Téměř všechny elektrické obvody obsahují kapacitní prvky. Kondenzátory jsou zapojeny do obvodu. Je nezbytné je znát jak při výpočtu, tak při instalaci.
Sériové připojení
Kondenzátor, v běžné řeči "kapacita", je nezbytnou součástí každého elektronického nebo elektrického obvodu. I v moderních přístrojích je přítomna, i když v pozměněné podobě.
Připomeňme si, co je tento rádiový prvek. Je to zásobárna elektrických nábojů a energie, 2 vodivé desky, mezi nimiž je dielektrikum. Když se na desky přivede zdroj stejnosměrného proudu, zařízením po krátkou dobu protéká proud a nabíjí se na napětí zdroje. Jeho kapacita se používá k řešení technických problémů.
Samotné slovo vzniklo dávno před vynálezem přístroje. Tento termín vznikl, když se lidé domnívali, že elektřina je druh kapaliny a že ji lze naplnit do nádoby. Při použití na kondenzátor je nešťastné, protože znamená, že spotřebič může pojmout pouze omezené množství elektřiny. Ačkoli tomu tak není, termín zůstal nezměněn.
Čím větší jsou desky a čím menší je vzdálenost mezi nimi, tím větší je kapacita kondenzátoru. Pokud jsou jeho kryty připojeny k vodiči, dojde k rychlému výboji v tomto vodiči.
V koordinovaných telefonních ústřednách se pomocí této funkce vyměňují signály mezi přístroji. Délka impulsů potřebných pro příkazy, jako jsou: "připojení linky", "odpověď účastníka", "zrušení", se řídí hodnotou kapacity kondenzátorů instalovaných v obvodu.
Jednotkou kapacity je 1 farad. Protože se jedná o velkou hodnotu, používají se mikrofarady, pikofarady a nanofarady (µF, pF, nF).
V praxi je možné sériovým zapojením zvýšit přiložené napětí. V tomto případě 2 vnější kryty sestaveného systému přijímají přiložené napětí a kryty uvnitř se nabíjejí pomocí rozvodu náboje. Tato metoda se používá v případech, kdy nejsou k dispozici potřebné prvky, ale jsou k dispozici díly s jiným jmenovitým napětím.
Obvod se dvěma sériově zapojenými kondenzátory na 125 V lze připojit k napájení 250 V.
Zatímco u stejnosměrného proudu je kondenzátor překážkou díky své dielektrické mezeře, u střídavého proudu je tomu jinak. U různých frekvencí proudů se stejně jako u cívek a rezistorů mění odpor kondenzátoru. Vysokofrekvenční proudy procházejí dobře, ale pro jejich nízkofrekvenční protějšky vytváří překážku.
Radioamatéři to řeší tak, že místo antény připojí k rádiu světlo 220 V přes kapacitu 220-500 pF. Odfiltruje 50Hz proud a propustí vysokofrekvenční proudy. Tento odpor kondenzátoru lze snadno vypočítat pomocí vzorce pro kapacitní odpor:RC =1/6*f*C.
Kde:
- Rc je kapacita, ohmy;
- f - frekvence proudu, Hz;
- C - kapacita kondenzátoru, Ф;
- 6 se zaokrouhluje na celé číslo 2π.
Pomocí podobného obvodu lze však měnit nejen přiložené napětí v obvodu. Tímto způsobem se dosahuje změn kapacity v sériových zapojeních. Aby si to snadno zapamatovali, přišli s nápovědou, že celková hodnota kapacity získaná volbou takového obvodu je vždy menší než menší ze dvou zapojených do řetězce.
Pokud tímto způsobem spojíte 2 části se stejnou kapacitou, jejich celková hodnota bude poloviční než hodnota každé z nich. Výpočet sériového zapojení kondenzátorů lze provést podle následujícího vzorce:
Cpc = C1*C2/C1+C2,
Nechť C1=110 pF a C2=220 pF, pak Cobsc = 110×220/110+220 = 73 pF.
Nemělo by se zapomínat na jednoduchost a snadnost instalace, stejně jako na zajištění kvalitního provozu sestaveného zařízení nebo vybavení. Při sériovém zapojení musí mít kondenzátory 1 výrobce. A pokud jsou součásti celého řetězce ze stejné výrobní šarže, nedochází k problémům s fungováním vytvořeného obvodu.
Paralelní připojení
Rozlišují se akumulátory elektrického náboje s konstantní kapacitou:
- keramické;
- papír;
- slídy;
- papír; slída; papír-kov;
- elektrolytické kondenzátory.
Dělí se na 2 skupiny: nízkonapěťové a vysokonapěťové. Používají se v usměrňovacích filtrech, pro komunikaci mezi nízkofrekvenčními částmi obvodů, v napájecích zdrojích různých zařízení apod.
Existují také kondenzátory s proměnnou kapacitou. Používají se v laditelných oscilačních obvodech televizních a rozhlasových přijímačů. Kapacita se reguluje změnou vzájemné polohy desek.
Uvažujte zapojení kondenzátorů, když jsou jejich vývody zapojeny v párech. Takové připojení je vhodné pro 2 nebo více prvků dimenzovaných na stejné napětí. Nesmí být překročeno jmenovité napětí uvedené na těle součástky. V opačném případě dojde k dielektrickému průrazu a prvek selže. Kondenzátor však může být zapojen v obvodu, kde je napětí nižší než jmenovité napětí.
Paralelním zapojením kondenzátorů lze zvýšit celkovou kapacitu. V některých aplikacích je nutné zajistit velké množství elektrického náboje. Stávající hodnocení jsou nedostatečná, musíte použít to, co máte po ruce. Určení celkové hodnoty výsledného spojení je jednoduché. K tomu stačí sečíst hodnoty všech použitých prvků.
Pro výpočet kapacit kondenzátorů se použije následující vzorec:
Cob = C1+C2, kde C1 a C2 jsou kapacity příslušných prvků.
Pokud C1=20 pF a C2=30 pF, pak Cobsc = 50 pF. Paralelně může být n prvků.
V praxi se toto připojení používá ve speciálních zařízeních používaných v energetických systémech a v rozvodnách. Jsou sestaveny do kompletních bloků baterií s vědomím toho, jak připojit kondenzátory, aby se zvýšila jejich kapacita.
Pro udržení rovnováhy jalového výkonu v napájecích i odběratelských zařízeních je třeba zapojit do provozu jednotky pro kompenzaci jalového výkonu (RCCU). Pro snížení ztrát a regulaci síťového napětí je nutné při výpočtu zařízení znát hodnoty jalových odporů kondenzátorů použitých v instalaci.
Může být nutné vypočítat napětí kondenzátorů podle vzorce. V tomto případě budeme předpokládat, že C=q/U, tj. poměr náboje a napětí. A pokud je hodnota náboje q a kapacita C, můžeme hledané číslo získat dosazením těchto hodnot. Má tvar:
U=q/C.
Smíšené připojení
Pro výpočet obvodu, který je kombinací výše uvedených kombinací, postupujeme následovně. Nejprve vyhledejte kondenzátory ve složeném obvodu, které jsou navzájem zapojeny buď paralelně, nebo sériově. Jejich nahrazením ekvivalentním prvkem získáme jednodušší obvod. V novém obvodu pak provedeme stejné manipulace s úseky obvodu. Zjednodušujte, dokud nezbude pouze paralelní nebo sériové zapojení. V tomto článku jsme se již naučili, jak je vypočítat.
Paralelní sériové zapojení je použitelné pro zvýšení kapacity baterie nebo pro zajištění toho, aby přiložené napětí nepřekročilo pracovní napětí kondenzátoru.
Související články:
