Prawie wszystkie obwody elektryczne zawierają elementy pojemnościowe. Kondensatory są połączone ze sobą w obwód. Ich znajomość jest niezbędna zarówno podczas obliczeń, jak i podczas instalacji.
Przyłącze szeregowe
Kondensator, czyli w potocznym języku "pojemność", jest niezbędnym elementem każdego obwodu elektronicznego lub elektrycznego. Nawet w nowoczesnych gadżetach jest on obecny, choć w zmodyfikowanej formie.
Przypomnijmy, czym jest ten element radiowy. Jest to magazyn ładunków elektrycznych i energii, 2 przewodzące płyty, pomiędzy którymi znajduje się dielektryk. Gdy do płyt zostanie przyłożone źródło prądu stałego, przez krótki czas przez urządzenie popłynie prąd i zostanie ono naładowane do poziomu napięcia źródła. Jego pojemność jest wykorzystywana do rozwiązywania problemów technicznych.
Samo słowo powstało na długo przed wynalezieniem urządzenia. Termin ten powstał, gdy ludzie wierzyli, że elektryczność jest rodzajem cieczy i że można ją wlać do naczynia. W przypadku kondensatora jest to niefortunne, ponieważ Oznacza to, że urządzenie może pobierać tylko określoną ilość energii elektrycznej. Mimo że tak nie jest, termin ten pozostał niezmieniony.
Im większe są płyty i im mniejsza jest odległość między nimi, tym większa jest pojemność kondensatora. Jeśli jego osłony zostaną podłączone do przewodnika, nastąpi gwałtowne wyładowanie w tym przewodniku.
W koordynowanych centralach telefonicznych sygnały są wymieniane między urządzeniami za pomocą tej funkcji. Długość impulsów wymaganych dla poleceń takich jak: "podłączenie linii", "odpowiedź abonenta", "anulowanie", jest regulowana wartością pojemności kondensatorów zainstalowanych w obwodzie.
Jednostką pojemności jest 1 Farad. Ponieważ jest to duża wartość, stosuje się mikrofarady, pikofarady i nanofarady (µF, pF, nF).
W praktyce, łącząc je szeregowo, można zwiększyć wartość przyłożonego napięcia. W tym przypadku dwie zewnętrzne pokrywy zmontowanego systemu otrzymują przyłożone napięcie, a pokrywy znajdujące się wewnątrz są ładowane poprzez dystrybucję ładunku. Tę metodę stosuje się, gdy nie są dostępne niezbędne elementy, ale dostępne są części o innych wartościach znamionowych napięcia.
Obwód z dwoma kondensatorami połączonymi szeregowo pod napięciem 125 V można podłączyć do zasilania o napięciu 250 V.
O ile w przypadku prądu stałego kondensator stanowi przeszkodę ze względu na przerwę dielektryczną, to w przypadku prądu zmiennego jest inaczej. W przypadku prądów o różnej częstotliwości, podobnie jak w przypadku cewek i rezystorów, rezystancja kondensatora będzie się zmieniać. Prądy o wysokiej częstotliwości przechodzą przez nią dobrze, ale dla ich odpowiedników o niskiej częstotliwości tworzy ona barierę.
Radiowcy amatorzy mają na to sposób - zamiast do anteny podłączają do radia lampę o napięciu 220 V przez kondensator o pojemności 220-500pF. Odfiltrowuje on prąd o częstotliwości 50 Hz i przepuszcza prądy o wysokiej częstotliwości. Opór kondensatora można łatwo obliczyć, korzystając ze wzoru na opór pojemnościowy:RC =1/6*f*C.
Gdzie:
- Rc jest pojemnością, w omach;
- f - częstotliwość prądu, Hz;
- C - pojemność kondensatora, Ф;
- 6 jest zaokrąglone do liczby całkowitej 2π.
Jednak nie tylko napięcie przyłożone do obwodu można zmienić za pomocą podobnego obwodu. W ten sposób uzyskuje się zmiany pojemności w połączeniach szeregowych. Aby ułatwić zapamiętanie, wymyślili wskazówkę, że całkowita wartość pojemności uzyskana przez taki obwód jest zawsze mniejsza niż mniejsza z dwóch zawartych w łańcuchu.
Jeśli w ten sposób połączysz dwa elementy o tej samej pojemności, ich łączna wartość będzie równa połowie wartości każdego z nich. Obliczenie połączeń szeregowych kondensatorów można wykonać za pomocą poniższego wzoru:
Cpc = C1*C2/C1+C2,
Jeśli C1=110 pF, a C2=220 pF, to Cobsc = 110×220/110+220 = 73 pF.
Nie należy zapominać o prostocie i łatwości instalacji, a także o zapewnieniu wysokiej jakości działania zamontowanego urządzenia lub sprzętu. W połączeniach szeregowych kondensatory muszą mieć 1 wytwórcę. A jeśli części całego łańcucha pochodzą z tej samej partii produkcyjnej, nie będzie problemów z działaniem utworzonego obwodu.
Połączenie równoległe
Wyróżnia się akumulatory ładunku elektrycznego o stałej pojemności:
- ceramika;
- papier;
- mika;
- papier; mika; papier-metal;
- kondensatory elektrolityczne.
Dzielą się one na dwie grupy: niskonapięciowe i wysokonapięciowe. Są one stosowane w filtrach prostowniczych, do komunikacji między sekcjami obwodów o niskiej częstotliwości, w zasilaczach różnych urządzeń itp.
Istnieją również kondensatory o zmiennej pojemności. Są one stosowane w przestrajalnych obwodach oscylacyjnych w odbiornikach telewizyjnych i radiowych. Pojemność jest regulowana przez zmianę położenia płytek względem siebie.
Rozważmy połączenie kondensatorów, gdy ich wyprowadzenia są połączone parami. Takie połączenie jest odpowiednie dla 2 lub więcej elementów o tym samym napięciu. Nie wolno przekraczać napięcia znamionowego podanego na obudowie elementu. W przeciwnym razie nastąpi przebicie dielektryczne i element ulegnie uszkodzeniu. Kondensator może być jednak podłączony w obwodzie, w którym napięcie jest niższe niż napięcie znamionowe.
Łącząc kondensatory równolegle, można zwiększyć całkowitą pojemność. W niektórych zastosowaniach wymagana jest duża ilość zgromadzonego ładunku elektrycznego. Istniejące wskaźniki są niewystarczające, trzeba stosować równolegle i wykorzystywać to, co się ma pod ręką. Określenie całkowitej wartości powstałego połączenia jest proste. Aby to zrobić, wystarczy zsumować wartości wszystkich użytych elementów.
Aby obliczyć pojemności kondensatorów, należy skorzystać z następującego wzoru:
Cob = C1+C2, gdzie C1 i C2 są pojemnościami odpowiednich elementów.
Jeśli C1=20 pF i C2=30 pF, to Cobsc = 50 pF. Równolegle może być n elementów.
W praktyce takie połączenie jest stosowane w specjalnych urządzeniach używanych w systemach elektroenergetycznych i podstacjach. Umiejętność łączenia kondensatorów w celu zwiększenia ich pojemności pozwala połączyć je w kompletne bloki baterii.
W celu utrzymania równowagi mocy biernej zarówno w instalacjach zasilających, jak i w instalacjach odbiorczych, konieczne jest stosowanie urządzeń do kompensacji mocy biernej (RCCD). W celu zmniejszenia strat i regulacji napięcia sieciowego, przy obliczaniu urządzenia należy znać wartości rezystancji biernych kondensatorów zastosowanych w instalacji.
Konieczne może być obliczenie napięcia kondensatorów według wzoru. W tym przypadku przyjmiemy, że C=q/U, czyli stosunek ładunku do napięcia. Jeśli wartość ładunku to q, a pojemność to C, to podstawiając te wartości, możemy otrzymać szukaną liczbę. Ma on postać:
U=q/C.
Połączenie mieszane
Aby obliczyć obwód, który jest kombinacją powyższych kombinacji, wykonujemy następujące czynności. Najpierw należy poszukać kondensatorów w obwodzie złożonym, które są połączone ze sobą równolegle lub szeregowo. Zastępując je elementem równoważnym, otrzymujemy prostszy obwód. Następnie w nowym obwodzie wykonujemy te same operacje z odcinkami obwodu. Upraszczaj, aż pozostanie tylko połączenie równoległe lub szeregowe. Jak je obliczać, dowiedzieliśmy się już w tym artykule.
Połączenie równoległo-seryjne jest stosowane w celu zwiększenia pojemności baterii lub zapewnienia, że przyłożone napięcie nie przekroczy napięcia roboczego kondensatora.
Powiązane artykuły:
