Соединение конденсаторов.
У многих начинающих любителей электроники в процессе сборки самодельного устройства возникает вопрос: “Как правильно соединять конденсаторы?”
Казалось бы, зачем это надо, ведь если на принципиальной схеме указано, что в данном месте схемы должен быть установлен конденсатор на 47 микрофарад, значит, берём и ставим. Но, согласитесь, что в мастерской даже заядлого электронщика может не оказаться конденсатора с необходимым номиналом!
Похожая ситуация может возникнуть и при ремонте какого-либо прибора. Например, необходим электролитический конденсатор ёмкостью 1000 микрофарад, а под рукой лишь два-три на 470 микрофарад. Ставить 470 микрофарад, вместо положенных 1000? Нет, это допустимо не всегда. Так как же быть? Ехать на радиорынок за несколько десятков километров и покупать недостающую деталь?
Как выйти из сложившейся ситуации? Можно соединить несколько конденсаторов и в результате получить необходимую нам ёмкость. В электронике существует два способа соединения конденсаторов: параллельное и последовательное.
В реальности это выглядит так:
Параллельное соединение
Принципиальная схема параллельного соединения
Последовательное соединение
Принципиальная схема последовательного соединения
Также можно комбинировать параллельное и последовательное соединение. Но на практике вам вряд ли это пригодиться.
Как рассчитать общую ёмкость соединённых конденсаторов?
Помогут нам в этом несколько простых формул. Не сомневайтесь, если вы будете заниматься электроникой, то эти простые формулы рано или поздно вас выручат.
Общая ёмкость параллельно соединённых конденсаторов:
С1 – ёмкость первого;
С2 – ёмкость второго;
С3 – ёмкость третьего;
СN – ёмкость N-ого конденсатора;
Cобщ – суммарная ёмкость составного конденсатора.
Как видим, при параллельном соединении ёмкости нужно всего-навсего сложить!
Внимание! Все расчёты необходимо производить в одних единицах.
Если выполняем расчёты в микрофарадах, то нужно указывать ёмкость C1, C2 в микрофарадах. Результат также получим в микрофарадах. Это правило стоит соблюдать, иначе ошибки не избежать!
Чтобы не допустить ошибку при переводе микрофарад в пикофарады, а нанофарад в микрофарады, необходимо знать сокращённую запись численных величин. Также в этом вам поможет таблица. В ней указаны приставки, используемые для краткой записи и множители, с помощью которых можно производить пересчёт. Подробнее об этом читайте здесь.
Ёмкость двух последовательно соединённых конденсаторов можно рассчитать по другой формуле. Она будет чуть сложнее:
Внимание! Данная формула справедлива только для двух конденсаторов! Если их больше, то потребуется другая формула. Она более запутанная, да и на деле не всегда пригождается .
Или то же самое, но более понятно:
Если вы проведёте несколько расчётов, то увидите, что при последовательном соединении результирующая ёмкость будет всегда меньше наименьшей, включённой в данную цепочку.
Что это значить? А это значит, что если соединить последовательно конденсаторы ёмкостью 5, 100 и 35 пикофарад, то общая ёмкость будет меньше 5.
В том случае, если для последовательного соединения применены конденсаторы одинаковой ёмкости, эта громоздкая формула волшебным образом упрощается и принимает вид:
Здесь, вместо буквы M ставиться количество конденсаторов, а C1 – его ёмкость.
Стоит также запомнить простое правило:
При последовательном соединении двух конденсаторов с одинаковой ёмкостью результирующая ёмкость будет в два раза меньше ёмкости каждого из них.
Таким образом, если вы последовательно соедините два конденсатора, ёмкость каждого из которых 10 нанофарад, то в результате она составит 5 нанофарад.
Не будем пускать слов по ветру, а проверим конденсатор, замерив ёмкость, и на практике подтвердим правильность показанных здесь формул.
Возьмём два плёночных конденсатора. Один на 15 нанофарад (0,015 мкф.
),а другой на 10 нанофарад (0,01 мкф.) Соединим их последовательно. Теперь возьмём мультиметр Victor VC9805+ и замерим суммарную ёмкость двух конденсаторов. Вот что мы получим (см. фото).
