Конденсаторы на схеме: Принцип работы и маркировка конденсаторов ⋆ diodov.net

Конденсатор (capacitor, cap) — это маленький «аккумулятор», который быстро заряжается при наличии напряжения вокруг него и быстро разряжается обратно, когда напряжения недостаточно для удержания заряда.

Основной характеристикой конденсатора является ёмкость. Она обозначается символом C, единица её измерения — Фарад. Чем больше ёмкость, тем больший заряд может удерживать конденсатор при заданном напряжении. Также чем больше ёмкость, тем меньше скорость зарядки и разрядки.

Типичные значения, применяемые в микроэлектронике: от десятков пикофарад (pF, пФ = 0,000000000001 Ф) до десятков микрофарад (μF, мкФ = 0,000001 Ф). Самые распространённые типы конденсаторов: керамический и электролитический. Керамические меньше по размеру и обычно имеют ёмкость до 1 мкФ; им всё равно какой из контактов будет подключен к плюсу, а какой — к минусу. Электролитические конденсаторы имеют ёмкости от 100 пФ и они полярны: к плюсу должен быть подключен конкретный контакт. Ножка, соответствующая плюсу, делается длинее.

Конденсатор представляет собой две пластины, разделённые слоем диэлектрика. Пластины скапливают заряд: одна положительный, другая отрицательный; тем самым внутри создаётся напряжение. Изолирующий диэлектрик не даёт внутреннему напряжению превратиться во внутренний ток, который бы уравнял пластины.

Зарядка и разрядка

Рассмотрим такую схему:

Пока переключатель находится в положении 1, на конденсаторе создаётся напряжение — он заряжается. Заряд Q на пластине в определённый момент времени расчитывается по формуле:

C — ёмкость, e — экспонента (константа ≈ 2.71828), t — время с момента начала зарядки. Заряд на второй пластине по значению всегда точно такой же, но с противоположным знаком. Если резистор R убрать, останется лишь небольшое сопротивление проводов (оно и станет значением R) и зарядка будет происходить очень быстро.

Изобразив функцию на графике, получим такую картину:

Как видно, заряд растёт не равномерно, а обратно-экспоненциально. Это связанно с тем, что по мере того, как заряд копится, он создаёт всё большее и большее обратное напряжение V_c, которое «сопротивляется» V_in.

Заканчивается всё тем, что V_c становится равным по значению V_in и ток перестаёт течь вовсе. В этот момент говорят, что конденсатор достиг точки насыщения (equilibrium). Заряд при этом достигает максимума.

Вспомнив Закон Ома, мы можем изобразить зависимость силы тока в нашей цепи при зарядке конденсатора.

Теперь, когда система находится в равновесии, поставим переключатель в положение 2.

На пластинах конденсатора заряды противоположных знаков, они создают напряжение — появляется ток через нагрузку (Load). Ток пойдёт в противоположном направлении, если сравнивать с направлением источника питания. Разрядка тоже будет происходить наоборот: сначала заряд будет теряться быстро, затем, с падением напряжения создаваемого им же, всё медленее и медленее. Если за Q₀ обозначить заряд, который был на конденсаторе изначально, то:

Эти величины на графике выглядят следующим образом:

Опять же, через некоторое время система придёт в состояние покоя: весь заряд потеряется, напряжение исчезнет, течение тока прекратится.

Если снова воспользоваться переключателем, всё начнётся по кругу. Таким образом конденсатор ничего не делает кроме как размыкает цепь когда напряжение постоянно; и «работает», когда напряжение резко меняется. Это его свойство и определяет когда и как он применяется на практике.

Применение на практике

Среди наиболее распространённых в микроэлектронике можно выделить такие шаблоны:

1. Резервный конденсатор (bypass cap) — для уменьшения ряби напряжения питания

2. Фильтрующий конденсатор (filter cap) — для разделения постоянной и изменяющейся составляющих напряжения, для выделения сигнала

Резервный конденсатор

Многие схемы расчитаны на получение постоянного, стабильного питания. Например 5 В. Их им поставляет источник питания. Но идеальных систем не существует и в случае резкого изменения потребления тока устройством, например когда включается компонент, источник питания не успевает «отреагировать» моментально и происходит кратковременный спад напряжения. Кроме того, в случаях когда провод от источника питания до схемы достаточно длинный, он начинает работать как антенна и тоже вносить нежелательный шум в уровень напряжения.

Обычно отклонение от идеального напряжения не превышает тысячной доли вольта и это являние абсолютно незначительно, если речь идёт о питании, например, светодиодов или электродвигателя. Но в логических цепях, где переключение логического нуля и логической единицы происходит на основе изменения малых напряжений, шумы питания могут быть ошибочно приняты за сигнал, что приведёт к неверному переключению, которое по принципу домино поставит систему в непредсказуемое состояние.

Для предотвращения таких сбоев, непосредственно перед схемой ставят резервный конденсатор

В моменты, когда напряжение полное, конденсатор заряжается до насыщения и становится запасом резервного заряда. Как только уровень напряжения на линии падает, резервный конденсатор выступает в роли быстрой батарейки, отдавая накопленный ранее заряд, чтобы заполнить пробел пока ситуация не нормализуется. Такая помощь основному источнику питания происходит огромное количество раз ежесекундно.

Если рассуждать с другой точки зрения: конденсатор выделяет из постоянного напряжения переменную составляющую и пропуская её через себя, уводит её с линии питания в землю. Именно поэтому резервный конденсатор также называют «bypass capacitor».

В итоге, сглаженное напряжение выглядит так:

Типичный конденсаторы, который используется для этих целей — керамические, номиналом 10 или 100 нФ. Большие электролитические слабо подходят на эту роль, т.к. они медленее и не смогут быстро отдавать свой заряд в этих условиях, где шум обладает высокой частотой.

В одном устройстве резервные конденсаторы могут присутствовать во множестве мест: перед каждой схемой, представляющей собой самостоятельную единицу. Так, например, на Arduino уже есть резервные конденсаторы, которые обеспечивают стабильную работу процессора, но перед питанием подключаемого к нему LCD экрана должен быть установлен свой собственный.

Фильтрующий конденсатор

Фильтрующий конденсатор используется для снятия сигнала с сенсора, который передаёт его в форме изменяющегося напряжения. Примерами таких сенсоров являеются микрофон или активная Wi-Fi антенна.

Рассмотрим схему подключения электретного микрофона. Электретный микрофон — самый распространённый и повсеместный: именно такой применяется в мобильных телефонах, в компьютерных аксессуарах, системах громкой связи.

Для своей работы микрофон требует питания. В состоянии тишины, его сопротивление велико и составляет десятки килоом. Когда на него воздействует звук, затвор встроенного внутри полевого транзистора открывается и микрофон теряет внутреннее сопротивление. Потеря и восстановление сопротивления происходит много раз ежесекундно и соответствует фазе звуковой волны.

На выходе нам интересно напряжение только в те моменты, когда звук есть. Если бы не было конденсатора C, на выход всегда бы дополнительно воздействовало постоянное напряжение питания. C блокирует эту постоянную составляющую и пропускает только отклонения, которые и соответствуют звуку.

