+7(980)249-22-27
Кузовной ремонт автомобиля
Покраска в камере, полировка
Автозапчасти на заказКак узнать сколько микрофарад конденсатор нужен для двигателя
Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя
При подключении асинхронного трехфазного электродвигателя на 380 В в однофазную сеть на 220 В необходимо рассчитать емкость фазосдвигающего конденсатора, точнее двух конденсаторов - рабочего и пускового конденсатора. Онлайн калькулятор для расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя в конце статьи.
Как подключить асинхронный двигатель?
Подключение асинхронного двигателя осуществляется по двум схемам: треугольник (эффективнее для 220 В) и звезда (эффективнее для 380 В).
На картинке внизу статьи вы увидите обе эти схемы подключения. Здесь, я думаю, описывать подключение не стоит, т.к. это описано уже тысячу раз в Интернете.
Во основном, у многих возникает вопрос, какие нужны емкости рабочего и пускового конденсаторов.
Пусковой конденсатор
Ознакомьтесь также с этими статьями
Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз - рабочего конденсатора вполне хватает. Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле. Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.5, в данном калькуляторе используется 2.5.
При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.
Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?
Конденсатор используется неполярный, на напряжение не менее 400 В. Либо современный, специально на это рассчитанный (3-й рисунок), либо советский типа МБГЧ, МБГО и т.п. (рис.4).
Итак, для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя введите данные в форму ниже, эти данные вы найдете на шильдике электродвигателя, если данные неизвестны, то для расчета конденсатора можно использовать средние данные, которые подставлены в форму по умолчанию, но мощность электродвигателя нужно указать обязательно.
Онлайн калькулятор расчета емкости конденсатора
Советуем к прочтению другие наши статьи
Расчет емкости конденсатора22:
Емкостная Единица Емкости
Микрофарад (мкФ)
Микрофарад - это единица измерения емкости. Используйте один из приведенных ниже калькуляторов конвертации, чтобы конвертировать в другую единицу измерения, или читайте дальше, чтобы узнать больше о микрофарадах.
Микрофарад Конвертер калькуляторов
Выберите единицу емкости для преобразования.
единиц СИ
Сантиметр – Грамм – Секунды
Микрофарад Определение и использование
Микрофарад составляет 1/1 000 000 фарад, то есть емкость конденсатора с разностью потенциалов в один вольт, когда он заряжается одним кулоном электричества.
Микрофарад кратен Фараду, который является производной единицей СИ для емкости. В метрической системе «микро» является префиксом для 10 -6 . Микрофарады могут быть сокращены до мкФ, , например, 1 микрофарада может быть записана как 1 мкФ.
использует
Микрофарад обычно используется для измерения емкости в цепях переменного тока и звуковой частоты. Обычно в этих цепях используются конденсаторы емкостью от 0,01 мкФ до 100 мкФ.
Таблица преобразования измерений микрофарад
| микрофарады | фарады | нанофарады | пикофарады | Абфарадс | статфарады |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 мкФ | 0.000001 F | 1,000 нФ | 1 000 000 пФ | 0,000000000000001 abF | 898 755 stF |
| 2 мкФ | 0,000002 F | 2000 нФ | 2 000 000 пФ | 0.000000000000002 abF | 1,797,510 StF |
| 3 мкФ | 0,000003 F | 3000 нФ | 3 000 000 пФ | 0,000000000000003 abF | 2 696 266 СТФ |
| 4 мкФ | 0.000004 F | 4000 нФ | 4 000 000 пФ | 0,000000000000004 abF | 3,595,021 StF |
| 5 мкФ | 0,000005 F | 5000 нФ | 5 000 000 пФ | 0.000000000000005 abF | 4 493 776 stF |
| 6 мкФ | 0,000006 F | 6000 нФ | 6 000 000 пФ | 0,000000000000006 abF | 5 392 531 StF |
| 7 мкФ | 0.000007 F | 7000 нФ | 7 000 000 пФ | 0,000000000000007 abF | 6 291 287 stF |
| 8 мкФ | 0,000008 F | 8000 нФ | 8 000 000 пФ | 0.000000000000008 abF | 7 190 042 stF |
| 9 мкФ | 0,000009 F | 9 000 нФ | 9 000 000 пФ | 0,000000000000009 abF | 8,088,797 STF |
| 10 мкФ | 0.00001 F | 10000 нФ | 10 000 000 пФ | 0,00000000000001 abF | 8 987 552 stF |
| 11 мкФ | 0,000011 F | 11 000 нФ | 11 000 000 пФ | 0.00000000000101 abF | 9 886 307 StF |
| 12 мкФ | 0,000012 F | 12 000 нФ | 12 000 000 пФ | 0,000000000000012 abF | 10 785 063 stF |
| 13 мкФ | 0.000013 F | 13 000 нФ | 13 000 000 пФ | 0,000000000000013 abF | 11 683 818 СТФ |
| 14 мкФ | 0,000014 F | 14 000 нФ | 14 000 000 пФ | 0.000000000000014 abF | 12 582 573 stF |
| 15 мкФ | 0,000015 F | 15 000 нФ | 15 000 000 пФ | 0,000000000000015 abF | 13 481 328 StF |
| 16 мкФ | 0.000016 F | 16 000 нФ | 16 000 000 пФ | 0,000000000000016 abF | 14 380 084 stF |
| 17 мкФ | 0,000017 F | 17 000 нФ | 17 000 000 пФ | 0.0000000000017 abF | 15,278,839 STF |
| 18 мкФ | 0,000018 F | 18 000 нФ | 18 000 000 пФ | 0,000000000000018 abF | 16 177 594 stF |
| 19 мкФ | 0.000019 F | 19 000 нФ | 19 000 000 пФ | 0,000000000000019 abF | 176 349 стф |
| 20 мкФ | 0,00002 F | 20000 нФ | 20 000 000 пФ | 0.00000000000002 abF | 17 975 104 StF |
Вы также можете найти наши другие электрические калькуляторы полезными.
,Как найти размер конденсатора в кВАР & F для улучшения Pf
Привет! Очень важный урок ... Надеюсь, вы найдете его очень полезным, потому что я уже потратил два дня на подготовку этой статьи. Я думаю, что все те, кто отправлял сообщения и письма по этой теме, никогда больше не будут спрашивать, следуют ли они этим простым методам для расчета правильного размера конденсаторной батареи в кВАР и микрофарадах для коррекции и улучшения коэффициента мощности как в однофазной, так и в трехфазной схеме. фазовые цепи.Я думаю, что это слишком много.
Теперь давайте начнем ...
Рассмотрим следующие примеры.
Пример: 1
Трехфазный асинхронный двигатель мощностью 5 кВт имеет P.F (коэффициент мощности) с задержкой 0,75. Какой размер конденсатора в кВАР необходим для улучшения коэффициента мощности (коэффициент мощности) до 0,90?
Решение № 1 (с помощью простого табличного метода)
Вход двигателя = 5 кВт
Из таблицы, множитель для улучшения PF с 0.75–0,90 - это .398
Требуемый конденсатор кВАР для улучшения коэффициента мощности с 0,75 до 0,90
Требуемый конденсатор кВАР = кВт x Таблица 1 Множитель 0,75 и 0,90
= 5 кВт, x .398
= 1,99 кВАр
Номинальная мощность конденсаторов, подключенных к каждой фазе
1,99 / 3 = 0,663 кВАР
Решение № 2 (Классический метод расчета)
Вход двигателя = P = 5 кВт
Оригинал P.F = Cosθ 1 = 0,75
Окончательный P.F = Cosθ 2 = 0,90
θ 1 = Cos -1 = (0,75) = 41 ° 0,41; Tan θ 1 = Tan (41 ° .41) = 0,8819
θ 2 = Cos -1 = (0,90) = 25 ° .84; Tan θ 2 = Tan (25 ° .50) = 0,4843
Требуемый конденсатор кВАр для улучшения PF с 0,75 до 0,90
Требуемый конденсатор kVAR = P (Tan θ 1 - Tan θ 2 )
= 5 кВт (0,8819 - 0.4843)
= 1,99 кВАр
и номинал конденсаторов, подключенных на каждой фазе
1,99 / 3 = 0,663 кВАр
Таблицы (калибровка конденсаторов в кВАр и Фарадс для коррекции PF)
Следующие таблицы были подготовлены для упрощения расчета kVAR для улучшения коэффициента мощности. Размер конденсатора в кВАр - это кВт, умноженный на коэффициент в таблице, для улучшения от существующего коэффициента мощности к предлагаемому коэффициенту мощности.Проверьте другие примеры ниже.
Пример 2:
Генератор подает нагрузку в 650 кВт при КП (коэффициент мощности) 0,65. Какой размер конденсатора в кВАР необходим для повышения коэффициента мощности (F) до единицы (1)? И сколько еще кВт может обеспечить генератор переменного тока для той же нагрузки в кВА, когда улучшается P.F.
Решение № 1 (с помощью простого табличного метода)
Обеспечение кВт = 650 кВт
Из таблицы 1, множитель для улучшения PF с 0.65 к единице (1) равно 1,169
Требуемый конденсатор кВАР для улучшения PF с 0,65 до единицы (1)
Требуемый конденсатор кВАР = кВт x Таблица 1 Множитель 65 и 100
= 650 кВт x 1,169
= 759,85 кВАр
Мы знаем, что PF = Cosθ = кВт / кВА. , или
кВА = кВт / Cosθ
= 650 / 0,65 = 1000 кВА
Когда коэффициент мощности повышается до единицы (1)
Нет кВт = кВА x Cosθ
= 1000 x 1 = 1000 кВт
Следовательно увеличенная мощность, подаваемая генератором
1000 кВт - 650 кВт = 350 кВт
Решение № 2 (Классический метод расчета)
Мощность кВт = 650 кВт
Оригинал P.F = Cosθ 1 = 0,65
Окончательный P.F = Cosθ 2 = 1
θ 1 = Cos -1 = (0,65) = 49 ° .45; Tan θ 1 = Tan (41 ° .24) = 1,169
θ 2 = Cos -1 = (1) = 0 °; Tan θ 2 = Tan (0 °) = 0
Требуемый конденсатор кВАр для улучшения PF с 0,75 до 0,90
Требуемый конденсатор kVAR = P (Tan θ 1 - Tan θ 2 )
= 650 кВт ( 1,169–0)
= 759.85 кВАр
Как рассчитать требуемую стоимость конденсаторной батареи в кВАР и Фарадах?
(Как преобразовать фарады в кВАР и наоборот)
Пример: 3
Однофазный 400 В, 50 Гц, двигатель потребляет ток питания 50 А на ПФ (Коэффициент мощности) 0,6. Коэффициент мощности двигателя должен быть увеличен до 0,9 путем подключения конденсатора параллельно с ним.Рассчитайте необходимую емкость конденсатора в кВАР и Фарадах.
Решение .:
(1) Чтобы найти требуемую емкость Емкости в кВАр для улучшения PF с 0,6 до 0,9 (два метода) Метод таблицы)
Вход двигателя = P = V x I x Cosθ
= 400 В x 50A x 0,6
= 12 кВт
Из таблицы, множитель для улучшения PF с 0.От 60 до 0,90 - 0,849
Требуемый конденсатор кВАР для улучшения коэффициента мощности с 0,60 до 0,90
Требуемый конденсатор кВАР = кВт x Множитель таблицы 0,60 и 0,90
= 12 кВт x 0,849
= 10,188 кВАР
# 2 (Классический метод расчета)
Вход двигателя = P = V x I x Cosθ
= 400 В x 50A x 0,6
= 12 кВт
Фактически P.F = Cosθ 1 = 0,6
Требуется P.F = Cosθ 2 = 0,90
θ 1 = Cos -1 = (0,60) = 53 ° .13; Tan θ 1 = Tan (53 ° .13) = 1,3333
θ 2 = Cos -1 = (0,90) = 25 ° .84; Tan θ 2 = Tan (25 ° .50) = 0,4843
Требуется конденсатор кВАР для улучшения PF с 0,60 до 0,90
Требуемый конденсатор kVAR = P (Tan θ 1 - Tan θ 2 )
= 5 кВт (1,3333–0.4843)
= 10,188 кВАр
(2) Найти необходимую емкость Емкости в Фарадсто, чтобы улучшить PF с 0,6 до 0,9 (два метода)
Решение № 1 (с использованием простой формулы )
Мы уже рассчитали требуемую емкость конденсатора в кВАР, поэтому мы можем легко преобразовать ее в Фарады с помощью этой простой формулы
Требуемая емкость конденсатора в фарадах / микрофарадах
C = кВАР / (2 π f V 2 ) в микрофарадах
Установка значений в приведенной выше формуле
= (10.188kVAR) / (2 x π x 50 x 400 2 )
= 2,0268 x 10 -4
= 202,7 x 10 -6
= 202,7 мкФ
Решение № 2 (Простой метод расчета)
кВАР = 10.188… (i)
Мы знаем это;
I C = V / X C
, тогда как X C = 1/2 π FC
I C = V / (1/2 π FC)
I C = V 2 FC
= (400) x 2π x (50) x C
I C = 125663.7 x C
А,
кВАР = (V x I C ) / 1000… [кВАР = (V x I) / 1000]
= 400 x 125663,7 x C
I C = 50265,48 x C… (ii)
Уравнение Уравнения (i) и (ii) получаем
50265.48 x C = 10.188C
C = 10.188 / 50265.48
C = 2.0268 x 10 - 4
C = 202,7 x 10 -6
C = 202,7 мкФ
Пример 4
Какое значение емкости необходимо подключить параллельно с нагрузкой, потребляемой 1 кВт при 70% -ной задержке коэффициент мощности от источника 208 В, 60 Гц, чтобы поднять общий коэффициент мощности до 91%.
Решение:
Вы можете использовать метод таблиц или метод простых расчетов, чтобы найти требуемое значение емкости в Фарадах или кВАР, чтобы повысить коэффициент мощности от 0,71 до 0,97. Таким образом, я использовал табличный метод в этом случае.
P = 1000 Вт
Фактический коэффициент мощности = Cosθ 1 = 0,71
Требуемый коэффициент мощности = Cosθ 2 = 0,97
Из таблицы, множитель для улучшения PF с 0,71 до 0.97 - 0,783
Требуемый конденсатор кВАР для улучшения коэффициента мощности с 0,71 до 0,97
Требуемый конденсатор кВАР = кВт x Множитель таблицы 0,71 и 0,97
= 1 кВт x 0,783
= 783 ВАР (требуемая величина емкости 9 кВАр)
Ток в конденсаторе =
I C = Q C / V
= 783/208
= 3.76A
и
X C = V / I C
= 208/3.76 = 55,25 Ом
C = 1 / (2 πf X C )
C = 1 (2 π x 60 x 55,25)
C = 48 мкФ (требуемое значение емкости в фарадах)
Полезная информация:
Важные формулы, которые используются для расчета улучшения коэффициента мощности, а также в приведенном выше расчете
Мощность в ваттах
кВт = кВА х Cosθ
кВт = л.с. x 0,746 или (HP x 0,746) / КПД… (HP = мощность двигателя)
кВт = √ (кВА 2 - кВАр 2 )
кВт = P = VI Cosθ… (однофазный)
кВт = P = √3x V x I Cosθ… (трехфазный)
Видимая мощность в ВА
кВА = √ (кВт 2 + кВАр 2 )
кВА = кВт / Cosθ
Реактивная мощность в ВА
кВАр = √ (кВА 2 - кВт 2 )
кВАр = C x (2 π f V 2 )
Коэффициент мощности (от 0.1 - 1)
Коэффициент мощности = Cosθ = P / VI… (однофазный)
Коэффициент мощности = Cosθ = P / (√3x V x I)… (Трехфазный)
Коэффициент мощности = Cosθ = кВт / кВА… (Как однофазные, так и трехфазные)
Коэффициент мощности = Cosθ = R / Z… (сопротивление / импеданс)
X C = 1 / (2 π f C)… (X C = емкостное сопротивление)
I C = V / X C … (I = V / R)
Требуемая емкость конденсатора в Фарадах / Микрофарадах
C = кВАр / (2 π f V 2 ) в микрофарад
Требуемая емкость конденсатора в кВАР
кВАр = C x (2 π f V 2 )
Вы можете читать больше:
Введите свой адрес электронной почты для получения последних обновлений, таких как выше одного!
