Подключение конденсаторов: Схемы соединения конденсаторов — расчет емкости

Содержание

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов (ёмкостей)

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.

Содержание статьи

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.

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.

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.

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.

    Часто можно увидеть электролитические цилиндрические конденсаторы

  • Датчик прикосновения (тач-пады). В таких устройствах оной из «пластин» конденсаторов является человек. Вернее, его палец. Наше тело обладает определённой проводимостью. Это и используется в датчиках прикосновения.
  • Для задания необходимого ритма работы. Время заряда конденсаторов разной ёмкости отличается. При этом цикл заряд/разряд конденсатора остаётся величиной постоянной. Это и используется в цепях, где надо задавать определённый ритм работы.
  • Ячейки памяти. Память компьютеров, телефонов и других устройств — это огромное количество маленьких конденсаторов. Если он заряжен — это единица, разряжен — ноль.
  • Есть стартовые конденсаторы, которые помогают «разогнать» двигатель. Они накапливают заряд, потом резко его отдают, создавая требуемый «толчок» для разгона мотора.
  • В фотовспышках. Принцип тот же. Сначала накапливается заряд, затем выдаётся, но преобразуется в свет.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Последовательно соединённые конденсаторы

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Соединение конденсаторов

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

Параллельное соединение конденсаторов

Параллельное соединение конденсаторов

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.

Последовательное соединение конденсаторов

Последовательное соединение конденсаторов

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

а трех –

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

Пример смешанного соединения конденсаторов

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

Оцените качество статьи:

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов.

Всем привет. Этот маленький пост посвящу теме соединения конденсаторов.

На практике,  часто бывает так, что в наличии нет конденсатора нужного номинала для установки, а технику нужно срочно отремонтировать.  Как раз для таких случаев нам необходимы знания о правилах соединения конденсаторов.

Способов соединения конденсаторов существуют всего два. Это последовательное и параллельное соединение. Сейчас более детально рассмотрим оба способа.

Параллельное  соединение конденсаторов.

Это наиболее частый вид соединения конденсаторов.  При подключении параллельно, емкость конденсатора увеличивается, а напряжение остается прежним.

Формула параллельного соединения конденсаторов: С= С1+С2+С3…

Рассмотрим на примере. Предположим, что необходим конденсатор 100 мкф 50в, а у Вас в наличии только 47мкф на 50в. Если соединить эти конденсаторы параллельно (плюс к плюсу а  минус к минусу) то общая емкость  получившегося конденсатора будет ровняться  около 94 мкф на 50в. Это допустимое отклонение, так что можно свободно устанавливать  в технику.

Параллельное соединение конденсаторов

 

Последовательное  соединение конденсаторов.

При подключении, таким образом, общая емкость уменьшается, а напряжение работы конденсатора растёт.

Рассчитывается последовательное  подключение конденсаторов по такой формуле:

Формула расчета последовательного соединения конденсаторов

Для примера подключим  3 конденсатора номиналом  100мкф на 100в последовательно. Согласно формуле, делим единицу, на емкость конденсаторов. Потом суммируем . Далее единицу делим на результат.

(1:100)+(1:100)+(1:100) = 0,01 + 0,01 + 0,01 = 0,03  далее 1 : 0,03 = 33 мкф на 300вольт (напряжение суммируем  100+100+100 = 300в). Итого 33мкф на 300в.

В работе, последовательное соединение использую редко, но иногда бывает.

Рекомендую ознакомиться со статей  о ESR конденсаторов.

Всем спасибо за просмотр.



Весь инструмент и расходники, которые я использую в ремонтах находится здесь.
Если у Вас возникли вопросы по ремонту телевизионной техники, вы можете задать их на нашем новом форуме .

Загрузка…

Схемы соединения конденсаторов

При проектировании и построении различных электрических цепей широко используются конденсаторы (емкости). В разрабатываемых схемах они могут соединяться как с другими электронными компонентами, так и между собой. Во втором случае такие соединения подразделяются на последовательные, параллельные, и последовательно-параллельные. Нужно еще отметить, что последовательно-параллельные соединения конденсаторов иначе называются смешанными.

Последовательное соединение конденсаторов

Это способ соединения конденсаторов ( электрических емкостей ) используется тогда, когда то напряжение, которое к ним подводится, выше чем то, на которое они рассчитаны. Используется оно в подавляющем большинстве случаев для того, чтобы избежать пробоев этих элементов устанавливаемых в электронных схемах.

Конденсаторы, соединенные между собой последовательно – это, по сути дела, цепочка. В ней вторая обкладка первого элемента соединяется с первой обкладкой второго; первая обкладка третьего – со второй второго и так далее.

Последовательное соединение конденсаторов

 

Напряжение на конденсаторах обратно пропорционально ёмкостям конденсаторов.

 

Cобщ =

C1 × C2 × C3

C1 + C2 + C3

 

Наибольшее напряжение будет на конденсаторе с наименьшей ёмкостью.

Параллельное соединение конденсаторов

Этот способ соединения конденсаторов используется тогда, когда необходимо существенно увеличить их общую емкость. Суть такого наращивания состоит в том, что значительно возрастает общая площадь пластин по сравнению с той, которую имеет каждый конденсатор в отдельности. Что касается общей емкости всех конденсаторов, соединенных друг с другом параллельно, то она равняется сумме емкостей каждого из них.

Параллельное соединение конденсаторов

 

 

 

  • Cобщ = C1 + C2 + C3
  • Uобщ = U1 = U2 = U3
  • qобщ = q1 + q2 + q3

Смешанное соединение конденсаторов

Как нетрудно догадаться из самого названия, этот тип соединения конденсаторов представляет собой ни что иное, как некую комбинацию описанных выше. То есть, смешанное соединение конденсаторов – это сочетание их соединения параллельного и последовательного.

На практике в большинстве случаев оно используется тогда, когда отдельные элементы по таким характеристикам, как емкость и рабочее напряжение, не соответствуют тем параметрам, которые нужны для функционирования электротехнической установки. Когда конденсаторы соединяются между собой именно по такой схеме, то в первую очередь определяются те эквивалентные емкости, которые имеют их параллельные группы, а затем та емкость, которую имеет соединение последовательное.

Смешанное соединение конденсаторов

 

 

C2;3 = C2 + C3

 

 

Cобщ =

C1 × C2;3

C1 + C2;3

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов

Элементы цепи могут быть подключены двумя способами:

  1. последовательно
  2. параллельно

Проиллюстрируем данные подключения на примере двух конденсаторов (рис. 1).

  • последовательное соединение конденсаторов

Рис. 1. Последовательное соединение конденсаторов

Логическая зарядка конденсаторов происходит как показано на рис.1. Приходя из цепи, электрон останавливается на левой обкладке (пластине) конденсатора. При этом, благодаря своему электрическому полю (электризация через влияние), он выбивает другой электрон с правой обкладки, уходящий дальше в цепь (рис. 1.1). Этот образовавшийся электрон приходит на левую обкладку следующего конденсатора, соединённого последовательно. И всё повторяется снова. Таким образом, в результате «прохождения» через последовательную цепь конденсаторов «одного» электрона, мы получаем заряженную систему с одинаковыми по значению зарядами на каждом из конденсаторов (рис. 1.2).

Кроме того, напряжение на последовательно соединённой батареи конденсаторов есть сумма напряжений на каждом из элементов (аналог последовательного сопротивления проводников).

Рис. 2. Последовательное соединение конденсаторов

Часть задач школьной физики касается поиска общей электроёмкости участка цепи, логика такого поиска: найти такую электроёмкость, которым можно заменить цепь, чтобы параметры напряжения и заряда остались неизменными (рис. 2). Пусть заряд на обоих конденсаторах — 

(помним, что они одинаковы), электроёмкости — ,  и соответствующие напряжения —  и .

Учитывая определение электроёмкости:

 (1)

Тогда:

 (2)

 (3)

 (4)

Памятуя о том, что конденсаторы соединены последовательно, получаем:

 (5)

Тогда:

 (6)

Или в общем виде:

(7)
  • где
    • — электроёмкость последовательно соединённых конденсаторов,
    • — сумма обратных емкостей.

Для цепи из двух последовательных соединений:

(8)
  •  параллельное соединение конденсаторов

Рис. 3. Параллельное соединение конденсаторов

Параллельное подключение конденсаторов представлено на рисунке 3. При внесении электрона в систему, у него есть выбор: пойти на верхний или нижний конденсатор. При большом количестве электронов заполнение обкладок конденсатора происходит прямо пропорционально электроёмкости конденсаторов.

Рис. 4. Параллельное соединение конденсаторов. Поиск полной электроёмкости

Опять попробуем решить задачу по поиску полной ёмкости конденсаторов (рис. 4). Помним, что при параллельном подключении напряжения на элементах одинаковы, тогда:

(9)

(10)

(11)

С учётом того, что 

, получим:

(12)

Сокращаем:

(13)

Или в общем виде:

(14)
  • где
    • —  электроёмкость параллельно соединённых конденсаторов,
    • — сумма электроёмкостей последовательно соединённой цепи.

Вывод: в задачах, в которых присутствует цепь, необходимо рассмотреть, какое конкретно соединение рассматривается, а потом использовать соответствующую логику рассуждений:

  • для последовательного соединения
  • для параллельного соединения

Поделиться ссылкой:

проверенный способ соединения, формула, типы подключений

Если нужно срочно отремонтировать технику, а нужного конденсатора нет, то можно увеличить емкость конденсатора, как известно из школьной программы, соединив несколько приборов в одну цепь.

Такая проблема может также возникнуть, если, например, нужного номинала нет в продаже, то есть для нестандартных подключений, например, в радиотехнических опытах.

Электрическая емкость

При соединении приборов для конденсации заряда, как правило, техника интересует электрическая емкость, которая получится в итоге.

Электроемкость показывает способность двухполюсника накапливать в себе заряд и измеряется в фарадах. Может показаться, что чем выше это значение, тем лучше, но на практике не существует возможности создать все возможные на свете емкости, более того, часто это и не нужно, так как во всех приборах, использующихся повседневно, применяются стандартные приборы для конденсации.

Можно соединить несколько приборов для конденсации в цепь, создав одну конденсирующую емкость, при этом значение характерной величины будет зависеть от типа подключения, и для его расчета есть давно известные формулы.

Параллельное соединение

Существует два типа подключения приборов в цепь: последовательное и параллельное. Каждый из них обладает своими свойствами, но, как правило, используется параллельное соединение конденсаторов.

Параллельное соединение обладает такими свойствами:

  1. Емкость составного двухполюсника увеличивается по сравнению с каждым отдельным прибором.
  2. Напряжение в сети не изменяется.

Соединить конденсаторы для увеличения емкости, как показывают свойства, лучше этим способом. Для этого нужно соединить выводы с каждого двухполюсника по группам: у каждого из них два вывода. Нужно создать две группы: в одну соединить все конденсаторы с одного вывода, а во вторую с оставшегося.

При таком соединении приборы для конденсации образуют одну емкость, поэтому верна такая формула: С=С1+С2+…СN, где N — количество конденсаторов в цепи.

Например, если имеются номинальные значения 50мкф, 100мкф и 150мкф, то при последовательном подключении общее значение в цепи будет 300мкф.

В жизни это подключение используют довольно часто, например, если при расчетах оказалось, что требуется такой двухполюсник, которого в продаже точно не найти. С помощью этого способа можно варьировать емкость конденсатора так, как это потребуется, при этом не изменяя напряжение в сети.

Последовательное включение конденсаторов

Свойства последовательного включения конденсаторов:

  1. Емкость последовательно соединенных приборов для конденсации заряда в отличие от емкости параллельно соединенных конденсаторов уменьшается.
  2. Напряжение на приборах растет.

Для такого подключения нужно просто соединять выводы двухполюсников один с другим, образуя цепочку: вывод первого будет соединен с выводом второго, оставшийся вывод второго с выводом третьего и так далее.

Формула подключения: 1/(1/С1+1/С2+…+1/СN), где N — это количество приборов в соединении.

Например, есть три конденсатора по 100мкф. 1/100+1/100+1/100=0,03мкф. 1/0,03=33мкф.

Заряды распределятся с чередующимся знаком, а емкостное значение будет ограничено только им же для самого слабого звена в цепи. Как только он получит свой заряд, передача тока в цепи прекратится.

Для чего тогда нужен подобный способ подключения? Такая цепь более устойчива и может выдержать большее напряжение при подключении в схему при меньшем емкостном номинале конденсатора. Однако в продаже имеются приборы, которые и без того обладают нужными свойствами, поэтому-то такое подключение в жизни практически не используется, а если используется, то для специфических задач.

Смешанный способ

Сочетает в себе параллельное и последовательное подключения.

При этом для участков с последовательным соединением характерны свойства последовательного соединения, а для участков с параллельным — свойства параллельного.

Оно используется, когда ни электроемкость, ни номинальное напряжение приборов, имеющихся в продаже, не подходят для задачи. Обычно такая проблема возникает в радиотехнике.

Чтобы определить общее значение электроемкости, нужно будет сначала определить это же значение для параллельно соединенных двухполюсников, а потом для их последовательного соединения.

Сравнение различных вариантов

  Емкость Напряжение
Параллельное Увеличивается Не изменяется
Последовательное Уменьшается Увеличивается
Смешанное Изменяется Увеличивается

Для выбора соединения можно воспользоваться такой таблицей. Слева тип соединения приборов, сверху свойства прибора для конденсации заряда.

Если требуется увеличить емкость, то нужно использовать параллельное соединение, а если увеличить напряжение — то последовательное. Если же требуется и то, и то, то нужно будет рассчитывать смешанное подключение конденсаторов в цепь.

Последовательное соединение конденсаторов: особенности и примеры

Последовательное соединение конденсаторов – батарея, образованная цепочкой конденсаторов. Отсутствует ветвление, выход одного элемента подключается к входу следующего.

Физические процессы при последовательном соединении

При последовательном соединении конденсаторов заряд каждого равноценен. Обусловлено природным принципом равновесия. С источником соединены только крайние обкладки, другие заряжаются путем перераспределения меж ними зарядов. Используя равенство, находим:

q = q1 = q2 = U1 C1 = U2 C2, откуда запишем:

U1/U2 = C2/C1.

Напряжения меж конденсаторами распределяются обратно пропорционально номинальным емкостям. В сумме оба составляют вольтаж питающей сети. При разряде конструкция способна отдать заряд q вне зависимости от того, сколько конденсаторов включено последовательно. Емкость батареи найдем из формулы:

C = q/u = q/(U1 + U2), подставляя выражения, приведенные выше, приводя к общему знаменателю:

1/С = 1/С1 + 1/С2.

Вычисление общей емкости батареи

При последовательном соединении конденсаторов в батарею складываются величины, обратные номинальным емкостям. Приводя последнее выражение к общему знаменателю, переворачивая дроби, получаем:

С = C1C2/(C1 + C2).

Выражение используется для нахождения емкости батареи. Если конденсаторов более двух, формула усложняется. Для нахождения ответа номиналы перемножаются меж собой, выходит числитель дроби. В знаменатель ставят попарные произведения двух номиналов, перебирая комбинации. Практически иногда удобнее вести вычисление через обратные величины. Полученным результатом разделить единицу.

Соединение последовательное конденсаторов

Формула сильно упрощается, если номиналы батареи одинаковы. Требуется просто цифру поделить общим числом элементов, получая результирующее значение. Напряжение распределится равномерно, следовательно, достаточно номинал питающей сети разбить поровну на общее число. При питании аккумулятором 12 вольт, 4-х емкостях, на каждой упадет 3 вольта.

Одно упрощение сделаем для случая, когда номиналы равны, одна емкость включена переменная, чтобы подстраивать результат. Тогда максимальное напряжение каждого элемента удастся приближенно найти, разделив вольтаж источника уменьшенным на единицу количеством. Получится результат с заведомым запасом. Что касается переменной емкости, требования намного жёстче. В идеале рабочее значение перекрывает вольтаж источника.

Необходимость в последовательном соединении

На первый взгляд идея соединения конденсаторов батареей последовательным образом покажется лишенной смысла. Первое преимущество очевидно: падают требования к максимальному напряжению обкладок. Больше рабочий вольтаж, дороже изделие. Подобным образом мир видит радиолюбитель, владеющий рядом низковольтных конденсаторов, желающий применить железо составной частью высоковольтной цепи.

Рассчитывая по приведенным выше формулам действующие напряжения элементом, можно легко решить поставленную задачу. Рассмотрим для пущей наглядности пример:

Пусть установлены аккумулятор напряжением 12 вольт, три емкости номиналами 1, 2 и 4 нФ. Найдем напряжение при последовательном соединении элементов батареей.

Решение:

Для нахождения трех неизвестных потрудитесь составить равное количество уравнения. Известно из курса высшей математики. Результат будет выглядеть следующим образом:

  1. U1 + U2 + U3 = 12;
  2. U1/U2 = 2/1 = 2, откуда запишем: U1 = 2U2;
  3. U2/U3 = 4/2 = 2, откуда видно: U2 = 2U

Не сложно заметить, последние два выражения подставим первому, выразив 12 вольт через вольтаж третьего конденсатора. Получится следующее:

4U3 + 2U3 + U3 = 12, откуда находим, напряжение третьего конденсатора составляет 12/7 = 1,714 вольта, U2 – 3,43 вольта, U1 – 6,86 вольта. Сумма чисел дает 12, каждое меньше напряжения питающего аккумулятора. Причем тем больше разница, чем меньший номинал у соседей. Из этого правила следует: в последовательном соединении конденсаторы низкой емкости показывают большее рабочее напряжение. Найдем для определенности номинал составленной батареи, заодно проиллюстрируем формулу, поскольку выше описана чисто словесно:

С = С1С2С3/(С1С2 + С2С3 + С1С3) = 8/(2 + 8 + 4) = 8/14 = 571 пФ.

Результирующий номинал меньше каждого конденсатора, составляющего последовательное соединение. Из правила видно: максимальное влияние на суммарную емкость оказывает меньший. Следовательно, при необходимости подстройки полного номинала батареи должен быть переменный конденсатор. В противном случае поворот винта не окажет большого влияния на конечный результат.

Видим очередной подводный камень: после подстройки распределение напряжений по конденсаторам изменится. Просчитайте крайние случаи, дабы вольтаж не превысил рабочее значение для составляющих батарею элементов.

Программные пакеты исследования электрических цепей

Помимо онлайн- калькуляторов расчета последовательного соединения конденсаторов присутствуют и инструменты помощнее. Большой минус общедоступных средств объясняется нежеланием сайтов проверять программный код, значит, содержат ошибки. Плохо, если одна емкость выйдет из строя, сломленная процессом испытаний неправильно собранной схемы. Не единственный недостаток. Иногда схемы гораздо сложнее, разобраться комплексно невозможно.

В отдельных приборах встречаются фильтры высокой частоты, использующие конденсатор, включенные каскадами. Тогда на схеме помимо замыкания через резистор на землю образуется последовательное соединение емкостей. Обычно не применяют формулу, показанную выше. Принято считать, каждый каскад фильтра существует отдельно, результат прохождения сигнала описывается амплитудно-частотной характеристикой. Графиком, показывающим, как сильно обрежет на выходе спектральную составляющую сигнала.

Желающим провести ориентировочные расчеты рекомендуется ознакомиться с программным пакетом персонального компьютера Electronics Workbench. Конструктив выполнен по английским стандартам, потрудитесь учитывать нюанс: обозначение резисторов на электрической схеме изломанным зигзагом. Номиналы, названия элементов будут изложены на иностранный манер. Не мешает пользоваться оболочкой, предоставляющей оператору гору источников питания различного толка.

И главное – Electronics Workbench позволит задать контрольные точки на каждой, в режиме реального времени посмотреть напряжение, ток, спектр, форму сигнала. Полагается дополнить проект амперметром, вольтметром, прочими аналогичного толка приборами.

При помощи такого программного пакета смоделируете ситуацию, посмотрите, сколько падает напряжения на элементе батареи. Уберегает от громоздких расчетов, намного ускоряя процесс проектирования схемы. Одновременно исключаются ошибки. Легко и просто становится добавлять, удалять конденсаторы с немедленной оценкой результата.

Рабочий пример

Скрин показывает рабочий стол Electronics Workbench 5.12 с собранной электрической схемой последовательного соединения конденсаторов. Каждый емкостью 1 мкФ, одинаковые элементы взяты для целей демонстрации. Чтобы каждый мог без труда проверить правильность.

Последовательная батарея конденсаторов

Обратим вначале внимание на источник. Переменное напряжение частотой 60 Гц. В стране разработчика действует иной стандарт, нежели российские. Рекомендуется правой кнопкой мыши щелкнуть источник, посетить свойства, выставить:

  1. Частоту (frequency) 50 Гц вместо 60 Гц.
  2. Действующее значение напряжения (voltage) 220 вольт вместо 120.
  3. Фазу (phase – имитация реактивности) взять согласно своим нуждам.

Для буквоедов будет полезно полистать свойства элементов цепи. У источника вольны задать допустимое отклонение напряжения (voltage tolerance) в процентах. Достаточно добавить один резистор размером 1 кОм, цепь становится фильтром верхних частот. Рекомендуется не упрощать действия. Поставить правильно знак заземления, убедиться: схема полностью тривиальна. В противном случае результаты заставят надолго поломать голову.

Построение графиков

Проиллюстрированный скрином фильтр верхних частот обнаруживает подъем амплитудно-частотной характеристики в районе 1 кГц. При нахождении полосы пропускания необходимо учесть: вертикальная шкала логарифмическая. Посему срез на уровне 70% максимума не соответствует семи десятым высоты пологой части пика. Заядлым любителям будет интересна фазочастотная характеристика, в окне расположенная снизу.

Тот и другой график строятся из меню Analysis раздел AC Frequency. А еще тут… Fourier. Доступно посмотреть спектр выходного сигнала. В нашем случае не будет ничего интересного, поскольку собрали унылый пассивный фильтр, колебание на входе гармоническое. Гораздо интереснее наблюдать спектр импульсного сигнала.

График отклика

Раздел Transient показывает отклик на подачу фронта питающего напряжения. На графике фактически представлен процесс заряда батареи, откуда найдем постоянную времени по уровню 0,7 максимума. Тонкости понятны желающим собрать сглаживающий фильтр амплитудного детектора. Как видно из графика, значение составляет 250 мкс. Параметр определяется из окна следующим образом:

  1. Считается, за три постоянные времени цепи заряд конденсаторов, разряд производится приблизительно на 95%.
  2. Легко заметить, точка находится в районе 800 мкс.
  3. Следует разделить значение на три, получится постоянная времени батареи последовательно соединенных конденсаторов.

По-другому постоянная времени вычисляется произведением сопротивления на общую емкость батареи. Пользуясь приведенными выше формулами, вычислим: С = 1 мкФ / 4 = 250 нФ. Осталось умножить значение на 1000 Ом, получится 250 мкс. Программный пакет Electronics Workbench 5.12 при умелом использовании высвобождает уйму свободного времени.

Версия ПО

Раздобыть программный пакет расчета электрики

В интернете бытует мнение: автором Electronics Workbench выступает дочерняя компания корпорации National Instruments, разрабатывающая программное обеспечение. Неправда. Из окна авторских прав упомянутого приложения видно: разработка выполнена отделом Interactive Image Technologies.

Вышеозначенное подразделение обрело самостоятельность в 1995 году. Отдел направленно занимался рекламными и обучающими материалами. Electronics Workbench разработан для целей обучения студентов Канады. Потом программный продукт распространился всемирно, с некоторых пор именуется Multisim.

Обновленный программный продукт продают официальные дилеры, перечень представлен официальным сайтом компании National Instruments: russia.ni.com/contact. На момент исследования счастливчиками, получившими право купить ПО не выезжая за город, назовем жителей Москвы, Санкт-Петербурга. Удачи решившимся связаться с официальными представителями, в Multisim добавлены новые фишки:

  1. Более 36000 схемных элементов.
  2. Возможность разработки печатных плат на основе собранной электрической схемы.
  3. Продвинутые опции анализа вместо убогости, демонстрируемой скринам, версии 20-летней давности.
Конденсаторы

в параллельных и параллельных цепях конденсаторов

Напряжение (Vc), подключенное ко всем конденсаторам, которые соединены параллельно, равно ТО ЖЕ . Затем конденсаторы , подключенные параллельно , имеют «общее напряжение» на них, что дает:

В C1 = V C2 = V C3 = V AB = 12 В

В следующей схеме конденсаторы C 1 , C 2 и C 3 подключены вместе в параллельную ветвь между точками A и B, как показано.

Когда конденсаторы соединены параллельно, общая или эквивалентная емкость C T в цепи равна сумме всех отдельных конденсаторов, сложенных вместе. Это связано с тем, что верхняя пластина конденсатора C 1 соединена с верхней пластиной C 2 , которая соединена с верхней пластиной C 3 и так далее.

То же самое и с пластинами днища конденсаторов. Тогда это будет то же самое, как если бы три набора пластин соприкасались друг с другом и равнялись одной большой одиночной пластине, тем самым увеличивая эффективную площадь пластин в м 2 .

Поскольку емкость C связана с площадью пластины (C = ε (A / d)), значение емкости комбинации также будет увеличиваться. Затем общее значение емкости конденсаторов, соединенных параллельно, фактически вычисляется путем сложения площадей пластин. Другими словами, общая емкость равна сумме всех отдельных емкостей, включенных параллельно. Вы могли заметить, что общая емкость параллельных конденсаторов определяется таким же образом, как и полное сопротивление последовательных резисторов.

Токи, протекающие через каждый конденсатор, и, как мы видели в предыдущем уроке, связаны с напряжением. Затем, применив закон Кирхгофа (KCL) к указанной выше схеме, мы получим

, и это можно переписать как:

Затем мы можем определить общую емкость или емкость эквивалентной цепи, C T , как сумму всех отдельных емкостей вместе, что дает нам обобщенное уравнение:

Параллельные конденсаторы Уравнение

При параллельном соединении конденсаторов все они должны быть преобразованы в одинаковые единицы емкости, будь то мкФ, нФ или пФ.Кроме того, мы можем видеть, что ток, протекающий через значение общей емкости, C T , совпадает с общим током цепи, i T

Мы также можем определить общую емкость параллельной цепи из общего накопленного кулоновского заряда, используя уравнение Q = CV для заряда на пластинах конденсатора. Общий заряд Q T , накопленный на всех пластинах, равен сумме отдельных накопленных зарядов на каждом конденсаторе, следовательно,

Поскольку напряжение (В) является общим для конденсаторов, соединенных параллельно, мы можем разделить обе части приведенного выше уравнения на напряжение, оставив только емкость, и, просто сложив значения отдельных емкостей, получим общую емкость C Т .Кроме того, это уравнение не зависит от количества конденсаторов, подключенных параллельно в ветви, и поэтому может быть обобщено для любого количества N параллельных конденсаторов, соединенных вместе.

Конденсаторы параллельно Пример №1

Итак, взяв значения трех конденсаторов из приведенного выше примера, мы можем вычислить общую емкость эквивалентной цепи C T как:

C T = C 1 + C 2 + C 3 = 0.1 мкФ + 0,2 мкФ + 0,3 мкФ = 0,6 мкФ

Один важный момент, который следует помнить о параллельно соединенных цепях конденсаторов, общая емкость (C T ) любых двух или более конденсаторов, соединенных вместе параллельно, всегда будет на БОЛЬШЕ , чем значение самого большого конденсатора в группе, как мы сложение значений. Таким образом, в нашем примере выше C T = 0,6 мкФ, тогда как емкость самого большого конденсатора составляет всего 0,3 мкФ.

Когда 4, 5, 6 или даже больше конденсаторов соединены вместе, общая емкость цепи C T все равно будет суммой всех отдельных конденсаторов, сложенных вместе, и, как мы теперь знаем, общая емкость параллельной цепи равна всегда больше, чем конденсатор наивысшего номинала.

Это связано с тем, что мы эффективно увеличили общую площадь поверхности пластин. Если мы сделаем это с двумя идентичными конденсаторами, мы удвоим площадь поверхности пластин, что, в свою очередь, удвоит емкость комбинации и так далее.

Конденсаторы параллельно Пример №2

Рассчитайте общую емкость в микрофарадах (мкФ) следующих конденсаторов, когда они соединены вместе в параллельном соединении:

  • а) два конденсатора емкостью 47 нФ каждый
  • б) один конденсатор 470 нФ, подключенный параллельно конденсатору 1 мкФ

a) Общая емкость,

C T = C 1 + C 2 = 47 нФ + 47 нФ = 94 нФ или 0.094 мкФ

б) Общая емкость,

C T = C 1 + C 2 = 470 нФ + 1 мкФ

, следовательно, C T = 470 нФ + 1000 нФ = 1470 нФ или 1,47 мкФ

Таким образом, общая или эквивалентная емкость C T электрической цепи, содержащей два или более конденсаторов , подключенных параллельно , представляет собой сумму всех индивидуальных емкостей, сложенных вместе по мере увеличения эффективной площади пластин.

В нашем следующем руководстве по конденсаторам мы рассмотрим последовательное соединение конденсаторов и влияние этой комбинации на общую емкость, напряжение и ток цепей.

Как заменить конденсатор в потолочном вентиляторе? 3 способа

Как установить и подключить конденсатор в потолочный вентилятор?

Если вы когда-либо сталкивались с проблемой с потолочным вентилятором, такой как гудение, низкая скорость, не работает вентилятор или комплект освещения вентилятора работает, но вентилятор остановлен даже при правильном источнике питания, тогда вы подходящий форум. из наиболее частых причин — неисправный или перегоревший конденсатор вместо неисправных внутренних обмоток, отказ источника питания или заклинивание подшипников.Вы можете проверить и протестировать конденсатор 6 методами, если он неисправен или находится в хорошем состоянии.

Попросту говоря, в потолочном вентиляторе есть однофазный (асинхронный двигатель с расщепленной фазой), где нам нужен пусковой конденсатор, чтобы разделить фазовый угол между пусковой и рабочей обмотками для создания магнитного поля. Конденсатор просто делает это, поскольку он обеспечивает сдвиг опережающей фазы на 90 ° (поскольку через начальную обмотку течет некоторый ток). Таким образом, напряжение на пусковой и бегущей обмотках имеет разность фаз, которая обеспечивает вращающееся магнитное поле, приводящее к вращению ротора двигателя.

