Bijna alle elektrische circuits bevatten capacitieve elementen. De condensatoren zijn met elkaar verbonden in een circuit. Bekendheid hiermee is een must, zowel bij de berekening als bij de installatie.
Serie aansluiting
De condensator, of in het spraakgebruik de "capaciteit", is een noodzakelijk onderdeel van elke elektronische of elektrische schakeling. Zelfs in moderne gadgets is het aanwezig, zij het in een gewijzigde vorm.
Laten we ons herinneren wat dit radio-element is. Het is een opslagplaats van elektrische ladingen en energie, 2 geleidende platen, waartussen zich een diëlektricum bevindt. Wanneer een gelijkstroombron op de platen wordt toegepast, zal er gedurende korte tijd een stroom door het toestel vloeien en zal het worden opgeladen tot de bronspanning. Zijn capaciteit wordt gebruikt om technische problemen op te lossen.
Het woord zelf is ontstaan lang voordat het apparaat werd uitgevonden. De term is ontstaan toen men geloofde dat elektriciteit een soort vloeistof was en dat die in een vat kon worden gevuld. Wanneer toegepast op een condensator, is het ongelukkig omdat houdt in dat het apparaat slechts een eindige hoeveelheid elektriciteit kan bevatten. Hoewel dit niet het geval is, is de term ongewijzigd gebleven.
Hoe groter de platen, en hoe kleiner de afstand ertussen, hoe groter de capaciteit van de condensator. Als de deksels met een geleider zijn verbonden, zal een snelle ontlading door die geleider plaatsvinden.
In gecoördineerde telefooncentrales worden signalen tussen toestellen uitgewisseld door middel van deze voorziening. De lengte van de pulsen die nodig zijn voor commando's zoals: "lijnverbinding", "antwoord abonnee", "annuleren", wordt geregeld door de capaciteitswaarde van de condensatoren die in het circuit zijn geïnstalleerd.
De eenheid van capaciteit is 1 Farad. Aangezien dit een grote waarde is, worden microfarads, picofarads en nanofarads (µF, pF, nF) gebruikt.
In de praktijk is het mogelijk, door in serie te schakelen, de aangelegde spanning te verhogen. In dit geval ontvangen de 2 buitenste deksels van het geassembleerde systeem de aangebrachte spanning en worden de deksels binnenin opgeladen door middel van ladingsverdeling. Deze methode wordt gebruikt wanneer de benodigde elementen niet beschikbaar zijn, maar onderdelen met andere spanningswaarden wel.
Een schakeling met 2 condensatoren in serie geschakeld voor 125 V kan worden aangesloten op een voeding van 250 V.
Terwijl bij gelijkstroom de condensator een obstakel vormt door zijn diëlektrische spleet, is dat bij wisselstroom anders. Voor verschillende frequentiestromen, zoals bij spoelen en weerstanden, zal de weerstand van de condensator variëren. Hoogfrequente stromen gaan er goed doorheen, maar voor hun laagfrequente tegenhangers vormt het een barrière.
Amateur radio-operators hebben een manier om dit te doen - zij verbinden een 220V lampje met de radio in plaats van de antenne via een 220-500pF condensator. Hij filtert de 50Hz-stroom weg en laat de hoogfrequente stromen door. Deze condensatorweerstand kan gemakkelijk worden berekend met de formule voor capacitieve weerstand:RC =1/6*f*C.
Waar:
- Rc is de capaciteit, ohm;
- f - frequentie van de stroom, Hz;
- C - capaciteit van de condensator, Ф;
- 6 is afgerond op een geheel getal van 2π.
Maar niet alleen de toegepaste spanning van een schakeling kan worden veranderd door een soortgelijke schakeling te gebruiken. Dit is hoe capaciteitsveranderingen in serieschakelingen worden bereikt. Om het gemakkelijk te onthouden hebben zij een aanwijzing bedacht dat de totale capaciteitswaarde die wordt verkregen door een dergelijke schakeling te kiezen, altijd kleiner is dan de kleinste van de twee in de keten opgenomen schakelingen.
Indien men 2 delen met dezelfde capaciteit op deze wijze verbindt, zal hun totale waarde de helft zijn van de waarde van elk van hen. De berekening van de condensator serieschakelingen kan worden gedaan met de onderstaande formule:
Cpc = C1*C2/C1+C2,
Stel C1=110 pF, en C2=220 pF, dan is Cobsc = 110×220/110+220 = 73 pF.
De eenvoud en het installatiegemak mogen niet uit het oog worden verloren, evenmin als de kwaliteitsvolle werking van het geassembleerde toestel of apparaat. In serieschakelingen moeten de condensatoren 1 maker hebben. En als de onderdelen van de hele keten van dezelfde fabricagepartij zijn, zullen er geen problemen zijn met de werking van het gecreëerde circuit.
Parallelle aansluiting
Er wordt onderscheid gemaakt tussen elektrische ladingaccumulatoren met een constante capaciteit:
- keramisch;
- papier;
- mica;
- papier; mica; papier-metaal;
- elektrolytische condensatoren.
Ze zijn verdeeld in 2 groepen: laagspanning en hoogspanning. Zij worden gebruikt in gelijkrichtingsfilters, voor de communicatie tussen laagfrequente secties van schakelingen, in voedingen van diverse apparaten, enz.
Er bestaan ook condensatoren met variabele capaciteit. Zij worden gebruikt in afstembare oscillatiecircuits in televisie- en radio-ontvangers. De capaciteit wordt geregeld door de positie van de platen ten opzichte van elkaar te wijzigen.
Beschouw de aansluiting van condensatoren wanneer hun aders paarsgewijs zijn verbonden. Een dergelijke aansluiting is geschikt voor 2 of meer elementen die voor dezelfde spanning zijn berekend. De nominale spanning die op de behuizing van het onderdeel is aangegeven, mag niet worden overschreden. Anders zal diëlektrische afbraak optreden en zal het element defect raken. Een condensator kan echter worden aangesloten in een circuit waar de spanning lager is dan de nominale spanning.
Door condensatoren parallel te schakelen, kan de totale capaciteit worden verhoogd. In sommige toepassingen moet een grote hoeveelheid elektrische lading worden opgebouwd. Bestaande ratings zijn onvoldoende, je moet parallel lopen en gebruiken wat je voorhanden hebt. Het bepalen van de totale waarde van de resulterende verbinding is eenvoudig. Om dit te doen, telt u gewoon de waarden van alle gebruikte elementen bij elkaar op.
Om de capaciteiten van de condensatoren te berekenen, is de formule als volgt:
Cob = C1+C2, waarbij C1 en C2 de capaciteiten van de respectieve elementen zijn.
Als C1=20 pF en C2=30 pF, dan is Cobsc = 50 pF. Er kunnen n aantal elementen parallel zijn.
In de praktijk wordt deze verbinding gebruikt in speciale apparaten die worden gebruikt in elektriciteitssystemen en in onderstations. Zij worden, wetende hoe condensatoren moeten worden aangesloten om hun capaciteit te vergroten, geassembleerd tot complete blokken batterijen.
Om het reactief vermogen in evenwicht te houden in zowel de elektriciteitsvoorzienings- als de verbruikersinstallaties, moeten er reactief-vermogencompensatievoorzieningen (RCCD's) in bedrijf worden genomen. Om de verliezen te beperken en de netspanningen te regelen, is het noodzakelijk om bij de berekening van het toestel de waarden van de reactieve weerstanden van de in de installatie gebruikte condensatoren te kennen.
Het kan nodig zijn de spanning van de condensatoren te berekenen aan de hand van een formule. In dit geval zullen wij aannemen dat C=q/U, d.w.z. de verhouding tussen lading en spanning. En als de waarde van de lading q is en de capaciteit C, kunnen we het getal krijgen dat we zoeken door de waarden te substitueren. Het heeft de vorm:
U=q/C.
Gemengde aansluiting
Om een schakeling te berekenen die een combinatie is van de hierboven genoemde combinaties, doen we het volgende. Zoek eerst in een samengestelde schakeling naar condensatoren die parallel of in serie met elkaar zijn verbonden. Door ze te vervangen door een equivalent element, verkrijgen we een eenvoudiger circuit. Vervolgens voeren we in de nieuwe schakeling dezelfde manipulaties uit met de schakelinggedeelten. Vereenvoudig tot er alleen nog een parallelle of serieschakeling over is. We hebben in dit artikel al geleerd hoe we ze moeten berekenen.
Parallel-seriële aansluiting is van toepassing om de capaciteit, de batterij te verhogen of om ervoor te zorgen dat de toegepaste spanning de werkspanning van de condensator niet overschrijdt.
Verwante artikelen:
