Esquemas de conexión de condensadores: paralelo, serie. Conexión de condensadores: una guía para principiantes Cálculo de conexión de condensadores en línea

Una conexión en serie se refiere a casos en los que dos o más elementos tienen forma de cadena, y cada uno de ellos está conectado entre sí en un solo punto. ¿Por qué los condensadores se colocan de esta manera? ¿Cómo hacer esto correctamente? ¿Qué necesita saber? ¿Qué características tiene en la práctica la conexión en serie de condensadores? ¿Cuál es la fórmula del resultado?

¿Qué necesitas saber para una conexión correcta?

Por desgracia, aquí no todo es tan fácil de hacer como parece. Muchos principiantes piensan que si el dibujo esquemático dice que se necesita un elemento de 49 microfaradios, entonces basta con tomarlo e instalarlo (o reemplazarlo por uno equivalente). Pero seleccionar los parámetros necesarios es difícil incluso en un taller profesional. ¿Y qué hacer si no cuentas con los elementos necesarios? Digamos que existe una situación así: se necesita un condensador de 100 microfaradios, pero hay varios condensadores de 47 microfaradios y no siempre es posible instalarlos. ¿Ir al mercado de la radio por un condensador? No es necesario. Bastará con conectar un par de elementos. Hay dos métodos principales: conexión en serie y en paralelo de condensadores. Ese es el primero del que hablaremos. Pero si hablamos de la conexión en serie de la bobina y el condensador, entonces no hay problemas especiales.

¿Por qué hacen esto?

Cuando se realicen tales manipulaciones con ellos, las cargas eléctricas en las placas de los elementos individuales serán iguales: KE = K 1 = K 2 = K 3. KE - capacitancia final, K - valor de transmisión del condensador. ¿Porqué es eso? Cuando se suministran cargas desde la fuente de energía a las placas externas, se puede transferir un valor a las placas internas, que es el valor del elemento con los parámetros más pequeños. Es decir, si toma un condensador de 3 µF y luego lo conecta a 1 µF, el resultado final será 1 µF. Eso sí, en el primero se puede observar un valor de 3 µF. Pero el segundo elemento no podrá pasar tanto y cortará todo lo que sea mayor que el valor requerido, dejando una gran capacitancia en el capacitor original. Veamos lo que se debe calcular al conectar condensadores en serie. Fórmula:

• OE - capacidad total;
• norte - voltaje;
• KE - capacidad final.

¿Qué más necesitas saber para conectar condensadores correctamente?

Para empezar, no olvides que además de capacidad, también tienen tensión nominal. ¿Por qué? Cuando se realiza una conexión en serie, el voltaje se distribuye inversamente proporcional a sus capacitancias entre sí. Por lo tanto, tiene sentido utilizar este enfoque sólo en los casos en que cualquier condensador pueda proporcionar los parámetros operativos mínimos requeridos. Si se utilizan elementos que tienen la misma capacitancia, el voltaje entre ellos se dividirá en partes iguales. También una palabra de precaución con respecto a los condensadores electrolíticos: cuando trabaje con ellos, controle siempre cuidadosamente su polaridad. Porque si se ignora este factor, la conexión en serie de condensadores puede provocar una serie de efectos indeseables. Y es bueno que todo se limite únicamente a la descomposición de estos elementos. Recuerde que los capacitores almacenan corriente, y si algo sale mal, dependiendo del circuito, puede ocurrir un precedente que provocará que otros componentes del circuito fallen.

Corriente en conexión en serie.

Debido a que solo tiene una ruta de flujo posible, tendrá el mismo valor para todos los capacitores. En este caso, el importe del cargo acumulado tiene el mismo valor en todas partes. No depende de la capacidad. Mire cualquier diagrama de una conexión en serie de condensadores. La cara derecha del primero se conecta con la izquierda del segundo y así sucesivamente. Si se utiliza más de 1 elemento, algunos de ellos quedarán aislados del circuito general. Por tanto, el área efectiva de las placas se vuelve más pequeña y es igual a los parámetros del condensador más pequeño. ¿Qué fenómeno físico subyace a este proceso? El hecho es que tan pronto como un condensador se llena con una carga eléctrica, deja de pasar corriente. Y entonces no puede fluir por toda la cadena. En este caso, los condensadores restantes tampoco podrán cargarse.

Caída de voltaje y capacitancia total.

Cada elemento disipa un poco la tensión. Considerando que la capacidad es inversamente proporcional a ella, cuanto menor sea mayor será la caída. Como se mencionó anteriormente, los capacitores conectados en serie tienen la misma carga eléctrica. Por lo tanto, al dividir todas las expresiones por el valor total, se puede obtener una ecuación que muestra la capacidad total. Aquí es donde la conexión en serie y en paralelo de condensadores son muy diferentes.

Ejemplo 1

Utilicemos las fórmulas presentadas en el artículo y calculemos varios problemas prácticos. Entonces tenemos tres condensadores. Su capacitancia es: C1 = 25 µF, C2 = 30 µF y C3 = 20 µF. Están conectados en serie. Es necesario encontrar su capacidad total. Usamos la ecuación correspondiente 1/C: 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. Convertimos a microfaradios y la capacitancia total del condensador cuando se conecta en serie (y el grupo en este caso se considera un elemento) es de aproximadamente 8,11 μF.

Ejemplo No. 2

Resolvamos un problema más para consolidar nuestro trabajo. Hay 100 condensadores. La capacidad de cada elemento es de 2 μF. Es necesario determinar su capacidad total. Es necesario multiplicar su número por la característica: 100*2=200 µF. Entonces, la capacitancia total del capacitor cuando se conecta en serie es de 200 microfaradios. Como puedes ver, nada complicado.

Conclusión

Así, trabajamos en los aspectos teóricos, analizamos las fórmulas y características de la conexión correcta de condensadores (en serie) e incluso resolvimos varios problemas. Me gustaría recordar a los lectores que no pierdan de vista la influencia de la tensión nominal. También es deseable que se seleccionen elementos del mismo tipo (mica, cerámica, papel metálico, película). Entonces, la conexión en serie de condensadores puede brindarnos el mayor efecto beneficioso.

Se pueden conectar entre sí de varias maneras. En todos los casos, es posible encontrar la capacitancia de algún capacitor equivalente, que pueda reemplazar una serie de capacitores interconectados.

Para un capacitor equivalente, se cumple la siguiente condición: si el voltaje suministrado a las placas de un capacitor equivalente es igual al voltaje suministrado a los terminales externos de un grupo de capacitores, entonces el capacitor equivalente acumulará la misma carga que el grupo. de condensadores.

Conexión en paralelo de condensadores.

En la Fig. La figura 1 muestra una conexión en paralelo de varios condensadores. En este caso, los voltajes suministrados a los capacitores individuales son los mismos: U1 = U2 = U3 = U. Las cargas en las placas de los capacitores individuales: Q1 = C1U, Q 2 = C 2U, Q 3 = C 3U, y la carga recibida de la fuente Q = Q1 + Q2 + Q3.

Arroz. 1. Diagrama de conexión en paralelo de condensadores.

Capacitancia total de un capacitor equivalente:

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

es decir, cuando los capacitores se conectan en paralelo, la capacitancia total es igual a la suma de las capacitancias de los capacitores individuales.

Arroz. 2. Métodos para conectar condensadores.

Conexión en serie de condensadores.

Cuando los capacitores se conectan en serie (Fig. 3), las cargas eléctricas en las placas de los capacitores individuales son iguales en magnitud: Q1 = Q2 = Q3 = Q

De hecho, desde una fuente de energía, las cargas se suministran solo a las placas externas de la cadena de capacitores, y en las placas internas interconectadas de capacitores adyacentes, solo se produce una transferencia de la misma magnitud de carga de una placa a otra (la inducción electrostática es observado), por lo tanto aparecen en ellos cantidades iguales y cargas eléctricas opuestas.

Arroz. 3. Diagrama de conexión en serie de condensadores.

Los voltajes entre las placas de los capacitores individuales cuando se conectan en serie dependen de las capacitancias de los capacitores individuales: U1 = Q/C1, U1 = Q/C 2, U1 = Q/C 3 y el voltaje total U = U1 + U2. + U3

La capacitancia total de un capacitor equivalente (equivalente) es C = Q / U = Q / (U1 + U2 + U3), es decir, cuando los capacitores están conectados en serie, el recíproco de la capacitancia total es igual a la suma de los recíprocos de las capacitancias de los condensadores individuales.

Las fórmulas para capacitancias equivalentes son similares a las fórmulas para conductividades equivalentes.

Ejemplo 1. Tres condensadores, cuyas capacidades C1 = 20 μF, C2 = 25 μF y C3 = 30 μF, están conectados en serie; es necesario determinar la capacitancia total.

La capacitancia total se determina a partir de la expresión 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/20 + 1/25 + 1/30 = 37/300, de donde C = 8,11 μF.

Ejemplo 2. Se conectan en paralelo 100 condensadores con una capacidad de 2 μF cada uno. Determine la capacidad total. Capacitancia total C = 100 Sc = 200 microfaradios.

Los condensadores, al igual que las resistencias, se pueden conectar en serie o en paralelo. Consideremos la conexión de condensadores: para qué sirve cada uno de los circuitos y sus características finales.

Este esquema es el más común. En él, las placas del condensador están conectadas entre sí, formando una capacitancia equivalente igual a la suma de las capacitancias conectadas.

Al conectar condensadores electrolíticos en paralelo, es necesario que los terminales de la misma polaridad estén conectados entre sí.

La peculiaridad de esta conexión es voltaje igual en todos los capacitores conectados. La tensión nominal de un grupo de condensadores conectados en paralelo es igual a la tensión de funcionamiento del grupo de condensadores para el cual es mínima.

Las corrientes que fluyen a través de los condensadores del grupo son diferentes: una corriente mayor fluirá a través de un condensador con una capacitancia mayor.

En la práctica, se utiliza una conexión en paralelo para obtener una capacitancia del tamaño requerido cuando queda fuera del rango producido por la industria o no encaja en una serie estándar de capacitores. En los sistemas de control del factor de potencia (cos ϕ), el cambio de capacitancia se produce debido a la conexión o desconexión automática de condensadores en paralelo.

En una conexión en serie, las placas del condensador están conectadas entre sí formando una cadena. Las placas exteriores están conectadas a la fuente y la misma corriente fluye a través de todos los condensadores del grupo.

La capacitancia equivalente de los capacitores conectados en serie está limitada a la capacitancia más pequeña del grupo. Esto se debe al hecho de que tan pronto como esté completamente cargado, la corriente se detendrá. Puede calcular la capacitancia total de dos capacitores conectados en serie usando la fórmula

Pero el uso de una conexión en serie para obtener capacidades nominales no estándar no es tan común como una conexión en paralelo.

En una conexión en serie, la tensión de alimentación se distribuye entre los condensadores del grupo. Esto le permite obtener un banco de condensadores diseñado para voltaje más alto que la tensión nominal de sus componentes. Por lo tanto, los bloques que pueden soportar altos voltajes se fabrican a partir de condensadores pequeños y baratos.

Otro campo de aplicación de la conexión en serie de condensadores está relacionado con la redistribución de tensiones entre ellos. Si las capacitancias son iguales, el voltaje se divide por la mitad; si no, el voltaje en un capacitor con mayor capacitancia es mayor. Un dispositivo que funciona según este principio se llama divisor de voltaje capacitivo.

Conexión mixta de condensadores.

Estos circuitos existen, pero en dispositivos especiales que requieren una alta precisión para obtener el valor de capacitancia, así como para su ajuste preciso.

En ingeniería eléctrica, existen varias opciones para conectar elementos eléctricos. En particular, existe una conexión en serie, paralelo o mixta de condensadores, dependiendo de las necesidades del circuito. Mirémoslos.

Coneccion paralela

Una conexión en paralelo se caracteriza por el hecho de que todas las placas de los condensadores eléctricos están conectadas a los puntos de conmutación y forman baterías. En este caso, al cargar los condensadores, cada uno de ellos tendrá un número diferente de cargas eléctricas con la misma cantidad de energía suministrada.

Esquema de montaje paralelo

La capacitancia para instalación en paralelo se calcula en función de las capacitancias de todos los capacitores del circuito. En este caso, la cantidad de energía eléctrica suministrada a todos los elementos bipolares individuales del circuito se puede calcular sumando la cantidad de energía colocada en cada condensador. Todo el circuito conectado de esta manera se calcula como una red de dos terminales.

Ctot = C 1 + C 2 + C 3

Diagrama: voltaje en los variadores

A diferencia de una conexión en estrella, se aplica el mismo voltaje a las placas de todos los condensadores. Por ejemplo, en el diagrama de arriba vemos que:

V AB = V C1 = V C2 = V C3 = 20 voltios

Conexión en serie

Aquí sólo los contactos del primer y último condensador están conectados a los puntos de conmutación.

Diagrama – diagrama de conexión en serie

La característica principal del circuito es que la energía eléctrica fluirá en una sola dirección, lo que significa que la corriente en cada uno de los condensadores será la misma. En dicho circuito, para cada dispositivo de almacenamiento, independientemente de su capacidad, se garantizará una acumulación igual de energía que pasa. Debe comprender que cada uno de ellos está en contacto secuencial con el anterior y el siguiente, lo que significa que la capacidad del tipo secuencial puede ser reproducida por la energía del dispositivo de almacenamiento vecino.

La fórmula que refleja la dependencia de la corriente de la conexión de los condensadores es la siguiente:

i = i c 1 = i c 2 = i c 3 = i c 4, es decir, las corrientes que pasan por cada condensador son iguales entre sí.

En consecuencia, no solo la intensidad de la corriente será la misma, sino también la carga eléctrica. Según la fórmula, esto se define como:

Q total = Q 1 = Q 2 = Q 3

Y así es como se determina la capacitancia total total de los condensadores en una conexión en serie:

1/C total = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3

Video: cómo conectar condensadores en paralelo y en serie.

Conexión mixta

Pero vale la pena considerar que para conectar diferentes condensadores, es necesario tener en cuenta el voltaje de la red. Para cada semiconductor, este indicador diferirá según la capacitancia del elemento. De ello se deduce que los grupos individuales de biterminales semiconductores de pequeña capacidad se harán más grandes durante la carga y, por el contrario, una capacitancia eléctrica de gran tamaño requerirá menos carga.

Esquema: conexión mixta de condensadores.

También existe una conexión mixta de dos o más condensadores. Aquí, la energía eléctrica se distribuye simultáneamente mediante conexiones en paralelo y en serie de celdas electrolíticas en un circuito. Este circuito tiene varios tramos con diferentes conexiones de redes condensadoras de dos terminales. En otras palabras, en uno el circuito está conectado en paralelo, en el otro, en serie. Este circuito eléctrico tiene una serie de ventajas respecto a los tradicionales:

1. Se puede utilizar para cualquier propósito: conectar un motor eléctrico, equipos de máquinas, equipos de radio;
2. Cálculo sencillo. Para la instalación, todo el circuito se divide en secciones separadas del circuito, que se calculan por separado;
3. Las propiedades de los componentes no cambian independientemente de los cambios en el campo electromagnético o la intensidad de la corriente. Esto es muy importante cuando se trabaja con redes de dos terminales opuestas. La capacitancia es constante a un voltaje constante, pero el potencial es proporcional a la carga;
4. Si necesita ensamblar varias redes semiconductoras de dos terminales no polares a partir de redes polares, entonces debe tomar varias redes unipolares de dos terminales y conectarlas espalda con espalda (triángulo). Menos a menos y más a más. Así, al aumentar la capacitancia, cambia el principio de funcionamiento de un semiconductor bipolar.

Contenido:

Los circuitos en ingeniería eléctrica constan de elementos eléctricos en los que los métodos de conexión de condensadores pueden ser diferentes. Debe comprender cómo conectar correctamente un condensador. Las secciones individuales del circuito con condensadores conectados se pueden reemplazar con un elemento equivalente. Reemplazará una serie de capacitores, pero se debe cumplir una condición obligatoria: cuando el voltaje suministrado a las placas de un capacitor equivalente es igual al voltaje en la entrada y salida del grupo de capacitores que se reemplaza, entonces la carga en el El condensador será el mismo que el del grupo de condensadores. Para comprender la cuestión de cómo conectar un condensador en cualquier circuito, consideremos los tipos de conexión.

Conexión en paralelo de condensadores en un circuito.

La conexión en paralelo de condensadores es cuando todas las placas están conectadas a los puntos de conmutación del circuito, formando un banco de condensadores.

La diferencia de potencial en las placas de los dispositivos de almacenamiento de capacitancia será la misma, ya que todos se cargan desde la misma fuente de corriente. En este caso, cada condensador de carga tiene su propia carga con la misma cantidad de energía suministrada.

Los condensadores paralelos, un parámetro general para la cantidad de carga de la batería de almacenamiento resultante, se calculan como la suma de todas las cargas colocadas en cada condensador, porque la carga de cada condensador no depende de la carga de otro condensador incluido en el grupo de condensadores. conectados en paralelo al circuito.

Cuando los capacitores se conectan en paralelo, la capacitancia es igual a:

De la fórmula presentada podemos concluir que todo el grupo de variadores puede considerarse como un condensador equivalente a ellos.

Los condensadores conectados en paralelo tienen un voltaje:

Conexión en serie de condensadores en un circuito.

Cuando se realiza una conexión en serie de condensadores en un circuito, parece una cadena de dispositivos de almacenamiento capacitivo, donde la placa del primer y último dispositivo de almacenamiento capacitivo (condensador) está conectada a una fuente de corriente.

Conexión en serie de un condensador:

Cuando los condensadores se conectan en serie, todos los dispositivos de esta sección consumen la misma cantidad de electricidad, porque la primera y la última placa de los dispositivos de almacenamiento están involucradas en el proceso, y las placas 2, 3 y otras hasta N se cargan por influencia. Por esta razón, la carga de la placa 2 del dispositivo de almacenamiento de capacitancia tiene el mismo valor que la carga de la placa 1, pero tiene el signo opuesto. La carga del disco de accionamiento 3 es igual al valor de carga del disco 2, pero también con el signo opuesto; todos los accionamientos siguientes tienen un sistema de carga similar.

Fórmula para encontrar carga en un capacitor, diagrama de conexión del capacitor:

Cuando los condensadores se conectan en serie, el voltaje en cada dispositivo de almacenamiento de capacitancia será diferente, ya que al cargar la misma cantidad de energía eléctrica intervienen diferentes capacitancias. La dependencia de la capacitancia del voltaje es la siguiente: cuanto menor es, mayor voltaje se debe aplicar a las placas impulsoras para cargarlo. Y el valor inverso: cuanto mayor es la capacidad de almacenamiento, menos voltaje se requiere para cargarlo. Podemos concluir que la capacitancia de los variadores conectados en serie influye en el voltaje en las placas: cuanto menor es, más voltaje se requiere y, además, los variadores de alta capacidad requieren menos voltaje.

La principal diferencia entre la conexión en serie de dispositivos de almacenamiento de capacitancia es que la electricidad fluye en una sola dirección, lo que significa que en cada dispositivo de almacenamiento de capacitancia de la batería apilada la corriente será la misma. Este tipo de conexiones de condensadores garantiza un almacenamiento de energía uniforme independientemente de la capacidad de almacenamiento.

Un grupo de dispositivos de almacenamiento de capacitancia también se puede considerar en el diagrama como un dispositivo de almacenamiento equivalente, cuyas placas se alimentan con un voltaje determinado por la fórmula:

La carga del dispositivo de almacenamiento común (equivalente) de un grupo de dispositivos de almacenamiento capacitivos en una conexión en serie es igual a:

El valor general de la capacitancia de los condensadores conectados en serie corresponde a la expresión:

Inclusión mixta de dispositivos de almacenamiento capacitivos en un circuito.

Los especialistas denominan conexión mixta a la conexión en paralelo y en serie de condensadores en una de las secciones del circuito.

Sección del circuito de dispositivos de almacenamiento de capacidad mixtos conectados:

La conexión mixta de condensadores en un circuito se calcula en un orden determinado, que se puede representar de la siguiente manera:

• el circuito está dividido en secciones que son fáciles de calcular, se trata de una conexión en serie y en paralelo de condensadores;
• calculamos la capacitancia equivalente para un grupo de capacitores conectados en serie en una sección de conexión en paralelo;
• encontramos la capacidad equivalente en una sección paralela;
• cuando se determinen las capacidades de almacenamiento equivalentes, se recomienda volver a dibujar el diagrama;
• Se calcula la capacidad de los dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica resultantes después del encendido secuencial.

Los dispositivos de almacenamiento de capacitancia (redes de doble terminal) se conectan al circuito de diferentes maneras, lo que proporciona varias ventajas para resolver problemas eléctricos en comparación con los métodos tradicionales de conexión de capacitores:

1. Se utiliza para conectar motores eléctricos y otros equipos en talleres, en dispositivos de ingeniería de radio.
2. Simplificando el cálculo de los valores del circuito eléctrico. La instalación se realiza en secciones separadas.
3. Las propiedades técnicas de todos los elementos no cambian cuando cambian la intensidad de la corriente y el campo magnético; esto se utiliza para encender diferentes dispositivos de almacenamiento. Se caracteriza por un valor constante de capacitancia y voltaje, y la carga es proporcional al potencial.

Conclusión

Se utilizan varios tipos de inclusión de condensadores en un circuito para resolver problemas eléctricos, en particular, para obtener dispositivos de almacenamiento polares a partir de varias redes no polares de dos terminales. En este caso, la solución sería conectar un grupo de dispositivos de almacenamiento de capacitancia unipolares mediante un método antiparalelo (triángulo). En este circuito, menos está conectado a menos y más está conectado a más. La capacidad de almacenamiento aumenta y el funcionamiento de la red de dos terminales cambia.

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