Capacité d'un système de condensateurs avec une connexion mixte. Différents types de connexion de condensateurs

ÉTUDE DU RACCORDEMENT SÉRIE, PARALLÈLE ET MIXTE DE CONDENSATEURS

Objectif: Apprenez à fabriquer des batteries de condensateurs et à déterminer leur capacité.

Partie théorique

Connexion de condensateurs en parallèle

À circuit parallèle connexion, toutes les plaques de condensateur sont connectées en deux groupes, avec une sortie de chaque condensateur connectée à un groupe avec d'autres, et la seconde à un autre. Exemple illustratif connexion parallèle et schéma

sur l'image

Tout connecté en parallèle les condensateurs sont connectés à la même source de tension, il y a donc deux points de différence de potentiel ou de tension sur eux. Toutes les bornes des condensateurs auront exactement la même tension.

Lorsqu'ils sont connectés en parallèle, tous les condensateurs forment ensemble fondamentalement une capacité, dont la valeur sera égale à la somme de toutes les capacités des condensateurs connectés dans le circuit. À connexion parallèle Un courant différent traversera chacun des condensateurs, qui dépendra de la valeur de la capacité de chacun d'eux. Plus la capacité est élevée, plus plus actuel le traverser.

Connexion parallèle très courant dans la vie. Avec lui, vous pouvez collecter toute capacité nécessaire à partir d'un groupe de condensateurs. Par exemple, pour démarrer un moteur triphasé en réseau monophasé 220 Volts À la suite des calculs, vous avez reçu qu'une capacité de travail de 125 microfarads est nécessaire. Vous ne trouverez pas une telle capacité de condensateurs en vente. Afin d'obtenir la capacité requise, vous devrez acheter et connecter en parallèle 3 condensateurs, un pour 100 microfarads, le second pour 20 et le troisième pour 5 microfarads.

Connecter des condensateurs en série

Lorsqu'il est connecté en série condensateurs, chacune des armatures n'est reliée qu'en un point à une armature de l'autre condensateur. Il s'avère une chaîne de condensateurs. Les deux dernières sorties sont reliées à une source de courant, grâce à quoi les charges électriques sont redistribuées entre elles. Les charges sur toutes les plaques intermédiaires sont de même amplitude, en alternance de signe.

Le même courant traverse tous les condensateurs connectés en série, car il n'a pas d'autre chemin.
La capacité totale sera limité par la surface des plaques de la plus petite taille, car dès que le condensateur de plus petite capacité sera complètement chargé, toute la chaîne cessera de faire passer du courant et la charge du reste sera interrompue. Est-ce calculé

os selon cette formule :

Mais à coups successifs connexion augmente la distance (ou isolation) entre les plaques à une valeur égale à la somme des distances entre les plaques de tous les condensateurs connectés en série. Par exemple, si vous prenez deux condensateurs avec une tension de fonctionnement de 200 volts et que vous les connectez en série, l'isolation entre leurs plaques peut supporter 1000 volts lorsqu'elle est connectée au circuit.

De ce qui précède, on peut conclure, qui doivent être connectés en série :

1. Pour obtenir condensateur plus petit équivalent.

2. Si vous avez besoin d'un conteneur fonctionnant à des tensions plus élevées.

3. Pour créer diviseur de tension capacitif, qui vous permet d'obtenir une tension plus basse à partir d'une tension plus élevée.

En pratique, pour obtenir le premier et le second, il suffit d'acheter un condensateur avec la capacité ou la tension de fonctionnement requise. Par conséquent, cette méthode de connexion dans la vie ne se produit pas.

Contenu:

Dans les circuits électroniques et radio, parallèles et connexion série condensateurs. Dans le premier cas, la connexion est effectuée sans aucun nœud commun, et dans le second cas, tous les éléments sont combinés en deux nœuds et ne sont pas connectés à d'autres nœuds, si cela n'est pas prévu à l'avance par le schéma.

connexion série

Lorsqu'ils sont connectés en série, deux condensateurs ou plus sont connectés dans un circuit commun de telle sorte que chaque condensateur précédent est connecté au suivant en un seul point commun. Le courant (i) chargeant un circuit série de condensateurs aura la même valeur pour chaque élément, puisqu'il ne parcourt que le seul chemin possible. Cette position est confirmée par la formule : i = i c1 = i c2 = i c3 = i c4 .

