XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Конденсаторы (лат, Condenso - сгущать, уплотнять) относятся к массовым изделиям (деталям) электронной техники. Электрический конденсатор представляет собой два проводника (обкладки), разделенных диэлектриком или полупроводником. Конденсаторы применяются в радио-электронной аппаратуре в качестве деталей, обладающих сосредоточенной электрической емкостью. Конструкция конденсатора обеспечивает полное сосредоточение поля в промежутке между обкладками и его практически полное отсутствие в окружающем пространстве.

Классификация конденсаторов

По характеру изменения емкости все конденсаторыподразделяются на постоянные и переменные. У постоянных конденсаторов величина емкости (в пределах оговоренных значений) остается неизменной при эксплуатации в течение всего срока службы. У переменных конденcаторов конструкция позволяет изменять взаимное положение пластин и по заданному закону изменять величину их емкости в процессе регулировки аппаратуры после ее изготовления или ремонта, а также в процессе эксплуатации аппаратуры. Выделяют также подстроечные конденсаторы. Ихемкость изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры.

По материалу диэлектрика конденсаторы разделяют на следующие группы:

с газообразным (воздушным, вакуумным) диэлектриком;

керамические;

стеклянные;

стеклокерамические;

тонкопленочные с неорганическим диэлектриком (слюдяные, бумажные (фольговые и металлизированные));

тонкопленочные с органическим диэлектриком (полистирольные, полиэтилентерефталатные, поликарбонатные, полипропиленовые, фторопластовые, лакопленочные, комбинированные);

оксидные (электролитические, полупроводниковые, объемно-пористые);

с егнетокерамическим диэлектриком.

По назначению конденсаторы разделяют на следующие группы:

конденсаторы общего назначения;

прецизионные конденсаторы;

высокочастотные и импульсные конденсаторы;

высоковольтные конденсаторы;

переменные (подстроечные) конденсаторы.

Схемы соединения конденсаторов

Последовательное соединение конденсаторов

Если условно разделить выводы каждого из конденсаторов на первый и второй выводы последовательное соединение конденсаторов будет выполняется следующим образом: второй вывод первого конденсатора соединяется с первым выводом второго конденсатора, второй вывод второго конденсатора, соединяется с первым выводом третьего и так далее. Таким образом мы получим группу (блок) последовательно соединенных конденсаторов с двумя свободными выводами — первым выводом первого конденсатора в блоке и вторым выводом последнего конденсатора, через которые данный конденсаторный блок и подключается в электрическую цепь.

Схема последовательного соединения конденсаторов будет иметь следующий вид:

Рис. 1. Источник [2]

Фактически последовательное соединение конденсаторов имеет следующий вид:

Рис. 2. Источник [2]

При данной схеме соединения заряды на конденсаторах будут одинаковы:

Qобщ=Q1=Q2=Q3,

где: Q1, Q2, Q3 — соответственно заряд на первом, втором, третьем и т.д. конденсаторах

Напряжение на каждом конденсаторе при такой схеме зависит от его емкости:

U1=Q/C1; U2=Q/C2; U3=Q/C3, где:

U1, U2, U3 — соответственно напряжение на первом, втором, третьем конденсаторах

C1, C2, C3 — соответственно емкости первого, второго, третьего конденсаторов

При этом общее напряжение составит:

Uобщ=U1+U2+U3+…+Un

Рассчитать общую емкость конденсаторов при последовательном соединении можно по следующим формулам:

При последовательном соединении двух конденсаторов:

Собщ=(C1*C2)/(C1+C2)

При последовательном соединении трех и более конденсаторов:

1/Собщ=1/C1+1/C2+1/C3+…+1/Cn

Параллельное соединение конденсаторов

Если условно разделить выводы каждого из конденсаторов на первый и второй выводы параллельное соединение конденсаторов будет выполняется следующим образом: первые выводы всех конденсаторов соединяются в одну общую точку (условно — точка №1) вторые выводы всех конденсаторов соединяются в другую общую точку (условно — точка №2). В результате получается группа (блок) параллельно соединенных конденсаторов подключение которой к электрической цепи производится через условные точки №1 и №2.

Схема параллельного соединения конденсаторов будет иметь следующий вид:

Рис. 3

Таким образом параллельное соединение конденсаторов будет иметь следующий вид:

Рис. 4. Источник [2]

При данной схеме напряжение на всех конденсаторах будет одинаково:

U=U1=U2=U3

Заряд же на каждом из конденсаторов будет зависеть от его емкости:

Q1=U*C1; Q2=U*C2; Q3=U*C3

При этом общий заряд цепи будет равен сумме зарядов всех параллельно подключенных конденсаторов:

Qобщ=Q1+Q2+Q3…+…Qn.

Рассчитать общую емкость конденсаторов при параллельном соединении можно по следующей формуле:

Собщ=C1+C2+C3+…+Cn

Смешанное соединение конденсаторов

Схема в которой присутствует две и более группы (блока) конденсаторов с различными схемами соединения называется схемой смешанного соединения конденсаторов.

Приведем пример такой схемы:

Рис. 5. Источник [2]

Для расчетов такие схемы условно разделяются на группы одинаково соединенных конденсаторов, после чего расчеты ведутся для каждой группы по формулам приведенным выше.

Литература

1. Виды конденсаторов и их применение. [Электронный ресурс]. URL:  https://www.joyta.ru/7933-vidy-kondensatorov-i-ix-primenenie (дата обращения: 21.12.2022)

2. Схемы соединения конденсаторов — расчет емкости. [Электронный ресурс]. URL:  https://elektroshkola.ru/elektrotexnicheskie-raschety/sxemy-soedineniya-kondensatorov-raschet-emkosti (дата обращения: 21.12.2022)

3. Классификация, основные электрические характеристики и параметры. [Электронный ресурс]. URL:  https://studfile.net/preview/1006333 (дата обращения: 21.12.2022)

Код для цитирования: Скопировать