Замер ёмкости при последовательном соединении
Ёмкость составного конденсатора составила 6 нанофарад (0,006 мкф.)
А теперь проделаем то же самое, но для параллельного соединения. Проверим результат с помощью того же тестера (см. фото).
Измерение ёмкости при параллельном соединении
Как видим, при параллельном соединении ёмкость двух конденсаторов сложилась и составляет 25 нанофарад (0,025 мкф.).
Что ещё необходимо знать, чтобы правильно соединять конденсаторы?
Во-первых, не стоит забывать, что есть ещё один немаловажный параметр, как номинальное напряжение.
При последовательном соединении конденсаторов напряжение между ними распределяется обратно пропорционально их ёмкостям. Поэтому, есть смысл при последовательном соединении применять конденсаторы с номинальным напряжением равным тому, которое имеет конденсатор, взамен которого мы ставим составной.
Если же используются конденсаторы с одинаковой ёмкостью, то напряжение между ними разделится поровну.
Для электролитических конденсаторов.
При соединении электролитических конденсаторов (электролитов) строго соблюдайте полярность! При параллельном соединении всегда подключайте минусовой вывод одного конденсатора к минусовому выводу другого,а плюсовой вывод с плюсовым.
Параллельное соединение электролитов
Схема параллельного соединения
В последовательном соединении электролитов ситуация обратная. Необходимо подключать плюсовой вывод к минусовому. Получается что-то вроде последовательного соединения батареек.
Последовательное соединение электролитов
Схема последовательного соединения
Также не забывайте про номинальное напряжение. При параллельном соединении каждый из задействованных конденсаторов должен иметь то номинальное напряжение, как если бы мы ставили в схему один конденсатор. То есть если в схему нужно установить конденсатор с номинальным напряжением на 35 вольт и ёмкостью, например, 200 микрофарад, то взамен его можно параллельно соединить два конденсатора на 100 микрофарад и 35 вольт.
Желательно, чтобы для составного конденсатора подбирались конденсаторы одного типа (плёночные, керамические, слюдяные, металлобумажные). Лучше всего будет, если они взяты из одной партии, так как в таком случае разброс параметров у них будет небольшой.
Конечно, возможно и смешанное (комбинированное) соединение, но в практике оно не применяется (я не видел ). Расчёт ёмкости при смешанном соединении обычно достаётся тем, кто решает задачи по физике или сдаёт экзамены 🙂
Тем же, кто не на шутку увлёкся электроникой непременно надо знать, как правильно соединять резисторы и рассчитывать их общее сопротивление!
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Научись паять! Минимальный наборчик для пайки.
Научись паять! Подготовка и уход за паяльником.
«Мультирозетка». Собираем многофункциональную розетку.
Резистор. Параметры резисторов.
Видео • Конденсатор
174
измерения493передача данных126связь139ток148история техники258автоматика204обработка сигналов142управление126преобразование223разработка145защита172усилитель241сделай сам497микросхема567источник питания443конденсаторвсе тэги видео
Измерительные приборыПаяльное оборудованиеРучной инструмент1ЭлектроинструментБлоки и элементы питания4Кнопки, переключателиРазъемыПровода, шнуры, кабели
Анастасия Кретинина2Анна КотоваАнтон Панкратов
2:37
Банки для электричества
1:20
Конденсаторы БМ-2
1:22
Простой бестрансформаторный источник питания
1:30
Конденсаторная сборка К26-2
2:17
Самодельный КПЕ типа Бабочка
1:17
Конденсаторы КБГ-М1
1:43
Расчет конденсатора-реактивного сопротивления
2:45
К53 Конденсатор ниобиевый (сравнение с танталовым)
2:24
Ниобиевый оксидно-полупроводниковый конденсатор OxiCap
1:23
Импульсный стабилизатор в конденсаторном источнике питания
1:33
Бестрансформаторный источник питания на основе импульсного преобразователя .
..
