Каждый конденсатор характеризуется номинальными: Страница не найдена — All-Audio.pro

Содержание

Таблица маркировки конденсаторов — виды и понятие обозначений


Что такое конденсатор?

Прибор, который накапливает электроэнергию в виде электрических зарядов, называется конденсатором.
Количество электричества или электрический заряд в физике измеряют в кулонах (Кл). Электрическую ёмкость считают в фарадах (Ф).

Уединенный проводник электроёмкостью в 1 фараду — металлический шар с радиусом, равным 13 радиусам Солнца. Поэтому конденсатор включает в себя минимум 2 проводника, которые разделяет диэлектрик. В простых конструкциях прибора — бумага.

Работа конденсатора в цепи постоянного тока осуществляется при включении и выключении питания.Только в переходные моменты меняется потенциал на обкладках.

Конденсатор в цепи переменного тока перезаряжается с частотой, равной частоте напряжения источника питания. В результате непрерывных зарядов и разрядов ток проходит через элемент. Выше частота — быстрее перезаряжается прибор.

Сопротивление цепи с конденсатором зависит от частоты тока. При нулевой частоте постоянного тока величина сопротивления стремится к бесконечности. С увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается.

Как обозначаются конденсаторы на схеме?

Конденсаторы необходимы для накопления в себе энергии, с целью дальнейшей ее передачи далее по схеме в определенное время. Самый элементарный конденсатор состоит из пластин, сделанных из металла. Они называются обкладки. Также обязательно должен присутствовать диэлектрик, расположенный между ними. Каждый конденсатор имеет свою маркировку, которая наносится на него во время производства.

Любой человек, который занимается составлением схем и увлекается пайкой, должен понимать ее и уметь читать. В маркировке содержится вся информация о технических характеристиках данного конденсатора. Если к нему подключить питание, на обкладках конденсатора возникнет разнополярное напряжение и тем самым возникнет поле, которое будет притягивать их друг другу. Этот заряд накапливается между этими пластинами.

Основная единица измерения – фарады. Она зависит от размера пластин и расстояния между ними и величины проницаемости. В данной статье подробно рассмотрены все тонкости маркировки конденсаторов. Также статья содержит видеоролик и подробный файл с материалом по данной тематике.

Принцип работы конденсаторов

При подсоединении цепи к источнику электрического тока через конденсатор начинает течь электрический ток. В начале прохождения тока через конденсатор его сила имеет максимальное значение, а напряжение – минимальное. По мере накопления устройством заряда сила тока падает до полного исчезновения, а напряжение увеличивается.

В процессе накопления заряда электроны скапливаются на одной пластинке, а положительные ионы – на другой. Между пластинами заряд не перетекает из-за присутствия диэлектрика. Так устройство накапливает заряд. Это явление называется накоплением электрических зарядов, а конденсатор –накопителем электрического поля.

Характеристики и свойства

К параметрам конденсатора, которые используют для создания и ремонта электронных устройств, относят:

  1. Ёмкость — С. Определяет количество заряда, которое удерживает прибор. На корпусе указывается значение номинальной ёмкости. Для создания требуемых значений элементы включают в цепь параллельно или последовательно. Эксплуатационные величины не совпадают с расчетными.
  2. Резонансная частота — fр. Если частота тока больше резонансной, то проявляются индуктивные свойства элемента. Это затрудняет работу. Чтобы обеспечить расчетную мощность в цепи, конденсатор разумно использовать на частотах меньше резонансных значений.
  3. Номинальное напряжение — Uн. Для предупреждения пробоя элемента рабочее напряжение устанавливают меньше номинального. Параметр указывается на корпусе конденсатора.
  4. Полярность. При неверном подключении произойдет пробой и выход из строя.
  5. Электрическое сопротивление изоляции — Rd. Определяет ток утечки прибора. В устройствах детали располагаются близко друг к другу. При высоком токе утечки возможны паразитные связи в цепях. Это приводит к неисправностям. Ток утечки ухудшает емкостные свойства элемента.
  6. Температурный коэффициент — TKE. Значение определяет, как ёмкость прибора меняется при колебаниях температуры среды. Параметр используют, когда разрабатывают устройства для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
  7. Паразитный пьезоэффект. Некоторые типы конденсаторов при деформации создают шумы в устройствах.

Каких видов бывают конденсаторы

  • Из бумаги или металлобумаги – применимы как для высоко-, так и низкочастотных цепей. Из-за небольшой механической прочности их «начинка» размещена в корпусе из металла;
  • Электролитические – их диэлектрик – тонкий слой оксида металла, который образуется в результате электрохимических манипуляций. Практически все виды данных элементов поляризованы, поэтому функционируют лишь в тех цепях, где есть постоянное напряжение, и соблюдается полярность. Если случается инверсия полярности, внутри элемента происходит необратимая химическая реакция, которая способна привести к его разрушению. Так как внутри выделяется газ, изделие может даже взорваться;
  • Полимерные – полимерный диэлектрик нивелирует раздутие и потерю заряда конденсаторов. Полимер характеризуется своими физическими параметрами, поэтому изделие имеет следующие достоинства: большой импульсный ток, низкий показатель эквивалентного сопротивления, стабильный температурный коэффициент даже в условиях низкой температуры;
  • Плёночные – диэлектриком здесь служит пластиковая пленка. Имеют немало преимуществ: способны функционировать при больших токах, прочные на растяжение и характеризуются минимальным током утечки. Применяются следующие виды пластика: полиэстер, поликарбонат, полипропилен. В последнее время все чаще применяется полифениленсульфид;
  • Керамические – такие изделия имеют различные свойства и кодировку. Лишь материалы, произведенные из керамики, обладают широким диапазоном значений относительной электропроницаемости (исчисляется десятками тысяч). Высокая проницаемость позволяет производить элементы компактных размеров, но большой емкости. При этом они способны функционировать при любой поляризации и характеризуются небольшими утечками. Параметры устройства зависят от температуры, напряжения и частоты;
  • С воздушным диэлектриком – диэлектрик устройств – воздух. Их особенность – отличная работоспособность при высоких частотах. По этой причине они нередко устанавливаются как конденсаторы с переменной емкостью.

Зачем нужна маркировка?

Цель маркировки электронных компонентов – возможность их точной идентификации. Маркировка конденсаторов включает в себя:

  • данные о ёмкости конденсатора – главной характеристике элемента;
  • сведения о номинальном напряжении, при котором прибор сохраняет свою работоспособность;
  • данные о температурном коэффициенте емкости, характеризующем процесс изменения емкости конденсатора в зависимости от изменения температуры окружающей среды;
  • процент допустимого отклонения емкости от номинального значения, указанного на корпусе прибора;
  • дату выпуска.

Для конденсаторов, при подключении которых требуется соблюдать полярность, в обязательном порядке указывается информация, позволяющая правильно ориентировать элемент в электронной схеме.

Система маркировки конденсаторов, выпускавшихся на предприятиях, входивших в состав СССР, имела принципиальные отличия от системы маркировки, применяемой на тот момент иностранными компаниями.

Особенности конденсаторов

Конденсаторами называют двухполюсники с переменным или определенным значением емкости и малой проводимостью. Отличительная черта изделия – оно обеспечивает накопление заряда и энергии электрического поля. Сам элемент применяется как пассивный электронный компонент. Конструкция не представляет ничего сложного – два электрода в виде пластин, которые разделены диэлектриком небольшой толщины. Все чаще применяются элементы, имеющие многослойные диэлектрики и электроды.

Существует большой выбор конденсаторов, которые находят применение в самых различных схемах. Чтобы грамотно подобрать параметры электросети, следует разобраться, как осуществляется маркировка керамических конденсаторов, – это ключевое их значение. Это не совсем просто, так как параметры могут существенно отличаться, в зависимости от компании-изготовителя, страны-экспортера, вида, размера и самих параметров элемента.

Какие параметры могут быть указаны в маркировке

Для конденсаторов важны три параметра:

  • ёмкость;
  • номинальное (рабочее) напряжение;
  • допуск по отклонению ёмкости.

С первыми двумя всё ясно. Вот только стоит заметить, что на некоторых конденсаторах номинальное напряжение может быть не указано. Если предполагается высокое напряжение, надо смотреть в данных производителя.

Первым и самым важным параметром конденсатора является емкость. В связи с этим значение данной характеристики располагается на первом месте и кодируется буквенно-цифровым обозначением. Так как единицей измерения емкости является фарада, то в буквенном обозначении присутствует либо символ кириллического алфавита «Ф», либо символ латинского алфавита «F».

Так как фарад – большая величина, а используемые в промышленности элементы имеют намного меньшие номиналы, то и единицы измерения имеют разнообразные уменьшительные префиксы (мили- , микро- , нано- и пико). Для их обозначения используют также буквы греческого алфавита.

  • 1 миллифарад равен 10-3 фарад и обозначается 1мФ или 1mF.
  • 1 микрофарад равен 10-6 фарад и обозначается 1мкФ или 1F.
  • 1 нанофарад равен 10-9 фарад и обозначается 1нФ или 1nF.
  • 1 пикофарад равен 10-12 фарад и обозначается 1пФ или 1pF.

Если значение емкости выражено дробным числом, то буква, обозначающая размерность единиц измерения, ставится на месте запятой. Так, обозначение 4n7 следует читать как 4,7 нанофарад или 4700 пикофарад, а надпись вида n47 соответствует емкости в 0,47 нанофарад или же 470 пикофарад.

В случае, когда на конденсаторе не обозначен номинал, то целое значение говорит о том, что емкость указана в пикофарадах, например, 1000, а значение, выраженное десятичной дробью, указывает на номинал в микрофарадах, например 0,01.

Ёмкость конденсатора, указанная на корпусе, редко соответствует фактическому параметру и отклоняется от номинального значения в пределах некоторого диапазона. Точное значение емкости, к которой стремятся при изготовлении конденсаторов, зависит от материалов, используемых для их производства. Разброс параметров может лежать в пределах от тысячных долей до десятков процентов.

Величина допустимого отклонения ёмкости указывается на корпусе конденсатора после номинального значения путем проставления буквы латинского или русского алфавита. К примеру, латинская буква J (русская буква И в старом обозначении) обозначает диапазон отклонения 5% в ту или иную стороны, а буква М (русская В) – 20%.

Такой параметр, как температурный коэффициент емкости, входит в состав маркировки достаточно редко и наносится в основном на малогабаритные элементы, применяемые в электрических схемах времязадающих цепей. Для идентификации используется либо буквенно-цифровая, либо цветовая система обозначений.

Встречается и комбинированная буквенно-цветовая маркировка. Варианты её настолько разнообразны, что для безошибочного определения значения данного параметра для каждого конкретного типа конденсатора требуется обращение к ГОСТам или справочникам по соответствующим радиокомпонентам.

Напряжение, при котором конденсатор будет работать в течение установленного срока службы с сохранением своих характеристик, называется номинальным напряжением. Для конденсаторов, имеющих достаточные размеры, данный параметр наносится непосредственно на корпус элемента, где цифры указывают на номинальное значение напряжения, а буквы обозначают в каких единицах измерения оно выражено.

Например, обозначение 160В или 160V показывает, что номинальное напряжение равно 160 вольт. Более высокие напряжения указываются в киловольтах – kV. На малогабаритных конденсаторах величину номинального напряжения кодируют одной из букв латинского алфавита. К примеру, буква I соответствует номинальному напряжению в 1 вольт, а буква Q – 160 вольт.

Согласно «ГОСТ 30668-2000 Изделия электронной техники. Маркировка», указываются буквы и цифры, обозначающие год и месяц выпуска.

Дата, когда было осуществлено то или иное производство, может отображаться не только в виде цифр, но и в виде букв. Каждый год имеет соотношение с буквой из латинского алфавита. Месяца с января по сентябрь обозначаются цифрами от одного до девяти. Октябрь месяц имеет соотношение с цифрой ноль. Ноябрю соответствует буква латинского типа N, а декабрю – D.

ГодКод

1990A
1991B
1992C
1993D
1994E
1995F
1996H
1997I
1998K
1999L
2000M
2001N
2002P
2003R
2004S
2005T
2006U
2007V
2008W
2009X
2010A
2011B
2012C
2013D
2014E
2015F
2016H
2017I
2018K
2019L

Единицы измерения


Проще всего рассчитывается емкость плоского конденсатора. Если линейные размеры пластин-обкладок значительно превышают расстояние между ними то справедлива формула:
e – это величина электрической проницаемости диэлектрика, расположенного между обкладками.

  • S – площадь одной из обкладок(в метрах).
  • d – расстояние между обкладками(в метрах).
  • C – величина емкости вфарадах.

Что такое фарада? У конденсатора емкостью в одну фараду, напряжение между обкладками поднимается на один вольт, при получении электрической энергии количеством в один кулон. Такое количество энергии протекает через проводник в течении одной секунды, при токе в 1 ампер. Свое название фарада получила в честь знаменитого английского физика – М. Фарадея.

1 Фарада – это очень большая емкость. В обыденной практике используют конденсаторы гораздо меньшей емкости и для обозначения применяются производные от фарады:

  • 1 Микрофарада – одна миллионная часть фарады.10 -6
  • 1 нанофарада – одна миллиардная часть фарады. 10 -9
  • 1 пикофарада -10 -12 фарады.

Маркировка конденсаторов тремя цифрами

При такой маркировке две первые цифры определяют мантиссу емкости, а последняя — показатель степени по основанию 10, другими словами в какую степень нам нужно возвести число 10, или еще проще сколько нулей нужно добавить после первых 2-х чисел.

Полученное таким образом число соответствует емкости в пикофарадах. Если первая цифра «0», то емкость менее 1пФ (010 = 1.0пФ). Если последняя цифра равна «9» то это означает что показатель степени равен «-1» что мы должны мантиссу умножить на 10 в степени «-1» или другими словами разделить ее на 10.

кодпикофарады, пФ, pFнанофарады, нФ, nFмикрофарады, мкФ, μF

1091.0 пФ
1591.5 пФ
2292.2 пФ
3393.3 пФ
4794.7 пФ
6896.8 пФ
10010 пФ0.01 нФ
15015 пФ0.015 нФ
22022 пФ0.022 нФ
33033 пФ0.033 нФ
47047 пФ0.047 нФ
68068 пФ0.068 нФ
101100 пФ0.1 нФ
151150 пФ0.15 нФ
221220 пФ0.22 нФ
331330 пФ0.33 нФ
471470 пФ0.47 нФ
681680 пФ0.68 нФ
1021000 пФ1 нФ
1521500 пФ1.5 нФ
2222200 пФ2.2 нФ
3323300 пФ3.3 нФ
4724700 пФ4.7 нФ
6826800 пФ6.8 нФ
10310000 пФ10 нФ0.01 мкФ
15315000 пФ15 нФ0.015 мкФ
22322000 пФ22 нФ0.022 мкФ
33333000 пФ33 нФ0.033 мкФ
47347000 пФ47 нФ0.047 мкФ
68368000 пФ68 нФ0.068 мкФ
104100000 пФ100 нФ0.1 мкФ
154150000 пФ150 нФ0.15 мкФ
224220000 пФ220 нФ0.22 мкФ
334330000 пФ330 нФ0.33 мкФ
474470000 пФ470 нФ0.47 мкФ
684680000 пФ680 нФ0.68 мкФ
1051000000 пФ1000 нФ1 мкФ

Физические величины, используемые в маркировке емкости керамических конденсаторов

Для определения величины емкости в международной системе единиц (СИ) используется Фарад (Ф, F). Для стандартной электрической схемы это слишком большая величина, поэтому в маркировке бытовых конденсаторов используются более мелкие единицы.

Таблица единиц емкости, применяемых для бытовых керамических конденсаторов

Наименование единицыВарианты обозначенийСтепень по отношению к Фараду
МикрофарадMicrofaradмкФ, µF, uF, mF10-6F
НанофарадNanofaradнФ, nF10-9F
ПикофарадPicofaradпФ, pF, mmF, uuF10-12F

Редко применяется внемаркировочная единица миллифарад – 1 мФ (10-3Ф).

На деталях советского производства, чаще всего имеющих довольно большую площадь поверхности, наносились числовые значения емкости, ее единица измерения и номинальное напряжение в вольтах. Например, 23 пФ, то есть 23 пикофарада.

Расшифровка маркировки обозначений современных керамических конденсаторов отечественного и зарубежного производства – мероприятие более сложное.

Численные и численно-буквенные коды в маркировках конденсаторов

Обозначение наносится на корпус элемента. Первым обычно указывается номинальное напряжение в вольтах, за числами могут следовать буквы: В, V, VDC или VDCW. На корпуса небольшой площади значение номинального напряжения наносят в закодированном виде. Если указание на допустимую величину напряжения в цепи отсутствует, это означает, что конденсатор можно использовать только в низковольтных схемах. На корпусе должны быть знаки «+» и «-», указывающие на полярность подсоединения элемента в цепи. Несоблюдение указанной полярности может привести к полному выходу детали из строя.

Таблица для расшифровки буквенных кодов величины номинального напряжения керамических конденсаторов

Напряжение, ВКодНапряжение, ВКод
1I63K
1,6R80L
3,2A100N
4C125P
6,3B160Q
10D200Z
16E250W
20F315X
25G400Y
32H450U
40C500V
50J

Вторая позиция – знак фирмы-производителя или температурный коэффициент емкости (ТКЕ), который может отсутствовать. ТКЕ обычно обозначается буквенным кодом.

Таблица буквенных кодов ТКЕ для маркировки керамических конденсаторов с ненормируемым ТКЕ

Допуск при -60°C…+80°C, +/-, %Буквенный кодДопуск при -60°C…+80°C, +/-, %Буквенный код
20Z70E
30D90F

Третья позиция – номинальная емкость, которая может указываться несколькими способами.

Таблица значений конденсаторов, маркировка

Ёмкость конденсаторов может обозначаться в микрофарадах (uF), нанофарадах (nF), пикофарадах (pF), либо кодом. Данная таблица поможет вам разобраться в одинаковых значениях при различных обозначениях и подобрать аналоги для замены.

Таблица обозначений конденсаторов

uF (мкФ)nF (нФ)pF (пФ)Code (Код)
* более подробную информацию для конкретных серий конденсаторов (DataShet-ы, описание, параметры, технические характеристики, и тд.) вы сможете найти на сайтах поисковых систем Яндекс или Google.
1uF1000nF1000000pF105
0.82uF820nF820000pF824
0.8uF800nF800000pF804
0.7uF700nF700000pF704
0.68uF680nF680000pF684
0.6uF600nF600000pF604
0.56uF560nF560000pF564
0.5uF500nF500000pF504
0.47uF470nF470000pF474
0.4uF400nF400000pF404
0.39uF390nF390000pF394
0.33uF330nF330000pF334
0.3uF300nF300000pF304
0.27uF270nF270000pF274
0.25uF250nF250000pF254
0.22uF220nF220000pF224
0.2uF200nF200000pF204
0.18uF180nF180000pF184
0.15uF150nF150000pF154
0.12uF120nF120000pF124
0.1uF100nF100000pF104
0.082uF82nF82000pF823
0.08uF80nF80000pF803
0.07uF70nF70000pF703
0.068uF68nF68000pF683
0.06uF60nF60000pF603
0.056uF56nF56000pF563
0.05uF50nF50000pF503
0.047uF47nF47000pF473
0.04uF40nF40000pF403
0.039uF39nF39000pF393
0.033uF33nF33000pF333
0.03uF30nF30000pF303
0.027uF27nF27000pF273
0.025uF25nF25000pF253
0.022uF22nF22000pF223
0.02uF20nF20000pF203
0.018uF18nF18000pF183
0.015uF15nF15000pF153
0.012uF12nF12000pF123
0.01uF10nF10000pF103
0.0082uF8.2nF8200pF822
0.008uF8nF8000pF802
0.007uF7nF7000pF702
0.0068uF6.8nF6800pF682
0.006uF6nF6000pF602
0.0056uF5.6nF5600pF562
0.005uF5nF5000pF502
0.0047uF4.7nF4700pF472
0.004uF4nF4000pF402
0.0039uF3.9nF3900pF392
0.0033uF3.3nF3300pF332
0.003uF3nF3000pF302
0.0027uF2.7nF2700pF272
0.0025uF2.5nF2500pF252
0.0022uF2.2nF2200pF222
0.002uF2nF2000pF202
0.0018uF1.8nF1800pF182
0.0015uF1.5nF1500pF152
0.0012uF1.2nF1200pF122
0.001uF1nF1000pF102
0.00082uF0.82nF820pF821
0.0008uF0.8nF800pF801
0.0007uF0.7nF700pF701
0.00068uF0.68nF680pF681
0.0006uF0.6nF600pF621
0.00056uF0.56nF560pF561
0.0005uF0.5nF500pF52
0.00047uF0.47nF470pF471
0.0004uF0.4nF400pF401
0.00039uF0.39nF390pF391
0.00033uF0.33nF330pF331
0.0003uF0.3nF300pF301
0.00027uF0.27nF270pF271
0.00025uF0.25nF250pF251
0.00022uF0.22nF220pF221
0.0002uF0.2nF200pF201
0.00018uF0.18nF180pF181
0.00015uF0.15nF150pF151
0.00012uF0.12nF120pF121
0.0001uF0.1nF100pF101
0.000082uF0.082nF82pF820
0.00008uF0.08nF80pF800
0.00007uF0.07nF70pF700
0.000068uF0.068nF68pF680
0.00006uF0.06nF60pF600
0.000056uF0.056nF56pF560
0.00005uF0.05nF50pF500
0.000047uF0.047nF47pF470
0.00004uF0.04nF40pF400
0.000039uF0.039nF39pF390
0.000033uF0.033nF33pF330
0.00003uF0.03nF30pF300
0.000027uF0.027nF27pF270
0.000025uF0.025nF25pF250
0.000022uF0.022nF22pF220
0.00002uF0.02nF20pF200
0.000018uF0.018nF18pF180
0.000015uF0.015nF15pF150
0.000012uF0.012nF12pF120
0.00001uF0.01nF10pF100
0.000008uF0.008nF8pF080
0.000007uF0.007nF7pF070
0.000006uF0.006nF6pF060
0.000005uF0.005nF5pF050
0.000004uF0.004nF4pF040
0.000003uF0.003nF3pF030
0.000002uF0.002nF2pF020
0.000001uF0.001nF1pF010

Магазин Dalincom предлагает большой ассортимент конденсаторов — керамические, электролитические, металлопленочные, пусковые, и др, которые вы можете купить в разделе Конденсаторы. Так-же обратите внимание на наше предложение по оптовым поставкам электролитических конденсаторов.

Маркировка конденсаторов импортного производства

На сегодняшний день стандарты, которые были приняты от IEC, относятся не только к иностранным видам оборудования, а и к отечественным. Данная система предполагает нанесение на корпус продукции маркировки кодового типа, которая состоит из трех непосредственных цифр.

Две цифры, которые расположены с самого начала, обозначают емкость предмета и в таких единицах, как пикофарадах. Цифра, которая расположена третьей по порядку – это число нулей. Рассмотрим это на примере 555 – это 5500000 пикофарад. В том случае, если емкость изделия является меньше, чем один пикофарад, то с самого начала обозначается цифра ноль.

Есть также и трехзначный вид кодировки. Такой тип нанесения применяется исключительно к деталям, которые являются высокоточными.

Типы маркировок

Производители, выпуская конденсаторы, пользуются несколькими типами маркировок, которые располагаются непосредственно на корпусе элемента. Представленные ниже значения сугубо теоретические, в качестве наглядного примера:

  • Наиболее простым типом маркировки считается, когда ёмкость сразу указывается на теле конденсатора. То есть не применяются различные шифры и табличные замещения, вся необходимая информация содержится на корпусе. Данный способ был бы актуален для всех устройств, однако, не всегда его получается использовать в силу громоздкости. Для того чтобы предоставить полное обозначение емкости, подходят только довольно большие изделия, в ином случае рассмотреть цифры проблематично даже с применением лупы. На примере разберем запись 100 µF±6% – это ёмкость конденсатора 100 микрофарад, а амортизация 6% от общей емкости. В итоге значение – 94-106 микрофарад. В некоторых ситуациях применяется маркировка следующего вида: 100 µF +8%/-10% – это неравнозначная амортизация, 90-108 микрофарад. Подобная маркировка пленочных конденсаторов хоть и считается наиболее простой и понятной, но применима не во всех случаях из-за своей громоздкости. Как правило, она используется на больших приборах немалых ёмкостей;
  • Цифровая маркировка (или с использованием цифр и букв) актуальна, если площадь изделия слишком мала, чтобы на ней разместить подробную запись. Здесь для замены определенных значений применяются обычные цифры и латинские буквы, которые необходимо уметь расшифровывать. Если на поверхности изделия встречаются лишь цифры (как правило, их три), то чтение простое. Первые две цифры – так обозначается емкость. Третья цифра – число нулей, которые следует дописать после первых двух. Для измерения емкости подобных конденсаторов применимы пикофарады. В качестве примера ознакомимся с изделием, на теле которого размещена цифра 104. Оставляем первые цифры, к которым приписываются нули: в нашем случае это 4. В итоге имеем значение в 100000 пикофарад. Чтобы уменьшить число нулей, используется другое значение – микрофарады, которых в нашем случае 100. В некоторых ситуациях величина обозначается буквой. Например, 2n2 – 2.2 нанофарад. Чтобы определить, к какому классу принадлежит изделие, в конце дописывают дополнительную кодовую маркировку конденсатора, к примеру, 100V;
  • Маркировка импортных конденсаторов из керамики осуществляется с использованием букв и чисел – это стандарт для данных изделий. Алгоритмы шифрования аналогичны предыдущему методу. Надписи наносит сам производитель;
  • Цветовая маркировка конденсаторов тоже встречается, хотя и реже, так как данный способ несколько устарел. Ее применяли в советское время, что позволяло упростить считывание маркировки, даже если изделие было слишком маленьким. Здесь есть единственный недостаток – сразу запомнить обозначения проблематично, поэтому первое время рекомендуется иметь при себе специальную таблицу. Чтение маркировки выглядит так: первые два цвета – емкость в пикофарадах, третий цвет – число дописываемых нулей, четвертый и пятый цвета – номинал напряжения, подаваемого на изделие, и возможный допуск. Так, желтый прибор имеет обозначение цифрой 4, а синий – 6;
  • Импортные конденсаторы маркируются так же, а кириллица заменяется латиницей. К примеру, возьмем отечественный вариант с обозначением 5мк1 – 5.1 микрофарад. В случае с импортной кодовой маркировкой выглядеть будет как 5µ.

Важно! Если расшифровка непонятна, то следует обратиться к официальному производителю, на сайте которого, как правило, имеется соответствующая таблица.

Маркировка таких элементов, как конденсаторы, бывает самой разнообразной, и чем меньше элемент, тем компактнее следует размещать на нем данные. Благодаря современному производству, на устройства наносятся даже самые маленькие значения, расшифровывать которые можно, отталкиваясь от вышеописанных способов. Чтобы собранная электрическая цепь работала исправно, необходимо быть внимательным с полученными значениями, которые следует тщательно проверять.

Маркировка smd компонентов

Так называемые компоненты SMD применяются для монтажа на поверхности и при этом имеют крайне маленькие размеры. Соответственно, по этой причине на них нанесена разметка, которая имеет минимальные размеры. Вследствие этого есть система сокращения как цифр, так и букв. Буква имеет обозначение емкости определенного объекта в единицах пикофарады. Что же касается цифры, то она обозначает так называемый множитель в десятой степени.

Весьма распространенные электролитические конденсаторы могут иметь на своем непосредственном корпусе значения основного типа параметра. Это значение имеет дробь в виде десятичного типа.

Цифро-буквенное обозначение

Если вы разбираете старую советскую аппаратуру, то там все будет довольно просто, – на корпусах так и написано «22пФ», что значит 22 пикофарад, или «1000 мкФ», что значит 1000 микрофарад. Старые советские конденсаторы обычно были достаточного размера чтобы на них можно было писать такие «длинные тексты».

Общемировая, если можно так сказать, цифро-буквенная маркировка предполагает использование букв латинского алфавита:

  • p – пикофарады,
  • n – нанофарады
  • m – микрофарады.

При этом полезно помнить, что если за единицу емкости условно принять пикофарад (хотя, это и не совсем правильно), то буквой «p» будут обозначаться единицы, буквой «n» – тысячи, буквой «m» – миллионы. При этом, букву будут использовать как децимальную точку. Вот наглядный пример, конденсатор емкостью 2200 пФ, по такой системе будет обозначен 2n2, что буквально значит «2,2 нанофарад». Или конденсатор емкостью 0,47 мкФ будет обозначен m47, то есть «0,47 микрофарад».

Причем у конденсаторов отечественного производства встречается аналогичная маркировка в кириллице, то есть, пикофарады обозначают буквой «П», нанофарады – буквой «Н», микрофарады -буквой «М». А принцип тот же: 2Н2 – это 2,2 нанофарад, М47 – это 0,47 микрофарад. У некоторых типов миниатюрных конденсаторов «мкФ» обозначается буквой R, которая тоже используется как децимальная точка, например:

Особенности хранения

Танталовые конденсаторы способны сохранять рабочие характеристики в течение длительного времени. При соблюдении нужного режима (температура до +40°, относительная влажность 60%) конденсатор при длительном хранении теряет способность к пайке, сохраняя другие рабочие характеристики.

Общие рекомендации по продлению срока службы танталового конденсатора и повышению безопасности его эксплуатации:

  • Соблюдение требований техпроцессов;
  • Многоступенчатый контроль качества продукции;
  • Соблюдение условий хранения;
  • Выполнение требований к организации рабочего места для монтажа устройств на плату;
  • Соблюдение рекомендуемого температурного режима пайки;
  • Правильный выбор безопасных рабочих режимов;
  • Соблюдение требований по эксплуатации.

Цветовая кодировка керамических конденсаторов

На корпусе конденсатора, слева — направо, или сверху — вниз наносятся цветные полоски. Как правило, номинал емкости оказывается закодирован первыми тремя полосками. Каждому цвету, в первых двух полосках,соответствует своя цифра: черный — цифра 0; коричневый — 1; красный — 2; оранжевый — 3; желтый — 4; зеленый — 5; голубой — 6; фиолетовый — 7; серый — 8; белый — 9. Таким образом, если например, первая полоска коричневая а вторая желтая, то это соответствует числу -14. Но это число не будет величиной номинальной емкости конденсатора, его еще необходимо умножить на множитель, закодированный третьей полоской.

В третьей полоске цвета имеют следующие значение: оранжевый — 1000; желтый — 10000; зеленый — 100000. Допустим, что цвет третьей полоски нашего конденсатора — желтый. Умножаем 14 на 10000, получаем емкость в пикофарадах -140000, иначе, 140 нанофарад или 0,14 микрофарад. Четвертая полоска обозначает допустимые отклонения от номинала емкости(точность), в процентах: белый — ± 10 %; черный — ± 20%. Пятая полоска — номинальное рабочее напряжение. Красный цвет — 250 Вольт, желтый — 400.

Маркировка СМД (SMD) конденсаторов.

Размеры СМД конденсаторов невелики, поэтому маркировка их производится весьма лаконично. Рабочее напряжение нередко кодируется буквой(2-й и 3-й варианты на рисунке ниже) в соответствии с данными предоставленными в предидущем разделе. Номинальная емкость может кодироваться либо с помощью трехзначного цифрового кода(вариант 2 на рисунке), либо с использованием двухзначного буквенно-цифровой кода(вариант 1 на рисунке). При использовании последнего, на корпусе можно обнаружить таки две(а не одну букву) с одной цифрой(вариант 3 на рисунке).

Первая буква может является как кодом изготовителя(что не всегда интересно), так и указываеть на номинальное рабочее напряжение(более полезная информация), вторая — закодированным значением в пикоФарадах(мантиссой). Цифра — показатель степени(указывает сколько нулей необходимо добавить к мантиссе). Например EA3 может означать, что номинальное напряжение конденсатора 16в(E) а емкость — 1,0 *1000 = 1 нанофарада, BF5 соответсвенно, напряжение 6,3в(В), емкость — 1,6* 100000 = 0,1 микрофарад и.т.д.

Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами

Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности. Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.

Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике. Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).

Источники

  • https://hmelectro.ru/poleznye_statyi/markirovka-kondensatorov-tsifrovaya-tsvetnaya-eyo-rasshifrovka
  • https://odinelectric.ru/equipment/electronic-components/kak-rasshifrovat-markirovku-kondensatora
  • https://www.radiodetector.ru/markirovka-kondensatorov/
  • https://www.RadioElementy.ru/articles/markirovka-keramicheskikh-kondensatorov/
  • https://instanko.ru/elektroinstrument/markirovka-keramicheskih-kondensatorov-rasshifrovka-tablica.html
  • https://ElectroInfo.net/kondensatory/kak-oboznachajutsja-kondensatory-na-sheme.html

Номинальная величина — емкость — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Номинальная величина — емкость

Cтраница 2

Полученными числами выражают емкости конденсаторов и сопротивления резисторов. В табл. 19 приведены номинальные величины емкостей и сопротивлений.  [16]

Для электролитических конденсаторов принята шкала номинальных величин емкостей: 0 5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 300; 500; 1000; 2000 и 5000 мкф.  [17]

Печатные резисторы заменяются ниточными композиционными резисторами с номинальной величиной сопротивления от 27 ом до 3 Мом. Керамические дисковые конденсаторы типа КДК имеют номинальную величину емкости от 10 до 10 000 пф; рабочее напряжение от 10 до 400 в. Блоки — переходники разработаны трех типоразмеров: 25x19x5, 32x24x5 6 и 42X30X6 5 мм. Они имеют защитное покрытие и выводы для включения в схему. Принципиальная электрическая схема блока — переходника типа П наносится краской на одну из плоскостей, а на другую плоскость наносится шифр блока, который характеризует его тип и электрические параметры.  [18]

Установив, что трансформатор и кенотрон исправны, производят проверку элементов фильтра. Для этого параллельно конденсатору Cz подключается другой, заведомо исправный конденсатор такой же номинальной величины емкости. Если конден сатор С2 исправен, то напряжение пульсаций при этом должно уменьшаться примерно в два раза. Если же напряжение пульсаций уменьшится значительно больше чем в два раза, то это означает, что емкость конденсатора С2 значительно меньше номинальной или имеется разрыв в цепи его подсоединения.  [19]

В блоке БК установлены также резервные конденсаторы, с помощью которых в условиях КИПа можно подобрать номинальную величину емкости конденсаторов С1 — СЗ.  [21]

Высокочастотные керамические конденсаторы типов КТК и КДК ( трубчатые и дисковые) применяются в контурных, разделительных и сеточных цепях радиоаппаратуры. Они могут быть использованы на рабочие напряжения 250 и 500 в постоянного тока. В зависимости от номинальной величины емкости и габаритных размеров конденсаторы КТК изготовляются в пяти вариантах: от КТК-1 до КТК-5, причем каждый из них выпускается в двух исполнениях: с проволочными и ленточными выводами.  [23]

Конденсаторы керамические проходные КТП обладают малой собственной индуктивностью и применяются в качестве фильтровых и развязывающих емкостей в цепях высокой частоты. Они выполняются в трех вариантах ( рис. 4 — 13, а, б, в) в зависимости от способа крепления. Кроме того, в зависимости от номинальной величины емкости они выпускаются трех типоразмеров: КТП-1, КТП-2 и КТП-3.  [25]

По величине номинального напряжения конденсаторы подразделяют на низковольтные и высоковольтные. Конденсаторы постоянной емкости характеризуются следующими параметрами и зависимостями: номинальной величиной емкости, сопротивлением изоляции, добротностью, реактивной мощностью, частотной зависимостью реактивного сопротивления, электрической прочностью, надежностью и стабильностью.  [26]

Страницы:      1    2

Как определить не маркированный импортный электролитический SDM-конденсатор

При работе с SMD-конденсаторами многие радиолюбители сталкиваются с определёнными трудностями, поскольку с первой попытки разобраться с имеющимися на них обозначениями очень непросто. Существуют и такие конденсаторные изделия, на которых вообще нет маркировки.

Виды SMD-конденсаторов

Вследствие этого вопрос о том, как определить smd конденсатор без маркировки, представляется очень важным для всех любителей монтажа радиоаппаратуры. Но прежде чем научиться идентифицировать лишённые маркировки отечественные и импортные ёмкости, желательно ознакомиться с их разновидностями.

Виды SMD-конденсаторов

Различные наименования SMD-конденсаторов по своему функциональному назначению делятся на три класса:

  • Керамические или плёночные неполярные изделия с номиналами от 10 пикофарад до 10 микрофарад, которые обычно не маркируются;
  • Электролитические конденсаторы, имеющие форму алюминиевого бочонка, предназначенного для поверхностного монтажа;
  • Танталовые конденсаторные детали, имеющие прямоугольный корпус различного размера. Выпускаются с цветовой (черной, желтой или оранжевой) маркировкой, дополненной специальным кодом.

Все перечисленные изделия должны иметь обозначение, выполненное в виде соответствующей стандарту маркировки. Но нередко она по той или иной причине отсутствует (стирается, смывается или не была нанесена при кустарном производстве). В этом случае необходимо предпринять какие-то шаги по их полной идентификации.

Как определить номинал и напряжение

Каждый миниатюрный конденсатор характеризуется двумя основными параметрами: номинальной ёмкостью и предельным напряжением, при котором он ещё может работать. Рассмотрим порядок выявления каждого из этих показателей более подробно.

Номинальное значение

Для определения первого из параметров можно воспользоваться следующими методами:

  • Попытаться измерить их номинальную ёмкость посредством прибора (мультиметра), имеющего соответствующую функцию;
  • Использовать для этих целей специальный измеритель RLC.

Измеритель RLC

Обратите внимание! Оба эти способа предполагают удаление конденсатора из платы или отпаивание хотя бы одной контактной площадки.

С порядком измерения SMD-конденсаторов тем и другим прибором можно ознакомиться в инструкции по их применению.

Рабочее напряжение

Для того чтобы проявить ситуацию с предельным рабочим напряжением данного элемента, существует всего лишь один надёжный способ. Он состоит в том, чтобы попытаться измерить напряжение между контактами, куда запаян неизвестный конденсатор (при включённой аппаратуре естественно).

После определения этого показателя можно предположить, что сам конденсатор рассчитан на напряжение, примерно в полтора раза превышающее полученное после измерения значение.

Электролитические компоненты

Известно, что маркировка электролитического конденсатора имеет свои особенности, проявляющиеся в указании ещё одного дополнительного параметра – полярности включения. В случае отсутствия этого обозначения единственный способ восстановить утерянную информацию – выпаять его из схемы и определить полярность напряжения на данном участке посредством мультиметра.

Дополнительная информация. Перед выпаиванием идентифицируемого изделия из платы следует пометить его ножки каким-либо способом, позволяющим зафиксировать их расположение в схеме.

В заключение отметим, что при любых разновидностях конденсаторных изделий для определения номинала или рабочего напряжения потребуется умение обращаться со специальной измерительной аппаратурой.

Видео

Оцените статью:

Последовательное соединение конденсаторов как вариант подбора ёмкости

Конденсатор – очень распространённая радиодеталь, которая встречается во всех принципиальных схемах. Он представляет собой два проводника, разделённых диэлектриком (в зависимости от типа конденсаторов применяются различные его типы), то есть физически это разрыв цепи, но в диэлектрике может накапливаться заряд. Основной характеристикой любого конденсатора служит способность накапливать заряд — ёмкость, и номинальное напряжение этого заряда.Электролитические конденсаторы имеют полярность и характеризуются большой ёмкостью и широким диапазоном напряжений, бумажные выдерживают большое напряжение, но имеют небольшую ёмкость. Существуют и приборы с изменяющейся ёмкостью, но каждому типу — своё применение.

Часто радиолюбители сталкиваются с проблемой подбора конденсаторов по ёмкости или напряжению. Профессионалы знают: в случае отсутствия нужного, можно собрать комбинацию из нескольких приборов, батарею из них. В батареях допускается комбинированное, параллельное и последовательное соединение конденсаторов.

Соединяя приборы параллельно, можно добиться увеличение ёмкости. Общая в такой батарее будет равна сумме всех емкостей (Сэкв.=С1+С2+…), напряжение на каждом элементе будет равным. Это означает, что минимальное напряжение конденсатора, применённого в соединении, является максимально допустимым для всей батареи.

Последовательное соединение конденсаторов применяется в случае, когда необходимо увеличить напряжение, способное выдержать приборы или снизить их ёмкость.В таком варианте элементы соединяются по следующей схеме: начало одного с концом другого, то есть «плюс» одного с «минусом» другого. Ёмкость эквивалентного конденсатора в этом случае вычисляется по такой формуле: 1/Сэкв.=1/С1+1/С2+… Из этго следует, что для двух конденсаторов Сэкв=С1*С2/(С1+С2), а значит, ёмкость батареи будет меньше минимальной ёмкости, использованной в ней.

Батарея конденсаторов часто предусматривает комбинированное (смешанное)
соединение. Для расчёта ёмкости такого устройства, в котором применено параллельное и последовательное соединение конденсаторов, схему разбивают на участки, затем поочерёдно вычисляют ёмкость каждого из них. Так, вычисляется ёмкость С12=С1+С2, а затем Сэкв=С12*С3/(С12+С3).

Благодаря созданию конденсаторных батарей с различной конфигурацией и схемой
соединения, можно подобрать любую ёмкость на любое интересующее напряжение. Последовательное соединение конденсаторов, как и комбинированное, применяется во многих готовых радиолюбительских схемах. При этом обязательно учитывается то, что каждый конденсатор имеет очень важный индивидуальный параметр – ток утечки, он может разбалансировать напряжение при параллельном соединении и ёмкость при последовательном. Очень важно подбирать необходимое сопротивление шунта.

При работе с конденсаторами и электроникой, не забывайте о правилах личной безопасности и угрозе поражения током.

Напряжение при последовательном соединении конденсаторов

Отдельные конденсаторы могут быть соединены друг с другом различным образом. При этом во всех случаях можно найти емкость некоторого равнозначного конденсатора, который может заменить ряд соединенных между собой конденсаторов.

Для равнозначного конденсатора выполняется условие: если подводимое к обкладкам равнозначного конденсатора напряжение равно напряжению, подводимому к крайним зажимам группы конденсаторов, то равнозначный конденсатор накопит такой же заряд, как и группа конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов

На рис. 1 изображено параллельное соединение нескольких конденсаторов. В этом случае напряжения, подводимые к отдельным конденсаторам, одинаковы: U1 = U2 = U3 = U. Заряды на обкладках отдельных конденсаторов: Q1 = C1U , Q 2 = C 2 U , Q 3 = C 3 U , а заряд, полученный от источника Q = Q1 + Q2 + Q3.

Рис. 1. Схема параллельного соединения конденсаторов

Общая емкость равнозначного (эквивалентного) конденсатора:

C = Q / U = (Q1 + Q2 + Q3) / U = C1 + C2 + C3 ,

т. е. при параллельном соединении конденсаторов общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов (рис. 3) на обкладках отдельных конденсаторов электрические заряды по величине равны: Q1 = Q2 = Q3 = Q

Действительно, от источника питания заряды поступают лишь на внешние обкладки цепи конденсаторов, а на соединенных между собой внутренних обкладках смежных конденсаторов происходит лишь перенос такого же по величине заряда с одной обкладки на другую (наблюдается электростатическая индукция), поэтому и на них по- являются равные и разноименые электрические заряды.

Рис. 3. Схема последовательного соединения конденсаторов

Напряжения между обкладками отдельных конденсаторов при их последовательном соединении зависят от емкостей отдельных конденсаторов: U1 = Q/C1 , U1 = Q/C 2, U1 = Q/C 3, а общее напряжение U = U1 + U2 + U3

Общая емкость равнозначного (эквивалентного) конденсатора C = Q / U = Q / ( U1 + U2 + U3 ), т. е. при последовательном соединении конденсаторов величина, обратная общей емкости, равна сумме обратных величин емкостей отдельных конденсаторов.

Формулы эквивалентных емкостей аналогичны формулам эквивалентных проводимостей.

Пример 1 . Три конденсатора, емкости которых C1 = 20 мкф, С2 = 25 мкф и С3 = 30 мкф, соединяются последовательно, необходимо определить общую емкость.

Общая емкость определяется из выражения 1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 = 1/20 + 1/25 + 1/30 = 37/300, откуда С = 8,11 мкф.

Пример 2. 100 конденсаторов емкостью каждый 2 мкф соединены параллельно. Определить общую емкость. Общая емкость С = 100 Ск = 200 мкф.

В электротехнике существуют различные варианты подключения электрических элементов. В частности, существует последовательное, параллельное или смешанное соединение конденсаторов, в зависимости от потребностей схемы. Рассмотрим их.

Параллельное соединение

Параллельное соединение характеризуется тем, что все пластины электрических конденсаторов присоединяются к точкам включения и образовывают собой батареи. В таком случае, во время заряда конденсаторов каждый из них будет иметь различное число электрических зарядов при одинаковом количестве подводимой энергии

Схема параллельного крепления

Емкость при параллельной установке рассчитывается исходя из емкостей всех конденсаторов в схеме. При этом, количество электрической энергии, поступающей на все отдельные двухполюсные элементы цепи, можно будет рассчитать, суммировав сумму энергии, помещающейся в каждый конденсатор. Вся схема, подключенная таким образом, рассчитывается как один двухполюсник.

Схема — напряжение на накопителях

В отличие от соединения звездой, на обкладки всех конденсаторов попадает одинаковое напряжение. Например, на схеме выше мы видим, что:

Последовательное соединение

Здесь к точкам включения присоединяются контакты только первого и последнего конденсатора.

Схема — схема последовательного соединения

Главной особенностью работы схемы является то, что электрическая энергия будет проходить только по одному направлению, значит, что в каждом из конденсаторов ток будет одинаковым. В такой цепи для каждого накопителя, независимо от его емкости, будет обеспечиваться равное накопление проходящей энергии. Нужно понимать, что каждый из них последовательно соприкасается со следующим и предыдущим, а значит, емкость при последовательном типе может воспроизводиться энергией соседнего накопителя.

Формула, которая отражает зависимость тока от соединения конденсаторов, имеет такой вид:

i = ic1 = ic2 = ic3 = ic4, то есть токи проходящие через каждый конденсатор равны между собой.

Следовательно, одинаковой будет не только сила тока, но и электрический заряд. По формуле это определяется как:

А так определяется общая суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении:

Видео: как соединять конденсаторы параллельным и последовательным методом

Смешанное подключение

Но, стоит учитывать, что для соединения различных конденсаторов необходимо учитывать напряжение сети. Для каждого полупроводника этот показатель будет отличаться в зависимости от емкости элемента. Отсюда следует, что отдельные группы полупроводниковых двухполюсников малой емкости будут при зарядке становиться больше, и наоборот, электроемкость большого размера будет нуждаться в меньшем заряде.

Схема: смешанное соединение конденсаторов

Существует также смешанное соединение двух и более конденсаторов. Здесь электрическая энергия распределяется одновременно при помощи параллельного и последовательного подключения электролитических элементов в цепь. Эта схема имеет несколько участков с различным подключением конденсирующих двухполюсников. Иными словами, на одном цепь параллельно включена, на другом – последовательно. Такая электрическая схема имеет ряд достоинств сравнительно с традиционными:

  1. Можно использовать для любых целей: подключения электродвигателя, станочного оборудования, радиотехнических приборов;
  2. Простой расчет. Для монтажа вся схема разбивается на отдельные участки цепи, которые рассчитываются по отдельности;
  3. Свойства компонентов не изменяются независимо от изменений электромагнитного поля, силы тока. Это очень важно при работе с разноименными двухполюсниками. Ёмкость постоянна при постоянном напряжении, но, при этом, потенциал пропорционален заряду;
  4. Если требуется собрать несколько неполярных полупроводниковых двухполюсников из полярных, то нужно взять несколько однополюсных двухполюсника и соединить их встречно-параллельным способом (в треугольник). Минус к минусу, а плюс к плюсу. Таким образом, за счет увеличения емкости изменяется принцип работы двухполюсного полупроводника.

Как правильно соединять конденсаторы?

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. Если хоть один из них будет иметь меньшее номинальное напряжение (например, 25 вольт), то он вскоре выйдет из строя.

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!

Параллельное включение конденсатора в цепь переменного тока



Соединение конденсаторов: руководство для начинающих

В электротехнике существуют различные варианты подключения электрических элементов. В частности, существует последовательное, параллельное или смешанное соединение конденсаторов, в зависимости от потребностей схемы. Рассмотрим их.

Параллельное соединение

Параллельное соединение характеризуется тем, что все пластины электрических конденсаторов присоединяются к точкам включения и образовывают собой батареи. В таком случае, во время заряда конденсаторов каждый из них будет иметь различное число электрических зарядов при одинаковом количестве подводимой энергии

Схема параллельного крепления

Емкость при параллельной установке рассчитывается исходя из емкостей всех конденсаторов в схеме. При этом, количество электрической энергии, поступающей на все отдельные двухполюсные элементы цепи, можно будет рассчитать, суммировав сумму энергии, помещающейся в каждый конденсатор. Вся схема, подключенная таким образом, рассчитывается как один двухполюсник.

Схема — напряжение на накопителях

В отличие от соединения звездой, на обкладки всех конденсаторов попадает одинаковое напряжение. Например, на схеме выше мы видим, что:

Последовательное соединение

Здесь к точкам включения присоединяются контакты только первого и последнего конденсатора.

Схема — схема последовательного соединения

Главной особенностью работы схемы является то, что электрическая энергия будет проходить только по одному направлению, значит, что в каждом из конденсаторов ток будет одинаковым. В такой цепи для каждого накопителя, независимо от его емкости, будет обеспечиваться равное накопление проходящей энергии. Нужно понимать, что каждый из них последовательно соприкасается со следующим и предыдущим, а значит, емкость при последовательном типе может воспроизводиться энергией соседнего накопителя.

Формула, которая отражает зависимость тока от соединения конденсаторов, имеет такой вид:

i = ic1 = ic2 = ic3 = ic4, то есть токи проходящие через каждый конденсатор равны между собой.

Следовательно, одинаковой будет не только сила тока, но и электрический заряд. По формуле это определяется как:

А так определяется общая суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении:

Видео: как соединять конденсаторы параллельным и последовательным методом

Смешанное подключение

Но, стоит учитывать, что для соединения различных конденсаторов необходимо учитывать напряжение сети. Для каждого полупроводника этот показатель будет отличаться в зависимости от емкости элемента. Отсюда следует, что отдельные группы полупроводниковых двухполюсников малой емкости будут при зарядке становиться больше, и наоборот, электроемкость большого размера будет нуждаться в меньшем заряде.

Схема: смешанное соединение конденсаторов

Существует также смешанное соединение двух и более конденсаторов. Здесь электрическая энергия распределяется одновременно при помощи параллельного и последовательного подключения электролитических элементов в цепь. Эта схема имеет несколько участков с различным подключением конденсирующих двухполюсников. Иными словами, на одном цепь параллельно включена, на другом – последовательно. Такая электрическая схема имеет ряд достоинств сравнительно с традиционными:

  1. Можно использовать для любых целей: подключения электродвигателя, станочного оборудования, радиотехнических приборов;
  2. Простой расчет. Для монтажа вся схема разбивается на отдельные участки цепи, которые рассчитываются по отдельности;
  3. Свойства компонентов не изменяются независимо от изменений электромагнитного поля, силы тока. Это очень важно при работе с разноименными двухполюсниками. Ёмкость постоянна при постоянном напряжении, но, при этом, потенциал пропорционален заряду;
  4. Если требуется собрать несколько неполярных полупроводниковых двухполюсников из полярных, то нужно взять несколько однополюсных двухполюсника и соединить их встречно-параллельным способом (в треугольник). Минус к минусу, а плюс к плюсу. Таким образом, за счет увеличения емкости изменяется принцип работы двухполюсного полупроводника.

Источник

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов. Подбор при замене

Практически ни одно электронное устройство не обходится без конденсатора. Он может стоять на входе или выходе устройства, перед или после некоторых элементов. Применяется последовательное и параллельное соединение конденсаторов. Как и для чего их подключать тем или иным способом и будем обсуждать.

Что такое конденсатор и его основные характеристики

Конденсатор — это радиодеталь, которая работает как накопитель электрической энергии. Чтобы понятнее было, как он работает, его можно представить как своего рода небольшой аккумулятор. Обозначается двумя параллельными чёрточками.

Обозначения различных типов конденсаторов на схемах. Чаще всего из строя выходят электролитические конденсаторы, так что стоит запомнить их обозначение

Основная характеристика конденсатора любого типа — ёмкость. Это то количество заряда, которое он в состоянии накопить. Измеряется в Фарадах (сокращенно просто буква F или Ф), а вернее, в более «мелких» единицах:

  • микрофарадах — мкФ это 10 -6 фарада,
  • нанофарадах — нФ это 10 -9 фарада;
  • пикофарадах — пФ это 10 -12 фарада.

Вторая важная характеристика — номинальное напряжение. Это то напряжение, при котором гарантирована длительная безотказная работа. Например, 4700 мкФ 35 В, где 35 В — это номинальное напряжение 35 вольт.

У крупных по размеру конденсаторов, ёмкость и напряжение указаны на корпусе

Нельзя ставить конденсатор в цепь с более высоким напряжением чем то, которое на нём указано. В противном случае он быстро выйдет из строя.

Можно использовать конденсаторы на 50 вольт вместо конденсаторов на 25 вольт. Но это порой нецелесообразно, так как те, которые рассчитаны на более высокое напряжение, дороже, да и габариты у них больше.

Что он из себя представляет и как работает

В самом простейшем случае конденсатор состоит из двух токопроводящих пластин (обкладок), разделённых слоем диэлектрика.

Между обкладками находится слой диэлектрика — материала плохо проводящего электрический ток

На пластины подаётся постоянный или переменный ток. Вначале, пока энергия накапливается, потребление энергии конденсатором высокое. По мере «наполнения» ёмкости оно снижается. Когда заряд набран полностью, токопотребления вообще нет, источник питания как бы отключается. В это время конденсатор сам начинает отдавать накопленный заряд. То есть, он на время становится своеобразным источником питания. Поэтому его и сравнивают с аккумулятором.

Где и для чего используются

Как уже говорили, сложно найти схему без конденсаторов. Их применяют для решения самых разных задач:

  • Для сглаживания скачков сетевого напряжения. В таком случае их ставят на входе устройств, перед микросхемами, которые требовательны к параметрам питания.
  • Для стабилизации выходного напряжения блоков питания. В таком случае надо искать их перед выходом.

Часто можно увидеть электролитические цилиндрические конденсаторы

Конденсаторы встречаются часто и область их применения широка. Но надо знать как правильно их подключить.

Как подключать конденсаторы

В электротехнике есть два основных вида соединения деталей — параллельное и последовательное. Конденсаторы также можно подключать по любому из указанных способов. Есть ещё особая — мостовая схема. Она имеет собственную область использования.

В схеме может быть последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Параллельное подключение конденсаторов

При параллельном соединении все конденсаторы объединены двумя узлами. Чтобы параллельно подключить конденсаторы, скручиваем попарно их ножки, обжимаем пассатижами, потом пропаиваем. У некоторых конденсаторов большие корпуса (банки), а выводы маленькие. В таком случае используем провода (как на рисунке ниже).

Так физически выглядит параллельное подключение конденсаторов

Если конденсаторы электролитические, следите за полярностью. На них должны стоять «+» или «-«. При их параллельном подключении соединяем одноимённые выводы — плюс к плюсу, минус — к минусу.

Расчёт суммарной ёмкости

При параллельном подключении конденсаторов их номинальная ёмкость складывается. Просто суммируете номиналы всех подключённых элементов, сколько бы их ни было. Два, три, пять, тридцать. Просто складываем. Но следите, чтобы размерность совпадала. Например, складывать будем в микрофарадах. Значит, все значения переводим в микрофарады и только после этого суммируем.

Расчёт ёмкости при параллельном подключении конденсаторов

Когда на практике применяют параллельное соединение конденсаторов? Например, тогда, когда надо заменить «пересохший» или сгоревший, а нужного номинала нет и бежать в магазин некогда или нет возможности. В таком случае подбираем из имеющихся в наличии. В сумме они должны дать требуемое значение. Все их проверяем на работоспособность и соединяем по приведенному выше принципу.

Пример расчёта

Например, включили параллельно два конденсатора — 8 мкФ и 12 мкФ. Следуя формуле, их номиналы просто складываем. Получаем 8 мкФ + 12 мкФ = 20 мкФ. Это и будет суммарная ёмкость в данном случае.

Пример расчёта конденсаторов при параллельном подключении

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, когда выход одного элемента соединяется со входом другого. Сравнить можно с вагонами или цепочкой из лампочек. По такому же принципу последовательно соединяют и конденсаторы.

Вот что значит последовательно соединить конденсаторы

При подключении полярных электролитических «кондеров» надо следить за соблюдением полярности. Плюс первого конденсатора подаете на минус второго и так далее. Выстраиваете цепочку.

Существуют неполярные (биполярные) электролитические конденсаторы. При их соединении нет необходимости соблюдать полярность.

Как определить ёмкость последовательно соединенных конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов суммарная ёмкость элементов будет меньше самого маленького номинала в цепочке. То есть, ёмкость последовательно соединённых конденсаторов уменьшается. Это также может пригодиться при ремонте техники — замена конденсатора требуется часто.

Последовательно соединённые конденсаторы

Использовать формулу расчёта приведённую выше не очень удобно, поэтому её обычно используют в преобразованном виде:

Формула расчёта ёмкости при последовательном соединении

Это формула для двух элементов. При увеличении их количества она становится значительно сложнее. Хотя, редко можно встретить больше двух последовательных конденсаторов.

Пример расчёта

Какая суммарная ёмкость будет если конденсаторы на 12 мкФ и 8 мкФ соединить последовательно? Считаем: 12*8 / (12+8) = 96 / 20 = 4,8 мкФ. То есть, такая цепочка соответствует номиналу 4,8 мкФ.

Пример расчета ёмкости при последовательном подключении конденсаторов

Как видите, значение меньше чем самый маленький номинал в последовательности. А если подключить таким образом два одинаковых конденсатора, то результат будет вполовину меньше номинала. Например, рассчитаем для двух ёмкостей по 12 мкФ. Получим: 12*12 / (12 + 12) = 144 / 24 = 6 мкФ. Проверим для 8 мкФ. Считаем: 8*8 / (8+8) = 64 / 16 = 4 мкФ. Закономерность подтвердилась. Это правило можно использовать при подборе номинала.

Почему электролитические конденсаторы выходят из строя и что делать

Зачастую, чтобы отремонтировать вышедшую из строя электронную технику, достаточно найти и заменить вздувшиеся конденсаторы. Дело в том, что срок жизни их небольшой — 1000-2000 тысячи рабочих часов. Потом он обычно выходит из строя и требуется его замена. И это при нормальном напряжении не выше номинального. Так происходит потому, что диэлектрик в конденсаторах, чаще всего, жидкий. Жидкость понемногу испаряется, меняются параметры и, рано или поздно, конденсатор вздувается.

Электролитические конденсаторы имеют специальные насечки на верхушке корпуса, чтобы при выходе из строя избежать взрыва

Высыхает электролит не только во время работы. Даже просто «от времени». Это конструктивная особенность электролитических конденсаторов. Поэтому не стоит ставить выпаянные из старых схем конденсаторы или те, которые несколько лет (или десятков лет) хранятся в мастерской. Лучше купить «свежий», но проверьте дату производства.

Можно ли продлить срок эксплуатации конденсаторов? Можно. Надо улучшить теплоотвод. Чем меньше греется электролит, тем медленнее высыхает. Поэтому не стоит ставить аппаратуру вблизи отопительных приборов.

Для улучшения отвода тепла ставят радиаторы

Второе — надо следить за тем, чтобы хорошо работали кулера. Третье — если рядом стоят детали, которые активно греются во время работы, надо конденсаторы каким-то образом от температуры защитить.

Как подобрать замену

Если часто приходится менять один и тот же конденсатор, его лучше заменить на более «мощный» — той же ёмкости, но на большее напряжение. Например, вместо конденсатора на 25 вольт, поставить конденсатор на 35 вольт. Только надо иметь в виду, что более мощные конденсаторы имеют большие размеры. Не всякая плата позволяет сделать такую замену.

Конденсатор той же ёмкости, но рассчитанный на большее напряжение, имеет больший размер

Можно поставить параллельно несколько конденсаторов с тем же напряжением, подобрав номиналы так, чтобы получить требуемую ёмкость. Что это даст? Лучшую переносимость пульсаций тока, меньший нагрев и, как следствие, более продолжительный срок службы.

Что будет, если поставить конденсатор большей ёмкости?

Часто приходит в голову идея поставить вместо сгоревшего или вздувшегося конденсатор большей ёмкости. Ведь он должен меньше греться. Так, во всяком случае, кажется. Ёмкость практически никак не связана со степенью нагрева корпуса. И в этом выигрыша не будет.

Устройство электролитического конденсатора

По нормативным документам отклонение номинала конденсаторов допускается в пределах 20%. Вот на эту цифру можете спокойно ставить больше/меньше. Но это может привести к изменениям в работе устройства. Так что лучше найти «родной» номинал. И учтите, что не всегда можно ставить большую ёмкость. Можно если конденсатор стоит на входе и сглаживает скачки питания. Вот тут большая ёмкость уместна, если для её установки достаточно места. Это точно нельзя делать там, где конденсатор работает как фильтр, отсекающий заданные частоты.

Можно менять на ту же ёмкость, но чуть более высокое напряжение. Это имеет смысл. Но размеры такого конденсатора будут намного больше. Не в любую плату получится его установить. И учтите, что корпус его не должен соприкасаться с другими деталями.

Источник

Параллельное включение конденсатора в цепь переменного тока

Конденсатор в цепи переменного тока Для исследования свойств конденсатора соберём схему, показанную на рисунке. Для измерений нам потребуются два прибора — функциональный генератор и мультиметр.


(Стрелками указаны панели инструментов, на которых расположены элементы).
Для проведения экспериментов настроим генератор на определённые параметры. Для этого, двойным щелчком мыши следует развернуть панель настройки генератора и внести изменения, показанные на рисунке:

Аналогичным образом следует развернуть панель мультиметра, и включить определённые переключатели.

Ёмкость конденсатора оставим без изменения, равной 1 микрофараде (1mF).
Для постоянного тока сопротивление конденсатора можно считать бесконечно большим, так как оно равно сопротивлению диэлектрика помещённого между обкладок конденсатора. Иначе дело обстоит при включении конденсатора в цепь переменного тока (далее, под переменным током будет подразумеваться синусоидальный ток). Так как переменный ток со временем меняет своё направление и амплитуду, то конденсатор в цепи заряжается и разряжается, то есть в цепи возникает электрический ток. Включим нашу схему и убедимся, что через конденсатор проходит электрический ток.

Мы видим, что амперметр показывает ток, проходящий через конденсатор, равный 4,5 миллиампера. Попробуем увеличить частоту генератора до 1000 Гц (1кГц).

Мы видим, что ток вырос до 45 мА, хотя напряжение источника переменного тока мы не меняли. Попробуем изменить значение ёмкости конденсатора, увеличив её до 10 мКф. Ток через конденсатор опять увеличился и составил 450 мА.
Из поставленного эксперимента следует, что сопротивление конденсатора переменному току зависит от частоты переменного тока и ёмкости конденсатора.
Сопротивление конденсатора переменному току (Xc) вычисляется по формуле:

Xc = 1/(2*pi*f*C)
где: pi = 3,14, f — частота в Герцах (Гц, Hz), c — ёмкость в Фарадах (F).

Для расчёта параметров конденсаторов и катушек индуктивности вы можете воспользоваться специальным калькулятором на сайте

Рассчитаем ёмкостное сопротивление конденсатора для нашего первого случая, где С = 1mF и частота f = 100 * 10 -6 F;
Xc = 1/(2*3,14*100*10 -6 ) = 1592,35668789809 = 1592,4 Oм.
Установленная в генераторе амплитуда переменного напряжения 10 V является амплитудным напряжением — Uа. Измерительные приборы показывают действующее (эффективное) значение переменного напряжения, которое вычисляется по формуле Uэф = Uа * 0,707, то есть, в нашем случае, Uэф = 10 * 0,707 = 7,07 V. Вольтметр, подключенный к генератору, показывает именно эффективное значение:

Тогда ток, проходящий через конденсатор, (по закону Ома I=U/R) будет: I = Uэф/Xc = 7,07/1592,4 = 0,0044 А = 4,4 мА, что совпадает с измеренным результатом.

Параллельное и последовательное включение конденсаторов. При параллельном включении конденсаторов, общая ёмкость равна сумме ёмкостей всех включенных параллельно конденсаторов.

Co = C1 + C2 + . + Cn

Из этого следует, что общий переменный ток, проходящий через конденсаторы равен сумме токов проходящих через каждый конденсатор.
Убедимся на примере, что это именно так. Вернёмся к предыдущему примеру, установив частоту генератора 1000 Гц и ёмкость конденсатора 1 мкФ.

В такой цепи ток, проходящий через конденсатор равен 45 мА. Подключим параллельно ещё один конденсатор, также ёмкостью 1 мкФ.

Мы видим, что суммарная ёмкость увеличилась в два раза, соответственно и переменный ток возрос в два раза.
Иначе обстоит дело при последовательном включении конденсаторов. Здесь общая ёмкость рассчитывается по формуле:

1/Co = 1/C1 + 1/C2 + . + 1/Cn

Результирующая ёмкость не может быть больше наименьшей ёмкости составляющих цепочку конденсаторов.
Вернёмся к нашей схеме и включим два конденсатора последовательно.
Рассчитаем общую ёмкость цепи: 1/Co = 1/1 + 1/1 = 2; Co = 1/2 = 0,5

При такой ёмкости, ток в цепи будет 22,5 мА.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока С катушкой индуктивности ситуация прямо противоположная конденсатору. Катушка индуктивности обладает ничтожным сопротивлением постоянному току, так как зависит от числа витков и площади сечения проводника обмотки. В цепи переменного тока катушка обладает реактивным сопротивлением, которое вычисляется по формуле:

XL = 2 * 3,14 * f * L
Где f — в Герцах и L — в Генри.
Соберём схему, показанную на рисунке (катушка находится на той же инструментальной панели, что и конденсатор):

Рассчитаем ток, проходящий через катушку, и сравним с измеренным значением.
Сопротивление: XL = 2 * 3,14 * 1000 * 1*10-3 = 6,28 Ом;
Ток: I = Uэф/XL = 7,0721/6,28 = 1,126130573248 — что близко к измеренному значению.
Попробуем ступенчато увеличивать частоту генератора и отслеживать изменение тока в цепи. Результаты измерений удобно заносить в электронную таблицу Excel или OpenOffice Calc.

Проведя измерения согласно данных таблицы, построим график зависимости тока через катушку от частоты

По результатам измерений и на графике мы видим, что ток через катушку уменьшается с увеличением частоты, причём эта зависимость нелинейная.

Параллельное и последовательное включение катушек индуктивности При последовательном соединении катушек индуктивности суммарная индуктивность равна сумме индуктивностей последовательно включенных катушек:
Lo = L1 + L2 + . +Ln Чтобы не производить дополнительных расчетов, из предыдущей схемы составим новую, добавив ещё одну катушку, включив её последовательно, и заменим значения индуктивности обеих катушек на 0,5 мГн.

Мы видим, что сумма индуктивностей равна 1 мГн и ток равен 11,11 мА, что соответствует измеренному значению в предыдущем эксперименте.
При параллельном соединении катушек индуктивности, их результирующая индуктивность вычисляется по формуле:
1/Co = 1/C1 + 1/C2 +. + 1/Cn
Изменим схему включения катушек:

Рассчитаем суммарную индуктивность наших катушек:
1/Со = 1/0,5 + 1/0,5 = 4; Со = 1/4 = 0,25
Найдём индуктивное сопротивление:
ХL= 2 * 3,14 * 100000 * 0,25*10 -3 = 157
Найдём ток, проходящий через катушки:
I = Uэф/XL = 7,0721/157 = 0.04504522293 А = 45,04 мА
Расчётный результат близок к измеренному значению.

Параллельный колебательный контур Для исследования свойств параллельного колебательного контура следует собрать схему, показанную на рисунке:

По умолчанию, ёмкость конденсатора равна 1 микрофараде и индуктивность катушки равна 1 миллигенри. На схеме следует заменить значение индуктивности на 1 микрогенри. Амплитуду выходного сигнала генератора следует установить равной 1 вольт, а диапазон частот в килогерцы (kHz).
По определению, резонансная частота колебательного контура, является такой частотой, при которой сопротивление контура принимает максимальное значение, то есть ток в цепи стремиться к нулю.
Резонансная частота (fp) колебательного контура рассчитывается по формуле:
fp = 1 / (2 * pi * (L * C) 0,5 ) где pi = 3,14; L — в Генри; С — в Фарадах. Рассчитаем резонансную частоту нашего контура:
fр = 1 / (2 * 3,14 * (1*10 -6 * 1*10 -6 ) 0,5 ) = 159235.668789809 Гц = 159,236 кГц.
Из расчета следует, что минимальный ток будет на частоте примерно 159 килогерц.
Построим резонансную кривую для колебательного контура, для обработки результатов измерений удобно воспользоваться электронной таблицей Microsoft Excel или Open Office Calc.

На рисунке А, показаны настройки генератора и амперметра. Изменяя частоту генератора по данным из электронной таблицы (Рис. Б) следует измерить ток и занести результаты измерения в таблицу.
Из полученных данных можно построить график резонансной кривой колебательного контура:

Источник

Соединение конденсаторов

В электрических цепях применяются различные способы соединения конденсаторов. Соединение конденсаторов может производиться: последовательно, параллельно и последовательно-параллельно (последнее иногда называют смешанное соединение конденсаторов). Существующие виды соединения конденсаторов показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Способы соединения конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов.

Если группа конденсаторов включена в цепь таким обра­зом, что к точкам включения непосредственно присоединены пластины всех конденсаторов, то такое соединение называется параллельным соединением конденсаторов (рисунок 2.).

Рисунок 2. Параллельное соединение конденсаторов.

При заряде группы конденсаторов, соединенных параллель­но, между пластинами всех конденсаторов будет одна и та же разность потенциалов, так как все они заряжаются от одного и того же источника тока. Общее же количе­ство электричества на всех конденсаторах будет равно сумме количеств электричества, помещающихся на каждом из кон­денсаторов, так как заряд каждого их конденсаторов проис­ходит независимо от заряда других конденсаторов данной группы. Исходя из этого, всю систему параллельно соединен­ных конденсаторов можно рассматривать как один эквива­лентный (равноценный) конденсатор. Тогда общая емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей всех соединенных конденсаторов.

Обозначим суммарную емкость соединенных в батарею конденсаторов бук­вой Собщ, емкость первого конденсатора С1 емкость второго С2 и емкость третьего С3. Тогда для параллельного соединения конденсаторов будет справедлива следующая формула:

Последний знак + и многоточие указывают на то, что этой формулой можно пользоваться при четырех, пяти и во­обще при любом числе конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов.

Если же соединение конденсаторов в батарею производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последо­вательным (рисунок 3).

Рисунок 2. Последовательное соединение конденсаторов.

При последовательном соединении все конденса­торы заряжаются одинаковым количеством электричества, так как непосредственно от источника тока заряжаются только крайние пластины (1 и 6), а остальные пластины (2, 3, 4 и 5) заря­жаются через влияние. При этом заряд пла­стины 2 будет равен по величине и противо­положен по знаку за­ряду пластины 1, заряд пластины 3 будет равен по величине и противоположен по знаку заряду пла­стины 2 и т. д.

Напряжения на различных конденсаторах будут, вообще говоря, различными, так как для заряда одним и тем же количеством электричества конденсаторов различной емкости всегда требуются различные напряжения. Чем меньше емкость конденсатора, тем большее напряжение необходимо для того, чтобы зарядить этот конденсатор требуемым количеством электричества, и наоборот.

Таким образом, при заряде группы конденсаторов, соединенных последовательно, на конденсаторах малой емкости напряжения будут больше, а на конденсаторах большой емкости — меньше.

Аналогично предыдущему случаю можно рассматривать всю группу конденсаторов, соединенных последовательно, как один эквивалентный конденсатор, между пластинами которого существует напряжение, равное сумме напряжений на всех конденсаторах группы, а заряд которого равен заряду любого из конденсаторов группы.

Возьмем самый маленький конденсатор в группе. На нем должно быть самое большое напряжение. Но напряжение на этом конденсаторе составляет только часть общего напряже­ния, существующего на всей группе конденсаторов. Напря­жение на всей группе больше напряжения на конденсаторе, имеющем самую малую емкость. А отсюда непосредственно следует, что общая емкость группы конденсаторов, соединен­ных последовательно, меньше емкости самого малого конден­сатора в группе.

Для вычисления общей емкости при последовательном со­единении конденсаторов удобнее всего пользоваться следую­щей формулой:

Для частного случая двух последовательно соединенных конденсаторов формула для вычисления их общей емкости будет иметь вид:

Последовательно-параллельное (смешанное) соединение конденсаторов

Последовательно-параллельным соединением конденсаторов называется цепь имеющая в своем составе участки, как с параллельным, так и с последовательным соединением конденсаторов.

На рисунке 4 приведен пример участка цепи со смешанным соединением конденсаторов.

Рисунок 4. Последовательно-параллельное соединение конденсаторов.

При расчете общей емкости такого участка цепи с последовательно-параллельным соединением конденсаторов этот участок разбивают на простейшие участки, состоящие только из групп с последовательным или параллельным соединением конденсаторов. Дальше алгоритм расчета имеет вид:

1. Определяют эквивалентную емкость участков с последовательным соединением конденсаторов.

2. Если эти участки содержат последовательно соединенные конденсаторы, то сначала вычисляют их емкость.

3. После расчета эквивалентных емкостей конденсаторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных конденсаторов.

4. Рассчитывают емкость полученной схемы.

Один из примеров расчета емкости при смешанном соединении конденсаторов приведен на рисунке 5.

Рисунок 5. Пример расчета последовательно-параллельного соединения конденсаторов.

Подробнее о расчетах соединения конденсаторов можно узнать в мультимедийном учебнике по основам электротехники и электроники:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Источник

Емкость конденсаторов при последовательном и параллельном соединении

Как правильно соединять конденсаторы?

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. Если хоть один из них будет иметь меньшее номинальное напряжение (например, 25 вольт), то он вскоре выйдет из строя.

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!

Схемы в электротехнике состоят из электрических элементов, в которых способы соединения конденсаторов могут быть разными. Надо понимать, как правильно подключить конденсатор. Отдельные участки цепи с подключенными конденсаторами можно заменить одним эквивалентным элементом. Он заменит ряд конденсаторов, но должно выполняться обязательное условие: когда напряжение, подводимое к обкладкам эквивалентного конденсатора, равняется напряжению на входе и выходе группы заменяющихся конденсаторов, тогда заряд емкости будет такой же, как и на группе емкостей. Для понимания вопроса, как подключить конденсатор в любой схеме, рассмотрим виды его включения.

Параллельное включение конденсаторов в цепь

Параллельное соединение конденсаторов — это когда все пластины подключаются к точкам включения цепи, образовывая батарею емкостей.

Параллельное соединение конденсаторов:

Разность потенциалов на пластинах накопителей емкости будет одинаковая, так как они все заряжаются от одного источника тока. В этом случае каждый заряжающийся конденсатор имеет собственный заряд при одинаковой величине, подводимой к ним энергии.

Параллельные конденсаторы, общий параметр количества заряда полученной батареи накопителей, рассчитывается, как сумма всех зарядов, помещающихся на каждой емкости, потому что каждый заряд емкости не зависит от заряда другой емкости, входящей в группу конденсаторов, параллельно включенных в схему.

При параллельном соединении конденсаторов емкость равняется:

Из представленной формулы можно сделать вывод, что всю группу накопителей можно рассматривать как один равноценный им конденсатор.

Конденсаторы, соединенные параллельно, имеют напряжение:

Последовательное включение конденсаторов в цепь

Когда в схеме выполнено последовательное соединение конденсаторов, оно выглядит как цепочка емкостных накопителей, где пластина первого и последнего накопителя емкости (конденсатора) подключены к источнику тока.

Последовательное соединение конденсатора:

При последовательном соединении конденсаторов все устройства этого участка берут одинаковое количество электроэнергии, потому что в процессе участвует первая и последняя пластинка накопителей, а пластины 2, 3 и другие до N проходят зарядку посредством влияния. По этой причине заряд пластины 2 накопителя емкости равняется по значению заряду 1 пластины, но имеет обратный знак. Заряд пластины накопителя 3 равняется значению заряда пластины 2, но так же с обратным знаком, все последующие накопители имеет аналогичную систему заряда.

Формула нахождения заряда на конденсаторе, схема подключения конденсатора:

Когда выполняется последовательное соединение конденсаторов, напряжение на каждом накопители емкости будет различное, так как в зарядке одинаковым количеством электрической энергии участвуют разные емкости. Зависимость емкости от напряжения такова: чем она меньше, тем большее напряжение необходимо подать на пластины накопителя для его зарядки. И обратная величина: чем выше емкость накопителя, тем меньше требуется напряжения для его зарядки. Можно сделать вывод, что емкость последовательно соединенных накопителей имеет значение для величины напряжения на пластинах — чем она меньше, тем больше напряжения требуется, а также накопители большой емкости требуют меньшего напряжения.

Основное отличие схемы последовательного соединения накопителей емкости в том, что электроэнергия протекает только в одном направлении, а это означает, что в каждом накопителе емкости составленной батареи ток будет одинаковым. В этом виде соединений конденсаторов обеспечивается равномерное накопление энергии независимо от емкости накопителей.

Группу накопителей емкости можно также на схеме рассматривать как эквивалентный накопитель, на пластины которого подается напряжение, определяемое формулой:

Заряд общего (эквивалентного) накопителя группы емкостных накопителей последовательного соединения равен:

Общему значению емкости последовательно соединенных конденсаторов соответствует выражение:

Смешанное включение емкостных накопителей в схему

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов на одном из участков цепи схемы называется специалистами смешанным соединением.

Участок цепи подсоединенных смешанным включением накопителей емкости:

Смешанное соединение конденсаторов в схеме рассчитывается в определенном порядке, который можно представить следующим образом:

  • разбивается схема на простые для вычисления участки, это последовательное и параллельное соединение конденсаторов;
  • вычисляем эквивалентную емкость для группы конденсаторов, последовательно включенных на участке параллельного соединения;
  • проводим нахождение эквивалентной емкости на параллельном участке;
  • когда эквивалентные емкости накопителей определены, схему рекомендуется перерисовать;
  • рассчитывается емкость получившейся после последовательного включения эквивалентных накопителей электрической энергии.

Накопители емкостей (двухполюсники) включены разными способами в цепь, это дает несколько преимуществ в решении электротехнических задач по сравнению с традиционными способами включения конденсаторов:

  1. Использование для подключения электрических двигателей и другого оборудования в цехах, в радиотехнических устройствах.
  2. Упрощение вычисления величин электросхемы. Монтаж выполняется отдельными участками.
  3. Технические свойства всех элементов не меняются, когда изменяется сила тока и магнитное поле, это применяется для включения разных накопителей. Характеризуется постоянной величиной емкости и напряжения, а заряд пропорционален потенциалу.

Вывод

Разного вида включения конденсаторов в цепь применяются для решения электротехнических задач, в частности, для получения полярных накопителей из нескольких неполярных двухполюсников. В этом случае решением будет соединение группы однополюсных накопителей емкости по встречно-параллельному способу (треугольником). В этой схеме минус соединяется с минусом, а плюс — с плюсом. Происходит увеличение емкости накопителя, и меняется работа двухполюсника.

Не отображаются имеющиеся вхождения: последовательное параллельное и смешанное соединение конденсаторов, последовательное и параллельное соединение конденсаторов, при параллельном соединении конденсаторов емкость.

В электротехнике существуют различные варианты подключения электрических элементов. В частности, существует последовательное, параллельное или смешанное соединение конденсаторов, в зависимости от потребностей схемы. Рассмотрим их.

Параллельное соединение

Параллельное соединение характеризуется тем, что все пластины электрических конденсаторов присоединяются к точкам включения и образовывают собой батареи. В таком случае, во время заряда конденсаторов каждый из них будет иметь различное число электрических зарядов при одинаковом количестве подводимой энергии

Схема параллельного крепления

Емкость при параллельной установке рассчитывается исходя из емкостей всех конденсаторов в схеме. При этом, количество электрической энергии, поступающей на все отдельные двухполюсные элементы цепи, можно будет рассчитать, суммировав сумму энергии, помещающейся в каждый конденсатор. Вся схема, подключенная таким образом, рассчитывается как один двухполюсник.

Схема — напряжение на накопителях

В отличие от соединения звездой, на обкладки всех конденсаторов попадает одинаковое напряжение. Например, на схеме выше мы видим, что:

Последовательное соединение

Здесь к точкам включения присоединяются контакты только первого и последнего конденсатора.

Схема — схема последовательного соединения

Главной особенностью работы схемы является то, что электрическая энергия будет проходить только по одному направлению, значит, что в каждом из конденсаторов ток будет одинаковым. В такой цепи для каждого накопителя, независимо от его емкости, будет обеспечиваться равное накопление проходящей энергии. Нужно понимать, что каждый из них последовательно соприкасается со следующим и предыдущим, а значит, емкость при последовательном типе может воспроизводиться энергией соседнего накопителя.

Формула, которая отражает зависимость тока от соединения конденсаторов, имеет такой вид:

i = ic1 = ic2 = ic3 = ic4, то есть токи проходящие через каждый конденсатор равны между собой.

Следовательно, одинаковой будет не только сила тока, но и электрический заряд. По формуле это определяется как:

А так определяется общая суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении:

Видео: как соединять конденсаторы параллельным и последовательным методом

Смешанное подключение

Но, стоит учитывать, что для соединения различных конденсаторов необходимо учитывать напряжение сети. Для каждого полупроводника этот показатель будет отличаться в зависимости от емкости элемента. Отсюда следует, что отдельные группы полупроводниковых двухполюсников малой емкости будут при зарядке становиться больше, и наоборот, электроемкость большого размера будет нуждаться в меньшем заряде.

Схема: смешанное соединение конденсаторов

Существует также смешанное соединение двух и более конденсаторов. Здесь электрическая энергия распределяется одновременно при помощи параллельного и последовательного подключения электролитических элементов в цепь. Эта схема имеет несколько участков с различным подключением конденсирующих двухполюсников. Иными словами, на одном цепь параллельно включена, на другом – последовательно. Такая электрическая схема имеет ряд достоинств сравнительно с традиционными:

  1. Можно использовать для любых целей: подключения электродвигателя, станочного оборудования, радиотехнических приборов;
  2. Простой расчет. Для монтажа вся схема разбивается на отдельные участки цепи, которые рассчитываются по отдельности;
  3. Свойства компонентов не изменяются независимо от изменений электромагнитного поля, силы тока. Это очень важно при работе с разноименными двухполюсниками. Ёмкость постоянна при постоянном напряжении, но, при этом, потенциал пропорционален заряду;
  4. Если требуется собрать несколько неполярных полупроводниковых двухполюсников из полярных, то нужно взять несколько однополюсных двухполюсника и соединить их встречно-параллельным способом (в треугольник). Минус к минусу, а плюс к плюсу. Таким образом, за счет увеличения емкости изменяется принцип работы двухполюсного полупроводника.

По какой причине невозможно получить номинальное значение емкости?

Иногда при измерении емкости керамического конденсатора с высокой диэлектрической проницаемостью с помощью измерителя LCR невозможно получить номинальное значение емкости. Емкость керамического конденсатора с высокой диэлектрической проницаемостью изменяется в зависимости от температуры, напряжения (переменного, постоянного тока), частоты и времени, поэтому для получения номинального значения емкости необходимо измерить емкость при условия измерения, указанные в подразделе 4.7 JIS C 5101-1, 1998 г. «Электростатическая емкость», которые представлены в таблице 1 ниже.

Таблица 1


Керамический конденсатор имеет такие особенности, как компактность, низкий импеданс, отсутствие полярности и так далее. С другой стороны, у него есть недостатки, заключающиеся в том, что его емкость зависит от температуры, напряжения (постоянного, переменного тока), частоты и времени.
На приведенных ниже графиках показаны различные характеристики, влияющие на измеренное значение емкости, на примере конденсаторов размером 3216 мм емкостью 10 мкФ с характеристиками B и F соответственно.

Рис. 1. Температурные характеристики * Емкость изменяется с температурой.

Рис. 2. Характеристики смещения постоянного тока * Изменения емкости при смещении постоянного тока

Рис. 3. Характеристики напряжения переменного тока * Емкость изменяется в зависимости от напряжения переменного тока.

Рис. 4. Частотные характеристики * Емкость изменяется в зависимости от диапазона частот.

Рис. 5. Характеристики старения * Изменение емкости во времени

Как упоминалось выше, емкость керамического конденсатора с высокой диэлектрической проницаемостью изменяется в зависимости от температуры, напряжения (постоянного и переменного тока), частоты и времени.При измерении емкости конденсатора необходимо проводить измерения в условиях, охватываемых вышеприведенными положениями. Также при проектировании схемы адекватно учитывайте характеристики керамического конденсатора в условиях рабочей среды.

Характеристики смещения, температурные характеристики, частотные характеристики и т. д. могут быть подтверждены с помощью этого программного обеспечения. (SimSurfing)
SimSurfing
Как пользоваться


Часто задаваемые вопросы по теме
> Пожалуйста, предоставьте данные о температурных характеристиках и характеристиках смещения постоянного тока, характеристиках напряжения переменного тока, импедансе/ESR и других частотных характеристиках, экзотермических характеристиках пульсаций и других основных электрических характеристиках многослойных керамических конденсаторов.Кроме того, возможно ли предоставление таких данных в формате CSV?
> Пожалуйста, предоставьте данные о характеристиках смещения постоянного тока в случае изменения условий измерения (температура окружающей среды и приложенное напряжение переменного тока) многослойных керамических конденсаторов. (Пример: данные характеристики смещения постоянного тока при 40 ℃ и 10 мВ среднеквадратичное значение)
> Пожалуйста, предоставьте данные о температурных характеристиках в случае изменения условий измерения (приложенное напряжение постоянного/переменного тока) многослойных керамических конденсаторов.(Пример: данные температурных характеристик при 3 В постоянного тока и 10 мВ среднеквадратичного значения)
> Пожалуйста, предоставьте данные о частотных характеристиках в случае изменения условий измерения (температура окружающей среды и приложенное напряжение постоянного тока) многослойных керамических конденсаторов. (Пример: данные частотной характеристики при 40 ℃ и 3 В постоянного тока)
> Пожалуйста, предоставьте лист технических данных с указанием электрических характеристик многослойных керамических конденсаторов. Кроме того, предоставьте сравнительные данные для нескольких номеров деталей.

Хитачи Часто задаваемые вопросы | Что такое емкость? Почему это так критично?

A: Проще говоря, емкость — это способность чего-то удерживать заряд. Это результат контакта тела с электрическим зарядом и нагрузкой, что приводит к замыканию цепи. Заряды, несущие ток в проводниках, создают емкость между собой, а также с другими близлежащими объектами. Этот эффект называется паразитной емкостью . В линиях электропередачи паразитная емкость может возникать как между каждой линией, так и между линиями и землей, опорными конструкциями и т. д.Из-за переносимых ими больших токов эти паразитные эффекты существенно влияют на потери мощности в линиях электропередачи.

Емкость кабеля обычно измеряется в пикофарадах на фут (пФ/фут). Это показывает, сколько электроэнергии может хранить кабель. Емкость можно рассматривать как тесную непрерывную связь между проводником и заземляющим слоем. Наряду с сопротивлением постоянному току (DCR) оба имеют решающее значение, это одна из основных причин потерь в цепи.

Все материалы в той или иной степени обладают емкостью или способностью удерживать заряд и впоследствии рассеивать этот заряд. В кабеле этот процесс происходит очень быстро, за пикосекунды. Некоторые материалы будут удерживать заряд лучше, чем другие, но у всех есть определенный уровень емкости, обычно называемый собственной емкостью. В электрических цепях термин «емкость» обычно относится к взаимной емкости, которая представляет собой способность удерживать заряд между двумя соседними проводниками, например, с двумя параллельными пластинами в конденсаторе, разделенными диэлектрическим изолятором.

Когда к проводнику прикладывается напряжение, заряд постепенно накапливается до тех пор, пока вся длина проводника и поперечное сечение (в зависимости от подаваемой частоты) не будут заряжены до этого потенциала. Это создает задержку в напряжении, достигающем своего полного потенциала. Это называется задержкой распространения.

Для низкоскоростных цепей эта задержка имеет очень небольшое влияние, но для высокоскоростных цепей, использующих высокочастотные импульсы, задержка распространения, вызванная емкостными и резистивными воздействиями, приведет к потере сигнала.Иногда это делается преднамеренно, чтобы отфильтровать цепь, но обычно емкость кабеля неблагоприятна. Но из-за сложности изготовления кабеля с низкой емкостью его стоимость часто бывает выше. Таким образом, дизайнеры должны искать компромисс между стоимостью и производительностью, когда это имеет смысл.

Чем выше частота, тем больше реактивное сопротивление, вызванное емкостью, и тем больше потери сигнала. В мире музыки меньшая емкость кабеля обеспечивает более «богатое» качество звука.В усилителе больше естественной «яркости», «присутствия» или «укуса» инструмента. То же самое и с видео. Улучшенные сигналы обеспечивают более чистые и насыщенные результаты с меньшим затуханием и способностью передавать этот сигнал на значительно большие расстояния без ухудшения качества.

Таким образом, в высокоскоростных цепях предпочтительнее использовать кабели с высоким импедансом (или дорожки на печатной плате), потому что качество сигнала более чистое и идеально подходит для более коротких участков, но может быть расширен до более длинных «средних» участков без значительных потерь.Поскольку кабель имеет высокий импеданс, т. е. низкую емкость, он достаточно «реактивен», чтобы быстро реагировать на высокочастотные сигналы с ограниченным ухудшением характеристик.

То же самое относится и к кабелю с высокой емкостью. По своей природе он будет иметь низкий импеданс, но будет лучше для передачи больших объемов данных, где сигнал несколько менее чувствителен или критичен. Это также лучше для применений на больших расстояниях из-за уменьшенного импеданса, не ограничивающего поток. Видеть:

http://дом.mira.net/~marcop/ciocahalf.htm

Для улучшения передачи сигналов необходимы хорошие проводящие материалы и диэлектрики (с диэлектрическими свойствами воздуха). Тепло также играет решающую роль в емкости, потому что тепло увеличивает атомную энергию электронов и протонов, что приводит к возможности большего количества внутренних столкновений электронов, бомбардирующих протоны по длине провода. Это увеличивает сопротивление проводов и увеличивает задержки распространения.

Когда провод заряжается, ток по длине провода меняется из-за задержки распространения до тех пор, пока он не достигнет полного потенциала напряжения. Но, в отличие от конденсатора, здесь нет максимального заряда или выключенного состояния. Вместо этого провод либо остается с полным потенциалом, как в цепи постоянного тока, либо разряжается и снова заряжается импульсными волнами цепи переменного тока.

Емкость кабеля может быть минимизирована одним из следующих способов:

  • Увеличение толщины стенки изоляции;
  • Уменьшение диаметра проводника; или
  • Использование изоляции с более низкой диэлектрической проницаемостью или точно сформированного вспененного диэлектрика, оставляющего пустоты, имитирующие воздушный диэлектрик.

Существуют и другие способы контроля емкости кабеля:
  • Использование соответствующего демпфирования для защиты кабеля от резонансных частот. Плетеный кевлар, плотно зажатый между оболочкой и экраном, обеспечивает отличную амортизацию всей конструкции.
  • Использование менее проницаемых материалов. Несмотря на то, что все материалы пропускают воздух, использование таких материалов, как PTFE, FEP или PFA, может обеспечить отличные барьеры с более низкой проницаемостью.
  • Использование лучших проводниковых материалов для предотвращения окисления на поверхности проводника. Если подумать, так как ток течет преимущественно по оболочке проводника на высоких частотах, то наличие любого окисления на этой поверхности обязательно повлияет на диэлектрическую ценность. И все, кроме золота внизу, окислится. Медь, когда она окисляется, фактически имеет изолирующий эффект, тогда как олово и серебро могут образовывать усы, которые создают разрывы емкости.

Наиболее часто используемые материалы:
  • Алюминий
  • Медь
  • Олово
  • Никель
  • Серебро
  • Золото — «Золотой стандарт», если вы можете себе это позволить!

• Методы металлургии, снижающие образование оксидов за счет эффектов кристаллизации.

Средняя линия передачи: что это такое? (+ Параметры ABCD)

Что такое средняя линия передачи?

Средняя линия электропередачи определяется как линия электропередачи с эффективной длиной более 80 км (50 миль), но менее 250 км (150 миль).В отличие от короткой линии передачи, зарядный ток средней линии передачи значителен, и, следовательно, необходимо учитывать шунтирующую емкость (это также относится к длинным линиям передачи). Эта шунтирующая емкость фиксируется в пределах полной проводимости («Y») параметров схемы ABCD.

Параметры ABCD линии передачи средней длины рассчитываются с использованием сосредоточенной проводимости шунта вместе с сосредоточенным импедансом последовательно в цепи. Эти сосредоточенные параметры линии передачи средней длины могут быть представлены с использованием трех различных моделей, а именно:

  1. Номинальное представление Π (номинальная пи-модель)
  2. Номинальное Т представление (номинальная модель Т)
  3. Метод конечного конденсатора

Давайте теперь перейдем к подробному обсуждению этих вышеупомянутых моделей, выведя параметры ABCD для средних линий передачи.

ABCD Параметры средней линии передачи

Номинальное представление Π средней линии передачи

В случае номинального представления Π (т. шунтирующие входы находятся на концах. Как мы видим из схемы схемы Π ниже, полная сосредоточенная проводимость шунта делится на 2 равные половины, и каждая половина со значением Y ⁄ 2 размещается как на передающем, так и на принимающем конце, в то время как полное сопротивление цепи находится между два.

Форма сформированной таким образом цепи напоминает форму символа Π , и по этой причине она известна как номинальное Π-представление средней линии передачи . Он в основном используется для определения общих параметров цепи и выполнения анализа потока нагрузки.

Как мы видим здесь, V S и V R — это напряжения питания и приема соответственно, а I s — это ток, протекающий через конец питания. I R — ток, протекающий через приемный конец цепи.I 1 и I 3 — значения токов, протекающих через проводимости. А I 2 это ток через импеданс Z

Теперь применив KCL, в узле P, получим.

Аналогично применяя KCL, к узлу Q.

Теперь подставляя уравнение (2) в уравнение (1)


Теперь применяя KVL к цепи,

Сравнивая уравнения (4) и (5) со стандартом Уравнения параметров ABCD

Мы получаем параметры ABCD средней линии передачи как:

Номинальная T Представление средней линии передачи

посередине, а полное последовательное сопротивление разделено на две равные половины и размещено по обе стороны от шунтирующей проводимости.Сформированная таким образом цепь напоминает символ заглавной буквы T и, следовательно, известна как номинальная Т-цепь линии передачи средней длины и показана на диаграмме ниже.

Здесь также V s и V r — напряжения питания и приема соответственно, а
I s — ток, протекающий через конец питания.
I r — ток, протекающий через приемный конец цепи.
Пусть M будет узлом в средней точке цепи, а падение в M будет задано как V m .
Применяя KVL к вышеуказанной сети, мы получаем,

Теперь конечный ток отправки равен,

Подставляя значение V M в уравнение (9), мы получаем,

Снова сравнивая уравнения (8) и (10) с стандартные уравнения параметров ABCD,

Параметры сети T средней линии передачи :

Метод конечного конденсатора

конец.Этот метод локализации емкости линии на конце нагрузки переоценивает влияние емкости.

[Решено] Получить значения L и C для прототипа фильтра нижних частот

Концепция:

Фильтр нижних частот представляет собой схему, допускающую определенный диапазон частот от 0 Гц до f c частоты среза.

Прототип фильтра нижних частот состоит из пассивных элементов, таких как сопротивление, емкость и индуктивность.3}}}\;\;\)

Д = 79.3}}}\)

С = 0,3183 мкФ

Важные моменты

Фильтр верхних частот представляет собой схему, допускающую диапазон частот, превышающий частоту среза f c .

Прототип фильтра верхних частот состоит из пассивных элементов, таких как сопротивление, емкость и индуктивность.

Они могут быть реализованы в двух типах.

1) Т-образный прототип HPF

 

2) Форма π Прототип HPF

Расчетное уравнение для прототипа HPF задается как

.

Расчетное полное сопротивление R 0 определяется по формуле.

\({R_0} = \;\sqrt {\frac{L}{c}\;\;} \;{\rm{\Omega}}\)

Частота среза fc определяется как

.

\({f_c} = \frac{1}{{4\pi \sqrt {LC} }}\;Гц\)

Значение L и C можно сформулировать как

\(L = \frac{{{R_0}}}{{4\pi {f_C}}}\;Генри\)

\(C = \frac{1}{{4\pi {f_C}\; \times \;{R_0}}}\;Farad\)

Выбираем конденсатор? Допустимая пульсация тока имеет такое же значение, как и фарады

от Derick Stephens, KEMET Corporation

Выбор конденсаторов для развязки и фильтрации в силовых цепях может показаться простой задачей для разработчиков электроники.Однако правильный выбор может критически повлиять на надежность и долговечность, но это осложняется тем фактом, что параметры имеют тенденцию изменяться в зависимости от таких факторов, как температура и рабочая частота. Следует уделить должное внимание выбору конденсатора, используя технические ресурсы, более широко доступные в Интернете, для упрощения и ускорения процесса.

Допустимый ток пульсаций конденсатора

В цепях преобразования мощности, таких как источники питания переменного/постоянного тока, преобразователи постоянного/постоянного тока и даже в звеньях постоянного тока, емкостные фильтры необходимы для противодействия колебаниям, вызывающим нестабильность.Успех обычно проявляется в отсутствии шума, присутствующего в выходной мощности постоянного тока, и отсутствия помех, передаваемых в близлежащие схемы.

Рассматриваемые колебания накладываются на идеальные, стабильные формы волны. Помехи могут возникать из различных источников. Одним из распространенных источников шума является выпрямление переменного тока; на результирующий выход постоянного тока выпрямителя обычно накладывается некоторое количество исходного переменного содержимого. Импульсные регуляторы всех типов создают определенную пульсацию при выполнении своей основной функции.Хорошие проекты обычно пытаются максимально смягчить эту пульсацию, но полностью устранить ее невозможно. Как правило, конденсаторы размещаются в цепи для непрерывного поглощения и разрядки энергии, связанной с этими колебаниями, и, таким образом, минимизации пиков и провалов.

В результате этого действия конденсатор постоянно пропускает переменный ток. Этот ток называется пульсациями. Хотя пульсирующий ток является неизбежным результатом выполнения конденсатором требуемой задачи, он вызывает нежелательный нагрев I2R при прохождении через эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), связанное с любым конденсатором.Если эффекты I2R превышают способность конденсатора рассеивать тепло, его температура может повыситься и, следовательно, отрицательно сказаться на надежности. По крайней мере, на срок службы компонента может повлиять закон Аррениуса, который гласит, что срок службы уменьшается вдвое при повышении рабочей температуры на каждые 10 °C. Более сильный нагрев, превышающий указанную максимальную температуру, может разрушить конденсатор, вызвав высыхание или кипение жидкого электролита, растрескивание керамических конденсаторов или воспламенение.Радиатор может быть использован для ограничения роста температуры, если позволяют ограничения по пространству и весу. С другой стороны, расчет пульсирующего тока и понимание свойств подходящих конденсаторов могут помочь найти наиболее компактное и экономичное решение.

В паспорте конденсатора указан номинальный пульсирующий ток, который в общих чертах описывает максимальную пульсацию, которую может выдержать устройство. Это можно использовать в качестве руководства, при том понимании, что оно оценивается в контролируемых условиях.Они определены в таких стандартах, как EIA-809 или EIA/IS-535-BAAE, хотя в этих документах есть некоторая неясность. Чтобы помочь инженерам понять проблемы, связанные с пульсирующими токами, компания KEMET опубликовала в своей технической онлайн-библиотеке (ec.kemet.com) статью «Путаница пульсирующих токов», в которой подробно описаны эти стандарты и их применимость. Расхождения в измерении допустимого тока пульсаций препятствуют простому прямому сравнению характеристик пульсирующих токов конденсаторов разных производителей.Тем не менее, цифры в технических характеристиках полезны для сравнения продуктов одного и того же производителя.

Расчет пульсаций напряжения и тока

Чтобы выбрать правильный конденсатор для входного фильтра импульсного регулятора, например, можно рассчитать емкость, необходимую для достижения желаемой пульсации напряжения, если известны условия работы регулятора. Когда емкость рассчитана, можно определить компонент-кандидат и определить ток пульсаций по известному ESR.Этот пульсирующий ток должен находиться в пределах допустимой емкости конденсатора, если устройство должно быть пригодным для использования. Здесь выбор может стать трудным, поскольку известно, что и ESR, и емкость меняются в зависимости от температуры, рабочей частоты и приложенного смещения постоянного тока.

Емкость можно рассчитать по уравнению (из отчета TI Application Report SLTA055)

Где CMIN = минимальная необходимая емкость

IВЫХ = выходной ток

dc = рабочий цикл (обычно рассчитывается как dc=Vout/(Vin*Eff))

fSW = частота коммутации

VP(max) = размах напряжения пульсаций

Предполагая, например, регулятор с входом 12 В; выход 5В; выход 2 ампера; эффективность 85%; Переключение 400 кГц и допустимое входное пульсирующее напряжение 65 мВ:

Обратите внимание, что выбранное устройство должно обеспечивать это значение емкости при рабочей частоте регулятора 400 кГц.

Среднеквадратичное значение размаха напряжения пульсаций можно рассчитать по уравнению:

Вэфф=Vpp*1/(2*√2)

Затем пульсирующий ток в конденсаторе можно рассчитать, применив закон Ома, если известен ESR конденсатора.

Предостережение

На этом этапе необходимо учитывать изменчивость свойств конденсатора в зависимости от условий эксплуатации. Большинство инженеров понимают проблемы температурной стабильности диэлектриков класса II/III.Меньше понимают величину потери емкости из-за рабочей частоты и приложенного напряжения.

Напомним, что 19,22 мкФ, рассчитанное ранее, — это емкость, необходимая при рабочей частоте регулятора 400 кГц. ESR также необходимо знать на этой частоте, чтобы рассчитать пульсирующий ток.

Если в качестве ближайшего стандартного значения выше 19,22 мкФ выбран конденсатор с номинальной емкостью 22 мкФ и номинальным напряжением 16 В, фактическая емкость этого устройства равна 5.951 мкФ на частоте 400 кГц, как показано на рисунке 1, а ESR составляет 3,328 мОм. Результирующие пульсации напряжения и тока можно рассчитать как 210 мВпик-пик/74,23 мВсреднеквадратичное значение и 22,3 А соответственно. Это значительно больше, чем целевое напряжение пульсаций и максимально допустимый ток пульсаций для конденсатора.

Рисунок 1. Потеря емкости в зависимости от частоты.

Значение моделирования

Каждый производитель компонентов класса II будет выступать за моделирование поведения компонента с учетом напряжения, температуры и частоты приложения.Онлайн-симулятор электрических параметров KEMET K-SIM позволяет инженерам оценить характеристики конденсатора в различных условиях эксплуатации. он доступен в инженерном центре KEMET вместе с упомянутым ранее калькулятором пульсаций напряжения и другими инструментами и вспомогательной информацией, включая технические примечания и руководства по применению.

Используя K-SIM, инженеры могут быстро проанализировать один или несколько конденсаторов, которые могут подойти для приложения, над которым они работают. Среди различных функций K-SIM может отображать импеданс и ESR или емкость и напряжение в зависимости от рабочей частоты, а также прогнозировать повышение температуры в зависимости от пульсаций тока и частоты.Курсор на экране помогает обеспечить точность измерений. K-Sim также позволяет оценивать параметры конденсатора S и получать модели SPICE и файлы STEP для интересующих компонентов.

С помощью этого инструмента был идентифицирован конденсатор X5R емкостью 47 мкФ с тем же размером корпуса и номинальным напряжением, что и выбранное ранее устройство емкостью 22 мкФ/16 В. Значение емкости составляет 19,9 мкФ на частоте 400 кГц при приложенном смещении постоянного тока и, таким образом, ограничивает размах напряжения пульсаций до 63 мВ. Следовательно, Vrms = 22,27 мВ. ESR этого конденсатора равно 3.246 мОм при 400 кГц, предполагая, что ток пульсаций составляет 6,86 А, что ниже максимального значения для устройства.

Заключение

Проблема пульсаций тока может быть сложной для анализа и точного прогнозирования в ожидаемых условиях работы цепи. Если не контролировать нагрев, вызванный пульсирующими токами, это может неблагоприятно сказаться на сроке службы конденсатора. Тем не менее, правильная оценка пульсаций напряжения и тока имеет жизненно важное значение, чтобы гарантировать, что силовая цепь, такая как импульсный стабилизатор, будет обеспечивать требуемую производительность в течение предполагаемого срока службы.Онлайн-инструменты и информация предоставляют ценную помощь для расчета необходимой емкости и ускорения выбора компонентов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.