Công thức tụ điện mắc song song. Cách nối các tụ điện khi mắc nối tiếp
a) mắc song song với một tụ điện lớn, nối chính xác cùng một tụ điện nhưng có điện dung nhỏ;
b) thay vì một tụ điện lớn, hãy dùng hai hoặc ba tụ điện nhỏ hơn cùng loại;
c) thay vì một tụ điện lớn, hãy dùng nhiều tụ điện nhỏ.
Đương nhiên, nó phải được bật song song, trong trường hợp đó công suất được cộng lại và tổng công suất trong tất cả các trường hợp này là như nhau. Hãy cùng xem xét vấn đề này (tất cả thông tin cần thiết đều có trong Bảng 1 và Hình 47).
Lựa chọn a). Người ta nói tụ điện nhỏ sẽ giúp tụ điện lớn hoạt động.
Tần số hoạt động tối đa của tụ điện có thể được coi là tần số mà điện trở của nó là tối thiểu. Hơn nữa, khi tần số tăng, tổng điện trở của tụ điện bắt đầu tăng - điều này ảnh hưởng đến độ tự cảm của thiết kế tụ điện. Trong trường hợp này, điện kháng cảm ứng lớn hơn điện kháng điện dung và tụ điện hoạt động giống như một cuộn cảm. Tức là nó không còn là tụ điện nữa.
Đối với tụ điện có công suất nhỏ, điện trở tối thiểu thực sự xảy ra ở tần số cao hơn, nhưng điện trở của nó vẫn lớn hơn điện trở của tụ điện có công suất lớn (tính chất của tụ điện đã xấu đi ở tần số này). Nhưng nhiệm vụ chính của tụ điện ở các tần số này là truyền dòng điện tải qua chính nó, ảnh hưởng đến nó càng ít càng tốt. Vì vậy, điện trở của tụ càng thấp thì càng tốt. Và một tụ điện nhỏ sẽ không thực sự giúp ích được gì cho một tụ điện “lớn”, điện trở của nó quá cao. Chỉ tại điểm A, điện trở của cả hai tụ điện mới bằng nhau và ở tần số cao hơn, tụ điện nhỏ có điện trở nhỏ hơn tụ điện “lớn”. Nhưng hãy nhìn xem - tại thời điểm này, ngay cả một tụ điện nhỏ cũng không hoạt động tốt! Trong thực tế, các đồ thị này được hiển thị trong Hình. 47, trong đó số 1...5 chỉ tụ điện có công suất nhỏ hơn và số 8...12 chỉ tụ điện có công suất lớn hơn.
Nhưng nếu có một tụ gốm hoặc tụ điện trong hệ thống thì nó hoạt động tốt cả ở tần số này và ở tần số cao hơn (Hình 48). Chỉ cần dung lượng của nó phải đủ lớn,
sao cho ở tần số mong muốn nó có điện trở thấp.
Kết luận: kết nối song song của một tụ điện điện phân công suất nhỏ sẽ không mang lại bất kỳ lợi ích đáng chú ý nào (mặc dù nó sẽ không gây hại); sẽ có lợi hơn nhiều nếu bỏ qua một tụ điện công suất lớn với một tụ điện màng tốt, có lẽ cao hơn nhiều- Tính thường xuyên.
Điều này đặt ra câu hỏi: tại sao họ làm điều này? Và ngay cả trong thiết bị công nghiệp? Chà, trước tiên, đôi khi bạn thực sự có thể tìm thấy những điều kiện mà một tụ điện “nhỏ” sẽ giúp ích được một chút. Và quan trọng nhất
– tại sao không lắp một tụ điện như vậy, vì người mua tin vào nó? Hơn nữa, nó rất rẻ.
Phương án b). Thay vì một tụ điện lớn, chúng tôi sử dụng hai tụ điện nhỏ hơn cùng loại. Hãy xem xét tình huống này đối với các tụ điện ở hai hàng cuối cùng của Bảng 1. Giả sử chúng ta lắp đặt hai tụ điện 4700 µF thay vì một tụ 10000 µF. Khi đó điện trở của chúng sẽ là 0,071/2 = 0,0355 Ohm và dòng điện cho phép là 3-2 = 6 ampe. Hóa ra về mặt ESR thì nó gần giống nhau và về mặt dòng điện, nó thậm chí còn tốt hơn một tụ điện đơn lẻ. Bạn chỉ cần nhớ rằng tụ điện có khoảng cách điện khá rộng, vì vậy bạn có thể đặt hai cái xấu thay vì một cái tốt. Hoặc ngược lại. Dây dài hơn nối hai tụ điện sẽ có điện trở lớn hơn một tụ điện. Và dòng điện tích của tụ điện sẽ hơi khác một chút. Kết quả là, lợi ích nhỏ này từ việc tăng gấp đôi tụ điện rất có thể sẽ bị “ăn mòn” bởi sự không hoàn hảo của các phần tử còn lại của mạch.
Vì vậy, trong trường hợp này, các phương án chọn tụ điện này có thể được coi là tương đương. Và chọn tùy chọn này hoặc tùy chọn khác dựa trên một số cân nhắc khác. Ví dụ, tụ điện nào sẽ phù hợp với trường hợp của bạn. Hoặc những tụ điện nào được bán trong thành phố của bạn.
Tùy chọn c). Chúng tôi lắp đặt 10 tụ điện 1000 µF thay vì một tụ 10.000 µF. Phép toán cho biết gì: ESR = 0,199/10 = 0,0199 Ohm (so với 0,033 Ohm đối với tụ điện 10000uF), dòng điện tối đa = 10-1,4= 14A (so với 5A đối với tụ điện 10000uF). Có vẻ như mức tăng kháng cự là 1,5 lần và hiện tại là gần 3 lần. Đánh giá theo số liệu thu được, nhiều tụ điện tốt hơn một tụ điện.
Bạn đã bao giờ nghe các nhà lý thuyết bị mắng như thế nào, nói rằng trong thực tế mọi thứ diễn ra hoàn toàn khác với lý thuyết của họ chưa? Đây là về những nhà lý thuyết tương lai chỉ đơn giản là nhân và chia các con số mà không nghĩ đến các yếu tố khác ảnh hưởng đến tình hình. Nhìn vào hình. 49. Điện cảm và điện trở là điện trở và độ tự cảm của các dây dẫn nối toàn bộ tụ điện này. Vì hiện nay có nhiều tụ điện nên chiều dài của dây tăng lên đáng kể và điện trở cũng tăng lên. Đây là lúc tất cả lợi ích mà chúng tôi tính toán bằng công thức bị mất! Không, các công thức đều đúng! Chỉ có điều họ không tính đến những yếu tố này - xét cho cùng, chúng tôi đã viết những công thức này mà không tính đến, không suy nghĩ về chúng.
Kết quả là tổng điện trở có thể còn lớn hơn cả điện trở của một tụ điện.
điện dung thấp và dòng điện phân bố rất không đều. Ví dụ, khi sạc tụ điện, quá trình sạc bắt đầu từ tụ điện ngoài cùng bên trái theo mạch C1 và tại thời điểm đầu tiên, toàn bộ dòng điện cực đại chạy vào nó (dòng điện sẽ chỉ chạy vào C2 sau khi C1 đã sạc được một chút), và tụ điện được thiết kế chỉ cho dòng điện 1,4 amps! Vì vậy, có thể xảy ra trường hợp tụ điện này bị quá tải dòng sạc, đồng nghĩa với việc nó sẽ không tồn tại được lâu. Theo cách tương tự, tụ điện SY ngoài cùng bên phải được phóng điện trước và nó sẽ bị quá tải bởi dòng phóng điện.
Nói chung, tất cả những lợi ích thường chỉ có được trên giấy tờ. Đây chính xác là tình huống “tốt quá cũng không tốt”. Mọi thứ phải luôn nằm trong giới hạn hợp lý, nhưng ở đây chúng ta đã vượt quá giới hạn đó. Trên thực tế, tụ điện “nhiều nhỏ” không phải lúc nào cũng tệ hơn tụ điện “một lớn”, nhưng không phải lúc nào cũng tốt hơn. Một chuyên gia giỏi sẽ có thể hưởng lợi từ sự hòa nhập như vậy (khi điều đó hợp lý), nhưng một người mới bắt đầu rất có thể sẽ phá hỏng mọi thứ.
Trong thực tế, có trường hợp mắc song song hai hoặc ba tụ điện sẽ có lợi. Ví dụ, khi một tụ lọc được lắp đặt gần một diode nóng và không thể di chuyển nó ra xa. Sau đó, với một số tụ điện, chỉ một trong số chúng sẽ nóng lên.
Và xa hơn. Đối với bất kỳ bộ chất điện phân nào, việc kết nối một tụ điện màng đều được hoan nghênh.
Nội dung:
Mạch điện trong kỹ thuật điện bao gồm các phần tử điện trong đó phương pháp nối tụ điện có thể khác nhau. Bạn cần hiểu cách kết nối tụ điện đúng cách. Các phần riêng lẻ của mạch có tụ điện được kết nối có thể được thay thế bằng một phần tử tương đương. Nó sẽ thay thế được một dãy tụ điện nhưng phải đáp ứng một điều kiện bắt buộc: khi điện áp cấp vào các bản của tụ điện tương đương bằng điện áp ở đầu vào và đầu ra của nhóm tụ điện được thay thì điện tích trên tụ điện đó sẽ thay thế một loạt tụ điện. tụ điện sẽ giống như trên nhóm tụ điện. Để hiểu câu hỏi làm thế nào để kết nối tụ điện trong bất kỳ mạch nào, chúng ta hãy xem xét các loại kết nối của nó.
Đấu song song các tụ điện trong mạch
Đấu nối song song các tụ điện là khi tất cả các bản được nối với các điểm chuyển mạch của mạch điện, tạo thành một dãy tụ điện.
Hiệu điện thế trên các tấm của thiết bị lưu trữ điện dung sẽ như nhau vì chúng đều được sạc từ cùng một nguồn dòng điện. Trong trường hợp này, mỗi tụ điện sạc có điện tích riêng với cùng một lượng năng lượng cung cấp cho chúng.
Các tụ điện song song, một tham số chung cho lượng điện tích của pin lưu trữ thu được, được tính bằng tổng của tất cả các điện tích đặt trên mỗi tụ điện, bởi vì mỗi điện tích của tụ điện không phụ thuộc vào điện tích của một tụ điện khác có trong nhóm tụ điện. nối song song với mạch.
Khi ghép các tụ điện song song thì điện dung bằng:
Từ công thức đã trình bày, chúng ta có thể kết luận rằng toàn bộ nhóm bộ truyền động có thể được coi là một tụ điện tương đương với chúng.
Các tụ điện mắc song song có hiệu điện thế:
Nối nối tiếp các tụ điện trong mạch
Khi thực hiện nối tiếp các tụ điện trong mạch điện, nó trông giống như một chuỗi các thiết bị lưu trữ điện dung, trong đó tấm của thiết bị lưu trữ điện dung đầu tiên và cuối cùng (tụ điện) được kết nối với nguồn dòng điện.
Cách mắc nối tiếp của tụ điện:
Khi các tụ điện được mắc nối tiếp, tất cả các thiết bị trong phần này đều nhận một lượng điện như nhau, vì tấm đầu tiên và tấm cuối cùng của thiết bị lưu trữ đều tham gia vào quá trình, còn các tấm 2, 3 và các tấm khác lên đến N được tích điện thông qua ảnh hưởng. Vì lý do này, điện tích của tấm 2 của thiết bị lưu trữ điện dung có giá trị bằng điện tích của tấm 1, nhưng có dấu ngược lại. Điện tích của tấm truyền động 3 bằng giá trị điện tích của tấm 2, nhưng trái dấu; tất cả các truyền động tiếp theo đều có hệ thống điện tích tương tự.
Công thức tìm điện tích trên tụ điện, sơ đồ nối tụ điện:
Khi các tụ điện được mắc nối tiếp, điện áp trên mỗi thiết bị lưu trữ điện dung sẽ khác nhau, vì các điện dung khác nhau liên quan đến việc sạc cùng một lượng năng lượng điện. Sự phụ thuộc của điện dung vào điện áp như sau: điện dung càng nhỏ thì điện áp phải đặt vào các tấm truyền động để sạc nó càng lớn. Và giá trị nghịch đảo: dung lượng lưu trữ càng cao thì điện áp cần để sạc càng ít. Chúng ta có thể kết luận rằng điện dung của các ổ đĩa nối tiếp có vai trò quan trọng đối với điện áp trên các bản - điện dung càng thấp thì càng cần nhiều điện áp và các ổ đĩa công suất cao cũng cần ít điện áp hơn.
Sự khác biệt chính giữa kết nối nối tiếp của các thiết bị lưu trữ điện dung là dòng điện chỉ chạy theo một hướng, có nghĩa là dòng điện sẽ giống nhau trong mỗi thiết bị lưu trữ điện dung của pin xếp chồng lên nhau. Loại kết nối tụ điện này đảm bảo lưu trữ năng lượng đồng đều bất kể dung lượng lưu trữ.
Một nhóm thiết bị lưu trữ điện dung cũng có thể được coi trong sơ đồ như một thiết bị lưu trữ tương đương, các tấm của chúng được cung cấp điện áp được xác định theo công thức:
Điện tích của thiết bị lưu trữ chung (tương đương) của một nhóm thiết bị lưu trữ điện dung trong kết nối nối tiếp bằng:
Giá trị tổng quát của điện dung của tụ điện mắc nối tiếp tương ứng với biểu thức:
Sự kết hợp hỗn hợp của các thiết bị lưu trữ điện dung trong một mạch
Việc kết nối song song và nối tiếp các tụ điện ở một trong các phần của mạch điện được các chuyên gia gọi là kết nối hỗn hợp.
Phần mạch của thiết bị lưu trữ dung lượng kết nối hỗn hợp:
Cách đấu nối hỗn hợp các tụ điện trong mạch được tính theo một thứ tự nhất định, có thể biểu diễn như sau:
- mạch được chia thành các phần dễ tính toán, đây là sự nối tiếp và song song của các tụ điện;
- ta tính điện dung tương đương cho một nhóm tụ điện mắc nối tiếp trong đoạn đấu song song;
- ta tìm được khả năng tương đương ở một tiết diện song song;
- khi xác định được dung lượng lưu trữ tương đương thì nên vẽ lại sơ đồ;
- Công suất của các thiết bị lưu trữ năng lượng điện thu được sau khi bật tuần tự được tính toán.
Các thiết bị lưu trữ điện dung (mạng hai cực) được kết nối với mạch theo nhiều cách khác nhau; điều này mang lại một số lợi thế trong việc giải quyết các vấn đề về điện so với các phương pháp kết nối tụ điện truyền thống:
- Dùng để kết nối động cơ điện và các thiết bị khác trong nhà xưởng, trong các thiết bị kỹ thuật vô tuyến.
- Đơn giản hóa việc tính toán các giá trị mạch điện. Việc cài đặt được thực hiện trong các phần riêng biệt.
- Đặc tính kỹ thuật của tất cả các phần tử không thay đổi khi cường độ dòng điện và từ trường thay đổi, điều này được sử dụng để bật các thiết bị lưu trữ khác nhau. Nó được đặc trưng bởi một giá trị không đổi của điện dung và điện áp, và điện tích tỷ lệ thuận với điện thế.
Phần kết luận
Nhiều loại tụ điện khác nhau trong mạch được sử dụng để giải quyết các vấn đề về điện, đặc biệt là để thu được các thiết bị lưu trữ phân cực từ một số mạng hai cực không phân cực. Trong trường hợp này, giải pháp sẽ là kết nối một nhóm thiết bị lưu trữ điện dung một cực bằng phương pháp chống song song (tam giác). Trong mạch này, điểm trừ được kết nối với điểm trừ và điểm cộng được kết nối với điểm cộng. Dung lượng lưu trữ tăng lên và hoạt động của mạng hai thiết bị đầu cuối thay đổi.
Các mục sau đây không được hiển thị: kết nối song song nối tiếp và kết nối hỗn hợp của tụ điện, kết nối nối tiếp và song song của tụ điện và điện dung khi kết nối tụ điện song song.
Trong kỹ thuật điện, có nhiều lựa chọn khác nhau để kết nối các phần tử điện. Trong đó, tụ điện có nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp tùy theo nhu cầu của mạch điện. Hãy nhìn vào chúng.
Kết nối song song
Kết nối song song được đặc trưng bởi thực tế là tất cả các tấm tụ điện được kết nối với các điểm chuyển mạch và tạo thành pin. Trong trường hợp này, khi sạc các tụ điện, mỗi tụ điện sẽ có số điện tích khác nhau với cùng một lượng năng lượng cung cấp.
Sơ đồ lắp song songĐiện dung để lắp đặt song song được tính toán dựa trên điện dung của tất cả các tụ điện trong mạch. Trong trường hợp này, lượng điện năng cung cấp cho tất cả các phần tử hai cực riêng lẻ của mạch điện có thể được tính bằng cách tính tổng lượng năng lượng đặt trong mỗi tụ điện. Toàn bộ mạch được kết nối theo cách này được tính là một mạng hai đầu cuối.
Ctt = C 1 + C 2 + C 3
Sơ đồ - điện áp trên biến tần Không giống như kết nối hình sao, điện áp giống nhau được đặt vào các bản của tất cả các tụ điện. Ví dụ, trong sơ đồ trên chúng ta thấy rằng:
V AB = V C1 = V C2 = V C3 = 20 Vôn
Kết nối nối tiếp
Ở đây, chỉ các tiếp điểm của tụ điện đầu tiên và tụ điện cuối cùng được kết nối với các điểm chuyển mạch.
Sơ đồ – sơ đồ kết nối nối tiếp Đặc điểm chính của mạch là năng lượng điện sẽ chỉ chạy theo một hướng, nghĩa là dòng điện trong mỗi tụ điện sẽ như nhau. Trong mạch như vậy, đối với mỗi thiết bị lưu trữ, bất kể dung lượng của nó, việc tích lũy năng lượng truyền qua sẽ được đảm bảo như nhau. Bạn cần hiểu rằng mỗi loại trong số chúng tiếp xúc tuần tự với loại tiếp theo và trước đó, nghĩa là dung lượng của loại tuần tự có thể được tái tạo bằng năng lượng của thiết bị lưu trữ lân cận.
Công thức phản ánh sự phụ thuộc của dòng điện vào cách đấu nối của tụ điện như sau:
i = i c 1 = i c 2 = i c 3 = i c 4, tức là dòng điện đi qua mỗi tụ điện bằng nhau.
Do đó, không chỉ cường độ dòng điện mà cả điện tích cũng như nhau. Theo công thức, điều này được định nghĩa là:
Q tổng = Q 1 = Q 2 = Q 3
Và đây là cách xác định tổng điện dung của các tụ điện trong một mắc nối tiếp:
Tổng 1/C = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3
Video: cách đấu nối tụ điện song song và nối tiếp
Kết nối hỗn hợp
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng để kết nối các tụ điện khác nhau, cần phải tính đến điện áp mạng. Đối với mỗi chất bán dẫn, chỉ số này sẽ khác nhau tùy thuộc vào điện dung của phần tử. Theo đó, các nhóm cực bán dẫn công suất nhỏ riêng lẻ sẽ trở nên lớn hơn khi sạc và ngược lại, điện dung cỡ lớn sẽ cần sạc ít hơn.
Sơ đồ: kết nối hỗn hợp của tụ điện Ngoài ra còn có một kết nối hỗn hợp của hai hoặc nhiều tụ điện. Ở đây, năng lượng điện được phân phối đồng thời bằng cách sử dụng các kết nối song song và nối tiếp của các tế bào điện phân trong mạch điện. Mạch này có một số phần với các kết nối khác nhau của mạng ngưng tụ hai đầu cuối. Nói cách khác, một mặt mạch được mắc song song, mặt khác - nối tiếp. Mạch điện này có một số ưu điểm so với mạch truyền thống:
- Có thể sử dụng cho mọi mục đích: kết nối động cơ điện, thiết bị máy móc, thiết bị vô tuyến;
- Tính toán đơn giản. Để lắp đặt, toàn bộ mạch được chia thành các phần riêng biệt của mạch, được tính toán riêng;
- Đặc tính của các thành phần không thay đổi bất kể sự thay đổi trong trường điện từ hoặc cường độ dòng điện. Điều này rất quan trọng khi làm việc với các mạng hai đầu cuối đối diện. Điện dung không đổi ở điện áp không đổi, nhưng điện thế tỷ lệ thuận với điện tích;
- Nếu bạn cần lắp ráp một số mạng hai cực bán dẫn không phân cực từ các mạng cực, thì bạn cần lấy một số mạng hai cực đơn cực và kết nối chúng theo kiểu đối lưng (tam giác). Trừ đi trừ, và cộng thành cộng. Vì vậy, bằng cách tăng điện dung, nguyên lý hoạt động của chất bán dẫn lưỡng cực sẽ thay đổi.
Bất kỳ thiết bị điện tử nào trong nhà đều có thể bị hỏng. Tuy nhiên, bạn không nên chạy ngay đến trung tâm bảo hành - ngay cả một người mới làm quen với đài phát thanh nghiệp dư cũng có thể chẩn đoán và sửa chữa những thiết bị đơn giản nhất. Ví dụ, một tụ điện bị cháy có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Nhưng nếu bạn không có sẵn một phần giá trị phù hợp thì sao? Tất nhiên, kết nối 2 hoặc nhiều hơn trong một chuỗi. Hôm nay chúng ta sẽ nói về các khái niệm như kết nối song song và nối tiếp của tụ điện, chúng ta sẽ tìm ra cách thực hiện, tìm hiểu về các phương pháp kết nối và các quy tắc thực hiện.
Đọc trong bài viết:
Không có tụ điện có giá trị yêu cầu: phải làm gì
Rất thường xuyên, những người thợ thủ công mới làm quen tại nhà, khi phát hiện ra sự cố của thiết bị, hãy cố gắng tự mình tìm ra nguyên nhân. Sau khi nhìn thấy bộ phận bị cháy, họ cố gắng tìm bộ phận tương tự, nếu không thành công, họ sẽ mang thiết bị đi sửa chữa. Trên thực tế, không nhất thiết các chỉ số phải trùng khớp. Bạn có thể sử dụng các tụ điện nhỏ hơn bằng cách kết nối chúng trong một mạch điện. Điều chính là làm điều đó đúng. Trong trường hợp này, 3 mục tiêu đạt được cùng một lúc - loại bỏ sự cố, tích lũy kinh nghiệm và tiết kiệm ngân sách gia đình.
Chúng ta hãy thử tìm hiểu những phương thức kết nối nào tồn tại và những nhiệm vụ mà kết nối nối tiếp và song song của tụ điện được thiết kế cho những mục đích gì.
Kết nối tụ điện vào pin: phương pháp thực hiện
Có 3 phương thức kết nối, mỗi phương thức đều có mục đích cụ thể riêng:
- Song song– được thực hiện nếu cần tăng công suất trong khi vẫn giữ nguyên điện áp.
- tuần tự- tác dụng ngược lại. Điện áp tăng, điện dung giảm.
- Trộn- Điện dung và điện áp đều tăng.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét từng phương pháp chi tiết hơn.
Kết nối song song: sơ đồ, quy tắc
Nó thực sự khá đơn giản. Với kết nối song song, việc tính tổng điện dung có thể được tính bằng cách thêm tất cả các tụ điện. Công thức cuối cùng sẽ trông như thế này: C tổng cộng = C₁ + C₂ + C₃ + … + C n . Trong trường hợp này, điện áp trên mỗi phần tử của chúng sẽ không thay đổi: Tổng V = V₁ = V₂ = V₃ = … = V n .
Kết nối với kết nối này sẽ trông như thế này:
Hóa ra việc lắp đặt như vậy liên quan đến việc kết nối tất cả các tấm tụ điện với các điểm nguồn. Phương pháp này là phổ biến nhất. Nhưng một tình huống có thể phát sinh khi việc tăng điện áp là quan trọng. Hãy tìm ra cách để làm điều này.
Kết nối nối tiếp: phương pháp ít được sử dụng hơn
Khi dùng phương pháp ghép tụ nối tiếp thì điện áp trong mạch tăng lên. Nó bao gồm điện áp của tất cả các phần tử và trông như thế này: Tổng V = V₁ + V₂ + V₃ +…+ V n . Trong trường hợp này, công suất thay đổi theo tỷ lệ nghịch: Tổng 1/С = 1/С₁ + 1/С₂ + 1/С₃ + … + 1/С n . Hãy xem xét những thay đổi về điện dung và điện áp khi mắc nối tiếp bằng một ví dụ.
Cho: 3 tụ điện có điện áp 150 V và công suất 300 F. Kết nối chúng thành chuỗi, chúng tôi nhận được:
- điện áp: 150 + 150 + 150 = 450 V;
- công suất: 1/300 + 1/300 + 1/300 = 1/C = 299 uF.
Bên ngoài, việc kết nối các tấm (tấm) như vậy sẽ trông như thế này:
Kết nối này được thực hiện nếu có nguy cơ đánh thủng chất điện môi của tụ điện khi đặt điện áp vào mạch. Nhưng có một cách cài đặt khác.
Thật tốt khi biết! Các kết nối nối tiếp và song song của điện trở và tụ điện cũng được sử dụng. Điều này được thực hiện để giảm điện áp cung cấp cho tụ điện và ngăn chặn sự cố của nó. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng điện áp phải đủ để thiết bị tự vận hành.
Kết nối tụ điện hỗn hợp: sơ đồ, lý do nhu cầu sử dụng
Kết nối này (còn gọi là nối tiếp song song) được sử dụng nếu cần tăng cả công suất và điện áp. Ở đây, việc tính toán các thông số chung phức tạp hơn một chút, nhưng không đến mức một người mới làm quen với đài nghiệp dư không thể tìm ra được. Đầu tiên, hãy xem sơ đồ như vậy trông như thế nào.
Hãy tạo một thuật toán tính toán.
- toàn bộ mạch cần được chia thành các phần riêng biệt, các thông số dễ tính toán;
- tính toán mệnh giá;
- Chúng tôi tính toán các chỉ số chung, như với chuyển đổi tuần tự.
Một thuật toán như vậy trông như thế này:
Ưu điểm của tụ hỗn hợp trong mạch so với nối tiếp hoặc song song
Kết nối hỗn hợp các tụ điện giải quyết được các vấn đề mà mạch song song và mạch nối tiếp không thể làm được. Nó có thể được sử dụng khi kết nối động cơ điện hoặc thiết bị khác, có thể lắp đặt nó trong các phần riêng biệt. Việc cài đặt nó đơn giản hơn nhiều do có thể thực hiện nó theo từng phần riêng biệt.
Thật thú vị khi biết! Nhiều đài nghiệp dư cho rằng phương pháp này đơn giản hơn và dễ chấp nhận hơn hai phương pháp trước. Trên thực tế, điều này đúng nếu bạn hiểu đầy đủ về thuật toán hành động và học cách sử dụng nó một cách chính xác.
Kết nối hỗn hợp, song song và nối tiếp của tụ điện: cần chú ý điều gì khi thực hiện
Khi kết nối các tụ điện, đặc biệt là các tụ điện, hãy chú ý đến cực tính nghiêm ngặt. Kết nối song song ngụ ý kết nối trừ/trừ và kết nối nối tiếp có nghĩa là kết nối cộng/trừ. Tất cả các thành phần phải cùng loại - phim, gốm, mica hoặc giấy kim loại.
Thật tốt khi biết! Hỏng tụ thường xảy ra do lỗi của nhà sản xuất, sơ suất linh kiện (thường là các thiết bị do Trung Quốc sản xuất). Do đó, các phần tử được tính toán và lắp ráp chính xác trong mạch sẽ hoạt động lâu hơn nhiều. Tất nhiên, với điều kiện là không có hiện tượng đoản mạch trong mạch, về nguyên tắc không thể hoạt động của tụ điện.
Máy tính điện dung để kết nối nối tiếp các tụ điện
Phải làm gì nếu không biết công suất yêu cầu? Không phải ai cũng muốn tự mình tính toán công suất tụ điện cần thiết theo cách thủ công và một số đơn giản là không có thời gian cho việc này. Để thuận tiện cho việc thực hiện các hành động như vậy, các biên tập viên của trang web mời độc giả thân yêu của chúng tôi sử dụng máy tính trực tuyến để tính toán các tụ điện mắc nối tiếp hoặc tính điện dung. Nó cực kỳ đơn giản để làm việc với. Người dùng chỉ cần nhập dữ liệu cần thiết vào các trường và sau đó nhấp vào nút “Tính toán”. Các chương trình chứa tất cả các thuật toán và công thức nối các tụ điện nối tiếp cũng như tính toán công suất cần thiết sẽ ngay lập tức đưa ra kết quả cần thiết.
Chi tiết Ngày 03 tháng 7 năm 2017Các quý ông, vào một ngày hè tuyệt vời, tôi lấy máy tính xách tay của mình và rời khỏi nhà để đến ngôi nhà nghỉ mát mùa hè của mình. Ở đó, ngồi trên chiếc ghế bập bênh dưới bóng cây táo, tôi quyết định viết bài này. Những cơn gió xào xạc trên cành cây, đung đưa chúng từ bên này sang bên kia, và trong không khí có chính bầu không khí thuận lợi cho dòng suy nghĩ, điều này đôi khi rất cần thiết...
Tuy nhiên, lời bài hát đã đủ rồi, đã đến lúc chuyển thẳng vào bản chất của vấn đề được nêu trong tiêu đề của bài viết.
Vì vậy, kết nối song song của tụ điện... Kết nối song song là gì? Những ai đã đọc các bài viết trước đây của tôi chắc chắn sẽ nhớ ý nghĩa của định nghĩa này. Chúng tôi tình cờ gặp nó khi chúng tôi đang nói về kết nối song song của điện trở. Trong trường hợp tụ điện, định nghĩa sẽ có dạng giống hệt nhau. Vì vậy, kết nối song song của các tụ điện là kết nối khi một số đầu của tất cả các tụ điện được kết nối với một nút và đầu kia với nút khác.
Tất nhiên, nhìn một lần còn tốt hơn nghe hàng trăm lần, vì vậy trong Hình 1 tôi đã đưa ra hình ảnh ba tụ điện được mắc song song. Gọi công suất của cái thứ nhất là C1, cái thứ hai - C2 và cái thứ ba - C3.
Hình 1 - Đấu nối song song các tụ điện
Trong bài viết này chúng ta sẽ xem xét các định luật về dòng điện, điện áp và Điện trở xoay chiều khi kết nối các tụ điện song song và tổng điện dung của thiết kế như vậy sẽ là bao nhiêu. Tất nhiên, hãy nói về lý do tại sao lại cần một kết nối như vậy.
Tôi đề nghị bắt đầu với sự căng thẳng, bởi vì với nó mọi thứ đều cực kỳ rõ ràng. Thưa quý vị, điều này khá rõ ràng là Khi các tụ điện mắc song song thì hiệu điện thế giữa chúng bằng nhau. Nghĩa là, điện áp trên tụ thứ nhất giống hệt như trên tụ thứ hai và thứ ba
Chính xác thì tại sao lại như vậy? Vâng, rất đơn giản! Điện áp trên tụ điện được tính bằng hiệu điện thế giữa hai chân của tụ điện. Và với kết nối song song, chân “trái” của tất cả các tụ điện đều hội tụ thành một nút và chân “phải” thành nút khác. Vì vậy, chân “trái” mọi người tụ điện có một điện thế, và tụ điện “đúng” có một điện thế khác. Nghĩa là, hiệu điện thế giữa chân “trái” và “phải” sẽ như nhau đối với bất kỳ tụ điện nào và điều này chỉ có nghĩa là tất cả các tụ điện đều có cùng điện áp. Bạn có thể thấy một kết luận chặt chẽ hơn một chút cho tuyên bố này trong bài viết này. Trong phần này, chúng tôi đã trình bày về cách kết nối song song của các điện trở, nhưng ở đây âm thanh sẽ hoàn toàn giống nhau.
Vì vậy, chúng tôi phát hiện ra rằng điện áp trên tất cả các tụ điện mắc song song là như nhau. Nhân tiện, điều này đúng với bất kỳ loại điện áp- cả cho hằng số và biến. Bạn có thể kết nối pin với ba tụ điện được kết nối song song 1,5 V. Và tất cả chúng sẽ có vĩnh viễn 1,5 V. Hoặc bạn có thể kết nối với chúng một máy phát điện áp hình sin có tần số 50Hz và biên độ 310 V. Và mỗi tụ điện sẽ có một điện áp hình sin có tần số 50Hz và biên độ 310 V. Điều quan trọng cần nhớ là tụ điện mắc song song sẽ không chỉ có biên độ mà còn có tần số và pha của điện áp giống nhau..
Và nếu với điện áp, mọi thứ đều đơn giản như vậy thì với dòng điện, tình hình còn phức tạp hơn. Khi nói về dòng điện chạy qua tụ điện, chúng ta thường muốn nói đến dòng điện xoay chiều. Bạn có nhớ rằng dòng điện một chiều không chạy qua tụ điện? Tụ điện cho DC giống như một mạch hở (thực ra có một số điện trở chống rò rỉ của tụ điện, nhưng nó thường bị bỏ qua vì nó quá lớn). Dòng điện xoay chiều chạy khá tốt qua các tụ điện và có thể có biên độ rất lớn. Rõ ràng là những dòng điện xoay chiều này được gây ra bởi một số điện áp xoay chiều đặt vào tụ điện. Vì vậy, chúng ta vẫn có ba tụ điện mắc song song có điện dung C1, C2 và C3. Một số điện áp xoay chiều được áp dụng cho chúng biên độ phức tạp. Do điện áp đặt vào này, một số dòng điện xoay chiều có biên độ phức tạp sẽ chạy qua tụ điện. Để rõ ràng, hãy vẽ một bức tranh trong đó tất cả các số lượng này sẽ xuất hiện. Nó được trình bày trong Hình 2.
Hình 2 - Tìm dòng điện qua tụ điện
Trước hết, bạn cần hiểu dòng điện có liên quan như thế nào với tổng dòng điện. Và chúng được kết nối với nhau, thưa quý vị, tất cả đều theo cùng một cách Định luật Kirchhoff đầu tiên, mà chúng ta đã gặp trong một bài viết riêng. Vâng, sau đó chúng tôi đã xem xét nó trong bối cảnh dòng điện một chiều. Nhưng hóa ra định luật Kirchhoff thứ nhất vẫn đúng trong trường hợp dòng điện xoay chiều! Chỉ là trong trường hợp này cần phải sử dụng biên độ dòng điện phức tạp. Vậy cường độ dòng điện tổng của ba tụ mắc song song có quan hệ với cường độ dòng điện tổng như thế này
Đó là tổng dòng điện thực sự được chia đơn giản cho ba tụ điện, trong khi tổng giá trị của nó vẫn giữ nguyên. Điều quan trọng cần nhớ là một điều quan trọng hơn - tần số của dòng điện và pha của nó sẽ giống nhau đối với cả ba tụ điện. Dòng điện tổng sẽ có cùng tần số và cùng pha TÔI. Vì vậy, chúng sẽ chỉ khác nhau về biên độ, biên độ này sẽ khác nhau đối với mỗi tụ điện. Làm thế nào để tìm thấy những biên độ hiện tại tương tự? Rất đơn giản! Trong bài viết về điện trở tụ điện ta nối dòng điện qua tụ điện và điện áp trên tụ điện thông qua điện trở của tụ điện. Chúng ta có thể dễ dàng tính điện trở của tụ điện khi biết công suất của nó và tần số dòng điện chạy qua nó (hãy nhớ rằng đối với các tần số khác nhau thì tụ điện có điện trở khác nhau) bằng công thức chung:
Sử dụng công thức tuyệt vời này, chúng ta có thể tìm thấy điện trở của từng tụ điện:
Sử dụng công thức này, chúng ta có thể dễ dàng tìm được dòng điện qua mỗi tụ điện trong số ba tụ điện mắc song song:
Tổng dòng điện trong mạch chạy vào nút A và sau đó chảy ra nút B rõ ràng bằng
Để đề phòng, hãy để tôi nhắc bạn một lần nữa rằng điều này xảy ra trên cơ sở Định luật Kirchhoff đầu tiên. Xin lưu ý, các quý ông, một sự thật quan trọng - Điện dung của tụ điện càng lớn thì điện trở của nó càng thấp và dòng điện chạy qua nó càng nhiều.
Hãy tưởng tượng tổng dòng điện chạy qua ba tụ điện mắc song song là tỷ số của điện áp đặt vào chúng và một số điện trở tổng tương đương Z c∑ (mà chúng ta chưa biết, nhưng chúng ta sẽ tìm thấy sau) của ba tụ điện mắc song song :
Giảm vế trái và vế phải U, ta được
Như vậy, chúng ta thu được một kết luận quan trọng: khi mắc song song các tụ điện, điện trở tương đương ngược bằng tổng các điện trở ngược của từng tụ điện. Nếu bạn còn nhớ, chúng ta đã nhận được kết luận giống hệt nhau khi kết nối song song của điện trở .
Điều gì xảy ra với năng lực? Điện dung tổng cộng của hệ gồm ba tụ điện mắc song song là bao nhiêu? Có thể tìm thấy điều này bằng cách nào đó? Tất nhiên bạn có thể! Và hơn thế nữa, chúng tôi gần như đã làm được điều đó. Hãy thay thế việc giải mã điện trở của tụ điện vào công thức cuối cùng của chúng ta. Sau đó chúng ta sẽ nhận được một cái gì đó như thế này:
Sau các phép biến đổi toán học cơ bản mà ngay cả học sinh lớp năm cũng có thể tiếp cận được, chúng ta thu được điều đó
Đây là kết luận cực kỳ quan trọng tiếp theo của chúng ta: tổng điện dung của một hệ gồm nhiều tụ điện mắc song song bằng tổng điện dung của các tụ điện riêng lẻ.
Vì vậy, chúng ta đã xem xét những điểm chính liên quan đến kết nối song song của tụ điện. Hãy tóm tắt tất cả chúng một cách ngắn gọn:
- Điện áp trên cả ba tụ điện mắc song song là như nhau (về biên độ, pha và tần số);
- Biên độ dòng điện trong mạch chứa các tụ điện mắc song song bằng tổng biên độ dòng điện chạy qua từng tụ điện. Điện dung của tụ điện càng lớn thì cường độ dòng điện chạy qua nó càng lớn. Pha và tần số của dòng điện trên tất cả các tụ điện đều giống nhau;
- Khi mắc song song các tụ điện, điện trở tương đương ngược bằng tổng các điện trở ngược của từng tụ điện;
- Tổng điện dung của các tụ điện mắc song song bằng tổng điện dung của các tụ điện.
Thưa quý vị, nếu quý vị nhớ và hiểu rõ bốn điểm này thì có thể nói, tôi viết bài này không phải uổng công đâu.
Bây giờ chúng ta hãy cố gắng củng cố tài liệu giải quyết một số vấn đềđể nối song song các tụ điện. Bởi vì, rất có thể, nếu bạn chưa từng nghe nói gì về cách đấu song song của tụ điện, thì mọi thứ viết ở trên có thể được hiểu đơn giản là một tập hợp các chữ cái trừu tượng và không rõ ràng lắm về cách áp dụng vào thực tế. Vì vậy, theo tôi, việc có những nhiệm vụ gắn liền với thực tiễn là một phần không thể thiếu trong quá trình giáo dục. Vì vậy, nhiệm vụ.
Giả sử chúng ta có ba tụ điện mắc song song có điện dung C1=1 µF, C2=4,7 µF Và C3=22µ F. Đặt một điện áp hình sin xen kẽ có biên độ vào chúng U tối đa = 50 V và tần số f=1 kHz. Cần xác định
a) điện áp trên mỗi tụ điện;
b) dòng điện qua từng tụ điện và dòng điện tổng trong mạch;
c) điện trở của từng tụ điện đối với dòng điện xoay chiều và điện trở tổng;
d) tổng công suất của hệ thống đó.
Hãy bắt đầu với sự căng thẳng. Chúng tôi nhớ điều đó Chúng ta có cùng điện áp trên tất cả các tụ điện- nghĩa là hình sin có tần số f = 1 kHz và biên độ U max = 50 V. Giả sử rằng nó thay đổi theo quy luật hình sin. Sau đó chúng ta có thể viết như sau
Như vậy chúng ta đã trả lời được câu hỏi đầu tiên của vấn đề. Biểu đồ dao động điện áp trên tụ điện của chúng tôi được hiển thị trong Hình 3.
Hình 3 - Biểu đồ dao động điện áp trên tụ điện
Vâng, chúng tôi thấy rằng các điện trở của chúng tôi không chỉ phức tạp mà còn có dấu trừ. Tuy nhiên, điều này không nên làm phiền các quý ông. Điều này chỉ có nghĩa rằng dòng điện qua tụ và điện áp trên tụ lệch pha nhau, với dòng điện dẫn trước điện áp. Đúng, đơn vị tưởng tượng ở đây chỉ hiển thị sự lệch pha và không có gì hơn thế. Để tính biên độ hiện tại, chúng ta chỉ cần mô đun của số phức này. Tất cả điều này đã được thảo luận trong hai bài viết trước (một và hai). Có lẽ điều này không hoàn toàn rõ ràng và cần phải có một số hình ảnh minh họa trực quan về vấn đề này. Điều này có thể được thực hiện trên một vòng tròn lượng giác và hy vọng lát nữa tôi sẽ chuẩn bị một bài viết riêng dành riêng cho vấn đề này hoặc bạn có thể tự mình tìm ra cách thể hiện nó một cách trực quan bằng cách sử dụng dữ liệu từ bài viết của tôi về số phức trong kỹ thuật điện.
Bây giờ không có gì ngăn cản bạn tìm nghịch đảo tổng điện trở:
Tìm tổng điện trở của ba tụ điện mắc song song
Cần nhớ rằng đây là sự kháng cự chỉ đúng với tần số 1 kHz. Đối với các tần số khác, giá trị điện trở rõ ràng sẽ khác.
Bước tiếp theo là tính biên độ dòng điện qua mỗi tụ điện. Trong tính toán, chúng ta sẽ sử dụng mô-đun điện trở (loại bỏ đơn vị ảo), nhớ rằng độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp sẽ là 90 độ (nghĩa là nếu điện áp của chúng ta thay đổi theo định luật sin thì dòng điện sẽ thay đổi theo định luật cosin). Bạn cũng có thể thực hiện các phép tính với số phức, sử dụng biên độ phức tạp của dòng điện và điện áp, nhưng theo tôi, trong bài toán này, việc tính đến các mối quan hệ pha sẽ dễ dàng hơn. Vậy biên độ dòng điện bằng nhau
Biên độ tổng của dòng điện trong mạch hiển nhiên bằng
Chúng ta có thể cộng các biên độ tín hiệu như thế này, bởi vì tất cả dòng điện qua các tụ điện mắc song song đều có cùng tần số và pha. Nếu yêu cầu này không được đáp ứng, bạn không thể đơn giản lấy nó ra và gấp lại.
Bây giờ, nhớ lại mối quan hệ pha, không ai ngăn cản chúng ta viết ra các định luật biến thiên của dòng điện qua mỗi tụ điện
Và cường độ dòng điện toàn phần trong mạch
Biểu đồ dao động của dòng điện qua tụ điện được thể hiện trên hình 4.
Hình 4 - Biểu đồ dao động của dòng điện qua tụ điện
Chà, để hoàn thành nhiệm vụ, việc đơn giản nhất là tìm tổng công suất của hệ thống bằng tổng của các công suất:
Nhân tiện, điện dung này có thể được sử dụng để tính tổng điện trở của ba tụ điện mắc song song. Như một bài tập, người đọc được mời tự mình xem điều này.
Để kết luận, tôi muốn làm rõ một câu hỏi có lẽ là quan trọng nhất: a tại sao trong thực tế lại phải mắc song song các tụ điện?? Điều này mang lại điều gì? Nó mở ra những cơ hội gì cho chúng ta? Dưới đây, từng điểm một, tôi nêu ra những điểm chính:
Thôi, chúng ta kết thúc ở đây, thưa quý vị. Cảm ơn bạn đã quan tâm và hẹn gặp lại!
Gia nhập với chúng tôi