Как упоминалось выше и показано на рисунке ниже, в двигателе потолочного вентилятора есть две обмотки, которые известны как основная (рабочая) и вспомогательная (пусковая) обмотки. Нам нужно подключить конденсатор к пусковой обмотке (вспомогательной) последовательно. Нейтраль должна быть соединена с нейтралью. Не забудьте подключить заземляющий провод к правильному заземлению.

Примечание: Цвета проводки в этом руководстве предназначены только для иллюстрации и пояснения i.е. эти цвета, используемые в данном руководстве, предназначены только для ознакомления и не обязательно отражают региональные различия. См. Нижние примечания для цветовых кодов проводки в США и ЕС (NEC и IEC). Кроме того, некоторые производители могут использовать провода разных цветов, при этом следуйте региональной цветовой кодировке или обратитесь к руководству пользователя, чтобы получить четкое объяснение. Если вы все еще не уверены, обратитесь к лицензированному электрику для правильной установки.

Заявление об ограничении ответственности: Эти диаграммы должны использоваться только в качестве руководства. Ответственность за использование этого руководства несет установщик.Компания Electric Technology и автор этого руководства не несут ответственности за травмы, убытки или ущерб, возникшие в результате использования этого руководства. Для правильной установки вы можете обратиться к лицензированному электрику. Внимательно прочтите меры предосторожности в конце этого руководства.

Теперь, если у нас неисправный конденсатор, мы можем заменить его тремя разными способами, как показано ниже.

  • Замена неисправного конденсатора в потолочном вентиляторе.
  • Подключение пускового конденсатора с потолочным вентилятором.
  • Подключение конденсатора 3-в-1 с потолочным вентилятором, переключателем реверса и натяжной цепью.

Связанное сообщение: Как определить размер и количество потолочных вентиляторов в комнате?

Замена неисправного конденсатора в потолочном вентиляторе

Предположим, что простой вентилятор без осветительного комплекта необходимо заменить новым рабочим конденсатором того же номинала, следуйте инструкциям ниже:

  • Прежде всего, выключите выключите главный автоматический выключатель в домашнем распределительном щите, чтобы отключить электропитание.
  • Теперь удалите неисправный конденсатор, отрезав точные провода, подключенные к неисправному конденсатору.
  • Замените конденсатор новым, подключив красный (под напряжением) провод (от потолочного вентилятора) к первой клемме конденсатора и подключив синий провод ко второй клемме конденсатора.
  • Подключите красный и синий провод, наденьте гайку для провода и электрический ответвитель и вставьте его в соединитель проводов, как показано на рис. Ниже.
  • Подключите черный (нейтральный) провод потолочного вентилятора ко второму разъему соединителя проводов.
  • Теперь подключите фазу и нейтраль к источнику питания. Включите главный автоматический выключатель, чтобы проверить потолочный вентилятор.

Полезно знать: Не подключайте конденсатор к нейтральному проводу, т.е. подключайте конденсатор только красный и черный (или синий и черный, в зависимости от производителя и руководства пользователя), в противном случае, вместо анти-часов В правильном направлении вентилятор начнет вращаться в обратном направлении, то есть в обратном направлении (по часовой стрелке).

Сообщение по теме:

Подключение пускового конденсатора к потолочному вентилятору

Если у вас возникла проблема с пусковым конденсатором потолочного вентилятора, выполните следующие действия, чтобы установить и подключить новый конденсатор.

  • Отключите основное питание, отключив автоматический выключатель в DB.
  • Снимите перегоревший / неисправный конденсатор с вентилятора, отрезав соответствующие провода.
  • Подключите красный провод к первой клемме нового конденсатора, а вторая клемма должна быть соединена с синим проводом с гайкой для проводов (не забудьте также использовать электрический кран) и подключите к первому слоту соединителя проводов, как показано на рис.
  • Теперь подключите красный (под напряжением) провод от соединителя к регулятору скорости вращения вентилятора или диммерному переключателю вентилятора и к SPST (однополюсному однопроходному или одностороннему переключателю) последовательно.
  • Подключите заземляющий провод и нейтраль вентилятора к заземляющему и нейтральному проводу главного распределительного щита.
  • Включите главный выключатель, чтобы проверить, правильно ли работает вентилятор.

Связанные сообщения:

Подключение 3-в-1 Потолочный вентилятор Конденсатор с реверсивным переключателем и цепью

Этот метод немного сложен из-за разных проводов в 3-дюймовом -1, и необходимо соблюдать цветовую кодировку проводки, используемую на схеме подключения (цветовые коды проводки NEC и IEC приведены ниже).Чтобы заменить конденсатор «три в одном» на потолочный вентилятор со встроенным комплектом освещения и переключателем реверса, следуйте приведенным ниже инструкциям.

  • Прежде всего, выключите главный выключатель в бытовой электросети, чтобы отключить основное питание.
  • Подключите зелено-желтый провод заземления к бытовой системе заземления.
  • Теперь удалите ранее установленный конденсатор в потолочном вентиляторе, отрезав красный и серый провода.
  • Сделайте то же самое для выключателя с тяговой цепью, т. Е.отсоедините (серый, коричневый, пурпурный и черный) провода от конденсатора к переключателю тяговой цепи и переключателю реверса потолочного вентилятора.
  • Теперь подключите новый конденсатор 3-в-1, подключив серый провод к слоту 1 в переключателе тянущей цепи, второй серый провод от конденсатора к среднему выводу переключателя реверса.
  • Подсоедините коричневый и фиолетовый провод к гнездам 2 и 3 соответственно в переключателе тягового цепи.
  • Подключите оранжевый и розовый провода от вентилятора к пазам 1 и 3 переключателя реверса, как показано на рис.
  • Подключите белый провод в качестве нейтрали от основной платы к вентилятору, среднему разъему переключателя заднего хода и световому комплекту.
  • Подключите черный провод, находящийся под напряжением (фаза или линия), к L-пазу переключателя тяговой цепи. Дополнительное соединение через гайку провода к синему проводу от вентилятора к встроенному световому комплекту, как показано на рис.
  • Теперь включите главный распределительный щит, чтобы проверить потолочный вентилятор с помощью переключателя реверса (который используется для изменения направления вращения вентилятора), потяните цепной переключатель для различных скоростей и управления ВКЛ / ВЫКЛ.

Сообщение по теме: Как управлять одной лампой с двух или трех мест?

Цветовые коды проводки NEC и IEC:

Мы использовали Red для Live или Phase , Black для Neutral и Green / Yellow для заземляющего провода. Вы можете использовать коды конкретных регионов, например I EC — Международная электротехническая комиссия (Великобритания, ЕС и т. Д.) Или NEC (Национальный электротехнический кодекс [США и Канада], где:

NEC:

Однофазный 120 В Переменный ток:

  • Черный = Фаза или Линия
  • Белый = Нейтраль
  • Зеленый / Желтый = Заземляющий провод

  • 000 000

    Однофазный 230 В перем. Тока:

    • Коричневый = Фаза или Линия
    • Синий = Нейтраль
    • Зеленый = Заземляющий провод

      Заземляющий провод

      Как подключить автоматический и ручной переключатель / переключатель (1 и 3 фазы)

      Общие меры безопасности 9 0057
      • Электричество — наш враг, если вы дадите ему шанс убить вас, Помните, они никогда не упустят его.Пожалуйста, прочтите все меры предосторожности и инструкции при выполнении этого руководства на практике.
      • Отключите источник питания перед обслуживанием, ремонтом или установкой электрического оборудования.
      • Используйте кабель подходящего размера с помощью этого простого метода расчета (Как определить подходящий размер кабеля для электромонтажа)
      • Никогда не пытайтесь работать с электричеством без надлежащего руководства и ухода.
      • Работать с электричеством только в присутствии лиц, имеющих хорошие знания и практическую работу и опыт, которые умеют обращаться с электричеством.
      • Прочтите все инструкции и предупреждения и строго следуйте им.
      • Самостоятельное выполнение электромонтажных работ опасно, а в некоторых регионах является незаконным. Прежде чем вносить какие-либо изменения в подключение электропроводки, обратитесь к лицензированному электрику или в энергоснабжающую организацию.
      • Автор не несет ответственности за какие-либо убытки, травмы или повреждения в результате отображения или использования этой информации, или если вы попробуете какую-либо схему в неправильном формате. Так пожалуйста! Будьте осторожны, потому что все дело в электричестве, а электричество слишком опасно.

      В приведенном выше руководстве по замене конденсатора потолочного вентилятора мы показали три метода замены неисправного конденсатора потолочного вентилятора и добавим дополнительные руководства по подключению в будущем. Если вы знаете конкретный способ сделать это, сообщите нам об этом в поле для комментариев ниже.

      Похожие сообщения:

      Конденсаторы — learn.sparkfun.com

      Добавлено в избранное Любимый 75

      Введение

      Конденсатор — это двухконтактный электрический компонент.Наряду с резисторами и катушками индуктивности, они являются одними из самых фундаментальных пассивных компонентов , которые мы используем. Вам придется очень внимательно поискать схему, в которой не содержит конденсатора.

      Особенностью конденсаторов является их способность накапливать энергию ; они похожи на полностью заряженную электрическую батарею. Колпачки , как мы их обычно называем, находят всевозможные критические применения в схемах. Общие приложения включают локальное накопление энергии, подавление скачков напряжения и комплексную фильтрацию сигналов.

      Рассмотрено в этом учебном пособии

      В этом руководстве мы рассмотрим всевозможные темы, связанные с конденсаторами, в том числе:

      • Как делается конденсатор
      • Как работает конденсатор
      • Единицы емкости
      • Типы конденсаторов
      • Как распознать конденсаторы
      • Как емкость сочетается последовательно и параллельно
      • Общие конденсаторные приложения

      Рекомендуемая литература

      Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники.Перед тем, как перейти к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (хотя бы бегло просмотр) эти:


      Обозначения и единицы измерения

      Условные обозначения цепей

      Есть два распространенных способа изобразить конденсатор на схеме. У них всегда есть две клеммы, которые подключаются к остальной цепи. Символ конденсаторов состоит из двух параллельных линий, которые могут быть плоскими или изогнутыми; обе линии должны быть параллельны друг другу, близко друг к другу, но не соприкасаться (это фактически показывает, как сделан конденсатор.Сложно описать, проще показать:

      , (1) и (2) — стандартные обозначения цепи конденсатора. (3) представляет собой пример символов конденсаторов в действии в цепи регулятора напряжения.

      Символ с изогнутой линией (№2 на фотографии выше) указывает на то, что конденсатор поляризован, что означает, что это, вероятно, электролитический конденсатор. Подробнее об этом в разделе о типах конденсаторов этого руководства.

      Каждый конденсатор должен сопровождаться названием — C1, C2 и т. Д.. — и стоимость. Значение должно указывать на емкость конденсатора; сколько там фарадов. Кстати о фарадах …

      Емкость

      Не все конденсаторы одинаковы. Каждый конденсатор имеет определенную емкость. Емкость конденсатора говорит вам, сколько заряда он может хранить , большая емкость означает большую емкость для хранения заряда. Стандартная единица измерения емкости называется фарад , что сокращенно F .

      Получается, что фарад — это лот емкости, даже 0,001Ф (1 миллифарад — 1мФ) — это большой конденсатор. Обычно вы видите конденсаторы с номиналом от пико- (10 –12 ) до микрофарад (10 –6 ).

      Имя префикса Аббревиатура Вес Эквивалентные фарады
      Пикофарад pF 10 -12 0.000000000001 F 0.000000001 F
      Микрофарад мкФ 10 -6 0,000001 F
      Милифарад mF 10 -3 0,00 9049 10 3 1000 Факс

      Когда вы переходите к диапазону емкости от фарада до килофарада, вы начинаете говорить о специальных конденсаторах, называемых конденсаторами super или ultra .


      Теория конденсаторов

      Примечание : Материал на этой странице не совсем критичен для понимания новичками в электронике … и к концу все становится немного сложнее. Мы рекомендуем прочитать раздел Как делается конденсатор , остальные, вероятно, можно пропустить, если они вызывают у вас головную боль.

      Как делается конденсатор

      Схематический символ конденсатора на самом деле очень похож на то, как он сделан.Конденсатор состоит из двух металлических пластин и изоляционного материала, называемого диэлектриком . Металлические пластины расположены очень близко друг к другу, параллельно, но между ними находится диэлектрик, чтобы они не соприкасались.

      Стандартный сэндвич с конденсаторами: две металлические пластины, разделенные изолирующим диэлектриком.

      Диэлектрик может быть изготовлен из любых изоляционных материалов: бумаги, стекла, резины, керамики, пластика или всего, что препятствует прохождению тока.

      Пластины изготовлены из проводящего материала: алюминия, тантала, серебра или других металлов. Каждый из них подключен к клеммному проводу, который в конечном итоге подключается к остальной части схемы.

      Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — зависит от того, как он устроен. Для большей емкости требуется конденсатор большего размера. Пластины с большей площадью перекрытия поверхности обеспечивают большую емкость, в то время как большее расстояние между пластинами означает меньшую емкость. Материал диэлектрика даже влияет на то, сколько фарад имеет колпачок.Полная емкость конденсатора может быть рассчитана по формуле:

      Где ε r — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (постоянное значение, определяемое материалом диэлектрика), A, — площадь, на которой пластины перекрывают друг друга, а d — расстояние между пластинами.

      Как работает конденсатор

      Электрический ток — это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют, чтобы загораться, вращаться или делать то, что они делают.Когда ток течет в конденсатор, заряды «застревают» на пластинах, потому что не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны — отрицательно заряженные частицы — засасываются одной из пластин, и она становится в целом отрицательно заряженной. Большая масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивает, как заряды, на другой пластине, делая ее заряженной положительно.

      Положительный и отрицательный заряды на каждой из этих пластин притягиваются друг к другу, потому что это то, что делают противоположные заряды.Но с диэлектриком, сидящим между ними, как бы они ни хотели соединиться, заряды навсегда останутся на пластине (до тех пор, пока им не будет куда-то идти). Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на электрическую потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на таком конденсаторе, крышка накапливает электрическую энергию так же, как батарея может накапливать химическую энергию.

      Зарядка и разрядка

      Когда на пластинах конденсатора сливаются положительный и отрицательный заряды, конденсатор становится заряженным .Конденсатор может сохранять свое электрическое поле — удерживать свой заряд — потому что положительный и отрицательный заряды на каждой из пластин притягиваются друг к другу, но никогда не достигают друг друга.

      В какой-то момент обкладки конденсатора будут настолько заряжены, что просто не смогут больше принимать их. На одной пластине достаточно отрицательных зарядов, чтобы они могли отразить любые другие, которые попытаются присоединиться. Здесь вступает в игру емкость конденсатора ( фарад), которая говорит вам о максимальном количестве заряда, которое может хранить конденсатор.

      Если в цепи создается путь, который позволяет зарядам найти другой путь друг к другу, они покинут конденсатор, и разрядит .

      Например, в схеме ниже можно использовать аккумулятор для создания электрического потенциала на конденсаторе. Это вызовет нарастание одинаковых, но противоположных зарядов на каждой из пластин, пока они не станут настолько полными, что оттолкнут ток от протекания. Светодиод, расположенный последовательно с крышкой, может обеспечивать путь для тока, а энергия, запасенная в конденсаторе, может использоваться для кратковременного освещения светодиода.

      Расчет заряда, напряжения и тока

      Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — говорит вам, сколько заряда он может хранить. Сколько заряда конденсатор хранит в настоящее время , зависит от разности потенциалов (напряжения) между его пластинами. Это соотношение между зарядом, емкостью и напряжением можно смоделировать с помощью следующего уравнения:

      Заряд (Q), накопленный в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).

      Емкость конденсатора всегда должна быть постоянной известной величиной. Таким образом, мы можем регулировать напряжение, чтобы увеличивать или уменьшать заряд крышки. Больше напряжения означает больше заряда, меньше напряжения … меньше заряда.

      Это уравнение также дает нам хороший способ определить значение одного фарада. Один фарад (F) — это способность хранить одну единицу энергии (кулоны) на каждый вольт.

      Расчет тока

      Мы можем пойти дальше по уравнению заряда / напряжения / емкости, чтобы выяснить, как емкость и напряжение влияют на ток, потому что ток является скоростью потока заряда.Суть отношения конденсатора к напряжению и току такова: величина тока , проходящего через конденсатор , зависит как от емкости, так и от того, как быстро напряжение растет или падает . Если напряжение на конденсаторе быстро растет, через конденсатор будет индуцироваться большой положительный ток. Более медленный рост напряжения на конденсаторе означает меньший ток через него. Если напряжение на конденсаторе стабильное и неизменное, через него не будет проходить ток.

      (Это некрасиво, и это касается вычислений. Это не все, что нужно, пока вы не перейдете к анализу во временной области, разработке фильтров и прочим грубым вещам, так что переходите к следующей странице, если вам не нравится это уравнение. .) Уравнение для расчета тока через конденсатор:

      Часть dV / dt этого уравнения представляет собой производную (причудливый способ сказать мгновенная скорость ) напряжения во времени, это эквивалентно выражению «насколько быстро напряжение растет или падает в этот самый момент».Большой вывод из этого уравнения заключается в том, что если напряжение стабильно , производная равна нулю, что означает, что ток также равен нулю . Вот почему ток не может течь через конденсатор, поддерживающий постоянное постоянное напряжение.


      Типы конденсаторов

      Существуют всевозможные типы конденсаторов, каждый из которых имеет определенные особенности и недостатки, которые делают его лучше для одних приложений, чем для других.

      При выборе типа конденсатора необходимо учитывать несколько факторов:

      • Размер — Размер как по физическому объему, так и по емкости.Конденсатор нередко является самым большим компонентом в цепи. Также они могут быть очень маленькими. Для большей емкости обычно требуется конденсатор большего размера.
      • Максимальное напряжение — Каждый конденсатор рассчитан на максимальное падение напряжения на нем. Некоторые конденсаторы могут быть рассчитаны на 1,5 В, другие — на 100 В. Превышение максимального напряжения обычно приводит к разрушению конденсатора.
      • Ток утечки — Конденсаторы не идеальны.Каждая крышка склонна пропускать небольшое количество тока через диэлектрик от одного вывода к другому. Эта крошечная потеря тока (обычно наноампер или меньше) называется утечкой. Утечка заставляет энергию, накопленную в конденсаторе, медленно, но верно истощаться.
      • Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — Выводы конденсатора не на 100% проводящие, они всегда будут иметь небольшое сопротивление (обычно менее 0,01 Ом). Это сопротивление становится проблемой, когда через колпачок проходит большой ток, вызывая потери тепла и мощности.
      • Допуск — Конденсаторы также не могут иметь точную, точную емкость. Каждая крышка будет рассчитана на свою номинальную емкость, но, в зависимости от типа, точное значение может варьироваться от ± 1% до ± 20% от желаемого значения.

      Конденсаторы керамические

      Наиболее часто используемый и производимый конденсатор — керамический конденсатор. Название происходит от материала, из которого сделан их диэлектрик.

      Керамические конденсаторы обычно бывают физически и емкостными малыми .Трудно найти керамический конденсатор больше 10 мкФ. Керамический колпачок для поверхностного монтажа обычно находится в крошечном корпусе 0402 (0,4 мм x 0,2 мм), 0603 (0,6 мм x 0,3 мм) или 0805. Керамические колпачки со сквозными отверстиями обычно выглядят как маленькие (обычно желтые или красные) лампочки с двумя выступающими клеммами.

      Две крышки в радиальном корпусе со сквозным отверстием; конденсатор 22 пФ слева и 0,1 мкФ справа. Посередине — крошечная крышка 0,1 мкФ 0603 для поверхностного монтажа.

      По сравнению с не менее популярными электролитическими крышками керамические конденсаторы являются более близкими к идеальным (гораздо более низкими значениями ESR и токов утечки), но их небольшая емкость может быть ограничивающей.Как правило, они также являются наименее дорогим вариантом. Эти колпачки хорошо подходят для высокочастотной связи и развязки.

      Электролитический алюминий и тантал

      Электролитики

      хороши тем, что они могут упаковать много емкости в относительно небольшой объем. Если вам нужен конденсатор емкостью от 1 мкФ до 1 мФ, вы, скорее всего, найдете его в электролитической форме. Они особенно хорошо подходят для высоковольтных приложений из-за их относительно высокого максимального номинального напряжения.

