Rajah.2 U=U 1 =U 2 =U 3

Jumlah caj Q semua kapasitor

Jumlah kapasitans C, atau kapasiti bateri, bagi kapasitor yang disambung secara selari adalah sama dengan jumlah kapasitansi kapasitor ini.

Menyambungkan kapasitor secara selari dengan sekumpulan kapasitor bersambung lain meningkatkan jumlah kapasiti bank bagi kapasitor ini. Oleh itu, sambungan selari kapasitor digunakan untuk meningkatkan kemuatan.

4)Jika disambung secara selari T kapasitor yang sama dengan kapasiti C' setiap satu, maka jumlah kapasiti (bersamaan) bateri bagi kapasitor ini boleh ditentukan dengan ungkapan

Sambungan siri kapasitor

Rajah.3

Pada plat kapasitor bersambung siri yang disambungkan kepada sumber arus terus dengan voltan U, caj yang sama magnitud dengan tanda yang bertentangan akan muncul.

Voltan pada kapasitor diagihkan secara berkadar songsang dengan kapasitansi kapasitor:

Saling bagi jumlah kapasitansi kapasitor bersambung siri adalah sama dengan jumlah salingan bagi kapasitor ini.

Apabila dua kapasitor disambung secara bersiri, jumlah kapasitans mereka ditentukan oleh ungkapan berikut:

Jika disambung secara bersiri P kapasitor yang sama dengan kapasiti DENGAN setiap satu, maka jumlah kapasiti kapasitor ini:

Daripada (14) adalah jelas bahawa lebih banyak kapasitor P disambung secara bersiri, semakin rendah jumlah kapasitinya DENGAN, iaitu menyambungkan kapasitor secara bersiri membawa kepada pengurangan jumlah kapasiti bank kapasitor.

Dalam amalan, ia mungkin ternyata bahawa voltan operasi yang dibenarkan U hlm kapasitor adalah kurang daripada voltan yang mana kapasitor mesti disambungkan. Jika kapasitor ini disambungkan kepada voltan sedemikian, ia akan gagal, kerana dielektrik akan rosak. Jika anda menyambungkan beberapa kapasitor secara bersiri, voltan akan diagihkan di antara mereka dan voltan pada setiap kapasitor akan kurang daripada voltan operasi yang dibenarkan. U hlm . Oleh itu, sambungan siri kapasitor digunakan untuk memastikan voltan pada setiap kapasitor tidak melebihi voltan kendaliannyaU hlm .

Sambungan bercampur kapasitor

Sambungan campuran (siri-selari) kapasitor digunakan apabila perlu untuk meningkatkan kapasiti dan voltan operasi bank kapasitor.

Mari kita lihat sambungan campuran kapasitor menggunakan contoh di bawah.

Tenaga Kapasitor

di mana Q - caj kapasitor atau kapasitor yang digunakan voltan U; DENGAN- kapasitans elektrik pemuat atau bank pemuat bersambung yang mana voltan digunakan U.

Oleh itu, kapasitor berfungsi untuk mengumpul dan menyimpan medan elektrik dan tenaganya.

15. takrifkankonsep bintang sinar tiga dan segi tiga rintangan. Tuliskan formula untuk menukar rintangan bintang tiga sinar kepada segi tiga penentangan dan sebaliknya. Tukar litar kepada dua nod (Rajah 5)

Rajah 5 - Gambar rajah elektrik

6.PERTUKARAN GAMBARAJAH

Untuk memudahkan pengiraan, litar setara litar elektrik disediakan, iaitu, litar yang memaparkan sifat litar dalam keadaan tertentu.

Litar setara menunjukkan semua elemen yang pengaruhnya pada hasil pengiraan tidak boleh diabaikan, dan juga menunjukkan sambungan elektrik antara mereka yang terdapat dalam litar.

1. Gambar rajah penggantian untuk elemen litar elektrik

Dalam rajah pengiraan, sumber tenaga boleh diwakili oleh EMF tanpa rintangan dalaman, jika rintangan ini kecil berbanding dengan rintangan penerima (Rajah 3.13.6).

Apabila r = 0 penurunan voltan dalaman Uо = 0, oleh itu

voltan pada terminal punca pada sebarang arus adalah sama dengan

EMF: U= E= const.

Dalam sesetengah kes, sumber tenaga elektrik dalam rajah reka bentuk digantikan dengan litar lain (bersamaan) (Rajah 3.14, A), di mana bukannya EMF E sumber dicirikan oleh arus litar pintas I K, dan bukannya rintangan dalaman, kekonduksian dalaman dimasukkan ke dalam pengiraan g=1/ r.

Kemungkinan penggantian sedemikian boleh dibuktikan dengan membahagikan kesamaan (3.1) dengan r:

U/ r = E/ r- saya,

di mana U/ r = Io- arus tertentu sama dengan nisbah voltan pada terminal sumber kepada rintangan dalaman; E/ r = saya K - sumber arus litar pintas;

Memperkenalkan tatatanda baharu, kami memperoleh kesamaan saya K = Io + saya, yang dipenuhi oleh litar setara dalam Rajah. 3.14, A.

Dalam kes ini, untuk sebarang voltan pada terminal; sumber, arusnya kekal sama dengan arus litar pintas (Rajah 3.14.6):

Sumber dengan arus malar yang tidak bergantung pada rintangan luar dipanggil sumber arus.

Sumber tenaga elektrik yang sama boleh digantikan dalam litar reka bentuk oleh sumber EMF atau sumber arus.

Ramai radio amatur, terutamanya mereka yang mula mereka bentuk litar elektrik buat kali pertama, mempunyai soalan: bagaimanakah kapasitor dengan kapasiti yang diperlukan disambungkan? Apabila, sebagai contoh, kapasitor dengan kapasiti 470 μF diperlukan di beberapa tempat dalam litar, dan elemen sedemikian tersedia, maka tidak akan ada masalah. Tetapi apabila anda perlu memasang kapasitor 1000 μF, dan hanya terdapat unsur kapasitansi yang tidak sesuai, litar beberapa kapasitor yang disambungkan bersama datang untuk menyelamatkan. Unsur-unsur boleh disambungkan menggunakan sambungan selari dan siri kapasitor secara individu atau menggunakan prinsip gabungan.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/1-21-768x410..jpg 260w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/ 04/1-21.jpg 960w" sizes="(lebar maksimum: 600px) 100vw, 600px">

Sambungan siri kapasitor

Gambar rajah sambungan bersiri

Apabila sambungan siri kapasitor digunakan, cas setiap bahagian adalah setara. Hanya plat luar disambungkan kepada punca; yang lain dicas dengan mengagihkan semula cas elektrik di antara mereka. Semua kapasitor menyimpan jumlah cas yang sama pada plat mereka. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa setiap elemen berikutnya menerima caj dari yang jiran. Akibatnya, persamaan adalah sah:

q = q1 = q2 = q3 = …

Adalah diketahui bahawa apabila elemen perintang disambung secara bersiri, rintangan mereka disimpulkan, tetapi kapasitansi kapasitor yang termasuk dalam litar elektrik sedemikian dikira secara berbeza.

Penurunan voltan merentasi elemen kapasitor individu bergantung pada kapasitansinya. Jika terdapat tiga elemen kapasitor dalam litar elektrik bersiri, ungkapan untuk voltan disediakan U berdasarkan undang-undang Kirchhoff:

U = U1 + U2 + U3,

dalam kes ini U= q/C, U1 = q/C1, U2 = q/C2, U3 = q/C3.

Menggantikan nilai voltan ke dalam kedua-dua belah persamaan, kita dapat:

q/C = q/C1 + q/C2 + q/C3.

Oleh kerana cas elektrik q adalah kuantiti yang sama, semua bahagian ungkapan yang terhasil boleh dibahagikan dengannya.

Formula yang terhasil untuk kapasiti kapasitor ialah:

1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3.

Penting! Jika kapasitor disambungkan dalam litar bersiri, timbal balik kapasitans yang terhasil adalah sama dengan set nilai salingan bagi kapasitans individu.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/2-20-768x476..jpg 120w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/ 04/2-20.jpg 913w" sizes="(lebar maksimum: 600px) 100vw, 600px">

Ciri sambungan bersiri

Contoh.Tiga elemen kapasitor disambungkan dalam litar bersiri dan mempunyai kapasitansi: C1 = 0.05 µF, C2 = 0.2 µF, C3 = 0.4 µF.Kira jumlah nilai kemuatan:

1. 1/C = 1/0.05 + 1/0.2 + 1/0.4 = 27.5;
2. C = 1/27.5 = 0.036 µF.

Penting! Apabila elemen kapasitor disambungkan dalam litar bersiri, jumlah nilai kemuatan tidak melebihi kemuatan terkecil bagi elemen individu.

Jika rantai hanya terdiri daripada dua komponen, formula ditulis semula seperti berikut:

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

Dalam kes mencipta litar dua kapasitor dengan nilai kapasitans yang sama:

C = (C x C)/(2 x C) = C/2.

Kapasitor bersambung siri mempunyai reaktans yang bergantung pada frekuensi arus yang mengalir. Voltan merentasi setiap kapasitor jatuh kerana kehadiran rintangan ini, jadi pembahagi voltan kapasitif dicipta berdasarkan litar sedemikian.

Png?x15027" alt="Pembahagi voltan kapasitif" width="575" height="404">!}

Pembahagi voltan kapasitif

Formula untuk pembahagi voltan kapasitif:

U1 = U x C/C1, U2 = U x C/C2, di mana:

• U - voltan bekalan litar;
• U1, U2 - penurunan voltan merentasi setiap elemen;
• C - kapasiti akhir litar;
• C1, C2 – penunjuk kapasitif unsur tunggal.

Pengiraan penurunan voltan merentasi kapasitor

Sebagai contoh, terdapat rangkaian 12 V AC dan dua litar elektrik alternatif untuk menyambung elemen kapasitor siri:

• yang pertama adalah untuk menyambung satu kapasitor C1 = 0.1 µF, satu lagi C2 = 0.5 µF;
• kedua – C1 = C2 = 400 nF.

Pilihan pertama

1. Kapasiti akhir litar elektrik C = (C1 x C2)/(C1 + C2) = 0.1 x 0.5/(0.1 + 0.5) = 0.083 μF;
2. Kejatuhan voltan merentasi satu kapasitor: U1 = U x C/C1 = 12 x 0.083/0.1 = 9.9 V
3. Pada kapasitor kedua: U2 = U x C/C2 = 12 x 0.083/0.5 = 1.992 V.

Pilihan kedua

1. Kemuatan terhasil C = 400 x 400/(400 + 400) = 200 nF;
2. Kejatuhan voltan U1 = U2 = 12 x 200/400 = 6 V.

Mengikut pengiraan, kita boleh membuat kesimpulan bahawa jika kapasitor dengan kapasitansi yang sama disambungkan, voltan dibahagikan sama rata pada kedua-dua elemen, dan apabila nilai kapasitansi berbeza, maka voltan pada kapasitor dengan nilai kapasitans yang lebih kecil meningkat, dan sebaliknya. .

Sambungan selari dan gabungan

Menyambung kapasitor secara selari diwakili oleh persamaan yang berbeza. Untuk menentukan jumlah nilai kapasitans, anda hanya perlu mencari keseluruhan semua kuantiti secara berasingan:

C = C1 + C2 + C3 + ...

Voltan akan digunakan secara sama pada setiap elemen. Oleh itu, untuk meningkatkan kapasitansi, perlu menyambung beberapa bahagian secara selari.

Jika sambungan bercampur, siri-selari, maka litar elektrik yang setara atau dipermudahkan digunakan untuk litar tersebut. Setiap kawasan litar dikira secara berasingan, dan kemudian, mewakilinya sebagai kapasitans yang dikira, ia digabungkan menjadi litar ringkas.

Png?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/4-2-768x350..png 927w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Pilihan untuk mendapatkan litar setara

Ciri-ciri menggantikan kapasitor

Sebagai contoh, terdapat bekalan sesalur 12 V AC dan dua kumpulan alternatif elemen kapasitor siri.

Kapasitor disambungkan dalam litar bersiri untuk meningkatkan voltan di mana ia kekal beroperasi, tetapi jumlah kapasitinya menurun mengikut formula untuk mengiranya.

