Fast alle elektrischen Schaltungen enthalten kapazitive Elemente. Die Kondensatoren sind in einem Stromkreis miteinander verbunden. Sie zu kennen ist ein Muss, sowohl bei der Berechnung als auch bei der Installation.
Reihenschaltung
Der Kondensator, oder im allgemeinen Sprachgebrauch die "Kapazität", ist ein notwendiger Bestandteil jeder elektronischen oder elektrischen Schaltung. Auch in modernen Geräten ist sie vorhanden, wenn auch in abgewandelter Form.
Erinnern wir uns daran, was dieses Radioelement ist. Es ist ein Speicher für elektrische Ladungen und Energie, 2 leitende Platten, zwischen denen sich ein Dielektrikum befindet. Wenn eine Gleichstromquelle an die Platten angelegt wird, fließt für kurze Zeit ein Strom durch das Gerät und es wird auf die Quellenspannung aufgeladen. Seine Kapazität wird zur Lösung technischer Probleme genutzt.
Das Wort selbst wurde lange vor der Erfindung des Geräts geprägt. Der Begriff entstand, als man glaubte, Elektrizität sei eine Art Flüssigkeit und könne in ein Gefäß gefüllt werden. Die Anwendung auf einen Kondensator ist unglücklich, weil bedeutet, dass das Gerät nur eine begrenzte Menge an Strom aufnehmen kann. Obwohl dies nicht der Fall ist, ist der Begriff unverändert geblieben.
Je größer die Platten und je geringer der Abstand zwischen ihnen, desto größer ist die Kapazität des Kondensators. Wenn die Abdeckungen mit einem Leiter verbunden sind, kommt es zu einer schnellen Entladung durch diesen Leiter.
In koordinierten Telefonzentralen werden die Signale zwischen den Geräten über diese Funktion ausgetauscht. Die Länge der Impulse, die für Befehle wie z. B.: "Leitungsanschluss", "Teilnehmerantwort", "Abbruch", wird durch den Kapazitätswert der im Stromkreis installierten Kondensatoren geregelt.
Die Einheit der Kapazität ist 1 Farad. Da dies ein großer Wert ist, werden Mikro-, Piko- und Nanofarad (µF, pF, nF) verwendet.
In der Praxis ist es möglich, die angelegte Spannung zu erhöhen, indem man sie in Reihe schaltet. In diesem Fall erhalten die beiden äußeren Abdeckungen des zusammengebauten Systems die angelegte Spannung, und die inneren Abdeckungen werden durch die Ladungsverteilung aufgeladen. Diese Methode wird angewandt, wenn die erforderlichen Elemente nicht verfügbar sind, wohl aber Teile mit anderen Spannungswerten.
Eine Schaltung mit 2 in Reihe geschalteten Kondensatoren für 125 V kann an eine Versorgung von 250 V angeschlossen werden.
Während bei Gleichstrom der Kondensator aufgrund seiner dielektrischen Lücke ein Hindernis darstellt, ist dies bei Wechselstrom anders. Wie bei Spulen und Widerständen variiert der Widerstand des Kondensators bei verschiedenen Stromfrequenzen. Hochfrequente Ströme lassen sich gut durchleiten, aber für ihre niederfrequenten Gegenstücke bildet sie eine Barriere.
Funkamateure haben eine Möglichkeit, dies zu tun - sie schließen eine 220-V-Lampe anstelle der Antenne über eine 220-500pF-Kapazität an das Funkgerät an. Sie filtert den 50-Hz-Strom heraus und lässt die hochfrequenten Ströme passieren. Dieser Kondensatorwiderstand lässt sich leicht mit der Formel für den kapazitiven Widerstand berechnen: RC =1/6*f*C.
Wo:
- Rc ist die Kapazität in Ohm;
- f - Frequenz des Stroms, Hz;
- C - Kapazität des Kondensators, Ф;
- 6 wird auf eine ganze Zahl von 2π gerundet.
Aber nicht nur die angelegte Spannung eines Stromkreises kann durch eine ähnliche Schaltung verändert werden. Auf diese Weise werden Kapazitätsänderungen in Reihenschaltungen erreicht. Um es sich leichter merken zu können, haben sie sich einen Hinweis ausgedacht, dass der Gesamtwert der Kapazität, den man durch die Wahl einer solchen Schaltung erhält, immer kleiner ist als der kleinere der beiden in der Kette enthaltenen Werte.
Wenn Sie 2 Teile mit der gleichen Kapazität auf diese Weise verbinden, ist ihr Gesamtwert die Hälfte des Wertes jedes einzelnen Teils. Die Berechnung der Kondensatorreihenschaltung kann mit der folgenden Formel vorgenommen werden:
Cpc = C1*C2/C1+C2,
Wenn C1=110 pF und C2=220 pF ist, dann ist Cobsc = 110×220/110+220 = 73 pF.
Es sollte nicht vergessen werden, dass die Installation einfach und leicht zu bewerkstelligen ist und dass die Qualität des montierten Geräts oder der montierten Anlage gewährleistet sein muss. Bei Reihenschaltungen müssen die Kondensatoren 1 Erzeuger haben. Und wenn die Teile der gesamten Kette aus der gleichen Produktionscharge stammen, gibt es keine Probleme mit dem Betrieb des geschaffenen Kreislaufs.
Parallelschaltung
Es werden elektrische Ladungsspeicher mit konstanter Kapazität unterschieden:
- Keramik;
- Papier;
- Glimmer;
- Papier; Glimmer; Papier-Metall;
- Elektrolytkondensatoren.
Sie werden in 2 Gruppen unterteilt: Niederspannung und Hochspannung. Sie werden in Gleichrichterfiltern, für die Kommunikation zwischen Niederfrequenzabschnitten von Schaltungen, in Stromversorgungen verschiedener Geräte usw. verwendet.
Es gibt auch Kondensatoren mit variabler Kapazität. Sie werden in abstimmbaren Schwingkreisen in Fernseh- und Rundfunkempfängern verwendet. Die Kapazität wird durch Veränderung der Position der Platten zueinander geregelt.
Betrachten Sie den Anschluss von Kondensatoren, wenn ihre Leitungen paarweise angeschlossen sind. Eine solche Verbindung ist für 2 oder mehr Elemente geeignet, die für dieselbe Spannung ausgelegt sind. Die auf dem Gehäuse des Bauteils angegebene Nennspannung darf nicht überschritten werden. Andernfalls kommt es zu einem dielektrischen Durchschlag und das Element fällt aus. Ein Kondensator kann jedoch in einem Stromkreis angeschlossen werden, in dem die Spannung niedriger ist als die Nennspannung.
Durch Parallelschaltung von Kondensatoren kann die Gesamtkapazität erhöht werden. Bei einigen Anwendungen ist es erforderlich, eine große Menge an elektrischer Ladung bereitzustellen. Die vorhandenen Werte reichen nicht aus, man muss parallel arbeiten und das verwenden, was man zur Verfügung hat. Die Ermittlung des Gesamtwerts der resultierenden Verbindung ist einfach. Dazu addieren Sie einfach die Werte aller verwendeten Elemente.
Die Formel zur Berechnung der Kapazitäten der Kondensatoren lautet wie folgt:
Cob = C1+C2, wobei C1 und C2 die Kapazitäten der jeweiligen Elemente sind.
Wenn C1=20 pF und C2=30 pF, dann ist Cobsc = 50 pF. Es kann eine Anzahl von n Elementen parallel geschaltet werden.
In der Praxis wird diese Verbindung bei speziellen Geräten in Stromnetzen und in Umspannwerken verwendet. Sie werden zu kompletten Batterieblöcken zusammengesetzt, wenn man weiß, wie man Kondensatoren verbindet, um ihre Kapazität zu erhöhen.
Zur Aufrechterhaltung des Blindleistungsgleichgewichts sowohl in Stromversorgungs- als auch in Verbraucheranlagen müssen Blindleistungskompensationsanlagen (RCCUs) in Betrieb genommen werden. Um die Verluste zu reduzieren und die Netzspannungen zu regeln, ist es notwendig, die Werte der Blindwiderstände der in der Anlage verwendeten Kondensatoren bei der Berechnung des Gerätes zu kennen.
Es kann erforderlich sein, die Spannung der Kondensatoren nach einer Formel zu berechnen. In diesem Fall nehmen wir an, dass C=q/U ist, d.h. das Verhältnis von Ladung zu Spannung. Und wenn der Wert der Ladung q und der Kapazität C ist, können wir die gesuchte Zahl durch Substitution der Werte erhalten. Sie hat die Form:
U=q/C.
Gemischte Verbindung
Um eine Schaltung zu berechnen, die eine Kombination aus den oben genannten Kombinationen ist, gehen wir wie folgt vor. Suchen Sie zunächst nach Kondensatoren in einer zusammengesetzten Schaltung, die entweder parallel oder in Reihe miteinander verbunden sind. Ersetzt man sie durch ein gleichwertiges Element, erhält man eine einfachere Schaltung. In der neuen Schaltung führen wir dann die gleichen Manipulationen an den Schaltungsabschnitten durch. Vereinfachen Sie, bis nur noch eine Parallel- oder Reihenschaltung übrig bleibt. Wie man sie berechnet, haben wir in diesem Artikel bereits gelernt.
Die Parallel-Serienschaltung ist geeignet, um die Kapazität der Batterie zu erhöhen oder um sicherzustellen, dass die angelegte Spannung die Arbeitsspannung des Kondensators nicht übersteigt.
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