RSS
people

Как разными способами соединить конденсаторы

Многие, собирая тот или иной прибор, часто задумываются о том, как соединить конденсаторы параллельным или последовательным соединением.

Разновидности конденсаторовДалеко не каждый номинал выпускается промышленностью, поэтому задача обеспечить конструкцию связкой ёмкостей встречается тут и там.

При параллельном включении номиналы складываются.

При последовательном используется более сложная формула.

А ещё конденсаторы бывают подстроечными, такие совершенно точно включаются в цепи, где требуется обеспечить нужные резонансные характеристики.

В этом случае также требуется решить указанную выше задачу. Проблема ещё в том, что часто сборка какого-нибудь индукционного нагревателя идёт буквально на коленках, железа целая кипа, колодок под рукой нет, а паять лень – что делать?

Последовательные и параллельные соединения конденсаторов

Виды соединений конденсаторовПри параллельном соединении конденсаторов их ёмкости складываются.

Таким образом, нет никаких проблем в том, что посчитать нужный номинал.

Допустим, нам нужно получить 7 мкФ, но промышленность подобные конденсаторов не выпускает. Зато имеются на 6,8 мкФ и 200 нФ.

Их сложением образуется связка в искомые 7 мкФ.

Заводские номиналы специально выбраны так, чтобы можно было получить любые значения.

В том случае, когда применяется последовательное соединение конденсаторов, результирующее значение номинала определяется как произведение ёмкостей, делённое на их сумму.

Мы полагаем, что калькулятор Windows поможет нашим читателям получить заданную цифру

Например, если поставить друг за другом две одинаковые ёмкости, то суммарный конденсатор получит номинал, равный половине исходных.

Когда складываются различные конденсаторы, то больший вклад вносит именно меньший. То есть нет смысла в том, чтобы последовательно соединять мощные ёмкости со слабыми. Другими словами, конденсаторы, идущие друг за другом, по номиналу должны быть примерно равноценны.

Детали соединения конденсаторовУ многих возникает вопрос – зачем вообще использовать последовательное соединение.

В физике часто рассматривается этот вопрос, но не говорится, зачем кому-то может понадобиться уменьшать ёмкость своих конденсаторов.

Казалось бы, цена конструкции от этого увеличивается. Не говоря о том, сколько сложностей представляет расчёт режима. А все дело в практической стороне.

Ранее в наших обзорах мы писали, что рабочее напряжение конденсатора сильно зависит от типа диэлектрика и толщины его слоя.

Поэтому повысить этот параметр тоже проблематично. Зато можно взять и составить последовательное соединение конденсаторов, при котором напряжение между ними разделится пропорционально номиналам ёмкостей: чем меньше фарад, тем больше к ним приложится.

Строго говоря, импеданс каждого элемента находится по формуле R = j 1/W C, где W – круговая частота цепи (f х 2 П; 6,28 f)

Литера j означает, что сопротивление ёмкости переменному току носит чисто мнимый характер (хотя на самом деле в отличие от идеала является комплексным числом из-за потерь на обкладках и некоторых других явлений).

А как будет вести себя конденсатор в цепи постоянного тока? Ёмкости заполнятся зарядами, а напряжение по-прежнему поделится между всеми элементами обратно пропорционально ёмкостям составляющих цепь элементов.

Как соединить конденсаторы лучшеА теперь представьте ситуацию, когда разница потенциалов в цепи явно превышает рабочую.

Что делать? Набрать последовательную цепь из конденсаторов с более низким рабочим напряжением.

А жертвуем мы за это величиной ёмкости.

В некоторых случаях выгодным оказывается смешанное соединение конденсаторов.

Допустим, мы можем только часть номинала набрать параллельным включением, а остальные элементы предназначены для работы с более низким напряжением. Тогда пробуем набрать из последних последовательную ветку нужного размера в фарадах.

Ряды номиналов ёмкостей конденсаторов

Номиналы емкостей конденсаторовСуществует несколько рядов стандартных номиналов конденсаторов, например, Е3, Е6, Е12, Е24.

Что это такое? После войны 45-го года, когда все страны сели за стол переговоров, выяснилось, что у собеседников присутствует два основных стандарта на ряду ёмкостей.

Весь смысл в том, чтобы, как это говорилось выше, можно было бы набрать любой номинал из составляющих путём параллельного соединения.

Оказалось, что это можно сделать двумя способами:

  • Взять ряды, где каждое значение равнялось бы корню десятой степени из возведённой в некоторую степень десятки.

Такой ряд можно назвать пропорциональным одному и тому же значению. А именно, корню десятой степени из десятки

  • Второй ряд использовал в точности те же соотношения, но корень брался в двенадцатой степени.

Теперь нужно пояснить немного с точки зрения математики. Мы обычно берём квадратный корень. Что соответствует степени 2.

Например, корень из 9 равняется 3. Кубический корень это то число, которое нужно возвести в третью степень, чтобы получить подкоренное выражение. Например, кубический корень из 27 также равняется 3.

Теперь читатели понимают, что эти ряды стандартных номиналов конденсаторов достаточно сложные.

Итак, выяснилось, что некоторая часть стран уже использует вторую методику, тогда как теоретически большую выгоду несёт именно первая.

Но в угоду неким условиям было решено применять именно корень двенадцатой степени.

И именно туда входит ряд конденсаторов Е1

Все его значения пропорциональны степеням десятки, над которыми произведена указанная математическая операция. На практике это выглядит, как 1, 1,2, 1,5, 1,8 и пр.

Другие ряды кратны этому. В них корень берётся, соответственно, третьей, шестой, двадцать четвертой, сорок восьмой, девяносто шестой и даже сто девяносто второй степеней.

В результате и образуются стандартные ряды. Для каждого из них были установлены свои допуски номиналов конденсаторов.

Виды конденсаторовНапример, для:

  • Е12 плюс минус 10%.
  • Е24 плюс минус 5%.
  • Для допусков жёстче 5% применяются ряды Е48 и выше.

Дело в том, что со снижением степени корня растёт расстояние между номиналами. Поэтому для перекрытия всего диапазона и допуски следует взять менее жёсткие.

На практике, как это мы говорили ранее в наших обзорах, номинал со временем может выходить за указанные рамки. Как бы то ни было, люди измеряют реальное значение тестером и продолжают пользоваться изделием на свой страх и риск.

Читайте также: Как правильно проверить мультиметром конденсатор

Стоит также обратить внимание, что в рядах Е48 и Е96 исключены чётные члены (чётные степени числа десять под корнем), тогда как в Е192 впервые появляются отрицательные значения (например, 10 в степени минус один).

Правильное соединение конденсаторовПриведённая информация позволит нашим читателям лучше понять смысл маркировки конденсаторов, чтобы правильно набрать из них нужные последовательные и параллельные цепочки.

Кроме того, будет ясно, какие номиналы следует искать с тем или иным допуском, а которых и не существует вовсе в природе.

Также должно быть понятно, что со временем съезда 1948 года в Стокгольме в большинстве стран номиналы конденсаторов унифицированы.

Поэтому не нужно думать, что американские ёмкости полностью не годятся для наших российских условий. Вот только сетевое напряжение за океаном имеет другой номинал, в этом плане и нужно проявлять осторожность.

Однако! Ряд рабочих напряжений также прописан в ГОСТ 28884, как и номиналы. Причём учтены интересы всех стран.

Размеры конденсаторовДопустим, для сетевых фильтров в Российской Федерации подойдут конденсаторы на 250 В, тогда как для Соединённых Штатов Америки более уместны изделия с номиналов на 127 В.

Ряды постоянных напряжений и вовсе изолированы.

В блоках питания, к примеру, значение зависит от типа выпрямителя (однополупериодный, двухполупериродный и пр.).

Нужно также учитывать, что большинство конденсаторов в подобных цепях находится под удвоенной нагрузкой (к примеру, в блоке питания персонального компьютера напряжение на обкладках может достигать 600 В).

