สูตรคำนวณการเชื่อมต่ออนุกรมของตัวเก็บประจุ การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวเก็บประจุ

คำถามเกี่ยวกับวิธีเชื่อมต่อตัวเก็บประจุอาจเกิดขึ้นกับผู้ที่สนใจอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการบัดกรี บ่อยครั้งที่ความจำเป็นนี้เกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีอุปกรณ์ที่มีระดับเหมาะสมเมื่อประกอบหรือซ่อมแซมอุปกรณ์ใด ๆ

ตัวอย่างเช่น บุคคลจำเป็นต้องซ่อมแซมอุปกรณ์โดยการเปลี่ยนตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่มีความจุ 1,000 ไมโครฟารัดขึ้นไป ไม่มีชิ้นส่วนใดที่เหมาะกับค่าที่ระบุ แต่มีผลิตภัณฑ์หลายอย่างที่มีพารามิเตอร์ต่ำกว่า ในกรณีนี้ มีสามทางเลือกในการออกจากสถานการณ์นี้:

แทนที่จะใช้ตัวเก็บประจุขนาด 1,000 ไมโครฟารัด ให้แทนที่ด้วยอุปกรณ์ที่มีพิกัดต่ำกว่า
ไปที่ร้านค้าหรือตลาดวิทยุที่ใกล้ที่สุดเพื่อซื้ออุปกรณ์เสริมที่เหมาะสม
เชื่อมต่อองค์ประกอบต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ความจุที่ต้องการ

เป็นการดีกว่าที่จะปฏิเสธที่จะติดตั้งองค์ประกอบวิทยุที่มีค่าต่ำกว่าเนื่องจากการทดลองดังกล่าวไม่ได้จบลงอย่างประสบความสำเร็จเสมอไป คุณสามารถไปตลาดหรือไปร้านค้าได้ แต่ต้องใช้เวลามาก ดังนั้นในสถานการณ์เช่นนี้จึงมักเชื่อมต่อตัวเก็บประจุหลายตัวและได้รับความจุที่ต้องการ

การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน

วงจรขนานสำหรับเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อแผ่นทั้งหมดของอุปกรณ์ออกเป็นสองกลุ่ม ข้อสรุปแรกเชื่อมโยงกันเป็นกลุ่มหนึ่ง และข้อสรุปที่สองเชื่อมโยงกับอีกกลุ่มหนึ่ง รูปด้านล่างแสดงตัวอย่าง

ตัวเก็บประจุที่ต่อแบบขนานจะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน ดังนั้นจึงมีจุดแรงดันไฟฟ้าสองจุดหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าที่พาดผ่านกัน ควรคำนึงว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วทั้งหมดของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานจะเท่ากัน

วงจรขนานจะสร้างความจุเดี่ยวจากองค์ประกอบต่างๆ ซึ่งค่าจะเท่ากับผลรวมของความจุของตัวเก็บประจุทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับกลุ่ม ในกรณีนี้กระแสไฟฟ้าที่มีขนาดต่างกันจะไหลผ่านตัวเก็บประจุระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ พารามิเตอร์ของกระแสที่ไหลผ่านผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับความจุส่วนบุคคลของอุปกรณ์ ยิ่งความจุสูง กระแสก็จะไหลผ่านได้มากขึ้นเท่านั้น สูตรที่แสดงลักษณะการเชื่อมต่อแบบขนานมีดังนี้:

วงจรขนานมักใช้ในชีวิตประจำวันโดยช่วยให้คุณสามารถรวบรวมความจุที่ต้องการจากองค์ประกอบแต่ละส่วนที่มีค่าต่างกันได้

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุ

วงจรเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือโซ่ที่แผ่นแรกของตัวเก็บประจุเชื่อมต่อกับแผ่นที่สองของอุปกรณ์ก่อนหน้า และแผ่นที่สองเชื่อมต่อกับแผ่นแรกของอุปกรณ์ถัดไป เทอร์มินัลแรกของตัวเก็บประจุตัวแรกและเทอร์มินัลที่สองของส่วนสุดท้ายในวงจรเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าเนื่องจากมีการกระจายประจุไฟฟ้าระหว่างกัน แผ่นที่อยู่ตรงกลางทุกแผ่นจะมีประจุที่มีขนาดเท่ากัน สลับกันเป็นเครื่องหมาย

รูปด้านล่างแสดงตัวอย่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรม

กระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากันจะไหลผ่านตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกันเป็นกลุ่ม กำลังไฟทั้งหมดถูกจำกัดโดยพื้นที่แผ่นของอุปกรณ์ที่มีพิกัดน้อยที่สุด เนื่องจากหลังจากชาร์จอุปกรณ์ที่มีความจุน้อยที่สุดแล้ว วงจรทั้งหมดจะหยุดส่งกระแส

แม้จะมีข้อเสียอย่างเห็นได้ชัด แต่วิธีนี้ช่วยเพิ่มฉนวนระหว่างเพลตแต่ละแผ่นจนเป็นผลรวมของระยะห่างระหว่างขั้วต่อของตัวเก็บประจุที่ต่อแบบอนุกรมทั้งหมด นั่นคือเมื่อองค์ประกอบทั้งสองเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมโดยมีแรงดันไฟฟ้า 200 V ฉนวนระหว่างขั้วต่อสามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึง 1,000 V ความจุตามสูตร:

วิธีนี้ช่วยให้คุณได้ตัวเก็บประจุที่มีขนาดเล็กกว่าในกลุ่มที่สามารถทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงได้ ทั้งหมดนี้สามารถทำได้โดยการซื้อองค์ประกอบเดียวที่มีค่าที่เหมาะสม เนื่องจากในทางปฏิบัติแล้วแทบไม่เคยพบการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเลย

สูตรนี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณความจุรวมของวงจรของตัวเก็บประจุสองตัวที่ต่ออนุกรมกัน ในการกำหนดความจุรวมของวงจรที่มีอุปกรณ์จำนวนมาก คุณต้องใช้สูตร:

โครงการผสม

ตัวอย่างของแผนภาพการเชื่อมต่อแบบผสมแสดงไว้ด้านล่าง

ในการกำหนดความจุรวมของอุปกรณ์หลายตัว วงจรทั้งหมดจะต้องแบ่งออกเป็นกลุ่มของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานที่มีอยู่ และต้องคำนวณพารามิเตอร์ความจุสำหรับแต่ละอุปกรณ์

ในทางปฏิบัติ วิธีการนี้มีอยู่ในกระดานต่างๆ ที่นักวิทยุสมัครเล่นต้องใช้

ตัวเก็บประจุ เช่น ตัวต้านทาน สามารถต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนานได้ พิจารณาการเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุ: แต่ละวงจรใช้ทำอะไรและลักษณะสุดท้าย

โครงการนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ในนั้นแผ่นตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อถึงกันทำให้เกิดความจุที่เท่ากันเท่ากับผลรวมของความจุที่เชื่อมต่อ

เมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าแบบขนานจำเป็นต้องเชื่อมต่อขั้วต่อที่มีขั้วเดียวกันเข้าด้วยกัน

ความพิเศษของการเชื่อมต่อนี้คือ แรงดันไฟฟ้าเท่ากันในตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อทั้งหมด- แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของกลุ่มตัวเก็บประจุที่ต่อแบบขนานจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานของตัวเก็บประจุแบบกลุ่มซึ่งมีน้อยที่สุด

กระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุของกลุ่มจะแตกต่างกัน: กระแสที่ใหญ่กว่าจะไหลผ่านตัวเก็บประจุที่มีความจุมากกว่า

ในทางปฏิบัติ การเชื่อมต่อแบบขนานจะใช้เพื่อให้ได้ความจุตามขนาดที่ต้องการเมื่ออยู่นอกช่วงที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมหรือไม่เหมาะกับตัวเก็บประจุแบบมาตรฐาน ในระบบควบคุมตัวประกอบกำลัง (cos ϕ) การเปลี่ยนแปลงความจุเกิดขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่ออัตโนมัติหรือการตัดการเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุแบบขนาน

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แผ่นตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อกันทำให้เกิดเป็นสายโซ่ แผ่นด้านนอกเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด และกระแสเดียวกันจะไหลผ่านตัวเก็บประจุทั้งหมดของกลุ่ม

ความจุที่เท่ากันของตัวเก็บประจุที่ต่อแบบอนุกรมจะถูกจำกัดไว้ที่ความจุที่น้อยที่สุดในกลุ่ม สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าทันทีที่ชาร์จเต็มแล้วกระแสจะหยุดลง คุณสามารถคำนวณความจุรวมของตัวเก็บประจุที่ต่อแบบอนุกรมสองตัวได้โดยใช้สูตร

แต่การใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อให้ได้พิกัดความจุที่ไม่ได้มาตรฐานนั้นไม่ธรรมดาเหมือนกับการเชื่อมต่อแบบขนาน

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟจะกระจายไปตามตัวเก็บประจุของกลุ่ม สิ่งนี้ช่วยให้คุณได้รับ ตัวเก็บประจุที่ออกแบบมาเพื่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ากว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของส่วนประกอบ ดังนั้นบล็อกที่สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงจึงทำจากตัวเก็บประจุขนาดเล็กและราคาถูก

การใช้งานอื่น ๆ สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุนั้นสัมพันธ์กับการกระจายแรงดันไฟฟ้าระหว่างกัน หากความจุเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าจะถูกแบ่งครึ่งหนึ่ง หากไม่ แรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุที่มีความจุมากกว่าจะมีค่ามากกว่า อุปกรณ์ที่ทำงานบนหลักการนี้เรียกว่า ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบ capacitive.

การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวเก็บประจุ

วงจรดังกล่าวมีอยู่ แต่ในอุปกรณ์พิเศษที่ต้องการความแม่นยำสูงในการรับค่าความจุตลอดจนการปรับที่แม่นยำ

ในบทความนี้เราจะพยายามครอบคลุมหัวข้อการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุในรูปแบบต่างๆ จากบทความเกี่ยวกับการเชื่อมต่อตัวต้านทาน เรารู้ว่ามีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานและแบบผสม กฎเดียวกันนี้เป็นจริงสำหรับบทความนี้ ตัวเก็บประจุ (จากคำภาษาละติน "คอนเดนเซอร์" - "กระชับ", "หนาขึ้น") เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แพร่หลายมาก

เหล่านี้เป็นตัวนำ (แผ่น) สองตัวซึ่งมีวัสดุฉนวนอยู่ หากใช้แรงดันไฟฟ้า (U) ประจุไฟฟ้า (Q) จะสะสมบนตัวนำ ลักษณะสำคัญคือความจุ (C) คุณสมบัติของตัวเก็บประจุอธิบายได้ด้วยสมการ Q = UC ประจุบนเพลตและแรงดันไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงต่อกัน

สัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุในแผนภาพ

ปล่อยให้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจ่ายให้กับตัวเก็บประจุ มันจะชาร์จเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ประจุไฟฟ้าบนเพลตจะเพิ่มขึ้น หากแรงดันไฟฟ้าลดลง ประจุบนเพลตจะลดลงและคายประจุ

กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสายไฟที่เชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับส่วนที่เหลือของวงจรเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลง ในกรณีนี้ไม่สำคัญว่าจะเกิดอะไรขึ้นในอิเล็กทริกระหว่างตัวนำ ความแรงของกระแสไฟฟ้าเท่ากับประจุทั้งหมดที่ไหลต่อหน่วยเวลาผ่านสายไฟที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ ขึ้นอยู่กับความจุและอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า

ความจุขึ้นอยู่กับลักษณะของฉนวนตลอดจนขนาดและรูปร่างของตัวนำ หน่วยวัดความจุของคอนเดนเซอร์คือฟารัด (F) 1 F = 1 C/V อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ ความจุมักวัดเป็นไมโคร (10-6) หรือพิโก (10-12) ฟารัด

ตัวเก็บประจุส่วนใหญ่ใช้ในการสร้างวงจรที่ขึ้นกับความถี่เพื่อสร้างพัลส์ไฟฟ้าสั้นที่ทรงพลังซึ่งจำเป็นต่อการสะสมพลังงาน โดยการเปลี่ยนคุณสมบัติของช่องว่างระหว่างแผ่นทำให้สามารถใช้วัดระดับของเหลวได้

การเชื่อมต่อแบบขนาน

การเชื่อมต่อแบบขนานคือการเชื่อมต่อที่ขั้วของตัวเก็บประจุทั้งหมดมีจุดร่วมสองจุด - เรียกพวกมันว่าอินพุตและเอาต์พุตของวงจร ดังนั้นอินพุตทั้งหมดจะรวมกันที่จุดหนึ่ง และเอาต์พุตทั้งหมดอยู่ที่อีกจุดหนึ่ง แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุทั้งหมดจะเท่ากัน:

การเชื่อมต่อแบบขนานเกี่ยวข้องกับการกระจายประจุที่ได้รับจากแหล่งกำเนิดบนแผ่นของตัวเก็บประจุหลายตัวซึ่งสามารถเขียนได้ดังนี้:

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุทั้งหมดเท่ากัน ประจุบนเพลตจึงขึ้นอยู่กับความจุเท่านั้น:

ความจุรวมของตัวเก็บประจุกลุ่มขนาน:

ความจุรวมของกลุ่มตัวเก็บประจุดังกล่าวเท่ากับผลรวมของความจุที่รวมอยู่ในวงจร

ธนาคารตัวเก็บประจุถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปรับปรุงกำลังและเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าในสายส่งไฟฟ้า ในขณะเดียวกัน ต้นทุนสำหรับองค์ประกอบเส้นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นก็สามารถลดลงได้ ความเสถียรของสายส่งไฟฟ้าและความต้านทานของสายไฟต่อความล้มเหลวและการโอเวอร์โหลดจะเพิ่มขึ้น

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุคือการเชื่อมต่อโดยตรงต่อกันโดยไม่แยกตัวนำ จากแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า ประจุจะถูกส่งไปยังแผ่นของตัวเก็บประจุตัวแรกและตัวสุดท้ายในห่วงโซ่

เนื่องจากการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตบนเพลตภายในของตัวเก็บประจุที่อยู่ติดกัน การทำให้ประจุเท่ากันเกิดขึ้นบนเพลตที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่อยู่ติดกัน ดังนั้นประจุไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากันและมีเครื่องหมายตรงกันข้ามจึงปรากฏบนพวกมัน

ด้วยการเชื่อมต่อนี้ ประจุไฟฟ้าบนแผ่นของตัวนำแต่ละตัวจะมีขนาดเท่ากัน:

แรงดันไฟฟ้ารวมสำหรับวงจรทั้งหมด:

เห็นได้ชัดว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวนำสำหรับตัวเก็บประจุแต่ละตัวขึ้นอยู่กับประจุและความจุสะสม เช่น:

ดังนั้นความจุไฟฟ้าที่เท่ากันของวงจรอนุกรมคือ:

ตามมาว่าส่วนกลับของความจุรวมจะเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของความจุส่วนบุคคล:

สารประกอบผสม

การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวเก็บประจุคือการเชื่อมต่อที่มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานในเวลาเดียวกัน เพื่อให้เข้าใจรายละเอียดมากขึ้น ลองดูที่การเชื่อมต่อนี้โดยใช้ตัวอย่าง:

รูปนี้แสดงให้เห็นว่าตัวเก็บประจุสองตัวเชื่อมต่อแบบอนุกรมที่ด้านบนและด้านล่าง และสองตัวขนานกัน คุณสามารถได้สูตรมาจากสารประกอบที่อธิบายไว้ข้างต้น:

พื้นฐานของเทคโนโลยีวิทยุคือตัวเก็บประจุ ซึ่งใช้ในวงจรต่างๆ มากมาย ซึ่งรวมถึงแหล่งจ่ายไฟและการใช้งานสำหรับสัญญาณจัดเก็บข้อมูลแบบอะนาล็อก ตลอดจนในโทรคมนาคมเพื่อควบคุมความถี่

วงจรไฟฟ้าและวงจรใช้วิธีการต่างๆในการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ การเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุเข้ากับตัวเก็บประจุสามารถเป็นแบบอนุกรม, ขนานและแบบขนาน (ผสม)

หากการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับแบตเตอรี่ดำเนินการในรูปแบบของโซ่และเฉพาะแผ่นของตัวเก็บประจุตัวแรกและตัวสุดท้ายเท่านั้นที่เชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อในวงจรดังนั้นการเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่า สม่ำเสมอ.

เมื่อตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบอนุกรม ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จด้วยปริมาณไฟฟ้าเท่ากัน แม้ว่าจะมีเพียงเพลตด้านนอกสองแผ่นเท่านั้นที่ถูกชาร์จจากแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า และเพลตที่เหลือจะถูกชาร์จผ่านอิทธิพลของสนามไฟฟ้า ในกรณีนี้ ประจุของแผ่นที่ 2 จะมีค่าเท่ากัน แต่ประจุของแผ่นที่ 1 จะอยู่ตรงข้ามกับประจุของแผ่นที่ 1 ประจุของแผ่นที่ 3 จะเท่ากับประจุของแผ่นที่ 2 แต่จะมีขั้วตรงข้ามด้วย ฯลฯ

แต่ที่แม่นยำกว่านั้นคือแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบ capacitive ที่แตกต่างกันจะแตกต่างกันเนื่องจากการชาร์จด้วยปริมาณไฟฟ้าเท่ากันที่ความจุที่กำหนดที่แตกต่างกันนั้นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันเสมอ ยิ่งความจุตัวเก็บประจุต่ำ ระดับแรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้นเพื่อชาร์จส่วนประกอบวิทยุตามปริมาณไฟฟ้าที่ต้องการ และในทางกลับกัน

ดังนั้นเมื่อชาร์จกลุ่มตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุขนาดเล็กจะสูงขึ้น และสำหรับองค์ประกอบความจุสูง - ต่ำกว่า

ให้เราพิจารณาตัวเก็บประจุทั้งกลุ่มที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมเป็นความจุที่เท่ากันระหว่างแผ่นซึ่งมีระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในทุกองค์ประกอบของกลุ่มและประจุซึ่งเท่ากับประจุ ส่วนประกอบใดๆ ในกลุ่มนี้

หากเราพิจารณาระดับความจุที่เล็กที่สุดในกลุ่มให้ละเอียดยิ่งขึ้น ก็ควรมีระดับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด แต่ในความเป็นจริงระดับแรงดันไฟฟ้านั้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของค่าแรงดันไฟฟ้ารวมของกลุ่มทั้งหมดเท่านั้น แรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งกลุ่มจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุน้อยที่สุดเสมอดังนั้นเราจึงสามารถพูดอย่างนั้นได้ ความจุรวมของกลุ่มตัวเก็บประจุที่ต่ออนุกรมกันจะน้อยกว่าความจุของตัวเก็บประจุที่เล็กที่สุดในกลุ่ม.

ในการคำนวณกำลังการผลิตรวมของกลุ่ม ในตัวอย่างนี้ เราจะใช้สูตรต่อไปนี้:

1 / C รวม = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3

สำหรับกรณีพิเศษขององค์ประกอบสองตัวที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม สูตรจะอยู่ในรูปแบบ:

รวม C = C 1 × C 2 / C 1 + C 2

สำหรับตัวอย่างในทางปฏิบัติ เรามาเชื่อมต่อส่วนประกอบวิทยุสามชิ้นด้วยค่าที่กำหนด 100 ไมโครฟารัดต่อ 100 โวลต์ในอนุกรม ตามสูตรข้างต้น เราแบ่งหน่วยตามความจุ จากนั้นเราจะสรุป จากนั้นเราก็หารหนึ่งด้วยผลลัพธ์ที่ได้

ดังนั้น - (1:100)+(1:100)+(1:100) = 0.01 + 0.01 + 0.01 = 0.03 และสุดท้าย 1: 0.03 = 33 uF ที่ 300 โวลต์ (แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดเรารวมเข้าด้วยกัน 100+100+100 = 300โวลต์) เป็นผลให้เราได้ธนาคารตัวเก็บประจุที่มีความจุรวม 33 ไมโครฟารัดที่ 300 โวลต์

หากจำเป็นต้องได้รับตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วที่มีความจุขนาดใหญ่ด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมคุณสามารถเชื่อมต่ออิเล็กโทรไลต์สองตัวได้ ในกรณีนี้ขอแนะนำให้เลือกตัวเก็บประจุที่มีระดับเท่ากัน

เราเชื่อมต่อตัวเก็บประจุทั้งสองแบบเป็นอนุกรมโดยเชื่อมต่อขั้วไฟฟ้าลบเข้าด้วยกัน เป็นผลให้เราได้รับความจุเท่ากับครึ่งหนึ่งของแต่ละนิกาย

หากกลุ่มขององค์ประกอบ capacitive รวมอยู่ในวงจรในลักษณะที่แผ่นของส่วนประกอบทั้งหมดของวงจรเชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อโดยตรงการเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่าการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวเก็บประจุ

เมื่อชาร์จกลุ่มตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานจะมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันระหว่างแผ่นขององค์ประกอบทั้งหมดเนื่องจากทั้งหมดถูกชาร์จจากแหล่งพลังงานเดียวกัน ปริมาณไฟฟ้ารวมในทุกองค์ประกอบจะเท่ากับผลรวมของปริมาณไฟฟ้าที่วางในแต่ละภาชนะแยกจากกัน เนื่องจากประจุของแต่ละรายการจะดำเนินการโดยอิสระจากประจุของส่วนประกอบอื่น ๆ ของวงจรนี้ ด้วยเหตุนี้ ระบบทั้งหมดจึงถือได้ว่าเป็นตัวเก็บประจุที่เทียบเท่ากันตัวเดียว แล้ว ความจุรวมเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานจะเท่ากับผลรวมของความจุองค์ประกอบที่เชื่อมต่อทั้งหมด

ให้เราแสดงความจุรวมขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ด้วยสัญลักษณ์ ด้วยกันทั่วไปจากนั้นคุณสามารถเขียนสูตรได้:

CTOT = C 1 + C 2 + C 3

ลองดูสูตรนี้โดยใช้ตัวอย่างสด สมมติว่าเราต้องการตัวเก็บประจุ 50V ขนาด 100 ไมโครฟารัดอย่างเร่งด่วนเพื่อซ่อมแซมเครื่องใช้ในครัวเรือน แต่เรามีตัวเก็บประจุขนาด 50V ขนาด 47 ไมโครฟารัดเท่านั้น หากคุณเชื่อมต่อแบบขนาน (ลบถึงลบและบวกถึงบวก) ความจุรวมของธนาคารตัวเก็บประจุผลลัพธ์จะอยู่ที่ประมาณ 94 ไมโครฟารัดที่ 50 โวลต์ นี่เป็นค่าเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้อย่างสมบูรณ์ดังนั้นคุณจึงสามารถติดตั้งชุดประกอบนี้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างปลอดภัย

มารวบรวมความรู้ที่ได้รับจากการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานกับการฝึกปฏิบัติวิทยุสมัครเล่น: สมมติว่าเพื่อเปลี่ยนตัวเก็บประจุที่บวมบนเมนบอร์ดของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเราจำเป็นต้องมีความจุที่มีค่าเล็กน้อย 2,000 ไมโครฟารัด แต่เนื่องจากโชคดี ไม่มี และเราก็ไม่อยากวิ่งไปตลาดวิทยุด้วย นี่คือจุดที่ความรู้เกี่ยวกับกฎการเชื่อมต่อแบบขนานของคอนเทนเนอร์จะมาช่วยเหลือเรา

รวม C = C 1 + C 2 = 1,000 µF + 1,000 µF = 2,000 µF

อย่างที่คุณเห็น ไม่มีอะไรซับซ้อนด้วยการเชื่อมต่อแบบขนาน ส่วนประกอบวิทยุแบบ capacitive แต่ละตัวจะมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน และตัวเก็บประจุแบบคอมโพสิตจะถูกชาร์จด้วยไฟฟ้าเป็นสองเท่า

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม-ขนานของตัวเก็บประจุคือวงจรหรือวงจรที่มีส่วนต่างๆ ที่มีการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมของส่วนประกอบวิทยุ

เมื่อคำนวณความจุรวมของวงจรดังกล่าวด้วย ประเภทการเชื่อมต่อแบบอนุกรม-ขนานส่วนนี้ (เช่นในกรณี) แบ่งออกเป็นส่วนเบื้องต้นประกอบด้วยกลุ่มง่าย ๆ ที่มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนานของคอนเทนเนอร์ จากนั้นอัลกอริทึมการคำนวณจะอยู่ในรูปแบบ:

1. คำนวณความจุที่เท่ากันของส่วนต่างๆ ที่มีการเชื่อมต่ออนุกรมของความจุ
2. หากส่วนเหล่านี้ประกอบด้วยตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม ความจุของพวกมันจะถูกคำนวณก่อน
3. หลังจากคำนวณความจุที่เท่ากันแล้ว ให้วาดแผนภาพใหม่ โดยทั่วไปแล้วจะได้วงจรของตัวเก็บประจุที่เทียบเท่าซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรม
4. คำนวณความจุรวมของวงจรผลลัพธ์

ตัวอย่างการคำนวณความจุสำหรับการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบผสม

เพื่อให้ได้ช่วงความจุที่มากขึ้น ตัวเก็บประจุมักจะเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าธนาคารตัวเก็บประจุ การเชื่อมต่ออาจเป็นแบบขนาน อนุกรม หรือรวมกัน (ผสม) พิจารณากรณีที่มีตัวเก็บประจุสองตัว

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุดังแสดงในรูป 1

ที่นี่ (รูปที่ 1) แผ่นของตัวเก็บประจุตัวหนึ่งซึ่งมีประจุลบเชื่อมต่อกับแผ่นบวกของตัวเก็บประจุตัวถัดไป เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม แผ่นกลางของตัวเก็บประจุจะถูกไฟฟ้าผ่านอิทธิพล ดังนั้นประจุของพวกมันจึงมีขนาดเท่ากันและมีเครื่องหมายตรงกันข้าม ประจุของตัวเก็บประจุเหล่านี้จะเท่ากัน ด้วยการเชื่อมต่อนี้ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นจะรวมกัน:

ในกรณีนี้เรามี:

เราพบว่าเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรมจะพบความจุการเชื่อมต่อได้ดังนี้:

สูตรทั่วไป (3) สำหรับตัวเก็บประจุ N เราได้รับ:

ความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ i-th อยู่ที่ไหน

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุจะใช้เมื่อ เพื่อหลีกเลี่ยงการพังทลายของตัวเก็บประจุ จำเป็นต้องกระจายความต่างศักย์ระหว่างตัวเก็บประจุหลายตัว

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุแสดงไว้ในรูปที่ 1 2

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุจะเท่ากัน ประจุรวมของระบบเท่ากับผลรวมของประจุบนตัวเก็บประจุแต่ละตัว:

จากข้างต้นเราได้รับ:

สำหรับแบตเตอรี่ที่มีตัวเก็บประจุ N เชื่อมต่อแบบขนานเรามี:

การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานจะใช้เมื่อจำเป็นต้องเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุ

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย

รับสูตรคำนวณความจุของตัวเก็บประจุแบบชั้น

สารละลาย

ตัวเก็บประจุซึ่งเรียกว่าตัวเก็บประจุแบบชั้นประกอบด้วยแผ่นโลหะสองแผ่นขนานกันคั่นด้วยไดอิเล็กทริกที่แตกต่างกันหลายชั้นแบน (รูปที่ 3) ให้เราแสดงค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของชั้นอิเล็กทริกเป็น เราจะถือว่าความหนาที่สอดคล้องกันของชั้นอิเล็กทริกคือ:

สมมติว่าแผ่นตัวนำบางมากถูกแทรกระหว่างชั้นของไดอิเล็กทริก จากขั้นตอนนี้ ประจุบนเพลตตัวเก็บประจุและความแรงของสนามในเกลืออิเล็กทริกจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ความต่างศักย์ระหว่างเพลตจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นความจุของตัวเก็บประจุจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่การมีตัวนำแผ่นบาง ๆ จะทำให้ตัวเก็บประจุแบบชั้นเป็นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุ