Zdálo by se, proč je to nutné, protože pokud schéma zapojení naznačuje, že by měl být na daném místě v obvodu instalován kondenzátor 47 mikrofarad, pak jej vezmeme a vložíme. Ale musíte uznat, že v dílně i zapáleného elektrotechnika nemusí být kondenzátor s požadovaným výkonem!
Podobná situace může nastat při opravě jakéhokoli zařízení. Například je potřeba elektrolytický kondenzátor s kapacitou 1000 mikrofaradů a po ruce jsou pouze dva nebo tři na 470 mikrofaradů. Nastavit 470 mikrofarad, místo předepsaných 1000? Ne, to není vždy povoleno. Jak tedy být? Jet na rádiový trh na několik desítek kilometrů a koupit chybějící součástku?
Jak z této situace ven? Můžete připojit několik kondenzátorů a jako výsledek získat kapacitu, kterou potřebujeme. V elektronice existují dva způsoby připojení kondenzátorů: paralelní и sekvenční.
Ve skutečnosti to vypadá takto:
Schematické schéma paralelního zapojení
Schematické schéma sériového zapojení
Je také možné kombinovat paralelní a sériové zapojení. Ale v praxi to pro vás pravděpodobně nebude užitečné.
Jak vypočítat celkovou kapacitu připojených kondenzátorů?
K tomu nám pomůže pár jednoduchých vzorců. Neváhejte, pokud se věnujete elektronice, pak vám tyto jednoduché vzorce dříve či později pomohou.
Celková kapacita paralelně zapojených kondenzátorů:
С1 – kapacita prvního;
С2 – kapacita druhého;
С3 – kapacita třetího;
СN – kapacita N-tý kondenzátor;
Ccelkový je celková kapacita kompozitního kondenzátoru.
Jak vidíte, při paralelním zapojení kapacity stačí sečíst!
Varování! Všechny výpočty musí být provedeny ve stejných jednotkách. Pokud provádíme výpočty v mikrofaradech, musíte specifikovat kapacitu C1, C2 v mikrofaradech. Výsledek je také získán v mikrofaradech. Toto pravidlo je třeba dodržovat, jinak se nelze vyhnout chybám!
Abyste při převodu mikrofarad na pikofarady a nanofarady na mikrofarady neudělali chybu, musíte znát zkrácený zápis číselných hodnot. K tomu vám pomůže i tabulka. Označuje předpony používané pro krátký záznam a násobiče, se kterými můžete přepočítávat. Přečtěte si o tom více zde.
Kapacitu dvou kondenzátorů zapojených do série lze vypočítat pomocí jiného vzorce. Bude to trochu složitější:
Varování! Tento vzorec platí pouze pro dva kondenzátory! Pokud je jich více, bude vyžadován jiný vzorec. Je to více matoucí a ve skutečnosti to není vždy užitečné.
Nebo to samé, ale jasnější:
Pokud provedete několik výpočtů, uvidíte, že při sériovém zapojení bude výsledná kapacita vždy menší než ta nejmenší v tomto řetězci. Co to znamená? A to znamená, že pokud zapojíte kondenzátory s kapacitou 5, 100 a 35 pikofaradů do série, bude celková kapacita menší než 5.
V případě, že se pro sériové zapojení použijí kondenzátory stejné kapacity, tento těžkopádný vzorec magicky zjednodušuje a má podobu:
Tady místo dopisu M nastavit počet kondenzátorů a C1 je jeho kapacita.
Také stojí za to zapamatovat si jednoduché pravidlo:
Když jsou dva kondenzátory se stejnou kapacitou zapojeny do série, výsledná kapacita bude poloviční než kapacita každého z nich.
Pokud tedy zapojíte dva kondenzátory do série, každý s kapacitou 10 nanofarad, výsledkem bude 5 nanofarad.
Slova nepustíme do větru, ale zkontrolujeme kondenzátor měřením kapacity a v praxi potvrdíme správnost zde uvedených vzorců.
Vezměte dva filmové kondenzátory. Jeden pro 15 nanofaradů (0,015 mikrofaradů) a druhý pro 10 nanofaradů (0,01 mikrofaradů) Zapojme je do série. Nyní si vezměte multimetr Victor VC9805+ a změřte celkovou kapacitu dvou kondenzátorů. Zde je to, co dostaneme (viz foto).
Měření kapacity v sériovém zapojení
Kapacita kompozitního kondenzátoru byla 6 nanofaradů (0,006 mikrofaradů).
A nyní uděláme totéž, ale pro paralelní připojení. Zkontrolujme výsledek pomocí stejného testeru (viz foto).
Měření kapacity v paralelním zapojení
Jak vidíte, při paralelním zapojení se kapacita dvou kondenzátorů vyvinula a je 25 nanofaradů (0,025 mikrofaradů).
Co ještě potřebujete vědět, abyste správně zapojili kondenzátory?
Za prvé, nezapomeňte, že existuje další důležitý parametr, jako jmenovité napětí.
Když jsou kondenzátory zapojeny do série, napětí mezi nimi je distribuováno nepřímo úměrně jejich kapacitám. Proto má smysl při sériovém zapojení použít kondenzátory se jmenovitým napětím rovným tomu, které má kondenzátor, místo kterého dáme kompozitní.
Pokud jsou použity kondenzátory se stejnou kapacitou, pak se napětí mezi nimi rozdělí rovnoměrně.
Pro elektrolytické kondenzátory.
Při připojování elektrolytických kondenzátorů (elektrolytů) přísně pozor na polaritu! Při paralelním zapojení vždy připojte záporný pól jednoho kondenzátoru k zápornému pólu druhého a kladný pól ke kladnému.
Paralelní připojení elektrolytů
Schéma paralelního připojení
Při sériovém zapojení elektrolytů je situace opačná. Kladná svorka musí být připojena k záporné svorce. Ukazuje se něco jako sériové připojení baterií.
Sériové zapojení elektrolytů
Schéma sériového připojení
Nezapomeňte také na jmenovité napětí. Při paralelním zapojení musí mít každý ze zapojených kondenzátorů stejné jmenovité napětí, jako kdybychom do obvodu dali jeden kondenzátor. To znamená, že pokud potřebujete nainstalovat kondenzátor se jmenovitým napětím 35 voltů a kapacitou například 200 mikrofaradů, pak místo něj můžete paralelně zapojit dva kondenzátory 100 mikrofaradů a 35 voltů. Pokud má alespoň jeden z nich nižší jmenovité napětí (například 25 voltů), brzy selže.
Je žádoucí, aby pro kompozitní kondenzátor byly vybrány kondenzátory stejného typu (filmové, keramické, slídové, kovové papírové). Nejlepší by bylo, kdyby byly odebrány ze stejné šarže, protože v tomto případě bude rozptyl parametrů malý.
Možné je samozřejmě i smíšené (kombinované) zapojení, ale v praxi se nepoužívá (neviděl jsem). Výpočet kapacity se smíšeným zapojením obvykle jde těm, kteří řeší problémy ve fyzice nebo dělají zkoušky
Kdo se vážně zajímá o elektroniku, měl by určitě vědět, jak správně zapojit odpory a vypočítat jejich celkový odpor!
Otázky a odpovědi
Co je to kondenzátor a jeho hlavní vlastnosti
Kondenzátor je rádiová součástka, která funguje jako úložiště elektrické energie. Aby bylo jasnější, jak to funguje, můžete si to představit jako malou baterii. Značeno dvěma rovnoběžnými čarami.
Označení různých typů kondenzátorů na schématech. Nejčastěji selhávají elektrolytické kondenzátory, takže byste si měli pamatovat jejich označení
Hlavní charakteristikou jakéhokoli typu kondenzátoru je kapacita. Toto je množství náboje, které může uložit. Měří se ve faradech (zkráceně jednoduše písmeno F nebo F), nebo spíše v menších jednotkách:
- mikrofarad – uF 10-6 farad,
- nanofarad – nF se rovná 10-9 farad;
- pikofarad – pF je 10-12 farad.
Další důležitou charakteristikou je jmenovité napětí. Právě toto napětí zaručuje dlouhodobý bezproblémový provoz. Například 4700 uF 35 V, kde 35 V je jmenovité napětí 35 voltů.
U velkých kondenzátorů je kapacita a napětí vyznačeno na pouzdru.
Nedávejte kondenzátor do obvodu s vyšším napětím, než je na něm uvedeno. Jinak to rychle selže.
Místo 50voltových kondenzátorů můžete použít 25voltové kondenzátory. To je ale někdy nepraktické, protože ty určené pro vyšší napětí jsou dražší a jejich rozměry jsou větší.
Co to je a jak to funguje
V nejjednodušším případě se kondenzátor skládá ze dvou vodivých desek (desek) oddělených dielektrickou vrstvou.
Mezi deskami je vrstva dielektrika – materiálu, který špatně vede elektrický proud
Desky jsou napájeny stejnosměrným nebo střídavým proudem. V zásadě, pokud se šetří energie, spotřeba energie kondenzátoru je velká. S tím, jak se snižuje „kapacita plnění“. Při plném nabití nedochází k žádné spotřebě energie, zdroj energie se zdá být vypnutý.
V tomto okamžiku začne samotný kondenzátor vybíjet nahromaděný náboj. To znamená, že se dočasně stává jakýmsi zdrojem energie. Proto se přirovnává k baterii.
Kde a k čemu se používají?
Jak již bylo zmíněno, je obtížné najít obvod bez kondenzátorů. Používají se k řešení řady problémů:
- K vyhlazení přepětí. V tomto případě jsou umístěny na vstupu do zařízení, před mikroobvody, které vyžadují aktuální parametry.
- Ke stabilizaci výstupního napětí napájecích zdrojů. V takovém případě je musíte před odjezdem hledat.
Často můžete vidět elektrolytické válcové kondenzátory - Dotykový senzor (touchpady). V takových zařízeních je jednou z „desek“ kondenzátorů člověk. Nebo spíš jeho prst. Naše tělo má určitou vodivost. To je to, co se používá v dotykových senzorech.
- Nastavte požadovaný pracovní rytmus. Doba nabíjení pro kondenzátory různých kapacit je různá. V tomto případě zůstává cyklus nabíjení/vybíjení kondenzátoru konstantní. Toho se využívá v obvodech, kde je potřeba nastavit určitý pracovní rytmus.
- Paměťové buňky. Paměť počítačů, telefonů a dalších zařízení tvoří velké množství malých kondenzátorů. Pokud je obviněn, je sám; pokud je vybitý, je nulový.
- K „přetaktování“ motoru pomáhají startovací kondenzátory. Akumulují náboj, pak jej prudce vydávají a vytvářejí nezbytný „tlak“ ke zrychlení motoru.
- V baterkách. Princip je stejný. Nejprve se nahromadí náboj, pak se vyzáří, ale přemění se ve světlo.
Kondenzátory jsou běžné a jejich rozsah je široký. Je ale potřeba vědět, jak je správně zapojit.
Jak zapojit kondenzátory
V elektrotechnice existují dva hlavní typy spojení dílů – paralelní a sériové. Kondenzátory lze také připojit jedním z výše uvedených způsobů. Existuje také speciální – mostní uspořádání. Má vlastní oblast použití.
Paralelní zapojení kondenzátorů
V paralelním zapojení jsou všechny kondenzátory propojeny dvěma uzly. Abychom kondenzátory zapojili paralelně, zkroutíme jejich nohy do párů, zalisujeme je kleštěmi a poté je připájeme. Některé kondenzátory mají velké krabice (kelímky) a malé dráty. V tomto případě používáme dráty (jako na obrázku níže).
Pokud jsou kondenzátory elektrolytické, věnujte pozornost polaritě. Musí být “+” nebo “-“. Když jsou zapojeny paralelně, spojíme stejnojmenné závěry – plus na plus, mínus na mínus.
Výpočet celkové kapacity
Když jsou kondenzátory zapojeny paralelně, jejich jmenovitá kapacita se sečte. Stačí sečíst hodnoty všech souvisejících prvků, bez ohledu na to, kolik jich je. Dva, tři, pět, třicet. Jen sčítáme. Ale ujistěte se, že velikosti odpovídají. Přidejme například mikrofarad. Takže přeložíme všechny hodnoty v mikrofaradech a teprve poté shrneme.
Kdy se v praxi používá paralelní zapojení kondenzátorů? Například, když potřebujete vyměnit „suchý“ nebo vypálený, ale není vyžadována žádná nominální hodnota a není čas ani příležitost běžet do obchodu.
V tomto případě vybíráme z dostupných. V součtu by měly poskytnout potřebnou hodnotu. Všechny zkontrolujeme z hlediska provozuschopnosti a zapojíme podle výše uvedeného principu.
Příklad výpočtu
Například dva kondenzátory jsou zapojeny paralelně – 8 uF a 12 uF. Podle vzorce jednoduše sečteme jejich nominální hodnoty. Dostaneme 8 uF + 12 uF = 20 uF. To bude v tomto případě celková kapacita.
Sériové připojení
Spojení se nazývá sériové, když je výstup jednoho prvku připojen ke vstupu jiného prvku. Dá se přirovnat k vozíkům nebo řetězu žárovek. Kondenzátory jsou zapojeny do série podle stejného principu.
Při zapojování polárních elektrolytických “kondérů” je nutné hlídat dodržení polarity. Přivádíte plus prvního kondenzátoru do mínusu druhého a tak dále. Sestavte řetěz.
Existují nepolární (bipolární) elektrolytické kondenzátory. Při jejich zapojování není nutné dodržovat polaritu.
Jak určit kapacitu sériově zapojených kondenzátorů
Když jsou kondenzátory zapojeny do série, bude celková kapacita prvků menší než nejmenší hodnota v obvodu. To znamená, že kapacita sériově zapojených kondenzátorů klesá. To se může hodit i při opravách zařízení – často je potřeba vyměnit kondenzátory.
použití výše uvedeného vzorce pro výpočet není příliš pohodlné, takže se obvykle používá v převedené podobě:
Toto je vzorec dvou prvků. Jak se číslo zvyšuje, je to mnohem obtížnější. I když je vzácné najít více než dva kondenzátory v sérii.
Příklad výpočtu
Jaká je celková kapacita, pokud jsou kondenzátory 12uF a 8uF zapojeny do série? Uvažujeme: 12 * 8 / (12 + 
u96d 20/4,8 u4,8d XNUMX uF. To znamená, že takový řetězec odpovídá nominální hodnotě XNUMX mikrofaradů.
Jak vidíte, hodnota je menší než nejmenší hodnota v sekvenci. A pokud tímto způsobem připojíte dva stejné kondenzátory, bude výsledkem polovina jmenovité hodnoty. Počítejme například pro dvě kapacity 12 mikrofaradů.
Dostaneme: 12*12/(12+12)=144/24=6 uF. Hledáme 8 mikrofaradů. Uvažujeme: 8 * 8 / (8 + u64d 16/4 uXNUMXd XNUMX mikrofarady. Pravidlo se potvrdilo. Toto pravidlo lze použít při výběru nominálních hodnot.
Proč elektrolytické kondenzátory selhávají a co dělat
K opravě vadných elektronických zařízení často stačí najít a vyměnit oteklé kondenzátory. Faktem je, že jejich životnost je krátká – 1000-2000 tisíc hodin práce. Pak většinou selže a je potřeba ho vyměnit.
A není vyšší než jmenovité napětí při normálním napětí. To je způsobeno skutečností, že dielektrikum v kondenzátorech je obvykle kapalné. Kapalina se postupně odpařuje, mění se parametry a kondenzátor dříve nebo později nabobtná.
Elektrolytické kondenzátory mají na horní straně pouzdra speciální zářezy, aby se zabránilo výbuchu v případě poruchy.
Elektrolyt během provozu jen tak nevyschne. I jen čas od času. Jedná se o konstrukční prvek elektrolytických kondenzátorů. Proto byste neměli instalovat kondenzátory pájené ze starých obvodů nebo těch, které byly uloženy v dílně několik let (nebo desetiletí). Je lepší kupovat “čerstvé”, ale ověřte si datum výroby.
Je možné prodloužit životnost kondenzátorů? Možná. Musíme zlepšit odvod tepla. Čím méně se elektrolyt zahřívá, tím pomaleji schne. Neumisťujte proto zařízení do blízkosti topných těles.
Instalované radiátory pro zlepšení odvodu tepla
Za druhé, ujistěte se, že chladiče fungují dobře. Za třetí, pokud existuje několik částí, které se během provozu aktivně zahřívají, je nutné kondenzátory nějak chránit před teplotou.
Jak vybrat náhradu
Pokud musíte často měnit stejný kondenzátor, je lepší jej vyměnit za “výkonnější” – stejnou kapacitu, ale s vyšším napětím. Například místo 25V kondenzátoru vložte 35V kondenzátor.
Pamatujte, že výkonnější kondenzátory jsou větší. Ne všechny desky takovou výměnu umožňují.
Kondenzátor se stejnou kapacitou, ale určený pro vyšší napětí, má větší velikost
Můžete zapojit několik kondenzátorů se stejným napětím paralelně a zvolit jmenovité hodnoty, abyste získali požadovanou kapacitu. co to dá? Lepší odolnost proti zvlnění proudu, menší zahřívání a tím i delší životnost.
Co se stane, když vložíte větší kondenzátor?
Často je myšlenkou nahradit spálený nebo oteklý kondenzátor větším kondenzátorem. Přeci jen by se mělo méně topit. Takže to stále funguje. Kapacita nemá prakticky nic společného se stupněm zahřátí pouzdra. A nebude z toho žádný užitek.
Podle regulačních dokumentů je povolena odchylka v hodnotě kondenzátorů do 20%. Na toto číslo můžete sázet nad/pod. To však může vést ke změnám v provozu zařízení. Takže je lepší najít “nativní” denominaci. A nezapomeňte, že není vždy možné nainstalovat velkou kapacitu.
Je to možné, pokud je kondenzátor na vstupu a vyhlazuje proudové rázy. Zde je vhodná velká kapacita, pokud je dostatek místa pro instalaci. To rozhodně nelze udělat tam, kde kondenzátor funguje jako filtr, který odřízne dané frekvence.
Můžete přepnout na stejný výkon, ale o něco vyšší napětí. To dává smysl. Ale rozměry takového kondenzátoru budou mnohem větší. Ne všechny desky jej budou moci nainstalovat. A nezapomeňte, že tělo by nemělo přijít do kontaktu s jinými částmi.
Pokles napětí a celková kapacita
Kapacita kondenzátoru je hodnota, která určuje množství náboje, které je schopen v sobě uložit. Výraz vypadá takto:
Zde q je náboj akumulovaný mezi deskami kondenzátoru, U je napětí, které je na ně aplikováno.
Výše uvedený vzorec je obecný případ. V praxi existuje řada dalších proměnných, které je třeba vzít v úvahu při výpočtu kapacity kondenzátoru:
- E0 – elektrická konstanta, rovna 8,85 * 10-12 F / m,
- E je dielektrická konstanta média, ve kterém jsou umístěny desky kondenzátoru,
- S je oblast jejich průsečíku,
- d je vzdálenost mezi deskami.
Standardní model kondenzátoru má následující tvar.
Opláštění je obvykle vyrobeno z tenkého hliníkového plechu a srolováno do role. To se provádí za účelem zvětšení jejich plochy, protože tímto způsobem se kapacita kondenzátoru mnohem zvětší.
Jmenovité a maximální napětí zařízení závisí na volbě dielektrika instalovaného výrobcem mezi desky kondenzátoru. To zase určuje měřítko. Pokud je na desky aplikován nadměrný potenciálový rozdíl, pak intenzita pole mezi nimi překročí přípustnou úroveň a dojde k průrazu dielektrika.
Tato situace je zvláště škodlivá pro elektrolytické kondenzátory a superkondenzátory. V případě poruchy zařízení částečně nebo úplně ztratí schopnost akumulovat náboj, po kterém se stane nepoužitelným.
Když jsou různé kondenzátory zapojeny do série a paralelně, jejich charakteristiky se výrazně mění. Tato vlastnost těchto dílů je aktivně využívána elektrotechniky a radioamatéry. Znalost principů konektivity jim umožňuje produktivněji vyvíjet nová zařízení.
