混合接続のコンデンサシステムの静電容量。コンデンサのさまざまな接続

コンデンサのシリーズ、並列および混合接続の研究

目的：コンデンサバンクの作成方法とその容量の決定方法を学びます。

理論的部分

コンデンサを並列に接続する

で並列回路 接続では、すべてのコンデンサプレートが2つのグループに接続され、各コンデンサからの1つの出力が他のグループに接続され、2番目の出力が別のグループに接続されます。実例並列接続と図

写真に

すべて並列に接続されていますコンデンサは同じ電圧源に接続されているため、電位差または電圧の2つのポイントがあります。コンデンサのすべての端子はまったく同じ電圧になります。

並列に接続すると、すべてのコンデンサが基本的に1つの静電容量を形成し、その値は回路に接続されているコンデンサのすべての静電容量の合計に等しくなります。で並列接続それぞれのコンデンサには異なる電流が流れますが、これは各コンデンサの静電容量の値によって異なります。容量が大きいほど、より最新それを流れる。

並列接続人生で非常に一般的です。これを使用すると、コンデンサのグループから必要な静電容量を収集できます。たとえば、で3相モーターを始動するには単相ネットワーク 220ボルト計算の結果、125マイクロファラッドの動作容量が必要であることがわかりました。このような容量のコンデンサは販売されていません。必要な静電容量を得るには、3つのコンデンサを並列に購入して接続する必要があります。1つは100マイクロファラッド用、2つ目は20マイクロファラッド用、3つ目は5マイクロファラッド用です。

コンデンサを直列に接続する

直列接続時コンデンサ、各プレートは、他のコンデンサの一方のプレートと一点でのみ接続されています。それはコンデンサのチェーンになります。最後の2つの出力は電流源に接続され、その結果、電荷がそれらの間で再分配されます。すべての中間プレートの電荷は大きさが同じで、符号が交互になっています。

他の経路がないため、接続されているすべてのコンデンサに同じ電流が直列に流れます。
総容量最小容量のコンデンサが完全に充電されるとすぐにチェーン全体が電流の流れを停止し、残りの充電が中断されるため、最小サイズのプレートの面積によって制限されます。計算されていますか

この式による骨：

しかし、連続して接続すると、プレート間の距離（または絶縁）が、直列に接続されたすべてのコンデンサのプレート間の距離の合計に等しい値に増加します。たとえば、動作電圧が200ボルトのコンデンサを2つ取り、それらを直列に接続すると、回路に接続したときに、プレート間の絶縁が1000ボルトに耐えることができます。

以上のことから結論付けることができます、直列に接続する必要があります：

1. 取得するため同等の小さなコンデンサ。

2. コンテナが必要な場合より高い電圧で動作します。

3. 作成用容量性分圧器。これにより、高い電圧から低い電圧を得ることができます。

実際には、1番目と2番目を取得するには、必要な静電容量または動作電圧を備えたコンデンサを1つ購入するだけで十分です。したがって、この人生のつながりの方法は起こりません。

コンテンツ：

電子回路および無線回路では、並列およびシリアル接続コンデンサ。前者の場合、接続は共通ノードなしで実行され、後者の場合、スキームによって事前に提供されていない場合、すべての要素が2つのノードに結合され、他のノードに接続されません。

シリアル接続

直列に接続すると、2つ以上のコンデンサが共通回路に接続され、前の各コンデンサが1つの共通点で次のコンデンサに接続されます。コンデンサの直列回路を充電する電流（i）は、可能な唯一の経路に沿ってのみ流れるため、各要素に対して同じ値になります。この位置は、次の式で確認できます。i = i c1 = i c2 = i c3 =ic4。

に関連して同じ値直列にコンデンサを流れる電流の場合、各コンデンサによって蓄積される電荷の量は、静電容量に関係なく同じになります。これが可能になるのは、前のコンデンサのプレートからの電荷が次の回路要素のプレートに蓄積されるためです。したがって、直列接続されたコンデンサの電荷量は次のようになります。Q合計\ u003d Q 1 \ u003d Q 2 \ u003dQ3。

直列回路に接続された3つのコンデンサC1、C 2、C 3を考えると、平均コンデンサC 2 DC共通回路から電気的に絶縁されています。最終的に、プレートの有効面積の値は、最小寸法のコンデンサプレートの面積に減少します。プレートに電荷が完全に満たされると、プレートに電流を流し続けることができなくなります。その結果、回路全体で電流の流れが停止し、それに応じて他のすべてのコンデンサの充電が停止します。

直列接続されたプレート間の合計距離は、各要素のプレート間の距離の合計です。直列回路での接続の結果、単一の大きなコンデンサ、そのプレートの面積は、最小の静電容量を持つ要素のプレートに対応します。プレート間の距離は、チェーン内のすべての距離の合計に等しくなります。

各コンデンサの両端の電圧降下は、静電容量に応じて異なります。この位置は、次の式によって決定されます。C \ u003d Q / V、ここで、静電容量は電圧に反比例します。したがって、コンデンサの静電容量が減少すると、コンデンサの両端に高い電圧がかかります。すべてのコンデンサの総静電容量は、次の式で計算されます。1/C合計=1/ C 1 + 1 / C 2 + 1 /C3。

主な特徴そのような計画は合格することです電気エネルギー一方向にのみ。したがって、各コンデンサの電流値は同じになります。直列回路の各ストレージデバイスは、容量に関係なく、同じ量のエネルギーを保存します。つまり、隣接するドライブに存在するエネルギーによって静電容量を再現できます。

直列に接続されたコンデンサの静電容量を計算するためのオンライン計算機電子回路.

混合接続

コンデンサの並列接続

並列とは、コンデンサが2つの接点で相互に接続されている接続です。したがって、複数の要素を一度に接続できます。

このタイプの接続では、次のコンデンサを1つ形成できます。大きいサイズ、そのプレートの面積は、個々のコンデンサのプレートの面積の合計に等しくなります。それはプレートの面積に正比例するという事実のために、総容量は総量並列に接続されたコンデンサのすべての静電容量。つまり、C合計\ u003d C 1 + C 2 +C3です。

電位差は2点でのみ発生するため、並列に接続されたすべてのコンデンサに同じ電圧がかかります。それぞれの電流は、静電容量と電圧値に応じて異なります。したがって、一貫性と並列接続で適用さまざまなスキーム、特定の領域でさまざまなパラメータを調整できます。これにより、システム全体の作業に必要な結果が得られます。

電気コンデンサは、電子機器に広く使用されています。それらは、機器ブロック内のアプリケーションの数の点でリードしており、いくつかの基準によれば、抵抗器に次ぐものです。コンデンサはあらゆる電子機器に存在し、現代の電子機器におけるコンデンサの必要性は絶えず高まっています。既存の幅広い範囲に加えて、電気的および動作特性が改善された新しいタイプの開発が続けられています。

コンデンサは電気回路の要素であり、誘電体によって互いに絶縁された導電性電極で構成されています。

コンデンサは、静電容量、つまり、この電荷によって伝達される電位差に対する電荷の比率によって区別されます。

で国際システム SI コンデンサの静電容量は、静電容量の単位として扱われます。 1つのペンダントの電荷が与えられると、電位が1ボルト増加します。この単位はファラッドと呼ばれます。大きすぎて実用的ではありません。したがって、ピコファラッド（pF）、ナノファラッド（nF）、マイクロファラッド（µF）などの小さな単位を使用するのが一般的です。

誘電体の種類別のグループ

誘電体は、プレートを互いに分離するために使用されます。それらは有機および無機材料から作られています。多くの場合、金属の酸化膜が誘電体として使用されます。

誘電体の種類に応じて、要素はグループに分けられます。

有機;
無機;
ガス状;
酸化物。

有機誘電体を備えた要素は、特殊な紙またはフィルムの薄いストリップを巻くことによって作られます。また 複合誘電体を使用するホイルまたは金属化電極付き。このような要素は、高電圧（1600 V以上）と低電圧（最大1600 V）の両方にすることができます。

無機誘電体、セラミック、マイカ、ガラス、ガラスセラミックを使用した製品では、ガラスエナメルが使用されます。それらのプレートは、金属化によって誘電体に適用される金属の薄層で構成されています。高電圧、低電圧、ノイズ抑制があります。

ガス状誘電体として、圧縮ガス（フレオン、窒素、六フッ化硫黄）、空気または真空が使用されます。容量の変化と実行される機能の性質により、このような要素は一定で可変です。

真空誘電体で最も広く使用されている要素。それらは（気体誘電体と比較して）大きな比静電容量とより高い絶縁耐力を持っています。真空誘電体を備えた要素 パラメータの安定性があります環境の温度変化に伴い。

範囲-最大30〜80 MHzの周波数の短波、中波、長波で動作する送信デバイス。

酸化物誘電体を持つ要素は次のとおりです。

一般的用途;
ランチャー;
インパルス;
無極性;
高周波;
干渉抑制。

誘電体は酸化物層であり、電気化学的手段によってアノードに適用されます。

コンベンション

要素は、省略された完全なシステムによって指定されます。

削減されたシステムで 文字と数字が書かれています、文字はサブクラスを示し、数字は使用する誘電体に応じてグループを示します。 3番目の要素は、製品タイプの登録番号を示します。

完全にシンボルパラメータと特性は、次の順序で示されます。

製品のデザインの象徴的な指定。
製品の定格電圧;
製品の公称容量;
許容容量偏差;
製品容量の温度安定性;
名目無効電力製品。

金種の選択

コンデンサはさまざまな方法で相互に接続できます。

実際には、回路を設置したり、障害のある要素を交換したりするときに、限られた数の無線コンポーネントを使用する必要がある場合によく発生します。希望する金種の要素を見つけることが常に可能であるとは限りません。

この場合、コンデンサの直列および並列接続を使用する必要があります。

並列接続方式では、 合計値は容量の合計になります 個々の要素。この接続スキームでは、要素のすべてのライニングがグループで接続されます。各要素の出力の1つは1つのグループに接続され、もう1つの出力は別のグループに接続されます。

ここで すべてのプレートの電圧は同じになりますすべてのグループが同じ電源に接続されているためです。実際、1つの静電容量が得られます。これは、特定の回路のすべての静電容量の合計値です。

入手するには大容量、コンデンサの並列接続を使用してください。

たとえば、三相モーターを単相220 Vネットワークに接続する必要があります。モーターを動作させるには、135マイクロファラッドの静電容量が必要です。それを見つけることは非常に困難ですが、5、30、および100マイクロファラッドの要素の並列接続を使用して取得できます。追加の結果、135マイクロファラッドの必要な単位が得られます。

コンデンサの直列接続

エレメントの静電容量よりも小さい静電容量を得る必要がある場合は、コンデンサの直列接続が使用されます。このような要素は、より高い電圧に耐えます。コンデンサが直列に接続されている場合、総静電容量の逆数は、個々の要素の逆数の合計に等しくなります。必要な値を得るには、特定のコンデンサが必要であり、その直列接続によって必要な値が得られます。

コンデンサをどのように接続するかという問題は、電子機器やはんだ付けに関心のある人から生じる可能性があります。ほとんどの場合、これが必要になるのは、デバイスを組み立てたり修理したりするときに、適切な金種のデバイスが手元にない場合です。

たとえば、1000マイクロファラッド以上の容量の電解コンデンサを交換して修理する必要があり、手元に額面に適した部品はありませんが、パラメータの低い製品がいくつかあります。この場合、この状況から抜け出すための3つのオプションがあります。

1000マイクロファラッドのコンデンサをより低い定格のデバイスと交換してください。
適切なオプションを購入するには、最寄りの店舗またはラジオ市場にアクセスしてください。
複数の要素を接続して、必要な容量を取得します。

このような実験は常に正常に終了するとは限らないため、評価の低い無線要素の設置を拒否することをお勧めします。市場やお店に行くことはできますが、時間がかかります。したがって、この状況では、複数のコンデンサが接続されることが多く、必要な静電容量が得られます。

コンデンサの並列接続

コンデンサを接続するための並列回路には、デバイスのすべてのプレートを2つのグループに接続することが含まれます。最初の結論は1つのグループに接続され、2番目の結論は別のグループに接続されます。次の図に例を示します。

並列に接続されたコンデンサは同じ電圧源に接続されているため、2点の電圧または電位差があります。並列に接続されたコンデンサのすべての端子で、電圧は同じ値になることに注意してください。

並列回路は要素から単一の静電容量を形成し、その値はグループに接続されているすべてのコンデンサの静電容量の合計に等しくなります。この場合、デバイスの動作中に、さまざまな大きさの電流がコンデンサを流れます。製品を流れる電流のパラメータは、デバイスの個々の容量によって異なります。静電容量が大きいほど、より多くの電流が流れます。並列接続の特徴的な式は次のとおりです。

並列回路は日常生活で最もよく使用されます。これにより、さまざまな定格の個々の要素から必要な容量を組み立てることができます。

コンデンサの直列接続

図式シリアル接続は、第1のコンデンサプレートが前のデバイスの第2のプレートに接続され、第2のプレートが次のデバイスの第1のプレートに接続されているチェーンです。回路の最初のコンデンサの最初の端子と最後の部分の2番目の端子はソースに接続されています電流、そのため、電荷の再分配がそれらの間で実行されます。すべての中間プレートは同じ電荷を持ち、符号が交互になっています。

次の図は、シリアル接続の例を示しています。

グループに接続されたコンデンサには、同じ大きさの電流が流れます。最小容量でデバイスを充電した後、回路全体が電流の流れを停止するため、総電力は最小定格のデバイスのプレートの面積によって制限されます。

明らかな欠点にもかかわらず、この方法は、すべての直列接続されたコンデンサの端子間の距離の合計まで、個々のプレート間の絶縁を増加させます。つまり、動作電圧が200 Vの2つの要素を直列に接続すると、それらの端子間の絶縁は最大1000Vの電圧に耐えることができます。次の式による容量。

この方法では、高電圧で動作可能なグループ内のより小さなコンデンサと同等のものを得ることができます。これはすべて、適切な金種の単一の要素を購入することで実現できます。したがって、実際には、シリアル接続は実際には見つかりません。

この式は、直列に接続された2つのコンデンサの回路の総静電容量の計算に関連しています。多数のデバイスを備えた回路の総静電容量を決定するには、次の式を使用する必要があります。

混合スキーム

混合接続方式の例を以下に示します。

複数のデバイスの総静電容量を決定するには、回路全体をシリアル接続とパラレル接続の利用可能なグループに分割し、それぞれの静電容量パラメータを計算する必要があります。

実際には、この方法は、アマチュア無線家が使用しなければならないさまざまなボードで見られます。

シリアル接続とは、2つ以上の要素がチェーンの形をしていて、それぞれが1点でのみ他の要素に接続されている場合を指します。なぜコンデンサがこのように配置されているのですか？それを正しく行う方法は？あなたは何を知る必要がありますか？実際のコンデンサの直列接続の特徴は何ですか？結果の式は何ですか？

正しい接続のために何を知る必要がありますか？

残念ながら、ここではすべてが思ったほど簡単なわけではありません。多くの初心者は、概略図に49マイクロファラッドの要素が必要であると示されている場合は、それを取り出して取り付ける（または同等の要素と交換する）だけで十分だと考えています。しかし、専門のワークショップでも必要なパラメータを見つけることは困難です。そして、必要な要素がない場合はどうなりますか？そのような状況があるとしましょう。100マイクロファラッドのコンデンサが必要ですが、47のコンデンサはいくつかあります。常に供給することができるとは限りません。 1つのコンデンサのラジオ市場に行きますか？必要はありません。いくつかの要素を接続するだけで十分です。コンデンサの直列接続と並列接続の2つの主な方法があります。ここでは、最初のものについて説明します。しかし、コイルとコンデンサの直列接続について言えば、特別な問題はありません。

なぜ彼らはそれをするのですか？

そのような操作がそれらで実行されるとき、個々の要素のプレート上の電荷は等しくなります：KE \ u003d K 1 \ u003d K 2 \ u003dK3。 KEは最終的な静電容量、Kはコンデンサの通過値です。何故ですか？電荷が電源から外側のプレートに来ると、値は内側のプレートに転送されます。これは、パラメーターが最小の要素の値です。つまり、3 uFのコンデンサを使用して、それを1 uFに接続すると、最終結果は1uFになります。もちろん、最初のものでは、3マイクロファラッドの値を観測することが可能になります。しかし、2番目の要素はそれほど通過できず、必要な値を超えるすべてのものを遮断し、元のコンデンサにより多くの静電容量を残します。コンデンサを直列接続するときに何を計算する必要があるかを見てみましょう。方式：

OE-総容量;
H-電圧;
KE-最終容量。

コンデンサを正しく接続するために他に何を知る必要がありますか？

まず、容量に加えて、定格電圧もあることを忘れないでください。なんで？直列接続が行われると、電圧はそれらの間の静電容量に反比例して分配されます。したがって、このアプローチを使用するのは、コンデンサが最低限必要な動作パラメータを提供できる場合にのみ使用するのが理にかなっています。同じ静電容量の要素を使用すると、それらの間の電圧は均等に分割されます。また、電解コンデンサに関する注意事項：電解コンデンサを使用するときは、常に注意深く極性を制御してください。この要因を無視すると、コンデンサを直列に接続すると、多くの望ましくない影響が生じる可能性があります。そして、すべてがこれらの要素の内訳だけに限定されているとよいでしょう。コンデンサは電流を蓄えることを忘れないでください。何か問題が発生した場合、回路によっては、回路の他のコンポーネントが故障するという前例が設定される可能性があります。

直列接続の電流

彼は1つしかないので可能なパスフローの場合、すべてのコンデンサで同じ値になります。この場合、どこでも累積料金の額は同じ値になります。容量には依存しません。コンデンサの直列接続図を見てください。最初のライニングは2番目の左側に接続され、以下同様に続きます。複数の要素が使用されている場合、それらの一部は共通回路から分離されます。したがって、プレートの有効面積は小さくなり、最小のコンデンサのパラメータに等しくなります。このプロセスの根底にある物理現象は何ですか？事実、コンデンサが電荷で満たされるとすぐに、コンデンサは電流を流しなくなります。そして、それはチェーン全体を流れることができません。この場合の残りのコンデンサも充電できません。

張力降下と総静電容量

各要素は少しずつ電圧を放散します。静電容量がそれに反比例することを考えると、静電容量が小さいほど、降下は大きくなります。前述のように、直列に接続されたコンデンサは同じ電荷を持っています。したがって、すべての式をで割ると一般的な意味容量全体を示す方程式を得ることができます。この直列接続と並列接続では、コンデンサの接続が大きく異なります。

例1

記事に示されている式を使用して、いくつかの実際的な問題を計算してみましょう。つまり、3つのコンデンサがあります。それらの静電容量は、C1 = 25 uF、C2 = 30 uF、およびC3 =20uFです。それらは直列に接続されています。それらの総容量を見つける必要があります。対応する1/C方程式を使用します：1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20=37/300。マイクロファラッドに変換すると、直列に接続されたときのコンデンサの総静電容量（この場合はグループは1つの要素と見なされます）は約8.11マイクロファラッドです。

例2

開発を統合するためにもう1つの問題を解決しましょう。 100個のコンデンサがあります。各要素の静電容量は2マイクロファラッドです。それらの総容量を決定する必要があります。それらの数に特性を掛ける必要があります：100 * 2 \u003d200マイクロファラッド。したがって、直列に接続した場合のコンデンサの総静電容量は200マイクロファラッドです。ご覧のとおり、複雑なことは何もありません。

結論

だから私たちは働いてきました理論的側面、コンデンサの正しい接続（直列）の公式と機能を分析し、いくつかの問題を解決しました。影響を見失わないように読者に注意したい定格電圧。同じタイプの要素（雲母、セラミック、金属紙、フィルム）を選択することも望ましい。次に、コンデンサの直列接続は、私たちに最大の有用な効果を与えることができます。