1:17
Конденсаторный регулятор напряжения
1:59
Пусковые конденсаторы Эпкос серии B32322
2:42
Конденсатры EPCOS серии B32344
1:31
Бестрансформаторный стабилизированный регулятор напряжения
3:01
Самодельные полипропиленовые конденсаторы
1:37
Устройство плавного гашения света в автомобиле
1:42
Пленочные конденсаторы Epcos серии B32673
3:09
Гальванический элемент из бумаги
2:33
Конденсатор в цепи источника тока
Ctrl → следующая страница
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
MEAN WELL USB автоматика автомобиль аккумулятор антенна безопасность генератор датчик диод защита измерения индикатор инструмент история техники источник питания источник света кабель коммутация компьютер конденсатор лампа Мастер Кит микроконтроллер микросхема монтаж мультиметр набор напряжение обработка сигналов освещение отладка пайка передача данных преобразование принцип действия программатор разработка разъем реле ремонт техники свет светодиод связь сделай сам сигнал сила тока соединение стабилизатор напряжения схемотехника температура технология ток транзистор управление усилитель физика электричество электроинструмент электропитание
Формулы и калькуляторы емкости
Эта страница содержит формулы и калькуляторы для емкостей
различные формы и типы конденсаторов.
Емкость плоскопараллельных конденсаторов
Конденсатор с параллельными пластинами состоит из двух плоских параллельных пластин, которые электроды, разделенные диэлектрик, или изолятор. Для формулы и калькулятора здесь, пластины могут быть любой формы, если они плоские, параллельные и вы знаете площадь тарелки или что-то еще, что необходимо для того, чтобы найти площадь.
Конденсатор с параллельными пластинами — прямоугольные пластины.
Конденсатор с параллельными пластинами — круглые пластины.
Формула емкости плоского конденсатора:
Где:
- ε r = относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (реже известный как K, диэлектрическая проницаемость)
- ε 0 = 8,854×10 -12 Ф/м (фарад/метр) = диэлектрическая проницаемость вакуума, она же диэлектрическая проницаемость свободного пространства
На схемах показаны пластинчатые конденсаторы различной формы.
пластины, одна прямоугольная и одна круглая. Формула расчета
площадь прямоугольника равна:
а формула вычисления площади круга:
Где π — это число пи, равное 3,14159.
Заполните следующие поля и нажмите кнопку «Рассчитать»… Относительная диэлектрическая проницаемость (ε r ):
Область: квадратные миллиметры
квадратные сантиметры
квадратные метры
квадратные дюймы
Расстояние: миллиметры
сантиметры
метров
дюймы
Результат:
Емкость
микрофарад (мкФ)
Емкость цилиндрических конденсаторов
Цилиндрический конденсатор состоит из двух цилиндров, также называемых пластины, то есть электроды, разделенные диэлектрик, или изолятор.
Цилиндрический конденсатор.
Формула емкости цилиндрического конденсатора:
Где:
- ε r = относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (реже известный как K, диэлектрическая проницаемость)
- ε 0 = 8,854×10 -12 Ф/м (фарад/метр) = диэлектрическая проницаемость вакуума, она же диэлектрическая проницаемость свободного пространства
.. Относительная диэлектрическая проницаемость (ε r ):
Длина: миллиметры
сантиметры
метров
дюймы
а: миллиметры
сантиметры
метров
дюймы
б: миллиметры
сантиметры
метров
дюймы
Емкость микрофарад (мкФ)
Видео — Как сделать конденсаторы — низкое напряжение
В этом видео не только показано, как сделать конденсаторы, но и формула емкости в более динамичном формате, чем выше. После всего, если вы собираетесь делать конденсатор, вам сначала нужно знать, как разработать конденсатор.
Видео — Как сделать конденсаторы — высоковольтные
В этом видео показано, как проектировать конденсаторы для высокого напряжения, объясняя,
измерение и построение напряжения пробоя/диэлектрической прочности, поэтому
что конденсатор может работать с желаемым высоким напряжением.
Как измерить диэлектрическую проницаемость самодельных конденсаторов
Время от времени вам нужно изготовить конденсатор самостоятельно. Это включает в себя выбор для него диэлектрика, изоляционного материала, который проходит между пластинами. Одним из диэлектрических материалов, который я часто использую, является парафин, который можно найти в художественных магазинах и обычно используют для изготовления свечей. Другой – это смола, которую проще всего найти в автомобильной смоле, используемой для ремонта кузова автомобиля.
Проблема в том, что иногда нужно заранее рассчитать размеры конденсатора, а не просто собрать что-то вместе. А это значит, что вам нужно знать диэлектрическую проницаемость диэлектрического материала. Это то, чего не будет знать ни производитель парафина, изготавливающего его для художественных магазинов, ни производители смолы для ремонта кузова автомобиля.
Предполагаемым клиентам просто все равно.
Таким образом, вам остается самостоятельно измерить диэлектрическую проницаемость, и здесь я расскажу о методе, который использую для этого.
Что такое диэлектрическая проницаемость? Конденсаторы
в вакууме, а неЕсли вам интересно, что такое диэлектрическая проницаемость, не беспокойтесь, потому что вы не единственный. Начнем с краткого объяснения.
Допустим, у вас есть плоский конденсатор, между пластинами которого ничего нет, буквально вакуум. Этот конденсатор будет иметь определенную емкость, которая является мерой его способности накапливать заряд на пластинах. Если вместо этого вы вставите изоляционный материал между пластинами, например, воск, тогда этот конденсатор будет иметь более высокую емкость, большую способность накапливать заряд на пластинах. Помещение изоляционного материала между пластинами увеличивает емкость.
Диэлектрическая постоянная — это мера того, насколько увеличилась емкость при вставке этого материала.
Это отношение емкости конденсатора с материалом к его емкости с вакуумом. Например, если вы выполните поиск в Интернете, вы обнаружите, что парафин имеет диэлектрическую проницаемость где-то между 2,1 и 2,5. Ниже вы прочтете, как я измерил свой показатель 2,2.
Физики давно определили диэлектрическую проницаемость вакуума равной 1. Это означает, что твердый парафин в конденсаторе дает конденсатору в 2,2 раза больше способности накапливать заряд, как если бы вместо этого был просто вакуум (в 2,2 раза больше, чем в конденсаторе). 1, 2.2).
Терминология
Прежде чем идти дальше, позвольте мне отметить, что термин диэлектрическая проницаемость на самом деле устарел, и вместо него физики и инженеры используют относительную диэлектрическую проницаемость. Но его использование по-прежнему широко распространено, и в большинстве таблиц, которые вы найдете в Интернете, используется заголовок «диэлектрическая проницаемость».
Вы также часто будете видеть диэлектрическую проницаемость, представленную в формулах как Κ (греческая буква каппа) или ε r (греческая буква эпсилон и r для относительного).
Измерение диэлектрической проницаемости
Начнем с предостережения. Диэлектрическая проницаемость изменяется в зависимости от температуры. Она уменьшается с повышением температуры. Для большинства материалов разница невелика. Всякий раз, когда я измерял диэлектрическую проницаемость, она всегда использовалась при комнатной температуре и частоте 0 Гц.
Зная, что диэлектрическая проницаемость представляет собой отношение емкости конденсатора с материалом к его емкости с вакуумом, вы можете измерить ее. Как я уже сказал, диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1, а диэлектрическая проницаемость воздуха равна 1,0005, что почти одинаково. Итак, если Cm – это емкость конденсатора с вашим материалом, а Ca – это емкость с воздухом, тогда диэлектрическая проницаемость составляет Cm/Ca , то есть отношение двух значений.
Это означает, что для получения диэлектрической проницаемости просто измерьте емкость конденсатора с материалом на месте ( Cm ), а затем снова измерьте его емкость, но без материала, т.
е. с воздухом ( Ca ). Разделите первое значение ( см ) на второе значение ( Ca ), и у вас есть диэлектрическая проницаемость материала.
На фотографиях ниже я определяю диэлектрическую проницаемость парафина, купленного в местном художественном магазине.
Установка для измерения емкости с восковым диэлектриком
Измерение емкости с восковым диэлектриком
Сначала я измеряю емкость воскового конденсатора, показанного на первых двух фото. Я сделал квадратный кусок воска толщиной 4 мм. Для пластин я вырезал несколько квадратных кусков алюминиевой накладки, которые при размещении на воске не полностью покрывают всю восковую поверхность.
Я приклеил одну пластину к верхней части пластиковой трубки, чтобы подвесить ее в воздухе. Затем я делаю бутерброд с конденсатором, помещая воск на первое место, а затем другую пластину поверх воска. Как вы обычно делаете при измерении емкости, перед измерением я использую функцию REL измерителя, чтобы сохранить емкость только самих пробников.