Как физически соединить конденсаторы последовательными или параллельными цепочками

Элементы для соединения конденсаторовОчень часто при сборке прибор до тестирования не имеет чётких рамок.

Поэтому приходится добавлять или убирать различные элементы.

Что делать в этом случае? Чаще всего применяют обычные скрутки.

Наравне с пожароопасностью это создаёт угрозу поражения током.

Кроме того скрутки сложно выполнить для большого количества присоединяемых проводов. А паять, как мы говорили выше, не вариант.

Здесь можно порекомендовать использовать групповые клеммы (клеммник, шина) в особо проблемных узлах.

Во-первых, можно купить шину (наподобие заземления) в ближайшем хозяйственном магазине. Обычно такие продаются вместе с изолирующим основанием, которое без проблем крепится саморезами на деревянное основание.

В результате у нас получается надёжный мост, причём в каждое гнездо можно завести по несколько жил. Здесь могут возникнуть проблемы только в том случае, если проводки тонкие (высокочастотная часть).

Способы соединения конденсаторовНо связки конденсаторов как раз часто набирают для силовых цепей, поэтому мы не видим большой беды в том, что использовать прямо предназначенные для таких случаев колодки.

Цена вопроса не более 50 рублей за штуку. Плюс в том, что клеммы можно будет использовать каждый раз при отладке.

Но, допустим, размеры корпуса малы и не позволяют внутри разместить колодку.

А после тестирования как объединить множество параллельных проводов? Следует сказать, что никаких методик на этот счёт не предусматривается.

Либо выполняется разводка на печатной плате (можно специально для этого протравить небольшой отрезок нужным образом, либо воспользуйтесь одиночными клеммами.

Электрические конденсаторыТакие обычно обжимаются вокруг жилы, после чего можно их целыми связками объединять при помощи резьбовых соединений.

Например, закрепить на планке из дерева болт резьбой вверх, а все это установить на прочное деревянное основание.

Такое допускается на период тестирования. В случае прямого соединения аппаратуры или электрики можно применить обычный болт.

Многие читатели скажут, что параллельное соединение конденсаторов было бы удобнее набрать, прокладывая разделительные шайбы между витками проводки, а не применением индивидуальных клемм.

Мы ответим – попробуйте это сделать сами, в особенности с жилой высокого класса гибкости (которая состоит из множества тончайших проволочек), разницу почувствуете сразу. Особенно в том случае, когда часто придётся выполнять перекоммутацию.

Цепочки соединения конденсаторовПонятно, что конденсатор в цепи переменного тока обычно стоит под низким напряжением, следовательно, все жилы тонкие, и тогда может показаться, что клемму сложно обжать.

Но мы рекомендуем на этапе тестирования под одно кольцо заделывать сразу несколько жил. Это, как правило, те, что не будут меняться.

А вот прочие можно уже и скруткой сделать.

В общем и целом нужно понимать, что последовательное и параллельное соединения принципиально отличаются числом входящих и исходящих проводов. Поэтому и способы коммутации будут разными.

Как проверить качество соединения конденсаторов в цепи

Проверка соединения конденсаторовСамый идеальный случай, когда у нас на руках имеется соответствующего типа вольтметр. Он стоит в пределах одной тысячи рублей.

Это не так много, учитывая, что вкупе мы получаем прибор для измерения сопротивлений, постоянного и переменного напряжения, токов.

Гнездо под измерение конденсатор (см. фото слева) представляет собой две узкие щели, куда должны вставляться ножки.

По нашим наблюдениям нет разницы, какой стороной вставлять электролитический конденсатор. Хотя лучше все же руководствоваться инструкцией по эксплуатации.

В общем и целом рекомендуется до начала работ измерить все номиналы.

Ззатем как-то нужно промаркировать их, либо разложить по нарисованной на бумаге схеме, где уже проставлять все цифры (кстати, так обычно и делается во всей китайской технике).

Затем следует вычислить по формулам, какое именно значение должно получиться и проверить это тестером. Не получается? Значит, качество контактов плохое – меньше применяйте скруток.

Оставить комментарий