      Алюминиевые электролитические конденсаторы, самые популярные из семейства электролитических, обычно выглядят как маленькие жестяные банки с обоими выводами, выходящими снизу.

      Ассортимент электролитических конденсаторов для сквозных отверстий и поверхностного монтажа. Обратите внимание, что у каждого из них есть метод маркировки катода (отрицательный вывод).

      К сожалению, электролитические колпачки обычно поляризованы . У них есть положительный вывод — анод — и отрицательный вывод, называемый катодом.Когда напряжение подается на электролитический колпачок, анод должен иметь более высокое напряжение, чем катод. Катод электролитического конденсатора обычно обозначается знаком «-» и цветной полосой на корпусе. Ножка анода также может быть немного длиннее, как еще один признак. Если на электролитический колпачок подать напряжение в обратном направлении, они выйдут из строя (из-за чего лопнет и разорвется) и навсегда. После лопания электролитик будет вести себя как короткое замыкание.

      Эти колпачки также известны утечкой — позволяя небольшим токам (порядка нА) проходить через диэлектрик от одного вывода к другому. Это делает электролитические колпачки менее чем идеальными для хранения энергии, что, к сожалению, с учетом их высокой емкости и номинального напряжения.

      Суперконденсаторы

      Если вы ищете конденсатор, предназначенный для хранения энергии, не ищите ничего, кроме суперконденсаторов. Эти колпачки имеют уникальную конструкцию, обеспечивающую высокую емкость или в диапазоне фарад.

      Суперконденсатор 1Ф (!). Высокая емкость, но рассчитана только на 2,5 В. Обратите внимание, что они также поляризованы.

      Несмотря на то, что они могут хранить огромное количество заряда, суперкаперы не могут работать с очень высокими напряжениями. Этот суперконденсатор 10F рассчитан только на максимальное напряжение 2,5 В. Любое большее, чем это, разрушит его. Суперэлементы обычно устанавливаются последовательно для достижения более высокого номинального напряжения (при уменьшении общей емкости).

      Основное применение суперконденсаторов в — накопление и выделение энергии , например батареи, которые являются их основным конкурентом.Хотя суперконденсаторы не могут удерживать столько энергии, сколько батарея того же размера, они могут высвобождать ее намного быстрее и обычно имеют гораздо больший срок службы.

      Другое

      Электролитические и керамические крышки покрывают около 80% типов конденсаторов (а суперкапсы только около 2%, но они супер!). Другой распространенный тип конденсатора — пленочный конденсатор , который отличается очень низкими паразитными потерями (ESR), что делает их идеальными для работы с очень высокими токами.

      Есть много других менее распространенных конденсаторов. Переменные конденсаторы могут производить различные емкости, что делает их хорошей альтернативой переменным резисторам в схемах настройки. Скрученные провода или печатные платы могут создавать емкость (иногда нежелательную), потому что каждый состоит из двух проводников, разделенных изолятором. Лейденские кувшины — стеклянная банка, наполненная проводниками и окруженная ими, — это O.G. семейства конденсаторов. Наконец, конечно, конденсаторы потока (странная комбинация катушки индуктивности и конденсатора) имеют решающее значение, если вы когда-нибудь планируете вернуться в дни славы.


      Конденсаторы последовательно / параллельно

      Подобно резисторам, несколько конденсаторов могут быть объединены последовательно или параллельно для создания комбинированной эквивалентной емкости. Конденсаторы, однако, складываются таким образом, что полностью противоположны резисторам.

      Конденсаторы параллельно

      Когда конденсаторы размещаются параллельно друг другу, общая емкость равна сумме всех емкостей .Это аналогично тому, как резисторы добавляются последовательно.

      Так, например, если у вас есть три конденсатора номиналом 10 мкФ, 1 мкФ и 0,1 мкФ, подключенные параллельно, общая емкость будет 11,1 мкФ (10 + 1 + 0,1).

      Конденсаторы серии

      Подобно тому, как резисторы сложно добавить параллельно, конденсаторы становятся странными, когда их помещают в серии . Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов Н и является обратной суммой всех обратных емкостей.

      Если у вас есть только двух конденсаторов , соединенных последовательно, вы можете использовать метод «произведение над суммой» для расчета общей емкости:

      Если продолжить это уравнение, если у вас есть двух одинаковых конденсаторов, соединенных последовательно , общая емкость составляет половину их значения.Например, два суперконденсатора по 10 Ф, соединенные последовательно, дадут общую емкость 5 Ф (это также позволит удвоить номинальное напряжение всего конденсатора с 2,5 В до 5 В).


      Примеры применения

      Существует множество приложений для этого изящного маленького (на самом деле, обычно они довольно большие) пассивного компонента. Чтобы дать вам представление об их широком диапазоне использования, вот несколько примеров:

      Разделительные (байпасные) конденсаторы

      Многие конденсаторы, которые вы видите в схемах, особенно те, которые имеют интегральную схему, развязаны.Задача развязывающего конденсатора — подавить высокочастотный шум в сигналах источника питания. Они снимают с источника напряжения крошечные колебания напряжения, которые в противном случае могли бы нанести вред чувствительным микросхемам.

      В каком-то смысле развязывающие конденсаторы действуют как очень маленький локальный источник питания для микросхем (почти как источник бесперебойного питания для компьютеров). Если в источнике питания очень быстро падает напряжение (что на самом деле довольно часто, особенно когда цепь, которую он питает, постоянно переключает требования к нагрузке), разделительный конденсатор может кратковременно подавать питание с правильным напряжением.Вот почему эти конденсаторы также называются байпасными конденсаторами; они могут временно действовать как источник питания, минуя источник питания .

      Разделительные конденсаторы подключаются между источником питания (5 В, 3,3 В и т. Д.) И землей. Нередко использование двух или более конденсаторов разного номинала, даже разных типов, для обхода источника питания, потому что некоторые номиналы конденсаторов будут лучше, чем другие при фильтрации определенных частот шума.

      На этой схеме три развязывающих конденсатора используются для уменьшения шума в источнике напряжения акселерометра.Два керамических 0,1 мкФ и один танталовый электролитический 10 мкФ разделенные функции развязки.

      Хотя кажется, что это может привести к короткому замыканию между питанием и землей, только высокочастотные сигналы могут проходить через конденсатор на землю. Сигнал постоянного тока поступит на микросхему, как и нужно. Другая причина, по которой они называются шунтирующими конденсаторами, заключается в том, что высокие частоты (в диапазоне кГц-МГц) обходят ИС, а не проходят через конденсатор, чтобы добраться до земли.

      При физическом размещении развязывающих конденсаторов они всегда должны располагаться как можно ближе к ИС.Чем дальше они находятся, тем менее эффективны.

      Вот схема физической схемы из схемы выше. Крошечная черная ИС окружена двумя конденсаторами по 0,1 мкФ (коричневые крышки) и одним электролитическим танталовым конденсатором 10 мкФ (высокая прямоугольная крышка черного / серого цвета).

      В соответствии с передовой инженерной практикой всегда добавляйте хотя бы один развязывающий конденсатор к каждой ИС. Обычно хорошим выбором является 0,1 мкФ или даже дополнительные конденсаторы на 1 мкФ или 10 мкФ. Это дешевое дополнение, и они помогают убедиться, что микросхема не подвергается сильным провалам или скачкам напряжения.

      Фильтр источника питания

      Диодные выпрямители

      могут использоваться для преобразования переменного напряжения, выходящего из вашей стены, в постоянное напряжение, необходимое для большинства электронных устройств. Но сами по себе диоды не могут превратить сигнал переменного тока в чистый сигнал постоянного тока, им нужна помощь конденсаторов! При добавлении параллельного конденсатора к мостовому выпрямителю выпрямленный сигнал выглядит следующим образом:

      Может быть преобразован в сигнал постоянного тока близкого к уровню, например:

      Конденсаторы — упрямые компоненты, они всегда будут пытаться противостоять резким перепадам напряжения.Конденсатор фильтра будет заряжаться по мере увеличения выпрямленного напряжения. Когда выпрямленное напряжение, поступающее в конденсатор, начинает быстро снижаться, конденсатор получит доступ к своему банку накопленной энергии, и он будет очень медленно разряжаться, передавая энергию нагрузке. Конденсатор не должен полностью разрядиться, пока входной выпрямленный сигнал не начнет снова увеличиваться, заряжая конденсатор. Этот танец разыгрывается много раз в секунду, снова и снова, пока используется источник питания.

      Цепь питания переменного тока в постоянный.Крышка фильтра (C1) имеет решающее значение для сглаживания сигнала постоянного тока, посылаемого в цепь нагрузки.

      Если вы разорвите любой блок питания переменного тока в постоянный, вы обязательно найдете хотя бы один довольно большой конденсатор. Ниже показаны внутренности настенного адаптера постоянного тока на 9 В. Заметили там конденсаторы?

      Конденсаторов может быть больше, чем вы думаете! Есть четыре электролитических крышки, похожие на жестяную банку, в диапазоне от 47 мкФ до 1000 мкФ. Большой желтый прямоугольник на переднем плане — это высоковольтный 0.Крышка из полипропиленовой пленки 1 мкФ. И синяя дискообразная крышка, и маленькая зеленая посередине — керамические.

      Хранение и поставка энергии

      Кажется очевидным, что если конденсатор накапливает энергию, одно из множества его применений — подача этой энергии в цепь, как аккумулятор. Проблема в том, что конденсаторы имеют гораздо более низкую плотность энергии , чем батареи; они просто не могут вместить столько энергии, сколько химическая батарея того же размера (но этот разрыв сокращается!).

      Положительным моментом конденсаторов является то, что они обычно служат дольше, чем батареи, что делает их лучшим выбором с экологической точки зрения. Они также способны выдавать энергию намного быстрее, чем аккумулятор, что делает их подходящими для приложений, которым требуется короткий, но большой всплеск мощности. Вспышка камеры может получать питание от конденсатора (который, в свою очередь, вероятно, заряжался от аккумулятора).

      Батарея или конденсатор?
      Батарея Конденсатор
      Емкость
      Плотность энергии

      Фильтрация сигналов

      Конденсаторы

      обладают уникальной реакцией на сигналы различной частоты.Они могут блокировать низкочастотные компоненты или составляющие сигнала постоянного тока, позволяя при этом проходить более высоким частотам. Они как вышибалы в очень эксклюзивном клубе только для высоких частот.

      Фильтрация сигналов может быть полезна во всех видах приложений обработки сигналов. Радиоприемники могут использовать конденсатор (среди других компонентов) для отключения нежелательных частот.

      Другой пример фильтрации сигнала конденсатора — это пассивные схемы кроссовера внутри громкоговорителей, которые разделяют один аудиосигнал на несколько.Последовательный конденсатор блокирует низкие частоты, поэтому оставшиеся высокочастотные части сигнала могут поступать на твитер динамика. При прохождении низких частот в цепи сабвуфера высокие частоты в основном могут быть шунтированы на землю через параллельный конденсатор.

      Очень простой пример схемы кроссовера аудио. Конденсатор блокирует низкие частоты, а катушка индуктивности блокирует высокие частоты. Каждый из них может использоваться для доставки нужного сигнала настроенным аудиодрайверам.

      Снижение рейтинга

      При работе с конденсаторами важно проектировать свои схемы с конденсаторами, которые имеют гораздо более высокий допуск, чем потенциально самый высокий скачок напряжения в вашей системе.

      Вот отличное видео от инженера SparkFun Шона о том, что происходит с различными типами конденсаторов, когда вы не можете снизить номинальные параметры конденсаторов и превысить их максимальное напряжение. Вы можете прочитать больше о его экспериментах здесь.


      Покупка Конденсаторы

      Храните на этих маленьких компонентах накопителя энергии или используйте их в качестве начального блока питания.

      Наши рекомендации:

      Комплект конденсаторов SparkFun

      В наличии КОМПЛЕКТ-13698

      Это комплект, который предоставляет вам базовый ассортимент конденсаторов, чтобы начать или продолжить возиться с электроникой. Нет мес…

      10

      Конденсатор керамический 0.1 мкФ

      В наличии COM-08375

      Это очень распространенный конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Используется во всевозможных приложениях для разъединения микросхем от источников питания. 0,1 дюйма с интервалом…

      1

      Ресурсы и дальнейшее развитие

      Уф.Почувствуйте себя экспертом по конденсаторам ?! Хотите узнать больше об основах электроники? Если вы еще этого не сделали, подумайте о прочтении некоторых других распространенных электронных компонентов:

      Или, может быть, некоторые из этих руководств привлекут ваше внимание?


      конденсаторов параллельно | Приложения

      Конденсаторы, как и другие электрические элементы, могут подключаться к другим элементам последовательно или параллельно. Иногда бывает полезно подключить несколько конденсаторов параллельно, чтобы получился функциональный блок, подобный показанному на рисунке.В таких случаях важно знать эквивалентную емкость блока параллельного подключения. В этой статье мы сосредоточимся на анализе параллельного соединения конденсаторов и возможных сферах применения таких схем.

      Анализ

      Все конденсаторы в параллельном соединении имеют одинаковое напряжение на них, что означает:

      , где от V 1 до V n представляют напряжение на каждом соответствующем конденсаторе. Это напряжение равно напряжению, приложенному к параллельному соединению конденсаторов через входные провода.Однако количество заряда, накопленного на каждом конденсаторе, не одинаково и зависит от емкости каждого конденсатора по формуле:

      , где Q n — количество заряда, накопленного на конденсаторе, C n — емкость конденсатора, а V n — напряжение, приложенное к конденсатору, которое равно напряжению, приложенному ко всей параллели. блок подключения. Общее количество заряда, которое хранится в блоке конденсаторов, обозначается Q и делится между всеми конденсаторами, присутствующими в этой цепи.Это представлено:

      Следующее уравнение используется для определения эквивалентной емкости при параллельном соединении нескольких конденсаторов:

      , где C eq — эквивалентная емкость при параллельном соединении конденсаторов, V — напряжение, приложенное к конденсаторам через входные провода, а Q 1 — Q n представляют собой заряды, накопленные на каждом соответствующем конденсаторе. Это подводит нас к важному выводу, что:

      , что означает, что эквивалентная емкость при параллельном соединении конденсаторов равна сумме индивидуальных емкостей.Этот результат также интуитивно понятен — конденсаторы, включенные параллельно, можно рассматривать как один конденсатор, площадь пластин которого равна сумме площадей пластин отдельных конденсаторов.

      Приложения

      Конденсаторы — это устройства, предназначенные для хранения электрической энергии в виде электрического заряда. При параллельном подключении нескольких конденсаторов полученная схема может хранить больше энергии, поскольку эквивалентная емкость является суммой отдельных емкостей всех задействованных конденсаторов.Этот эффект используется в некоторых приложениях.

      Источники питания постоянного тока

      Одним из примеров являются источники постоянного тока, в которых иногда используются несколько параллельных конденсаторов, чтобы лучше фильтровать выходной сигнал и устранять пульсации переменного тока. Используя этот подход, можно использовать конденсаторы меньшего размера, которые имеют превосходные характеристики пульсации, при этом получая более высокие значения емкости.

      Более высокие значения емкости

      В некоторых приложениях просто требуются значения емкости, которые намного выше, чем могут предложить коммерчески доступные конденсаторы.В таких приложениях используются конденсаторные батареи. Одним из примеров являются конденсаторные батареи, используемые для коррекции коэффициента мощности с индуктивными нагрузками. Другим примером являются батареи накопителей энергии, которые заявлены для использования в автомобильной промышленности, а именно KERS (система рекуперации кинетической энергии), используемая для рекуперативного торможения в больших транспортных средствах, таких как трамваи, а также в гибридных автомобилях.

      Импульсные нагрузки

      Одна лаборатория с сильным магнитным полем приводит в действие самый мощный в мире магнит, способный создавать магнитное поле почти 100 тесла за счет накопления энергии в конденсаторной батарее.Сохраненная энергия высвобождается через магнитную катушку за очень короткий промежуток времени, создавая очень мощное магнитное поле.

      В любом случае конденсаторные батареи могут достигать очень высоких значений емкости. При использовании нескольких суперконденсаторов, соединенных параллельно, достижимы емкости в несколько десятков килофарад, особенно с учетом того, что суперконденсаторы способны достигать значений емкости более 2000 фарад.

      Ограничения конструкции

      При параллельном подключении конденсаторов следует помнить о некоторых моментах.Во-первых, максимальное номинальное напряжение при параллельном соединении конденсаторов равно минимальному номинальному напряжению всех конденсаторов, используемых в системе. Таким образом, если несколько конденсаторов на 500 В подключены параллельно к конденсатору на 100 В, максимальное номинальное напряжение всей системы составляет всего 100 В, поскольку на все конденсаторы в параллельной цепи подается одинаковое напряжение.

      Безопасность

      Еще один момент, о котором следует помнить, заключается в том, что конденсаторные батареи могут быть опасными из-за количества хранимой энергии и того факта, что конденсаторы могут высвобождать накопленную энергию за очень короткий промежуток времени.Эта накопленная энергия иногда может вызвать серьезные травмы или повреждение электропроводки и устройств в случае случайного короткого замыкания.

      Проводка потолочного вентилятора с красной проводкой — 7 схем подключения вентилятора

      Подключение потолочного вентилятора кажется сложной задачей, но не так уж сложно, как кажется. SoManyTech предлагает вам красный провод «проводка потолочного вентилятора» . И схема переключения вместе с цветовым кодом провода в различных региональных кодах проводов (в зависимости от страны).

      Кроме того, потолочные вентиляторы разных компаний имеют провода разного цвета, в зависимости от того, какой тип двигателя используется в вентиляторе в течение некоторого времени, что не совпадает с цветом электропроводки домашнего хозяйства .

      Различные типы вентиляторов, доступных на рынке, имеют разное количество проводов:

      • Простой вентилятор с 2 проводами
      • Вентилятор с 3 проводами (вид со стороны вентилятора с конденсатором)
      • 4-проводной вентилятор со встроенным светодиодом light

      Учитывая все вышеперечисленные факты, мы создали руководство по монтажной схеме потолочного вентилятора, чтобы упростить процесс установки.На основе стран и их кодов подключения есть две основные классификации.

      Таблица кодов подключения в разных странах:

      Зеленый / Зеленый
      Провод США Великобритания, Индия,
      ЕС, Австралия
      Линия 1 (живой провод) Белый Коричневый (новый) /
      Красный (старый)
      Линия 2 (провод под напряжением) Красный Черный (новый) /
      Желтый (старый)
      Линия 3 (провод под напряжением) Черный Серый (новый) /
      Синий (старый)
      Нейтральный Синий Синий (новый) /
      Черный (старый)
      Желтый Зеленый
      (полосатый желто-зеленый)

      [A] Схема электрических соединений потолочного вентилятора для США / Канады

      При работе с соединениями вентилятора убедитесь, что вы подключаете провода, как показано или согласно Переходя к диаграмме в руководстве пользователя.

      Важно: Вы можете поменять местами цвет живого провода , если у вас есть несколько устройств, подключенных по одному пути или в одном месте.

      1) Схема подключения потолочного вентилятора с красным проводом:

      2) Проводка потолочного вентилятора с подсветкой:

      3) Двухпроводная схема подключения потолочного вентилятора с красным проводом:

      4) Два провода Черный провод Схема подключения потолочного вентилятора:

      [B] Схема подключения вентилятора для Индии / Великобритании / Европы / Австралии

      1) Красный провод в соответствии со стандартом 0:

      2) Потолочный вентилятор проводка 4-проводное соединение (новый стандарт):

      3) Схема подключения потолочного вентилятора с красным проводом 3-проводная (старый стандарт):

      4) Двухпроводная схема подключения потолочного вентилятора с черным проводом (новый стандарт):

      Конденсатор потолочного вентилятора Подключение / внутренняя проводка вентилятора:

      Взгляните на проводку подключения конденсатора потолочного вентилятора, этот цвет не одинаков для всех компаний, производящих вентиляторы.Поэтому у нас есть метод определения его с помощью цифрового мультиметра.

      (посмотрите подключение конденсатора, как цвет провода используется в выходе вентилятора. Глядя на них, мы не можем угадать назначение провода, пока не будет представлена ​​принципиальная схема самого вентилятора. Основная причина путаницы с только это соединение.)

      Куда подключить провод под напряжением и нейтраль в 3-проводной системе вывода вентилятора?

      Просто выполните следующие шаги и получите решение для подключения вентилятора и .

      Step0: Выключите электропитание той конкретной комнаты, в которой вы работаете.

      Step1:
      Установите цифровой мультиметр в режим сопротивления.

      Step2: Теперь проверьте сопротивление между тремя проводами, беря сразу два провода. (необходимо удалить соединения конденсатора и другие соединения с вентилятором)

      Step3: Вместе с ним отметьте сопротивление между двумя проводами их соответствующими цветами.

      Шаг 4: Вы получите два значения сопротивления: одно выше (рабочая катушка W1 ), другое ниже (обмотка катушки стартера W2 ).
      Таким образом, вы должны подключить провод под напряжением и нейтральный провод между двухпроводным , имеющим на более высокое сопротивление (между точками 1 и 3) выхода вентилятора.

      Шаг 5: Подключите один провод конденсатора к нейтральному проводу (, точка 3 ), а другой провод конденсатора подсоедините к неподключенному проводу (, точка 2 ) выхода вентилятора ( дюйма). серии с катушкой более низкого сопротивления / катушкой стартера)

      Step6: Теперь изолируйте все неизолированные соединения проводов изоляционной лентой.И включите вентилятор.

      Необходимые инструменты:

      • Основные инструменты, такие как лестница,
      • Тестер напряжения, отвертка,
      • Изоляционная лента,
      • (DMM) Мультиметр (не требуется).

      Меры предосторожности:

      • ВЫКЛЮЧИТЕ ВЕНТИЛЯТОР (рекомендуется временное отключение электроэнергии в помещении)
      • Не подключайте провода только на основе прогнозов.

      Соединение конденсаторов звездой и треугольником — нарушение напряжения

      Силовые конденсаторы в трехфазных батареях конденсаторов подключаются треугольником или звездой (звезда).Между этими двумя типами соединений существуют различия в их применениях, номинальном значении кВАр, обнаружении неисправных конденсаторов и т. Д. В этой статье обсуждается разница между конденсаторами, соединенными звездой и треугольником, а также преимущества конденсаторных батарей, соединенных звездой и треугольником.

      Калькулятор, представленный ниже, может использоваться для расчета эффективных кВАр, произведенных для конденсатора при соединении треугольником или звездой.

      Конденсаторы высокого напряжения

      Блок конденсаторов с подключением по схеме Delta Конденсаторы

      , соединенные треугольником, обычно используются при низком напряжении, хотя их можно применять и при более высоких напряжениях.Каждый конденсатор будет иметь полное фазное напряжение, приложенное к его клемме. Почему низковольтные конденсаторные батареи соединяются треугольником? Помните, что генерируемая кВАр изменяется как квадрат приложенного напряжения. Формула для VAR, генерируемого в конденсаторной батарее, имеет следующий вид:

      Подключение конденсаторной батареи по схеме треугольника дает больше VAR по сравнению с подключением по схеме звезды. Это связано с тем, что при соединении звездой на конденсатор подается только напряжение фаза-нейтраль, а в случае соединения треугольником — полное фазное напряжение.

      Соединение конденсаторов треугольником

      Соединение конденсаторов треугольником требует двух вводов. Поскольку отсутствует соединение с землей, конденсаторная батарея не может быть «стоком» для любых токов заземления или токов нулевой последовательности. . Отдельную ветвь конденсатора, соединенного треугольником, необходимо защитить от межфазного короткого замыкания с помощью токоограничивающего предохранителя.

      Блок конденсаторов со звездообразной связью

      При соединении звездой напряжение на каждом конденсаторе в 1 / sqrt (3) раз больше напряжения фаза-фаза. Следовательно, полученная VAR также будет соответственно меньше по сравнению с соединением треугольником . Соединение звездой в основном используется в системах среднего напряжения (> 1 кВ). Одним из основных преимуществ использования соединения звездой является то, что конденсатор должен быть рассчитан только на напряжение фаза-нейтраль системы по сравнению с номиналом фаза-фаза в системе треугольником. Следовательно, отдельные конденсаторы среднего напряжения будут подвергаться нагрузке только при более низком уровне напряжения, что увеличивает срок их службы. Есть и другие преимущества использования звездообразного соединения на конденсаторах среднего напряжения.Существует два основных типа соединения звездой:

      Заземленная звезда (звезда)

      При соединении «звезда» или «звезда» нейтральная точка батареи надежно заземлена. Это означает, что нейтраль не нужно изолировать до уровня BIL всей системы. Следовательно, при использовании этого соединения может быть достигнута некоторая экономия средств. Кроме того, в этой связи переходное восстанавливающееся напряжение (TRV) может быть менее серьезным. Неисправность одной фазы конденсаторной батареи не приведет к повышению напряжения на других исправных ветвях батареи.Как показано ниже, неисправность конденсатора фазы B не приведет к повышению напряжения на других исправных фазах.

      Подключение конденсатора звездой с заземлением

      Недостатком заземленного соединения звездой является то, что заземленная нейтраль может пропускать токи земли и гармонические токи нулевой последовательности . Это может вызвать помехи от телефона. Кроме того, заземленная звездочка также вносит ток короткого замыкания в систему во время замыкания фазы на землю. Из-за заземленного соединения может протекать высокий ток между фазой и землей, когда конденсатор не замыкается на землю.Это требует использования токоограничивающих предохранителей для этого приложения.

      Незаземленная звезда (звезда)

      При подключении незаземленной звездой нейтраль конденсаторной батареи , а не , подключенной к земле. Следовательно, это соединение не допускает протекания токов заземления и гармонических токов нулевой последовательности. При замыкании фазы на землю в системе незаземленная звездочка не вносит тока замыкания.

      Недостатком этого подключения является то, что нейтраль батареи должна быть полностью изолирована от фазного напряжения системы.Нейтральная точка может находиться под потенциалом фаза-фаза во время переключения или во время неисправности. Для банков выше 15 кВ это может стать дорогим.

      Еще одним недостатком этого подключения является то, что при выходе из строя конденсатора на одной фазе нейтральная точка смещается. Напряжение на исправных (исправных фазах) повышается до полного фазо-фазного потенциала. Ток через неисправные конденсаторы достигает 1,732 о.е., а максимальный ток на поврежденной фазе составит 3 о.е. Такое увеличение напряжения и тока в банке могло привести к дополнительным сбоям.

      Как показано ниже, неисправность конденсатора фазы B приведет к повышению напряжения в 1,732 (квадрат 3) раз от номинального напряжения между фазой и нейтралью, которое является полным фазным напряжением на других исправных фазах. Следовательно, исправные конденсаторы будут перенапряжены, и защитное реле должно будет быстро устранить неисправность, чтобы предотвратить повреждение исправных конденсаторов.

      Звезда незаземленного подключения конденсатора

      Существуют и другие варианты этого соединения, такие как незаземленная тройная звезда и заземленная тройная звезда .

      Дополнительное чтение:

      кВАр в амперах Расчет

      Калькулятор преобразования дельта-звезда

      Векторная диаграмма соединений звезды и треугольника

      Идите вперед, подключите катушку индуктивности и конденсатор и посмотрите, что произойдет

      Что произойдет, если вы включите в цепь катушку индуктивности и конденсатор? Что-то классное — и действительно важное.

      Что такое индуктор?

      Вы можете изготавливать всевозможные типы индукторов, но наиболее распространенным типом является цилиндрическая катушка с проволокой — соленоид.

      Когда ток проходит через первый контур, он создает магнитное поле, которое проходит через другие контуры. Магнитные поля на самом деле ничего не делают, если их величина не меняется. Изменяющееся магнитное поле создаст электрическое поле в других контурах. Направление этого электрического поля вызывает изменение электрического потенциала, действующего как батарея.

      В конце концов, у нас есть устройство, разность потенциалов которого пропорциональна скорости изменения тока во времени (поскольку ток создает магнитное поле).Это можно записать как:

      В этом уравнении следует указать на два момента. Во-первых, L — это индуктивность. Это зависит только от геометрии соленоида (или любой другой формы), и его значение измеряется в единицах Генри. Во-вторых, есть отрицательный знак. Это означает, что изменение потенциала на катушке индуктивности препятствует изменению тока.

      Как катушка индуктивности ведет себя в цепи? Если у вас постоянный ток, то нет никаких изменений (постоянный ток) и, следовательно, нет разницы потенциалов на катушке индуктивности — он действует так, как будто ее даже нет.Если есть ток высокой частоты (цепь переменного тока), то на индукторе будет большая разность потенциалов.

      Что такое конденсатор?

      Опять же, существует множество различных конфигураций конденсатора. В простейшей форме используются две параллельные проводящие пластины с электрическим зарядом на каждой пластине (но с нулевым чистым зарядом).

      Электрический заряд на этих пластинах создает электрическое поле внутри конденсатора. Поскольку существует электрическое поле, также должно происходить изменение электрического потенциала на пластинах.Величина этой разности потенциалов зависит от количества заряда. Разность потенциалов на конденсаторе может быть записана как:

      Здесь C — значение емкости в фарадах — это также зависит только от физической конфигурации устройства.

      Если в конденсатор идет ток, величина заряда на пластинах изменится. Если есть постоянный (или низкочастотный) ток, этот ток будет продолжать добавлять заряд к пластинам для увеличения электрического потенциала, так что со временем этот потенциал в конечном итоге будет действовать как разомкнутая цепь с напряжением конденсатора, равным напряжению батареи ( или блок питания).Если у вас высокочастотный ток, заряд будет как добавляться, так и сниматься с пластин конденсатора без накопления заряда, и конденсатор будет действовать так, как будто его даже нет.

      Что происходит, когда вы соединяете конденсатор и катушку индуктивности?

      Предположим, мы начинаем с заряженного конденсатора и подключаем его к катушке индуктивности (в цепи нет сопротивления, потому что я использую идеальные физические провода). Подумайте о том моменте, когда эти двое связаны. Предположим, есть переключатель, тогда я могу нарисовать следующие схемы.

      Вот что происходит. Во-первых, нет тока (поскольку переключатель разомкнут).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *