Kapasitor, seperti halnya resistor, dapat dihubungkan secara seri atau paralel. Mari kita pertimbangkan sambungan kapasitor: kegunaan masing-masing rangkaian, dan karakteristik akhirnya.

Skema ini adalah yang paling umum. Di dalamnya, pelat kapasitor dihubungkan satu sama lain, membentuk kapasitansi ekivalen yang sama dengan jumlah kapasitansi yang dihubungkan.

Saat menghubungkan kapasitor elektrolitik secara paralel, terminal dengan polaritas yang sama harus dihubungkan satu sama lain.

Keunikan dari hubungan ini adalah tegangan yang sama di semua kapasitor yang terhubung. Tegangan pengenal sekelompok kapasitor yang dihubungkan secara paralel sama dengan tegangan operasi kapasitor kelompok yang minimum.

Arus yang mengalir melalui kapasitor kelompok berbeda: arus yang lebih besar akan mengalir melalui kapasitor dengan kapasitansi yang lebih besar.

Dalam praktiknya, sambungan paralel digunakan untuk memperoleh kapasitansi dengan ukuran yang diperlukan jika kapasitansi tersebut berada di luar kisaran yang dihasilkan oleh industri atau tidak sesuai dengan rangkaian kapasitor standar. Pada sistem kendali faktor daya (cos ϕ), perubahan kapasitansi terjadi karena penyambungan atau pemutusan kapasitor secara paralel secara otomatis.

Pada sambungan seri, pelat-pelat kapasitor dihubungkan satu sama lain sehingga membentuk suatu rantai. Pelat luar dihubungkan ke sumber, dan arus yang sama mengalir melalui semua kapasitor dalam grup.

Kapasitansi ekivalen kapasitor yang dihubungkan secara seri dibatasi pada kapasitansi terkecil dalam kelompoknya. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa segera setelah terisi penuh, arus akan berhenti. Anda dapat menghitung kapasitansi total dua kapasitor yang dihubungkan seri menggunakan rumus

Tapi aplikasi koneksi serial untuk mendapatkan peringkat kapasitas non-standar tidak seumum yang paralel.

Dalam sambungan seri, tegangan catu daya didistribusikan di antara kapasitor-kapasitor grup. Ini memungkinkan Anda untuk mendapatkannya kumpulan kapasitor yang dirancang untuk tegangan lebih tinggi daripada tegangan pengenal komponennya. Jadi, blok yang mampu menahan tegangan tinggi dibuat dari kapasitor yang murah dan kecil.

Area penerapan lain untuk sambungan seri kapasitor terkait dengan redistribusi tegangan di antara keduanya. Jika kapasitansinya sama, tegangannya dibagi dua; jika tidak, tegangan pada kapasitor dengan kapasitansi lebih besar akan lebih besar. Perangkat yang beroperasi berdasarkan prinsip ini disebut pembagi tegangan kapasitif.

Koneksi campuran kapasitor

Sirkuit seperti itu ada, tetapi pada perangkat tujuan khusus yang memerlukan akurasi tinggi dalam memperoleh nilai kapasitansi, serta penyesuaian yang tepat.

Banyak penggemar elektronik pemula dalam proses merakit perangkat buatan sendiri memiliki pertanyaan: “Bagaimana cara menghubungkan kapasitor dengan benar?”

Tampaknya mengapa ini perlu, karena jika diagram skematik diindikasikan bahwa di tempat ini Rangkaian tersebut harus memiliki kapasitor 47 mikrofarad yang terpasang, jadi mari kita ambil dan pasang. Namun, Anda harus mengakui bahwa di bengkel bahkan seorang insinyur elektronik yang rajin sekalipun mungkin tidak ada kapasitor dengan nilai yang diperlukan!

Situasi serupa mungkin timbul ketika memperbaiki perangkat apa pun. Misalnya, Anda memerlukan kapasitor elektrolitik dengan kapasitas 1000 mikrofarad, tetapi Anda hanya memiliki dua atau tiga kapasitor dengan kapasitas 470 mikrofarad. Tetapkan 470 mikrofarad, bukan 1000 yang disyaratkan? Tidak, hal ini tidak selalu dapat diterima. Jadi apa yang harus kita lakukan? Pergi ke pasar radio beberapa puluh kilometer jauhnya dan membeli bagian yang hilang?

Bagaimana cara keluar dari situasi ini? Anda dapat menghubungkan beberapa kapasitor dan sebagai hasilnya mendapatkan kapasitansi yang kita butuhkan. Dalam elektronika, ada dua cara untuk menghubungkan kapasitor: paralel Dan berurutan.

Kenyataannya terlihat seperti ini:

Koneksi paralel

Diagram skema koneksi paralel

Koneksi serial

Diagram skema koneksi serial

Dimungkinkan juga untuk menggabungkan koneksi paralel dan serial. Namun dalam praktiknya Anda mungkin tidak membutuhkan ini.

Bagaimana cara menghitung kapasitansi total kapasitor yang terhubung?

Beberapa rumus sederhana akan membantu kita dalam hal ini. Jangan ragu, jika Anda bekerja di bidang elektronik, rumus sederhana ini cepat atau lambat akan membantu Anda.

Total kapasitansi kapasitor yang terhubung paralel:

C 1 – kapasitas yang pertama;

C 2 – kapasitas kedua;

C 3 – kapasitas ketiga;

C N – kapasitas N kapasitor;

Ctot adalah kapasitas total kapasitor komposit.

Seperti yang Anda lihat, saat menghubungkan wadah secara paralel, Anda hanya perlu melipatnya!

Perhatian! Semua perhitungan harus dilakukan dalam satuan yang sama. Jika kita melakukan perhitungan dalam mikrofarad, maka kita perlu menunjukkan kapasitansinya C 1, dari 2 dalam mikrofarad. Hasilnya juga akan didapat dalam mikrofarad. Aturan ini harus dipatuhi, jika tidak, kesalahan tidak dapat dihindari!

Untuk menghindari kesalahan saat mengubah mikrofarad menjadi pikofarad, dan nanofarad menjadi mikrofarad, Anda perlu mengetahui notasi nilai numerik yang disingkat. Tabel juga akan membantu Anda dalam hal ini. Ini menunjukkan awalan yang digunakan untuk notasi pendek dan faktor-faktor yang dapat Anda gunakan untuk menghitung ulang. Baca lebih lanjut tentang ini.

Kapasitas dua kapasitor yang dihubungkan seri dapat dihitung dengan menggunakan rumus lain. Ini akan menjadi sedikit lebih rumit:

Perhatian! Rumus ini hanya berlaku untuk dua kapasitor! Jika lebih banyak maka diperlukan rumus yang berbeda. Hal ini lebih membingungkan, dan kenyataannya tidak selalu berguna.

Atau hal yang sama, tetapi lebih mudah dimengerti:

Jika Anda melakukan beberapa perhitungan, Anda akan melihat bahwa dengan sambungan seri, kapasitansi yang dihasilkan akan selalu lebih kecil dari kapasitansi terkecil yang termasuk dalam rangkaian ini. Apa artinya ini? Artinya jika kapasitor berkapasitas 5, 100, dan 35 pikofarad dihubungkan secara seri, maka kapasitansi totalnya akan kurang dari 5.

Jika kapasitor dengan kapasitas yang sama digunakan untuk sambungan seri, rumus rumit ini secara ajaib disederhanakan dan berbentuk:

Di sini, bukannya surat M mengatur jumlah kapasitor, dan C 1– kapasitasnya.

Perlu juga diingat aturan sederhana:

Jika dua buah kapasitor dengan kapasitansi yang sama dihubungkan secara seri, kapasitansi yang dihasilkan akan menjadi setengah kapasitansi masing-masing kapasitor.

Jadi, jika Anda menghubungkan dua kapasitor secara seri, masing-masing dengan kapasitansi 10 nanofarad, kapasitansi yang dihasilkan akan menjadi 5 nanofarad.

Jangan buang kata-kata, tapi mari kita periksa kapasitor dengan mengukur kapasitasnya, dan dalam praktiknya kita akan memastikan kebenaran rumus yang ditunjukkan di sini.

Mari kita ambil dua kapasitor film. Salah satunya adalah 15 nanofarad (0,015 µF), dan yang lainnya adalah 10 nanofarad (0,01 µF). Sekarang mari kita ambil multimeter Victor VC9805+ dan mengukur kapasitansi total kedua kapasitor. Inilah yang kami dapatkan (lihat foto).

Mengukur kapasitansi dalam koneksi seri

Kapasitas kapasitor komposit adalah 6 nanofarad (0,006 mikrofarad)

Sekarang mari kita lakukan hal yang sama, tetapi untuk koneksi paralel. Mari kita periksa hasilnya menggunakan tester yang sama (lihat foto).

Pengukuran kapasitansi dalam koneksi paralel

Seperti yang Anda lihat, ketika dihubungkan secara paralel, kapasitansi kedua kapasitor dijumlahkan dan berjumlah 25 nanofarad (0,025 μF).

Apa lagi yang perlu Anda ketahui untuk menyambungkan kapasitor dengan benar?

Pertama, jangan lupa bahwa ada parameter penting lainnya, yaitu tegangan pengenal.

Ketika kapasitor dihubungkan secara seri, tegangan antara kapasitor didistribusikan berbanding terbalik dengan kapasitansinya. Oleh karena itu, ketika dihubungkan secara seri, masuk akal untuk menggunakan kapasitor dengan tegangan pengenal yang sama dengan kapasitor, sebagai gantinya kita akan memasang kapasitor komposit.

Jika kapasitor dengan kapasitas yang sama digunakan, maka tegangan di antara keduanya akan dibagi rata.

Untuk kapasitor elektrolitik.

Sambungan seri elektrolit

Diagram koneksi serial

Juga, jangan lupakan tegangan pengenal. Dalam hubungan paralel, masing-masing kapasitor yang terlibat harus mempunyai tegangan pengenal yang sama seperti jika kita menempatkan satu kapasitor dalam rangkaian. Artinya, jika Anda perlu memasang kapasitor dengan tegangan pengenal 35 volt dan kapasitas, misalnya, 200 mikrofarad di sirkuit, maka sebagai gantinya Anda dapat menghubungkan dua kapasitor 100 mikrofarad dan 35 volt secara paralel. Jika setidaknya salah satu dari mereka memiliki tegangan pengenal yang lebih rendah (misalnya, 25 volt), maka akan segera rusak.

Sebaiknya untuk kapasitor komposit, dipilih kapasitor dengan jenis yang sama (film, keramik, mika, kertas logam). Akan lebih baik jika diambil dari batch yang sama, karena dalam hal ini penyebaran parameternya akan kecil.

Tentu saja, koneksi campuran (gabungan) juga dimungkinkan, tetapi dalam praktiknya tidak digunakan (saya belum melihatnya). Menghitung kapasitansi untuk koneksi campuran biasanya dilakukan oleh mereka yang memecahkan masalah fisika atau lulus ujian :)

Mereka yang benar-benar tertarik dengan elektronik pasti perlu mengetahui cara menyambungkan resistor dengan benar dan menghitung hambatan totalnya!

Untuk mencapai kapasitansi yang diperlukan atau untuk tegangan melebihi tegangan pengenal, kapasitor dapat dihubungkan secara seri atau paralel. Setiap sambungan kompleks terdiri dari beberapa kombinasi sambungan serial dan paralel.

Pada sambungan seri, kapasitor dihubungkan sedemikian rupa sehingga hanya kapasitor pertama dan terakhir yang dihubungkan ke sumber ggl/arus salah satu pelatnya. Muatannya sama pada semua pelat, tetapi pelat terluar bermuatan dari sumbernya, dan pelat dalam terbentuk hanya karena pemisahan muatan yang sebelumnya saling menetralkan. Dalam hal ini, muatan kapasitor pada baterai lebih kecil dibandingkan jika setiap kapasitor dihubungkan secara terpisah. Akibatnya, kapasitas total bank kapasitor menjadi lebih kecil.

Tegangan pada bagian rangkaian ini dihubungkan sebagai berikut:

Mengetahui bahwa tegangan kapasitor dapat direpresentasikan dalam bentuk muatan dan kapasitansi, kita menulis:

Mengurangi ekspresi dengan Q, kita mendapatkan rumus yang sudah dikenal:

Dari mana asal kapasitas ekuivalen kumpulan kapasitor yang dihubungkan secara seri:

Ketika kapasitor dihubungkan secara paralel, tegangan pada pelat-pelatnya sama, tetapi muatannya berbeda.

Jumlah muatan total yang diterima kapasitor sama dengan jumlah muatan semua kapasitor yang dihubungkan paralel. Dalam kasus baterai dua kapasitor:

Sejak kapasitor terisi

Dan tegangan pada masing-masing kapasitor adalah sama, kita memperoleh ekspresi berikut untuk kapasitansi ekivalen dari dua kapasitor yang dihubungkan secara paralel

Contoh 1

Berapakah kapasitansi yang dihasilkan dari 4 buah kapasitor yang dirangkai seri dan paralel, jika diketahui C 1 = 10 µF, C 2 = 2 µF, C 3 = 5 µF, dan C 4 = 1 µF?

Dengan sambungan seri, kapasitansi totalnya adalah:

Dengan koneksi paralel, kapasitansi totalnya adalah:

Contoh 2

Tentukan kapasitansi yang dihasilkan dari sekelompok kapasitor yang dihubungkan seri-paralel, jika diketahui C 1 = 7 µF, C 2 = 2 µF, C 3 = 1 µF.

Hampir semua papan elektronik menggunakan kapasitor, dan kapasitor juga dipasang di sirkuit daya. Agar suatu komponen dapat menjalankan fungsinya, maka harus mempunyai ciri-ciri tertentu. Terkadang situasi muncul ketika elemen yang diperlukan tidak dijual atau harganya terlalu tinggi.

Anda dapat keluar dari situasi ini dengan menggunakan beberapa elemen, dan karakteristik yang diperlukan diperoleh dengan menggunakan koneksi paralel dan seri kapasitor satu sama lain.

Sedikit teori

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif, dengan nilai kapasitansi variabel atau konstan, yang dirancang untuk mengakumulasi muatan dan energi dari medan listrik.

Saat memilih komponen elektronik ini, kami dipandu oleh dua karakteristik utama:

Simbol kapasitor permanen non-polar pada diagram ditunjukkan pada Gambar. 1, sebuah. Untuk kutub komponen elektronik Selain itu, kesimpulan positif dicatat - Gambar. 1,b.

Metode untuk menghubungkan kapasitor

Menyusun bank kapasitor memungkinkan Anda mengubah kapasitas total atau tegangan operasi. Untuk melakukan ini, metode koneksi berikut dapat digunakan:

• berurutan;
• paralel;
• campur aduk.

Koneksi serial

Sambungan seri kapasitor ditunjukkan pada Gambar. 1, c. Sambungan ini digunakan terutama untuk meningkatkan tegangan operasi. Faktanya adalah bahwa dielektrik setiap elemen terletak satu di belakang yang lain, sehingga dengan hubungan ini tegangan bertambah.

Kapasitas keseluruhan unsur-unsur yang dihubungkan secara seri dapat dihitung dengan menggunakan rumus, yang mana untuk ketiga komponen tersebut akan berbentuk seperti pada Gambar. 1, e.

Setelah diubah ke bentuk yang lebih familiar bagi kita, rumusnya akan berbentuk Gambar. 1, f.

Jika komponen-komponen yang dihubungkan secara seri memiliki kapasitas yang sama, maka perhitungannya menjadi lebih sederhana. Dalam hal ini, nilai total dapat ditentukan dengan membagi nilai suatu elemen dengan jumlahnya. Misalnya, jika Anda perlu menentukan berapa kapasitansi ketika dua kapasitor 100 μF dihubungkan secara seri, maka nilai ini dapat dihitung dengan membagi 100 μF dengan dua, yaitu kapasitansi total adalah 50 μF.

Sederhanakan sebanyak mungkin perhitungan komponen yang terhubung seri, memungkinkan penggunaan kalkulator online, yang dapat ditemukan di Internet tanpa masalah.

Koneksi paralel

Koneksi paralel kapasitor ditunjukkan pada Gambar. 1, g.Dengan koneksi ini, tegangan operasi tidak berubah, dan kapasitansi ditambahkan. Oleh karena itu untuk memperoleh baterai kapasitas besar, gunakan koneksi paralel kapasitor. Anda tidak memerlukan kalkulator untuk menghitung total kapasitas, karena rumusnya memiliki bentuk paling sederhana:

C jumlah = C 1 + C 2 + C 3.

Saat merakit baterai untuk menghidupkan motor listrik asinkron tiga fase, sambungan paralel kapasitor elektrolitik sering digunakan. Hal ini disebabkan besarnya kapasitas elemen jenis ini dan singkatnya waktu penyalaan motor listrik. Mode pengoperasian komponen elektrolitik ini dapat diterima, tetapi Anda harus memilih elemen yang tegangan pengenalnya setidaknya dua kali tegangan listrik.

Inklusi campuran

Koneksi campuran kapasitor - kombinasi koneksi paralel dan serial.

Secara skematis, rantai seperti itu mungkin terlihat berbeda. Sebagai contoh, perhatikan diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 1, d.Baterai terdiri dari enam elemen, dimana C1, C2, C3 dihubungkan secara paralel, dan C4, C5, C6 dihubungkan secara seri.

Tegangan operasi dapat ditentukan dengan menambahkan tegangan pengenal C4, C5, C6 dan tegangan salah satu kapasitor yang dihubungkan secara paralel. Jika elemen yang dihubungkan paralel memiliki tegangan pengenal yang berbeda, maka tegangan yang lebih kecil dari ketiganya diambil untuk perhitungan.

Untuk menentukan kapasitas total, rangkaian dibagi menjadi beberapa bagian dengan sambungan elemen yang sama, perhitungan dilakukan untuk bagian-bagian ini, setelah itu nilai total ditentukan.

Untuk skema kami, urutan perhitungannya adalah sebagai berikut:

1. Kami menentukan kapasitas elemen yang terhubung paralel dan menyatakannya C 1-3.
2. Kami menghitung kapasitas elemen terhubung seri C 4-6.
3. Pada tahap ini, Anda dapat menggambar rangkaian ekivalen yang disederhanakan, di mana, alih-alih enam elemen, dua elemen digambarkan - C 1-3 dan C 4-6. Elemen rangkaian ini dihubungkan secara seri. Tetap menghitung koneksi seperti itu dan kita akan mendapatkan yang diinginkan.

Dalam kehidupan, pengetahuan rinci tentang koneksi campuran hanya berguna bagi amatir radio.

Dapat dihubungkan satu sama lain dengan berbagai cara. Dalam semua kasus, adalah mungkin untuk menemukan kapasitansi dari beberapa kapasitor setara, yang dapat menggantikan serangkaian kapasitor yang saling berhubungan.

Untuk kapasitor ekivalen, kondisi berikut terpenuhi: jika tegangan yang disuplai ke pelat-pelat kapasitor ekivalen sama dengan tegangan yang disuplai ke terminal luar sekelompok kapasitor, maka kapasitor ekivalen tersebut akan mengumpulkan muatan yang sama dengan kelompoknya. kapasitor.

Koneksi paralel kapasitor

Pada Gambar. Gambar 1 menunjukkan hubungan paralel beberapa kapasitor. Dalam hal ini, tegangan yang disuplai ke masing-masing kapasitor adalah sama: U1 = U2 = U3 = U. Muatan pada pelat masing-masing kapasitor: Q1 = C1U, Q 2 = C 2U, Q 3 = C 3U, dan muatan yang diterima dari sumber Q = Q1 + Q2 + Q3.

Beras. 1. Diagram koneksi paralel kapasitor

Total kapasitansi kapasitor setara:

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

yaitu, ketika kapasitor dihubungkan secara paralel, kapasitansi total sama dengan jumlah kapasitansi masing-masing kapasitor.

Beras. 2. Metode penyambungan kapasitor

Sambungan seri kapasitor

Saat menghubungkan kapasitor secara seri (Gbr. 3) pada pelat kapasitor individu muatan listrik sama besarnya: Q1 = Q2 = Q3 = Q

Memang, dari sumber listrik, muatan disuplai hanya ke pelat luar rangkaian kapasitor, dan pada pelat dalam yang saling berhubungan dari kapasitor yang berdekatan, hanya terjadi perpindahan muatan dengan besaran yang sama dari satu pelat ke pelat lainnya (induksi elektrostatis adalah diamati), oleh karena itu muncul muatan listrik yang jumlahnya sama dan berlawanan.

Beras. 3. Diagram sambungan seri kapasitor

Tegangan antara pelat masing-masing kapasitor bila dihubungkan secara seri bergantung pada kapasitansi masing-masing kapasitor: U1 = Q/C1, U1 = Q/C 2, U1 = Q/C 3, dan tegangan total U = U1 + U2 + U3

Kapasitansi total suatu kapasitor ekuivalen (ekuivalen) adalah C = Q / U = Q / (U1 + U2 + U3), yaitu bila kapasitor dihubungkan secara seri, kebalikan dari kapasitansi total sama dengan jumlah dari kebalikannya. dari kapasitansi masing-masing kapasitor.

Rumus kapasitansi ekuivalen serupa dengan rumus konduktivitas ekuivalen.

Contoh 1. Tiga buah kapasitor yang kapasitansinya C1 = 20 μF, C2 = 25 μF dan C3 = 30 μF, dihubungkan secara seri;

Kapasitansi total ditentukan dari ekspresi 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/20 + 1/25 + 1/30 = 37/300, yang mana C = 8,11 μF.

Contoh 2. 100 kapasitor dengan kapasitas masing-masing 2 μF dihubungkan secara paralel. Tentukan kapasitas totalnya. Total kapasitansi C = 100 Sc = 200 mikrofarad.