Меню

Параллельное включение конденсатора в цепь переменного тока

Соединение конденсаторов

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.

Соединение конденсаторов

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.).

Параллельное соединение конденсаторов

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:

Параллельное соединение конденсаторов 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).

Последовательное соединение конденсаторов

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:

Формула для последовательного соединения конденсаторов

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

Формула для последовательного соединения конденсаторов

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.

Смешанное соединение 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.

Расчет смешанного соединения конденсаторов

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!

Источник



Соединение конденсаторов: руководство для начинающих

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

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.

напряжение на накопителях

Схема — напряжение на накопителях

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

Последовательное соединение

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

схема последовательного соединения

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.

Читайте также:  Скачет сила тока в блоке питания

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

i = ic1 = ic2 = ic3 = ic4, 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:

А так определяется общая суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении:

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.

Смешанное соединение конденсаторов

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.

Источник

Параллельное включение конденсатора в цепь переменного тока

Конденсатор в цепи переменного тока Для исследования свойств конденсатора соберём схему, показанную на рисунке. Для измерений нам потребуются два прибора — функциональный генератор и мультиметр.


(Стрелками указаны панели инструментов, на которых расположены элементы).
Для проведения экспериментов настроим генератор на определённые параметры. Для этого, двойным щелчком мыши следует развернуть панель настройки генератора и внести изменения, показанные на рисунке:

Аналогичным образом следует развернуть панель мультиметра, и включить определённые переключатели.

Ёмкость конденсатора оставим без изменения, равной 1 микрофараде (1mF).
Для постоянного тока сопротивление конденсатора можно считать бесконечно большим, так как оно равно сопротивлению диэлектрика помещённого между обкладок конденсатора. Иначе дело обстоит при включении конденсатора в цепь переменного тока (далее, под переменным током будет подразумеваться синусоидальный ток). Так как переменный ток со временем меняет своё направление и амплитуду, то конденсатор в цепи заряжается и разряжается, то есть в цепи возникает электрический ток. Включим нашу схему и убедимся, что через конденсатор проходит электрический ток.

Мы видим, что амперметр показывает ток, проходящий через конденсатор, равный 4,5 миллиампера. Попробуем увеличить частоту генератора до 1000 Гц (1кГц).

Мы видим, что ток вырос до 45 мА, хотя напряжение источника переменного тока мы не меняли. Попробуем изменить значение ёмкости конденсатора, увеличив её до 10 мКф. Ток через конденсатор опять увеличился и составил 450 мА.
Из поставленного эксперимента следует, что сопротивление конденсатора переменному току зависит от частоты переменного тока и ёмкости конденсатора.
Сопротивление конденсатора переменному току (Xc) вычисляется по формуле:

Xc = 1/(2*pi*f*C)
где: pi = 3,14, f — частота в Герцах (Гц, Hz), c — ёмкость в Фарадах (F).

Для расчёта параметров конденсаторов и катушек индуктивности вы можете воспользоваться специальным калькулятором на сайте

Рассчитаем ёмкостное сопротивление конденсатора для нашего первого случая, где С = 1mF и частота f = 100 * 10 -6 F;
Xc = 1/(2*3,14*100*10 -6 ) = 1592,35668789809 = 1592,4 Oм.
Установленная в генераторе амплитуда переменного напряжения 10 V является амплитудным напряжением — Uа. Измерительные приборы показывают действующее (эффективное) значение переменного напряжения, которое вычисляется по формуле Uэф = Uа * 0,707, то есть, в нашем случае, Uэф = 10 * 0,707 = 7,07 V. Вольтметр, подключенный к генератору, показывает именно эффективное значение:

Тогда ток, проходящий через конденсатор, (по закону Ома I=U/R) будет: I = Uэф/Xc = 7,07/1592,4 = 0,0044 А = 4,4 мА, что совпадает с измеренным результатом.

Параллельное и последовательное включение конденсаторов. При параллельном включении конденсаторов, общая ёмкость равна сумме ёмкостей всех включенных параллельно конденсаторов.

Co = C1 + C2 + . + Cn

Из этого следует, что общий переменный ток, проходящий через конденсаторы равен сумме токов проходящих через каждый конденсатор.
Убедимся на примере, что это именно так. Вернёмся к предыдущему примеру, установив частоту генератора 1000 Гц и ёмкость конденсатора 1 мкФ.

В такой цепи ток, проходящий через конденсатор равен 45 мА. Подключим параллельно ещё один конденсатор, также ёмкостью 1 мкФ.

Мы видим, что суммарная ёмкость увеличилась в два раза, соответственно и переменный ток возрос в два раза.
Иначе обстоит дело при последовательном включении конденсаторов. Здесь общая ёмкость рассчитывается по формуле:

1/Co = 1/C1 + 1/C2 + . + 1/Cn

Результирующая ёмкость не может быть больше наименьшей ёмкости составляющих цепочку конденсаторов.
Вернёмся к нашей схеме и включим два конденсатора последовательно.
Рассчитаем общую ёмкость цепи: 1/Co = 1/1 + 1/1 = 2; Co = 1/2 = 0,5

При такой ёмкости, ток в цепи будет 22,5 мА.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока С катушкой индуктивности ситуация прямо противоположная конденсатору. Катушка индуктивности обладает ничтожным сопротивлением постоянному току, так как зависит от числа витков и площади сечения проводника обмотки. В цепи переменного тока катушка обладает реактивным сопротивлением, которое вычисляется по формуле:

XL = 2 * 3,14 * f * L
Где f — в Герцах и L — в Генри.
Соберём схему, показанную на рисунке (катушка находится на той же инструментальной панели, что и конденсатор):

Рассчитаем ток, проходящий через катушку, и сравним с измеренным значением.
Сопротивление: XL = 2 * 3,14 * 1000 * 1*10-3 = 6,28 Ом;
Ток: I = Uэф/XL = 7,0721/6,28 = 1,126130573248 — что близко к измеренному значению.
Попробуем ступенчато увеличивать частоту генератора и отслеживать изменение тока в цепи. Результаты измерений удобно заносить в электронную таблицу Excel или OpenOffice Calc.

Читайте также:  Составление схемы замещения для расчета токов однофазных кз

Проведя измерения согласно данных таблицы, построим график зависимости тока через катушку от частоты

По результатам измерений и на графике мы видим, что ток через катушку уменьшается с увеличением частоты, причём эта зависимость нелинейная.

Параллельное и последовательное включение катушек индуктивности При последовательном соединении катушек индуктивности суммарная индуктивность равна сумме индуктивностей последовательно включенных катушек:
Lo = L1 + L2 + . +Ln Чтобы не производить дополнительных расчетов, из предыдущей схемы составим новую, добавив ещё одну катушку, включив её последовательно, и заменим значения индуктивности обеих катушек на 0,5 мГн.

Мы видим, что сумма индуктивностей равна 1 мГн и ток равен 11,11 мА, что соответствует измеренному значению в предыдущем эксперименте.
При параллельном соединении катушек индуктивности, их результирующая индуктивность вычисляется по формуле:
1/Co = 1/C1 + 1/C2 +. + 1/Cn
Изменим схему включения катушек:

Рассчитаем суммарную индуктивность наших катушек:
1/Со = 1/0,5 + 1/0,5 = 4; Со = 1/4 = 0,25
Найдём индуктивное сопротивление:
ХL= 2 * 3,14 * 100000 * 0,25*10 -3 = 157
Найдём ток, проходящий через катушки:
I = Uэф/XL = 7,0721/157 = 0.04504522293 А = 45,04 мА
Расчётный результат близок к измеренному значению.

Параллельный колебательный контур Для исследования свойств параллельного колебательного контура следует собрать схему, показанную на рисунке:

По умолчанию, ёмкость конденсатора равна 1 микрофараде и индуктивность катушки равна 1 миллигенри. На схеме следует заменить значение индуктивности на 1 микрогенри. Амплитуду выходного сигнала генератора следует установить равной 1 вольт, а диапазон частот в килогерцы (kHz).
По определению, резонансная частота колебательного контура, является такой частотой, при которой сопротивление контура принимает максимальное значение, то есть ток в цепи стремиться к нулю.
Резонансная частота (fp) колебательного контура рассчитывается по формуле:
fp = 1 / (2 * pi * (L * C) 0,5 ) где pi = 3,14; L — в Генри; С — в Фарадах. Рассчитаем резонансную частоту нашего контура:
fр = 1 / (2 * 3,14 * (1*10 -6 * 1*10 -6 ) 0,5 ) = 159235.668789809 Гц = 159,236 кГц.
Из расчета следует, что минимальный ток будет на частоте примерно 159 килогерц.
Построим резонансную кривую для колебательного контура, для обработки результатов измерений удобно воспользоваться электронной таблицей Microsoft Excel или Open Office Calc.

На рисунке А, показаны настройки генератора и амперметра. Изменяя частоту генератора по данным из электронной таблицы (Рис. Б) следует измерить ток и занести результаты измерения в таблицу.
Из полученных данных можно построить график резонансной кривой колебательного контура:

Источник

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов. Подбор при замене

Практически ни одно электронное устройство не обходится без конденсатора. Он может стоять на входе или выходе устройства, перед или после некоторых элементов. Применяется последовательное и параллельное соединение конденсаторов. Как и для чего их подключать тем или иным способом и будем обсуждать.

Что такое конденсатор и его основные характеристики

Конденсатор — это радиодеталь, которая работает как накопитель электрической энергии. Чтобы понятнее было, как он работает, его можно представить как своего рода небольшой аккумулятор. Обозначается двумя параллельными чёрточками.

Схематическое изображение конденсаторов

Обозначения различных типов конденсаторов на схемах. Чаще всего из строя выходят электролитические конденсаторы, так что стоит запомнить их обозначение

Основная характеристика конденсатора любого типа — ёмкость. Это то количество заряда, которое он в состоянии накопить. Измеряется в Фарадах (сокращенно просто буква F или Ф), а вернее, в более «мелких» единицах:

  • микрофарадах — мкФ это 10 -6 фарада,
  • нанофарадах — нФ это 10 -9 фарада;
  • пикофарадах — пФ это 10 -12 фарада.

Вторая важная характеристика — номинальное напряжение. Это то напряжение, при котором гарантирована длительная безотказная работа. Например, 4700 мкФ 35 В, где 35 В — это номинальное напряжение 35 вольт.

Так выглядит конденсатор

У крупных по размеру конденсаторов, ёмкость и напряжение указаны на корпусе

Нельзя ставить конденсатор в цепь с более высоким напряжением чем то, которое на нём указано. В противном случае он быстро выйдет из строя.

Можно использовать конденсаторы на 50 вольт вместо конденсаторов на 25 вольт. Но это порой нецелесообразно, так как те, которые рассчитаны на более высокое напряжение, дороже, да и габариты у них больше.

Что он из себя представляет и как работает

В самом простейшем случае конденсатор состоит из двух токопроводящих пластин (обкладок), разделённых слоем диэлектрика.

Что такое электрический конденсатор

Между обкладками находится слой диэлектрика — материала плохо проводящего электрический ток

На пластины подаётся постоянный или переменный ток. Вначале, пока энергия накапливается, потребление энергии конденсатором высокое. По мере «наполнения» ёмкости оно снижается. Когда заряд набран полностью, токопотребления вообще нет, источник питания как бы отключается. В это время конденсатор сам начинает отдавать накопленный заряд. То есть, он на время становится своеобразным источником питания. Поэтому его и сравнивают с аккумулятором.

Где и для чего используются

Как уже говорили, сложно найти схему без конденсаторов. Их применяют для решения самых разных задач:

  • Для сглаживания скачков сетевого напряжения. В таком случае их ставят на входе устройств, перед микросхемами, которые требовательны к параметрам питания.
  • Для стабилизации выходного напряжения блоков питания. В таком случае надо искать их перед выходом.

Внешний вид электролитических цилиндрических конденсаторов

Часто можно увидеть электролитические цилиндрические конденсаторы

Конденсаторы встречаются часто и область их применения широка. Но надо знать как правильно их подключить.

Как подключать конденсаторы

В электротехнике есть два основных вида соединения деталей — параллельное и последовательное. Конденсаторы также можно подключать по любому из указанных способов. Есть ещё особая — мостовая схема. Она имеет собственную область использования.

Конденсаторы подключат параллельно и последовательно

В схеме может быть последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Параллельное подключение конденсаторов

При параллельном соединении все конденсаторы объединены двумя узлами. Чтобы параллельно подключить конденсаторы, скручиваем попарно их ножки, обжимаем пассатижами, потом пропаиваем. У некоторых конденсаторов большие корпуса (банки), а выводы маленькие. В таком случае используем провода (как на рисунке ниже).

Параллельное соединение конденсаторов

Так физически выглядит параллельное подключение конденсаторов

Если конденсаторы электролитические, следите за полярностью. На них должны стоять «+» или «-«. При их параллельном подключении соединяем одноимённые выводы — плюс к плюсу, минус — к минусу.

Расчёт суммарной ёмкости

При параллельном подключении конденсаторов их номинальная ёмкость складывается. Просто суммируете номиналы всех подключённых элементов, сколько бы их ни было. Два, три, пять, тридцать. Просто складываем. Но следите, чтобы размерность совпадала. Например, складывать будем в микрофарадах. Значит, все значения переводим в микрофарады и только после этого суммируем.

Как рассчитать ёмкость при параллельном соединении конденсаторов

Расчёт ёмкости при параллельном подключении конденсаторов

Когда на практике применяют параллельное соединение конденсаторов? Например, тогда, когда надо заменить «пересохший» или сгоревший, а нужного номинала нет и бежать в магазин некогда или нет возможности. В таком случае подбираем из имеющихся в наличии. В сумме они должны дать требуемое значение. Все их проверяем на работоспособность и соединяем по приведенному выше принципу.

Пример расчёта

Например, включили параллельно два конденсатора — 8 мкФ и 12 мкФ. Следуя формуле, их номиналы просто складываем. Получаем 8 мкФ + 12 мкФ = 20 мкФ. Это и будет суммарная ёмкость в данном случае.

Рассчитать емкость параллельно соединенных конденсаторов

Пример расчёта конденсаторов при параллельном подключении

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, когда выход одного элемента соединяется со входом другого. Сравнить можно с вагонами или цепочкой из лампочек. По такому же принципу последовательно соединяют и конденсаторы.

Как последовательно соединять конденсаторы

Вот что значит последовательно соединить конденсаторы

При подключении полярных электролитических «кондеров» надо следить за соблюдением полярности. Плюс первого конденсатора подаете на минус второго и так далее. Выстраиваете цепочку.

Существуют неполярные (биполярные) электролитические конденсаторы. При их соединении нет необходимости соблюдать полярность.

Как определить ёмкость последовательно соединенных конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов суммарная ёмкость элементов будет меньше самого маленького номинала в цепочке. То есть, ёмкость последовательно соединённых конденсаторов уменьшается. Это также может пригодиться при ремонте техники — замена конденсатора требуется часто.

Как подключать конденсаторы последовательно

Последовательно соединённые конденсаторы

Использовать формулу расчёта приведённую выше не очень удобно, поэтому её обычно используют в преобразованном виде:

Как считать емкость при последовательном соединении

Формула расчёта ёмкости при последовательном соединении

Это формула для двух элементов. При увеличении их количества она становится значительно сложнее. Хотя, редко можно встретить больше двух последовательных конденсаторов.

Пример расчёта

Какая суммарная ёмкость будет если конденсаторы на 12 мкФ и 8 мкФ соединить последовательно? Считаем: 12*8 / (12+8) = 96 / 20 = 4,8 мкФ. То есть, такая цепочка соответствует номиналу 4,8 мкФ.