En connexion avec la même valeur courant traversant des condensateurs en série, la quantité de charge accumulée par chacun d'eux sera la même, quelle que soit la capacité. Cela devient possible, puisque la charge provenant de la plaque du condensateur précédent s'accumule sur la plaque de l'élément de circuit suivant. Par conséquent, la quantité de charge pour les condensateurs connectés en série ressemblera à ceci: Q total \u003d Q 1 \u003d Q 2 \u003d Q 3.

Si l'on considère trois condensateurs C 1, C 2 et C 3 connectés en série, il s'avère que le condensateur moyen C 2 à CC est isolé électriquement du circuit commun. En fin de compte, la valeur de la surface effective des plaques sera réduite à la surface des plaques de condensateur avec les plus petites dimensions. Le remplissage complet des plaques avec une charge électrique rend impossible la poursuite du passage du courant à travers celle-ci. En conséquence, le flux de courant s'arrête dans tout le circuit et la charge de tous les autres condensateurs s'arrête en conséquence.

La distance totale entre les plaques en connexion série est la somme des distances entre les plaques de chaque élément. En raison de la connexion dans un circuit série, un seul gros condensateur, dont la surface des plaques correspond aux plaques de l'élément avec la capacité minimale. La distance entre les plaques est égale à la somme de toutes les distances de la chaîne.

La chute de tension aux bornes de chaque condensateur sera différente, en fonction de la capacité. Cette position est déterminée par la formule: C \u003d Q / V, dans laquelle la capacité est inversement proportionnelle à la tension. Ainsi, lorsque la capacité du condensateur diminue, une tension plus élevée tombe à ses bornes. La capacité totale de tous les condensateurs est calculée par la formule : 1/C total = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3.

caractéristique principale un tel régime est de passer énergie électrique seulement dans un sens. Par conséquent, dans chaque condensateur, la valeur actuelle sera la même. Chaque dispositif de stockage dans un circuit en série stocke une quantité égale d'énergie, quelle que soit sa capacité. C'est-à-dire que la capacité peut être reproduite en raison de l'énergie présente dans le lecteur voisin.

Calculatrice en ligne pour calculer la capacité des condensateurs connectés en série dans circuit électrique.

connexion mixte

Connexion parallèle des condensateurs

Parallèle est une telle connexion dans laquelle les condensateurs sont connectés les uns aux autres par deux contacts. Ainsi, plusieurs éléments peuvent être connectés à la fois en un point.

Ce type de connexion vous permet de former un seul condensateur avec grandes tailles, dont la surface des plaques sera égale à la somme des surfaces des plaques de chaque condensateur individuel. Du fait qu'elle est directement proportionnelle à la surface des plaques, la capacité totale est quantité totale toutes les capacités des condensateurs connectés en parallèle. C'est-à-dire C total \u003d C 1 + C 2 + C 3.

Étant donné que la différence de potentiel ne se produit qu'en deux points, la même tension tombera sur tous les condensateurs connectés en parallèle. Le courant dans chacun d'eux sera différent, en fonction de la valeur de la capacité et de la tension. Ainsi, cohérent et connexion parallèle appliqué en divers régimes, vous permet de régler divers paramètres dans certaines zones. De ce fait, les résultats nécessaires du travail de l'ensemble du système dans son ensemble sont obtenus.

Les condensateurs électriques sont largement utilisés dans les équipements électroniques. Ils sont en tête en termes de nombre d'applications dans les blocs d'équipement et, selon certains critères, ne sont en second lieu que les résistances. Les condensateurs sont présents dans tout appareil électronique et leur besoin dans l'électronique moderne ne cesse de croître. Parallèlement à la large gamme existante, le développement de nouveaux types se poursuit, qui ont amélioré les caractéristiques électriques et opérationnelles.

Un condensateur est un élément d'un circuit électrique constitué d'électrodes conductrices isolées les unes des autres par un diélectrique.

Les condensateurs se distinguent par leur capacité, c'est-à-dire par le rapport de la charge à la différence de potentiel transmise par cette charge.

À système international SI La capacité d'un condensateur est considérée comme une unité de capacité. avec une augmentation de potentiel d'un volt lorsqu'une charge d'un pendentif est transmise. Cette unité s'appelle le farad. Il est trop grand pour une utilisation pratique. Par conséquent, il est courant d'utiliser des unités plus petites telles que le picofarad (pF), le nanofarad (nF) et le microfarad (µF).

Groupes par type de diélectrique

Les diélectriques sont utilisés pour isoler les plaques les unes des autres. Ils sont fabriqués à partir de matériaux organiques et inorganiques. Souvent, des films d'oxyde de métaux sont utilisés comme diélectrique.

Selon le type de diélectrique, les éléments sont divisés en groupes :

• BIO;
• inorganique;
• gazeux;
• oxyde.

Les éléments à diélectrique organique sont fabriqués en enroulant de fines bandes de papier ou de film spécial. Aussi utiliser un diélectrique combiné avec une feuille ou des électrodes métallisées. Ces éléments peuvent être à la fois haute tension (plus de 1600 V) et basse tension (jusqu'à 1600 V).

Dans les produits à diélectrique inorganique, la céramique, le mica, le verre et la vitrocéramique, l'émail de verre est utilisé. Leurs plaques sont constituées d'une fine couche de métal, qui est appliquée sur le diélectrique par métallisation. Il existe une haute tension, une basse tension et une suppression du bruit.

Comme diélectrique gazeux, on utilise du gaz comprimé (fréon, azote, hexafluorure de soufre), de l'air ou du vide. De par la nature du changement de capacité et la fonction exercée, ces éléments sont constants et variables.

Les éléments les plus largement utilisés avec un diélectrique sous vide. Ils ont de grandes capacités spécifiques (par rapport à un diélectrique gazeux) et une rigidité diélectrique plus élevée. Eléments avec un diélectrique sous vide avoir la stabilité des paramètres avec les changements de température dans l'environnement.

Portée - dispositifs de transmission fonctionnant sur des ondes courtes, moyennes et longues avec une fréquence allant jusqu'à 30-80 MHz.

Les éléments avec un diélectrique d'oxyde sont:

• usage général;
• lanceurs;
• impulsion;
• non polaire;
• haute fréquence;
• suppression des interférences.

Le diélectrique est une couche d'oxyde, qui est appliquée sur l'anode par des moyens électrochimiques.

Conventions

Les éléments sont désignés par système abrégé et complet.

Avec un système réduit les lettres et les chiffres sont écrits, où la lettre indique la sous-classe, le chiffre indique le groupe, selon le diélectrique utilisé. Le troisième élément indique le numéro d'enregistrement du type de produit.

À plein symbole les paramètres et les caractéristiques sont indiqués dans l'ordre suivant :

• désignation symbolique du design du produit;
• tension nominale du produit ;
• capacité nominale du produit ;
• écart de capacité admissible ;
• stabilité à la température de la capacité du produit ;
• nominal puissance réactive des produits.

Sélection de la dénomination

Les condensateurs peuvent être connectés les uns aux autres de différentes manières.

En pratique, il arrive souvent que, lors de l'installation d'un circuit ou du remplacement d'un élément défaillant, il soit nécessaire d'utiliser un nombre limité de composants radio. Il n'est pas toujours possible de trouver les éléments de la dénomination recherchée.

Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser une connexion en série et en parallèle des condensateurs.

Avec un schéma de connexion parallèle, leur la valeur totale sera la somme des capacités éléments individuels. Avec ce schéma de connexion, toutes les doublures des éléments sont connectées en groupes. Une des sorties de chaque élément est connectée à un groupe, et l'autre sortie à un autre groupe.

Où la tension sur toutes les plaques sera la même car tous les groupes sont connectés à la même alimentation. En fait, une capacité est obtenue, la valeur totale de toutes les capacités dans un circuit donné.

Obtenir grande capacité, utilisez une connexion parallèle du condensateur.

Par exemple, vous devez connecter un moteur triphasé à un réseau monophasé de 220 V. Pour que le moteur fonctionne, une capacité de 135 microfarads est nécessaire. Il est très difficile à trouver, mais peut être obtenu en utilisant une mise en parallèle d'éléments à 5, 30 et 100 microfarads. À la suite de l'addition, nous obtenons l'unité requise de 135 microfarads.

Connexion en série des condensateurs

Une connexion en série de condensateurs est utilisée s'il est nécessaire d'obtenir une capacité inférieure à la capacité de l'élément. De tels éléments supportent des tensions plus élevées. Lorsque les condensateurs sont connectés en série, l'inverse de la capacité totale est égal à la somme des inverses des éléments individuels. Pour obtenir la valeur requise, certains condensateurs sont nécessaires, dont la connexion en série donnera la valeur requise.

La question de savoir comment connecter les condensateurs peut se poser à toute personne intéressée par l'électronique et la soudure. Le plus souvent, cela est nécessaire dans les cas où il n'y a pas d'appareil d'une dénomination appropriée à portée de main lors de l'assemblage ou de la réparation d'un appareil.

Par exemple, une personne doit réparer un appareil en remplaçant un condensateur électrolytique d'une capacité de 1000 microfarads ou plus, il n'y a pas de pièces adaptées à la valeur nominale, mais il existe plusieurs produits avec des paramètres inférieurs. Dans ce cas, trois options s'offrent à vous pour sortir de cette situation :

1. Remplacez le condensateur de 1 000 microfarads par un appareil de calibre inférieur.
2. Rendez-vous au magasin ou au marché radio le plus proche pour acheter une option appropriée.
3. Connectez plusieurs éléments entre eux pour obtenir la capacité requise.

Il vaut mieux refuser d'installer un élément radio d'un calibre inférieur, car de telles expériences ne se terminent pas toujours avec succès. Vous pouvez aller au marché ou au magasin, mais cela prend beaucoup de temps. Par conséquent, dans cette situation, plusieurs condensateurs sont souvent connectés et la capacité nécessaire est obtenue.

Connexion parallèle des condensateurs

Le circuit parallèle de connexion des condensateurs consiste à connecter toutes les plaques des appareils en deux groupes. Les premières conclusions sont connectées dans un groupe et les secondes conclusions sont connectées dans un autre groupe. La figure ci-dessous montre un exemple.

Les condensateurs connectés en parallèle les uns aux autres sont connectés à la même source de tension, il y a donc deux points de tension ou de différence de potentiel sur eux. Il convient de garder à l'esprit que sur toutes les bornes des condensateurs connectés en parallèle, la tension aura la même valeur.

Le circuit parallèle forme une capacité unique à partir des éléments, dont la valeur est égale à la somme des capacités de tous les condensateurs connectés au groupe. Dans ce cas, un courant d'amplitudes différentes traversera les condensateurs pendant le fonctionnement de l'appareil. Les paramètres du courant traversant les produits dépendent de la capacité individuelle de l'appareil. Plus la capacité est élevée, plus le courant la traversera. La formule caractérisant la connexion parallèle est la suivante :

Le circuit parallèle est le plus souvent utilisé dans la vie quotidienne; il vous permet d'assembler la capacité nécessaire à partir d'un nombre quelconque d'éléments individuels de différentes puissances.

Connexion en série des condensateurs

Schème connexion série est une chaîne dans laquelle la première plaque de condensateur est connectée à la deuxième plaque du dispositif précédent, et la deuxième plaque est connectée à la première plaque du dispositif suivant. La première borne du premier condensateur et la deuxième borne de la dernière partie du circuit sont connectées à la source courant électrique, grâce à quoi la redistribution des charges électriques s'effectue entre eux. Toutes les plaques intermédiaires ont la même charge, en alternance de signe.

La figure ci-dessous montre un exemple de connexion série.

Un courant de même amplitude circule dans les condensateurs connectés en groupe. La puissance totale est limitée par la surface des plaques de l'appareil avec la plus petite capacité, car après avoir chargé l'appareil avec la plus petite capacité, l'ensemble du circuit cessera de faire passer le courant.

Malgré les inconvénients évidents, cette méthode permet d'augmenter l'isolation entre les plaques individuelles jusqu'à la somme des distances entre les bornes de tous les condensateurs connectés en série. C'est-à-dire que lorsque deux éléments avec une tension de fonctionnement de 200 V sont connectés en série, l'isolation entre leurs bornes peut supporter des tensions jusqu'à 1000 V. Capacité selon la formule :

Cette méthode vous permet d'obtenir l'équivalent d'un condensateur plus petit dans un groupe capable de fonctionner à des tensions élevées. Tout cela peut être réalisé en achetant un seul élément d'une dénomination appropriée, par conséquent, dans la pratique, les connexions en série ne sont pratiquement jamais trouvées.

Cette formule est pertinente pour calculer la capacité totale d'un circuit de deux condensateurs connectés en série. Pour déterminer la capacité totale d'un circuit avec un grand nombre d'appareils, vous devez utiliser la formule :

régime mixte

Un exemple de schéma de connexion mixte est illustré ci-dessous.

Pour déterminer la capacité totale de plusieurs appareils, l'ensemble du circuit doit être divisé en groupes disponibles de connexions série et parallèles et calculer les paramètres de capacité pour chacun d'eux.

En pratique, cette méthode se retrouve sur diverses cartes avec lesquelles les radioamateurs doivent travailler.

La connexion en série fait référence aux cas où deux éléments ou plus se présentent sous la forme d'une chaîne, alors que chacun d'eux est connecté à l'autre en un seul point. Pourquoi les condensateurs sont-ils placés ainsi ? Comment bien faire ? Qu'avez-vous besoin de savoir? Quelles sont les caractéristiques de la connexion en série des condensateurs dans la pratique ? Quelle est la formule de résultat ?

Que devez-vous savoir pour la bonne connexion ?

Hélas, tout n'est pas aussi facile à faire ici qu'il n'y paraît. De nombreux débutants pensent que si le dessin schématique indique qu'un élément de 49 microfarads est nécessaire, il suffit alors de le prendre et de l'installer (ou de le remplacer par un élément équivalent). Mais il est difficile de trouver les paramètres nécessaires même dans un atelier professionnel. Et s'il n'y a pas d'éléments nécessaires? Disons qu'il y a une telle situation: vous avez besoin d'un condensateur pour 100 microfarads, mais il y a plusieurs pièces pour 47. Il n'est pas toujours possible de le fournir. Aller sur le marché de la radio pour un condensateur ? Pas nécessaire. Il suffira de connecter quelques éléments. Il existe deux manières principales: la connexion en série et en parallèle des condensateurs. Ici, nous parlerons du premier. Mais si nous parlons de la connexion en série de la bobine et du condensateur, il n'y a pas de problèmes particuliers.

Pourquoi font-ils cela?

Lorsque de telles manipulations sont effectuées avec eux, les charges électriques sur les plaques des éléments individuels seront égales: KE \u003d K 1 \u003d K 2 \u003d K 3. KE est la capacité finale, K est la valeur de passage du condensateur. Pourquoi donc? Lorsque les charges proviennent de la source d'alimentation vers les plaques extérieures, la valeur peut être transférée aux plaques intérieures, qui est la valeur de l'élément avec les paramètres les plus petits. Autrement dit, si vous prenez un condensateur de 3 uF, puis que vous le connectez à 1 uF, le résultat final sera de 1 uF. Bien sûr, sur le premier il sera possible d'observer une valeur de 3 microfarads. Mais le deuxième élément ne pourra pas passer autant, et il coupera tout ce qui dépasse la valeur requise, laissant plus de capacité sur le condensateur d'origine. Regardons ce qui doit être calculé lors de la connexion en série de condensateurs. Formule:

• OE - capacité totale ;
• H - tension ;
• KE - capacité finale.

Que devez-vous savoir d'autre pour connecter correctement les condensateurs ?

Pour commencer, n'oubliez pas qu'en plus de la capacité, ils ont également une tension nominale. Pourquoi? Lorsqu'une connexion en série est établie, la tension est répartie en inverse de leurs capacités entre elles. Par conséquent, il est logique d'utiliser cette approche uniquement dans les cas où n'importe quel condensateur peut fournir les paramètres de fonctionnement minimum requis. Si des éléments de même capacité sont utilisés, la tension entre eux sera divisée également. Aussi, un mot d'avertissement concernant les condensateurs électrolytiques : lorsque vous travaillez avec eux, contrôlez toujours soigneusement leur polarité. Car si ce facteur est ignoré, la connexion en série des condensateurs peut donner un certain nombre d'effets indésirables. Et c'est bien si tout se limite uniquement à la décomposition de ces éléments. N'oubliez pas que les condensateurs stockent le courant, et si quelque chose ne va pas, selon le circuit, un précédent peut créer un précédent dans lequel d'autres composants du circuit tomberont en panne.

Courant en connexion série

Parce qu'il n'en a qu'un chemin possible débit, il aura la même valeur pour tous les condensateurs. Dans ce cas, le montant de la charge accumulée a partout la même valeur. Cela ne dépend pas de la capacité. Regardez n'importe quel schéma de connexion en série de condensateurs. La doublure droite du premier est reliée à la gauche du second, et ainsi de suite. Si plus d'un élément est utilisé, certains d'entre eux seront isolés du circuit commun. Ainsi, la surface effective des plaques devient plus petite et égale les paramètres du plus petit condensateur. Quel phénomène physique sous-tend ce processus ? Le fait est que dès que le condensateur est rempli d'une charge électrique, il cesse de faire passer du courant. Et puis ça ne peut pas traverser toute la chaîne. Les condensateurs restants dans ce cas ne pourront pas non plus se charger.

Chute de tension et capacité totale

Chaque élément dissipe la tension petit à petit. Sachant que la capacité lui est inversement proportionnelle, plus elle est petite, plus la chute sera importante. Comme mentionné précédemment, les condensateurs connectés en série ont la même charge électrique. Par conséquent, en divisant toutes les expressions par sens général vous pouvez obtenir une équation qui montrera toute la capacité. Dans cette série et la connexion parallèle des condensateurs diffèrent considérablement.

Exemple 1

Utilisons les formules présentées dans l'article et calculons plusieurs problèmes pratiques. Nous avons donc trois condensateurs. Leur capacité est de : C1 = 25 uF, C2 = 30 uF et C3 = 20 uF. Ils sont connectés en série. Nous devons trouver leur capacité totale. Utilisez l'équation 1/C correspondante : 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. Nous traduisons en microfarads, et la capacité totale du condensateur lorsqu'il est connecté en série (et le groupe dans ce cas est considéré comme un élément) est d'environ 8,11 microfarads.

Exemple #2

Résolvons un problème de plus pour consolider les développements. Il y a 100 condensateurs. La capacité de chaque élément est de 2 microfarads. Il est nécessaire de déterminer leur capacité totale. Il faut multiplier leur nombre par la caractéristique: 100 * 2 \u003d 200 microfarads. Ainsi, la capacité totale du condensateur lorsqu'il est connecté en série est de 200 microfarads. Comme vous pouvez le voir, rien de compliqué.

Conclusion

Nous avons donc travaillé aspects théoriques, a analysé les formules et les caractéristiques de la connexion correcte des condensateurs (en série) et a même résolu plusieurs problèmes. Je voudrais rappeler aux lecteurs de ne pas perdre de vue l'influence tension nominale. Il est également souhaitable que des éléments du même type soient sélectionnés (mica, céramique, métal-papier, film). Ensuite, la connexion en série des condensateurs peut nous donner le plus grand effet utile.