Sambungan bercampur kapasitor sering digunakan untuk mencipta nilai kemuatan yang diingini dan meningkatkan voltan yang boleh ditahan oleh bahagian tersebut.

Anda boleh memberi pilihan tentang cara menyambung beberapa komponen untuk mencapai parameter yang dikehendaki. Jika elemen kapasitor 80 µF diperlukan pada 50 V, tetapi hanya 40 µF kapasitor tersedia pada 25 V, gabungan berikut mesti dibentuk:

1. Sambungkan dua kapasitor 40 µF/25 V secara bersiri untuk jumlah 20 µF/50 V;
2. Sekarang sambungan selari kapasitor mula dimainkan. Sepasang kumpulan kapasitor yang disambungkan secara bersiri, dicipta pada peringkat pertama, disambung secara selari, hasilnya ialah 40 µF / 50 V;
3. Sambungkan dua kumpulan yang akhirnya dipasang secara selari, menghasilkan 80 µF/50 V.

Penting! Untuk menguatkan voltan kapasitor, adalah mungkin untuk menggabungkannya ke dalam litar bersiri. Peningkatan dalam jumlah nilai kapasitif dicapai dengan sambungan selari.

Perkara yang perlu dipertimbangkan semasa membuat rantai daisy:

1. Apabila menyambungkan kapasitor, pilihan terbaik ialah mengambil elemen dengan parameter yang sedikit berbeza atau sama, disebabkan oleh perbezaan besar dalam voltan nyahcas;
2. Untuk mengimbangi arus kebocoran, rintangan penyamaan disambungkan kepada setiap elemen kapasitor (sejajar).

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/5-13-600x259.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/04/5-13-768x331..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Nilaikan artikel ini: Butiran 03 Julai 2017

Tuan-tuan, satu hari musim panas yang indah saya mengambil komputer riba saya dan meninggalkan rumah untuk pergi ke pondok musim panas saya. Di sana, duduk di kerusi goyang di bawah naungan pokok epal, saya memutuskan untuk menulis artikel ini. Angin berhembus di dahan-dahan pepohonan, bergoyang-goyang dari sisi ke sisi, dan di udara terdapat suasana yang sangat kondusif untuk aliran pemikiran, yang kadang-kadang diperlukan...

Walau bagaimanapun, cukup lirik, sudah tiba masanya untuk beralih terus ke intipati isu yang ditunjukkan dalam tajuk artikel.

Jadi, sambungan selari bagi kapasitor... Apakah sambungan selari pula? Mereka yang pernah membaca artikel-artikel saya yang lepas pasti akan mengingati maksud definisi ini. Kami terjumpa ketika kami berbincang sambungan selari perintang. Dalam kes kapasitor, definisi akan mempunyai bentuk yang sama. Jadi, sambungan selari kapasitor ialah sambungan apabila beberapa hujung semua kapasitor disambungkan ke satu nod, dan yang lain ke yang lain.

Sudah tentu, lebih baik untuk melihat sekali daripada mendengar seratus kali, jadi dalam Rajah 1 saya menunjukkan imej tiga kapasitor yang disambungkan secara selari. Biarkan kapasiti yang pertama ialah C1, yang kedua - C2, dan yang ketiga - C3.

Rajah 1 - Sambungan selari kapasitor

Dalam artikel ini kita akan melihat undang-undang yang mana arus, voltan dan Rintangan AC apabila menyambungkan kapasitor secara selari, dan berapakah jumlah kapasitansi reka bentuk sedemikian. Sudah tentu, mari kita bincangkan mengapa sambungan sedemikian mungkin diperlukan sama sekali.

Saya cadangkan bermula dengan ketegangan, kerana dengan itu semuanya sangat jelas. Tuan-tuan, ia sepatutnya jelas sekali Apabila kapasitor disambung secara selari, voltan merentasinya adalah sama antara satu sama lain. Iaitu, voltan pada kapasitor pertama adalah sama seperti pada kedua dan ketiga

Kenapa, betul-betul, begini? Ya, sangat mudah! Voltan merentasi kapasitor dikira sebagai beza keupayaan antara dua kaki kapasitor. Dan dengan sambungan selari, kaki "kiri" semua kapasitor menumpu ke satu nod, dan kaki "kanan" ke yang lain. Oleh itu, kaki "kiri". semua orang kapasitor mempunyai satu potensi, dan yang "betul" mempunyai satu lagi. Iaitu, perbezaan potensi antara kaki "kiri" dan "kanan" akan sama untuk mana-mana kapasitor, dan ini bermakna semua kapasitor mempunyai voltan yang sama. Anda boleh melihat kesimpulan yang sedikit lebih ketat untuk kenyataan ini dalam artikel ini. Di dalamnya kami membentangkannya untuk sambungan selari perintang, tetapi di sini ia akan berbunyi sama sekali.

Jadi, kami mendapati bahawa voltan pada semua kapasitor yang disambungkan selari adalah sama. Ini, dengan cara ini, adalah benar untuk sebarang jenis voltan- kedua-duanya untuk pemalar dan pembolehubah. Anda boleh menyambungkan bateri kepada tiga kapasitor yang disambung secara selari 1.5 V. Dan kesemuanya akan kekal 1.5 V. Atau anda boleh menyambung kepada mereka penjana voltan sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz dan amplitud 310 V. Dan setiap kapasitor akan mempunyai voltan sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz dan amplitud 310 V. Adalah penting untuk diingati kapasitor yang disambungkan selari akan mempunyai bukan sahaja amplitud yang sama, tetapi juga frekuensi dan fasa voltan.

Dan jika dengan voltan semuanya sangat mudah, maka dengan semasa keadaannya lebih rumit. Apabila kita bercakap tentang arus melalui kapasitor, kita biasanya bermaksud arus ulang-alik. Anda masih ingat bahawa arus terus tidak mengalir melalui kapasitor? Kapasitor untuk DC adalah seperti litar terbuka (sebenarnya terdapat beberapa rintangan kebocoran kapasitor, tetapi ia biasanya diabaikan kerana ia sangat besar). Arus ulang alik mengalir agak baik melalui kapasitor, dan boleh mempunyai amplitud yang sangat, sangat besar. Adalah jelas bahawa arus ulang alik ini disebabkan oleh beberapa voltan ulang alik yang digunakan pada kapasitor. Jadi, mari kita masih mempunyai tiga kapasitor bersambung selari dengan kapasitans C1, C2 dan C3. Beberapa voltan berselang-seli dikenakan kepada mereka amplitud kompleks. Disebabkan oleh voltan yang digunakan ini, beberapa arus ulang alik dengan amplitud kompleks akan mengalir melalui kapasitor. Untuk kejelasan, mari lukis gambar di mana semua kuantiti ini akan muncul. Ia dibentangkan dalam Rajah 2.

Rajah 2 - Mencari arus melalui kapasitor

Pertama sekali, anda perlu memahami bagaimana arus berkaitan dengan jumlah arus sumber. Dan mereka disambungkan, tuan-tuan, semuanya dengan cara yang sama Undang-undang pertama Kirchhoff, yang telah kita temui dalam artikel berasingan. Ya, kemudian kita melihatnya dalam konteks arus terus. Tetapi ternyata bahawa undang-undang pertama Kirchhoff tetap benar dalam kes arus ulang-alik! Cuma dalam kes ini perlu menggunakan amplitud arus yang kompleks. Jadi, jumlah arus tiga kapasitor yang disambung secara selari adalah berkaitan dengan jumlah arus seperti ini

Itu dia jumlah arus sebenarnya hanya dibahagikan antara tiga kapasitor, manakala jumlah nilainya tetap sama. Adalah penting untuk mengingati satu perkara yang lebih penting - kekerapan arus dan fasanya akan sama untuk ketiga-tiga kapasitor. Jumlah arus akan mempunyai frekuensi dan fasa yang sama saya. Oleh itu, mereka akan berbeza hanya dalam amplitud, yang akan berbeza untuk setiap kapasitor. Bagaimana untuk mencari amplitud semasa yang sama ini? Sangat ringkas! Dalam artikel tentang rintangan kapasitor kami menyambungkan arus melalui kapasitor dan voltan merentasi kapasitor melalui rintangan kapasitor. Kita boleh mengira rintangan kapasitor dengan mudah, mengetahui kapasitansinya dan kekerapan arus yang mengalir melaluinya (ingat bahawa untuk frekuensi yang berbeza kapasitor mempunyai rintangan yang berbeza) menggunakan formula umum:

Menggunakan formula hebat ini, kita boleh mencari rintangan setiap kapasitor:

Menggunakan formula ini, kita boleh mencari arus dengan mudah melalui setiap tiga kapasitor bersambung selari:

Jumlah arus dalam litar, yang mengalir ke nod A dan kemudian mengalir keluar dari nod B, jelas sama dengan

Untuk berjaga-jaga, izinkan saya mengingatkan anda sekali lagi bahawa ini berlaku atas dasar Undang-undang pertama Kirchhoff. Sila ambil perhatian, tuan-tuan, satu fakta penting - Lebih besar kapasiti kapasitor, lebih rendah rintangannya dan lebih banyak arus akan mengalir melaluinya.

Mari kita bayangkan jumlah arus melalui tiga kapasitor bersambung selari sebagai nisbah voltan yang digunakan untuk mereka dan beberapa rintangan jumlah setara Z c∑ (yang kita belum tahu, tetapi yang akan kita temui kemudian) daripada tiga kapasitor bersambung selari :

Mengurangkan bahagian kiri dan kanan dengan U, kita dapat

Oleh itu, kita mendapat kesimpulan penting: apabila menyambungkan kapasitor secara selari, rintangan setara terbalik adalah sama dengan jumlah rintangan terbalik bagi kapasitor individu. Jika anda masih ingat, kami menerima kesimpulan yang sama apabila sambungan selari perintang .

Apa yang berlaku kepada kapasiti? Berapakah jumlah kapasitansi sistem tiga kapasitor yang disambung secara selari? Adakah mungkin untuk mencari ini entah bagaimana? Sudah tentu anda boleh! Dan lebih-lebih lagi, kami hampir melakukannya. Mari gantikan penyahkodan rintangan kapasitor ke dalam formula terakhir kami. Kemudian kita akan mendapat sesuatu seperti ini:

Selepas transformasi matematik asas, boleh diakses walaupun kepada pelajar gred lima, kami memperolehnya

Ini adalah kesimpulan kami yang sangat penting seterusnya: jumlah kapasitansi sistem beberapa kapasitor bersambung selari adalah sama dengan jumlah kapasitans bagi kapasitor individu.

Oleh itu, kami telah melihat perkara utama mengenai sambungan selari kapasitor. Mari kita ringkaskan semuanya dengan ringkas:

• Voltan pada ketiga-tiga kapasitor bersambung selari adalah sama (dalam amplitud, fasa dan kekerapan);
• Amplitud arus dalam litar yang mengandungi kapasitor bersambung selari adalah sama dengan jumlah amplitud arus melalui kapasitor individu. Semakin besar kapasitansi kapasitor, semakin besar amplitud arus yang melaluinya. Fasa dan kekerapan arus pada semua kapasitor adalah sama;
• Apabila menyambungkan kapasitor secara selari, rintangan setara terbalik adalah sama dengan jumlah rintangan terbalik bagi kapasitor individu;
• Jumlah kapasitansi bagi kapasitor bersambung selari adalah sama dengan jumlah kapasitansi semua kapasitor.

Tuan-tuan, jika anda ingat dan memahami empat perkara ini, maka, boleh dikatakan, saya menulis artikel itu tidak sia-sia.

Sekarang mari kita cuba menyatukan bahan menyelesaikan beberapa masalah untuk sambungan selari kapasitor. Kerana, kemungkinan besar, jika anda tidak pernah mendengar apa-apa sebelum ini mengenai sambungan selari kapasitor, maka semua yang ditulis di atas boleh dilihat hanya sebagai satu set huruf abstrak yang tidak begitu jelas bagaimana untuk digunakan dalam amalan. Oleh itu, pada pendapat saya, kehadiran tugas yang hampir dengan amalan adalah sebahagian daripada proses pendidikan. Jadi, tugasan.

Katakan kita mempunyai tiga kapasitor bersambung selari dengan kapasitans C1=1 µF, C2=4.7 µF Dan C3=22 μ F. Voltan sinusoidal berselang seli dengan amplitud dikenakan padanya U maks =50 V dan kekerapan f=1 kHz. Perlu menentukan

a) voltan pada setiap kapasitor;

b) arus melalui setiap kapasitor dan jumlah arus dalam litar;

c) rintangan setiap kapasitor kepada arus ulang alik dan jumlah rintangan;

d) jumlah kapasiti sistem sedemikian.

Mari kita mulakan dengan ketegangan. Kami ingat itu Kami mempunyai voltan yang sama pada semua kapasitor- iaitu sinusoidal dengan frekuensi f = 1 kHz dan amplitud U max = 50 V. Mari kita andaikan bahawa ia berubah mengikut hukum sinusoidal. Kemudian kita boleh menulis perkara berikut

Jadi kami telah menjawab soalan pertama masalah itu. Osilogram voltan pada kapasitor kami ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3 - Osilogram voltan pada kapasitor

Ya, kita melihat bahawa rintangan kita bukan sahaja kompleks, tetapi juga dengan tanda tolak. Walau bagaimanapun, ini tidak sepatutnya mengganggu anda, tuan-tuan. Ini hanya bermakna bahawa arus melalui kapasitor dan voltan merentasi kapasitor berada di luar fasa berbanding satu sama lain, dengan arus mendahului voltan. Ya, unit khayalan di sini hanya menunjukkan anjakan fasa dan tidak lebih. Untuk mengira amplitud semasa, kita hanya memerlukan modulus nombor kompleks ini. Semua ini telah pun dibincangkan dalam dua artikel yang lalu (satu dan dua). Mungkin ini tidak sepenuhnya jelas dan beberapa jenis ilustrasi visual mengenai perkara ini diperlukan. Ini boleh dilakukan pada bulatan trigonometri dan, mudah-mudahan, sedikit kemudian, saya akan menyediakan artikel berasingan yang didedikasikan untuk ini, atau anda boleh memikirkan cara untuk menunjukkannya secara visual sendiri, menggunakan data dari artikel saya tentang nombor kompleks dalam kejuruteraan elektrik.
Kini tiada apa yang menghalang anda daripada mencari jumlah rintangan songsang:

Cari jumlah rintangan bagi tiga kapasitor bersambung selari kami

Harus diingat bahawa ini adalah rintangan benar hanya untuk frekuensi 1 kHz. Untuk frekuensi lain nilai rintangan jelas berbeza.

Langkah seterusnya ialah mengira amplitud arus melalui setiap kapasitor. Dalam pengiraan kita akan menggunakan modul rintangan (buang unit khayalan), mengingati bahawa peralihan fasa antara arus dan voltan akan menjadi 90 darjah (iaitu, jika voltan kita berubah mengikut undang-undang sinus, maka arus akan berubah mengikut hukum kosinus). Anda juga boleh menjalankan pengiraan dengan nombor kompleks, menggunakan amplitud kompleks arus dan voltan, tetapi, pada pendapat saya, dalam masalah ini lebih mudah untuk hanya mengambil kira hubungan fasa. Jadi, amplitud arus adalah sama

Jumlah amplitud arus dalam litar jelas sama dengan

Kita mampu untuk menambah amplitud isyarat seperti ini, kerana semua arus melalui kapasitor bersambung selari mempunyai frekuensi dan fasa yang sama. Jika keperluan ini tidak dipenuhi, anda tidak boleh begitu sahaja mengambilnya dan melipatnya.

Sekarang, mengingati hubungan fasa, tiada siapa yang menghalang kita daripada menulis undang-undang perubahan semasa melalui setiap kapasitor

Dan jumlah arus dalam litar

Osilogram arus melalui kapasitor ditunjukkan dalam Rajah 4.

Rajah 4 - Osilogram arus melalui kapasitor

Nah, untuk menyelesaikan tugas, perkara paling mudah ialah mencari jumlah kapasiti sistem sebagai jumlah kapasiti:

Dengan cara ini, kapasitans ini boleh digunakan untuk mengira jumlah rintangan tiga kapasitor bersambung selari. Sebagai latihan, pembaca dijemput untuk melihat sendiri perkara ini.

Sebagai kesimpulan, saya ingin menjelaskan satu, mungkin soalan yang paling penting: a mengapa perlu menyambungkan kapasitor secara selari dalam amalan?? Apa yang diberikan ini? Apakah peluang yang terbuka kepada kita? Di bawah, titik demi titik, saya menggariskan perkara utama:

Baiklah, kita berakhir di sini, tuan-tuan. Terima kasih atas perhatian anda dan jumpa lagi!

Sertai kami

Sambungan siri merujuk kepada kes di mana dua atau lebih elemen berada dalam bentuk rantai, dengan setiap satu daripadanya disambungkan kepada yang lain pada satu titik sahaja. Mengapa kapasitor diletakkan seperti ini? Bagaimana untuk melakukan ini dengan betul? Apa yang anda perlu tahu? Apakah ciri sambungan siri kapasitor dalam amalan? Apakah formula hasil?

Apa yang anda perlu tahu untuk sambungan yang betul?

Malangnya, tidak semuanya di sini semudah yang disangka. Ramai pemula berfikir bahawa jika lukisan skematik mengatakan bahawa elemen 49 mikrofarad diperlukan, maka cukup untuk mengambilnya dan memasangnya (atau menggantikannya dengan yang setara). Tetapi sukar untuk memilih parameter yang diperlukan walaupun di bengkel profesional. Dan apa yang perlu dilakukan jika anda tidak mempunyai elemen yang diperlukan? Katakan terdapat situasi sedemikian: anda memerlukan kapasitor 100 mikrofarad, tetapi terdapat beberapa kapasitor mikrofarad 47. Ia tidak selalu mungkin untuk memasangnya. Pergi ke pasaran radio untuk satu kapasitor? Tidak perlu. Ia akan mencukupi untuk menyambungkan beberapa elemen. Terdapat dua kaedah utama: sambungan siri dan selari kapasitor. Itu yang pertama kita akan bincangkan. Tetapi jika kita bercakap mengenai sambungan siri gegelung dan kapasitor, maka tidak ada masalah khas.

Mengapa mereka melakukan ini?

Apabila manipulasi sedemikian dilakukan dengan mereka, cas elektrik pada plat elemen individu akan sama: KE = K 1 = K 2 = K 3. KE - kapasitansi akhir, K - nilai pemancaran kapasitor. Kenapa begitu? Apabila cas dibekalkan daripada sumber kuasa ke plat luaran, nilai boleh dipindahkan ke plat dalaman, iaitu nilai elemen dengan parameter terkecil. Iaitu, jika anda mengambil kapasitor 3 µF, dan selepas ia menyambungkannya ke 1 µF, maka hasil akhirnya ialah 1 µF. Sudah tentu, pada yang pertama anda boleh melihat nilai 3 µF. Tetapi elemen kedua tidak akan dapat melepasi begitu banyak, dan ia akan memotong semua yang lebih besar daripada nilai yang diperlukan, meninggalkan kapasitansi yang besar pada kapasitor asal. Mari lihat apa yang perlu dikira semasa menyambungkan kapasitor secara bersiri. Formula:

• OE - jumlah kapasiti;
• N - voltan;
• KE - kapasiti akhir.

Apa lagi yang anda perlu ketahui untuk menyambungkan kapasitor dengan betul?

Sebagai permulaan, jangan lupa bahawa sebagai tambahan kepada kapasiti, mereka juga mempunyai voltan undian. kenapa? Apabila sambungan siri dibuat, voltan diagihkan secara berkadar songsang dengan kapasitansi mereka antara mereka. Oleh itu, masuk akal untuk menggunakan pendekatan ini hanya dalam kes di mana mana-mana kapasitor boleh memberikan parameter operasi minimum yang diperlukan. Jika elemen yang mempunyai kapasitansi yang sama digunakan, voltan di antara mereka akan dibahagikan sama rata. Juga satu perkataan berhati-hati mengenai kapasitor elektrolitik: Apabila bekerja dengan mereka, sentiasa berhati-hati memantau kekutuban mereka. Kerana jika faktor ini diabaikan, sambungan siri kapasitor boleh memberikan beberapa kesan yang tidak diingini. Dan adalah baik jika semuanya terhad hanya kepada pecahan unsur-unsur ini. Ingat bahawa kapasitor menyimpan arus, dan jika ada masalah, bergantung pada litar, preseden mungkin berlaku yang akan mengakibatkan komponen lain litar gagal.

Arus dalam sambungan siri

Kerana ia hanya mempunyai satu laluan aliran yang mungkin, ia akan mempunyai nilai yang sama untuk semua kapasitor. Dalam kes ini, jumlah caj terkumpul mempunyai nilai yang sama di mana-mana. Ia tidak bergantung pada kapasiti. Lihat mana-mana rajah sambungan siri kapasitor. Menghadap kanan yang pertama disambungkan ke kiri yang kedua dan seterusnya. Jika lebih daripada 1 elemen digunakan, maka sebahagian daripadanya akan diasingkan daripada litar am. Oleh itu, kawasan berkesan plat menjadi lebih kecil dan sama dengan parameter kapasitor terkecil. Apakah fenomena fizikal yang mendasari proses ini? Hakikatnya ialah sebaik sahaja kapasitor diisi dengan cas elektrik, ia berhenti mengalirkan arus. Dan kemudian ia tidak boleh mengalir ke seluruh rantaian. Dalam kes ini, kapasitor yang tinggal juga tidak akan dapat mengecas.

Kejatuhan voltan dan jumlah kapasiti

Setiap elemen menghilangkan ketegangan sedikit. Memandangkan kapasiti adalah berkadar songsang dengannya, semakin kecil ia, semakin besar penurunannya. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, kapasitor yang disambungkan secara bersiri mempunyai cas elektrik yang sama. Oleh itu, dengan membahagikan semua ungkapan dengan jumlah nilai, anda boleh mendapatkan persamaan yang menunjukkan keseluruhan kapasiti. Di sinilah sambungan siri dan selari kapasitor sangat berbeza.

Contoh #1

Mari gunakan formula yang dibentangkan dalam artikel dan hitung beberapa masalah praktikal. Jadi kita mempunyai tiga kapasitor. Kapasitinya ialah: C1 = 25 µF, C2 = 30 µF dan C3 = 20 µF. Mereka disambungkan secara bersiri. Ia adalah perlu untuk mencari jumlah kapasiti mereka. Kami menggunakan persamaan yang sepadan 1/C: 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. Kami menukar kepada mikrofarad, dan jumlah kapasitansi kapasitor apabila disambung secara bersiri (dan kumpulan dalam kes ini dianggap sebagai satu elemen) adalah kira-kira 8.11 μF.

Contoh No. 2

Mari kita selesaikan satu lagi masalah untuk menyatukan kerja kita. Terdapat 100 kapasitor. Kapasiti setiap elemen ialah 2 μF. Ia adalah perlu untuk menentukan jumlah kapasiti mereka. Anda perlu mendarab nombor mereka dengan ciri: 100*2=200 µF. Jadi, jumlah kapasitansi kapasitor apabila disambung secara bersiri ialah 200 mikrofarad. Seperti yang anda lihat, tiada yang rumit.

Kesimpulan

Jadi, kami telah bekerja melalui aspek teori, menganalisis formula dan ciri sambungan kapasitor yang betul (dalam siri), dan juga menyelesaikan beberapa masalah. Saya ingin mengingatkan pembaca supaya tidak terlepas dari pengaruh voltan undian. Ia juga wajar bahawa unsur-unsur jenis yang sama dipilih (mika, seramik, logam-kertas, filem). Kemudian sambungan siri kapasitor boleh memberi kita kesan berfaedah yang paling besar.

Sambungan selari kapasitor ialah bateri di mana kapasitor berada pada voltan yang sama, dan jumlah arus adalah sama dengan jumlah algebra penuh arus unsur-unsur yang ditentukan.

Perkara utama

Apabila kapasitor disambung secara selari, kapasitansinya ditambah, membolehkan anda mengira hasilnya dengan cepat. Voltan operasi kapasitor adalah sama, dan caj ditambah bersama. Ini berikutan daripada formula yang diperolehi oleh Volta pada abad ke-18:

C = q/U, kemudian C1 + C2 + … = q1 + q2 + …/U.

Sambungan selari kapasitor bertukar menjadi satu kapasitor berkapasiti tinggi.

Mengapa menyambungkan kapasitor secara selari?

• Dalam penerima radio, pelarasan kepada frekuensi gelombang dilakukan dengan menukar blok kapasitor, memastikan litar resonan dibawa ke dalam resonans.
• Dalam penapis bekalan kuasa berkuasa, banyak tenaga mesti disimpan semasa kitaran operasi. Ia tidak boleh dilaksanakan secara ekonomi untuk membinanya pada induktor. Satu set selari kapasitor elektrolitik besar digunakan.
• Sambungan selari kapasitor terdapat dalam litar pengukur. Piawaian membahagikan sebahagian daripada arus kepada diri mereka sendiri; nilai dianggarkan berdasarkan nilai - saiz kemuatan kapasitor yang dikaji.
• Secara selari, pemampas kuasa reaktif dipasang secara berkala. Ini adalah peranti yang menghalang keluar tenaga berlebihan ke dalam rangkaian bekalan kuasa. Ini menghalang gangguan, beban berlebihan penjana, transformer dan pemanasan pendawaian yang berlebihan.

Kuasa reaktif rangkaian

Apabila motor tak segerak beroperasi, terdapat percanggahan fasa antara arus dan voltan. Ini diperhatikan kerana kehadiran penggulungan yang menunjukkan tindak balas induktif. Akibatnya, sebahagian kuasa dipantulkan semula ke dalam litar. Kesannya boleh dihapuskan jika reaktans induktif dikompensasikan oleh reaktans kapasitif. Kaedah lain ialah penggunaan motor segerak, yang berkesan pada voltan 6 - 10 kV.

Jika boleh, loji harus menggunakan semua kuasa reaktifnya sendiri. Tetapi motor segerak tidak selalunya sesuai untuk keadaan proses teknologi. Kemudian mereka memasang unit kapasitor. Tindak balas mereka dijangka sama dengan induktansi motor. Sudah tentu, idealnya, kerana keadaan pengeluaran sentiasa berubah dan sukar untuk mencari jalan tengah.

Jika anda menggunakan sambungan selari kapasitor dan menukar menggunakan geganti dengan betul, masalahnya mudah diselesaikan. Perusahaan individu juga membayar untuk kuasa reaktif yang dipantulkan. Jika tidak digunakan, kerugian ekonomi dijangka. Pembekal tenaga boleh difahami: kuasa reaktif menyumbat talian kuasa, memuatkan transformer, dan kemudian peralatan tidak dapat menyampaikan beban penuh. Jika setiap perusahaan mula memuatkan saluran dengan arus yang berlebihan, keadaan ekonomi jurutera kuasa akan segera merosot.

Geganti kuasa reaktif digunakan secara meluas dan akan membantu menentukan bahagian kapasitor yang hendak digunakan. Contoh jadual pengiraan kos ditunjukkan dalam rajah. Terdapat titik optimum, di mana ia tidak dapat dilaksanakan secara ekonomi. Tetapi dibolehkan berbuat demikian atas sebab-sebab lain.

Gambar rajah sambungan pemasangan pampasan

Dalam rangkaian tiga fasa, kapasitor pampasan diletakkan dalam tiga mengikut dua skema yang terkenal:

1. Bintang.
2. Segi tiga.

Kuasa reaktif dalam kes ini dikira menggunakan formula yang dibentangkan dalam rajah. Omega Yunani menandakan frekuensi bulat rangkaian (2 x Pi x 50 Hz). Daripada perhubungan ternyata litar sambungan kapasitor dalam segitiga lebih menguntungkan: kuasa telah meningkat sebanyak 3 kali ganda. Penjelasan - bintang menggunakan voltan fasa, 1.73 kali kurang daripada linear. Kuasa reaktif yang dikompensasikan bergantung pada kuasa dua parameter ini.

Atas sebab ini, kapasitor tiga fasa sentiasa dibuat dalam segi tiga, dan untuk bintang, anda perlu meminta pesanan individu (tiga kapasitor fasa tunggal). Terdapat sisi flip pada syiling: voltan ialah 1.05; 3.15; 6.3; 10.5 kV semua kapasitor adalah fasa tunggal. Ia dibenarkan untuk menyambung sesuka hati anda. Bintang, sebagai contoh, mempunyai voltan operasi yang lebih rendah, yang bermaksud bahawa setiap kapasitor secara individu akan lebih murah. Kedua-dua litar tidak boleh diklasifikasikan sebagai sambungan selari; triplet yang serupa, bagaimanapun, digabungkan menjadi:

• kumpulan;
• bahagian;
• pemasangan.

Dan dalam persatuan, kapasitor fasa tunggal boleh disambung secara bersiri dan selari, dan kapasitor tiga fasa boleh disambung secara eksklusif secara selari. Adalah disyorkan untuk memilih nilai yang sama untuk semua elemen individu. Ini memudahkan pengiraan dan menyamakan beban merentasi bahagian litar elektrik. Terdapat pemasangan yang diketahui di mana terdapat sambungan bercampur untuk setiap fasa. Cawangan selari terbentuk.

Pemasangan dibuat satu fasa atau tiga fasa. Dalam rangkaian dengan voltan 380 V, sambungan selari kapasitor sentiasa digunakan. Pengecualian ialah kes menggunakan peralatan dengan satu fasa 220 V (fasa) dan 380 V (linear). Kemudian pemasangan individu (atau kumpulan) dipasang di bawah peranti, mengimbangi kuasa reaktif. Dalam rangkaian pencahayaan, kapasitor kebanyakannya diletakkan selepas suis atas sebab yang jelas. Dalam kes lain - bergantung pada ciri fungsi objek.

Untuk voltan 3, 6 dan 10 kV, kapasitor fasa tunggal disambungkan dengan bintang biasa atau berganda (lihat rajah). Satu terminal dibumikan (netral dibumikan padat). Atas sebab ini, penggunaan kapasitor fasa tunggal dibenarkan, termasuk yang mempunyai terminal terlindung tunggal. Dalam kes kedua, anda perlu memastikan bahawa konduktor neutral pergi ke badan produk.

Suis utama diletakkan di bahagian tertentu peralatan yang dilindungi (secara geografi) dan mengawal litar pampasan secara umum, mengaktifkan atau mengalih keluar reaktans tambahan. Jika peralatan proses melahu dalam sektor tertentu, suis utama akan memecahkan litar pampasan. Unit kapasitor biasanya terletak bersama di dalam bilik khusus, disambung secara elektrik secara selari. Di hadapan setiap satu terdapat suis litar kawalan geganti untuk menambah atau mengurangkan jumlah kapasiti pemampas.

Bergantung pada peralatan yang digunakan oleh perusahaan, jumlah kuasa reaktif menentukan bantuan unit kapasitor, yang disesuaikan secara fleksibel kepada keperluan sedia ada. Akhirnya:

1. Bahagian peralatan disambung secara selari. Ini mudah difahami jika anda membayangkan perkakas rumah dikuasakan oleh satu kord sambungan. Semua bersambung selari. Tetapi mereka dipasang, sebagai contoh, di bengkel, sektor, dll yang berbeza. Terdapat kes apabila satu loji kuasa besar (contohnya, penjana stesen janakuasa hidroelektrik) dibahagikan kepada bahagian yang agak bebas.
2. Unit kapasitor disambungkan secara selari, tetapi, sebagai peraturan, di satu tempat, supaya boleh melaraskan jumlah kapasiti secara automatik atau manual dengan mudah dengan menukar suis ringan. Satu kapasitor boleh berfungsi untuk mengimbangi kuasa reaktif mana-mana bahagian atau kedua-duanya sekali.

Ciri-ciri perlindungan kapasitor

Suis utama biasanya digunakan semasa kecemasan dan menutup keseluruhan bahagian peralatan sekaligus. Unit kapasitor dipasang ke dalam bahagian melalui sambungan selari. Kemudian suis utama akan segera mematikan "bateri" sedemikian. Dan bahagian lain unit kapasitor akan kekal beroperasi. Adalah penting untuk memahami bahawa peralatan perlindungan, seperti peralatan yang dilindungi, boleh dikumpulkan menggunakan kaedah yang berbeza. Bergantung kepada kemudahan dan kebolehlaksanaan ekonomi.

Suis ringan digunakan, sebagai peraturan, dalam litar kawalan. Ia dikawal melalui geganti dan menambah atau mengurangkan jumlah kapasiti unit kapasitor. Gas vakum atau SF6 dipilih sebagai suis utama.

Ciri litar di atas 10 kV ialah penggunaan kapasitor fasa tunggal yang dipasang mengikut litar bintang atau segi tiga, di setiap cawangannya terdapat kumpulan kapasitor siri selari (lihat rajah). Jika anda mempunyai produk dengan voltan operasi tinggi, ia dibenarkan untuk melakukan sebaliknya, untuk menggunakan sambungan siri-selari. Kemudian voltan operasi kapasitor dipilih supaya bilangan kumpulan yang disambungkan satu demi satu adalah minimum. Voltan pada setiap elemen secara semula jadi meningkat. Untuk rujukan: .

Jika anda melakukan segala-galanya mengikut prosedur yang diterangkan, jika mana-mana elemen litar pampasan kuasa reaktif gagal, yang lain akan terus beroperasi dalam mod yang agak lembut. Sudah tentu, parameter litar perlu dipantau, dan kakitangan operasi, mengikut kaedah, semak unit kapasitor untuk kebolehgunaan. Apabila mereka bentuk, anda perlu mengambil kira ciri kecil:

Semakin banyak kumpulan kapasitor yang berturut-turut terdapat dalam litar pampasan, semakin sukar bagi setiap satu untuk memastikan pengagihan voltan seragam. Khususnya, beban berlebihan yang kerap bagi segmen tertentu mungkin berlaku.

Di samping itu, sambungan elektrik yang kompleks tidak mudah untuk diperiksa oleh kakitangan perkhidmatan. Reka bentuk hiasan sukar dipasang dan ralat adalah perkara biasa. Sambungan selari blok kapasitor untuk setiap fasa dianggap ideal. Kemudian ia mudah dipasang, dan prosedur ujian dipermudahkan sebanyak mungkin.

Nyahcas kapasitor

Kapasitor yang disambung secara selari mempunyai kapasiti yang besar; apabila operasi berhenti, caj kekal padanya. Anda boleh merasakan ini jika anda menyentuh palam gerudi lama yang baru dimatikan. Dalam model baharu, penapis direka supaya litar dilepaskan melalui perintang, dan ini tidak diperhatikan.

Untuk mengurangkan voltan, ia juga mungkin menggunakan induktor yang disambungkan selari dengan kapasitor. Dalam kes ini, rintangan pembumian kepada arus ulang alik adalah sangat tinggi, tetapi untuk arus malar tidak sukar untuk mengatasi bahagian ini. Semasa operasi peralatan, arus adalah rendah dan kerugian adalah kecil. Selepas garisan proses dihentikan, cas secara beransur-ansur disalirkan melalui perintang atau kearuhan rintangan tinggi. Sudah tentu, tidak dilarang memasang geganti dalam litar pembumian yang menutup kenalan hanya selepas semua peranti dimatikan. Reka bentuknya lebih mahal dan memerlukan automasi.

Proses menyahcas litar adalah penting dari sudut keselamatan. Mari bayangkan: kapasitor yang dicas dari saluran keluar mengekalkan perbezaan potensi untuk masa yang lama dan menimbulkan bahaya kepada orang lain. Dalam rangkaian fasa tunggal dengan voltan 220 V, pelepasan dilakukan melalui penapis input, dengan syarat perumah dibumikan dengan betul. Rintangan dalam litar yang disambungkan selari dengan kapasitor ditentukan oleh formula yang dibentangkan di bawah.

Q bermaksud kuasa reaktif pemasangan dalam vars (VAR), dan Uph ialah voltan fasa. Adalah mudah untuk menunjukkan bahawa formula diberikan daripada pengiraan masa nyahcas: Q bergantung secara linear pada kapasiti, dipindahkan ke sebelah kiri formula, ia akan memberikan RC pemalar masa. Dalam tiga tempoh sedemikian, bateri dinyahcas sebanyak 97%. Berdasarkan keadaan yang ditentukan, parameter induktansi juga boleh didapati. Lebih baik lagi, sambungkan perintang secara bersiri dengannya, seperti yang sering dilakukan dalam litar sebenar.