Слышимый звук, который нам и интересен, находится низкочастотном диапазоне: 20 Гц – 20 кГц. Чтобы выделить из напряжения именно сигнал звука, а не высокочастотные шумы питания, в качестве C используется медленный электролитический конденсатор номиналом 10 мкФ. Если был бы использован быстрый конденсатор, например, на 10 нФ, на выход прошли бы сигналы, не связанные со звуком.

Обратите внимание, что выходной сигнал поставляется в виде отрицательного напряжения. То есть при соединении выхода с землёй, ток потечёт из земли к выходу. Пиковые значения напряжения в случае с микрофоном составляют десятки милливольт. Чтобы перевернуть напряжение обратно и увеличить его значение, выход V_out обычно подключают к операционному уселителю.

Соединение конденсаторов

Если сравнивать с соединением резисторов, расчёт итогового номинала конденсаторов выглядит наоборот.

При параллельном соединении суммарная ёмкость суммируется:

При последовательном соединении, итоговая ёмкость расчитывается по формуле:

Если конденсатора всего два, то при последовательном соединении:

В частном случае двух одинаховых конденсаторов суммарная ёмкость последовательного соединения равна половине ёмкости каждого.

Предельные характеристики

В документации на каждый конденсатор указано максимальное допустимое напряжение. Его превышение может привести к пробою диэлектрика и взрыву конденсатора. Для электролитических конденсаторов обязательно должна быть соблюдена полярность. В противном случае либо вытечет электролит, либо опять же будет взрыв.

Условные обозначения конденсаторов

Основным параметром конденсатора является его номинальная емкость, измеряемая в фарадах ( Ф ) микрофарадах ( мкФ ) или пикофарадах ( пФ ).

Допустимые отклонения емкости конденсатора от номинального значения указаны в стандартах и определяют класс его точности. Для конденсаторов, как и для сопротивлений, чаще всего применяются три класса точности I ( E24 ), II ( Е12 ) и III ( E6 ), соответствующие допускам ±5 %, ±10 % и ±20 %.

Конденсаторы

По виду изменения емкости конденсаторы делятся на изделия с постоянной емкостью, переменной и саморегулирующиеся. Номинальная емкость указывается на корпусе конденсатора. Для сокращения записи применяется специальное кодирование:

• П – пикофарады – пФ
• Н – одна нанофарада
• М – микрофарад – мкФ

Ниже в качестве примера приводятся кодированные обозначения конденсаторов:

• 51П – 51 пФ
• 5П1 – 5,1 пФ
• h2 – 100 пФ
• 1Н – 1000 пФ
• 1Н2 – 1200 пФ
• 68Н – 68000 пФ = 0,068 мкФ
• 100Н – 100 000 пФ = 0,1 мкФ
• МЗ – 300 000 пФ = 0,3 мкФ
• 3М3 – 3,3 мкФ
• 10М – 10 мкФ

Числовые значения ёмкостей 130 пФ и 7500 пФ
целые числа ( от 0 до 9999 пФ )

Конструкции конденсаторов постоянной емкости и материал, из которого они изготовляются, определяются их назначением и диапазоном рабочих частот.

Высокочастотные конденсаторы имеют большую стабильность, заключающуюся в незначительном изменении емкости при изменении температуры, малые допустимые отклонения емкости от номинального значения, небольшие размеры и вес. Они бывают керамическими (типов КЛГ, КЛС, КМ, КД, КДУ, КТ, КГК, КТП и др.), слюдяными ( КСО, КГС, СГМ ), стеклокерамическими ( СКМ ), стеклоэмалевыми ( КС ) и стеклянными ( К21У ).

Конденсатор с дробной ёмкостью
от 0 до 9999 Пф

Для цепей постоянного, переменного и пульсирующего токов низкой частоты требуются конденсаторы с большими емкостями, измеряемыми тысячами микрофарад. В связи с этим выпускаются бумажные (типов БМ, КБГ ), металлобумажные ( МБГ, МБМ ), электролитические ( КЭ , ЭГЦ, ЭТО, К50, К52, К53 и др.) и пленочные ( ПМ, ПО, К73, К74, К76 ) конденсаторы.

Конструкции конденсаторов постоянной емкости разнообразны. Так, слюдяные, стеклоэмалевые, стеклокерамические и отдельные типы керамических конденсаторов имеют пакетную конструкцию. В них обкладки, выполненные из металлической фольги или в виде металлических пленок, чередуются с пластинами из диэлектрика (например, слюды).

Емкость конденсатора 0,015 мкФ

Конденсатор с ёмкостью 1 мкФ

Для получения значительной емкости формируют пакет из большого числа таких элементарных конденсаторов. Электрически соединяют между собой все верхние обкладки и отдельно – нижние. К местам соединений припаивают проводники, служащие выводами конденсатора. Затем пакет спрессовывают и помещают в корпус.

Применяется и дисковая конструкция керамических конденсаторов. Роль обкладок в них выполняют металлические пленки, нанесенные на обе стороны керамического диска. Бумажные конденсаторы часто имеют рулонную конструкцию. Полосы алюминиевой фольги, разделенные бумажными лентами с высокими диэлектрическими свойствами, свертываются в рулон. Для получения большой емкости рулоны соединяют друг с другом и помещают в герметичный корпус.

В электролитических конденсаторах диэлектрик представляет собой оксидную пленку, наносимую на алюминиевую или танталовую пластинку, являющуюся одной из обкладок конденсатора, вторая обкладка – электролит.

Электролитический конденсатор 20,0 × 25В

Металлический стержень ( анод ) должен подключаться к точке с более высоким потенциалом, чем соединенный с электролитом корпус конденсатора ( катод ). При невыполнении этого условия сопротивление оксидной пленки резко уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через конденсатор, и может вызвать его разрушение.

Такую конструкцию имеют электролитические конденсаторы типа КЭ. Выпускаются также электролитические конденсаторы с твердым электролитом ( типа К50 ).

Проходной конденсатор

Конденсатор переменной ёмкости от 9 пФ до 270 пФ

Площадь перекрытия пластин или расстояние между ними у конденсаторов переменной емкости можно изменять различными способами. При этом меняется и емкость конденсатора. Одна из возможных конструкций конденсатора переменной емкости ( КПЕ ) изображена на рисунке справа.

Конденсатор переменной ёмкости от 9 пФ до 270 пФ

Здесь емкость изменяется путем различного расположения роторных (подвижных) пластин относительно статорных (неподвижных). Зависимость изменения емкости от угла поворота определяется конфигурацией пластин. Величина минимальной и максимальной емкости зависит от площади пластин и расстояния между ними. Обычно минимальная емкость Смин, измеряемая при полностью выведенных роторных пластинах, составляет единицы (до 10 – 20) пикофарад, а максимальная емкость Смакс, измеряемая при полностью выведенных роторных пластинах, – сотни пикофарад.

В радиоаппаратуре часто используются блоки КПЕ, скомпонованные из двух, трех и более конденсаторов переменной емкости, механически связанных друг с другом.

Конденсатор переменной ёмкости от 12 пФ до 497 пФ

Благодаря блокам КПЕ можно изменять одновременно и на одинаковую величину емкость различных цепей устройства.

Разновидностью КПЕ являются подстроечные конденсаторы. Их емкость так же, как и сопротивление подстроечных резисторов, изменяют лишь с помощью отвертки. В качестве диэлектрика в таких конденсаторах могут использоваться воздух или керамика.

