Capacitatea unui sistem de condensatori cu o conexiune mixtă. Diferite tipuri de conectare a condensatoarelor

STUDIUL CONEXIUNILOR DE SERIE, PARALELE SI MIXTE A CONDENSATORILOR

Obiectiv: Aflați cum să faceți bănci de condensatoare și să determinați capacitatea acestora.

Partea teoretică

Conectarea condensatoarelor în paralel

La circuit paralel conexiune, toate plăcile de condensator sunt conectate în două grupuri, cu o ieșire de la fiecare condensator conectată la un grup cu altele, iar a doua la altul. exemplu ilustrativ conexiune paralelă și diagramă

pe poza

Toate conectate în paralel Condensatorii sunt conectați la aceeași sursă de tensiune, deci există două puncte de diferență de potențial sau tensiune pe ei. Toate bornele condensatoarelor vor avea exact aceeași tensiune.

Când sunt conectați în paralel, toți condensatorii împreună formează în mod fundamental o singură capacitate, a cărei valoare va fi egală cu suma tuturor capacităților condensatoarelor conectate în circuit. La conexiune paralelă Un curent diferit va curge prin fiecare dintre condensatori, care va depinde de valoarea capacității fiecăruia dintre ei. Cu cât capacitatea este mai mare, cu atât mai actuale curge prin ea.

Conexiune paralelă foarte frecvent in viata. Cu acesta, puteți colecta orice capacitate necesară dintr-un grup de condensatoare. De exemplu, pentru a porni un motor trifazat retea monofazata 220 de volți Ca rezultat al calculelor, ați primit că este necesară o capacitate de lucru de 125 microfarads. Nu veți găsi o astfel de capacitate de condensatoare la vânzare. Pentru a obține capacitatea necesară, va trebui să cumpărați și să conectați în paralel 3 condensatoare, unul pentru 100 microfarad, al doilea pentru 20 și al treilea pentru 5 microfarad.

Conectarea condensatoarelor în serie

Când sunt conectate în serie condensatoare, fiecare dintre plăci este conectată doar într-un punct cu o placă a celuilalt condensator. Se dovedește un lanț de condensatori. Ultimele două ieșiri sunt conectate la o sursă de curent, în urma căreia sarcinile electrice sunt redistribuite între ele. Sarcinile de pe toate plăcile intermediare sunt aceleași ca mărime, alternând în semn.

Același curent trece prin toate condensatoarele conectate în serie, deoarece nu are altă cale.
Capacitatea totală va fi limitat de aria plăcilor de cea mai mică dimensiune, deoarece de îndată ce condensatorul cu cea mai mică capacitate este încărcat complet, întregul lanț va înceta să treacă curent și încărcarea restului va fi întreruptă. Este calculat?

os după această formulă:

Dar cu succesive conexiunea mărește distanța (sau izolația) dintre plăci la o valoare egală cu suma distanțelor dintre plăcile tuturor condensatoarelor conectate în serie. De exemplu, dacă luați doi condensatori cu o tensiune de funcționare de 200 de volți și îi conectați în serie, atunci izolația dintre plăcile lor poate rezista la 1000 de volți atunci când este conectată la circuit.

Din cele de mai sus se poate concluziona, care trebuie conectat în serie:

1. Pentru obtinerea condensator echivalent mai mic.

2. Dacă aveți nevoie de un recipient functioneaza la tensiuni mai mari.

3. Pentru a crea divizor capacitiv de tensiune, care vă permite să obțineți o tensiune mai mică de la una mai mare.

În practică, pentru a obține primul și al doilea, este suficient să cumpărați un singur condensator cu capacitatea sau tensiunea de funcționare necesară. Prin urmare, această metodă de conectare în viață nu are loc.

Conţinut:

În circuitele electronice și radio, paralel și conexiune serială condensatoare. În primul caz, conexiunea se realizează fără noduri comune, iar în a doua variantă, toate elementele sunt combinate în două noduri și nu sunt conectate la alte noduri, dacă acest lucru nu este prevăzut în prealabil de schemă.

conexiune serială

Când sunt conectate în serie, doi sau mai mulți condensatori sunt conectați într-un circuit comun, astfel încât fiecare condensator anterior să fie conectat la următorul doar într-un singur punct comun. Curentul (i) care încarcă un circuit în serie de condensatori va avea aceeași valoare pentru fiecare element, deoarece se deplasează doar pe singura cale posibilă. Această poziție este confirmată de formula: i = i c1 = i c2 = i c3 = i c4 .

In conexiune cu aceeași valoare curent care circulă prin condensatori în serie, cantitatea de sarcină acumulată de fiecare dintre ele va fi aceeași, indiferent de capacitate. Acest lucru devine posibil deoarece sarcina care vine de pe placa condensatorului anterior se acumulează pe placa următorului element de circuit. Prin urmare, valoarea de încărcare a condensatoarelor conectate în serie va arăta astfel: Q total \u003d Q 1 \u003d Q 2 \u003d Q 3.

Dacă luăm în considerare trei condensatoare C 1, C 2 și C 3 conectate într-un circuit în serie, rezultă că condensatorul mediu C 2 la DC este izolat electric de circuitul comun. În cele din urmă, valoarea ariei efective a plăcilor va fi redusă la aria plăcilor de condensator cu cele mai mici dimensiuni. Umplerea completă a plăcilor cu o sarcină electrică face imposibilă continuarea trecerii curentului prin ea. Ca urmare, fluxul de curent se oprește în întregul circuit și, în consecință, încărcarea tuturor celorlalți condensatori se oprește.

Distanța totală dintre plăcile în conexiune în serie este suma distanțelor dintre plăcile fiecărui element. Ca rezultat al conexiunii într-un circuit serial, un singur condensator mare, a căror aria plăcilor corespunde plăcilor elementului cu capacitatea minimă. Distanța dintre plăci este egală cu suma tuturor distanțelor din lanț.

Căderea de tensiune pe fiecare condensator va fi diferită, în funcție de capacitate. Această poziție este determinată de formula: C \u003d Q / V, în care capacitatea este invers proporțională cu tensiunea. Astfel, pe măsură ce capacitatea condensatorului scade, o tensiune mai mare cade peste el. Capacitatea totală a tuturor condensatoarelor este calculată prin formula: 1/C total = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3.

caracteristica principală o astfel de schemă este să treacă energie electrica doar într-o singură direcție. Prin urmare, în fiecare condensator, valoarea curentului va fi aceeași. Fiecare dispozitiv de stocare dintr-un circuit în serie stochează o cantitate egală de energie, indiferent de capacitate. Adică, capacitatea poate fi reprodusă datorită energiei prezente în unitatea adiacentă.

Calculator online pentru calcularea capacității condensatoarelor conectate în serie în circuit electric.

conexiune mixtă

Conectarea în paralel a condensatoarelor

Paralel este o astfel de conexiune în care condensatoarele sunt conectate între ele prin două contacte. Astfel, mai multe elemente pot fi conectate simultan la un moment dat.

Acest tip de conexiune vă permite să formați un singur condensator cu dimensiuni mari, a căror suprafață a plăcilor va fi egală cu suma ariilor plăcilor fiecărui condensator individual. Datorită faptului că este direct proporțională cu aria plăcilor, capacitatea totală este cantitatea totala toate capacitățile condensatoarelor conectate în paralel. Adică, C total \u003d C 1 + C 2 + C 3.

Deoarece diferența de potențial apare doar în două puncte, atunci aceeași tensiune va cădea pe toți condensatorii conectați în paralel. Curentul din fiecare dintre ele va fi diferit, în funcție de capacitatea și valoarea tensiunii. Astfel, consecventă și conexiune paralelă aplicat in diverse scheme, vă permite să reglați diferiți parametri în anumite zone. Datorită acestui fapt, se obțin rezultatele necesare ale lucrului întregului sistem în ansamblu.

Condensatoarele electrice sunt utilizate pe scară largă în echipamentele electronice. Aceștia sunt lideri în ceea ce privește numărul de aplicații în blocurile de echipamente și, conform unor criterii, sunt pe locul doi după rezistențe. Condensatorii sunt prezenți în orice dispozitiv electronic și nevoia lor în electronica modernă este în continuă creștere. Odată cu gama largă existentă, continuă dezvoltarea de noi tipuri, care au caracteristici electrice și operaționale îmbunătățite.

Un condensator este un element al unui circuit electric, care constă din electrozi conductivi izolați unul de celălalt printr-un dielectric.

Condensatorii se disting prin capacitate, și anume prin raportul dintre sarcină și diferența de potențial care este transmisă de această sarcină.

LA sistem international SI Capacitatea unui condensator este luată ca unitate de capacitate. cu o creștere a potențialului cu un volt atunci când o sarcină a unui pandantiv este transmisă. Această unitate se numește farad. Este prea mare pentru utilizare practică. Prin urmare, este obișnuit să se utilizeze unități mai mici, cum ar fi picofarad (pF), nanofarad (nF) și microfarad (µF).

Grupări după tip de dielectric

Dielectricii sunt folosiți pentru a izola plăcile unele de altele. Sunt fabricate din materiale organice și anorganice. Adesea, filmele de oxid de metale sunt folosite ca dielectric.

În funcție de tipul de dielectric, elementele sunt împărțite în grupuri:

• organic;
• anorganic;
• gazos;
• oxid.

Elementele cu un dielectric organic sunt realizate prin înfășurarea benzilor subțiri de hârtie sau film special. De asemenea utilizați un dielectric combinat cu folie sau electrozi metalizati. Astfel de elemente pot fi atât de înaltă tensiune (peste 1600 V), cât și de joasă tensiune (până la 1600 V).

În produsele cu un dielectric anorganic, ceramică, mica, sticlă și sticlă ceramică se utilizează smalțul din sticlă. Plăcile lor constau dintr-un strat subțire de metal, care se aplică pe dielectric prin metalizare. Există înaltă tensiune, joasă tensiune și suprimarea zgomotului.

Ca dielectric gazos, se utilizează gaz comprimat (freon, azot, hexafluorură de sulf), aer sau vid. Prin natura modificării capacității și a funcției îndeplinite, astfel de elemente sunt constante și variabile.

Cele mai utilizate elemente cu un dielectric de vid. Au capacități specifice mari (comparativ cu un dielectric gazos) și rigiditate dielectrică mai mare. Elemente cu un dielectric de vid au stabilitate parametrilor cu schimbări de temperatură în mediu.

Scop - dispozitive de transmisie care funcționează pe unde scurte, medii și lungi cu o frecvență de până la 30-80 MHz.

Elementele cu un dielectric de oxid sunt:

• scop general;
• lansatoare;
• impuls;
• nepolar;
• frecventa inalta;
• suprimarea interferențelor.

Dielectricul este un strat de oxid, care este aplicat anodului prin mijloace electrochimice.

Convenții

Elementele sunt desemnate prin sistem abreviat și complet.

Cu sistem redus se scriu litere și cifre, unde litera indică subclasa, numărul indică grupa, în funcție de dielectricul utilizat. Al treilea element indică numărul de înregistrare al tipului de produs.

La plin simbol parametrii și caracteristicile sunt indicate în următoarea secvență:

• desemnarea simbolică a designului produsului;
• tensiunea nominală a produsului;
• capacitatea nominală a produsului;
• abaterea capacitatii admisibile;
• stabilitatea temperaturii capacitatii produsului;
• nominal putere reactiva produse.

Selecția denumirii

Condensatorii pot fi conectați unul la altul în diferite moduri.

În practică, adesea apar situații când, la instalarea unui circuit sau înlocuirea unui element defect, este necesară utilizarea unui număr limitat de componente radio. Nu este întotdeauna posibil să găsiți elementele denominației dorite.

În acest caz, este necesară utilizarea conexiunii în serie și paralelă a condensatoarelor.

Cu o schemă de conexiune paralelă, lor valoarea totală va fi suma capacităților elemente individuale. Cu această schemă de conectare, toate căptușelile elementelor sunt conectate în grupuri. Una dintre ieșirile fiecărui element este conectată la un grup, iar cealaltă ieșire la alt grup.

în care tensiunea pe toate plăcile va fi aceeași deoarece toate grupurile sunt conectate la aceeași sursă de alimentare. De fapt, se obține o capacitate, valoarea totală a tuturor capacităților dintr-un circuit dat.

A obtine capacitate mare, utilizați o conexiune paralelă a condensatorului.

De exemplu, trebuie să conectați un motor trifazat la o rețea monofazată de 220 V. Pentru ca motorul să funcționeze, este necesară o capacitate de 135 microfarad. Este foarte greu de găsit, dar poate fi obținut prin utilizarea unei conexiuni paralele a elementelor la 5, 30 și 100 microfaradi. Ca urmare a adunării, obținem unitatea necesară de 135 microfarads.

Conectarea în serie a condensatoarelor

Se folosește o conexiune în serie a condensatoarelor dacă este necesar să se obțină o capacitate mai mică decât capacitatea elementului. Astfel de elemente rezistă la tensiuni mai mari. Când condensatoarele sunt conectate în serie, reciproca capacității totale este egală cu suma reciprocelor elementelor individuale. Pentru a obține valoarea necesară, sunt necesari anumiți condensatori, a căror conexiune în serie va da valoarea necesară.

Întrebarea despre cum să conectați condensatorii poate apărea de la orice persoană interesată de electronică și lipire. Cel mai adesea, necesitatea acestui lucru apare în cazurile în care nu există un dispozitiv cu o denumire adecvată la îndemână atunci când asamblați sau reparați un dispozitiv.

De exemplu, o persoană trebuie să repare un dispozitiv prin înlocuirea unui condensator electrolitic cu o capacitate de 1000 de microfarad sau mai mult, nu există piese potrivite pentru valoarea nominală la îndemână, dar există mai multe produse cu parametri mai mici. În acest caz, există trei opțiuni pentru a ieși din această situație:

1. Înlocuiți condensatorul de 1000 microfarad cu un dispozitiv cu un rating mai mic.
2. Mergeți la cel mai apropiat magazin sau piața de radio pentru a cumpăra o opțiune potrivită.
3. Conectați mai multe elemente împreună pentru a obține capacitatea necesară.

Este mai bine să refuzați instalarea unui element radio cu o evaluare mai mică, deoarece astfel de experimente nu se termină întotdeauna cu succes. Puteți merge la piață sau la magazin, dar durează mult. Prin urmare, în această situație, mai multe condensatoare sunt adesea conectate și se obține capacitatea necesară.

Conectarea în paralel a condensatoarelor

Circuitul paralel pentru conectarea condensatoarelor implică conectarea tuturor plăcilor dispozitivelor în două grupuri. Primele concluzii sunt conectate într-un grup, iar cele doua concluzii sunt conectate într-un alt grup. Figura de mai jos prezintă un exemplu.

Condensatorii conectați în paralel unul cu celălalt sunt conectați la aceeași sursă de tensiune, deci există două puncte de tensiune sau diferență de potențial pe ei. Trebuie avut în vedere că la toate bornele condensatoarelor conectate în paralel, tensiunea va avea aceeași valoare.

Circuitul paralel formează o singură capacitate din elemente, a cărei valoare este egală cu suma capacităților tuturor condensatoarelor conectate la grup. În acest caz, un curent de mărimi diferite va curge prin condensatori în timpul funcționării dispozitivului. Parametrii curentului care trece prin produse depind de capacitatea individuală a dispozitivului. Cu cât capacitatea este mai mare, cu atât mai mult curent va trece prin ea. Formula care caracterizează legătura paralelă este următoarea:

Circuitul paralel este cel mai des folosit în viața de zi cu zi; vă permite să asamblați capacitatea necesară din orice număr de elemente individuale de diferite evaluări.

Conectarea în serie a condensatoarelor

Sistem conexiune serială este un lanț în care prima placă de condensator este conectată la a doua placă a dispozitivului anterior, iar a doua placă este conectată la prima placă a următorului dispozitiv. Prima bornă a primului condensator și a doua bornă a ultimei părți din circuit sunt conectate la sursă curent electric, datorită căruia între ele se realizează redistribuirea sarcinilor electrice. Toate plăcile intermediare au aceeași sarcină, alternând în semn.

Figura de mai jos prezintă un exemplu de conexiune serială.

Un curent de aceeași mărime circulă prin condensatoarele conectate într-un grup. Puterea totală este limitată de aria plăcilor dispozitivului cu cel mai mic rating, deoarece după încărcarea dispozitivului cu cea mai mică capacitate, întregul circuit va înceta să treacă curent.

În ciuda dezavantajelor evidente, această metodă asigură o creștere a izolației între plăcile individuale până la suma distanțelor dintre bornele tuturor condensatoarelor conectate în serie. Adică, atunci când două elemente cu o tensiune de funcționare de 200 V sunt conectate în serie, izolația dintre bornele lor poate rezista la tensiuni de până la 1000 V. Capacitate conform formulei:

Această metodă vă permite să obțineți echivalentul unui condensator mai mic într-un grup capabil să funcționeze la tensiuni înalte. Toate acestea pot fi realizate prin achiziționarea unui singur element de o denumire adecvată, prin urmare, în practică, conexiunile seriale nu se găsesc practic niciodată.

Această formulă este relevantă pentru calcularea capacității totale a unui circuit de doi condensatori conectați în serie. Pentru a determina capacitatea totală a unui circuit cu un număr mare de dispozitive, trebuie să utilizați formula:

schema mixta

Un exemplu de schemă de conexiune mixtă este prezentat mai jos.

Pentru a determina capacitatea totală a mai multor dispozitive, întregul circuit trebuie împărțit în grupuri disponibile de conexiuni seriale și paralele și calculați parametrii de capacitate pentru fiecare dintre ele.

În practică, această metodă se găsește pe diverse plăci cu care radioamatorii trebuie să lucreze.

Conexiunea în serie se referă la cazurile în care două sau mai multe elemente sunt sub formă de lanț, în timp ce fiecare dintre ele este conectat la celălalt într-un singur punct. De ce condensatorii sunt plasați așa? Cum se face corect? Ce vrei să știi? Care sunt caracteristicile conexiunii în serie a condensatoarelor în practică? Care este formula rezultatului?

Ce trebuie să știți pentru conexiunea corectă?

Din păcate, nu totul este atât de ușor de făcut aici pe cât ar părea. Mulți începători cred că, dacă desenul schematic spune că este nevoie de un element de 49 de microfarad, atunci este suficient doar să-l iei și să-l instalezi (sau să-l înlocuiești cu unul echivalent). Dar este dificil să găsești parametrii necesari chiar și într-un atelier profesionist. Și dacă nu există elemente necesare? Să presupunem că există o astfel de situație: aveți nevoie de un condensator pentru 100 de microfarad, dar există mai multe piese pentru 47. Nu este întotdeauna posibil să-l furnizați. Mergi pe piața radio pentru un condensator? Nu este necesar. Va fi suficient să conectați câteva elemente. Există două moduri principale: conectarea în serie și paralelă a condensatoarelor. Aici vom vorbi despre primul. Dar dacă vorbim despre conexiunea în serie a bobinei și a condensatorului, atunci nu există probleme speciale.

De ce o fac?

Când astfel de manipulări sunt efectuate cu ele, atunci sarcinile electrice de pe plăcile elementelor individuale vor fi egale: KE \u003d K 1 \u003d K 2 \u003d K 3. KE este capacitatea finală, K este valoarea de trecere a condensatorului. De ce este asta? Când încărcările vin de la sursa de alimentare către plăcile exterioare, atunci valoarea poate fi transferată la cele interioare, care este valoarea elementului cu cei mai mici parametri. Adică, dacă luați un condensator de 3 uF și apoi îl conectați la 1 uF, atunci rezultatul final va fi de 1 uF. Desigur, pe primul se va putea observa o valoare de 3 microfarad. Dar cel de-al doilea element nu va putea trece atât de mult și va tăia tot ceea ce este mai mult decât valoarea necesară, lăsând mai multă capacitate pe condensatorul original. Să ne uităm la ce trebuie calculat atunci când se realizează o conexiune în serie a condensatoarelor. Formulă:

• OE - capacitate totală;
• H - tensiune;
• KE - capacitate finală.

Ce mai trebuie să știți pentru a conecta corect condensatorii?

Pentru început, nu uitați că, pe lângă capacitate, au și o tensiune nominală. De ce? Când se realizează o conexiune în serie, tensiunea este distribuită invers proporțional cu capacitățile lor între ele. Prin urmare, este logic să folosiți această abordare numai în cazurile în care orice condensator poate furniza parametrii de funcționare minimi necesari. Dacă sunt utilizate elemente cu aceeași capacitate, atunci tensiunea dintre ele va fi împărțită în mod egal. De asemenea, un cuvânt de precauție în ceea ce privește condensatorii electrolitici: atunci când lucrați cu aceștia, controlați întotdeauna cu atenție polaritatea acestora. Căci dacă acest factor este ignorat, conexiunea în serie a condensatoarelor poate da o serie de efecte nedorite. Și este bine dacă totul se limitează doar la defalcarea acestor elemente. Amintiți-vă că condensatoarele stochează curent și, dacă ceva nu merge bine, în funcție de circuit, se poate crea un precedent în care alte componente ale circuitului vor eșua.

Curent în conexiune în serie

Pentru că are doar unul cale posibilă debit, va avea aceeași valoare pentru toți condensatorii. În acest caz, suma de taxă acumulată peste tot are aceeași valoare. Nu depinde de capacitate. Uitați-vă la orice diagramă de conectare în serie a condensatorului. Căptușeala dreaptă a primului este conectată la stânga celui de-al doilea și așa mai departe. Dacă se utilizează mai mult de 1 element, atunci unele dintre ele vor fi izolate de circuitul comun. Astfel, aria efectivă a plăcilor devine mai mică și este egală cu parametrii celui mai mic condensator. Ce fenomen fizic stă la baza acestui proces? Faptul este că, de îndată ce condensatorul este umplut cu o sarcină electrică, acesta încetează să treacă curent. Și atunci nu poate curge prin tot lanțul. În acest caz, condensatorii rămași nu se vor putea încărca.

Căderea tensiunii și capacitatea totală

Fiecare element disipează tensiunea încetul cu încetul. Având în vedere că capacitatea este invers proporțională cu ea, cu cât este mai mică, cu atât scăderea va fi mai mare. După cum am menționat mai devreme, condensatoarele conectate în serie au aceeași sarcină electrică. Prin urmare, la împărțirea tuturor expresiilor cu sens general puteți obține o ecuație care va arăta întreaga capacitate. În această serie și conexiunea paralelă a condensatoarelor diferă foarte mult.

Exemplul #1

Să folosim formulele prezentate în articol și să calculăm mai multe probleme practice. Deci avem trei condensatoare. Capacitatea lor este: C1 = 25 uF, C2 = 30 uF și C3 = 20 uF. Sunt conectate în serie. Trebuie să găsim capacitatea lor totală. Utilizați ecuația 1/C corespunzătoare: 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. Traducem în microfarad, iar capacitatea totală a condensatorului atunci când este conectat în serie (iar grupul în acest caz este considerat un element) este de aproximativ 8,11 microfarad.

Exemplul #2

Să mai rezolvăm o problemă pentru a consolida evoluțiile. Sunt 100 de condensatoare. Capacitatea fiecărui element este de 2 microfarad. Este necesar să se determine capacitatea lor totală. Este necesar să se înmulțească numărul lor cu caracteristica: 100 * 2 \u003d 200 microfarads. Deci, capacitatea totală a condensatorului atunci când este conectat în serie este de 200 de microfaradi. După cum puteți vedea, nimic complicat.

Concluzie

Deci am muncit aspecte teoretice, a analizat formulele și caracteristicile conexiunii corecte a condensatoarelor (în serie) și chiar a rezolvat mai multe probleme. Aș dori să le reamintesc cititorilor să nu piardă din vedere influența Tensiune nominală. De asemenea, este de dorit să fie selectate elemente de același tip (mică, ceramică, metal-hârtie, film). Atunci conexiunea în serie a condensatoarelor ne poate oferi cel mai mare efect util.