+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Виды соединения конденсаторов


Соединение конденсаторов - Основы электроники

В электрических цепях применяются различные способы соединения конденсаторов. Соединение конденсаторов может производиться: последовательно, параллельно и последовательно-параллельно (последнее иногда называют смешанное соединение конденсаторов). Существующие виды соединения конденсаторов показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Способы соединения конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов.

Если группа конденсаторов включена в цепь таким обра­зом, что к точкам включения непосредственно присоединены пластины всех конденсаторов, то такое соединение называется параллельным соединением конденсаторов (рисунок 2.).

Рисунок 2. Параллельное соединение конденсаторов.

При заряде группы конденсаторов, соединенных параллель­но, между пластинами всех конденсаторов будет одна и та же разность потенциалов, так как все они заряжаются от одного и того же источника тока. Общее же количе­ство электричества на всех конденсаторах будет равно сумме количеств электричества, помещающихся на каждом из кон­денсаторов, так как заряд каждого их конденсаторов проис­ходит независимо от заряда других конденсаторов данной группы. Исходя из этого, всю систему параллельно соединен­ных конденсаторов можно рассматривать как один эквива­лентный (равноценный) конденсатор. Тогда общая емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей всех соединенных конденсаторов.

Обозначим суммарную емкость соединенных в батарею конденсаторов бук­вой Собщ, емкость первого конденсатора С1 емкость второго С2 и емкость третьего С3. Тогда для параллельного соединения конденсаторов будет справедлива следующая формула:

Последний знак + и многоточие указывают на то, что этой формулой можно пользоваться при четырех, пяти и во­обще при любом числе конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов.

Если же соединение конденсаторов в батарею производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последо­вательным (рисунок 3).

Рисунок 2. Последовательное соединение конденсаторов.

При последовательном соединении все конденса­торы заряжаются одинаковым количеством электричества, так как непосредственно от источника тока заряжаются только крайние пластины (1 и 6), а остальные пластины (2, 3, 4 и 5) заря­жаются через влияние. При этом заряд пла­стины 2 будет равен по величине и противо­положен по знаку за­ряду пластины 1, заряд пластины 3 будет равен по величине и противоположен по знаку заряду пла­стины 2 и т. д.

Напряжения на различных конденсаторах будут, вообще говоря, различными, так как для заряда одним и тем же количеством электричества конденсаторов различной емкости всегда требуются различные напряжения. Чем меньше емкость конденсатора, тем большее напряжение необходимо для того, чтобы зарядить этот конденсатор требуемым количеством электричества, и наоборот.

Таким образом, при заряде группы конденсаторов, соединенных последовательно, на конденсаторах малой емкости напряжения будут больше, а на конденсаторах большой емкости — меньше.

Аналогично предыдущему случаю можно рассматривать всю группу конденсаторов, соединенных последовательно, как один эквивалентный конденсатор, между пластинами которого существует напряжение, равное сумме напряжений на всех конденсаторах группы, а заряд которого равен заряду любого из конденсаторов группы.

Возьмем самый маленький конденсатор в группе. На нем должно быть самое большое напряжение. Но напряжение на этом конденсаторе составляет только часть общего напряже­ния, существующего на всей группе конденсаторов. Напря­жение на всей группе больше напряжения на конденсаторе, имеющем самую малую емкость. А отсюда непосредственно следует, что общая емкость группы конденсаторов, соединен­ных последовательно, меньше емкости самого малого конден­сатора в группе.

Для вычисления общей емкости при последовательном со­единении конденсаторов удобнее всего пользоваться следую­щей формулой:

Для частного случая двух последовательно соединенных конденсаторов формула для вычисления их общей емкости будет иметь вид:

Последовательно-параллельное (смешанное) соединение конденсаторов

Последовательно-параллельным соединением конденсаторов называется цепь имеющая в своем составе участки, как с параллельным, так и с последовательным соединением конденсаторов.

На рисунке 4 приведен пример участка цепи со смешанным соединением конденсаторов.

Рисунок 4. Последовательно-параллельное соединение конденсаторов.

При расчете общей емкости такого участка цепи с последовательно-параллельным соединением конденсаторов этот участок разбивают на простейшие участки, состоящие только из групп с последовательным или параллельным соединением конденсаторов. Дальше алгоритм расчета имеет вид:

1. Определяют эквивалентную емкость участков с последовательным соединением конденсаторов.

2. Если эти участки содержат последовательно соединенные конденсаторы, то сначала вычисляют их емкость.

3. После расчета эквивалентных емкостей конденсаторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных конденсаторов.

4. Рассчитывают емкость полученной схемы.

Один из примеров расчета емкости при смешанном соединении конденсаторов приведен на рисунке 5.

Рисунок 5. Пример расчета последовательно-параллельного соединения конденсаторов.

Подробнее о расчетах соединения конденсаторов можно узнать в мультимедийном учебнике по основам электротехники и электроники:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Различные виды соединения конденсаторов

Автор Alexey На чтение 4 мин. Просмотров 1.7k. Опубликовано Обновлено

В этой статье мы попытаемся раскрыть тему соединения конденсаторов разными способам. Из статьи про соединения резисторов мы знаем ,что существует последовательное , параллельное и смешанное соединение , это же правило справедливо  и для этой статьи. Конденсатор (от лат. слова «condensare» — «уплотнять», «сгущать»)– это очень широко распространённый электрический прибор.

Это два проводника (обкладки), между которыми находится изоляционный материал. Если на него  подать напряжение (U), то на его проводниках накопится электрический заряд(Q). Основная его характеристика  – ёмкость (C). Свойства конденсатора описываются уравнением Q = UC , заряд на обкладках и напряжение прямо пропорциональны друг другу.

Условное обозначение конденсатора на схеме

Пусть на конденсатор подается переменное напряжение. Он заряжается по мере роста напряжения, электрический заряд на обкладках увеличивается. Если напряжение уменьшается, то уменьшается и заряд на его  обкладках и он разряжается.

Отсюда следует, что по проводам, соединяющим конденсатор с остальной цепью, электрический ток протекает тогда, когда напряжение на конденсаторе изменяется. При этом не важно, что происходит в диэлектрике между проводниками . Сила тока равна общему заряду, протекшему в единицу времени по подключенному к конденсатору проводу. Она зависит от его емкости  и скорости изменения питающего напряжения.

Ёмкость зависит от характеристик изоляции, а также размеров и формы проводника. Единица измерения ёмкости кондёра — фарада (Ф), 1 Ф=1 Кл/В. Однако на практике емкость измеряется чаще в микро- (10-6) или пико- (10-12) фарадах.

В основном используются конденсаторы для построения цепей с частотной зависимостью, для получения мощного короткого электрического импульса, там, где необходимо накапливать энергию. За счёт изменения свойств пространства между обкладками можно использовать их  для измерения уровня жидкости.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором выводы всех конденсаторов имеют две общие точки – назовём их входом и выходом схемы. Так все входы  объединены в одной точке, а все выходы – в другой, напряжения на всех конденсаторах равны:

Параллельное соединение  предполагает распределение полученного от источника заряда на обкладках нескольких конденсаторов, что можно записать так:

Так как напряжение на всех конденсаторах одинаковое, заряды на их обкладках зависят только от ёмкости:

Суммарная емкость параллельной группы конденсаторов:


Суммарная ёмкость такой группы конденсаторов равна сумме емкостей включенных в схему.

Блоки конденсаторов широко используются для повышения мощности и устойчивости работы энергосистем в линиях электропередач. При этом затраты на более мощные элементы линий можно снизить. Повышается стабильность работы ЛЭП, устойчивость ЛЭП к сбоям и перегрузкам.

Последовательное соединение

Последовательное соединение конденсаторов – это их подключение непосредственно друг за другом без разветвлений проводника. От источника напряжения заряды поступают на обкладки первого и последнего в цепи конденсаторов.

В силу электростатической индукции на внутренних обкладках смежных конденсаторов происходит выравнивание заряда на электрически соединённых обкладках смежных конденсаторов, поэтому на них появляются равные по величине и обратные по знаку электрические заряды.

При таком соединении электрические заряды на обкладках отдельных кондёров по величине равны:

Общее напряжение для всей цепи:

Очевидно, что напряжение между проводниками для каждого конденсатора зависит от накопленного заряда и ёмкости, т.е.:

Поэтому эквивалентная ёмкость последовательной цепи равна:

Отсюда следует, что величина, обратная общей емкости, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов:

https://youtu.be/T4hbcw1o-cw

Смешанное соединение

Смешанным соединение конденсаторов называют такое соединение, при котором присутствует соединение последовательное и параллельное одновременно. Чтобы более подробно разобраться , давайте рассмотрим это соединение на примере :

На рисунке видно ,что соединены два конденсатора последовательно вверху и внизу и два параллельно. Можно вывести формулу из выше описанных соединении:

Основой любой радиотехники является конденсатор, он используется в самых разнообразных схемах-это и источники питания и применение для аналоговых сигналов хранения данных , а также в телекоммуникационных связи для регулирования частоты.

Электричество и магнетизм

Решение. Емкость  прежнего конденсатора, чьими обкладками были сферы  радиусами    дается  формулой (2.18):

 

Как видно из рисунка, новый конденсатор представляет собой после­довательное соединение двух сферических конденсаторов: образованного сферами радиусами  (его емкость обозначим как ) и  (его емкость будет ). Имеем по той же формуле:

(2.30)

Для емкости   последовательно соединенных конденсаторов получаем теперь

 

Емкость нового конденсатора оказалась больше емкости первоначального.

Аналитическая формула для емкости такой батареи имеет вид: 

(2.31)

 При бесконечно тонкой внутренней сфере  заряды на ее поверхностях скомпенсируют друг друга, и мы должны получить формулу для емкости конденсатора  без внутренней оболочки. Так оно и следует из формулы (2.31) при . В обратном предельном случае, когда стенки внутренней оболочки близки к обкладкам первоначального конденсатора, получается формула для емкости двух последовательно со­единенных плоских конденсаторов.

Конденсаторы нашли широкое практическое применение, особенно в радиотехнике. Некоторые типы конденсаторов показаны на рис. 2.18.

Рис. 2.18. Различные типы конденсаторов, применяемых в технике: 1 —  конденсаторы постоянной емкости; 2 — конденсатор переменной емкости

  

Дополнительная информация

http://www.elektropolus.com/condensator/type.php — типы конденсаторов;

http://gete.ru/post_1212414212.html — классификация и маркировка конденсаторов;

http://www.chipdip.ru/video.aspx?vid=ID000274696&tag=dielectric   — видео «Конструкция электролитического алюминиевого конденсатора»;

http://www.symmetron.ru/articles/tantalum_replacement.shtml — керамические конденсаторы большой емкости;

http://radiobooka.ru/radio_nach/kak_sdelat_kondensator.phtml — как сделать конденсатор своими руками;

http://chipinfo.ru/literature/radio/194701/p54-57.html  — статья «Переменные конденсаторы»;

http://www.eham.net/articles/5217  — переменный конденсатор своими руками;

http://www.kpsec.freeuk.com/components/capac.htm — коденсаторы, переменные конденсаторы;

http://qrx.narod.ru/arhn/e_d.htm  — бесконтактные емкостные датчики;

http://www.lionprecision.com/capacitive-sensors/index.html   — обзор емкостных датчиков;

http://pda-reader.ru/93  — принципы работы сенсорных экранов;

http://pcavto.ru/kak-eto-rabotaet/printscipyi-rabotyi-sensornyix-ekranov-touch-screen.html — как работают сенсорные экраны разных типов.

Соединение конденсаторов - презентация онлайн

1. Соединение конденсаторов

1 курс, 2 семестр

3. Параллельное соединение конденсаторов

Если к точкам включения непосредственно
присоединены пластины всех конденсаторов, то
такое соединение называется параллельным
соединением конденсаторов

4. Параллельное соединение конденсаторов

• общая емкость конденсаторов при
параллельном соединении равна сумме
емкостей всех соединенных конденсаторов.

5. Параллельное соединение конденсаторов

• Соединенные параллельно конденсаторы
находятся под одним и тем же напряжением,
равным U вольт, а общий заряд этих
конденсаторов равен q кулонов. При этом
каждый конденсатор соответственно получает
заряд q1, q2, q3 и т. д. Следовательно,
qобщ = q1 + q2 + q3 + . . .

6. Параллельное соединение конденсаторов

qобщ = CобщU,
а заряды q1 = С1U; q2 = С2U; q3 = С3U.
Подставив эти выражения в формулу, получим:
СобщU = С1U + С2U + С3U.
Разделив левую и правую части этого равенства
на равную для всех конденсаторов величину U,
после сокращения найдем: Собщ = С1 +С2 + С3;
Если С1=С2=С3 =…, то Собщ = С1n, гдеС1— емкость
одного конденсатора,
n — число конденсаторов.

7. Последовательное соединение конденсаторов

Если соединение конденсаторов в батарею
производится в виде цепочки и к точкам
включения в цепь непосредственно
присоединены пластины только первого и
последнего конденсаторов, то такое соединение
конденсаторов называется последовательным

8. Последовательное соединение конденсаторов

При последовательном соединении все конденсаторы
заряжаются одинаковым количеством электричества, так как
непосредственно от источника тока заряжаются только крайние
пластины (1 и 6), а остальные пластины (2, 3, 4 и 5) заряжаются
через влияние. При этом заряд пластины 2 будет равен по
величине и противоположен по знаку заряду пластины 1, заряд
пластины 3 будет равен по величине и противоположен по знаку
заряду пластины 2 и т. д.
Напряжения на различных конденсаторах будут, вообще говоря,
различными, так как для заряда одним и тем же количеством
электричества конденсаторов различной емкости всегда
требуются различные напряжения. Чем меньше емкость
конденсатора, тем большее напряжение необходимо для того,
чтобы зарядить этот конденсатор требуемым количеством
электричества, и наоборот.
Таким образом, при заряде группы конденсаторов, соединенных
последовательно, на конденсаторах малой емкости напряжения
будут больше, а на конденсаторах большой емкости — меньше.

9. Последовательное соединение конденсаторов

Uобщ = U1 + U2 + U3

10. Последовательное соединение конденсаторов

Для частного случая двух последовательно
соединенных конденсаторов формула для
вычисления их общей емкости будет иметь вид:

11. Последовательное соединение конденсаторов

Если последовательно соединены конденсаторы,
имеющие одинаковую емкость, то их общую
емкость можно вычислить по формуле

12. Последовательно-параллельное (смешанное) соединение конденсаторов

Последовательно-параллельным соединением
конденсаторов называется цепь имеющая в
своем составе участки, как с параллельным, так
и с последовательным соединением
конденсаторов.

14. Домашнее задание

1)Определите емкость батареи конденсаторов,
изображенной на рисунке. Емкость каждого
конденсатора 1 мкФ.
2) Два последовательно соединенных конденсатора
емкостями 2 и 4 мкФ присоединили к источнику
напряжением 180 В. Конденсаторы отсоединили
друг от друга и от источника и соединили
одноименно заряженными пластинами.
Определите установившееся напряжение.

15. Решение задач

• Три конденсатора одинаковой емкости
соединены параллельно друг другу в батарею.
Рассчитать емкость батареи конденсаторов,
если известно, что при подключении ее к
полюсам аккумулятора напряжением 12 В
заряд на обкладках каждого конденсатора
6×10-9 Кл.

16. Решение задач

• Найти электроемкость системы
конденсаторов, соединенных по схеме, показанной на рисунке C1 = C2 = C4= C5.

Пример решения задачи по теме «Соединение конденсаторов» | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Тема:

Примеры решения задач по электродинамике

Рис. 4.79. К задаче

Задача. Найти электроемкость системы конденсаторов, соединенных по схеме, по­казанной на рисунке 4.79. C1 = C2 = C4 = C5.


Решение.

Показанную на рис. 4.79 схему соединения кон­денсаторов можно изобразить иначе (рис. 4.80).

На схеме видно, что разность потенциалов между точками B и C равна нулю:

ΔφBC = 0.

Рис. 4.80. К задаче

Таким образом, ни один конденсатор, незави­симо от его электроемкости, присоединенный в точ­ках B и C, не изменит электроемкости всей системы. Поэтому конденсатор C3 можно изъять из схемы и получить соединение по схеме рис. 4.81.

Общая электроемкость цепочки последовательно соединенных конденсаторов Q и C4 определится по формуле:

1 / C’ = 1 / C1 + 1 / C4,

или

C’ = C1C4 / (C1 + C4).

Рис. 4.81. К задаче

Такую же электроемкость будет иметь цепочка конденсаторов C2 и C5:

C’’ = C2C5 / (C2 + C5).

Вследствие параллельного соединения цепочек C1 С4 и С2 — С5 их общая элект­роемкость Материал с сайта http://worldofschool.ru

C = С’ + C’’ = C1C4 / (C1 + C4) + C2C5 / (C2 + C5).

Если учесть, что C1 = C2 = C4 = C5, то получим

C = C12 / 2C1 + C12 / 2C1 = 2C12 / 2C1 = C1.

Ответ: общая электроемкость соединения конденсаторов равна C1.

На этой странице материал по темам:
  • Задачи на соединение конденсаторов простые

  • Вещество примеры по физике

  • Примеры решения задач на конденсаторы

  • Решение задач на смешанное соединение конденсаторов

  • Физика конденсатор задачи

Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля. Соединение конденсаторов.

Электроемкость - это скалярная величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд

Электроемкость зависит от формы проводника! Поэтому для каждого вида существует своя формула расчета электроемкости.

Электроемкость шара


Конденсатор

Конденсатор - это система, состоящая из двух или более проводников.

Плоский конденсатор - две параллельные металлические пластины (обкладки), между которыми находится диэлектрик.

В быту можно встретить подобные конденсаторы

На схеме конденсатор обозначается следующим образом (запомнить выделенное обозначение)

Электроемкость плоского конденсатора

Используя общую формулу нахождения электроемкости, можно получить


Поле между обкладками конденсатора однородно, поэтому напряжение можно определить как

Батарея конденсаторов

Несколько конденсаторов, соединенных вместе, образуют батарею конденсаторов.

Различают последовательноепараллельное и смешанное соединение конденсаторов


Движение заряженной частицы в конденсаторе

Формула расчета параллельного соединения конденсаторов. Последовательное соединение конденсаторов: формула

Содержание:

Схемы в электротехнике состоят из электрических элементов, в которых способы соединения конденсаторов могут быть разными. Надо понимать, как правильно подключить конденсатор. Отдельные участки цепи с подключенными конденсаторами можно заменить одним эквивалентным элементом. Он заменит ряд конденсаторов, но должно выполняться обязательное условие: когда напряжение, подводимое к обкладкам эквивалентного конденсатора, равняется напряжению на входе и выходе группы заменяющихся конденсаторов, тогда заряд емкости будет такой же, как и на группе емкостей. Для понимания вопроса, как подключить конденсатор в любой схеме, рассмотрим виды его включения.

Параллельное включение конденсаторов в цепь

Параллельное соединение конденсаторов - это когда все пластины подключаются к точкам включения цепи, образовывая батарею емкостей.

Разность потенциалов на пластинах накопителей емкости будет одинаковая, так как они все заряжаются от одного источника тока. В этом случае каждый заряжающийся конденсатор имеет собственный заряд при одинаковой величине, подводимой к ним энергии.

Параллельные конденсаторы, общий параметр количества заряда полученной батареи накопителей, рассчитывается, как сумма всех зарядов, помещающихся на каждой емкости, потому что каждый заряд емкости не зависит от заряда другой емкости, входящей в группу конденсаторов, параллельно включенных в схему.

При параллельном соединении конденсаторов емкость равняется:

Из представленной формулы можно сделать вывод, что всю группу накопителей можно рассматривать как один равноценный им конденсатор.

Конденсаторы, соединенные параллельно, имеют напряжение:

Последовательное включение конденсаторов в цепь

Когда в схеме выполнено последовательное соединение конденсаторов, оно выглядит как цепочка емкостных накопителей, где пластина первого и последнего накопителя емкости (конденсатора) подключены к источнику тока.

Последовательное соединение конденсатора:

При последовательном соединении конденсаторов все устройства этого участка берут одинаковое количество электроэнергии, потому что в процессе участвует первая и последняя пластинка накопителей, а пластины 2, 3 и другие до N проходят зарядку посредством влияния. По этой причине заряд пластины 2 накопителя емкости равняется по значению заряду 1 пластины, но имеет обратный знак. Заряд пластины накопителя 3 равняется значению заряда пластины 2, но так же с обратным знаком, все последующие накопители имеет аналогичную систему заряда.

Формула нахождения заряда на конденсаторе, схема подключения конденсатора:

Когда выполняется последовательное соединение конденсаторов, напряжение на каждом накопители емкости будет различное, так как в зарядке одинаковым количеством электрической энергии участвуют разные емкости. Зависимость емкости от напряжения такова: чем она меньше, тем большее напряжение необходимо подать на пластины накопителя для его зарядки. И обратная величина: чем выше емкость накопителя, тем меньше требуется напряжения для его зарядки. Можно сделать вывод, что емкость последовательно соединенных накопителей имеет значение для величины напряжения на пластинах - чем она меньше, тем больше напряжения требуется, а также накопители большой емкости требуют меньшего напряжения.

Основное отличие схемы последовательного соединения накопителей емкости в том, что электроэнергия протекает только в одном направлении, а это означает, что в каждом накопителе емкости составленной батареи ток будет одинаковым. В этом виде соединений конденсаторов обеспечивается равномерное накопление энергии независимо от емкости накопителей.

Группу накопителей емкости можно также на схеме рассматривать как эквивалентный накопитель, на пластины которого подается напряжение, определяемое формулой:

Заряд общего (эквивалентного) накопителя группы емкостных накопителей последовательного соединения равен:

Общему значению емкости последовательно соединенных конденсаторов соответствует выражение:

Смешанное включение емкостных накопителей в схему

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов на одном из участков цепи схемы называется специалистами смешанным соединением.

Участок цепи подсоединенных смешанным включением накопителей емкости:

Смешанное соединение конденсаторов в схеме рассчитывается в определенном порядке, который можно представить следующим образом:

  • разбивается схема на простые для вычисления участки, это последовательное и параллельное соединение конденсаторов;
  • вычисляем эквивалентную емкость для группы конденсаторов, последовательно включенных на участке параллельного соединения;
  • проводим нахождение эквивалентной емкости на параллельном участке;
  • когда эквивалентные емкости накопителей определены, схему рекомендуется перерисовать;
  • рассчитывается емкость получившейся после последовательного включения эквивалентных накопителей электрической энергии.

