Σχεδόν όλα τα ηλεκτρικά κυκλώματα περιλαμβάνουν χωρητικά στοιχεία. Οι πυκνωτές συνδέονται μεταξύ τους σε ένα κύκλωμα. Η γνώση τους είναι απαραίτητη τόσο για τον υπολογισμό όσο και για την εγκατάσταση.
Σύνδεση σειράς
Ο πυκνωτής, ή στην κοινή γλώσσα η "χωρητικότητα", είναι απαραίτητο μέρος κάθε ηλεκτρονικού ή ηλεκτρικού κυκλώματος. Ακόμα και στα σύγχρονα gadgets, είναι παρούσα, αν και σε τροποποιημένη μορφή.
Ας θυμηθούμε τι είναι αυτό το στοιχείο ραδιοφώνου. Είναι μια αποθήκη ηλεκτρικών φορτίων και ενέργειας, 2 αγώγιμες πλάκες, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένα διηλεκτρικό. Όταν μια πηγή συνεχούς ρεύματος εφαρμόζεται στις πλάκες, ρεύμα θα διαρρεύσει τη συσκευή για μικρό χρονικό διάστημα και θα φορτιστεί στην τάση της πηγής. Η χωρητικότητά του χρησιμοποιείται για την επίλυση τεχνικών προβλημάτων.
Η ίδια η λέξη προήλθε πολύ πριν από την εφεύρεση της συσκευής. Ο όρος προέκυψε όταν οι άνθρωποι πίστευαν ότι ο ηλεκτρισμός ήταν ένα είδος υγρού και ότι μπορούσε να γεμίσει ένα δοχείο. Όταν εφαρμόζεται σε έναν πυκνωτή, είναι ατυχής διότι σημαίνει ότι η συσκευή μπορεί να αποθηκεύσει μόνο μια πεπερασμένη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και αυτό δεν ισχύει, ο όρος παρέμεινε αμετάβλητος.
Όσο μεγαλύτερες είναι οι πλάκες και όσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ τους, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή. Εάν τα καλύμματά του συνδεθούν με έναν αγωγό, θα συμβεί μια ταχεία εκκένωση μέσω αυτού του αγωγού.
Στα συντονισμένα τηλεφωνικά κέντρα, τα σήματα ανταλλάσσονται μεταξύ των συσκευών μέσω αυτής της δυνατότητας. Το μήκος των παλμών που απαιτούνται για εντολές όπως: "σύνδεση γραμμής", "απάντηση συνδρομητή", "ακύρωση", ρυθμίζεται από την τιμή χωρητικότητας των πυκνωτών που είναι εγκατεστημένοι στο κύκλωμα.
Η μονάδα της χωρητικότητας είναι το 1 Farad. Δεδομένου ότι πρόκειται για μεγάλη τιμή, χρησιμοποιούνται τα microfarads, picofarads και nanofarads (µF, pF, nF).
Στην πράξη, με τη σύνδεση σε σειρά, είναι δυνατή η αύξηση της εφαρμοζόμενης τάσης. Στην περίπτωση αυτή, τα 2 εξωτερικά καλύμματα του συναρμολογημένου συστήματος λαμβάνουν την εφαρμοζόμενη τάση και τα εσωτερικά καλύμματα φορτίζονται μέσω της κατανομής φορτίου. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται όταν δεν υπάρχουν τα απαραίτητα στοιχεία αλλά υπάρχουν εξαρτήματα άλλων ονομαστικών τιμών τάσης.
Ένα κύκλωμα με 2 πυκνωτές σε σειρά συνδεδεμένους για 125 V μπορεί να συνδεθεί σε τροφοδοσία 250 V.
Ενώ για το συνεχές ρεύμα, ο πυκνωτής αποτελεί εμπόδιο λόγω του διηλεκτρικού του διακένου, αυτό είναι διαφορετικό με το εναλλασσόμενο ρεύμα. Για ρεύματα διαφορετικής συχνότητας, όπως τα πηνία και οι αντιστάσεις, η αντίσταση του πυκνωτή θα μεταβάλλεται. Τα ρεύματα υψηλής συχνότητας περνούν καλά, αλλά για τα αντίστοιχα ρεύματα χαμηλής συχνότητας δημιουργείται εμπόδιο.
Οι ραδιοερασιτέχνες έχουν έναν τρόπο να το κάνουν αυτό - συνδέουν ένα φως 220V στο ραδιόφωνο αντί για την κεραία μέσω μιας χωρητικότητας 220-500pF. Θα φιλτράρει το ρεύμα των 50Hz και θα επιτρέπει τη διέλευση των ρευμάτων υψηλής συχνότητας. Αυτή η αντίσταση του πυκνωτή υπολογίζεται εύκολα χρησιμοποιώντας τον τύπο της χωρητικής αντίστασης: RC =1/6*f*C.
Πού:
- Rc είναι η χωρητικότητα, ωμ,
- f - συχνότητα του ρεύματος, Hz,
- C - χωρητικότητα του πυκνωτή, Ф,
- Το 6 στρογγυλοποιείται σε ακέραιο αριθμό 2π.
Αλλά δεν είναι μόνο η εφαρμοζόμενη τάση ενός κυκλώματος που μπορεί να αλλάξει με τη χρήση ενός παρόμοιου κυκλώματος. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται αλλαγές χωρητικότητας σε συνδέσεις σειράς. Για να είναι εύκολο να το θυμάται κανείς, βρήκαν ένα στοιχείο ότι η συνολική τιμή της χωρητικότητας που προκύπτει από την επιλογή ενός τέτοιου κυκλώματος είναι πάντα μικρότερη από τη μικρότερη από τις δύο που περιλαμβάνονται στην αλυσίδα.
Αν συνδέσετε 2 τμήματα της ίδιας χωρητικότητας με αυτόν τον τρόπο, η συνολική τους τιμή θα είναι η μισή από την τιμή του καθενός. Ο υπολογισμός των συνδέσεων σειράς των πυκνωτών μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο:
Cpc = C1*C2/C1+C2,
Έστω C1=110 pF και C2=220 pF, τότε Cobsc = 110×220/110+220 = 73 pF.
Δεν πρέπει να ξεχνάμε την απλότητα και την ευκολία εγκατάστασης, καθώς και τη διασφάλιση της ποιοτικής λειτουργίας της συναρμολογημένης συσκευής ή του εξοπλισμού. Σε συνδέσεις σειράς, οι πυκνωτές πρέπει να έχουν 1 δημιουργό. Και αν τα μέρη ολόκληρης της αλυσίδας προέρχονται από την ίδια παρτίδα κατασκευής, δεν θα υπάρξουν προβλήματα με τη λειτουργία του κυκλώματος που δημιουργήθηκε.
Παράλληλη σύνδεση
Διακρίνονται συσσωρευτές ηλεκτρικού φορτίου με σταθερή χωρητικότητα:
- κεραμικά,
- χαρτί,
- μίκα,
- χαρτί- μαρμαρυγία- χαρτί-μέταλλο,
- ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές.
Χωρίζονται σε 2 ομάδες: χαμηλή τάση και υψηλή τάση. Χρησιμοποιούνται σε ανορθωτικά φίλτρα, για την επικοινωνία μεταξύ τμημάτων χαμηλής συχνότητας κυκλωμάτων, σε τροφοδοτικά διαφόρων συσκευών κ.λπ.
Υπάρχουν επίσης πυκνωτές μεταβλητής χωρητικότητας. Χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα συντονιζόμενης ταλάντωσης σε τηλεοπτικούς και ραδιοφωνικούς δέκτες. Η χωρητικότητα ρυθμίζεται με την αλλαγή της θέσης των πλακών σε σχέση μεταξύ τους.
Εξετάστε τη σύνδεση των πυκνωτών όταν τα καλώδια τους συνδέονται σε ζεύγη. Μια τέτοια σύνδεση είναι κατάλληλη για 2 ή περισσότερα στοιχεία που είναι ονομαστικά για την ίδια τάση. Η ονομαστική τάση που αναγράφεται στο σώμα του εξαρτήματος δεν πρέπει να υπερβαίνεται. Διαφορετικά, θα συμβεί διηλεκτρική διάσπαση και το στοιχείο θα αστοχήσει. Ωστόσο, ένας πυκνωτής μπορεί να συνδεθεί σε ένα κύκλωμα όπου η τάση είναι χαμηλότερη από την ονομαστική τάση.
Με την παράλληλη σύνδεση πυκνωτών μπορεί να αυξηθεί η συνολική χωρητικότητα. Σε ορισμένες εφαρμογές είναι απαραίτητη η παροχή μεγάλης ποσότητας ηλεκτρικού φορτίου. Οι υπάρχουσες βαθμολογίες δεν επαρκούν, πρέπει να παραλληλίζετε και να χρησιμοποιείτε ό,τι έχετε στα χέρια σας. Ο προσδιορισμός της συνολικής αξίας της προκύπτουσας ένωσης είναι απλός. Για να το κάνετε αυτό, απλά προσθέστε τις τιμές όλων των στοιχείων που χρησιμοποιούνται.
Για τον υπολογισμό των χωρητικοτήτων των πυκνωτών, ο τύπος έχει ως εξής:
Cpc = C1+C2, όπου C1 και C2 είναι η χωρητικότητα των αντίστοιχων στοιχείων.
Εάν C1=20 pF και C2=30 pF, τότε Cobsc = 50 pF. Μπορεί να υπάρχει n αριθμός στοιχείων παράλληλα.
Στην πράξη, η σύνδεση αυτή χρησιμοποιείται σε ειδικές συσκευές που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και σε υποσταθμούς. Συναρμολογούνται, γνωρίζοντας πώς να συνδέουν τους πυκνωτές για να αυξήσουν τη χωρητικότητά τους, σε πλήρη μπλοκ μπαταριών.
Προκειμένου να διατηρηθεί η ισορροπία της άεργου ισχύος τόσο στις εγκαταστάσεις παροχής ηλεκτρικής ενέργειας όσο και στις εγκαταστάσεις των καταναλωτών, υπάρχει ανάγκη να τεθούν σε λειτουργία μονάδες αντιστάθμισης άεργου ισχύος (RCCU). Για τη μείωση των απωλειών και τη ρύθμιση των τάσεων δικτύου, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τις τιμές των αντιδραστικών αντιστάσεων των πυκνωτών που χρησιμοποιούνται στην εγκατάσταση κατά τον υπολογισμό της συσκευής.
Μπορεί να είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η τάση των πυκνωτών σύμφωνα με έναν τύπο. Σε αυτή την περίπτωση θα υποθέσουμε ότι C=q/U, δηλαδή ο λόγος του φορτίου προς την τάση. Και αν η τιμή του φορτίου είναι q και η χωρητικότητα είναι C, μπορούμε να πάρουμε τον αριθμό που ψάχνουμε αντικαθιστώντας τις τιμές. Έχει τη μορφή:
U=q/C.
Μικτή σύνδεση
Για να υπολογίσουμε ένα κύκλωμα που είναι συνδυασμός των προαναφερθέντων συνδυασμών, κάνουμε τα εξής. Αναζητήστε πρώτα τους πυκνωτές σε ένα σύνθετο κύκλωμα που είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους είτε παράλληλα είτε σε σειρά. Αντικαθιστώντας τα με ένα ισοδύναμο στοιχείο, λαμβάνουμε ένα απλούστερο κύκλωμα. Στη συνέχεια, στο νέο κύκλωμα, εκτελούμε τους ίδιους χειρισμούς με τα τμήματα του κυκλώματος. Απλοποιήστε μέχρι να απομείνει μόνο μια παράλληλη ή σειριακή σύνδεση. Έχουμε ήδη μάθει πώς να τα υπολογίζουμε σε αυτό το άρθρο.
Η παράλληλη-σειριακή σύνδεση εφαρμόζεται για την αύξηση της χωρητικότητας, της μπαταρίας ή για να εξασφαλιστεί ότι η εφαρμοζόμενη τάση δεν υπερβαίνει την τάση λειτουργίας του πυκνωτή.
Σχετικά άρθρα:
