както бе споменато по-рано, кондензаторите, свързани последователно, имат еднакъв електрически заряд. Следователно, когато разделяме всички изрази на общо значениеможете да получите уравнение, което ще покаже целия капацитет. При това последователно и паралелно свързване на кондензатори се различават значително.

Пример #1

Нека използваме формулите, представени в статията, и да изчислим няколко практически задачи. Така че имаме три кондензатора. Капацитетът им е: C1 = 25 uF, C2 = 30 uF и C3 = 20 uF. Те са свързани последователно. Трябва да намерим общия им капацитет. Използвайте съответното уравнение 1/C: 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. Превеждаме в микрофаради, а общият капацитет на кондензатора, когато е свързан последователно (и групата в този случай се счита за един елемент) е приблизително 8,11 микрофарада.

Пример #2

Нека решим още един проблем, за да консолидираме развитието. Има 100 кондензатора. Капацитетът на всеки елемент е 2 микрофарада. Необходимо е да се определи общият им капацитет. Необходимо е да се умножи техният брой по характеристиката: 100 * 2 \u003d 200 микрофарада. И така, общият капацитет на кондензатора, когато е свързан последователно, е 200 микрофарада. Както можете да видите, нищо сложно.

Заключение

Така че сме работили теоретични аспекти, анализира формулите и характеристиките на правилното свързване на кондензатори (последователно) и дори реши няколко проблема. Бих искал да напомня на читателите да не изпускат от поглед влиянието номинално напрежение. Също така е желателно да се избират елементи от същия тип (слюда, керамика, метална хартия, филм). Тогава последователното свързване на кондензатори може да ни даде най-голям полезен ефект.

В тази статия ще се опитаме да обхванем темата за свързване на кондензатори. различни начини. От статията за резисторните връзки знаем, че има серия, паралел и смесена връзка, същото правило важи и за тази статия. Кондензаторът (от латинските думи “condensare” - “уплътнявам”, “уплътнявам”) е много разпространено електрическо устройство.

Това са два проводника (плочи), между които има изолационен материал. Ако към него се приложи напрежение (U), тогава върху неговите проводници ще се натрупа електрически заряд (Q). Основната му характеристика е капацитет (C). Свойствата на кондензатора се описват с уравнението Q = UC, зарядът на плочите и напрежението са право пропорционални един на друг.

Символ на кондензатор на диаграмата

Нека към кондензатора се приложи променливо напрежение. Зарежда се с повишаване на напрежението, електрическият заряд на плочите се увеличава. Ако напрежението намалее, тогава зарядът на неговите пластини също намалява и той се разрежда.

От това следва, че по проводниците, свързващи кондензатора с останалата част от веригата, електричествотече, когато напрежението в кондензатора се промени. Няма значение какво се случва в диелектрика между проводниците. Силата на тока е равна на общия заряд, протичащ за единица време през проводника, свързан към кондензатора. Зависи от неговия капацитет и скоростта на промяна на захранващото напрежение.

Капацитетът зависи от характеристиките на изолацията, както и от размера и формата на проводника. Единицата за измерване на капацитета на кондера е фарад (F), 1 F = 1 C / V. На практика обаче капацитетът често се измерва в микро (10-6) или пико (10-12) фарада.

Кондензаторите се използват главно за изграждане на честотно зависими вериги, за получаване на мощен къс електрически импулс, където е необходимо да се съхранява енергия. Чрез промяна на свойствата на пространството между плочите те могат да се използват за измерване на нивото на течността.

Паралелна връзка

Паралелно свързване е свързване, при което изводите на всички кондензатори имат две общи точки - нека ги наречем вход и изход на веригата. Така че всички входове се комбинират в една точка, а всички изходи в друга, напреженията на всички кондензатори са равни:

Паралелното свързване включва разпределението на заряда, получен от източника върху плочите на няколко кондензатора, което може да бъде написано, както следва:

Тъй като напрежението на всички кондензатори е еднакво, зарядите на техните пластини зависят само от капацитета:

Общият капацитет на паралелна група кондензатори:

Общият капацитет на такава група кондензатори е равен на сумата от капацитетите, включени във веригата.

Кондензаторните банки се използват широко за увеличаване на мощността и стабилността на захранващите системи в електропроводите. В същото време цената на по-мощните линейни елементи може да бъде намалена. Увеличава се стабилността на работата на електропроводите, устойчивостта на електропроводите към повреди и претоварвания.

серийна връзка

Серийното свързване на кондензатори е тяхното свързване директно един след друг без разклоняване на проводника. От източника на напрежение зарядите влизат в плочите на първия и последния във веригата на кондензатора.

Поради електростатична индукция върху вътрешните плочи на съседни кондензатори, зарядът се изравнява върху електрически свързаните плочи на съседни кондензатори, следователно върху тях се появяват електрически заряди с еднаква величина и противоположен знак.

При такава връзка електрическите заряди на плочите на отделните тръбопроводи са равни по големина:

Общо напрежение за цялата верига:

Очевидно напрежението между проводниците за всеки кондензатор зависи от натрупания заряд и капацитет, т.е.:

Следователно, еквивалентният капацитет на последователна верига е:

От това следва, че реципрочната стойност на общия капацитет е равна на сумата от реципрочните стойности на капацитетите на отделните кондензатори:

смесена връзка

Смесена връзка на кондензатори е връзка, при която има едновременно последователна и паралелна връзка. За да разберем по-подробно, нека разгледаме тази връзка с пример:

Фигурата показва, че два кондензатора са свързани последователно отгоре и отдолу и два паралелно. Можете да изведете формула от горните съединения:

Основата на всяка радиотехника е кондензатор, той се използва в голямо разнообразие от вериги - това са както захранвания, така и приложения за аналогови сигналисъхранение на данни и в телекомуникациите за регулиране на честотата.