Конденсатор подстроечный от 5 пФ до 30 пФ

На электрических схемах конденсаторы постоянной емкости обозначаются двумя параллельными отрезками, символизирующими обкладки конденсатора, с выводами от их середин. Рядом указывают условное буквенное обозначение конденсатора – букву С (от лат. Capacitor – конденсатор).

После буквы С ставится порядковый номер конденсатора в данной схеме, а рядом через небольшой интервал пишется другое число, указывающее на номинальное значение емкости.

Емкость конденсаторов от 0 до 9999 пФ указывают без единицы измерения, если емкость выражена целым числом , и с единицей измерения – пФ, если емкость выражена дробным числом.

Подстроечные конденсаторы

Емкость конденсаторов от 10 000 пФ (0,01 мкФ) до 999 000 000 пФ (999 мкФ) указывают в микрофарадах в виде десятичной дроби либо как целое число, после которого ставят запятую и нуль. В обозначениях электролитических конденсаторов знаком «+» помечается отрезок, соответствующий положительному выводу – аноду, и после знака «х» – номинальное рабочее напряжение.

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ) обозначаются двумя параллельными отрезками, перечеркнутыми стрелкой.

Если необходимо, чтобы к данной точке устройства подключались именно роторные пластины, то на схеме они обозначаются короткой дугой. Рядом указываются минимальный и максимальный пределы изменения емкости.

В обозначении подстроечных конденсаторов параллельные линии пересекаются отрезком с короткой черточкой, перпендикулярной одному из его концов.

конденсаторов – learn.sparkfun.com

Введение

Конденсатор – это двухконтактный электрический компонент. Наряду с резисторами и катушками индуктивности, они являются одним из самых фундаментальных пассивных компонентов, которые мы используем. Вам бы очень хотелось найти схему, в которой у не было конденсатора.

Что делает конденсаторы особенными, так это их способность хранить энергию ; они как полностью заряженный электрический аккумулятор. Caps , как мы обычно называем их, имеют все виды критических применений в цепях. Общие области применения включают локальное накопление энергии, подавление скачков напряжения и сложную фильтрацию сигналов.

В этом уроке

В этом уроке мы рассмотрим все виды конденсаторных тем, в том числе:

• Как сделан конденсатор
• Как работает конденсатор
• Единицы емкости
• Типы конденсаторов
• Как распознать конденсаторы
• Как емкость объединяется последовательно и параллельно
• Применение обычных конденсаторов

Рекомендуемое Чтение

Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники.Прежде чем перейти к этому уроку, сначала прочитайте (хотя бы скимминг):

Символы и Единицы

Условные обозначения

Существует два распространенных способа нарисовать конденсатор на схеме. У них всегда есть две клеммы, которые продолжают подключаться к остальной части цепи. Символ конденсаторов состоит из двух параллельных линий, которые являются либо плоскими, либо изогнутыми; обе линии должны быть параллельны друг другу, закрыты, но не касаться друг друга (на самом деле это представляет собой способ изготовления конденсатора.Трудно описать, просто показать:

(1) и (2) являются символами стандартной конденсаторной цепи. (3) является примером символов конденсаторов в действии в цепи регулятора напряжения.

Символ с изогнутой линией (# 2 на фото выше) указывает, что конденсатор поляризован, то есть, вероятно, это электролитический конденсатор. Подробнее об этом в разделе «Типы конденсаторов» этого руководства.

Каждый конденсатор должен сопровождаться именем – C1, C2 и т. Д., – и ценность. Значение должно указывать емкость конденсатора; сколько у него фарадов. Кстати о фарадах …

Емкостные Единицы

Не все конденсаторы созданы равными. Каждый конденсатор имеет определенную емкость. Емкость конденсатора говорит вам , сколько заряда он может хранить , чем больше емкость, тем больше емкость для хранения заряда. Стандартная единица емкости называется Фарад , что сокращенно F .

Оказывается, что фарад – это лот емкостью , даже 0,001F (1 милифарад – 1мФ) – большой конденсатор. Обычно вы видите конденсаторы в диапазоне от пико- (10 ^-12 ) до микрофарад (10 ^-6 ).

Когда вы попадаете в диапазон емкости от Фарада до Килофарада, вы начинаете говорить о специальных крышках, называемых конденсаторами super или ultra .

Теория конденсаторов

Примечание : материал на этой странице не является абсолютно критичным для начинающих электронщиков, и он становится немного сложнее к концу. Мы рекомендуем прочитать раздел «Как изготавливается конденсатор», остальные, вероятно, можно пропустить, если у вас болит голова.

Как сделан конденсатор

Схематический символ для конденсатора на самом деле очень похож на то, как он сделан.Конденсатор создан из двух металлических пластин и изолирующего материала, называемого диэлектриком . Металлические пластины расположены очень близко друг к другу, параллельно, но диэлектрик расположен между ними, чтобы они не соприкасались.

Ваш стандартный конденсаторный сэндвич: две металлические пластины, разделенные изолирующим диэлектриком.

Диэлектрик может быть изготовлен из всех видов изоляционных материалов: бумаги, стекла, резины, керамики, пластика или чего-либо, что будет препятствовать протеканию тока.

Пластины изготовлены из проводящего материала: алюминия, тантала, серебра или других металлов. Каждый из них подключен к клеммному проводу, который в конечном итоге подключается к остальной части цепи.

Емкость конденсатора – сколько у него фарад – зависит от его конструкции. Большая емкость требует большего конденсатора. Пластины с большей площадью поверхности перекрытия обеспечивают большую емкость, в то время как большее расстояние между пластинами означает меньшую емкость. Материал диэлектрика даже влияет на количество фарадов в кепке.Общая емкость конденсатора может быть рассчитана по уравнению:

, где ε _r – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (постоянное значение, определяемое диэлектрическим материалом), A – это площадь области, в которой пластины перекрывают друг друга, и d – расстояние между пластинами.

Как работает конденсатор

Электрический ток – это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют для зажигания, или вращения, или для того, что они делают.Когда ток течет в конденсатор, заряды «залипают» на пластинах, потому что они не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны – отрицательно заряженные частицы – всасываются в одну из пластин, и она становится в целом отрицательно заряженной. Большая масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивает, как заряды на другой пластине, делая ее положительно заряженной.

Положительные и отрицательные заряды на каждой из этих пластин притягивают друг друга, потому что это то, что делают противоположные заряды.Но, когда диэлектрик сидит между ними, сколько бы они ни захотели собраться вместе, заряды навсегда застрянут на пластине (пока им не будет куда еще идти). Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на электрическую потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на таком конденсаторе, колпачок накапливает электрическую энергию так же, как аккумулятор может накапливать химическую энергию.

Зарядка и разрядка

Когда положительные и отрицательные заряды сливаются на пластинах конденсатора, конденсатор становится заряженным .Конденсатор может сохранять свое электрическое поле – удерживать заряд – потому что положительные и отрицательные заряды на каждой из пластин притягивают друг друга, но никогда не достигают друг друга.

В какой-то момент пластины конденсаторов будут настолько заряжены, что просто не смогут больше их принимать. На одной пластине достаточно отрицательных зарядов, чтобы они могли отразить любые другие, которые пытаются присоединиться. Именно здесь в игру вступает емкость конденсатора емкостью (Фарад), которая сообщает вам максимальное количество заряда, которое может хранить крышка.

Если в цепи создан путь, который позволяет зарядам найти другой путь друг к другу, они покинут конденсатор, и он разряжает .

Например, в приведенной ниже схеме батарею можно использовать для наведения электрического потенциала через конденсатор. Это приведет к тому, что на каждой из пластин будут накапливаться равные, но противоположные заряды, пока они не станут настолько полными, что больше не будут отталкивать ток. Светодиод, установленный последовательно с крышкой, может обеспечить путь для тока, а энергия, накопленная в конденсаторе, может быть использована для кратковременного освещения светодиода.

Расчет заряда, напряжения и тока

Емкость конденсатора – сколько фарад у него есть – говорит вам, сколько заряда он может хранить. Сколько заряда конденсатора составляет , который в настоящее время хранится в , зависит от разности потенциалов (напряжения) между его пластинами. Это соотношение между зарядом, емкостью и напряжением можно смоделировать с помощью следующего уравнения:

Заряд (Q), хранящийся в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).

Емкость конденсатора всегда должна быть постоянной, известной величиной. Таким образом, мы можем отрегулировать напряжение, чтобы увеличить или уменьшить заряд крышки. Больше напряжения означает больше заряда, меньше напряжения … меньше заряда.

Это уравнение также дает нам хороший способ определить значение одного фарада. Один фарад (F) – это способность хранить одну единицу энергии (кулоны) на каждый вольт.

Расчетный ток

Мы можем сделать еще одно уравнение заряда / напряжения / емкости, чтобы выяснить, как емкость и напряжение влияют на ток, потому что ток – это -скорость потока заряда.Суть отношения конденсатора к напряжению и току такова: величина тока через конденсатор зависит как от емкости, так и от того, насколько быстро напряжение растет или падает . Если напряжение на конденсаторе быстро возрастает, через конденсатор будет индуцироваться большой положительный ток. Более медленный рост напряжения на конденсаторе равняется меньшему току через него. Если напряжение на конденсаторе стабильное и неизменное, ток не пройдет через него.

(Это уродливо и входит в исчисление. Это не все, что нужно, пока вы не приступите к анализу во временной области, разработке фильтров и другим грубым вещам, поэтому переходите к следующей странице, если вам не нравится это уравнение .) Уравнение для расчета тока через конденсатор:

Часть этого уравнения в dV / dt является производной (причудливый способ сказать мгновенную скорость ) напряжения во времени, это эквивалентно выражению “как быстро напряжение растет или падает в этот самый момент”.Большой вывод из этого уравнения состоит в том, что если напряжение устойчиво , производная равна нулю, что означает, что ток также равен нулю . Вот почему ток не может течь через конденсатор, поддерживающий постоянное напряжение постоянного тока.

Типы конденсаторов

Существуют всевозможные типы конденсаторов, каждый с определенными характеристиками и недостатками, которые делают его лучше для одних приложений, чем для других.

При выборе типов конденсаторов необходимо учитывать несколько факторов:

• Размер – Размер как с точки зрения физического объема и емкости.Обычно конденсатор является самым большим компонентом в цепи. Они также могут быть очень маленькими. Большая емкость обычно требует большего конденсатора.
• Максимальное напряжение – Каждый конденсатор рассчитан на максимальное напряжение, которое может быть пропущено через него. Некоторые конденсаторы могут быть рассчитаны на 1,5 В, другие могут быть рассчитаны на 100 В. Превышение максимального напряжения обычно приводит к разрушению конденсатора.
• Ток утечки – Конденсаторы не идеальны.Каждый колпачок склонен пропускать небольшое количество тока через диэлектрик от одного контакта к другому. Эта крошечная потеря тока (обычно наноампер или меньше) называется утечкой. Утечка приводит к тому, что энергия, накопленная в конденсаторе, медленно, но обязательно стекает.
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) – Клеммы конденсатора не являются на 100% проводящими, они всегда будут иметь небольшое сопротивление (обычно менее 0,01 Ом). Это сопротивление становится проблемой, когда через крышку проходит большой ток, что приводит к потере тепла и мощности.
• Допуск – Конденсаторы также не могут иметь точную и точную емкость. Каждая крышка будет рассчитана на их номинальную емкость, но, в зависимости от типа, точное значение может варьироваться от ± 1% до ± 20% от желаемого значения.

Керамические конденсаторы

Наиболее часто используемым и производимым конденсатором является керамический конденсатор. Название происходит от материала, из которого сделан их диэлектрик.

Керамические конденсаторы обычно бывают как физически, так и емкостными. малы .Трудно найти керамический конденсатор намного больше, чем 10 мкФ. Керамический колпачок для поверхностного монтажа обычно находится в крошечной упаковке 0402 (0,4 мм х 0,2 мм), 0603 (0,6 мм х 0,3 мм) или 0805. Сквозные керамические колпачки обычно выглядят как маленькие (обычно желтые или красные) лампочки с двумя выступающими клеммами.

Две крышки в сквозном, радиальном корпусе; крышка 22 пФ слева и 0,1 мкФ справа. Посередине – крошечная крышка для поверхностного монтажа 0,1 мкФ 0603.

По сравнению со столь же популярными электролитическими крышками, керамика является почти почти идеальным конденсатором (намного более низкие значения ESR и токи утечки), но их небольшая емкость может быть ограничивающей.Они, как правило, самый дешевый вариант тоже. Эти заглушки хорошо подходят для высокочастотных соединений и развязки.

Алюминий и тантал Электролитик

Очень похоже на то, что параллельно добавлять резисторы очень сложно, конденсаторы становятся забавными, когда их помещают в серию серии . Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов N является обратной величиной суммы всех обратных емкостей.

Если у вас есть только двух конденсаторов последовательно, вы можете использовать метод “product-over-sum” для расчета общей емкости:

Если еще больше уточнить это уравнение, если у вас есть двух конденсаторов с равными значениями в серии , общая емкость равна половине их значения.Например, два суперконденсатора 10F, соединенных последовательно, будут давать общую емкость 5F (это также будет иметь преимущество, заключающееся в удвоении номинального напряжения всего конденсатора, с 2,5 до 5 В).

Примеры применения

Существует множество приложений для этого изящного маленького (на самом деле они довольно большого) пассивного компонента. Чтобы дать вам представление об их широком спектре использования, вот несколько примеров:

Конденсаторы развязывающие (байпасные)

Многие конденсаторы, которые вы видите в цепях, особенно с интегральной схемой, разъединяются.Задача развязывающего конденсатора состоит в подавлении высокочастотного шума в сигналах источника питания. Они снимают крошечные колебания напряжения, которые в противном случае могут быть вредными для чувствительных микросхем, из источника питания.

В некотором смысле развязывающие конденсаторы действуют как очень маленький локальный источник питания для интегральных схем (почти как источник бесперебойного питания для компьютеров). Если источник питания очень временно сбрасывает свое напряжение (что на самом деле является довольно распространенным явлением, особенно когда цепь, к которой он подключен, постоянно переключает требования к нагрузке), развязывающий конденсатор может кратковременно подавать питание при правильном напряжении.Вот почему эти конденсаторы также называют байпас крышки; они могут временно действовать как источник питания, в обход источника питания .

Разъединяющие конденсаторы подключаются между источником питания (5 В, 3,3 В и т. Д.) И землей. Для обхода источника питания нередко используют два или более конденсатора с разными значениями, даже разных типов, потому что некоторые значения конденсаторов будут лучше, чем другие, при фильтрации определенных частот шума.

В этой схеме используются три развязывающих конденсатора, чтобы помочь уменьшить шум в источнике напряжения акселерометра.Два керамических 0,1 мкФ и один танталовый электролитический 10 мкФ разделенный режим развязки.

Хотя кажется, что это может создать короткое замыкание от источника питания к земле, через конденсатор на землю могут проходить только высокочастотные сигналы. Сигнал постоянного тока поступит на ИС, как и нужно. Другая причина, по которой они называются конденсаторами байпаса, заключается в том, что высокие частоты (в диапазоне кГц-МГц) обходят микросхему и вместо этого проходят через конденсатор, чтобы попасть на землю.

При физическом размещении развязывающих конденсаторов они всегда должны быть расположены как можно ближе к ИС.Чем дальше они, тем менее эффективными они будут.

Вот схема физической схемы из схемы выше. Крошечная черная микросхема окружена двумя конденсаторами емкостью 0,1 мкФ (коричневые колпачки) и одним электролитическим танталовым конденсатором емкостью 10 мкФ (высокая, черная / серая прямоугольная крышка).

Чтобы следовать хорошей инженерной практике, всегда добавляйте хотя бы один развязывающий конденсатор к каждой микросхеме. Обычно 0,1 мкФ является хорошим выбором, или даже добавьте 1 мкФ или 10 мкФ крышки. Это дешевое дополнение, которое помогает убедиться, что микросхема не подвергается большим провалам или скачкам напряжения.

Фильтр питания

Диодные выпрямители

могут использоваться для преобразования переменного напряжения, выходящего из вашей стены, в постоянное напряжение, требуемое большинством электроники. Но одни только диоды не могут превратить сигнал переменного тока в чистый сигнал постоянного тока, им нужна помощь конденсаторов! Добавив параллельный конденсатор к мостовому выпрямителю, выпрямленный сигнал будет выглядеть так:

Может быть превращен в почти постоянный сигнал постоянного тока, например:

Конденсаторы

– это упрямые компоненты, они всегда будут пытаться противостоять внезапным изменениям напряжения.Конденсатор фильтра будет заряжаться при увеличении выпрямленного напряжения. Когда выпрямленное напряжение, поступающее в крышку, начинает стремительно снижаться, конденсатор получает доступ к банку накопленной энергии и очень медленно разряжается, подавая энергию на нагрузку. Конденсатор не должен полностью разряжаться до того, как входной выпрямленный сигнал снова начнет увеличиваться, заряжая крышку. Этот танец повторяется много раз в секунду, снова и снова, пока используется источник питания.

Цепь питания переменного тока в постоянный.Крышка фильтра (C1) имеет решающее значение для сглаживания сигнала постоянного тока, передаваемого в цепь нагрузки.

Если вы разорвете любой источник переменного тока, вы обязательно найдете хотя бы один довольно большой конденсатор. Ниже приведены данные по настенному адаптеру 9 В пост. Заметили там конденсаторы?

Конденсаторов может быть больше, чем вы думаете! Имеются четыре электролитические крышки в жестяной банке в диапазоне от 47 до 1000 мкФ. Большой желтый прямоугольник на переднем плане – высоковольтный 0.Крышка из полипропиленовой пленки 1 мкФ. Синяя крышка в форме диска и маленькая зеленая в центре – это керамика.

Хранение и поставка энергии

Кажется очевидным, что если конденсатор накапливает энергию, одно из многих его применений будет поставлять эту энергию в цепь, как аккумулятор. Проблема в том, что конденсаторы имеют гораздо меньшую плотность энергии, чем батареи; они просто не могут собрать столько энергии, сколько химическая батарея одинакового размера (но этот разрыв сокращается!).

Преимущество конденсаторов в том, что они обычно служат дольше, чем батареи, что делает их лучшим выбором для окружающей среды. Они также способны доставлять энергию намного быстрее, чем батареи, что делает их полезными для приложений, которым требуется короткий, но большой заряд энергии. Вспышка камеры может получать энергию от конденсатора (который, в свою очередь, вероятно, был заряжен аккумулятором).

Батарея или конденсатор?

	Аккумулятор	Конденсатор
Вместимость	✓
Плотность энергии	✓
Уровень заряда / разряда		✓
Срок службы		✓

Фильтрация сигналов

Конденсаторы

имеют уникальную реакцию на сигналы различных частот.Они могут блокировать низкочастотные или постоянные составляющие сигнала, позволяя проходить более высоким частотам. Они как вышибала в очень эксклюзивном клубе только для высоких частот.

Фильтрация сигналов может быть полезна во всех видах приложений обработки сигналов. Радиоприемники могут использовать конденсатор (среди других компонентов) для настройки нежелательных частот.

Другим примером фильтрации конденсаторных сигналов является пассивная кроссоверная схема внутри динамиков, которые разделяют один аудиосигнал на множество.Последовательный конденсатор блокирует низкие частоты, поэтому оставшиеся высокочастотные части сигнала могут попасть в твитер динамика. В низкочастотном проходном сабвуферном контуре высокие частоты в большинстве случаев могут быть заземлены через параллельный конденсатор.

Очень простой пример звуковой схемы кроссовера. Конденсатор блокирует низкие частоты, а индуктор блокирует высокие частоты. Каждый может быть использован для доставки правильного сигнала на настроенные аудио драйверы.

девальвация

При работе с конденсаторами важно проектировать ваши схемы с конденсаторами, которые имеют гораздо более высокий допуск, чем потенциально самый высокий скачок напряжения в вашей системе.

Вот отличное видео от SparkFun Engineer Shawn о том, что происходит с различными типами конденсаторов, когда вам не удается снизить номинал конденсаторов и превысить их максимальные характеристики напряжения. Вы можете прочитать больше о его экспериментах здесь.

---

Покупка конденсаторов

Храните на этих маленьких компонентах накопления энергии или используйте их в качестве начального блока питания.

Наши рекомендации:

SparkFun Конденсаторный комплект

В наличии KIT-13698

Это комплект, который предоставляет вам базовый ассортимент конденсаторов для запуска или продолжения работы с электроникой. Нет времени…

9

Конденсатор керамический 0.1uF

В наличии COM-08375

Это очень распространенный конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Используется во всех видах приложений для отделения микросхем от источников питания. 0,1 “разнесенный лист…

1

Супер Конденсатор – 10F / 2.5V

В наличии COM-00746

Да, вы правильно прочитали – конденсатор 10 Фарад. Этот маленький колпачок можно заряжать, а затем медленно рассеивать, выполняя…

3

Ресурсы и дальнейшее развитие

Уфф.Почувствуйте себя экспертом по конденсаторам ?! Хотите узнать больше об основах электроники? Если вы еще этого не сделали, подумайте о прочтении некоторых других распространенных компонентов электроники:

Или, может быть, некоторые из этих уроков привлекут ваше внимание?

---

,

Что такое двигатель запуска конденсатора? – его векторная диаграмма и характеристики

Двигатель пускового конденсатора запускает конденсаторный двигатель с ротором в клетке, а его статор имеет две обмотки, известные как основная и вспомогательная обмотки. Две обмотки смещены на 90 градусов в пространстве. В этом методе есть два конденсатора, один из которых используется во время запуска и известен как пусковой конденсатор. Другой используется для непрерывной работы двигателя и известен как конденсатор RUN.

Таким образом, этот двигатель называется двигателем запуска конденсатора. Этот двигатель также известен как двухконтурный конденсаторный двигатель. Схема подключения конденсаторного двигателя с двумя клапанами показана ниже

В этом двигателе есть два конденсатора, представленных C _S и C _R . При запуске два конденсатора соединены параллельно. Конденсатор Cs является пусковым конденсатором, рассчитанным на короткое время. Это почти электролитически. Для получения пускового момента необходим большой ток.Следовательно, значение емкостного сопротивления X должно быть низким в пусковой обмотке. Поскольку X _A = 1 / 2πfC _A , значение пускового конденсатора должно быть большим.

Номинальный ток в линии меньше пускового тока при нормальных условиях работы двигателя. Следовательно, значение емкостного сопротивления должно быть большим. Поскольку X _R = 1 / 2πfC _R, значение рабочего конденсатора должно быть небольшим

Когда двигатель достигает синхронной скорости, пусковой конденсатор Cs отключается от цепи центробежным переключателем Sc.Конденсатор C _R постоянно включен в цепь и, таким образом, он известен как конденсатор RUN. Рабочий конденсатор рассчитан на длительное время и изготовлен из заполненной маслом бумаги.

На приведенном ниже рисунке показана -фазорная диаграмма двигателя запуска конденсатора.

Рис. (А) показывает векторную диаграмму, когда при запуске оба конденсатора находятся в цепи и ϕ> 90>. На рис. (Б) показан вектор, когда пусковой конденсатор отключен, и ϕ становится равным 90⁰.

Характеристика скорости вращения двухконтурного конденсаторного двигателя показана ниже.

Этот тип двигателя работает тихо и плавно. Они имеют более высокую эффективность, чем двигатели, которые работают только на главных обмотках. Они используются для нагрузок с более высокой инерцией, требующих частых запусков, где максимальный крутящий момент и КПД выше. Двигатели с двумя конденсаторами используются в насосном оборудовании, холодильной технике, воздушных компрессорах и т. Д.

,

Объяснение запуска и запуска конденсатора – HVAC How To

Что такое конденсаторы Start RUN?
Двигатели, используемые в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, такие как двигатели вентиляторов конденсации или вентиляторов вентиляторов, иногда нуждаются в помощи, чтобы начать движение и продолжать работать в устойчивом темпе, без резких скачков вверх и вниз.

Для этого блоки HVAC используют так называемые конденсаторы Start и RUN.

Пусковой конденсатор удерживает дополнительную плату для запуска двигателя.

Рабочий конденсатор обеспечивает плавную работу двигателя без скачков вверх и вниз.

Не все двигатели будут иметь пусковой или рабочий конденсатор, некоторые могут запускаться и работать самостоятельно.




Конденсаторы в HVAC могут быть разделены с двумя конденсаторами или могут быть в одной упаковке.

Когда они разделены, их просто называют «одинарными», а когда они объединены в одну упаковку, они называются «двойными раундами».

Вот конденсатор с двойным циклом



Вот конденсатор с одним конденсатором

Конденсаторы с двойным циклом – это просто способ, которым инженеры пытаются сэкономить на пространстве и стоимости.

Они могли бы поместить два отдельных конденсатора в блок HVAC, но объединить их в одну упаковку.

Двойной конденсатор чаще всего имеет одну сторону для запуска компрессора (Herm) и другую сторону для запуска двигателя вентилятора конденсации. Третий отдельный элемент на двойном конденсаторе является общим общим элементом.

Как они работают в системе HVAC?
Пусковой или рабочий конденсатор может быть объединен в один конденсатор, называемый двойным конденсатором с тремя выводами, но может быть разделен между двумя отдельными конденсаторами.Пусковой конденсатор дает двигателю вентилятора момент, необходимый для начала вращения, а затем останавливается; в то время как рабочий конденсатор остается включенным, давая двигателю дополнительный крутящий момент при необходимости.




Если пусковой конденсатор выходит из строя, двигатель, скорее всего, не включится. Если рабочий конденсатор выходит из строя, то двигатель может включиться, но сила тока будет выше, чем обычно, что приведет к тому, что двигатель разогреется и будет иметь короткий срок службы.

После замены неисправного двигателя вентилятора конденсации всегда должен быть установлен новый пусковой конденсатор.

Двойной конденсатор имеет три соединения HERM, FAN и COM.

HERM, подключается к герметичному компрессору.

ВЕНТИЛЯТОР, подключается к двигателю вентилятора конденсатора.

COM, подключается к контактору и обеспечивает питание конденсатора.

Если устройство имеет два конденсатора, то один – рабочий конденсатор, а другой – пусковой конденсатор. Имейте в виду, что компрессору также часто требуется конденсатор, который будет HERM (компрессор).

Покупка нового конденсатора ОВКВ
Всегда следует устанавливать новый конденсатор с новым двигателем. Конденсатор можно купить в компании, поставляющей HVAC. Обычно даже в небольшом городке есть, по крайней мере, несколько таких, а Amazon – это отличное место для поиска.

Вот два распространенных конденсатора, один слева представляет собой двойной круглый конденсатор, а справа – конденсатор Run Oval.

Двойной конденсатор – не более чем два конденсатора в одном корпусе; в то время как Run oval представляет собой один конденсатор, а система HVAC обычно имеет два.

Конденсаторы измеряются микрофарадой, иногда обозначаемой буквами uf и напряжением. В любом устройстве HVAC конденсатор должен соответствовать двигателю.

Напряжение может повышаться при необходимости, но никогда не снижаться, в то время как MFD (uf) всегда должно быть одинаковым. На рисунке это конденсатор двойного действия с показателем 55 + 5 МФУ (мкФ) 440 В переменного тока. Большее число 55 MFD для компрессора, а меньшее число 5 MFD (uf) для двигателя вентилятора. Нижнее число всегда будет для двигателя вентилятора.Тогда напряжение 440 Вольт переменного тока.

(+ -5 после MFD – это то, на сколько рассчитан допуск конденсатора для увеличения или уменьшения.)

Чтобы заказать замену для этого конденсатора, это будет 55 + 5 MFD (мкФ) и конденсатор Dual Run 440 В переменного тока.

Пример HVAC Двойной конденсатор на Amazon
MAXRUN Двухфазный конденсаторный двигатель переменного тока напряжением 55 + 5 мкФ или 440 В переменного тока с двойным рабочим конденсатором для конденсатора кондиционера воздуха переменного тока – 55/5 мкФ MFD Прямое охлаждение или тепловой насос 440 В – работает двигатель переменного тока и вентилятор – 1 год гарантии


Тестирование конденсатора HVAC
Тестирование конденсатора HVAC выполняется с помощью мультиметра HVAC, мультиметр должен быть кабелем для считывания диапазона, который может иметь конденсатор HVAC.Многие маленькие электронные счетчики не имеют такого диапазона.

Здесь я использую мультиметр Fieldpeice HS36 с зажимом Amp.

Этот тест проводится на двухрядном конденсаторе 55 + 5 МФД (мкФ). Мультиметр находится на Фараде, а провода на C и FAN (положительные и отрицательные значения не имеют значения). Нижнее число для двигателя вентилятора, который рассчитан на 5 MFD (мкФ), и это читается как 5,3 MFD (мкФ), так что это хорошо. Выводы C к Herm можно прочитать также, что было бы для компрессора.

Чтобы проверить рабочий овальный конденсатор, просто дотроньтесь до двух выводов.Этот читает 4,5 MFD (UF) и оценивается в 5 MFD (UF), так что это плохо и нуждается в замене.



Как заменить пусковой конденсатор запуска
При установке нового двигателя всегда следует устанавливать новый конденсатор вентилятора. Всегда полезно сделать снимок или записать раскраску проводов и соединения.

1. Отключите питание блока HVAC и убедитесь, что оно выключено с помощью счетчика.
2. Найдите боковую панель, на которую подается электрический ток, и снимите панель.
3. Найдите конденсатор Stat Run, если это конденсатор Dual Run, то будет только один. Если их два, то необходимо заменить только конденсатор двигателя вентилятора.
4. Проверьте MFD и напряжение, затем подключите новые соединения от старого конденсатора к новому конденсатору по одной ветви за раз, чтобы убедиться, что соединения правильные.

(Если у вас два конденсатора, один для компрессора, а другой для двигателя вентилятора.)

,

Какова роль конденсатора в цепи переменного и постоянного тока? Электротехника

Какова роль конденсатора в цепи переменного и постоянного тока?

Роль конденсатора в цепях переменного тока:

В цепи переменного тока конденсатор меняет свои заряды по мере изменения тока и создает запаздывающее напряжение (другими словами, конденсатор обеспечивает опережающий ток в цепях и сетях переменного тока)

Роль конденсатора в цепях постоянного тока:

В цепях постоянного тока конденсатор, однажды заряженный от приложенного напряжения, действует как размыкающий переключатель.

Роль конденсатора в системах переменного и постоянного тока

Давайте объясним подробно, но сначала мы вернемся к основам конденсатора, чтобы обсудить этот вопрос.

Что такое конденсатор?

Конденсатор представляет собой двухполюсное электрическое устройство, используемое для хранения электрической энергии в виде электрического поля между двумя пластинами. Он также известен как конденсатор, и единицей измерения его емкости является Фарад «F», где Фарад – это большая единица емкости, поэтому в настоящее время они используют микрофарады (мкФ) или нанофарады (нФ).

Конденсатор похож на аккумулятор, так как оба хранят электрическую энергию. Конденсатор – намного более простое устройство, которое не может производить новые электроны, но сохраняет их. Внутри конденсатора клеммы соединены с двумя металлическими пластинами, разделенными диэлектрическим материалом (таким как вощеная бумага, слюда и керамика), которые разделяют пластины и позволяют им удерживать противоположные электрические заряды, поддерживая электрическое поле.

Конденсаторы могут быть полезны для хранения заряда и быстрого разряда в нагрузке.Проще говоря, конденсатор также работает как небольшая перезаряжаемая батарея. Электрический эквивалентный символ различных типов конденсаторов приведен ниже:

Теперь мы знаем концепцию зарядки конденсатора и его структуру, но, , знаете ли вы, что такое емкость? емкость – это способность конденсатора сохранять заряд в нем. Есть несколько факторов, которые влияют на емкость.

• Площадь пластины
• Зазор между пластинами
• Проницаемость изоляционного материала

Похожие сообщения: Конденсаторы и типы конденсаторов | Фиксированный, переменный, полярный и неполярный

Конденсатор имеет широкий спектр применений в электронике , таких как накопление энергии, преобразование мощности, коррекция коэффициента мощности, генераторы и фильтрация.

В этом уроке мы объясним вам, как вы можете использовать конденсатор в электронной схеме. Существует три способа подключения конденсатора в электронную цепь:

• Конденсатор серии
• Конденсатор параллельно
• Конденсатор в цепях переменного тока
• Конденсатор в цепях постоянного тока

Похожие сообщения: Конденсаторы MCQ с пояснительными ответами

Как работает конденсатор?

Работа и сборка конденсатора

Всякий раз, когда на его клеммы подается напряжение (также известный как зарядка конденсатора), ток начинает течь и продолжать распространяться до тех пор, пока напряжение не станет отрицательным и положительным (Анод и Катодные) пластины становятся равными напряжению источника (Applied Voltage).Эти две пластины разделены диэлектрическим материалом (таким как слюда, бумага, стекло и т. Д., Которые являются изоляторами), который используется для увеличения емкости конденсатора.

Когда мы подключаем заряженный конденсатор через небольшую нагрузку, он начинает подавать напряжение (накопленную энергию) на эту нагрузку, пока конденсатор не разрядится полностью.

Конденсатор имеет различные формы, и его значение измеряется в Фарадах (F). Конденсаторы используются в системах переменного и постоянного тока (мы обсудим это ниже).

Емкость (C):

Емкость – это количество электрического заряда, перемещаемого в конденсаторе (конденсаторе), когда один источник напряжения вольт подключен к его клемме.

Математически,

Уравнение емкости:

C = Q / V

Где,

• C = Емкость в Фарадах (F)
• Q = Электрические заряды в Coul V = напряжение в вольтах

Мы не будем вдаваться в подробности, потому что наша основная цель этого обсуждения – объяснить роль и применение / использование конденсаторов в системах переменного и постоянного тока.Чтобы понять эту базовую концепцию, мы должны понять основные типы конденсаторов, относящиеся к нашей теме (поскольку существует много типов конденсаторов, и мы обсудим последние типы конденсаторов в другом посте, поскольку он не связан с вопросом).

Похожие сообщения:

Конденсаторы в серии

Как подключить конденсаторы в серии?

Последовательно, ни один конденсатор не подключен напрямую к источнику. Чтобы соединить их последовательно, необходимо соединить их последовательно, как показано на рисунке ниже,

При последовательном подключении конденсаторов общая емкость уменьшается.Следовательно, соединение последовательно, поэтому ток через конденсаторы будет одинаковым. Кроме того, заряд, накопленный пластиной конденсатора, будет таким же, потому что он исходит от пластины соседнего конденсатора.

Следовательно,

I _T = I ₁ + I ₂ + I ₃ +… + I _n

и

Q _{T 901 =} + Q ₂ + Q ₃ +… + Q _n

Теперь, чтобы найти значение емкости вышеуказанной цепи, мы применим закон напряжения Кирхгофа (KVL), тогда у нас будет

V _T = V _C1 + V _C2 + V _C3

Как мы знаем, Q = CV

И V = Q / C

Итак,

(Q / C _T ) = (Q / C ₁ ) + (Q / C ₂ ) + (Q / C ₃ )

Следовательно,

1 / C _T = (1 / C ₁ ) + (1 / C ₂ ) + (1 / C ₃ )

Для n ^th нет.конденсатора, соединенного последовательно,

Для двух последовательно соединенных конденсаторов формула будет

C _T = (C1 x C2) / (C1 + C2)

Теперь вы можете найти Емкость вышеуказанной цепи, используя формулу,

Здесь, C1 = 10 мкФ и C2 = 4,7 мкФ

Итак, C _T = (10 x 4,7) / (10 + 4,7)

C _T = 47 / 14,7

C _T = 3.19 мкФ

Параллельно конденсаторы

Как подключить конденсаторы параллельно?

Параллельно каждый конденсатор напрямую подключен к источнику, как вы можете видеть на рисунке ниже,

При параллельном подключении конденсаторов общая емкость равна сумме всех емкостей конденсатора.Поскольку верхняя и нижняя пластины всех конденсаторов соединены вместе, благодаря этому площадь пластины также увеличивается.

Общий ток в параллельной цепи будет равен току на каждом конденсаторе.

Применяя закон Кирхгофа,

I _T = I ₁ + I ₂ + I ₃

Теперь ток через конденсатор выражается как

I = C (dV / dt)

Итак,

Решая вышеприведенное уравнение

C _T = C ₁ + C ₂ + C ₃

А, для n ^th нет.конденсатора, соединенного последовательно,

C _T = C ₁ + C ₂ + C ₃ +… + C _n

Теперь вы можете найти емкость цепи по: используя приведенную выше формулу,

Здесь C ₁ = 10 мкФ и C ₂ = 1 мкФ

Итак, C _T = 10 мкФ + 1 мкФ

C _T = 11 мкФ

Похожие сообщения:

Полярный и неполярный конденсатор

Неполярный конденсатор: (Используется как в системах переменного, так и постоянного тока)

Конденсаторы неполярного типа могут использоваться как в системах переменного, так и постоянного тока.Они могут быть подключены к источнику питания в любом направлении, и их емкость не влияет на изменение полярности.

Polar Capacitor: (Используется только в цепях и системах постоянного тока)

Этот тип конденсаторов чувствителен к их полярности и может использоваться только в системах и сетях постоянного тока. Полярные конденсаторы не работают в системе переменного тока из-за изменения полярности после каждого полупериода питания переменного тока.

Типы конденсаторов: полярные и неполярные конденсаторы с символами

Роль конденсаторов в цепях переменного тока

Конденсатор имеет множество применений в системах переменного тока, и мы обсудим несколько вариантов использования конденсаторов в сетях переменного тока ниже.

Бестрансформаторный источник питания:

Конденсаторы используются в бестрансформаторных источниках питания. В таких цепях конденсатор соединен последовательно с нагрузкой, потому что мы знаем, что конденсатор и катушка индуктивности в чистом виде не потребляют энергию. Они просто принимают мощность в одном цикле и передают ее в другом цикле нагрузке. В этом случае он используется для снижения напряжения с меньшими потерями энергии.

Асинхронные двигатели с разделенной фазой:

Конденсаторы также используются в асинхронном двигателе для разделения однофазного питания на двухфазное питание для создания вращающегося магнитного поля в роторе для захвата этого поля.Этот тип конденсатора в основном используется в бытовых водяных насосах, вентиляторах, кондиционерах и многих устройствах, для работы которых требуется как минимум две фазы.

Коррекция и улучшение коэффициента мощности:

Существует множество преимуществ улучшения коэффициента мощности. В трехфазных энергосистемах конденсаторная батарея используется для подачи реактивной мощности на нагрузку и, следовательно, для повышения коэффициента мощности системы. Конденсаторная батарея устанавливается после точного расчета. По сути, он выдает реактивную мощность, которая ранее поступала от энергосистемы, следовательно, он уменьшает потери и повышает эффективность системы.

Конденсаторы в цепях переменного тока

Как подключить конденсаторы в цепях переменного тока?

В цепи постоянного тока конденсатор заряжается медленно, пока зарядное напряжение конденсатора не станет равным напряжению питания. Кроме того, в этом состоянии конденсатор не позволяет току проходить через него после того, как он полностью зарядится.

И, когда вы подключаете конденсатор через источник переменного тока, он заряжается и разряжается непрерывно, из-за постоянного изменения уровней напряжения.Емкость в цепях переменного тока зависит от частоты подаваемого входного напряжения. Кроме того, если вы видите фазовую диаграмму идеальной конденсаторной цепи переменного тока, вы можете заметить, что ток опережает напряжение на 90⁰.

В конденсаторной цепи переменного тока ток прямо пропорционален скорости изменения подаваемого входного напряжения, которая может быть выражена как

I = dQ / dt

I = C (dV / dt)

Теперь мы рассчитаем емкостное сопротивление в цепи переменного тока .

Поскольку мы знаем, что I = dQ / dt и Q = CV

А, входное напряжение переменного тока в вышеуказанной цепи будет выражаться как,

В = V _м Sin _вес

Итак, I _m = d (CV _m Sin _wt ) / dt

I _m = C * V _m Cos _wt * w (после дифференциации)

I _m = wC V _m Sin (wt + π / 2)

At, w = 0, Sin (wt + π / 2) = 1

Следовательно,

I _m = wCV _m

V _m / I _м = 1 / wC (где, w = 2πf и V _м / I _м = X _c )

Емкостная реактивность (X _c ) =

Теперь, до рассчитать емкостное реактивное сопротивление вышеуказанной цепи,

Xc = 1 / 2π (50) (10)

Xc = 3183.09 Ω

Похожие сообщения: В чем разница между аккумулятором и конденсатором?

Роль конденсаторов в цепях постоянного тока

Кондиционирование питания:

В системах постоянного тока конденсатор используется в качестве фильтра (в основном). Его наиболее распространенное использование – преобразование переменного тока в постоянный источник питания при выпрямлении (например, мостовой выпрямитель) Когда мощность переменного тока преобразуется в флуктуирующую (с пульсациями, т.е. не в устойчивом состоянии с помощью выпрямительных цепей), мощность постоянного тока (пульсирующий постоянный ток), чтобы сгладить и отфильтровать эти пульсации и флуктуации, используется полярный конденсатор постоянного тока.Его значение рассчитывается точно и зависит от напряжения системы и требуемого тока нагрузки.

Разъединительный конденсатор:

Разъединительный конденсатор используется, где мы должны разъединить две электронные схемы. Другими словами, шум, создаваемый одной цепью, основан на развязывающем конденсаторе, и это не влияет на работу другой цепи.

Соединительный конденсатор:

Как мы знаем, конденсатор блокирует постоянный ток и пропускает через него переменный ток (мы обсудим это на следующем занятии, как это происходит).Таким образом, он используется для разделения сигналов переменного и постоянного тока (также используется в цепях фильтра для той же цели). Его значение рассчитывается таким образом, что его реактивное сопротивление минимизируется на основе частоты, которую мы хотим пройти через него. Соединительный конденсатор также используется в фильтрах (схемах удаления пульсаций, таких как RC-фильтры) для разделения сигнала переменного и постоянного тока и удаляет пульсации из пульсирующего напряжения питания постоянного тока для преобразования его в чистое напряжение переменного тока после выпрямления.

Вы также можете прочитать:

.