Kondensatoren können wie Widerstände in Reihe oder parallel geschaltet werden. Betrachten wir den Anschluss von Kondensatoren: Wofür die einzelnen Schaltkreise verwendet werden und welche endgültigen Eigenschaften sie haben.

Dieses Schema ist das gebräuchlichste. Darin sind die Kondensatorplatten miteinander verbunden und bilden eine äquivalente Kapazität, die der Summe der angeschlossenen Kapazitäten entspricht.

Bei der Parallelschaltung von Elektrolytkondensatoren ist es erforderlich, dass die Anschlüsse gleicher Polarität miteinander verbunden werden.

Die Besonderheit dieser Verbindung ist Gleiche Spannung an allen angeschlossenen Kondensatoren. Die Nennspannung einer Gruppe parallel geschalteter Kondensatoren ist gleich der Betriebsspannung des Gruppenkondensators, für den sie minimal ist.

Die Ströme, die durch die Kondensatoren der Gruppe fließen, sind unterschiedlich: Durch einen Kondensator mit größerer Kapazität fließt ein größerer Strom.

In der Praxis wird eine Parallelschaltung verwendet, um eine Kapazität der erforderlichen Größe zu erhalten, wenn diese außerhalb des von der Industrie hergestellten Bereichs liegt oder nicht in eine Standardserie von Kondensatoren passt. In Systemen zur Steuerung des Leistungsfaktors (cos ϕ) erfolgt die Kapazitätsänderung durch das automatische Zu- oder Abschalten von Kondensatoren parallel.

Bei einer Reihenschaltung sind die Kondensatorplatten miteinander verbunden und bilden eine Kette. Die äußeren Platten sind mit der Quelle verbunden und durch alle Kondensatoren der Gruppe fließt der gleiche Strom.

Die Ersatzkapazität von in Reihe geschalteten Kondensatoren ist auf die kleinste Kapazität in der Gruppe begrenzt. Dies liegt daran, dass der Strom stoppt, sobald der Akku vollständig aufgeladen ist. Mit der Formel können Sie die Gesamtkapazität zweier in Reihe geschalteter Kondensatoren berechnen

Aber Anwendung serielle Verbindung zur Erlangung nicht standardmäßiger Kapazitätsbewertungen ist nicht so häufig wie parallel.

Bei einer Reihenschaltung wird die Versorgungsspannung auf die Kondensatoren der Gruppe verteilt. Dies ermöglicht es Ihnen, zu bekommen Eine Reihe von Kondensatoren, die für höhere Spannungen ausgelegt sind als die Nennspannung seiner Komponenten. Daher werden Blöcke, die hohen Spannungen standhalten, aus billigen und kleinen Kondensatoren hergestellt.

Ein weiterer Anwendungsbereich der Reihenschaltung von Kondensatoren betrifft die Umverteilung von Spannungen zwischen ihnen. Bei gleichen Kapazitäten halbiert sich die Spannung, andernfalls ist die Spannung an einem Kondensator mit größerer Kapazität größer. Ein nach diesem Prinzip arbeitendes Gerät heißt kapazitiver Spannungsteiler.

Mischschaltung von Kondensatoren

Es gibt solche Schaltungen, allerdings in Spezialgeräten, die eine hohe Genauigkeit bei der Ermittlung des Kapazitätswerts sowie bei deren präziser Einstellung erfordern.

Viele unerfahrene Elektronikbegeisterte haben beim Zusammenbau eines selbstgebauten Geräts eine Frage: „Wie schließt man Kondensatoren richtig an?“

Es scheint, warum ist das notwendig, denn wenn schematisches Diagramm es wird darauf hingewiesen, dass in dieser Ort In der Schaltung muss ein 47-Mikrofarad-Kondensator installiert sein, also nehmen wir ihn und installieren ihn. Aber Sie müssen zugeben, dass selbst in der Werkstatt eines begeisterten Elektronikingenieurs möglicherweise kein Kondensator mit der erforderlichen Leistung vorhanden ist!

Eine ähnliche Situation kann bei der Reparatur eines Geräts auftreten. Sie benötigen beispielsweise einen Elektrolytkondensator mit einer Kapazität von 1000 Mikrofarad, haben aber nur zwei oder drei mit einer Kapazität von 470 Mikrofarad zur Hand. 470 Mikrofarad anstelle der erforderlichen 1000 einstellen? Nein, das ist nicht immer akzeptabel. Was sollen wir also tun? Mehrere zehn Kilometer entfernt zum Radiomarkt gehen und das fehlende Teil kaufen?

Wie kommt man aus dieser Situation heraus? Sie können mehrere Kondensatoren anschließen und erhalten so die von uns benötigte Kapazität. In der Elektronik gibt es zwei Möglichkeiten, Kondensatoren anzuschließen: parallel Und sequentiell.

In Wirklichkeit sieht es so aus:

Parallelschaltung

Schematische Darstellung der Parallelschaltung

Serielle Verbindung

Schematische Darstellung der seriellen Verbindung

Es ist auch möglich, parallele und serielle Verbindungen zu kombinieren. In der Praxis ist es jedoch unwahrscheinlich, dass Sie dies benötigen.

Wie berechnet man die Gesamtkapazität angeschlossener Kondensatoren?

Ein paar einfache Formeln helfen uns dabei. Zweifellos werden Ihnen diese einfachen Formeln früher oder später weiterhelfen, wenn Sie in der Elektronikbranche arbeiten.

Gesamtkapazität parallel geschalteter Kondensatoren:

C 1 – Kapazität des ersten;

C 2 – Kapazität der Sekunde;

C 3 – Kapazität des dritten;

C N – Kapazität N der Kondensator;

Ctot ist die Gesamtkapazität des Verbundkondensators.

Wie Sie sehen, müssen Sie die Behälter beim Parallelschalten nur falten!

Aufmerksamkeit! Alle Berechnungen müssen in den gleichen Einheiten erfolgen. Wenn wir in Mikrofarad rechnen, müssen wir die Kapazität angeben C 1, C 2 in Mikrofarad. Das Ergebnis wird auch in Mikrofarad angegeben. Diese Regel muss befolgt werden, sonst sind Fehler nicht zu vermeiden!

Um Fehler bei der Umrechnung von Mikrofarad in Pikofarad und von Nanofarad in Mikrofarad zu vermeiden, müssen Sie die abgekürzte Schreibweise numerischer Werte kennen. Auch dabei hilft Ihnen die Tabelle. Es gibt die Präfixe an, die für die Kurzschreibweise verwendet werden, und die Faktoren, mit denen Sie nachrechnen können. Lesen Sie mehr darüber.

Die Kapazität zweier in Reihe geschalteter Kondensatoren lässt sich mit einer anderen Formel berechnen. Es wird etwas komplizierter:

Aufmerksamkeit! Diese Formel gilt nur für zwei Kondensatoren! Wenn es mehr sind, ist eine andere Formel erforderlich. Es ist verwirrender und in Wirklichkeit nicht immer nützlich.

Oder dasselbe, aber verständlicher:

Wenn Sie mehrere Berechnungen durchführen, werden Sie feststellen, dass bei einer Reihenschaltung die resultierende Kapazität immer kleiner ist als die kleinste in dieser Kette enthaltene Kapazität. Was bedeutet das? Das heißt, wenn Sie Kondensatoren mit einer Kapazität von 5, 100 und 35 Pikofarad in Reihe schalten, beträgt die Gesamtkapazität weniger als 5.

Werden Kondensatoren gleicher Kapazität für eine Reihenschaltung verwendet, vereinfacht sich diese umständliche Formel auf magische Weise und hat die Form:

Hier statt eines Briefes M Stellen Sie die Anzahl der Kondensatoren ein und C 1– seine Kapazität.

Es lohnt sich auch, sich an eine einfache Regel zu erinnern:

Wenn zwei Kondensatoren mit derselben Kapazität in Reihe geschaltet werden, ist die resultierende Kapazität halb so groß wie die Kapazität jedes Kondensators.

Wenn Sie also zwei Kondensatoren mit einer Kapazität von jeweils 10 Nanofarad in Reihe schalten, beträgt die resultierende Kapazität 5 Nanofarad.

Lassen Sie uns keine Worte verlieren, sondern überprüfen wir den Kondensator, indem wir die Kapazität messen, und in der Praxis werden wir die Richtigkeit der hier gezeigten Formeln bestätigen.

Nehmen wir zwei Folienkondensatoren. Einer ist 15 Nanofarad (0,015 µF) und der andere ist 10 Nanofarad (0,01 µF). Lassen Sie uns sie in Reihe schalten. Nehmen wir nun ein Multimeter Victor VC9805+ und messen Sie die Gesamtkapazität der beiden Kondensatoren. Das bekommen wir (siehe Foto).

Kapazitätsmessung in Reihenschaltung

Die Kapazität des Verbundkondensators betrug 6 Nanofarad (0,006 Mikrofarad).

Jetzt machen wir dasselbe, aber für eine Parallelverbindung. Überprüfen wir das Ergebnis mit demselben Tester (siehe Foto).

Kapazitätsmessung in Parallelschaltung

Wie Sie sehen, addiert sich bei Parallelschaltung die Kapazität der beiden Kondensatoren und beträgt 25 Nanofarad (0,025 μF).

Was müssen Sie sonst noch wissen, um Kondensatoren richtig anzuschließen?

Vergessen Sie zunächst nicht, dass es einen weiteren wichtigen Parameter gibt, die Nennspannung.

Wenn Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, verteilt sich die Spannung zwischen ihnen umgekehrt proportional zu ihren Kapazitäten. Daher ist es bei Reihenschaltung sinnvoll, Kondensatoren mit einer Nennspannung gleich der des Kondensators zu verwenden, an deren Stelle wir einen Verbundkondensator einbauen.

Wenn Kondensatoren gleicher Kapazität verwendet werden, wird die Spannung zwischen ihnen gleichmäßig aufgeteilt.

Für Elektrolytkondensatoren.

Reihenschaltung von Elektrolyten

Serielles Anschlussdiagramm

Vergessen Sie auch nicht die Nennspannung. Bei einer Parallelschaltung muss jeder der beteiligten Kondensatoren die gleiche Nennspannung haben, als ob wir einen Kondensator in den Stromkreis geschaltet hätten. Das heißt, wenn Sie einen Kondensator mit einer Nennspannung von 35 Volt und einer Kapazität von beispielsweise 200 Mikrofarad in den Stromkreis einbauen müssen, können Sie stattdessen zwei Kondensatoren mit 100 Mikrofarad und 35 Volt parallel schalten. Wenn mindestens einer von ihnen eine niedrigere Nennspannung hat (z. B. 25 Volt), wird er bald ausfallen.

Es empfiehlt sich, für einen Verbundkondensator Kondensatoren des gleichen Typs auszuwählen (Folie, Keramik, Glimmer, Metall-Papier). Es ist am besten, wenn sie aus derselben Charge stammen, da in diesem Fall die Streuung der Parameter gering ist.

Natürlich ist auch eine gemischte (kombinierte) Verbindung möglich, wird aber in der Praxis nicht verwendet (habe ich nicht gesehen). Die Kapazitätsberechnung für eine gemischte Verbindung obliegt normalerweise denjenigen, die physikalische Probleme lösen oder Prüfungen bestehen :)

Wer sich ernsthaft für Elektronik interessiert, muss unbedingt wissen, wie man Widerstände richtig anschließt und ihren Gesamtwiderstand berechnet!

Um die erforderliche Kapazität zu erreichen oder für Spannungen über der Nennspannung, können Kondensatoren in Reihe oder parallel geschaltet werden. Jede komplexe Verbindung besteht aus mehreren Kombinationen von seriellen und parallelen Verbindungen.

Bei der Reihenschaltung sind die Kondensatoren so geschaltet, dass nur der erste und der letzte Kondensator mit der EMK-/Stromquelle einer ihrer Platten verbunden sind. Die Ladung ist auf allen Platten gleich, aber die äußeren werden von der Quelle geladen und die inneren entstehen nur durch die Trennung von Ladungen, die sich zuvor gegenseitig neutralisierten. In diesem Fall ist die Ladung der Kondensatoren in der Batterie geringer, als wenn jeder Kondensator einzeln angeschlossen wäre. Folglich ist die Gesamtkapazität der Kondensatorbank geringer.

Die Spannungen in diesem Abschnitt der Schaltung hängen wie folgt zusammen:

Da wir wissen, dass die Kondensatorspannung durch Ladung und Kapazität dargestellt werden kann, schreiben wir:

Wenn wir den Ausdruck um Q reduzieren, erhalten wir die bekannte Formel:

Woher kommt die äquivalente Kapazität einer in Reihe geschalteten Kondensatorbank:

Wenn Kondensatoren parallel geschaltet werden, ist die Spannung an den Platten gleich, aber die Ladungen sind unterschiedlich.

Die von den Kondensatoren aufgenommene Gesamtladungsmenge entspricht der Summe der Ladungen aller parallel geschalteten Kondensatoren. Im Falle einer Batterie mit zwei Kondensatoren:

Da der Kondensator aufgeladen ist

Wenn die Spannungen an jedem der Kondensatoren gleich sind, erhalten wir den folgenden Ausdruck für die äquivalente Kapazität zweier parallel geschalteter Kondensatoren

Beispiel 1

Wie groß ist die resultierende Kapazität von 4 in Reihe und parallel geschalteten Kondensatoren, wenn bekannt ist, dass C 1 = 10 µF, C 2 = 2 µF, C 3 = 5 µF und C 4 = 1 µF?

Bei einer Reihenschaltung beträgt die Gesamtkapazität:

Bei einer Parallelschaltung beträgt die Gesamtkapazität:

Beispiel 2

Bestimmen Sie die resultierende Kapazität einer Gruppe seriell-parallel geschalteter Kondensatoren, wenn bekannt ist, dass C 1 = 7 µF, C 2 = 2 µF, C 3 = 1 µF.

Fast jede elektronische Platine verwendet Kondensatoren und sie werden auch in Stromkreisen eingebaut. Damit eine Komponente ihre Funktionen erfüllen kann, muss sie bestimmte Eigenschaften aufweisen. Manchmal kommt es vor, dass ein notwendiger Artikel nicht im Angebot ist oder sein Preis unangemessen hoch ist.

Aus dieser Situation kann man durch den Einsatz mehrerer Elemente herauskommen, die notwendigen Eigenschaften erhält man durch die Parallel- und Reihenschaltung von Kondensatoren untereinander.

Eine kleine Theorie

Ein Kondensator ist eine passive elektronische Komponente mit einem variablen oder konstanten Kapazitätswert, die dazu dient, Ladung und Energie aus einem elektrischen Feld zu akkumulieren.

Bei der Auswahl dieser elektronischen Komponenten orientieren wir uns an zwei Hauptmerkmalen:

Das Symbol für einen unpolaren Permanentkondensator im Diagramm ist in Abb. dargestellt. 1, a. Für Polar elektronisches Bauteil Darüber hinaus wird ein positives Fazit vermerkt - Abb. 1, geb.

Methoden zum Anschließen von Kondensatoren

Durch die Zusammenstellung von Kondensatorbänken können Sie die Gesamtkapazität oder die Betriebsspannung ändern. Hierzu können folgende Verbindungsmethoden verwendet werden:

• sequentiell;
• parallel;
• gemischt.

Serielle Verbindung

Die Reihenschaltung von Kondensatoren ist in Abb. dargestellt. 1, c. Dieser Anschluss dient hauptsächlich der Erhöhung der Betriebsspannung. Tatsache ist, dass die Dielektrika jedes Elements hintereinander liegen, sodass sich bei dieser Verbindung die Spannungen addieren.

Gesamtkapazität In Reihe geschaltete Elemente können mit der Formel berechnet werden, die für drei Komponenten die in Abb. gezeigte Form hat. 1, z.

Nach der Umwandlung in eine für uns vertrautere Form wird die Formel die Form von Abb. annehmen. 1, f.

Wenn die in Reihe geschalteten Komponenten die gleichen Kapazitäten haben, vereinfacht sich die Berechnung erheblich. In diesem Fall kann der Gesamtwert ermittelt werden, indem der Wert eines Elements durch seine Anzahl dividiert wird. Wenn Sie beispielsweise die Kapazität bestimmen müssen, wenn zwei 100-μF-Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, kann dieser Wert berechnet werden, indem 100 μF durch zwei geteilt werden, d. h. die Gesamtkapazität beträgt 50 μF.

Vereinfachen Sie so viel wie möglich Berechnungen von in Reihe geschalteten Komponenten ermöglicht die Nutzung von Online-Rechnern, die problemlos im Internet zu finden sind.

Parallelschaltung

Die Parallelschaltung von Kondensatoren ist in Abb. dargestellt. 1, g. Bei dieser Verbindung ändert sich die Betriebsspannung nicht und die Kapazitäten addieren sich. Daher Batterien besorgen große kapazität Verwenden Sie eine Parallelschaltung von Kondensatoren. Um die Gesamtkapazität zu berechnen, benötigen Sie keinen Taschenrechner, da die Formel die einfachste Form hat:

C-Summe = C 1 + C 2 + C 3.

Beim Zusammenbau einer Batterie zum Starten von Drehstrom-Asynchron-Elektromotoren wird häufig eine Parallelschaltung von Elektrolytkondensatoren verwendet. Dies ist auf die große Kapazität dieses Elementtyps und die kurze Anlaufzeit des Elektromotors zurückzuführen. Diese Funktionsweise von elektrolytischen Bauteilen ist akzeptabel, allerdings sollten Sie solche Elemente wählen, deren Nennspannung mindestens das Doppelte der Netzspannung beträgt.

Gemischte Inklusion

Mischschaltung von Kondensatoren - eine Kombination aus parallelen und seriellen Verbindungen.

Schematisch kann eine solche Kette anders aussehen. Betrachten Sie als Beispiel das in Abb. 1, d. Die Batterie besteht aus sechs Elementen, von denen C1, C2, C3 parallel und C4, C5, C6 in Reihe geschaltet sind.

Durch Addition der Nennspannungen C4, C5, C6 und der Spannung eines der parallel geschalteten Kondensatoren lässt sich die Betriebsspannung ermitteln. Wenn parallel geschaltete Elemente unterschiedliche Nennspannungen haben, wird die kleinere der drei zur Berechnung herangezogen.

Um die Gesamtkapazität zu ermitteln, wird der Stromkreis in Abschnitte mit gleicher Elementverbindung unterteilt, für diese Abschnitte werden Berechnungen durchgeführt und anschließend der Gesamtwert ermittelt.

Für unser Schema ist die Reihenfolge der Berechnungen wie folgt:

1. Wir bestimmen die Kapazität parallel geschalteter Elemente und bezeichnen sie mit C 1-3.
2. Wir berechnen die Kapazität der in Reihe geschalteten Elemente C 4-6.
3. In diesem Stadium können Sie ein vereinfachtes Ersatzschaltbild zeichnen, in dem anstelle von sechs Elementen zwei dargestellt sind – C 1-3 und C 4-6. Diese Schaltungselemente sind in Reihe geschaltet. Es bleibt eine solche Verbindung zu berechnen und wir erhalten die gewünschte.

Im Leben können detaillierte Kenntnisse über gemischte Verbindungen nur für Funkamateure von Nutzen sein.

Können auf verschiedene Arten miteinander verbunden werden. In allen Fällen ist es möglich, die Kapazität eines äquivalenten Kondensators zu ermitteln, der eine Reihe miteinander verbundener Kondensatoren ersetzen kann.

Für einen Ersatzkondensator ist die folgende Bedingung erfüllt: Wenn die an die Platten eines Ersatzkondensators angelegte Spannung gleich der an den Außenanschlüssen einer Gruppe von Kondensatoren angelegten Spannung ist, dann sammelt der Ersatzkondensator die gleiche Ladung wie die Gruppe von Kondensatoren.

Parallelschaltung von Kondensatoren

In Abb. Abbildung 1 zeigt eine Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren. In diesem Fall sind die den einzelnen Kondensatoren zugeführten Spannungen gleich: U1 = U2 = U3 = U. Die Ladungen auf den Platten der einzelnen Kondensatoren: Q1 = C1U, Q 2 = C 2U, Q 3 = C 3U und die von der Quelle empfangene Ladung Q = Q1 + Q2 + Q3.

Reis. 1. Parallelschaltplan von Kondensatoren

Gesamtkapazität eines Ersatzkondensators:

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

Das heißt, wenn Kondensatoren parallel geschaltet sind, ist die Gesamtkapazität gleich der Summe der Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren.

Reis. 2. Methoden zum Anschließen von Kondensatoren

Reihenschaltung von Kondensatoren

Bei der Reihenschaltung von Kondensatoren (Abb. 3) auf den Platten einzelner Kondensatoren elektrische Ladungen gleich groß: Q1 = Q2 = Q3 = Q

Tatsächlich werden von der Stromquelle Ladungen nur den Außenplatten der Kondensatorkette zugeführt, und auf den miteinander verbundenen Innenplatten benachbarter Kondensatoren findet nur eine Übertragung derselben Ladungsgröße von einer Platte zur anderen statt (elektrostatische Induktion). beobachtet), daher erscheinen auf ihnen gleiche Beträge und entgegengesetzte elektrische Ladungen.

Reis. 3. Reihenschaltungsdiagramm von Kondensatoren

Die Spannungen zwischen den Platten einzelner Kondensatoren bei Reihenschaltung hängen von den Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren ab: U1 = Q/C1, U1 = Q/C 2, U1 = Q/C 3 und die Gesamtspannung U = U1 + U2 + U3

Die Gesamtkapazität eines äquivalenten (äquivalenten) Kondensators beträgt C = Q / U = Q / (U1 + U2 + U3), d. h. wenn Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, ist der Kehrwert der Gesamtkapazität gleich der Summe der Kehrwerte der Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren.

Die Formeln für äquivalente Kapazitäten ähneln den Formeln für äquivalente Leitfähigkeiten.

Beispiel 1. Drei Kondensatoren, deren Kapazitäten C1 = 20 μF, C2 = 25 μF und C3 = 30 μF sind, müssen in Reihe geschaltet werden, um die Gesamtkapazität zu ermitteln.

Die Gesamtkapazität wird aus dem Ausdruck 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/20 + 1/25 + 1/30 = 37/300 bestimmt, woraus C = 8,11 μF.

Beispiel 2. 100 Kondensatoren mit einer Kapazität von jeweils 2 μF sind parallel geschaltet. Bestimmen Sie die Gesamtkapazität. Gesamtkapazität C = 100 Sc = 200 Mikrofarad.