การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ: คู่มือสำหรับผู้เริ่มต้น การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวเก็บประจุ การเชื่อมต่อของเครื่องคิดเลขตัวเก็บประจุ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ในบ้านอาจล้มเหลวได้ อย่างไรก็ตามคุณไม่ควรวิ่งไปที่ศูนย์บริการทันที - แม้แต่นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ก็สามารถวินิจฉัยและซ่อมแซมอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดได้ ตัวอย่างเช่น ตัวเก็บประจุที่ถูกเผาไหม้สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณไม่มีส่วนของมูลค่าที่เหมาะสมอยู่ในมือ? แน่นอนเชื่อมต่อ 2 ตัวขึ้นไปในห่วงโซ่ วันนี้เราจะพูดถึงแนวคิดต่างๆ เช่น การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานและแบบอนุกรม เราจะหาวิธีดำเนินการ เรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อ และกฎในการดำเนินการ

อ่านในบทความ:

ไม่มีตัวเก็บประจุตามค่าที่ต้องการ: จะต้องทำอย่างไร

บ่อยครั้งที่ช่างฝีมือประจำบ้านมือใหม่เมื่อค้นพบความเสียหายของอุปกรณ์พยายามค้นหาสาเหตุอย่างอิสระ เมื่อเห็นชิ้นส่วนที่ถูกไฟไหม้พวกเขาจึงพยายามค้นหาชิ้นส่วนที่คล้ายกันและหากล้มเหลวก็จะนำอุปกรณ์ไปซ่อมแซม ที่จริงแล้วไม่จำเป็นว่าตัวชี้วัดจะตรงกัน คุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุขนาดเล็กลงได้โดยเชื่อมต่อเข้ากับวงจร สิ่งสำคัญคือการทำถูกต้อง ในกรณีนี้บรรลุเป้าหมาย 3 ข้อในคราวเดียว - การพังทลายจะถูกกำจัด ได้รับประสบการณ์ และประหยัดเงินงบประมาณครอบครัว

ลองคิดดูว่ามีวิธีการเชื่อมต่อใดบ้างและงานใดบ้างที่ออกแบบมาสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวเก็บประจุ

การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเข้ากับแบตเตอรี่: วิธีการดำเนินการ

มีวิธีการเชื่อมต่อ 3 วิธี ซึ่งแต่ละวิธีมีวัตถุประสงค์เฉพาะของตัวเอง:

1. ขนาน– ดำเนินการถ้าจำเป็นต้องเพิ่มความจุโดยปล่อยให้แรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ระดับเดิม
2. ตามลำดับ– ผลตรงกันข้าม. แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ความจุลดลง
3. ผสม– ทั้งความจุและแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

ตอนนี้เรามาดูแต่ละวิธีโดยละเอียดมากขึ้น

การเชื่อมต่อแบบขนาน: ไดอะแกรม, กฎ

จริงๆแล้วมันค่อนข้างง่าย ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนาน การคำนวณความจุรวมสามารถคำนวณได้โดยการเพิ่มตัวเก็บประจุทั้งหมด สูตรสุดท้ายจะมีลักษณะดังนี้: รวม C = C₁ + C₂ + C₃ + … + C n . ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าในแต่ละองค์ประกอบจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง: V ทั้งหมด = V₁ = V₂ = V₃ = … = V n .

การเชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อนี้จะมีลักษณะดังนี้:

ปรากฎว่าการติดตั้งดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อแผ่นตัวเก็บประจุทั้งหมดเข้ากับจุดจ่ายไฟ วิธีนี้เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุด แต่อาจมีสถานการณ์เกิดขึ้นเมื่อจำเป็นต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ลองหาวิธีการทำเช่นนี้

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม: วิธีที่ใช้กันทั่วไปน้อยกว่า

เมื่อใช้วิธีการต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรมแรงดันไฟฟ้าในวงจรจะเพิ่มขึ้น ประกอบด้วยแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบทั้งหมดและมีลักษณะดังนี้: V ทั้งหมด = V₁ + V₂ + V₃ +…+ V n . ในกรณีนี้ ความจุจะเปลี่ยนไปตามสัดส่วนผกผัน: 1/С รวม = 1/С₁ + 1/С₂ + 1/С₃ + … + 1/С n . ลองดูการเปลี่ยนแปลงของความจุและแรงดันไฟฟ้าเมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรมโดยใช้ตัวอย่าง

ให้ไว้: ตัวเก็บประจุ 3 ตัวที่มีแรงดันไฟฟ้า 150 V และความจุ 300 μF เมื่อเชื่อมต่อพวกมันเป็นอนุกรมเราจะได้:

• แรงดันไฟฟ้า: 150 + 150 + 150 = 450 V;
• ความจุ: 1/300 + 1/300 + 1/300 = 1/C = 299 uF

ภายนอกการเชื่อมต่อของแผ่น (แผ่น) จะมีลักษณะดังนี้:

การเชื่อมต่อนี้เกิดขึ้นหากมีความเสี่ยงที่ไดอิเล็กตริกของตัวเก็บประจุจะพังเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายให้กับวงจร แต่มีวิธีการติดตั้งอื่น

ดีแล้วที่รู้!นอกจากนี้ยังใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ ทำเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับตัวเก็บประจุและป้องกันการพังทลาย อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้าจะต้องเพียงพอที่จะใช้งานอุปกรณ์ได้

การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบผสม: แผนภาพเหตุผลความจำเป็นในการใช้งาน

การเชื่อมต่อนี้ (เรียกอีกอย่างว่าอนุกรม-ขนาน) จะใช้หากจำเป็นต้องเพิ่มทั้งความจุและแรงดันไฟฟ้า ที่นี่การคำนวณพารามิเตอร์ทั่วไปนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย แต่ก็ไม่มากจนเป็นไปไม่ได้ที่นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่จะเข้าใจได้ ขั้นแรกเรามาดูกันว่ารูปแบบดังกล่าวมีลักษณะอย่างไร

มาสร้างอัลกอริทึมการคำนวณกันดีกว่า

• วงจรทั้งหมดจะต้องแบ่งออกเป็นส่วนต่าง ๆ ซึ่งสามารถคำนวณพารามิเตอร์ได้ง่าย
• คำนวณนิกาย
• เราคำนวณตัวบ่งชี้ทั่วไป เช่นเดียวกับการสลับตามลำดับ

อัลกอริทึมดังกล่าวมีลักษณะดังนี้:

ข้อดีของการรวมตัวเก็บประจุแบบผสมในวงจรเทียบกับอนุกรมหรือขนาน

การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบผสมช่วยแก้ปัญหาที่วงจรขนานและอนุกรมไม่สามารถทำได้ สามารถใช้เมื่อเชื่อมต่อมอเตอร์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อื่น ๆ โดยสามารถติดตั้งได้ในส่วนแยกกัน การติดตั้งทำได้ง่ายกว่ามากเนื่องจากสามารถแยกส่วนได้

น่าสนใจที่จะรู้!นักวิทยุสมัครเล่นหลายคนถือว่าวิธีนี้ง่ายกว่าและเป็นที่ยอมรับมากกว่าวิธีก่อนหน้า ในความเป็นจริงสิ่งนี้จะเกิดขึ้นหากคุณเข้าใจอัลกอริธึมของการกระทำอย่างถ่องแท้และเรียนรู้ที่จะใช้อย่างถูกต้อง

การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบผสม แบบขนาน และแบบอนุกรม: สิ่งที่ควรมองหาเมื่อทำ

เมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอิเล็กโทรไลต์ ให้ใส่ใจกับขั้วที่เข้มงวด การเชื่อมต่อแบบขนานหมายถึงการเชื่อมต่อแบบลบ/ลบ และการเชื่อมต่อแบบอนุกรมหมายถึงการเชื่อมต่อแบบบวก/ลบ ส่วนประกอบทั้งหมดต้องเป็นชนิดเดียวกัน - กระดาษฟิล์ม เซรามิก ไมกา หรือโลหะ

ดีแล้วที่รู้!ความล้มเหลวของตัวเก็บประจุมักเกิดขึ้นเนื่องจากความผิดพลาดของผู้ผลิตซึ่งละเลยชิ้นส่วนต่างๆ (โดยปกติจะเป็นอุปกรณ์ที่ผลิตในจีน) ดังนั้นองค์ประกอบที่คำนวณและประกอบอย่างถูกต้องในวงจรจะทำงานได้นานกว่ามาก แน่นอนโดยมีเงื่อนไขว่าไม่มีการลัดวงจรในวงจรซึ่งโดยหลักการแล้วการทำงานของตัวเก็บประจุเป็นไปไม่ได้

เครื่องคำนวณความจุสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุ

จะทำอย่างไรถ้าไม่ทราบความจุที่ต้องการ? ไม่ใช่ทุกคนที่ต้องการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุที่ต้องการด้วยตนเองอย่างอิสระ และบางคนก็ไม่มีเวลาสำหรับสิ่งนี้ เพื่อความสะดวกในการดำเนินการดังกล่าวบรรณาธิการของไซต์ขอเชิญชวนผู้อ่านที่รักของเราให้ใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์เพื่อคำนวณตัวเก็บประจุในการเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือคำนวณความจุ มันง่ายมากที่จะทำงานด้วย ผู้ใช้เพียงต้องป้อนข้อมูลที่จำเป็นในฟิลด์แล้วคลิกปุ่ม "คำนวณ" โปรแกรมที่มีอัลกอริธึมและสูตรทั้งหมดสำหรับการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรมตลอดจนการคำนวณความจุที่ต้องการจะให้ผลลัพธ์ที่ต้องการทันที

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมหมายถึงกรณีที่องค์ประกอบตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไปอยู่ในรูปของลูกโซ่ โดยแต่ละองค์ประกอบเชื่อมต่อกันที่จุดเดียวเท่านั้น ทำไมตัวเก็บประจุถึงวางในลักษณะนี้? ทำอย่างไรให้ถูกต้อง? คุณจำเป็นต้องรู้อะไรบ้าง? ในทางปฏิบัติการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุมีคุณสมบัติอะไรบ้าง? สูตรผลลัพธ์คืออะไร?

คุณจำเป็นต้องรู้อะไรบ้างสำหรับการเชื่อมต่อที่ถูกต้อง?

อนิจจาไม่ใช่ทุกสิ่งที่นี่จะทำได้ง่ายอย่างที่คิด ผู้เริ่มต้นหลายคนคิดว่าหากแผนผังบอกว่าจำเป็นต้องมีองค์ประกอบ 49 ไมโครฟารัดก็เพียงพอแล้วที่จะนำไปใช้และติดตั้ง (หรือแทนที่ด้วยองค์ประกอบที่เทียบเท่า) แต่เป็นการยากที่จะเลือกพารามิเตอร์ที่จำเป็นแม้ในเวิร์กช็อประดับมืออาชีพ และจะทำอย่างไรถ้าคุณไม่มีองค์ประกอบที่จำเป็น? สมมติว่ามีสถานการณ์เช่นนี้: คุณต้องมีตัวเก็บประจุขนาด 100 ไมโครฟารัด แต่มีตัวเก็บประจุขนาด 47 ไมโครฟารัดหลายตัว ไม่สามารถติดตั้งได้เสมอไป ไปตลาดวิทยุเพื่อซื้อตัวเก็บประจุตัวหนึ่งหรือไม่? ไม่จำเป็น. มันจะเพียงพอที่จะเชื่อมโยงองค์ประกอบสองสามอย่างเข้าด้วยกัน มีสองวิธีหลัก: การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวเก็บประจุ นั่นเป็นเรื่องแรกที่เราจะพูดถึง แต่ถ้าเราพูดถึงการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของคอยล์และตัวเก็บประจุก็ไม่มีปัญหาพิเศษ

ทำไมพวกเขาถึงทำเช่นนี้?

เมื่อดำเนินการจัดการดังกล่าวประจุไฟฟ้าบนแผ่นของแต่ละองค์ประกอบจะเท่ากัน: KE = K 1 = K 2 = K 3 KE - ความจุสุดท้าย K - ค่าการส่งของตัวเก็บประจุ ทำไมเป็นอย่างนั้น? เมื่อมีการจ่ายประจุจากแหล่งพลังงานไปยังเพลตภายนอก ค่าสามารถถ่ายโอนไปยังเพลตภายใน ซึ่งเป็นค่าขององค์ประกอบที่มีพารามิเตอร์น้อยที่สุด นั่นคือ ถ้าคุณใช้ตัวเก็บประจุขนาด 3 µF และหลังจากที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุขนาด 1 µF แล้ว ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็น 1 µF แน่นอนว่าในอันแรกคุณสามารถสังเกตเห็นค่า 3 µF แต่องค์ประกอบที่สองจะไม่สามารถผ่านได้มากนักและมันจะตัดทุกสิ่งที่ใหญ่กว่าค่าที่ต้องการออกโดยปล่อยให้ตัวเก็บประจุเดิมมีความจุมาก มาดูสิ่งที่ต้องคำนวณเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม สูตร:

• OE - ความจุรวม
• ยังไม่มีข้อความ - แรงดันไฟฟ้า;
• KE - ความจุสุดท้าย

คุณต้องรู้อะไรอีกบ้างเพื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุอย่างถูกต้อง?

เริ่มต้นด้วยอย่าลืมว่านอกเหนือจากความจุแล้วยังมีแรงดันไฟฟ้าอีกด้วย ทำไม เมื่อทำการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าจะกระจายผกผันกับความจุไฟฟ้าระหว่างกัน ดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะใช้วิธีนี้เฉพาะในกรณีที่ตัวเก็บประจุใด ๆ สามารถให้พารามิเตอร์การทำงานขั้นต่ำที่จำเป็นได้ หากใช้องค์ประกอบที่มีความจุเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้นจะถูกแบ่งเท่าๆ กัน ข้อควรระวังเกี่ยวกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า: เมื่อใช้งาน ควรตรวจสอบขั้วของตัวเก็บประจุอย่างระมัดระวังเสมอ เพราะหากละเลยปัจจัยนี้ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุสามารถให้ผลที่ไม่พึงประสงค์หลายประการได้ และจะดีถ้าทุกอย่างถูกจำกัดอยู่เพียงการแยกย่อยองค์ประกอบเหล่านี้เท่านั้น โปรดจำไว้ว่าตัวเก็บประจุจะกักเก็บกระแสไฟฟ้า และหากมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น อาจเกิดเหตุการณ์แบบอย่างที่อาจส่งผลให้ส่วนประกอบอื่นๆ ของวงจรเสียหายได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวงจร

กระแสไฟในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม

เนื่องจากมีเส้นทางการไหลที่เป็นไปได้เพียงเส้นทางเดียว จึงมีค่าเท่ากันสำหรับตัวเก็บประจุทั้งหมด ในกรณีนี้จำนวนประจุสะสมจะมีค่าเท่ากันทุกที่ มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับความสามารถ ดูแผนภาพการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุ หันหน้าไปทางขวาของอันแรกเชื่อมต่อกับด้านซ้ายของอันที่สองเป็นต้น หากใช้มากกว่า 1 องค์ประกอบ บางส่วนจะถูกแยกออกจากวงจรทั่วไป ดังนั้นพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของเพลตจะเล็กลงและเท่ากับพารามิเตอร์ของตัวเก็บประจุที่เล็กที่สุด ปรากฏการณ์ทางกายภาพใดที่เป็นรากฐานของกระบวนการนี้? ความจริงก็คือทันทีที่ตัวเก็บประจุเต็มไปด้วยประจุไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าจะหยุดไหล แล้วมันก็ไม่สามารถไหลไปทั่วทั้งห่วงโซ่ได้ ในกรณีนี้ตัวเก็บประจุที่เหลือจะไม่สามารถชาร์จได้เช่นกัน

แรงดันตกและความจุรวม

แต่ละองค์ประกอบจะคลายความตึงเครียดเล็กน้อย เมื่อพิจารณาว่าความจุนั้นแปรผกผันกับความจุ ยิ่งมีขนาดเล็กก็ยิ่งลดลงมากขึ้นเท่านั้น ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ตัวเก็บประจุที่ต่อแบบอนุกรมจะมีประจุไฟฟ้าเท่ากัน ดังนั้น เมื่อหารนิพจน์ทั้งหมดด้วยมูลค่ารวม คุณจะได้สมการที่แสดงความจุทั้งหมด นี่คือจุดที่การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวเก็บประจุแตกต่างกันมาก

ตัวอย่าง #1

ลองใช้สูตรที่นำเสนอในบทความและคำนวณปัญหาเชิงปฏิบัติหลายประการ เรามีตัวเก็บประจุสามตัว ความจุของพวกมันคือ: C1 = 25 µF, C2 = 30 µF และ C3 = 20 µF พวกมันเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม มีความจำเป็นต้องค้นหาความสามารถทั้งหมด เราใช้สมการที่สอดคล้องกัน 1/C: 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300 เราแปลงเป็นไมโครฟารัด และความจุรวมของตัวเก็บประจุเมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม (และกลุ่มในกรณีนี้ถือเป็นองค์ประกอบเดียว) จะอยู่ที่ประมาณ 8.11 μF

ตัวอย่างหมายเลข 2

มาแก้ปัญหากันอีกหนึ่งปัญหาเพื่อรวมงานของเรา มีตัวเก็บประจุ 100 ตัว ความจุของแต่ละองค์ประกอบคือ 2 μF มีความจำเป็นต้องกำหนดกำลังการผลิตรวม คุณต้องคูณตัวเลขด้วยคุณลักษณะ: 100*2=200 µF ดังนั้นความจุรวมของตัวเก็บประจุเมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือ 200 ไมโครฟารัด อย่างที่คุณเห็นไม่มีอะไรซับซ้อน

บทสรุป

ดังนั้นเราจึงได้ทำงานผ่านแง่มุมทางทฤษฎี วิเคราะห์สูตรและคุณสมบัติของการเชื่อมต่อที่ถูกต้องของตัวเก็บประจุ (เป็นอนุกรม) และแม้แต่แก้ไขปัญหาหลายประการด้วย ฉันอยากจะเตือนผู้อ่านอย่ามองข้ามอิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ขอแนะนำให้เลือกองค์ประกอบประเภทเดียวกัน (ไมกา, เซรามิก, กระดาษโลหะ, ฟิล์ม) จากนั้นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุสามารถให้ผลประโยชน์สูงสุดแก่เรา

ตัวเก็บประจุ เช่น ตัวต้านทาน สามารถต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนานได้ พิจารณาการเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุ: แต่ละวงจรใช้ทำอะไรและลักษณะสุดท้าย

โครงการนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ในนั้นแผ่นตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อถึงกันทำให้เกิดความจุที่เท่ากันเท่ากับผลรวมของความจุที่เชื่อมต่อ

เมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าแบบขนานจำเป็นต้องเชื่อมต่อขั้วต่อที่มีขั้วเดียวกันเข้าด้วยกัน

ความพิเศษของการเชื่อมต่อนี้คือ แรงดันไฟฟ้าเท่ากันในตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อทั้งหมด. แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของกลุ่มตัวเก็บประจุที่ต่อแบบขนานจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานของตัวเก็บประจุแบบกลุ่มซึ่งมีน้อยที่สุด

กระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุของกลุ่มจะแตกต่างกัน: กระแสที่ใหญ่กว่าจะไหลผ่านตัวเก็บประจุที่มีความจุมากกว่า

ในทางปฏิบัติ การเชื่อมต่อแบบขนานจะใช้เพื่อให้ได้ความจุตามขนาดที่ต้องการเมื่ออยู่นอกช่วงที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมหรือไม่เหมาะกับตัวเก็บประจุแบบมาตรฐาน ในระบบควบคุมตัวประกอบกำลัง (cos ϕ) การเปลี่ยนแปลงความจุเกิดขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่ออัตโนมัติหรือการตัดการเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุแบบขนาน

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แผ่นตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อกันทำให้เกิดเป็นสายโซ่ แผ่นด้านนอกเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด และกระแสเดียวกันจะไหลผ่านตัวเก็บประจุทั้งหมดของกลุ่ม

ความจุที่เท่ากันของตัวเก็บประจุที่ต่อแบบอนุกรมจะถูกจำกัดไว้ที่ความจุที่น้อยที่สุดในกลุ่ม สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าทันทีที่ชาร์จเต็มแล้วกระแสจะหยุดลง คุณสามารถคำนวณความจุรวมของตัวเก็บประจุที่ต่อแบบอนุกรมสองตัวได้โดยใช้สูตร

แต่การใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อให้ได้พิกัดความจุที่ไม่ได้มาตรฐานนั้นไม่ธรรมดาเหมือนกับการเชื่อมต่อแบบขนาน

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟจะกระจายไปตามตัวเก็บประจุของกลุ่ม สิ่งนี้ช่วยให้คุณได้รับ ตัวเก็บประจุที่ออกแบบมาเพื่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ากว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของส่วนประกอบ ดังนั้นบล็อกที่สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงจึงทำจากตัวเก็บประจุขนาดเล็กและราคาถูก

การประยุกต์ใช้งานอีกประการหนึ่งสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุนั้นสัมพันธ์กับการกระจายแรงดันไฟฟ้าระหว่างกัน หากความจุเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าจะถูกแบ่งครึ่งหนึ่ง หากไม่ แรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุที่มีความจุมากกว่าจะมีค่ามากกว่า อุปกรณ์ที่ทำงานบนหลักการนี้เรียกว่า ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบ capacitive.

การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวเก็บประจุ

วงจรดังกล่าวมีอยู่ แต่ในอุปกรณ์พิเศษที่ต้องการความแม่นยำสูงในการรับค่าความจุตลอดจนการปรับที่แม่นยำ

แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิดใช้ตัวเก็บประจุและติดตั้งไว้ในวงจรไฟฟ้าด้วย เพื่อให้ส่วนประกอบทำงานได้ ส่วนประกอบนั้นจะต้องมีคุณสมบัติบางอย่าง บางครั้งสถานการณ์เกิดขึ้นเมื่อไม่มีการขายองค์ประกอบที่จำเป็นหรือราคาสูงเกินสมควร

คุณสามารถออกจากสถานการณ์นี้ได้โดยใช้องค์ประกอบหลายอย่างและได้รับคุณสมบัติที่จำเป็นโดยใช้การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานและแบบอนุกรมซึ่งกันและกัน

ทฤษฎีเล็กน้อย

ตัวเก็บประจุเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟที่มีค่าความจุแปรผันหรือคงที่ ซึ่งออกแบบมาเพื่อสะสมประจุและพลังงานจากสนามไฟฟ้า

เมื่อเลือกชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ เราจะพิจารณาคุณลักษณะหลักสองประการดังนี้:

สัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุถาวรแบบไม่มีขั้วในแผนภาพแสดงไว้ในรูปที่ 1 1, ก. สำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบขั้วจะมีการระบุขั้วบวกเพิ่มเติม - รูปที่ 1 1,ข.

วิธีการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ

การเขียนตัวเก็บประจุช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนความจุรวมหรือแรงดันไฟฟ้าในการทำงานได้ คุณสามารถใช้วิธีการเชื่อมต่อต่อไปนี้:

• ตามลำดับ;
• ขนาน;
• ผสม

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุดังแสดงในรูป 1, ค. การเชื่อมต่อนี้ใช้เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในการทำงานเป็นหลัก ความจริงก็คือไดอิเล็กทริกของแต่ละองค์ประกอบตั้งอยู่ด้านหลังดังนั้นด้วยการเชื่อมต่อนี้แรงดันไฟฟ้าจึงเพิ่มขึ้น

ความจุรวมองค์ประกอบที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร ซึ่งสำหรับส่วนประกอบทั้งสามจะมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 1 1 อี

หลังจากแปลงเป็นรูปแบบที่คุ้นเคยมากขึ้นสำหรับเราแล้ว สูตรจะอยู่ในรูปของรูปที่ 1, ฉ.

หากส่วนประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมมีความสามารถเท่ากัน การคำนวณจะง่ายขึ้นอย่างมาก ในกรณีนี้ ค่ารวมสามารถกำหนดได้โดยการหารค่าขององค์ประกอบหนึ่งด้วยตัวเลข ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการทราบว่าความจุเป็นเท่าใดเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุขนาด 100 μF สองตัวต่ออนุกรมกัน ค่านี้สามารถคำนวณได้โดยการหาร 100 μF ด้วยสอง นั่นคือความจุรวมคือ 50 μF

ลดความซับซ้อนให้มากที่สุด การคำนวณส่วนประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมอนุญาตให้ใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์ซึ่งสามารถพบได้บนอินเทอร์เน็ตโดยไม่มีปัญหาใด ๆ

การเชื่อมต่อแบบขนาน

การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวเก็บประจุแสดงไว้ในรูปที่ 1 1, g. ด้วยการเชื่อมต่อนี้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานจะไม่เปลี่ยนแปลงและเพิ่มความจุ ดังนั้นเพื่อให้ได้แบตเตอรี่ความจุสูงจึงใช้การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน คุณไม่จำเป็นต้องมีเครื่องคิดเลขในการคำนวณกำลังการผลิตรวม เนื่องจากสูตรมีรูปแบบที่ง่ายที่สุด:

ผลรวม C = C 1 + C 2 + C 3

เมื่อประกอบแบตเตอรี่เพื่อสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟส มักใช้การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า นี่เป็นเพราะความจุขนาดใหญ่ขององค์ประกอบประเภทนี้และเวลาเริ่มต้นสั้นของมอเตอร์ไฟฟ้า โหมดการทำงานของส่วนประกอบอิเล็กโทรไลต์นี้เป็นที่ยอมรับ แต่คุณควรเลือกองค์ประกอบที่มีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดอย่างน้อยสองเท่าของแรงดันไฟหลัก

รวมแบบผสม

การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวเก็บประจุ - การรวมกันของการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม.

ตามแผนผังแล้วโซ่ดังกล่าวอาจดูแตกต่างออกไป เป็นตัวอย่าง ให้พิจารณาแผนภาพที่แสดงในรูปที่ 1 1, d. แบตเตอรี่ประกอบด้วยหกองค์ประกอบโดยที่ C1, C2, C3 เชื่อมต่อแบบขนานและ C4, C5, C6 เชื่อมต่อแบบอนุกรม

แรงดันไฟฟ้าในการทำงานสามารถกำหนดได้โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด C4, C5, C6 และแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานตัวใดตัวหนึ่ง หากองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบขนานมีแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน จะต้องคำนวณส่วนที่เล็กกว่าของทั้งสาม

ในการกำหนดความจุรวมวงจรจะแบ่งออกเป็นส่วนที่มีการเชื่อมต่อองค์ประกอบเดียวกันโดยทำการคำนวณสำหรับส่วนเหล่านี้หลังจากนั้นจึงกำหนดค่าทั้งหมด

สำหรับโครงการของเรา ลำดับการคำนวณมีดังนี้:

1. เรากำหนดความจุขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบขนานและแสดงเป็น C 1-3
2. เราคำนวณความจุขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม C 4-6
3. ในขั้นตอนนี้คุณสามารถวาดวงจรสมมูลแบบง่ายซึ่งมีสององค์ประกอบแทนองค์ประกอบหกรายการ - C 1-3 และ C 4-6 องค์ประกอบของวงจรเหล่านี้เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม ยังคงต้องคำนวณการเชื่อมต่อและเราจะได้สิ่งที่ต้องการ

ในชีวิต ความรู้โดยละเอียดเกี่ยวกับการเชื่อมต่อแบบผสมจะมีประโยชน์กับนักวิทยุสมัครเล่นเท่านั้น

ในวิศวกรรมไฟฟ้า มีตัวเลือกมากมายสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรมหรือแบบผสม ขึ้นอยู่กับความต้องการของวงจร มาดูพวกเขากันดีกว่า

การเชื่อมต่อแบบขนาน

การเชื่อมต่อแบบขนานนั้นมีลักษณะเฉพาะคือแผ่นตัวเก็บประจุไฟฟ้าทั้งหมดเชื่อมต่อกับจุดสวิตชิ่งและสร้างแบตเตอรี่ ในกรณีนี้เมื่อทำการชาร์จตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะมีประจุไฟฟ้าต่างกันโดยมีปริมาณพลังงานที่จ่ายเท่ากัน

รูปแบบการติดตั้งแบบขนาน

ความจุสำหรับการติดตั้งแบบขนานคำนวณจากความจุของตัวเก็บประจุทั้งหมดในวงจร ในกรณีนี้ ปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับองค์ประกอบสองขั้วทั้งหมดของวงจรสามารถคำนวณได้โดยการรวมปริมาณพลังงานที่วางไว้ในตัวเก็บประจุแต่ละตัว วงจรทั้งหมดที่เชื่อมต่อด้วยวิธีนี้จะคำนวณเป็นเครือข่ายสองเทอร์มินัลเดียว

CTOT = C 1 + C 2 + C 3

ไดอะแกรม - แรงดันไฟฟ้าบนไดรฟ์

ต่างจากการเชื่อมต่อแบบดาวตรงที่ใช้แรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับเพลตของตัวเก็บประจุทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ในแผนภาพด้านบน เราจะเห็นว่า:

วี AB = วี C1 = วี C2 = วี C3 = 20 โวลต์

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

ที่นี่เฉพาะหน้าสัมผัสของตัวเก็บประจุตัวแรกและตัวสุดท้ายเท่านั้นที่เชื่อมต่อกับจุดสวิตช์

ไดอะแกรม – ไดอะแกรมการเชื่อมต่อแบบอนุกรม

ลักษณะสำคัญของวงจรคือพลังงานไฟฟ้าจะไหลไปในทิศทางเดียวซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าในตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะเท่ากัน ในวงจรดังกล่าว สำหรับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแต่ละเครื่อง โดยไม่คำนึงถึงความจุ จะมีการสะสมพลังงานที่ส่งผ่านเท่ากัน คุณต้องเข้าใจว่าแต่ละรายการอยู่ในการติดต่อตามลำดับกับรายการถัดไปและก่อนหน้า ซึ่งหมายความว่าความจุของประเภทลำดับสามารถทำซ้ำได้ด้วยพลังงานของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลใกล้เคียง

สูตรที่สะท้อนถึงการพึ่งพากระแสในการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุมีดังนี้:

i = i c 1 = i c 2 = i c 3 = i c 4 นั่นคือกระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะเท่ากัน

ดังนั้นไม่เพียงแต่ความแรงของกระแสไฟฟ้าจะเท่าเดิมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประจุไฟฟ้าด้วย ตามสูตรนี้กำหนดเป็น:

จำนวน Q = Q 1 = Q 2 = Q 3

และนี่คือวิธีการกำหนดความจุรวมของตัวเก็บประจุในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม:

1/C รวม = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3

วิดีโอ: วิธีเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานและแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อแบบผสม

แต่ก็ควรพิจารณาว่าในการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุต่าง ๆ จำเป็นต้องคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายด้วย สำหรับเซมิคอนดักเตอร์แต่ละตัว ตัวบ่งชี้นี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความจุขององค์ประกอบ เป็นไปตามนั้นแต่ละกลุ่มของ biterminal ของเซมิคอนดักเตอร์ความจุขนาดเล็กจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อทำการชาร์จ และในทางกลับกัน ความจุไฟฟ้าขนาดใหญ่จะต้องการชาร์จน้อยลง

โครงการ: การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวเก็บประจุ

นอกจากนี้ยังมีการเชื่อมต่อแบบผสมของตัวเก็บประจุสองตัวขึ้นไป ที่นี่ พลังงานไฟฟ้าจะถูกกระจายไปพร้อมๆ กันโดยใช้การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ในวงจร วงจรนี้มีหลายส่วนซึ่งมีการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันของเครือข่ายแบบควบแน่นสองขั้ว กล่าวอีกนัยหนึ่งวงจรหนึ่งเชื่อมต่อแบบขนานส่วนอีกวงจรเป็นแบบอนุกรม วงจรไฟฟ้านี้มีข้อดีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับวงจรแบบเดิม:

1. สามารถใช้งานได้ทุกวัตถุประสงค์: เชื่อมต่อมอเตอร์ไฟฟ้า อุปกรณ์เครื่องจักร อุปกรณ์วิทยุ
2. การคำนวณอย่างง่าย สำหรับการติดตั้งวงจรทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนต่าง ๆ ของวงจรซึ่งคำนวณแยกกัน
3. คุณสมบัติของส่วนประกอบจะไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าหรือความแรงของกระแสไฟฟ้า สิ่งนี้สำคัญมากเมื่อทำงานกับเครือข่ายสองเทอร์มินัลที่ตรงกันข้าม ความจุไฟฟ้าจะคงที่ที่แรงดันไฟฟ้าคงที่ แต่ศักย์ไฟฟ้าจะแปรผันตามประจุ
4. หากคุณต้องการประกอบเครือข่ายสองเทอร์มินัลแบบเซมิคอนดักเตอร์ที่ไม่ใช่ขั้วหลายเครือข่ายจากเครือข่ายแบบโพลาร์ คุณจะต้องใช้เครือข่ายสองขั้วเดี่ยวหลายเครือข่ายและเชื่อมต่อในลักษณะหลังชนหลัง (สามเหลี่ยม) ลบเป็นลบ และบวกเป็นบวก ดังนั้น ด้วยการเพิ่มความจุ หลักการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์แบบไบโพลาร์จึงเปลี่ยนไป