Накопители емкостей (двухполюсники) включены разными способами в цепь, это дает несколько преимуществ в решении электротехнических задач по сравнению с традиционными способами включения конденсаторов:

  1. Использование для подключения электрических двигателей и другого оборудования в цехах, в радиотехнических устройствах.
  2. Упрощение вычисления величин электросхемы. Монтаж выполняется отдельными участками.
  3. Технические свойства всех элементов не меняются, когда изменяется сила тока и магнитное поле, это применяется для включения разных накопителей. Характеризуется постоянной величиной емкости и напряжения, а заряд пропорционален потенциалу.

Вывод

Разного вида включения конденсаторов в цепь применяются для решения электротехнических задач, в частности, для получения полярных накопителей из нескольких неполярных двухполюсников. В этом случае решением будет соединение группы однополюсных накопителей емкости по встречно-параллельному способу (треугольником). В этой схеме минус соединяется с минусом, а плюс - с плюсом. Происходит увеличение емкости накопителя, и меняется работа двухполюсника.

Не отображаются имеющиеся вхождения: последовательное параллельное и смешанное соединение конденсаторов, последовательное и параллельное соединение конденсаторов, при параллельном соединении конденсаторов емкость.

Для получения большего спектра емкостей конденсаторы часто соединяют между собой, получают, так называемые батареи конденсаторов. Соединение при этом может быть параллельным, последовательным или комбинированным (смешанным). Рассмотрим случай с двумя конденсаторами.

Последовательное соединение конденсаторов показано на рис. 1

Здесь (рис.1) обкладка одного конденсатора, имеющая отрицательный заряд соединяется с положительной обкладкой следующего конденсатора. При последовательном соединении средние пластины конденсаторов электризуются через влияние, следовательно, их заряды по величине равны и противоположны по знаку. Заряды на этих конденсаторах одинаковы. При этом соединении разности потенциалов складываются:

При этом имеем:

Получаем, что при последовательном соединении конденсаторов емкость соединения находят как:

Обобщив формулу (3) для N конденсаторов, получаем:

где - электрическая емкость i-го конденсатора.

Последовательное соединение конденсаторов используют тогда, когда для избегания пробоя конденсатора необходимо разность потенциалов распределить между несколькими конденсаторами.

Последовательное соединение конденсаторов показано на рис. 2

При параллельном соединении разности потенциалов между обкладками конденсаторов одинаковы. Суммарный заряд системы равен сумме зарядов на каждом из конденсаторов:

Из сказанного выше получим:

Для батареи из N параллельно соединенных конденсаторов имеем:

Параллельное соединение конденсаторов используют тогда, когда необходимо увеличить емкость конденсатора.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Получите формулу для расчета емкости слоистого конденсатора.
Решение Конденсатор, который называют слоистым, состоит из двух параллельных металлических обкладок, разделенных несколькими плоскими слоями разных диэлектриков (рис.3). Обозначим диэлектрические проницаемости слоев диэлектриков как . Будем считать, что соответствующая толщина слоя диэлектрика при этом: .

Допустим, что между слоями диэлектриков вставлены очень тонкие листы из проводника. От такой процедуры заряды на обкладках конденсатора и напряженности полей в солях диэлектриков останутся неизменными. Останутся без изменений разности потенциалов между обкладками, следовательно, не изменится емкость конденсатора. Но, наличие тонких листов проводника превратит слоистый конденсатор в последовательное соединение конденсаторов.

Применим формулы емкости плоского конденсатора:

и расчета емкости батареи последовательно соединенных конденсаторов:

получаем:

Ответ

ПРИМЕР 2

Задание Какой будет емкость соединения конденсаторов (рис.4), если батарея составлена из одинаковых конденсаторов, емкость каждого из них равна Ф.

Решение Емкость параллельного соединения конденсаторов обозначим как Она равна:

В этой статье мы попытаемся раскрыть тему соединения конденсаторов разными способам. Из статьи про соединения резисторов мы знаем,что существует последовательное, параллельное и смешанное соединение, это же правило справедливо и для этой статьи. Конденсатор (от лат. слова «condensare» - «уплотнять», «сгущать»)– это очень широко распространённый электрический прибор.

Это два проводника (обкладки), между которыми находится изоляционный материал. Если на него подать напряжение (U), то на его проводниках накопится электрический заряд(Q). Основная его характеристика – ёмкость (C). Свойства конденсатора описываются уравнением Q = UC , заряд на обкладках и напряжение прямо пропорциональны друг другу.

Условное обозначение конденсатора на схеме

Пусть на конденсатор подается переменное напряжение. Он заряжается по мере роста напряжения, электрический заряд на обкладках увеличивается. Если напряжение уменьшается, то уменьшается и заряд на его обкладках и он разряжается.

Отсюда следует, что по проводам, соединяющим конденсатор с остальной цепью, электрический ток протекает тогда, когда напряжение на конденсаторе изменяется. При этом не важно, что происходит в диэлектрике между проводниками. Сила тока равна общему заряду, протекшему в единицу времени по подключенному к конденсатору проводу. Она зависит от его емкости и скорости изменения питающего напряжения.

Ёмкость зависит от характеристик изоляции, а также размеров и формы проводника. Единица измерения ёмкости кондёра — фарада (Ф), 1 Ф=1 Кл/В. Однако на практике емкость измеряется чаще в микро- (10-6) или пико- (10-12) фарадах.

В основном используются конденсаторы для построения цепей с частотной зависимостью, для получения мощного короткого электрического импульса, там, где необходимо накапливать энергию. За счёт изменения свойств пространства между обкладками можно использовать их для измерения уровня жидкости.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором выводы всех конденсаторов имеют две общие точки – назовём их входом и выходом схемы. Так все входы объединены в одной точке, а все выходы – в другой, напряжения на всех конденсаторах равны:

Параллельное соединение предполагает распределение полученного от источника заряда на обкладках нескольких конденсаторов, что можно записать так:

Так как напряжение на всех конденсаторах одинаковое, заряды на их обкладках зависят только от ёмкости:

Суммарная емкость параллельной группы конденсаторов:

Суммарная ёмкость такой группы конденсаторов равна сумме емкостей включенных в схему.

Блоки конденсаторов широко используются для повышения мощности и устойчивости работы энергосистем в линиях электропередач. При этом затраты на более мощные элементы линий можно снизить. Повышается стабильность работы ЛЭП, устойчивость ЛЭП к сбоям и перегрузкам.

Последовательное соединение

Последовательное соединение конденсаторов – это их подключение непосредственно друг за другом без разветвлений проводника. От источника напряжения заряды поступают на обкладки первого и последнего в цепи конденсаторов.

В силу электростатической индукции на внутренних обкладках смежных конденсаторов происходит выравнивание заряда на электрически соединённых обкладках смежных конденсаторов, поэтому на них появляются равные по величине и обратные по знаку электрические заряды.

При таком соединении электрические заряды на обкладках отдельных кондёров по величине равны:

Общее напряжение для всей цепи:

Очевидно, что напряжение между проводниками для каждого конденсатора зависит от накопленного заряда и ёмкости, т.е.:

Поэтому эквивалентная ёмкость последовательной цепи равна:

Отсюда следует, что величина, обратная общей емкости, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов:

Смешанное соединение

Смешанным соединение конденсаторов называют такое соединение, при котором присутствует соединение последовательное и параллельное одновременно. Чтобы более подробно разобраться, давайте рассмотрим это соединение на примере:

На рисунке видно,что соединены два конденсатора последовательно вверху и внизу и два параллельно. Можно вывести формулу из выше описанных соединении:

Основой любой радиотехники является конденсатор, он используется в самых разнообразных схемах-это и источники питания и применение для аналоговых сигналов хранения данных, а также в телекоммуникационных связи для регулирования частоты.

Конденсаторы, как и резисторы, можно соединять последовательно и параллельно. Рассмотрим соединение конденсаторов: для чего применяются каждая из схем, и их итоговые характеристики.

Эта схема – самая распространенная. В ней обкладки конденсаторов соединяются между собой, образуя эквивалентную емкость, равную сумме соединяемых емкостей.

При параллельном соединении электролитических конденсаторов необходимо, чтобы между собой соединялись выводы одной полярности.

Особенность такого соединения – одинаковое напряжение на всех соединяемых конденсаторах . Номинальное напряжение группы параллельно соединенных конденсаторов равно рабочему напряжению конденсатора группы, у которого оно минимально.

Токи через конденсаторы группы протекают разные: через конденсатор с большей емкостью потечет больший ток.

На практике параллельное соединение применяется для получения емкости нужной величины, когда она выходит за границы диапазона, выпускаемого промышленностью, или не укладываются в стандартный ряд емкостей. В системах регулирования коэффициента мощности (cos ϕ) изменение емкости происходит за счет автоматического подключения или отключения конденсаторов в параллель.

При последовательном соединении обкладки конденсатором соединяются друг к другу, образуя цепочку. Крайние обкладки подключаются к источнику, а ток по всем конденсаторам группы потечет одинаковый.

Эквивалентная емкость последовательно соединенных конденсаторов ограничена самой маленькой емкостью в группе. Объясняется это тем, что как только она полностью зарядится, ток прекратится. Подсчитать общую емкость двух последовательно соединенных конденсаторов можно по формуле

Но применение последовательного соединения для получения нестандартных номиналов емкостей не так распространено, как параллельного.

При последовательном соединении напряжение источника питания распределяется между конденсаторами группы. Это позволяет получить батарею конденсаторов, рассчитанную на большее напряжение , чем номинальное напряжение входящих в нее компонентов. Так из дешевых и небольших по размерам конденсаторов изготавливаются блоки, выдерживающие высокие напряжения.

Еще одна область применения последовательного соединения конденсаторов связана с перераспределением напряжений между ними. Если емкости одинаковы, напряжение делится пополам, если нет – на конденсаторе большей емкости напряжение получается большим. Устройство, работающее на этом принципе, называют емкостным делителем напряжения .

Смешанное соединение конденсаторов


Такие схемы существуют, но в устройствах специального назначения, требующие высокой точности получения величины емкости, а также для их точной настройки.

В электротехнике существуют различные варианты подключения электрических элементов. В частности, существует последовательное, параллельное или смешанное соединение конденсаторов, в зависимости от потребностей схемы. Рассмотрим их.

Параллельное соединение

Параллельное соединение характеризуется тем, что все пластины электрических конденсаторов присоединяются к точкам включения и образовывают собой батареи. В таком случае, во время заряда конденсаторов каждый из них будет иметь различное число электрических зарядов при одинаковом количестве подводимой энергии

Схема параллельного крепления

Емкость при параллельной установке рассчитывается исходя из емкостей всех конденсаторов в схеме. При этом, количество электрической энергии, поступающей на все отдельные двухполюсные элементы цепи, можно будет рассчитать, суммировав сумму энергии, помещающейся в каждый конденсатор. Вся схема, подключенная таким образом, рассчитывается как один двухполюсник.

C общ = C 1 + C 2 + C 3


Схема – напряжение на накопителях

В отличие от соединения звездой, на обкладки всех конденсаторов попадает одинаковое напряжение. Например, на схеме выше мы видим, что:

V AB = V C1 = V C2 = V C3 = 20 Вольт

Последовательное соединение

Здесь к точкам включения присоединяются контакты только первого и последнего конденсатора.


Схема – схема последовательного соединения

Главной особенностью работы схемы является то, что электрическая энергия будет проходить только по одному направлению, значит, что в каждом из конденсаторов ток будет одинаковым. В такой цепи для каждого накопителя, независимо от его емкости, будет обеспечиваться равное накопление проходящей энергии. Нужно понимать, что каждый из них последовательно соприкасается со следующим и предыдущим, а значит, емкость при последовательном типе может воспроизводиться энергией соседнего накопителя.

Формула, которая отражает зависимость тока от соединения конденсаторов, имеет такой вид:

i = i c 1 = i c 2 = i c 3 = i c 4 , то есть токи проходящие через каждый конденсатор равны между собой.

Следовательно, одинаковой будет не только сила тока, но и электрический заряд. По формуле это определяется как:

Q общ = Q 1 = Q 2 = Q 3

А так определяется общая суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении:

1/C общ = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3

Видео: как соединять конденсаторы параллельным и последовательным методом

Смешанное подключение

Но, стоит учитывать, что для соединения различных конденсаторов необходимо учитывать напряжение сети. Для каждого полупроводника этот показатель будет отличаться в зависимости от емкости элемента. Отсюда следует, что отдельные группы полупроводниковых двухполюсников малой емкости будут при зарядке становиться больше, и наоборот, электроемкость большого размера будет нуждаться в меньшем заряде.


Схема: смешанное соединение конденсаторов

Существует также смешанное соединение двух и более конденсаторов. Здесь электрическая энергия распределяется одновременно при помощи параллельного и последовательного подключения электролитических элементов в цепь. Эта схема имеет несколько участков с различным подключением конденсирующих двухполюсников. Иными словами, на одном цепь параллельно включена, на другом – последовательно. Такая электрическая схема имеет ряд достоинств сравнительно с традиционными:

  1. Можно использовать для любых целей: подключения электродвигателя, станочного оборудования, радиотехнических приборов;
  2. Простой расчет. Для монтажа вся схема разбивается на отдельные участки цепи, которые рассчитываются по отдельности;
  3. Свойства компонентов не изменяются независимо от изменений электромагнитного поля, силы тока. Это очень важно при работе с разноименными двухполюсниками. Ёмкость постоянна при постоянном напряжении, но, при этом, потенциал пропорционален заряду;
  4. Если требуется собрать несколько неполярных полупроводниковых двухполюсников из полярных, то нужно взять несколько однополюсных двухполюсника и соединить их встречно-параллельным способом (в треугольник). Минус к минусу, а плюс к плюсу. Таким образом, за счет увеличения емкости изменяется принцип работы двухполюсного полупроводника.

1.8. Соединительные конденсаторы - Том III

На практике применяются различные способы соединения конденсаторов. Есть два основных - параллельное и последовательное соединение. Знакомство с ними позволит вам сократить количество соединений конденсаторов до этих двух.

Подключив конденсаторы, получим результирующую емкость.Мы рассчитаем его, зная емкости для хранения. На рис. 1.28 показано параллельное соединение трех заряженных конденсаторов. Все крышки конденсаторов с одной стороны они соединены друг с другом (, крышка называется направляющей в цепи конденсатора). То же самое с другой стороны. Так что потенциал V1 соединенных между собой экранов с одной стороны всех конденсаторов то же самое, и на соединенных крышках с другой стороны появляется то же самое потенциал V2, отличается от В1.Таким образом, на каждом конденсаторе существует одинаковая разность потенциалов. U = V2-V1. Общая нагрузка Q на всех соединенных крышках с одной стороны есть сумма зарядов происходящее на каждом конденсаторе и равно:

После деления уравнения (1.68) по Мы получаем:

Таким образом, по определению емкости (1.61) имеем:

или общая емкость системы параллельно соединенных конденсаторов равна их сумме емкость .

Теперь рассчитаем общую емкость ряда последовательно соединенных конденсаторов (рис. 1.29). На каждом из конденсаторов есть заряд то же, потому что нагрузка + Q, подаваемый извне на левую обкладку первого конденсатора, создает поле, притягивает тот же заряд, но противоположного знака (-Q) для правой крышки.В свою очередь нагрузка -Q идет от крышки левого подключенного конденсатора 2, поэтому на этой крышке его значение + В. Эта ситуация повторяется в отношении конденсаторов 2 и 3. Однако на течет заряд правой крышки конденсатора 3 -Q извне.

Суммарное напряжение U - сумма напряжений на отдельных конденсаторах:

Используя формулу U = КК, получаем:

Следовательно:

1С = 1С1 + 1С2 + 1С3

(1.70)

, поэтому обратная величина полной емкости последовательно соединенной конденсаторной системы равна сумма обратной величины емкости каждого из конденсаторов.

У нас есть конденсаторы емкостью C1 = 10 мкФ каждый, предназначен для живой работы U1 = 500В.Мы должны объединить их в батарею емкостью C = 4 мкФ и рабочее напряжение U = 10кВ. Сколько конденсаторов нужно и как их подключать?

Решение : Каждый конденсатор может выдерживать напряжение У1. Чтобы конденсаторы вместе выдерживали напряжение U, следует использовать n = UU1 = 20 конденсаторов.Однако тогда их суммарная емкость была бы равна C'=C1n=10мкФ20=0,5мкФ - следует из формулы (1.70), па на основании чего имеем:

поэтому:

Для получения большей производительности необходимо параллельное подключение такого количества серий. соотношение m = CC', так как при параллельном соединении емкости складываются согласно по формуле (1.69), то есть:

так m = CC '= 4 мкФ0,5 мкФ = 8. Итого, следовательно, следует принять m = 8 рядов конденсаторов после n = 20 в каждом из них, т.е. вместе: n⋅m = 160 конденсаторов.

  1. Путем параллельного соединения заряженных конденсаторов разной емкости заряды на их оболочках и их потенциалы меняются.Что применимо вот правила, относящиеся к: а) зарядам, б) потенциалам и в) напряжениям?
  2. После последовательного соединения заряженных конденсаторов разной емкости заряды на их оболочках и их потенциалы меняются. Что применимо вот правила, относящиеся к: а) зарядам, б) потенциалам и в) напряжениям?
  3. Если два конденсатора одинаковой емкости соединены параллельно, их общая мощность: а) увеличится или б) уменьшится? Обосновать ответ.
  4. Если два конденсатора одинаковой емкости соединены последовательно, их общая мощность: а) увеличится или б) уменьшится? Обосновать ответ.
.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Систему последовательно или параллельно соединенных конденсаторов можно значительно упростить, заменив ее одним эквивалентным конденсатором эквивалентной емкости C Z . В этой статье мы опишем и выведем формулы для расчета эквивалентной емкости конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно.

Последовательное соединение конденсаторов

На рис. 1 представлена ​​простая электрическая цепь, состоящая из источника питания и трех конденсаторов емкостью С 1 , С 2 и С 3 , соединенных последовательно.Задача источника – поддерживать постоянную разность потенциалов U в цепи.

Рисунок 1 . Система из трех последовательно соединенных конденсаторов.

При последовательном соединении конденсаторов все конденсаторы соединяются последовательно, один за другим : отрицательно заряженная пластина конденсатора C 1 соединяется с положительно заряженной пластиной конденсатора C 2 , и отрицательно заряженный пластинчатый конденсатор C 2 соединяется с положительно заряженным конденсатором C 3 .Заметим, что, согласно рисунку выше, разность потенциалов U приложена только к обоим концам конденсаторной системы: положительный полюс источника подключен к положительно заряженной пластине конденсатора C 1 , а отрицательный полюс к пластине отрицательно заряженного конденсатора C 3 .

Источник питания, подключенный к последовательно соединенным конденсаторам, создает заряды только на тех обкладках конденсатора, которые непосредственно подключены к полюсам источника .Электрические заряды на остальных крышках появляются в результате смещения уже существующих зарядов (заряды, собранные на крышках конденсаторов, подключенных к полюсам источника, смещаются). Согласно рисунку 1, источник тока не может изменить заряд на конденсаторе С 2 (без прямого подключения к источнику) - заряд на обкладках этого конденсатора появляется в результате сдвига заряда с обкладок конденсатора С 3 .

Сумма разностей потенциалов на всех последовательно соединенных конденсаторах равна разности потенциалов источника тока. Величина электрического заряда, накопленного на каждом из этих конденсаторов, одинакова.

Для упрощения расположения конденсаторов, показанных на рисунке 1, можно заменить их эквивалентным конденсатором емкостью C Z . Конденсатор C Z имеет такой же заряд и такую ​​же разность потенциалов, как и последовательно соединенные конденсаторы .

Рисунок 2 . Электрическая цепь с конденсатором эквивалентной емкости C Z , заменяющим три последовательно соединенных конденсатора на рис. 1.

Итак, пришло время вывести общее выражение для расчета эквивалентной емкости системы последовательно соединенных конденсаторов. Для начала запишем выражения, описывающие разность потенциалов на каждом из трех конденсаторов рисунка 1. По формуле q = С U (см.: Конденсаторы - описание, конструкция.Электрическая мощность) и преобразовывая их относительно U в , имеем:

$$ U_1 = \ dfrac {q} {C_1} \ hspace {1см}, \ hspace {1см} U_2 = \ dfrac {q} {C_2} \ hspace {1см}, \ hspace {1см} U_3 = \ dfrac { д} {C_3} $$

(как мы писали выше, заряд накопленный на каждом конденсаторе имеет одинаковое значение)

Мы знаем, что общая разность потенциалов, создаваемая источником, представляет собой сумму разностей потенциалов на всех последовательно соединенных конденсаторах, поэтому:

$$ U = U_1 + U_2 + U_3 = \ dfrac {q} {C_1} + \ dfrac {q} {C_2} + \ dfrac {q} {C_3} = q \ left (\ dfrac {1} {C_1} + \ dfrac {1} {C_2} + \ dfrac {1} {C_3} \ справа) $$

Разность потенциалов на конденсаторе C Z составляет:

$$ U = \ dfrac {q} {C_Z} $$

Сравнивая выражения обеих сторон U , мы имеем:

$$ \dfrac {q} {C_Z} = q \ left (\ dfrac {1} {C_1} + \ dfrac {1} {C_2} + \ dfrac {1} {C_3} \ right) $$

Эквивалентная емкость последовательно соединенных конденсаторов — модель

Сократив приведенную выше зависимость со страницами, получим:

$$ \ dfrac {1} {C_Z} = \ dfrac {1} {C_1} + \ dfrac {1} {C_2} + \ dfrac {1} {C_3} $$

В общем случае для соединенных конденсаторов серии n эквивалентную емкость C Z можно рассчитать, используя следующее выражение:

$$ \ dfrac {1} {C_Z} = \ sum \ limit_ {i = 1} ^ n \ dfrac {1} {C_i} = \ dfrac {1} {C_1} + \ dfrac {1} {C_2} + … + \ Dfrac {1} {C_n} $$

, где C и — емкость i-го конденсатора в цепи.

Параллельное соединение конденсаторов

Как и в случае последовательного расположения конденсаторов, начнем с рисования электрической цепи, состоящей из источника тока и массива конденсаторов емкостью C 1 , C 2 и C 3 , на этот раз соединенных параллельно:

Рисунок 3 . Расположение конденсаторов, соединенных параллельно.

При параллельном соединении конденсаторов обе пластины конденсаторов соединяются непосредственно друг с другом посредством общих проводов. Поскольку разность потенциалов U приложена именно к этим двум (соединенным с проводниками) крышкам, поэтому:

Разность потенциалов на всех параллельно соединенных конденсаторах равна разности потенциалов источника. Суммарный заряд, накопленный в системе параллельно соединенных конденсаторов, равен сумме зарядов на отдельных конденсаторах.

Конденсаторы, соединенные параллельно, можно заменить эквивалентным конденсатором эквивалентной емкости C Z . Конденсатор C Z имеет такой же заряд и такую ​​же разность потенциалов, как и система параллельно соединенных конденсаторов.

Рисунок 4 . Электрическая цепь с конденсатором эквивалентной емкости C с вместо системы из трех параллельно соединенных конденсаторов с рисунка 3.

Получить общее выражение для расчета эквивалентной емкости конденсатора C Z , эквивалентно соединенным параллельно конденсаторам, начнем с записи зависимостей, описывающих электрический заряд, накопленный на каждом из трех конденсаторов с рисунка 3:

$$ q_1 = C_1 \ hspace {.05см} U \ hspace {1см}, \ hspace {1см} q_2 = C_2 \ hspace {0,05см} U \ hspace {1см}, \ hspace {1см} q_3 = C_3 \ hspace {0,05см} U $$

Таким образом, общий заряд, накопленный в системе этих трех конденсаторов, составляет:

$$ q = q_1 + q_2 + q_3 = C_1 \ hspace {0,05 см} U + C_2 \ hspace {0,05 см} U + C_3 \ hspace {0,05 см} U = U \ слева (C_1 + C_2 + C_3 \ справа) $$

Мы знаем, что суммарный электрический заряд, накопленный на конденсаторе C Z из рисунка 4, также равен q , следовательно:

$$ q = C_Z \ hspace {.05см} U$$

После приравнивания сторон нагрузки по формулам q получаем:

$$ C_Z \ hspace {0,05 см} U = U \ слева (C_1 + C_2 + C_3 \ справа) $$

Эквивалентная емкость конденсаторов, соединенных параллельно — модель

Сократив приведенную выше зависимость со страницами, получим:

$$ C_Z = C_1 + C_2 + C_3 $$

В общем случае для n конденсаторов, соединенных параллельно, эквивалентную емкость C Z можно вычислить, используя следующее выражение:

$$ C_Z = \ сумма \ пределы ^ n_ {i = 1} C_i = C_1 + C_2 +… + C_n $$

.

Соединение конденсаторов

Соединение конденсаторов
Последовательное соединение конденсаторов
Последовательное соединение конденсаторов показано на рисунке ниже:


Емкость последовательного соединения рассчитывается по следующей формуле:


Эквивалентная емкость параллельного соединения рассчитывается по следующей формуле:

Соединение конденсаторов – примеры
Пример 1

Три конденсатора соединены параллельно емкостью: 10 нФ, 22 нФ и 100 нФ.Рассчитайте пропускную способность полученного соединения.

Решение 1

Для параллельного соединения суррогатная емкость равна сумме емкостей: C z = 10 нФ + 22 нФ + 100 нФ = 132 нФ.

Пример 2

Два конденсатора 100 пФ и 200 пФ соединены последовательно. Он рассчитает пропускную способность этого соединения.

Решение 2

При последовательном соединении конденсаторов обратная величина эквивалентной емкости равна сумме обратной величины емкостей компонентов.1/С из = 0,01 + 0,005 = 0,015. Стандарт C z = 66,66 пФ.

Посмотреть статьи, которые могут вас заинтересовать:
Добавить комментарий к этой статье.

Комментарии пользователей (6)

10.03.2013 16:45:00 Grzesiek написал:
Я понятия не имею, как решить проблему подключения этих конденсаторов вообще, объясните пожалуйста.. как рассчитать емкостной заменитель, когда он считает токи, я вообще ничего не знаю. Как я это сделаю?? Спасибо за игру. ;)

2013-03-10 18:57:12 Базы знаний.COM писал(а):
Здравствуйте.

Когда дело доходит до расчета эквивалентной емкости, необходимо определить, имеем ли мы в данном случае дело с параллельным или последовательным соединением, и применить соответствующую формулу. Если задача более сложная (имеются одновременно последовательное и параллельное соединения), следует рассчитать замещающую мощность и постепенно упростить систему.

Когда дело доходит до подсчета токов, у нас есть две возможности: когда в системе есть источники постоянного тока и система находится в переходном состоянии, или в системе есть источники синусоидального переменного тока.В первом случае, насколько я помню, используется операторный метод (с преобразованиями Лапласа), во втором случае используется исчисление комплексных чисел. Да, и еще есть третий случай - когда у нас есть источник периодически переменного, но несинусоидального тока в системе (например, прямоугольной или треугольной формы волны). Затем такой сигнал записываем в виде гармоник — используем преобразование Фурье и продолжаем как во втором случае.

Если в системе есть только источники постоянного тока, то в установившемся режиме ток через конденсаторы не течет - они разомкнуты.Надеюсь, я немного помог.

С уважением
Marcin


2013-03-13 20:00:05 бренды напишу(а):
Здравствуйте помогите пожалуйста в выборе катушки на 3х фазный двигатель 2.2 квт чтоб мг работала на 220 вольт. Какой мощности должна быть катушка?

2013-03-13 20:25:33 BazyWiedzy.COM написал:
Здравствуйте.

К сожалению, у меня нет опыта проектирования схем такого типа и я не знаю, какая должна быть индуктивность такой катушки.

С уважением
Марцин


21.09.2016 18:33:44 PW Wojas написал(а):
если кто-то умный будет выполнять задачи и обсуждать их на этой странице, я буду здесь каждый день.Я имею в виду такие задачи, как подача напряжения. Приведу пример задач я имею в виду: 3 конденсатора емкостью с1=2u C2=4u C3=6u соединены последовательно найти напряжения на отдельных конденсаторах если приложенное к системе напряжение 22кВт. Скажу так, я учусь в 1-м техникуме на электронике и боюсь, что в этом году буду рядом. Я с трудом понимаю это. спасибо

2016-09-21 23:57:16 BazyWiedzy.COM написал:
Здравствуйте. Напишите пожалуйста, какой источник напряжения подключен к этим конденсаторам - это постоянное напряжение (тогда мы имеем дело с т.н.переходное) или это синусоидальное напряжение? Я так понимаю, что "22 кВт" вы будете поставлять на 22 кВ? С Уважением.

.

Электрическая мощность. Конденсаторы

Электрическая мощность. конденсаторы

Электрическая емкость

- это отношение заряда на проводнике к потенциалу, вызванному этим зарядом. Это отношение характеризует способность изолированного проводника накапливать электрический заряд. Единицей электрической емкости является фарад.

фарад

фарад определяет емкость такого проводника, в котором заряд в 1 Кл создает потенциал 1 В

Конденсатор

Конденсатор — это система из двух проводников с одинаковыми, но разными зарядами; направляющие называются крышками; конденсатор используется для накопления электрического заряда; емкость конденсатора зависит от формы и размеров крышек, их взаимного расстояния и вида среды, заполняющей пространство между крышками
Обозначение конденсатора

Относительная диэлектрическая проницаемость

Относительная диэлектрическая проницаемость – это отношение емкости конденсатора с диэлектриком между его пластинами к его емкости при наличии между пластинами вакуума.

Емкость плоского конденсатора

Формула емкости плоского конденсатора

Емкость изолированного шара

Подсоедините конденсаторы


Параллельное соединение конденсаторов

При параллельном соединении конденсаторов все обкладки конденсатора имеют одинаковый потенциал, т. е. напряжение U одинаково на каждой из них. Накопленный в соединении заряд распределяется по конденсаторам пропорционально их емкости.Емкость цепи равна сумме емкостей конденсаторов, составляющих соединение. Это соединение служит для расширения емкости

Последовательное соединение конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов все соединительные конденсаторы имеют одинаковый заряд. Потенциал на каждом из конденсаторов обратно пропорционален их емкости. Сумма потенциалов отдельных конденсаторов равна потенциалу соединения. Обратная величина емкости последовательного соединения равна сумме обратной величины емкости отдельных конденсаторов системы.Емкость цепи меньше наименьшей емкости конденсатора при последовательном соединении. Эта комбинация используется для получения меньших мощностей.

Энергия заряженного конденсатора


2008- 2012 © www.epomoce.pl

Политика конфиденциальности
Информация:

Уважаемый пользователь Интернета! Чтобы иметь возможность предоставлять вам все более качественные редакционные материалы и услуги, нам необходимо ваше согласие на адаптацию маркетингового контента к вашему поведению.Благодаря этому согласию мы можем поддерживать наши услуги.
Мы используем файлы cookie в функциональных целях, чтобы упростить пользователям использование веб-сайта и создать анонимную статистику веб-сайта. Нам необходимо ваше согласие на их использование и сохранение в памяти устройства.
Вам должно быть не менее 16 лет, чтобы дать согласие на профилирование, файлы cookie и ремаркетинг. Отсутствие согласия никоим образом не ограничивает содержание нашего веб-сайта. Вы можете отозвать свое согласие в любое время в Политике конфиденциальности.
Мы всегда заботимся о вашей конфиденциальности. Мы не увеличиваем объем наших полномочий.

НЕТ СОГЛАСИЯ .

Что такое последовательные и параллельные конденсаторы и их примеры

Доступны различные типы конденсаторов, в зависимости от применения, они делятся на разные типы. Соединение этих конденсаторов может быть выполнено различными способами, которые используются в различных приложениях. Различные соединения конденсаторов действуют как один конденсатор. Таким образом, общая емкость этого одиночного конденсатора зависит главным образом от того, как соединены отдельные конденсаторы. По сути, существует два простых и популярных типа соединения, таких как последовательное соединение и параллельное соединение.Используя эти соединения, можно рассчитать общую мощность. Есть некоторые соединения, которые также могут быть связаны с последовательными и параллельными комбинированными соединениями. В этой статье дан обзор последовательно и параллельно соединенных конденсаторов с их примерами.



Конденсаторы, соединенные последовательно и параллельно

Конденсатор в основном используется для хранения электрической энергии, такой как электростатическая энергия. Когда есть необходимость увеличить количество энергии для накопления емкости, может понадобиться подходящий конденсатор с увеличенной емкостью.Конструкция конденсатора может состоять из двух металлических пластин, которые соединены параллельно и разделены диэлектрической средой, такой как слюда, стекло, керамика и т. д.

Диэлектрический файл среды обеспечивает непроводящую среду между двумя пластинами. и включает в себя исключительную способность удерживать заряд.


После того, как источник напряжения подключен к пластинам конденсатора, заряд +Ve на одной пластине и заряд -Ve на следующей пластине.В этом случае общий накопленный заряд «q» может быть прямо пропорционален напряжению источника «V».

q = CV


Где «С» — емкость, и ее значение в основном зависит от физического размера конденсатора.

C = εA / d

Где

«Ε» = диэлектрическая проницаемость

«A» = эффективная площадь пластины

d = расстояние между двумя пластинами.

Всякий раз, когда два или более конденсатора соединены последовательно, общая емкость этих конденсаторов низка по сравнению с емкостью одного конденсатора.Точно так же, когда конденсаторы соединены параллельно, общая емкость конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. Используя это, выражения общей мощности получаются последовательно и параллельно. Также были идентифицированы последовательные и параллельные части в сочетании с конденсаторными соединениями. Эффективная емкость может быть рассчитана при последовательном и параллельном подключении по отдельным емкостям.

Конденсаторы, соединенные последовательно

Когда несколько конденсаторов соединены последовательно, напряжение, подаваемое на конденсаторы, равно «В».Когда емкость конденсатора равна C1, C2… Cn, соответствующая емкость последовательно соединенных конденсаторов равна «C». Напряжение, подаваемое на конденсаторы, равно V1, V2, V3… соответственно. + Вн.

Конденсаторы последовательно

Итак, V = V1 + V2 + …….. + Vn

Заряд, передаваемый от источника через эти конденсаторы, равен «Q»

V = Q/C, V1 = Q/C1, V2 = Q / C2, V3 = Q / C3 и Vn = Q.Cn

Поскольку заряд, переносимый в каждом конденсаторе, и ток во всей серии конденсаторов будут одинаковыми, их считают Q.

Теперь приведенное выше уравнение "V" можно записать следующим образом.

Q / 100 = Q / Q + C1 / C2 + ... L / Cn

Q [1/100] = Q] 1 / C1 + 1 / C2 + ... 1 / Cn]

1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 +… 1 / Cn

Пример

Если конденсаторы соединены последовательно, рассчитайте емкость этих конденсаторов. Последовательное соединение конденсаторов показано ниже. Здесь конденсаторов, соединенных последовательно, два.

Формула последовательного включения конденсаторов: Ctotal = C1XC2 / C1 + C2

Значения двух конденсаторов C1 = 5F и C2 = 10F

Ctotal = 5FX10F / 5F + 10F

50F / 15F = 3,333

Конденсаторы, соединенные параллельно

Когда емкость конденсатора увеличивается, конденсаторы соединяются параллельно, когда две связанные пластины соединены друг с другом.К эффективной площади перекрытия можно добавить стабильное расстояние между ними, и поэтому их одинаковая величина емкости превращается в удвоенную индивидуальную емкость. Конденсаторная батарея используется в различных отраслях промышленности, где конденсаторы используются параллельно. Когда два конденсатора соединены параллельно, напряжение «V» на каждом конденсаторе одинаково, т. е. Veq = Va = Vb, а ток «ieq» можно разделить на два элемента, таких как «ia» и «ib».

Параллельные конденсаторы

i = dq / dt

Замените «q» в уравнении выше

= d (CV) / dt

i = C dV / dt + VdC / dt

постоянная

i = C dV / dt

Применив KCL к приведенной выше схеме, уравнение будет иметь вид

ieq = Ca dVeq / dt + Cb dVeq / dt => (Ca + Cb) dVeq / dt

Наконец, мы можем получить следующее уравнение Поэтому при параллельном соединении конденсаторов «n» равную емкость всего соединения можно определить по следующему уравнению, имеющему вид соответствующего сопротивления резисторов при последовательном соединении.

Ceq = C1 + C2 + C3 +… + Cn

Пример

Если конденсаторы соединены параллельно, рассчитайте емкость этих конденсаторов. Параллельное соединение конденсаторов показано ниже. Здесь конденсаторов, соединенных параллельно, два.

Конденсаторы в параллельной формуле Ctotal = C1 + C2 + C3

Значения двух конденсаторов C1 = 10F, C2 = 15F, C3 = 20F

Ctotal = 10F + 15F + 20F = 45F

Падение напряжения на последовательно соединенных конденсаторах и при параллельном соединении будет изменяться исходя из индивидуальных значений емкости конденсаторов.

Примеры

Файл Конденсаторы последовательно и параллельно Примеры рассмотрены ниже.

Примеры последовательных и параллельных конденсаторов

Найдите значение емкости трех конденсаторов, включенных в следующую цепь со значениями C1 = 5 мкФ, C2 = 5 мкФ и C3 = 10 мкФ

Значения конденсаторов C1 = 5 мкФ, C2 = 5 мкФ и C3 = 10 мкФ

Схема ниже может быть построена с тремя конденсаторами, а именно C1, C2 и C3

Когда конденсаторы C1 и C2 соединены последовательно, емкость может быть рассчитана как

1 / C = 1/C1 + 1/C2

1/C = 1/5 + 1/5

1/C = 2/5 => 5/2 = 2,5 мкФ

Когда вышеуказанный конденсатор «C» может быть подключенных параллельно конденсатору «С3», то емкость можно рассчитать как

С (общая) = С + С3 = 2,5 + 10 = 12,5 мкФ

Следовательно, значение емкости можно рассчитать в зависимости от анализа последовательностей и параллельные соединения в цепи.Это видно по уменьшению значения емкости при последовательном соединении. При параллельном соединении конденсатора значение емкости можно увеличить. Однако при расчете сопротивления все наоборот.

Итак, это обзор последовательно и параллельно соединенных конденсаторов с примерами. На основании вышеизложенной информации можно окончательно сделать вывод, что с помощью последовательного и параллельного соединения конденсаторов можно рассчитать емкость. Вот вопрос к вам, что такое блок конденсаторов?

.

Электролитические и керамические конденсаторы в курсе электроники (2022) »

  1. Блог
  2. Статьи
  3. Основы
  4. Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания
Основы 18.04.2022 Михал Дамиан PDF (электронная книга)

Эта часть курса посвящена следующей группе пассивных компонентов, которые присутствуют почти в каждом электронном устройстве.

Это конденсаторы, которые могут действовать как небольшие батареи, хранящие энергию для резервного копирования. Благодаря этому они отлично подходят в качестве фильтров питания и устраняют помехи.

Курс электроники, уровень I (основы) - № 0 - введение, оглавление Курс электроники - № 1 - напряжение, ток, сопротивление и мощность Курс электроники - № 2 - мультиметр, измерения, резисторы Курс электроники - № 3 - Ом и Кирхгоф законы на практике Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания Курс электроники - №5 - катушки, дроссели Курс электроники - №6 - кремний и светодиоды (LED) Курс электроники - №7а - биполярные транзисторы на практике Курс электроники - №7б - проекты на транзисторах, МОП-транзисторах Курс Курс электроники - №8 - стабилизаторы напряжения Курс электроники - №9 - контактные элементы, реле Курс электроника - №10 - конспект, викторина Вы предпочитаете весь курс в формате PDF (139 страниц)? Закажите электронную книгу и поддержите нашу деятельность » Рекомендуемое продолжение: Курс электроники, уровень II Рекомендуемое продолжение: курс по основам программирования Arduino Рекомендуемое продолжение: Практический курс пайки Закажи набор элементов и начни учиться на практике! Идти в магазин "

Что такое конденсаторы?

Конденсаторы можно разделить на два типа: полярные и неполярные (также можно говорить о поляризованных и неполярных). Так вот для одних конденсаторов важно направление их включения в цепь, а для других совершенно безразлично. Различные примеры этого типа показаны ниже.

Различные типы конденсаторов. Наиболее часто используются электролитические конденсаторы (первые два слева) и керамические (третий слева)

.

Конденсаторы подключены параллельно питаемому устройству, благодаря чему ведут себя аналогично батареям : они заряжаются при нормальной работе и разряжаются, когда наш источник питания временно недостаточен (например.когда устройство кратковременно пытается потреблять большой ток).

Эти циклы могут происходить очень быстро!

Использование конденсаторов и использование вышеперечисленных свойств приводит к уменьшению колебаний напряжения в системе, в чем вы убедитесь, выполнив соответствующие упражнения. Поэтому часто говорят, что конденсаторы фильтруют блок питания .

Уже есть комплект? Зарегистрируйте его, используя прикрепленный к нему код .Подробности "

Полюсные конденсаторы

Полярные конденсаторы включают, среди прочего, очень популярны электролитические конденсаторы . Эти элементы имеют правильно описанные клеммы - чаще всего на корпусе есть штырек, который нужно соединить с землей системы (т.е. "минусом" от аккумулятора).

Ножки новых конденсаторов разной длины: чем длиннее плюс, чем короче минус.

С другой стороны, на схемах знаком «плюс» отмечен вывод, который следует подключить к плюсовой шине питания («плюс» от аккумулятора).

Пример описанного электролитического конденсатора с обозначением

Как устроен электролитический конденсатор?

Внутренняя часть такого конденсатора состоит из двух крышек с диэлектриком (т.е. пропитанной электролитом бумагой). Все это дело плотно сворачивается и запрессовывается в алюминиевый стаканчик, который закрывается резиновой пробкой. Крышки отличаются друг от друга: одна из них - металлический электрод, а другая - электролит . Поэтому важно, какие из них будут подключены к более высокому потенциалу (к «плюсу»), а какие к более низкому (т.е. к «минусу»).

Конденсаторы - видео резюме »

На фото ниже конденсатор в разобранном виде емкостью 100 мкФ:

Конденсатор после снятия корпуса
Свернутые крышки конденсаторов

крышки конденсаторов развернуты

В наборе есть несколько электролитических конденсаторов.Однако, чтобы вам не пришлось уничтожать свои конденсаторы, мы провели для вас этот эксперимент. Как видите, очень легко отличить элементы, из которых он сделан. Хорошо видны крышки , диэлектрик и упаковка , алюминиевая «чашка».

Всегда тщательно проверяйте полярность!

Изменение полярности конденсатора может привести к повреждению, короткому замыканию или взрыву!

Не игнорируйте примечание выше! При выборе конденсаторов нужно подобрать элементы с соответствующим рабочим напряжением, а особенно правильно их соединить.

Следующий эксперимент по подключению обратного конденсатора был проведен в безопасных контролируемых условиях. Не делайте этого сами и уж точно не без соответствующего оборудования и опытного наставника! В приведенном ниже видео показано, что происходит с электролитическим конденсатором с обратным подключением напряжения.

Только подумайте, что будет, если мы установим в систему 20 таких конденсаторов, и после их запуска все они взорвутся? Ниже фото до включения блока питания и после:

Новый конденсатор
Конденсатор подключен наоборот

Бывает, что правильно впаянный конденсатор со временем может перестать работать.Часто проявляется его «припухлостью» (выбуханием). Конденсаторы большего размера снабжены предохранительными механизмами - в виде прорезей в верхней части затвора.

Защита электролитических конденсаторов

Под ними следует понимать предохранительный клапан, который при повышении внутреннего давления распечатывается до того, как произойдет взрыв. Выше вы видите электролитический конденсатор, в котором сработал такой предохранительный механизм.

Неполярные конденсаторы

Неполярных, т.е. неполяризованных конденсаторов довольно много, и их разнообразие обусловлено материалами, из которых изготовлены диэлектрики между обкладками.Среди прочего,

используются
  • керамика (керамические конденсаторы),
  • пленки (полиэфирные и полипропиленовые конденсаторы).

Каждая группа используется по-разному. Керамические конденсаторы применяются, например, в системах, где напряжение может изменяться очень и очень часто, а фольговые - в системах, работающих при сетевом напряжении, благодаря их высокому сопротивлению напряжению (порядка сотен вольт) и малым потерям.

Керамических конденсаторов

достаточно для электроники на основе микроконтроллера (и большинства цифровых схем).

Независимо от типа неполяризованного конденсатора на схеме они представлены одинаково. Бесполярные конденсаторы в зависимости от способа их изготовления также выпускаются в различных корпусах.

Популярные керамические конденсаторы выглядят как маленькие коричневые «таблетки». Это предметы, которые вы найдете в наших наборах для этого курса.

Пример керамического конденсатора с описанным символом

Также стоит в качестве любопытства узнать, как выглядят элементы, с которыми мы сейчас не будем иметь дело. Пленочные конденсаторы известны как прямоугольные кубики разных цветов:

Существуют также танталовые конденсаторы , сочетающие в себе преимущества электролитических (большая емкость) и керамических (отсутствие высыхания, малые потери) конденсаторов, но они не получили широкого распространения среди новичков из-за относительно высокой цены.

Танталовый конденсатор (вверху)
Танталовый конденсатор (внизу)

В случае танталовых конденсаторов цветная полоса на корпусе указывает на исключительно положительный полюс! Если вы перепаяете эти компоненты в обратном порядке, это вызовет короткое замыкание!

Емкость конденсатора

Конденсаторы

в основном характеризуются двумя параметрами: емкостью и рабочим напряжением .Первый описывает способность накапливать заряд и выражается в фарад (символ F ). Однако это очень крупная единица, поэтому на практике чаще всего встречаются:

.
  • пикофарад [пФ] (1 пФ = 0,000 000 000 001 Ф),
  • нанофарад [нФ] (1 нФ = 0,000 000 001 Ф),
  • микрофарад [мкФ] (1 мкФ = 0,000 001 Ф).

Греческую букву «ми» [μ] проблематично написать на компьютере, поэтому здесь часто используется латинская буква [u] для сходства.

Рабочее напряжение конденсаторов

Этот параметр выражается в вольтах [В] и указывает, , какое напряжение может существовать между обкладками конденсатора без риска его повреждения . Это предельное значение, поэтому следует использовать элементы с более высоким напряжением, чем ожидаемое в системе. Наиболее распространенные рабочие напряжения конденсатора: 10 В, 16 В, 25 В, 35 В, 50 В, 63 В и 100 В.

Максимальное рабочее напряжение существенно влияет на размер конденсаторов .Например, самый большой (физически) конденсатор на фото ниже имеет наименьшую емкость, но способен выдерживать очень высокое напряжение (330В).

Как видите, размер конденсатора зависит не только от его емкости

Например, для системы с питанием от автомобильного аккумулятора (напряжение 12,8 В, максимальное 14,4 В или даже >15 В) можно использовать конденсаторы на 16 В, но запас будет очень маленький. Лучше использовать конденсаторы, адаптированные к напряжению, т.е.25 В.

Нет однозначного ответа на вопрос, насколько выше ожидаемого рабочее напряжение конденсатора, которое появится на нем в процессе эксплуатации. Часто предполагается, что существует как минимум 20-процентный запас по сравнению с максимальным ожидаемым напряжением.

Некоторые электролитические конденсаторы небольшой емкости, например 1 мкФ или 2,2 мкФ, изготавливаются только на напряжение 50 В и выше. Противопоказаний к их использованию в системах с напряжением в несколько вольт нет.

Применение конденсаторов на практике

Конденсаторы не зрелищные элементы (ну разве что кроме взрыва выше). Больше всего они ценятся, когда они заканчиваются и устройство начинает «сходить с ума» из-за скачков напряжения. Частое явление, когда драйверы двигателей неправильно подключены, например, к Arduino.

Однако давайте проведем простой эксперимент, который позволит вам увидеть своими глазами, что конденсаторы запасают энергию. Вам понадобится:

  • макетная плата,
  • Батарея 9 В с зажимом,
  • Резистор 1 кОм,
  • зеленый светодиод,
  • Конденсаторы 1000 мкФ, 220 мкФ и 100 нФ, 9000 4
  • один провод для макетной платы.

Схема например

Светодиоды не будут обсуждаться более подробно в следующих частях. Кратко: этот элемент загорается (в данном случае зеленым) при протекании через него слабого тока (1-30 мА). На данный момент достаточно подключить диод по приведенной выше схеме, то есть: более короткая ножка диода к земле (минусу), а более длинная диод к плюсу через резистор.

Запомните правильную полярность электролитического конденсатора.Минус отмечен вертикальной полосой на корпусе!

Комбинация на практике
Схема соединения элементов

Включение (в виде батарейки) вызывает мигание диода - не мгновенное , а быстрое. Отключение батареи приведет к тому, что медленно потухнет, как . Этот эффект обусловлен пропускной способностью нашей системы.На первом этапе конденсатор заряжается, а на втором отдает свою энергию светодиоду. Корректная работа системы показана на анимации ниже:

Работа системы с конденсатором

Проверьте, как ведет себя система при очень быстром подключении и отключении аккумулятора. Светодиод будет гореть все время. Итак... конденсатор фильтрует напряжение на входе системы!

Теперь попробуйте запустить этот тест с конденсатором 1000 мкФ, что примерно в 5 раз больше емкости.А конденсатор на 100 нФ (керамический из комплекта)? Виден ли какой-либо свет после отключения батареи? Поделитесь своими наблюдениями в комментариях.

Подсоедините конденсаторы

Конденсаторы, как и резисторы, могут быть соединены последовательно и параллельно. Однако эффекты этих комбинаций противоположны!

При последовательном соединении всегда получается конденсатор с меньшей емкостью, чем у наименьшего используемого элемента.С другой стороны, , параллельное подключение к всегда дает конденсатор емкостью большей, чем самый большой используемый. Формулы расчета результирующих значений не сложны и их стоит иметь под рукой.

Соединение конденсаторов параллельно (слева) и последовательно (справа)

Здесь тоже следует обратить внимание на количества и стандартизировать их перед подстановкой в ​​формулу! Стоит помнить о возможностях подключения конденсаторов, но на практике используется не часто .

Теперь вы можете попробовать протестировать предыдущую схему, вставив на плату параллельно соединенные конденсаторы:

Пример параллельного соединения конденсаторов

Некоторые более дорогие мультиметры имеют функцию измерения емкости.Измеряемый конденсатор необходимо предварительно разрядить, замкнув его выводы, иначе прибор выйдет из строя ! Рекомендованный для наборов счетчик такой функции не имеет - впрочем, с практической точки зрения, эта функция используется очень редко, так что... жалеть о том, что у нее нет , не приходится.

Использование конденсаторов

Что касается цифровой техники, то конденсаторы в основном используются для фильтрации блока питания .Цифровые схемы (включая микроконтроллеры) чувствительны к помехам, которые могут привести к их неисправности (например, зависанию). Следовательно, питание каждой цифровой схемы должно быть отфильтровано (например, керамическими конденсаторами емкостью 100 нФ).

Фильтрация включает в себя подключение конденсаторов между линией питания и землей.

Хорошо работают в этой роли, так как не пропускают DC (их можно подключать к аккумулятору не опасаясь короткого замыкания), а проводит AC .В результате помехи в виде переменного напряжения замыкаются на землю.

Электролитические конденсаторы, несмотря на достижение большой емкости, неэффективны при фильтрации сигналов с очень высокими частотами. Это связано с нежелательной особенностью под названием индуктивность серии (с индуктивностью позже по ходу). С другой стороны, керамические конденсаторы не могут эффективно отфильтровывать низкочастотный шум.

По вышеуказанным причинам наиболее эффективным является для параллельного соединения обоих типов конденсаторов : электролитического и керамического.

Пример фильтра, состоящего из электролитического и керамического конденсатора

Какие мощности использовать?

Здесь нет однозначного ответа. Чаще всего используются керамические конденсаторы на 100 нФ, но это не критично. С электролитическими конденсаторами дело обстоит иначе, в зависимости от того, где они установлены в системе. Такой конденсатор, используемый рядом с микроконтроллером, должен иметь номинал ~10–100 мкФ. С другой стороны, фильтрующее питание всей системы может иметь уже несколько сотен микрофарад.

Слишком большая емкость здесь (как правило) не вредна.

Конденсаторы фильтра - источник питания IC

Большой символ в правой части схемы — пример микроконтроллера (интегральная схема). На данный момент вам не нужно вникать в информацию об этом предмете. Самое главное, вы заметите, что питание на него подается через «фильтр», состоящий из двух конденсаторов.

Радиоуправляемые фильтры

Конденсаторы в сочетании с резисторами образуют фильтры RC .Однако этот вопрос выходит за рамки материала, изложенного в данной серии статей. Подробнее о них можно узнать в упражнениях из второго уровня курса электроники :

Эта тема также подробно рассмотрена в отдельной статье:

Резюме

В этой части курса вы узнали о конденсаторах. Несмотря на простоту эксплуатации, их роль в электронике очень велика. На самом деле о преимуществах конденсаторов вы узнаете позже, когда начнете строить схемы, оснащенные микроконтроллерами, драйверами двигателей и другими интегральными схемами. Ничто не будет работать должным образом без правильного количества конденсаторов.

Не забывайте, что электронику нужно проверять на практике. Не экономьте время на экспериментах. Все тесты можно провести благодаря элементам, доступным в нашем наборе. Мы гарантируем, что эти несколько минут, посвященных практическим тестам, приведут к гораздо лучшему знанию темы!

Показать/скрыть все части Курс электроники, уровень I (основы) - № 0 - введение, оглавление Курс электроники - № 1 - напряжение, ток, сопротивление и мощность Курс электроники - № 2 - мультиметр, измерения, резисторы Курс электроники - № 3 - Ом и Кирхгоф законы на практике Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания Курс электроники - №5 - катушки, дроссели Курс электроники - №6 - кремний и светодиоды (LED) Курс электроники - №7а - биполярные транзисторы на практике Курс электроники - №7б - проекты на транзисторах, МОП-транзисторах Курс Курс электроники - №8 - стабилизаторы напряжения Курс электроники - №9 - контактные элементы, реле Курс электроника - №10 - конспект, викторина Вы предпочитаете весь курс в формате PDF (139 страниц)? Закажите электронную книгу и поддержите нашу деятельность » Рекомендуемое продолжение: Курс электроники, уровень II Рекомендуемое продолжение: курс по основам программирования Arduino Рекомендуемое продолжение: Практический курс пайки Закажи набор элементов и начни учиться на практике! Идти в магазин "

Текущая версия курса: Дамиан Шимански, иллюстрации: Петр Адамчик.P первая версия: Михал Куржела. Схемы сборки выполнены с частичным использованием программного обеспечения Fritzing (и собственных библиотек компонентов). Запрещение копирования содержания курса и графики без согласия FORBOT.pl

Дата последней проверки или обновления этой записи: 18.04.2022 .

Статья была интересной?

Присоединяйтесь к 11 000 человек, которые получают уведомления о новых статьях! Зарегистрируйтесь и вы получите файлы PDF с (m.в по питанию, транзисторам, диодам и схемам) и список вдохновляющих DIY на основе Arduino и Raspberry Pi.

полярность, керамическая, электролитическая, фард, конденсаторная, курс электроники, емкостная, танталовая

.

Типы конденсаторов, их обозначения и конструкция

Конденсаторы – незаметные электронные компоненты. Несмотря на простоту эксплуатации, необходимы практически в каждом чипе . Они имеют различные конструкции и возможности, а значит, и области применения. Как они устроены и чем отличаются?

Что такое конденсатор?

Задачей этого узла является накопление электрического заряда . Он делает это путем зарядки двух металлических крышек, разделенных изолирующим диэлектрическим слоем.Благодаря этому грузы на одной крышке не могут соприкасаться с грузами на другом. У них разные характеры, поэтому пытаются привлечь .

Многие параметры конденсатора зависят от поверхности этих пластин, а также от толщины и материала диэлектрика. За прошедшие годы был разработан для целого ряда решений , каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Какие параметры?

Чтобы говорить о конденсаторах, нужно знать их параметры.Вот самых важных .

Емкость

Выражается в фарад [F] . Чем оно выше, тем больший заряд может накопить данный элемент при данном напряжении. Это не всегда соответствует размерам корпуса , о которых речь пойдет позже.

Многие конденсаторы имеют емкость с кодом . На корпусе всего три цифры . Под первыми двумя следует понимать число , а под третьим как показатель степени 10 , на которую это число умножается.Результат в пикофарадах. Например:

  • 224 = 22 × 104 пФ = 220 000 пФ = 220 нФ
  • 121 = 12 × 101 пФ = 120 пФ
  • 566 = 56 × 106 пФ = 56000000 пФ = 56000 нФ = 56 мкФ

Емкость всегда связана с допуском , выраженным в процентах [%]. Чем меньше цифра, тем точнее определяется фактическая емкость по отношению к заявленной на корпусе. Конденсаторы имеют допуск 5%, 10% и даже 50%!

Напряжение

Максимальное рабочее напряжение является вторым - сразу после емкости - параметром, указанным на корпусах, всегда в вольтах [В].Не подавайте на конденсатор напряжение выше , так как он может таким образом разрушиться. Хотя некоторые лечатся самостоятельно.

СОЭ и ЭСЛ

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) являются нежелательными характеристиками конденсаторов. Нам бы их совсем не хотелось, но это невозможно. У некоторых типов конденсаторов ESR выше, у других ESR ниже.

Тип диэлектрика

Эта тема будет развиваться отдельно, т.к. тип диэлектрика определяет многие особенности.

Размеры и шаг контактов

Если конденсатор слишком большой, просто не влезет в это место . Но в некоторых приложениях для правильной работы конденсаторы должны быть большими.

Поляризованный или нет

Многие конденсаторы могут работать независимо от полярности напряжения, подаваемого на их выводы. Для них не имеет значения, имеет ли данное покрытие потенциал выше или ниже другого - в цепях переменного тока эти потенциалы могут меняться циклически раз.Их называют неполярными, неполярными или биполярными конденсаторами.

Однако для некоторых конденсаторов требуется, чтобы одна пластина имела потенциал выше, чем потенциал другой . Обратное подключение может привести к неправильной работе или даже необратимому разрушению обработанного таким образом элемента . Их называют полярными, поляризованными или однополярными конденсаторами.

Рассматриваемые далее в статье конденсаторы будут разделены по этому критерию.

Неполярные конденсаторы

Эта большая группа включает множество различных типов конденсаторов.

Керамика

Диэлектриком в этих конденсаторах является соответствующая керамика . Типы этой керамики очень разные и у каждого есть соответствующее название. Металлические покрытия напыляются на поверхность диэлектрика.

До для сквозного монтажа (THT) обычно представляют собой коричневые «веснушки» с тонкими ножками, а до для поверхностного монтажа (SMD) выглядят как коричневый прямоугольный параллелепипед с металлическими «заглушками» на концах.

Диапазон их емкости огромный : от долей пикофарад [пФ] до десятков и даже сотен микрофарад [мкФ]. Рабочее напряжение у них обычно 50В или 100В, хотя может отличаться от . Например, конденсаторы с очень большой емкостью обычно имеют низкое рабочее напряжение всего на несколько вольт.

Но это не единственные варианты керамических конденсаторов. Высоковольтные керамические конденсаторы обычно синего цвета с более широкими контактами.

Керамические конденсаторы

обычно используются в высокочастотных цепях , поскольку они имеют очень хорошую стабильность параметров в отношении температуры, времени и напряжения. Их ESL и ESR очень низкие. Эти комментарии относятся к конденсаторам с диэлектриком, т.н. класс I , который включает, среди прочего, керамику с обозначением C0G .

Не все керамические конденсаторы приятны. Те, у которых большая емкость, имеют диэлектрик из другой керамики — например X7R или Z5U .Он характеризуется очень высокой электрической проницаемостью , поэтому легко построить миниатюрный конденсатор емкостью, например, 100 мкФ. К сожалению, эта емкость сильно зависит от приложенного напряжения .

Например, такой конденсатор может иметь емкость 100 мкФ, но без поляризации (U=0В). После подачи напряжения, например U=5В, он потеряет аж 40% своей емкости - будет иметь 40 мкФ. Вот пример графика емкостного напряжения для одного из продуктов Murata:

После отключения электроэнергии емкость вернется к исходному значению , поэтому это не является постоянной потерей или повреждением элемента .Однако следует иметь в виду, что их использование в некоторых местах некорректно.

Популярные конденсаторы MLCC — это просто многослойные керамические конденсаторы . Купить их можно как сквозного, так и накладного монтажа. В качестве диэлектриков у них разная керамика.

Фольга

В этих конденсаторах диэлектриком является фольга из пластика . На этой фольге есть чехлы, и все это дело плотно закатано.Поэтому корпуса этих конденсаторов обычно имеют форму прямоугольного пластикового стакана , заполненного снизу смолой.

Их емкости не имеют столь широкого диапазона , как в случае керамических конденсаторов. Этот диапазон составляет от нескольких десятков пикофарад до нескольких десятков микрофарад. Специальные исполнения этих конденсаторов имеют более высокие емкости, даже порядка тысячи микрофарад, но это очень большие и дорогие элементы.

Среди них нет такой «фишки» со специальным диэлектриком, как в случае с керамикой, благодаря которой можно получить по очень низкой цене конденсаторы с большой емкостью, но малыми габаритами. Поэтому среди крохотных элементов поверхностного монтажа мы их не найдем — фольгированные конденсаторы сравнительно большие .

Керамика у нас несколько видов, фольга тоже разная. Наиболее популярны сегодня пленочные конденсаторы двух типов:

MKSE/MKT - полиэстер - в настоящее время самый популярный пленочный конденсатор типа .У них доступная цена по отношению к параметрам, но стабильность параметров не поражает. Поэтому их используют там, где не критичны в системе . Например, в фильтрации электроэнергии или в бестрансформаторных системах питания.

МКП - полипропилен - более устойчив к резким перегрузкам ( скачки тока ) чем МКТ. Поэтому его чаще применяют там, где он циклически подвергается таким испытаниям, например в системах , обеспечивающих пуск электродвигателей .

Оба вышеперечисленных типа конденсаторов имеют способность к самовосстановлению своего диэлектрика. Если фольга проколота в одном месте из-за слишком сильного натяжения, то такое отверстие не приведет к укорачиванию обеих крышек друг с другом. Конденсатор все равно будет работать, хотя его емкость немного уменьшится по сравнению с .

Очевидно, что этот механизм имеет ограниченную емкость , после любого количества проколов диэлектрик станет дырявым, как решето.Кроме того, подача на очень высокого напряжения (например, от атмосферного разряда) безвозвратно разрушит такой конденсатор.

Существует еще один тип фольгированного конденсатора, который имеет очень хорошие параметры , но в настоящее время его вытесняют керамические аналоги. Это конденсатор styroflex (обозначенный как KSF или KS), также называемый полистиролом. Он обладает отличной стабильностью емкости , как и , и отлично справляется как с низкими, так и с высокими частотами.Именно поэтому он часто является элементом резонансных цепей и электронных фильтров.

Слюда, бумага и прочее

Описанные выше два типа конденсаторов - керамические и фольгированные - самые популярные, но на этом мир не заканчивается . Конденсаторы с диэлектриком слюда , т.е. из минерала, относящегося к силикатам, производятся до сих пор. Имеют небольшие мощности, но параметры по ВЧ сигналам у них даже отличные .

Бумажные конденсаторы

раньше были бичом электроники, т.к. бумага легко впитывала влагу , что приводило к ухудшению их работоспособности и образованию поломок. Сегодняшние конструкции этих элементов гораздо лучше защищены от влаги.

В группу неполярных конденсаторов входят также всевозможные подстроечные , т.е. переменные конденсаторы. Группа металлических пластин надвигается на вторую группу таких же пластин, но между первой.Так создается что-то вроде бутерброда. Чем больше площадь , разделенная между двумя группами пластин, тем больше емкость.

Полюсные конденсаторы

В эту группу входят конденсаторы значительной емкости.

Электролитический

Они сделаны , как и любые другие конденсаторы , потому что два слоя металлической (алюминиевой) фольги разделены бумагой. Все это было туго свернуто и засунуто в металлическую чашку.

Однако есть три нюанса. Сначала бумагу пропитывали специальной жидкостью - электролитом. Во-вторых, площадь положительного электрода (анода) с значительно увеличилась до . Это было сделано ее травлением , в результате чего образовались многочисленные борозды. Сама фольга небольшого размера, но площадь ее поверхности значительно больше.

Следующим нюансом является использование диэлектрика в виде оксида алюминия Al2O3 , который находится на аноде.Его толщина действительно тонкая, что также способствует большой емкости .

Электролитические конденсаторы могут иметь емкости от единиц микрофарад до сотен тысяч микрофарад . При этом они имеют сравнительно небольшие габариты. Они изготавливаются как в корпусах для сквозного, так и для поверхностного монтажа.

К сожалению, у них есть некоторые недостатки. Наиболее важным является необходимость поддержания постоянного напряжения с поляризацией на своих выводах.Один вывод должен иметь потенциал выше другого, иначе изолирующий слой оксида алюминия разложится и конденсатор разрушится. Точно так же нельзя превышать допустимое напряжение, потому что это также может проникнуть в изолятор .

Конденсаторы со сквозным отверстием обычно имеют полоску , которая маркирует отрицательный электрод (минус). В свою очередь поверхностные имеют черное пятно на вершине чашки, также обозначающее минусовую клемму.Конденсаторы с очень большой емкостью могут иметь положительный электрод с маркировкой , поэтому будьте осторожны при их установке.

Есть ли риск повреждения слоя Al2O3? В наименее серьезном случае конденсатор ведет себя как короткое замыкание . Однако, если приложенное напряжение высокое, может произойти электролиз (разложение) электролита на водород и кислород . Отсюда прямой путь к взрыву. Таким образом, металлические чашки имеют вырезы наверху, что позволяет разорвать корпус контролируемым образом .

Оксид алюминия можно регенерировать. Этот процесс называется формированием конденсатора . Он заключается в подаче постоянного напряжения с соблюдением полярности, значение которого будет увеличиваться каждые до номинального значения . Необходимо контролировать ток , протекающий через конденсатор, во избежание взрыва или постоянного пробоя.

Стабильность параметров электролитических конденсаторов очень плохая. Их емкость сильно зависит от как от температуры, так и от приложенного напряжения.С другой стороны, часто используются в блоках питания , где их задачей является фильтрация пульсаций.

очень хорошо справляются с , хотя паразитные параметры - ESR и ESL - у высокие . Это приводит к тому, что часть пульсаций проникает дальше в систему, а в высокочастотных системах , вообще не справляются. Что с этим делать?

Низкое СОЭ

Эти электролитические конденсаторы, называемые с низким импедансом , имеют пониженное значение как ESR, так и ESL.В основном они встречаются в системах фильтрации импульсных источниках питания.

Обычно дороже своих «обычных» аналогов и имеют меньший срок службы (нужно чаще заменять). Производители часто наносят на них блестящие надписи, золотые или серебряные, хотя это не жесткое правило.

Тантал

Эти конденсаторы имеют электролит в так называемом твердая фаза . Они имеют гораздо лучших заданных параметра, чем электролитические конденсаторы и более низкие значения паразитных параметров, таких как ESR и ESL.Они подходят как для постоянного напряжения, так и для работы с высокочастотными компонентами. Они доступны в корпусах THT и SMD .

Обратная полярность этого конденсатора обычно приводит к его необратимому пробою и короткому замыканию. На сквозных корпусах плюсовой штырь маркируется (с небольшим плюсом), а на накладных — еще и жирной линией.

Полимер и гибрид

Конденсатор этого типа имеет твердофазный электролит (полимерный) и изготовлен из комбинации твердого и жидкого (гибридный).У них много интересных свойств, например способность восстанавливать микроповреждения диэлектрика - чего не могут обычные танталовые конденсаторы. Многие производители уделяют большое внимание развитию , поэтому в этой области постоянно разрабатываются новые решения.

Резюме

Задача конденсаторов накапливать электрический заряд, но каждый конденсатор сделан немного иначе . Поэтому одни из них лучше подходят для цепей переменного тока, а другие подойдут в качестве фильтров напряжения для источников питания постоянного тока.Стоит знать, какие типы конденсаторов доступны для покупки и , что характеризует их .

.

Смотрите также