Как рассчитать емкость конденсатора

Пример расчета ёмкости при последовательном подключении конденсаторов

Как видите, значение меньше чем самый маленький номинал в последовательности. А если подключить таким образом два одинаковых конденсатора, то результат будет вполовину меньше номинала. Например, рассчитаем для двух ёмкостей по 12 мкФ. Получим: 12*12 / (12 + 12) = 144 / 24 = 6 мкФ. Проверим для 8 мкФ. Считаем: 8*8 / (8+8) = 64 / 16 = 4 мкФ. Закономерность подтвердилась. Это правило можно использовать при подборе номинала.

Почему электролитические конденсаторы выходят из строя и что делать

Зачастую, чтобы отремонтировать вышедшую из строя электронную технику, достаточно найти и заменить вздувшиеся конденсаторы. Дело в том, что срок жизни их небольшой — 1000-2000 тысячи рабочих часов. Потом он обычно выходит из строя и требуется его замена. И это при нормальном напряжении не выше номинального. Так происходит потому, что диэлектрик в конденсаторах, чаще всего, жидкий. Жидкость понемногу испаряется, меняются параметры и, рано или поздно, конденсатор вздувается.

Вышедшие из строя можно определить по внешнему виду или измерить

Электролитические конденсаторы имеют специальные насечки на верхушке корпуса, чтобы при выходе из строя избежать взрыва

Высыхает электролит не только во время работы. Даже просто «от времени». Это конструктивная особенность электролитических конденсаторов. Поэтому не стоит ставить выпаянные из старых схем конденсаторы или те, которые несколько лет (или десятков лет) хранятся в мастерской. Лучше купить «свежий», но проверьте дату производства.

Можно ли продлить срок эксплуатации конденсаторов? Можно. Надо улучшить теплоотвод. Чем меньше греется электролит, тем медленнее высыхает. Поэтому не стоит ставить аппаратуру вблизи отопительных приборов.

Продлить срок службы конденсаторов можно улучшив охлаждение

Для улучшения отвода тепла ставят радиаторы

Второе — надо следить за тем, чтобы хорошо работали кулера. Третье — если рядом стоят детали, которые активно греются во время работы, надо конденсаторы каким-то образом от температуры защитить.

Как подобрать замену

Если часто приходится менять один и тот же конденсатор, его лучше заменить на более «мощный» — той же ёмкости, но на большее напряжение. Например, вместо конденсатора на 25 вольт, поставить конденсатор на 35 вольт. Только надо иметь в виду, что более мощные конденсаторы имеют большие размеры. Не всякая плата позволяет сделать такую замену.

Как найти замену

Конденсатор той же ёмкости, но рассчитанный на большее напряжение, имеет больший размер

Можно поставить параллельно несколько конденсаторов с тем же напряжением, подобрав номиналы так, чтобы получить требуемую ёмкость. Что это даст? Лучшую переносимость пульсаций тока, меньший нагрев и, как следствие, более продолжительный срок службы.

Что будет, если поставить конденсатор большей ёмкости?

Часто приходит в голову идея поставить вместо сгоревшего или вздувшегося конденсатор большей ёмкости. Ведь он должен меньше греться. Так, во всяком случае, кажется. Ёмкость практически никак не связана со степенью нагрева корпуса. И в этом выигрыша не будет.

Как устроен электрический конденсатор

Устройство электролитического конденсатора

По нормативным документам отклонение номинала конденсаторов допускается в пределах 20%. Вот на эту цифру можете спокойно ставить больше/меньше. Но это может привести к изменениям в работе устройства. Так что лучше найти «родной» номинал. И учтите, что не всегда можно ставить большую ёмкость. Можно если конденсатор стоит на входе и сглаживает скачки питания. Вот тут большая ёмкость уместна, если для её установки достаточно места. Это точно нельзя делать там, где конденсатор работает как фильтр, отсекающий заданные частоты.

Можно менять на ту же ёмкость, но чуть более высокое напряжение. Это имеет смысл. Но размеры такого конденсатора будут намного больше. Не в любую плату получится его установить. И учтите, что корпус его не должен соприкасаться с другими деталями.

Источник

Параллельное включение конденсатора в цепь переменного тока



Параллельное включение конденсатора в цепь переменного тока

Конденсатор в цепи переменного тока Для исследования свойств конденсатора соберём схему, показанную на рисунке. Для измерений нам потребуются два прибора — функциональный генератор и мультиметр.


(Стрелками указаны панели инструментов, на которых расположены элементы).
Для проведения экспериментов настроим генератор на определённые параметры. Для этого, двойным щелчком мыши следует развернуть панель настройки генератора и внести изменения, показанные на рисунке:

Аналогичным образом следует развернуть панель мультиметра, и включить определённые переключатели.

Ёмкость конденсатора оставим без изменения, равной 1 микрофараде (1mF).
Для постоянного тока сопротивление конденсатора можно считать бесконечно большим, так как оно равно сопротивлению диэлектрика помещённого между обкладок конденсатора. Иначе дело обстоит при включении конденсатора в цепь переменного тока (далее, под переменным током будет подразумеваться синусоидальный ток). Так как переменный ток со временем меняет своё направление и амплитуду, то конденсатор в цепи заряжается и разряжается, то есть в цепи возникает электрический ток. Включим нашу схему и убедимся, что через конденсатор проходит электрический ток.

Мы видим, что амперметр показывает ток, проходящий через конденсатор, равный 4,5 миллиампера. Попробуем увеличить частоту генератора до 1000 Гц (1кГц).

Мы видим, что ток вырос до 45 мА, хотя напряжение источника переменного тока мы не меняли. Попробуем изменить значение ёмкости конденсатора, увеличив её до 10 мКф. Ток через конденсатор опять увеличился и составил 450 мА.
Из поставленного эксперимента следует, что сопротивление конденсатора переменному току зависит от частоты переменного тока и ёмкости конденсатора.
Сопротивление конденсатора переменному току (Xc) вычисляется по формуле:

Xc = 1/(2*pi*f*C)
где: pi = 3,14, f — частота в Герцах (Гц, Hz), c — ёмкость в Фарадах (F).

Для расчёта параметров конденсаторов и катушек индуктивности вы можете воспользоваться специальным калькулятором на сайте

Рассчитаем ёмкостное сопротивление конденсатора для нашего первого случая, где С = 1mF и частота f = 100 * 10 -6 F;
Xc = 1/(2*3,14*100*10 -6 ) = 1592,35668789809 = 1592,4 Oм.
Установленная в генераторе амплитуда переменного напряжения 10 V является амплитудным напряжением — Uа. Измерительные приборы показывают действующее (эффективное) значение переменного напряжения, которое вычисляется по формуле Uэф = Uа * 0,707, то есть, в нашем случае, Uэф = 10 * 0,707 = 7,07 V. Вольтметр, подключенный к генератору, показывает именно эффективное значение:

Тогда ток, проходящий через конденсатор, (по закону Ома I=U/R) будет: I = Uэф/Xc = 7,07/1592,4 = 0,0044 А = 4,4 мА, что совпадает с измеренным результатом.

Параллельное и последовательное включение конденсаторов. При параллельном включении конденсаторов, общая ёмкость равна сумме ёмкостей всех включенных параллельно конденсаторов.

Co = C1 + C2 + . + Cn

Из этого следует, что общий переменный ток, проходящий через конденсаторы равен сумме токов проходящих через каждый конденсатор.
Убедимся на примере, что это именно так. Вернёмся к предыдущему примеру, установив частоту генератора 1000 Гц и ёмкость конденсатора 1 мкФ.

В такой цепи ток, проходящий через конденсатор равен 45 мА. Подключим параллельно ещё один конденсатор, также ёмкостью 1 мкФ.

Мы видим, что суммарная ёмкость увеличилась в два раза, соответственно и переменный ток возрос в два раза.
Иначе обстоит дело при последовательном включении конденсаторов. Здесь общая ёмкость рассчитывается по формуле:

1/Co = 1/C1 + 1/C2 + . + 1/Cn

Результирующая ёмкость не может быть больше наименьшей ёмкости составляющих цепочку конденсаторов.
Вернёмся к нашей схеме и включим два конденсатора последовательно.
Рассчитаем общую ёмкость цепи: 1/Co = 1/1 + 1/1 = 2; Co = 1/2 = 0,5

При такой ёмкости, ток в цепи будет 22,5 мА.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока С катушкой индуктивности ситуация прямо противоположная конденсатору. Катушка индуктивности обладает ничтожным сопротивлением постоянному току, так как зависит от числа витков и площади сечения проводника обмотки. В цепи переменного тока катушка обладает реактивным сопротивлением, которое вычисляется по формуле:

XL = 2 * 3,14 * f * L
Где f — в Герцах и L — в Генри.
Соберём схему, показанную на рисунке (катушка находится на той же инструментальной панели, что и конденсатор):

Рассчитаем ток, проходящий через катушку, и сравним с измеренным значением.
Сопротивление: XL = 2 * 3,14 * 1000 * 1*10-3 = 6,28 Ом;
Ток: I = Uэф/XL = 7,0721/6,28 = 1,126130573248 — что близко к измеренному значению.
Попробуем ступенчато увеличивать частоту генератора и отслеживать изменение тока в цепи. Результаты измерений удобно заносить в электронную таблицу Excel или OpenOffice Calc.

Проведя измерения согласно данных таблицы, построим график зависимости тока через катушку от частоты

По результатам измерений и на графике мы видим, что ток через катушку уменьшается с увеличением частоты, причём эта зависимость нелинейная.

Параллельное и последовательное включение катушек индуктивности При последовательном соединении катушек индуктивности суммарная индуктивность равна сумме индуктивностей последовательно включенных катушек:
Lo = L1 + L2 + . +Ln Чтобы не производить дополнительных расчетов, из предыдущей схемы составим новую, добавив ещё одну катушку, включив её последовательно, и заменим значения индуктивности обеих катушек на 0,5 мГн.

Мы видим, что сумма индуктивностей равна 1 мГн и ток равен 11,11 мА, что соответствует измеренному значению в предыдущем эксперименте.
При параллельном соединении катушек индуктивности, их результирующая индуктивность вычисляется по формуле:
1/Co = 1/C1 + 1/C2 +. + 1/Cn
Изменим схему включения катушек:

Рассчитаем суммарную индуктивность наших катушек:
1/Со = 1/0,5 + 1/0,5 = 4; Со = 1/4 = 0,25
Найдём индуктивное сопротивление:
ХL= 2 * 3,14 * 100000 * 0,25*10 -3 = 157
Найдём ток, проходящий через катушки:
I = Uэф/XL = 7,0721/157 = 0.04504522293 А = 45,04 мА
Расчётный результат близок к измеренному значению.

Параллельный колебательный контур Для исследования свойств параллельного колебательного контура следует собрать схему, показанную на рисунке:

По умолчанию, ёмкость конденсатора равна 1 микрофараде и индуктивность катушки равна 1 миллигенри. На схеме следует заменить значение индуктивности на 1 микрогенри. Амплитуду выходного сигнала генератора следует установить равной 1 вольт, а диапазон частот в килогерцы (kHz).
По определению, резонансная частота колебательного контура, является такой частотой, при которой сопротивление контура принимает максимальное значение, то есть ток в цепи стремиться к нулю.
Резонансная частота (fp) колебательного контура рассчитывается по формуле:
fp = 1 / (2 * pi * (L * C) 0,5 ) где pi = 3,14; L — в Генри; С — в Фарадах. Рассчитаем резонансную частоту нашего контура:
fр = 1 / (2 * 3,14 * (1*10 -6 * 1*10 -6 ) 0,5 ) = 159235.668789809 Гц = 159,236 кГц.
Из расчета следует, что минимальный ток будет на частоте примерно 159 килогерц.
Построим резонансную кривую для колебательного контура, для обработки результатов измерений удобно воспользоваться электронной таблицей Microsoft Excel или Open Office Calc.

Читайте также:  Акцент аккумулятор пусковой ток

На рисунке А, показаны настройки генератора и амперметра. Изменяя частоту генератора по данным из электронной таблицы (Рис. Б) следует измерить ток и занести результаты измерения в таблицу.
Из полученных данных можно построить график резонансной кривой колебательного контура:

Источник

Переменный ток

Господа, как-то раз чудесным летним деньком я взял ноутбук и вышел из дома на дачный участок. Там, усевшись в кресле-качалке в тени яблонь, я и решил написать данную статью. Ветерок шумел в ветвях деревьев, раскачивая их из стороны в сторону, и в воздухе была та самая атмосфера, благоприятствующая течению мыслей, которая так порой необходима…

Впрочем, хватит лирики, пора переходить непосредственно к существу обозначенного в заголовке статьи вопроса.

Итак, параллельное соединение конденсаторов… Что вообще такое параллельное соединение? Те, кто читал мои прошлые статьи, безусловно, помнят значение этого определения. Оно нам встречалось, когда мы говорили про параллельное соединение резисторов . В случае конденсаторов определение будет иметь абсолютно такой же вид. Итак, параллельное соединение конденсаторов – это такое соединение, когда одни концы всех конденсаторов соединены в один узел, а другие – в другой.

Конечно, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, поэтому на рисунке 1 я привел изображение трех конденсаторов, которые соединены параллельно. Пусть емкость первого равна С1, второго – С2, а третьего – С3.

Рисунок 1 – Параллельное соединение конденсаторов

В данной статье мы разберем, по каким законам изменяются токи , напряжения и сопротивления переменному току при параллельном соединении конденсаторов, а также какова будет суммарная емкость такой конструкции. Ну и, само собой, поговорим, зачем вообще такое соединение может быть нужно.

Предлагаю начать с напряжения, ибо с ним здесь все предельно ясно. Господа, должно быть совершенно очевидно, что при параллельном соединении конденсаторов напряжения на них равны между собой. То есть напряжение на первом конденсаторе точно такое же, как на втором и на третьем

Почему, собственно, это так? Да очень просто! Напряжение на конденсаторе считается как разность потенциалов между двумя ножками конденсатора. А при параллельном соединении «левые» ножки всех конденсаторов сходятся в один узел, а «правые» – в другой. Таким образом, «левые» ножки всех конденсаторов имеют один потенциал, а «правые» другой. То есть разность потенциалов между «левой» и «правой» ногами будет одинаковая для любого конденсатора, а это как раз и значит, что на всех конденсаторах одно и то же напряжение. Чуть более строгий вывод этого утверждения вы можете глянуть вот в этой статье . В ней мы приводили его для параллельного соединения резисторов, но и здесь он будет звучать абсолютно так же.

Итак, мы выяснили, что напряжение на всех параллельно соединенных конденсаторах одно и то же. Это, кстати, верно для любого вида напряжения – как для постоянного, так и для переменного. Вы можете присоединить к трем параллельно включенным конденсаторам батарейку на 1,5 В. И на всех них будет постоянные 1,5 В. А можете присоединить к ним генератор синусоидального напряжения с частотой 50 Гц и амплитудой 310 В. И на каждом конденсатор будет синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц и амплитудой 310 В. Важно помнить, что у параллельно соединенных конденсаторов одной и той же будет не только амплитуда, но и частота, и фаза напряжения.

И если с напряжением все вот так вот просто, то с током ситуация посложнее. Когда мы говорим про ток через конденсатор, то обычно имеем ввиду переменный ток . Вы ведь помните, что постоянные токи через конденсаторы не текут? Конденсатор для постоянного тока – это все равно, что разрыв цепи (на деле есть некоторое сопротивление утечки конденсатора, но им обычно пренебрегают, потому что оно очень велико). Переменные же токи вполне себе текут через конденсаторы, причем могут иметь при этом весьма и весьма большие амплитуды. Очевидно, что эти переменные токи вызываются некоторым переменными напряжениями, приложенными к конденсаторам. Итак, пусть у нас по-прежнему имеется три параллельно соединенных конденсатора с емкостями С1, С2 и С3. К ним приложено некоторое переменное напряжение с комплексной амплитудой . Из-за этого приложенного напряжения через конденсаторы будут течь некоторые переменные токи с комплексными амплитудами . Для наглядности давайте нарисуем картинку, на которой будут все фигурировать все эти величины. Она представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Ищем токи через конденсаторы

Прежде всего надо понять, как связаны токи с суммарным током источника. А связаны они, господа, все по тому же самому первому закону Кирхгофа , с которым мы уже знакомились в отдельной статье. Да, тогда мы его рассматривали в контексте постоянного тока. Но, оказывается, первый закон Кирхгофа остается верным и в случае переменного тока! Просто в этом случае надо использовать комплексные амплитуды токов. Итак, суммарный ток трех параллельно соединенных конденсаторов связан с общим током вот так

То есть общий ток фактически просто разделяется между тремя конденсаторами, тогда как суммарная его величина остается той же самой. Важно помнить еще одну важную вещь – частота тока и его фаза будет одна и та же для всех трех конденсаторов. Точно такая же частота и фаза будет и у суммарного тока I. Таким образом, различаться они будут только лишь амплитудой, которая будет у каждого конденсатора своя. Как же найти эти самые амплитуды токов? Очень просто! В статье про сопротивление конденсатора мы связали между собой ток через конденсатор и напряжение на конденсаторе через сопротивление конденсатора. Сопротивление конденсатора мы легко можем посчитать, зная его емкость и частоту протекающего через него тока (помним, что для разной частоты конденсатор имеет разное сопротивление) по общей формуле:

Читайте также:  Законы кирхгофа для разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока

Воспользовавшись этой замечательной формулой, мы можем найти сопротивление каждого конденсаторы:

Комплексная амплитуда тока связана с комплексной амплитудой напряжения по закону Ома для сетей переменного тока (более подробно про это мы говорили в предыдущей статье ):

Воспользовавшись этой формулой, мы легко находим ток через каждый из трех параллельно соединенных конденсаторов:

Общий ток в цепи, который втекает в узел А и вытекает потом из узла В, очевидно, равен

На всякий случай напомню еще раз, что это получилось на основании первого закона Кирхгофа . Заметьте, господа, один важный факт – чем больше емкость конденсатора, тем меньше его сопротивление и тем большая часть тока будет течь через него.

Давайте представим общий ток через три параллельно соединенных конденсатора как отношение приложенного к ним напряжения и некоторого эквивалентного общего сопротивления Zc ∑ (которое нам пока неизвестно, но которое мы потом найдем) трех параллельно включенных конденсаторов:

Сокращая левую и правую части на U, получаем

Таким образом, получаем важный вывод: при параллельном соединении конденсаторов обратное эквивалентное сопротивление равно сумме обратных сопротивлений отдельных конденсаторов. Если вы помните, то точно такой же вывод мы получили и при параллельном соединении резисторов .

А что происходит с емкостью? Какая будет общая емкость у системы из трех параллельно соединенных конденсаторов? Можно ли это как-то найти? Безусловно, можно! И, более того, мы почти это сделали. Давайте в нашу последнюю формулу подставим расшифровку сопротивлений конденсаторов. Тогда у нас получится примерна такая запись

После элементарных математических преобразований, доступных даже пятикласснику, получаем, что

Это наш очередной чрезвычайной важный вывод: суммарная емкость системы из нескольких параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

Итак, мы рассмотрели основные моменты, касающиеся параллельного соединения конденсаторов. Давайте в сжатой форме резюмируем их все:

  • Напряжение на всех трех параллельно соединенных конденсаторах одно и то же (по амплитуде, фазе и частоте);
  • Амплитуда тока в цепи, содержащей параллельно соединенные конденсаторы, равна сумме амплитуд токов через отдельные конденсаторы. Чем больше емкость конденсатора, тем больше амплитуда тока через него. Фазы и частоты токов на всех конденсаторов одни и те же;
  • При параллельном соединении конденсаторов обратное эквивалентное сопротивление равно сумме обратных сопротивлений отдельных конденсаторов;
  • Суммарная емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей всех конденсаторов.

Господа, если вы запомните и поймете эти четыре пункта, то, можно сказать, статью я писал не зря .

А теперь давайте для закрепления материала попробуем решить какую-нибудь задачу на параллельное соединение конденсаторов. Потому что, весьма вероятно, если вы ничего не слышали раньше про параллельное соединение конденсаторов, то все написанное выше может восприниматься просто как набор абстрактных буковок, которые не очень понятно как применять на практике. Поэтому, на мой взгляд, наличие приближенных к практике задач является неотъемлемой частью образовательного процесса. Итак, задача.

Допустим, у нас есть три параллельно соединенных конденсаторов с емкостями С1=1 мкФ, С2=4,7 мкФ и С3=22 мкФ. К ним приложено переменное синусоидальное напряжение с амплитудой Umax=50 В и частотой f=1 кГц. Требуется определить

а) напряжение на каждом из конденсаторов;

б) ток через каждый конденсатор и суммарный ток в цепи;

в) сопротивление каждого конденсатора переменному току и общее сопротивление;

г) общую емкость такой системы.

Начнем с напряжения. Мы помним, что на всех конденсаторах напряжение у нас одно и то же – то есть синусоидальное с частотой f=1 кГц и амплитудой Umax=50 В. Предположим, что оно изменяется по синусоидальному закону. Тогда можно записать следующее

Вот мы и ответили на первый вопрос задачи. Осциллограмма напряжения на наших конденсаторах приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Осциллограмма напряжения на конденсаторах

Дальше, пользуясь общими формулами для сопротивления конденсатора, посчитаем сопротивление каждого конденсатора току с частотой f=1 кГц:

Да, мы видим, что сопротивления у нас получились не только комплексные, но еще и со знаком минус. Однако вас это не должно смущать, господа. Это значит только то, что ток через конденсатор и напряжение на конденсаторе сдвинуты по фазе друг относительно друга, причем ток опережает напряжение. Да, мнимая единичка показывает тут только фазовый сдвиг и ничего больше. Для расчета амплитуды тока нам потребуется только модуль этого комплексного числа. Про все это говорилось уже в прошлых двух статьях ( раз и два ). Возможно, это не совсем очевидно и требуется какая-либо наглядная иллюстрация этого дела. Это можно сделать на тригонометрическом круге и, надеюсь, немного позже, я подготовлю отдельную статью, посвященную этому, либо вы можете сами придумать, как это показать наглядно, пользуясь данными из моей статьи про комплексные числа в электротехнике.
Теперь ничего не мешает найти обратное общее сопротивление:

Находим общее сопротивление трех наших параллельно соединенных конденсаторов

Следует помнить, что это сопротивление верно исключительно для частоты 1 кГц. Для других частот значение сопротивления, очевидно, будет другое.

Следующим шагом рассчитаем амплитуды токов через каждый конденсатор. В расчете будем использовать модули сопротивлений (отбросим мнимую единицу), помня при этом, что сдвиг фаз между током и напряжением будет 90 градусов (то есть, если напряжение у нас меняется по закону синуса, то ток будет меняться по закону косинуса). Можно вести расчет и с комплексными числами, используя комплексные амплитуды тока и напряжения, но, на мой взгляд, в данной задаче проще просто учесть потом фазовые соотношения. Итак, амплитуды токов равны

Суммарная амплитуда тока в цепи, очевидно, равна

Мы можем себе позволить вот так вот складывать амлитуды сигналов, потому что у всех токов через параллельно соединенные конденсаторы у нас одна и та же частота и фаза. В случае невыполнения этого требования вот так вот просто взять и сложить нельзя.

Читайте также:  Физиотерапия токами как называется

Теперь, помня про фазовые соотношения, нам никто не мешает записать законы изменения тока через каждый конденсатор

И суммарный ток в цепи

Осциллограммы токов через конденсаторы приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Осциллограммы токов через конденсаторы

Ну и в завершении задачи самое простое – найдем общую емкость системы как сумму емкостей:

Кстати, эту емкость вполне можно использовать для расчета суммарного сопротивления трех параллельно соединенных конденсаторов. В качестве упражнения читателю предлагается самому в этом убедиться .

В заключение хотелось бы выяснить один, возможно, самый важный вопрос: а зачем вообще нужно на практике соединять конденсаторы параллельно? Что это дает? Какие возможности нам открывает? Ниже по пунктам я обозначил основные моменты:

  • Параллельное соединение конденсаторов дает увеличение емкости системы. Пожалуй, это самый основной и главный пункт. Например, в нашей системе нужна емкость не менее 1000 мкФ, а в нашем распоряжении только конденсаторы на 220 мкФ. Что делать? Правильно, взять этих конденсаторов штук пять и получить требуемую емкость.
  • Конденсаторы часто используют для сглаживания пульсаций напряжения. Бывает, что в этом случае через конденсатор текут весьма значительные импульсные токи (например, в импульсных источниках питания). Каждый конденсатор может выдержать отнюдь не бесконечно большую величину импульсного тока. Таким образом, если величина импульсного тока в системе превышает максимально допустимый ток для данного типа конденсаторов, то их соединяют несколько штук параллельно. При этом ток распределяется между этими конденсаторами.
  • Существует такое понятие, как «резонанс конденсатора». Подробно о нем мы погорим позднее. Если быть кратким, то суть явления заключается в том, что на высоких частотах, начиная с некоторой резонансной частоты, из-за паразитных индуктивностей конденсатор перестает быть конденсатором и начинает вести себя как дроссель. У разных конденсаторов эта резонансная частота различна: у кого-то она больше, у кого-то меньше. Так вот, когда нужна фильтрация сигнала в широком диапазоне частот, применяют параллельное соединение конденсаторов с разными резонансными частотами. Например, соединяют параллельно конденсаторы с емкостью 0,1 мкФ, 10 нФ, 100 пФ, 22 пФ. Такое соединение даст эффективное подавление помех в широком диапазоне. Более подробно обсудим это интересное явление в другой раз.

Ну а мы на этом заканчиваем, господа. Спасибо за внимание и до новых встреч!

Вступайте в нашу группу Вконтакте

Вопросы и предложения админу: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Источник

Соединение конденсаторов: руководство для начинающих

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

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.

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.

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:

А так определяется общая суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении:

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.

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.

Источник