Dviejų nuosekliai sujungtų kondensatorių įtampa. Kondensatorių nuoseklus pajungimas: formulė

Šiame straipsnyje mes stengsimės įvairiais būdais aprėpti kondensatorių prijungimo temą. Iš straipsnio apie rezistorių jungtis žinome, kad yra serijinis, lygiagretusis ir mišrus ryšys, ta pati taisyklė galioja ir šiam straipsniui. Kondensatorius (iš lotyniškų žodžių „condensare“ - „kondensuoti“, „sutirštinti“) yra labai plačiai paplitęs elektros prietaisas.

Tai du laidininkai (plokštelės), tarp kurių yra izoliacinė medžiaga. Jei jai taikoma įtampa (U), tada ant jo laidininkų kaupsis elektros krūvis (Q). Pagrindinė jo charakteristika yra talpa (C). Kondensatoriaus savybės apibūdinamos lygtimi Q = UC, plokščių įkrova ir įtampa yra tiesiogiai proporcingi vienas kitam.

Kondensatoriaus simbolis diagramoje

Tegul kondensatorius yra maitinamas kintamoji įtampa. Jis kraunasi kylant įtampai, didėja elektros krūvis ant plokštelių. Jei įtampa mažėja, mažėja ir jo plokščių krūvis ir jis išsikrauna.

Iš to seka, kad laidai, jungiantys kondensatorių su likusia grandinės dalimi, elektros srovė teka, kai keičiasi kondensatoriaus įtampa. Nesvarbu, kas vyksta dielektrikoje tarp laidininkų. Srovės stipris yra lygus bendram krūviui, tekėjusiam per laiko vienetą per laidą, prijungtą prie kondensatoriaus. Tai priklauso nuo jo talpos ir maitinimo įtampos kitimo greičio.

Talpa priklauso nuo izoliacijos savybių, taip pat nuo laidininko dydžio ir formos. Konderio talpos matavimo vienetas yra faradas (F), 1 F = 1 C / V. Tačiau praktikoje talpa dažnai matuojama mikro (10-6) arba piko (10-12) faradais.

Kondensatoriai daugiausia naudojami kurti nuo dažnio priklausomas grandines, gauti galingą trumpą elektros impulsą, kur reikia kaupti energiją. Pakeitus tarpo tarp plokščių savybes, jomis galima matuoti skysčio lygį.

Lygiagretus ryšys


Lygiagretus ryšys- tai yra jungtis, kurioje visų kondensatorių gnybtai turi du bendrus taškus - pavadinkime juos grandinės įėjimu ir išėjimu. Taigi visi įėjimai yra sujungti viename taške, o visi išėjimai kitame, visų kondensatorių įtampa yra vienoda:

Lygiagretus sujungimas apima iš šaltinio gauto krūvio paskirstymą kelių kondensatorių plokštėse, kurias galima parašyti taip:

Kadangi visų kondensatorių įtampa yra vienoda, jų plokščių įkrovos priklauso tik nuo talpos:

Bendra lygiagrečios kondensatorių grupės talpa:

Bendra tokios kondensatorių grupės talpa yra lygi į grandinę įtrauktų talpų sumai.

Kondensatorių baterijos plačiai naudojamos elektros linijų galiai ir elektros sistemų stabilumui padidinti. Tuo pačiu galima sumažinti galingesnių linijos elementų kainą. Didinamas elektros linijų veikimo stabilumas, elektros linijų atsparumas gedimams ir perkrovoms.

serijinis ryšys


serijinis ryšys kondensatoriai - tai yra jų jungtis tiesiai vienas po kito, neatišakojant laidininko. Iš įtampos šaltinio įkrovimai patenka į kondensatoriaus grandinės pirmosios ir paskutinės plokštes.

Dėl elektrostatinės indukcijos ant gretimų kondensatorių vidinių plokščių krūvis išlyginamas elektra sujungtose gretimų kondensatorių plokštelėse, todėl ant jų atsiranda vienodo dydžio ir priešingo ženklo elektros krūviai.

Su tokia jungtimi atskirų vamzdžių plokščių elektros krūviai yra vienodi:

Bendra visos grandinės įtampa:

Akivaizdu, kad įtampa tarp kiekvieno kondensatoriaus laidų priklauso nuo sukaupto krūvio ir talpos, ty:

Todėl nuoseklios grandinės lygiavertė talpa yra:

Iš to išplaukia, kad visos talpos atvirkštinė vertė yra lygi atskirų kondensatorių talpų atvirkštinių dydžių sumai:

mišrus ryšys

Mišrus kondensatorių sujungimas yra jungtis, kurioje tuo pačiu metu yra nuoseklus ir lygiagretus ryšys. Norėdami suprasti išsamiau, pažvelkime į šį ryšį su pavyzdžiu:


Paveikslėlyje parodyta, kad du kondensatoriai nuosekliai sujungti viršuje ir apačioje bei du lygiagrečiai. Iš aukščiau pateiktų junginių galite gauti formulę:

Bet kurios radijo inžinerijos pagrindas yra kondensatorius, jis naudojamas įvairiose grandinėse - tai maitinimo šaltiniai ir analoginių duomenų saugojimo signalų programos, taip pat telekomunikacijose dažnio valdymui.

Klausimas, kaip prijungti kondensatorius, gali kilti kiekvienam asmeniui, besidominčiam elektronika ir litavimu. Dažniausiai to poreikis iškyla tais atvejais, kai surenkant ar taisant įrenginį po ranka nėra tinkamo nominalo įrenginio.

Pavyzdžiui, žmogus turi suremontuoti įrenginį jį pakeisdamas elektrolitinis kondensatorius kurių talpa 1000 mikrofaradų ir daugiau, po ranka nėra nominaliam vertei tinkamų dalių, tačiau yra keletas gaminių su žemesniais parametrais. Šiuo atveju yra trys galimybės išeiti iš šios situacijos:

  1. Pakeiskite 1000 mikrofaradų kondensatorių žemesnės vertės įrenginiu.
  2. Eikite į artimiausią parduotuvę ar radijo prekyvietę ir nusipirkite tinkamą variantą.
  3. Sujunkite kelis elementus, kad gautumėte reikiamą talpą.

Geriau atsisakyti įdiegti žemesnio įvertinimo radijo elementą, nes tokie eksperimentai ne visada baigiasi sėkmingai. Galite nueiti į turgų ar į parduotuvę, bet tai užima daug laiko. Todėl šioje situacijoje dažnai prijungiami keli kondensatoriai ir gaunama reikiama talpa.

Lygiagretus kondensatorių prijungimas

Lygiagreti kondensatorių prijungimo grandinė apima visų prietaisų plokščių sujungimą į dvi grupes. Pirmosios išvados susietos vienoje grupėje, o antrosios – kitoje grupėje. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas pavyzdys.

Lygiagrečiai vienas kitam sujungti kondensatoriai yra prijungti prie to paties įtampos šaltinio, todėl ant jų yra du įtampos arba potencialų skirtumo taškai. Reikėtų nepamiršti, kad visuose lygiagrečiai prijungtų kondensatorių gnybtuose įtampa bus vienoda.

Lygiagreti grandinė iš elementų sudaro vieną talpą, kurios vertė yra lygi visų kondensatorių, prijungtų prie grupės, talpų sumai. Tokiu atveju įrenginio veikimo metu per kondensatorius tekės skirtingo dydžio srovė. Srovės, einančios per gaminius, parametrai priklauso nuo individualios įrenginio talpos. Kuo didesnė talpa, tuo daugiau srovės tekės per ją. Lygiagrečiam ryšiui būdinga formulė yra tokia:

Lygiagreti grandinė dažniausiai naudojama kasdieniame gyvenime, ji leidžia surinkti reikiamą talpą iš daugybės atskirų skirtingų reitingų elementų.

Kondensatorių nuoseklus jungimas

Serijinio prijungimo schema yra grandinė, kurioje pirmoji kondensatoriaus plokštė yra prijungta prie ankstesnio įrenginio antrosios plokštės, o antroji plokštė yra prijungta prie kito įrenginio pirmosios plokštės. Pirmasis pirmojo kondensatoriaus gnybtas ir antrasis paskutinės grandinės dalies gnybtas yra prijungti prie šaltinio elektros srovė, dėl kurių atliekamas perskirstymas tarp jų elektros krūviai. Visos tarpinės plokštės turi tą patį krūvį, kintamo ženklo.

Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas nuoseklaus ryšio pavyzdys.

Per kondensatorius, sujungtus į grupę, teka tokio paties dydžio srovė. bendroji galia ribojamas mažiausio įvertinimo įrenginio plokščių ploto, nes įkrovus mažiausios talpos įrenginį, visa grandinė nustos praleisti srovę.

Nepaisant akivaizdžių trūkumų, šis metodas padidina izoliaciją tarp atskirų plokščių iki atstumų tarp visų nuosekliai sujungtų kondensatorių gnybtų sumos. Tai yra, kai nuosekliai sujungiami du elementai, kurių darbinė įtampa yra 200 V, izoliacija tarp jų gnybtų gali atlaikyti iki 1000 V įtampą. Talpa pagal formulę:

Šis metodas leidžia gauti mažesnio kondensatoriaus ekvivalentą grupėje, galinčioje veikti esant aukštai įtampai. Visa tai galima pasiekti perkant vieną vienintelį tinkamo nominalo elementą, todėl praktikoje nuoseklių jungčių praktiškai nerandama.

Ši formulė yra svarbi apskaičiuojant dviejų nuosekliai sujungtų kondensatorių grandinės bendrą talpą. Norėdami nustatyti bendrą grandinės su daugybe įrenginių talpą, turite naudoti formulę:

mišri schema

Žemiau pateiktas mišraus ryšio schemos pavyzdys.

Norint nustatyti bendrą kelių įrenginių talpą, visa grandinė turi būti suskirstyta į galimas nuosekliųjų ir lygiagrečių jungčių grupes ir apskaičiuoti kiekvieno iš jų talpos parametrus.

Praktiškai šis metodas randamas įvairiose plokštėse, su kuriomis radijo mėgėjams tenka dirbti.

KONDENSATORIŲ SERINĖS, LYGIALEGIOJO IR MIŠRUSIO PRIJUNGIMO TYRIMAS

Tikslas: Sužinokite, kaip pasidaryti kondensatorių bankus ir nustatyti jų talpą.

Teorinė dalis

Kondensatorių prijungimas lygiagrečiai

Su lygiagrečia grandine prijungimas, visos kondensatorių plokštės yra sujungtos į dvi grupes, kurių vienas išėjimas iš kiekvieno kondensatoriaus prijungtas prie vienos grupės su kitais, o antrasis - į kitą. Iliustruojamas lygiagretaus sujungimo ir diagramos pavyzdys

ant paveikslo

Visi sujungti lygiagrečiai kondensatoriai yra prijungti prie to paties įtampos šaltinio, todėl ant jų yra du potencialų skirtumo arba įtampos taškai. Visų kondensatorių gnybtų įtampa bus lygiai tokia pati.

Lygiagrečiai prijungus, visi kondensatoriai kartu sudaro iš esmės vieną talpą, kurios vertė bus lygi visų grandinėje sujungtų kondensatorių talpų sumai. Sujungus lygiagrečiai, per kiekvieną kondensatorių tekės skirtinga srovė, kuri priklausys nuo kiekvieno iš jų talpos vertės. Kuo didesnė talpa, tuo daugiau srovės tekės per ją.

Lygiagretus ryšys labai dažnas gyvenime. Su juo galite surinkti bet kokią reikiamą talpą iš kondensatorių grupės. Pavyzdžiui, norint įjungti 3 fazių variklį vienfazis tinklas 220 voltų Skaičiuodami gavote, kad reikalinga 125 mikrofaradų darbinė talpa. Parduodant nerasite tokios talpos kondensatorių. Norint gauti reikiamą talpą, teks pirkti ir lygiagrečiai prijungti 3 kondensatorius, vieną 100 mikrofaradų, antrą 20, o trečią 5 mikrofaradų.



Kondensatorių jungimas nuosekliai

Kai prijungtas nuosekliai kondensatoriai, kiekviena iš plokščių yra sujungta tik viename taške su viena kito kondensatoriaus plokšte. Pasirodo, kondensatorių grandinė. Paskutiniai du išėjimai yra prijungti prie srovės šaltinio, dėl kurio elektros krūviai perskirstomi tarp jų. Visų tarpinių plokščių krūviai yra vienodo dydžio, kintančiais ženklais.


Per visus prijungtus kondensatorius nuosekliai teka vienodas srovės kiekis, nes kito kelio neturi.
Bendras pajėgumas bus ribojamas mažiausio dydžio plokščių plotas, nes kai tik mažiausio galingumo kondensatorius bus visiškai įkrautas, visa grandinė nustos praleisti srovę, o likusių dalių įkrovimas nutrūks. Ar paskaičiuota

kaulas pagal šią formulę:

Bet su iš eilės sujungimas padidina atstumą (arba izoliaciją) tarp plokščių iki vertės, lygios atstumų tarp visų nuosekliai sujungtų kondensatorių plokščių sumai. Pavyzdžiui, jei paimsite du kondensatorius, kurių darbinė įtampa yra 200 voltų, ir sujungsite juos nuosekliai, tada izoliacija tarp jų plokščių gali atlaikyti 1000 voltų, kai jie yra prijungti prie grandinės.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, galima daryti išvadą, kuris turi būti sujungtas nuosekliai:

1. Už gavimą lygiavertis mažesnis kondensatorius.

2. Jei jums reikia konteinerio veikiantis aukštesne įtampa.

3. Už kūrimą talpinis įtampos daliklis, leidžiantis gauti mažesnę įtampą iš aukštesnės.

Praktiškai norint gauti pirmąjį ir antrąjį, pakanka tik nusipirkti vieną kondensatorių su reikiama talpa arba darbine įtampa. Todėl toks ryšio būdas gyvenime nepasitaiko.