Persoalan bagaimana untuk menyambungkan kapasitor mungkin timbul bagi mana-mana orang yang berminat dalam elektronik dan pematerian. Selalunya, keperluan untuk ini timbul dalam kes di mana peranti dengan penarafan yang sesuai tidak tersedia semasa memasang atau membaiki sebarang peranti.

Sebagai contoh, seseorang perlu membaiki peranti dengan menggantikan kapasitor elektrolitik dengan kapasiti 1000 mikrofarad atau lebih; ​​tiada bahagian yang sesuai untuk nilai nominal di tangan, tetapi terdapat beberapa produk dengan parameter yang lebih rendah. Dalam kes ini, terdapat tiga pilihan untuk keluar dari situasi ini:

1. Daripada kapasitor 1000 mikrofarad, gantikannya dengan peranti dengan penarafan yang lebih rendah.
2. Pergi ke kedai atau pasaran radio terdekat untuk membeli pilihan yang sesuai.
3. Sambungkan beberapa elemen bersama untuk mendapatkan kapasiti yang diperlukan.

Adalah lebih baik untuk menolak untuk memasang elemen radio dengan nilai yang lebih rendah, kerana eksperimen sedemikian tidak selalu berakhir dengan jayanya. Anda boleh pergi ke pasar atau ke kedai, tetapi ini memerlukan banyak masa. Oleh itu, dalam keadaan ini, beberapa kapasitor sering disambungkan dan kapasiti yang diperlukan diperolehi.

Sambungan selari kapasitor

Litar selari untuk menyambungkan kapasitor melibatkan penyambungan semua plat peranti kepada dua kumpulan. Kesimpulan pertama disambungkan ke dalam satu kumpulan, dan kesimpulan kedua ke dalam kumpulan lain. Rajah di bawah menunjukkan contoh.

Kapasitor yang disambungkan secara selari disambungkan kepada sumber voltan yang sama, jadi terdapat dua titik voltan atau perbezaan potensi merentasinya. Perlu diambil kira bahawa voltan pada semua terminal kapasitor yang disambungkan secara selari akan sama.

Litar selari membentuk satu kapasitans daripada unsur-unsur, yang nilainya sama dengan jumlah kapasitansi semua kapasitor yang disambungkan kepada kumpulan. Dalam kes ini, arus dengan magnitud yang berbeza akan mengalir melalui kapasitor semasa operasi peranti. Parameter arus yang melalui produk bergantung pada kapasiti individu peranti. Semakin tinggi kapasitansi, semakin besar arus yang akan melaluinya. Formula yang mencirikan sambungan selari adalah seperti berikut:

Litar selari paling kerap digunakan dalam kehidupan seharian; ia membolehkan anda memasang kapasiti yang diperlukan daripada sebarang bilangan elemen individu dengan nilai yang berbeza.

Sambungan siri kapasitor

Litar sambungan siri ialah rantai di mana plat pertama kapasitor disambungkan ke plat kedua peranti sebelumnya, dan plat kedua disambungkan ke plat pertama peranti seterusnya. Terminal pertama kapasitor pertama dan terminal kedua bahagian terakhir dalam litar disambungkan kepada sumber arus elektrik, yang menyebabkan pengagihan semula cas elektrik berlaku di antara mereka. Semua plat perantaraan mempunyai cas yang sama magnitud, berselang-seli dalam tanda.

Rajah di bawah menunjukkan contoh sambungan bersiri.

Arus dengan magnitud yang sama mengalir melalui kapasitor yang disambungkan dalam kumpulan. Jumlah kuasa dihadkan oleh kawasan plat peranti dengan penarafan terkecil, kerana selepas mengecas peranti dengan kapasiti terkecil, keseluruhan litar akan berhenti mengalirkan arus.

Walaupun terdapat kelemahan yang jelas, kaedah ini memberikan peningkatan dalam penebat antara plat individu kepada jumlah jarak antara terminal pada semua kapasitor bersambung siri. Iaitu, apabila dua elemen disambungkan secara bersiri dengan voltan operasi 200 V, penebat antara terminal mereka boleh menahan voltan sehingga 1000 V. Kapasitansi mengikut formula:

Kaedah ini membolehkan anda mendapatkan setara dengan kapasitor yang lebih kecil dalam kumpulan yang mampu beroperasi pada voltan tinggi. Semua ini boleh dicapai dengan membeli satu elemen tunggal dengan nilai yang sesuai, kerana dalam praktiknya sambungan bersiri hampir tidak pernah ditemui.

Formula ini adalah relevan untuk mengira jumlah kapasiti litar dua kapasitor yang disambungkan secara bersiri. Untuk menentukan jumlah kapasiti litar dengan sejumlah besar peranti, anda mesti menggunakan formula:

Skim campuran

Contoh gambar rajah sambungan bercampur dibentangkan di bawah.

Untuk menentukan jumlah kapasiti beberapa peranti, keseluruhan litar mesti dibahagikan kepada kumpulan sedia ada sambungan bersiri dan selari dan parameter kapasiti untuk setiap satu daripada mereka mesti dikira.

Dalam amalan, kaedah ini terdapat pada pelbagai papan yang perlu dikerjakan oleh amatur radio.

Kapasitor, seperti perintang, boleh disambung secara bersiri atau selari. Mari kita pertimbangkan sambungan kapasitor: untuk apa setiap litar digunakan, dan ciri akhir mereka.

Skim ini adalah yang paling biasa. Di dalamnya, plat kapasitor disambungkan antara satu sama lain, membentuk kapasitans setara yang sama dengan jumlah kapasitans yang disambungkan.

Apabila menyambungkan kapasitor elektrolitik secara selari, adalah perlu bahawa terminal kekutuban yang sama disambungkan antara satu sama lain.

Keanehan sambungan ini ialah voltan yang sama merentasi semua kapasitor yang disambungkan. Voltan undian sekumpulan kapasitor bersambung selari adalah sama dengan voltan kendalian kapasitor kumpulan yang mana ia adalah minimum.

Arus mengalir melalui kapasitor kumpulan adalah berbeza: arus yang lebih besar akan mengalir melalui kapasitor dengan kapasiti yang lebih besar.

Dalam amalan, sambungan selari digunakan untuk mendapatkan kapasitansi saiz yang diperlukan apabila ia berada di luar julat yang dihasilkan oleh industri atau tidak sesuai dengan siri kapasitor standard. Dalam sistem kawalan faktor kuasa (cos ϕ), perubahan dalam kapasitansi berlaku disebabkan oleh sambungan automatik atau pemutusan sambungan kapasitor secara selari.

Dalam sambungan siri, plat kapasitor disambungkan antara satu sama lain, membentuk rantai. Plat luar disambungkan ke sumber, dan arus yang sama mengalir melalui semua kapasitor kumpulan.

Kapasiti setara bagi kapasitor yang disambungkan secara bersiri adalah terhad kepada kapasitansi terkecil dalam kumpulan. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa sebaik sahaja ia dicas sepenuhnya, arus akan berhenti. Anda boleh mengira jumlah kapasitansi dua kapasitor bersambung siri menggunakan formula

Tetapi penggunaan sambungan bersiri untuk mendapatkan penarafan kapasitans bukan standard adalah tidak biasa seperti yang selari.

Dalam sambungan bersiri, voltan bekalan kuasa diagihkan di antara kapasitor kumpulan. Ini membolehkan anda mendapatkan bank kapasitor yang direka untuk voltan yang lebih tinggi daripada voltan terkadar komponennya. Jadi, blok yang boleh menahan voltan tinggi diperbuat daripada kapasitor murah dan kecil.

Satu lagi bidang permohonan untuk sambungan siri kapasitor adalah berkaitan dengan pengagihan semula voltan di antara mereka. Jika kapasitansi adalah sama, voltan dibahagikan kepada separuh; jika tidak, voltan pada kapasitor dengan kapasitans yang lebih besar adalah lebih besar. Peranti yang beroperasi pada prinsip ini dipanggil pembahagi voltan kapasitif.

Sambungan bercampur kapasitor

Litar sedemikian wujud, tetapi dalam peranti tujuan khas yang memerlukan ketepatan tinggi dalam mendapatkan nilai kapasitansi, serta untuk pelarasan tepatnya.

Dalam artikel ini kita akan cuba membincangkan topik penyambungan kapasitor dengan cara yang berbeza. Daripada artikel mengenai sambungan perintang, kita tahu bahawa terdapat sambungan siri, selari dan bercampur, peraturan yang sama berlaku untuk artikel ini. Kapasitor (dari perkataan Latin "condensare" - "to compact", "to thicken") adalah peranti elektrik yang sangat meluas.

Ini adalah dua konduktor (plat) di antaranya terdapat bahan penebat. Jika voltan (U) dikenakan padanya, maka cas elektrik (Q) akan terkumpul pada konduktornya. Ciri utamanya ialah kapasiti (C). Sifat-sifat kapasitor diterangkan oleh persamaan Q = UC, cas pada plat dan voltan adalah berkadar terus antara satu sama lain.

Simbol untuk kapasitor dalam rajah

Biarkan voltan berselang-seli dikenakan pada kapasitor. Ia mengecas apabila voltan meningkat, cas elektrik pada plat meningkat. Jika voltan berkurangan, maka cas pada platnya berkurangan dan ia dinyahcas.

Ia berikutan bahawa arus elektrik mengalir melalui wayar yang menyambungkan kapasitor ke seluruh litar apabila voltan merentasi kapasitor berubah. Dalam kes ini, tidak kira apa yang berlaku dalam dielektrik antara konduktor. Kekuatan semasa adalah sama dengan jumlah cas yang mengalir setiap unit masa melalui wayar yang disambungkan ke kapasitor. Ia bergantung kepada kapasitinya dan kadar perubahan voltan bekalan.

Kapasiti bergantung pada ciri-ciri penebat, serta saiz dan bentuk konduktor. Unit ukuran kemuatan pemeluwap ialah farad (F), 1 F = 1 C/V. Walau bagaimanapun, dalam amalan, kapasitansi lebih kerap diukur dalam mikro (10-6) atau pico (10-12) farad.

Kapasitor digunakan terutamanya untuk membina litar bergantung kepada frekuensi untuk menghasilkan nadi elektrik pendek yang kuat di mana ia perlu untuk mengumpul tenaga. Dengan menukar sifat ruang antara plat, ia boleh digunakan untuk mengukur paras cecair.

Sambungan selari

Sambungan selari ialah sambungan di mana terminal semua kapasitor mempunyai dua titik sepunya - mari kita panggil mereka input dan output litar. Jadi semua input digabungkan pada satu titik, dan semua output pada yang lain, voltan pada semua kapasitor adalah sama:

Sambungan selari melibatkan pengagihan cas yang diterima daripada sumber pada plat beberapa kapasitor, yang boleh ditulis seperti berikut:

Oleh kerana voltan pada semua kapasitor adalah sama, caj pada plat mereka hanya bergantung pada kapasitansi:

Jumlah kapasitansi kumpulan selari kapasitor:

Jumlah kapasiti kumpulan kapasitor sedemikian adalah sama dengan jumlah kapasitansi yang termasuk dalam litar.

Bank kapasitor digunakan secara meluas untuk meningkatkan kuasa dan kestabilan sistem kuasa dalam talian penghantaran kuasa. Pada masa yang sama, kos untuk elemen talian yang lebih berkuasa boleh dikurangkan. Kestabilan talian penghantaran kuasa dan rintangan talian kuasa kepada kegagalan dan lebihan beban meningkat.

Sambungan bersiri

Sambungan siri kapasitor ialah sambungan mereka secara terus satu demi satu tanpa cawangan konduktor. Dari sumber voltan, cas dibekalkan kepada plat kapasitor pertama dan terakhir dalam rantai.

Disebabkan oleh aruhan elektrostatik pada plat dalaman kapasitor bersebelahan, penyamaan cas berlaku pada plat bersambung elektrik bagi kapasitor bersebelahan, jadi caj elektrik yang sama magnitud dan tanda bertentangan muncul pada mereka.

Dengan sambungan ini, cas elektrik pada plat konduktor individu adalah sama dalam magnitud:

Jumlah voltan untuk keseluruhan litar:

Jelas sekali, voltan antara konduktor untuk setiap kapasitor bergantung pada cas dan kapasiti terkumpul, iaitu:

Oleh itu, kapasitansi setara bagi litar siri ialah:

Ia berikutan bahawa salingan jumlah kapasitans adalah sama dengan jumlah salingan bagi kapasitans individu:

Sebatian bercampur

Sambungan bercampur kapasitor ialah sambungan di mana terdapat sambungan secara bersiri dan selari pada masa yang sama. Untuk memahami perkara ini dengan lebih terperinci, mari lihat sambungan ini menggunakan contoh:

Rajah menunjukkan bahawa dua kapasitor disambung secara bersiri di bahagian atas dan bawah dan dua secara selari. Anda boleh mendapatkan formula daripada sebatian yang diterangkan di atas:

Asas mana-mana teknologi radio ialah kapasitor; ia digunakan dalam pelbagai jenis litar - ini termasuk bekalan kuasa dan aplikasi untuk isyarat penyimpanan data analog, serta dalam telekomunikasi untuk peraturan frekuensi.

Litar dan litar elektrik menggunakan pelbagai kaedah penyambungan kapasitor. Sambungan kapasitor ke dalam bank kapasitor boleh bersiri, selari dan siri-selari (bercampur).

Sekiranya sambungan kapasitor ke bateri dilakukan dalam bentuk rantai dan hanya plat kapasitor pertama dan terakhir disambungkan ke titik sambungan dalam litar, maka sambungan sedemikian dipanggil konsisten.

Apabila kapasitor disambungkan secara bersiri, ia dicas dengan jumlah elektrik yang sama, walaupun hanya dua plat luar yang dicas dari sumber semasa, dan plat yang tinggal dicas melalui pengaruh medan elektrik. Dalam kes ini, caj plat 2 akan sama dalam nilai, tetapi bertentangan dalam tanda dengan caj plat 1, caj plat 3 akan sama dengan caj plat 2, tetapi juga akan menjadi kekutuban yang bertentangan, dan lain-lain.

Tetapi lebih tepat lagi, voltan pada elemen kapasitif yang berbeza akan berbeza, kerana pengecasan dengan jumlah elektrik yang sama pada kapasiti nominal yang berbeza sentiasa memerlukan voltan yang berbeza. Semakin rendah kapasiti kapasitor, semakin tinggi tahap voltan diperlukan untuk mengecas komponen radio dengan jumlah elektrik yang diperlukan, dan sebaliknya.

Oleh itu, apabila mengecas sekumpulan kapasitor yang disambungkan secara bersiri, voltan pada kapasitor berkapasiti kecil akan lebih tinggi, dan pada elemen berkapasiti tinggi - lebih rendah.

Mari kita pertimbangkan keseluruhan kumpulan kapasitor yang disambungkan secara bersiri sebagai satu kapasitansi setara, di antara plat yang terdapat beberapa tahap voltan yang sama dengan jumlah voltan pada semua elemen kumpulan, dan cas yang sama dengan cas. mana-mana komponen daripada kumpulan ini.

Jika kita melihat dengan lebih dekat pada penarafan kapasitansi terkecil dalam kumpulan, ia sepatutnya mempunyai tahap voltan tertinggi. Tetapi sebenarnya, paras voltan di atasnya hanyalah sebahagian daripada jumlah nilai voltan bagi jumlah kumpulan. Voltan merentasi keseluruhan kumpulan sentiasa lebih tinggi daripada voltan merentasi kapasitor yang mempunyai nilai kemuatan terkecil. Dan oleh itu kita boleh mengatakan itu jumlah kapasitansi sekumpulan kapasitor yang disambung secara bersiri adalah kurang daripada kemuatan kapasitor terkecil dalam kumpulan itu..

Untuk mengira jumlah kapasiti kumpulan, dalam contoh ini kita akan menggunakan formula berikut:

1 / C jumlah = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3

Untuk kes khas dua elemen yang disambungkan secara bersiri, formula akan mengambil bentuk:

C jumlah = C 1 × C 2 / C 1 + C 2

Untuk contoh praktikal, mari kita sambungkan tiga komponen radio dengan nilai nominal 100 mikrofarad setiap 100 volt secara bersiri. Mengikut formula di atas, kami membahagikan unit dengan kapasiti. Kemudian kita ringkaskan. Kemudian kita bahagikan satu dengan hasil yang terhasil.

Jadi - (1:100)+(1:100)+(1:100) = 0.01 + 0.01 + 0.01 = 0.03 dan akhirnya 1: 0.03 = 33 uF pada 300 volt (semua voltan yang dijumlahkan bersama 100+100+100 = 300v). Akibatnya, kami memperoleh bank kapasitor dengan jumlah kapasiti 33 mikrofarad pada 300 volt.

Jika, dengan sambungan siri, adalah perlu untuk mendapatkan kapasitor bukan kutub kapasiti besar, anda boleh menyambungkan dua kapasitor elektrolitik. Dalam kes ini, adalah dinasihatkan untuk memilih kapasitor dengan penarafan yang sama.

Kami menyambungkan kedua-dua kapasitor secara bersiri, menyambungkan elektrod negatifnya antara satu sama lain. Akibatnya, kita mendapat kapasiti yang sama dengan separuh daripada setiap denominasi

Jika sekumpulan elemen kapasitif dimasukkan ke dalam litar sedemikian rupa sehingga plat semua komponen litar disambungkan ke titik sambungan langsung, maka sambungan sedemikian dipanggil sambungan selari kapasitor.

Apabila mengecas sekumpulan kapasitor yang disambungkan secara selari, akan terdapat voltan yang sama antara plat semua elemen, kerana semuanya dicas dari sumber kuasa yang sama. Jumlah jumlah elektrik pada semua elemen akan sama dengan jumlah jumlah elektrik yang diletakkan pada setiap bekas secara berasingan, kerana cas setiap satu daripadanya dijalankan secara bebas daripada cas komponen lain litar ini. Berdasarkan ini, keseluruhan sistem boleh dianggap sebagai satu kapasitor setara biasa. Kemudian jumlah kapasitansi apabila menyambungkan kapasitor secara selari adalah sama dengan jumlah kapasitans semua elemen yang berkaitan.

Mari kita nyatakan jumlah kapasiti elemen yang disambungkan ke bateri dengan simbol Dengan biasa, maka anda boleh menulis formula:

Ctot = C 1 + C 2 + C 3

Mari kita lihat formula ini menggunakan contoh langsung. Katakan bahawa kita memerlukan segera kapasitor 100 mikrofarad 50V untuk membaiki perkakas rumah, tetapi kita hanya mempunyai kapasitor 50V 47 mikrofarad. Jika anda menyambungkannya secara selari (tolak kepada tolak dan tambah kepada tambah), maka jumlah kapasiti bank kapasitor yang terhasil adalah sekitar 94 mikrofarad pada 50 volt. Ini adalah sisihan yang boleh diterima sepenuhnya, jadi anda boleh memasang pemasangan ini dengan selamat dalam peralatan elektronik.

Mari kita menyatukan pengetahuan yang diperoleh mengenai sambungan selari kapasitor kepada amalan radio amatur: katakan untuk menggantikan kapasitor bengkak pada motherboard komputer peribadi, kita memerlukan kapasitansi dengan nilai nominal 2000 mikrofarad, tetapi sebagai nasib baik, kita tidak memilikinya, dan kami juga tidak mahu berlari ke pasaran radio. Di sinilah pengetahuan tentang undang-undang sambungan selari kontena akan membantu kami.

C jumlah = C 1 + C 2 = 1000 µF + 1000 µF = 2000 µF

Seperti yang anda lihat, tidak ada yang rumit, dengan sambungan selari, setiap komponen radio kapasitif individu terdedah kepada voltan yang sama, dan kapasitor komposit dicas dengan dua kali lebih banyak elektrik.

Sambungan siri selari bagi kapasitor ialah litar atau litar yang merangkumi bahagian dengan kedua-dua sambungan selari dan siri komponen radio.

Apabila mengira jumlah kapasiti litar sedemikian dengan jenis sambungan siri-selari bahagian ini (seperti dalam kes dengan) dibahagikan kepada bahagian asas, yang terdiri daripada kumpulan mudah dengan siri atau sambungan selari bekas. Seterusnya, algoritma pengiraan mengambil bentuk:

1. Kira kapasiti setara bahagian dengan sambungan bersiri kapasiti.
2. Jika bahagian-bahagian ini terdiri daripada kapasitor yang disambungkan secara bersiri, maka mula-mula hitung kemuatannya.
3. Selepas mengira kapasiti setara, lukis semula gambar rajah. Biasanya, litar kapasitor setara yang disambungkan secara bersiri diperolehi.
4. Kira jumlah kapasiti litar yang terhasil.

Contoh pengiraan kemuatan untuk sambungan bercampur kapasitor

Untuk mendapatkan julat kapasiti yang lebih besar, kapasitor sering disambungkan antara satu sama lain untuk membentuk apa yang dipanggil bank kapasitor. Sambungan boleh selari, bersiri atau gabungan (bercampur). Pertimbangkan kes dengan dua kapasitor.

Sambungan siri kapasitor ditunjukkan dalam Rajah. 1

Di sini (Rajah 1) plat satu kapasitor, yang mempunyai cas negatif, disambungkan kepada plat positif kapasitor seterusnya. Apabila disambung secara bersiri, plat tengah kapasitor dielektrik melalui pengaruh, oleh itu, casnya adalah sama dalam magnitud dan bertentangan dalam tanda. Caj pada kapasitor ini adalah sama. Dengan sambungan ini, perbezaan potensi ditambah:

Dalam kes ini kita mempunyai:

Kami mendapati bahawa apabila menyambungkan kapasitor secara bersiri, kapasitans sambungan didapati sebagai:

Mengitlak formula (3) untuk kapasitor N, kita memperoleh:

di manakah kemuatan elektrik bagi kapasitor ke-i.

Sambungan siri kapasitor digunakan apabila, untuk mengelakkan kerosakan kapasitor, adalah perlu untuk mengagihkan perbezaan potensi antara beberapa kapasitor.

Sambungan siri kapasitor ditunjukkan dalam Rajah. 2

Apabila disambung secara selari, perbezaan potensi antara plat kapasitor adalah sama. Jumlah caj sistem adalah sama dengan jumlah caj pada setiap kapasitor:

Daripada yang di atas kita dapat:

Untuk bateri N kapasitor yang disambung secara selari kita ada:

Sambungan selari kapasitor digunakan apabila perlu untuk meningkatkan kapasitansi kapasitor.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1

Senaman	Dapatkan formula untuk mengira kapasitansi kapasitor berlapis.
Penyelesaian	Sebuah kapasitor, yang dipanggil kapasitor berlapis, terdiri daripada dua plat logam selari yang dipisahkan oleh beberapa lapisan rata dielektrik yang berbeza (Rajah 3). Mari kita nyatakan pemalar dielektrik lapisan dielektrik sebagai . Kami akan menganggap bahawa ketebalan lapisan dielektrik yang sepadan ialah: . Mari kita andaikan bahawa kepingan konduktor yang sangat nipis dimasukkan di antara lapisan dielektrik. Daripada prosedur ini, cas pada plat kapasitor dan kekuatan medan dalam garam dielektrik akan kekal tidak berubah. Perbezaan potensi antara plat akan kekal tidak berubah, oleh itu, kapasitansi kapasitor tidak akan berubah. Tetapi, kehadiran kepingan nipis konduktor akan menjadikan kapasitor berlapis menjadi sambungan bersiri kapasitor. Mari kita gunakan formula untuk kemuatan kapasitor rata: dan mengira kapasiti bateri pemuat bersambung siri: kita mendapatkan:
Jawab

CONTOH 2

Senaman	Apakah kapasiti sambungan pemuat (Rajah 4), jika bateri terdiri daripada pemuat yang sama, kemuatan setiap pemuat adalah sama dengan F.
Penyelesaian	Kami menandakan kemuatan sambungan selari kapasitor kerana Ia sama dengan: