Как соединить конденсаторы? Последовательное и параллельное соединение конденсаторов
Вопрос о том, как соединить конденсаторы может возникнуть у любого человека, интересующегося электроникой и пайкой. Чаще всего, необходимость в этом возникает в случаях отсутствия под рукой устройства подходящего номинала при сборке или ремонте какого-либо прибора.
К примеру, человеку нужно отремонтировать устройство, заменив в нем электролитический конденсатор ёмкостью 1000 микрофарад или больше, на руках подходящие по номиналу детали отсутствуют, но есть несколько изделий с меньшими параметрами. В этом случае есть три варианта выхода из сложившейся ситуации:
- Поставить вместо конденсатора на 1000 микрофарад устройство с меньшим номиналом.
- Поехать в ближайший магазин или радио-рынок для покупки подходящего варианта.
- Соединить несколько элементов вместе для получения необходимой ёмкости.
От установки радиоэлемента меньшего номинала лучше отказаться, так как подобные эксперименты не всегда заканчиваются успешно.
Параллельное соединение конденсаторов
Параллельная схема подключения конденсаторов предполагает соединение в две группы всех обкладок приборов. В одну группу соединяются первые выводы, а в другую группу – вторые выводы. На рисунке ниже представлен пример.
Конденсаторы, соединенные параллельно между собой, подключаются к одному источнику напряжения, поэтому на них существует две точки напряжения или разности потенциалов. Следует учитывать, что на всех выводах подключенных параллельно конденсаторов напряжение будет иметь одинаковую величину.
Параллельная схема образует из элементов единую ёмкость, величина которой равняется сумме ёмкостей всех подключенных в группу конденсаторов. При этом через конденсаторы в процессе работы устройства будет протекать ток разной величины. Параметры проходящего через изделия тока зависят от индивидуальной ёмкости устройства.
Чем выше ёмкость, тем больший по величине ток пройдет через него. Формула, характеризующее параллельное соединение, имеет следующий вид:
Параллельная схема чаще всего используется в быту, она позволяет собрать необходимую ёмкость из любого числа отдельных, различных по номиналу элементов.
Последовательное соединение конденсаторов
Схема последовательного подключения представляет собой цепочку, в которой первая обкладка конденсатора соединяется со второй обкладкой предыдущего устройства, а вторая обкладка – с первой обкладкой следующего прибора. Первый вывод первого конденсатора и второй вывод последней детали в цепи соединяются с источником электрического тока, благодаря чему между ними осуществляется перераспределение электрических зарядов. Все промежуточные обкладки имеют одинаковые по величине заряды, чередующиеся по знаку.
На рисунке ниже представлен пример последовательного подключения.
Через соединенные в группу конденсаторы протекает ток одинаковой величины.
Общая мощность ограничивается площадью обкладок устройства с наименьшим номиналом, так как после зарядки наименьшего по ёмкости устройства, вся цепь перестанет пропускать ток.
Несмотря на явные недостатки, данный способ обеспечивает увеличение изоляции между отдельными обкладками до суммы расстояний между выводами на всех последовательно соединенных конденсаторах. То есть, при последовательном соединении двух элементов с рабочим напряжением 200 В, изоляция между их выводами сможет выдерживать напряжение до 1000 В. Ёмкость по формуле:
Данный способ позволяет получить эквивалент меньшего по ёмкости конденсатора в группе, способной работать при высоких напряжениях. Всего этого можно достичь путем покупки одного единственного элемента подходящего номинала, потому на практике последовательные соединения практически не встречаются.
Эта формула актуальна для расчета общей ёмкости цепи последовательно соединенных двух конденсаторов. Для определения общей ёмкости цепи с большим числом приборов необходимо воспользоваться формулой:
Смешанная схема
Пример смешанной схемы подключения представлен ниже.
Чтобы определить общую ёмкость нескольких устройств, всю схему необходимо разделить на имеющиеся группы последовательного и параллельного соединения и рассчитать параметры ёмкости для каждой из них.
Добавить отзыв
Как соединить конденсаторы
Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно. Результирующую емкость в обоих случаях рассчитывают по формулам. Такое соединение применяют в случаях, когда отсутствуют конденсаторы с требуемыми параметрами, но есть другие.
Любые конденсаторы можно соединять лишь тогда, когда они разряжены и отключены от остальных элементов схемы. Не разряжайте их коротким замыканием — используйте подходящую нагрузку. Подключайте ее изолированными проводами, не касаясь токоведущих частей. Разрядив конденсатор, проверьте вольтметром, что он действительно разряжен, также пользуясь щупами с изолированными проводами и ручками и не касаясь токоведущих частей.
Перед проведением расчетов емкости конденсаторов следует перевести в одинаковые единицы. В данном случае пользоваться системой СИ нерационально, поскольку входящая в нее единица — фарада — является очень большой. В зависимости от того, какие конденсаторы вы соединяете, можно пользоваться пикофарадами, нанофарадами или микрофарадами.
Соединяя конденсаторы параллельно, результирующую емкость рассчитайте, просто просуммировав емкости всех конденсаторов. Рабочее же напряжение этой конструкции будет равно наименьшему из рабочих напряжений входящих в нее конденсаторов.
При последовательном соединении конденсаторов вначале найдите обратную величину емкости каждого из них, затем сложите эти величины, а затем найдите обратную величину суммы. Обратной величиной называют результат деления единицы на число. Выглядит этот так: Cрезульт=1/(1/С1+1/С2+ … +1/Сn), где Cрезульт — результирующая емкость, а C1…Cn — емкости конденсаторов в последовательной цепочке. С рабочим напряжением такой конструкции сложнее.
В теории, при последовательном соединении конденсаторов одинаковой емкости достаточно сложить их рабочие напряжения, а если их емкости разные, то напряжения распределятся на них обратно пропорционально емкостям. На практике же разброс параметров и утечки могут привести к непредсказуемому распределению напряжений. Поэтому надежнее всего руководствоваться тем же правилом, что и при параллельном соединении: рабочее напряжение всей конструкции равно рабочему напряжению того из конденсаторов, у которого оно наименьшее.
При смешанном (последовательно-параллельном) соединении конденсаторов разделяйте конструкцию на группы конденсаторов, соединенных только последовательно или только параллельно. Рассчитайте параметры каждой из групп, а затем рассматривайте ее как один конденсатор с соответствующими параметрами. После этого посмотрите, как соединены эти группы — последовательно или параллельно — и произведите по соответствующей формуле расчет параметров всей конструкции. Полярные конденсаторы подключайте в одинаковой полярности, и в такой же полярности включайте конструкцию в схему, где она будет работать.
Соединять встречно-последовательно два полярных конденсатора даже одинаковой емкости для получения неполярного не рекомендуется — разброс параметров и утечки могут привести к выходу их из строя. Хотя бы один полярный конденсатор делает полярной всю конструкцию.
Иногда электролитические конденсаторы шунтируют (присоединяя параллельно) керамическими значительно меньшей емкости. В этом случае считать что-либо по формулам не нужно, потому что прибавлением емкости можно пренебречь. А делают так не для увеличения емкости, а для фильтрации высокочастотных помех, которые не убираются электролитическими конденсаторами по причине паразитной индуктивности.
Куда ставить домкрат | Замена штатного селектора на селектор «змейка» в mark II JZX 105 | Как снять селектор с АКПП |
Как заправить полный бак | Как обтянуть салон машины | Как включать поворотники |
Electronics Components: Конденсаторы в параллельном и последовательном соединении
Вы можете комбинировать конденсаторы в последовательные или параллельные сети, чтобы создать любое значение емкости, которое вам нужно в электронной схеме.
Соединение конденсаторов параллельно
Рассчитать общую емкость двух или более конденсаторов, включенных параллельно, очень просто: просто сложите значения отдельных конденсаторов, чтобы получить общую емкость.
Это правило имеет смысл, если задуматься. Когда вы соединяете конденсаторы параллельно, вы, по сути, соединяете пластины отдельных конденсаторов. Таким образом, параллельное соединение двух одинаковых конденсаторов существенно удваивает размер пластин, что фактически удваивает емкость.
Здесь две цепи имеют одинаковые емкости. Первая схема выполняет работу с одним конденсатором, вторая — с тремя. Таким образом, схемы эквивалентны.
Всякий раз, когда вы видите два или более конденсатора, подключенных параллельно в цепи, вы можете заменить их одним конденсатором, емкость которого является суммой отдельных конденсаторов. Точно так же каждый раз, когда вы видите один конденсатор в цепи, вы можете заменить два или более конденсаторов параллельно, если их значения в сумме совпадают с исходным значением.
Суммарная емкость параллельно включенных конденсаторов всегда больше емкости любого из отдельных конденсаторов. Это потому, что каждый конденсатор добавляет к общей емкости свою емкость.
Соедините конденсаторы последовательно
Вы также можете объединить конденсаторы последовательно для создания эквивалентных емкостей. Однако, когда вы это сделаете, математика немного усложнится. Получается, что расчеты, необходимые для конденсаторов, соединенных последовательно, такие же, как для расчета резисторов, соединенных параллельно.
Вот правила расчета емкостей последовательно:
Если конденсаторы одинаковые, вам повезло. Все, что вам нужно сделать, это разделить емкость одного из отдельных конденсаторов на количество конденсаторов. Например, общая емкость двух конденсаторов по 100 мкФ составляет 50 мкФ.
Если используются только два конденсатора, используйте следующий расчет:
В этой формуле C1 и C2 — номиналы двух конденсаторов.
Вот пример на основе последовательно соединенных конденсаторов 220 мкФ и 470 мкФ:
Для трех или более последовательно соединенных конденсаторов формула следующая:
Обратите внимание, что многоточие в конце выражения означает, что вы продолжаете складывать обратные величины емкостей для всех имеющихся у вас конденсаторов.
Вот пример для трех конденсаторов емкостью 100 мкФ, 220 мкФ и 470 мкФ:
Как видите, конечный результат равен 59,9768 мкФ. Если только вас не зовут Спок, вас, вероятно, не волнует точность ответа, так что вы можете смело округлить его до 60 мкФ.
Формулы для расчета общей емкости сети конденсаторов обратны правилам, которым вы следуете при расчете сетей резисторов. Другими словами, формула, которую вы используете для резисторов, соединенных последовательно, применима к конденсаторам, включенным параллельно, а формула, которую вы используете для резисторов, соединенных параллельно, применима к конденсаторам, соединенным последовательно.
Разве не забавно, как наука иногда любит возиться с вашим разумом?
Об этой статье
Эту статью можно найти в категории:
- Схема,
Конденсаторы последовательно и параллельно — Конденсаторы
Конденсаторы
Конденсаторы могут быть соединены последовательно или параллельно, чтобы получить результирующее значение, которое может быть либо сумма отдельных значений (параллельно) или значение меньше, чем у наименьшей емкости (последовательно).
Конденсаторы серии
Цепь, состоящая из нескольких последовательно соединенных конденсаторов, в некоторых отношениях похожа на одну.
несколько последовательно соединенных резисторов. В последовательной емкостной цепи один и тот же ток смещения
протекает через каждую часть цепи, и приложенное напряжение будет делиться на отдельные конденсаторы.
На рисунке ниже показана схема, содержащая источник и три последовательных конденсатора.
Конденсаторы последовательно.
Сумма напряжений на конденсаторе должна равняться напряжению источника (закон напряжения Кирхгофа).
Заряды на всех конденсаторах должны быть одинаковыми, так как конденсаторы соединены последовательно и любые движение заряда в одной части цепи должно происходить во всех частях последовательной цепи. Решение уравнения
Подставив эти результаты в приведенное выше уравнение закона Кирхгофа для напряжения
Разделив обе части приведенного выше уравнения на общий множитель Q
Взяв обратную величину обеих сторон и предполагая любое количество конденсаторов
Это уравнение является общим уравнением, используемым для расчета общей емкости конденсаторов.
соединены последовательно. Обратите внимание на сходство между этим уравнением и тем, которое использовалось для нахождения эквивалента.
сопротивление параллельных резисторов. Если в цепи всего два конденсатора, произведение превышает
можно использовать формулу суммы
Из приведенных выше формул должно быть видно, что суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении меньше емкости любого из отдельных конденсаторов.
Пример:
Определите общую емкость последовательной цепи, содержащей три конденсатора, номиналы которых
составляют 10 нФ, 0,25 мкФ и 50 нФ соответственно.
Решение:
Общая емкость 8 нФ немного меньше самого маленького конденсатора (10 нФ).
Параллельные конденсаторы
При параллельном соединении конденсаторов (см. рисунок ниже) одна пластина каждого конденсатора подключается напрямую.
к одной клемме источника, а другая пластина каждого конденсатора подключена к
другой терминал источника.
На рисунке ниже все отрицательные пластины конденсаторов
соединены вместе, и все положительные пластины соединены вместе.
Суммарная (эквивалентная) емкость
Параллельные конденсаторы.
Полную емкость можно рассчитать математически. Применяя уравнение C = Q / V на каждый конденсатор и на общую емкость
Общий заряд Q t есть сумма зарядов на каждом конденсаторе
Из уравнения C = Q / V следует, что Q = C V , а если заряд записывается в этой форме и подставляется в приведенное выше уравнение, это уравнение приводит к
Разделив обе части приведенного выше уравнения на общий множитель В и приняв любое количество конденсаторов Это уравнение математически утверждает, что общая емкость ряда конденсаторов
параллельно сумма отдельных емкостей.