Это обнуляет счетчик. Затем я измеряю емкость пластин и воскового конденсатора. Я получаю 0,053 нФ, что составляет мои см .
Установка для измерения емкости с воздушным диэлектриком
Измерение емкости с воздушным диэлектриком
Далее необходимо измерить емкость воздушного конденсатора, показанного на двух фотографиях выше. Я приклеиваю другую пластину горячим клеем к другой пластиковой трубке и располагаю пластины на расстоянии 4 мм друг от друга, оставляя между ними только воздух, следя за тем, чтобы расстояние было таким же, как когда воск был между пластинами. Это создает тот же конденсатор с той лишь разницей, что в качестве диэлектрика используется воздух. Я получаю емкость 0,024 нФ, что составляет мои Ca .
Делая расчет, емкость с воском ( Cm ), 0,053 нФ, делим на емкость с воздухом ( Ca ), 0,024 нФ, получаю диэлектрическую проницаемость 2,2. Обратите внимание, что он безразмерный, поскольку представляет собой отношение двух значений с одинаковыми размерами.
При поиске в Интернете в большинстве таблиц указан диапазон для парафина от 2,1 до 2,5, поэтому я вполне уверен в своем результате.
Измерение емкости с диэлектриком из титаната бария/эпоксидной смолы
Измерение емкости с воздушным диэлектриком
В этом наборе фотографий я использую ту же процедуру для измерения диэлектрической проницаемости смеси титаната бария и эпоксидной смолы, изготовленной для цилиндрического конденсатора, как я описываю в своей статье Самодельные конденсаторы безумного ученого . Внутренняя пластина представляет собой медный стержень диаметром 1/4 дюйма, а внешняя пластина для определения диэлектрической проницаемости – это алюминиевый цилиндр, который, как вы видите, обернут вокруг диэлектрического цилиндра из титаната бария и смолы. Медный стержень был намного длиннее, чем нужно, поэтому для измерения емкости в воздухе я просто поднес алюминиевый цилиндр к той части стержня, где нет диэлектрика.
Емкость со смесью титаната бария и эпоксидной смолы составляет 0,075 нФ (см), а емкость с воздухом составляет 0,005 нФ.
0,075 нФ, деленное на 0,005 нФ, дает диэлектрическую проницаемость 15. В статье, указанной выше, я говорю о значении 27, но у меня нет фотографий измерений для этой версии.
Другие соображения
Два других соображения для ваших собственных измерений — удельное сопротивление и влияние краев.
Тонкие и толстые пластины конденсатораЕсли у вас есть плоский конденсатор, вы можете представить себе электрическое поле, показанное линиями на диаграмме. Обратите внимание, что электрическое поле на краях отличается от поля между пластинами. Обратите также внимание, что это зависит от геометрии пластин. Например, тонкие пластины имеют более острые края и более плотные линии электрического поля на краях. Но нас интересует только то, что происходит с материалом в области между пластинами, а не по краям. Один из способов свести к минимуму влияние краев на наши измерения — просто иметь большую площадь пластины по сравнению с количеством краев, что делает край менее значимым.
Титанат бария и воск в форме Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это удельное сопротивление вашего диэлектрического материала.
Естественно, вы захотите, чтобы ваш конденсатор имел хороший изолятор в качестве диэлектрика. Но поскольку мы делаем здесь самодельные вещи, возможно, вы сделали диэлектрический материал, обладающий некоторой проводимостью. Поэтому после того, как вы сделали свой диэлектрический материал, поместите несколько пластин с обеих сторон и измерьте сопротивление от пластины к пластине, используя шкалу сопротивления вашего измерителя. Он должен показывать то, что обычно показывает ваш измеритель для чего-то, что имеет слишком высокое сопротивление измерению.
Однажды я столкнулся с проблемой удельного сопротивления. Мы с другом сделали конденсатор из титаната бария и парафина, и по какой-то причине сопротивление в сборе в виде конденсатора составило 2,31 МОм. Мы предположили, что, возможно, воздух снаружи был влажным, когда смесь титаната бария и горячего парафина остыла, и в смесь попало некоторое количество влаги. Поэтому мы помещаем его в духовку при температуре 110 ° C (230 ° F) на 65 минут, чтобы удалить влагу.