.конденсаторов - learn.sparkfun.com
Избранные любимец 69Введение
Конденсатор - это двухконтактный электрический компонент. Наряду с резисторами и катушками индуктивности, они являются одним из самых фундаментальных пассивных компонентов, которые мы используем. Вам бы очень хотелось найти схему, в которой не имел конденсатора.
Что делает конденсаторы особенными, так это их способность хранить энергию ; они как полностью заряженный электрический аккумулятор. Caps , как мы обычно называем их, имеют все виды критических применений в цепях. Общие области применения включают локальное накопление энергии, подавление скачков напряжения и сложную фильтрацию сигналов.
В этом уроке
В этом уроке мы рассмотрим все виды конденсаторных тем, в том числе:
- Как сделан конденсатор
- Как работает конденсатор
- Единицы емкости
- Типы конденсаторов
- Как распознать конденсаторы
- Как емкость объединяется последовательно и параллельно
- Стандартные конденсаторы
Рекомендуемое чтение
Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники.Прежде чем перейти к этому уроку, сначала прочитайте (хотя бы скимминг):
Символы и Единицы
Условные обозначения
Существует два распространенных способа нарисовать конденсатор на схеме. У них всегда есть две клеммы, которые продолжают подключаться к остальной части цепи. Символ конденсаторов состоит из двух параллельных линий, которые являются либо плоскими, либо изогнутыми; Обе линии должны быть параллельны друг другу, закрыты, но не касаться друг друга (это на самом деле представляет собой способ изготовления конденсатора.Трудно описать, просто показать:
(1) и (2) являются символами стандартной конденсаторной цепи. (3) является примером символов конденсаторов в действии в цепи регулятора напряжения.
Символ с изогнутой линией (# 2 на фото выше) указывает, что конденсатор поляризован, то есть, вероятно, это электролитический конденсатор. Подробнее об этом в разделе «Типы конденсаторов» этого руководства.
Каждый конденсатор должен сопровождаться именем - C1, C2 и т. Д., - и ценность. Значение должно указывать емкость конденсатора; сколько у него фарадов. Кстати о фарадах ...
ЕмкостиЕдиницы
Не все конденсаторы созданы равными. Каждый конденсатор имеет определенную емкость. Емкость конденсатора говорит вам , сколько заряда он может хранить , чем больше емкость, тем больше емкость для хранения заряда. Стандартная единица емкости называется Фарад , что сокращенно F .
Оказывается, что фарад - это лот емкостью , даже 0,001F (1 милифарад - 1мФ) - большой конденсатор. Обычно вы видите конденсаторы в диапазоне от пико- (10 -12 ) до микрофарад (10 -6 ).
| Имя префикса | Аббревиатура | Вес | Эквивалентные фарады | |
|---|---|---|---|---|
| Пикофарад | pF | 10 -12 | 0,000000000001 F | |
| Нанофарад | 900F 90080.000000001 F | |||
| Микрофарад | мкФ | 10 -6 | 0,000001 F | |
| Милифарад | мФ | 10 -3 | 0,001 F | |
| Килофарад | Килофарад 10 3 | 1000 F |
Когда вы попадаете в диапазон емкости от Фарада до Килофарада, вы начинаете говорить о специальных крышках, называемых конденсаторами super или ultra .
Теория конденсаторов
Примечание : материал на этой странице не является абсолютно критичным для начинающих электронщиков, чтобы понять ... и это становится немного сложнее к концу. Мы рекомендуем прочитать раздел «Как изготавливается конденсатор», остальные могут быть пропущены, если у вас болит голова.
Как сделан конденсатор
Схематический символ для конденсатора на самом деле очень похож на то, как он сделан.Конденсатор создан из двух металлических пластин и изолирующего материала, называемого диэлектриком . Металлические пластины расположены очень близко друг к другу, параллельно, но диэлектрик расположен между ними, чтобы они не соприкасались.
Ваш стандартный конденсаторный сэндвич: две металлические пластины, разделенные изолирующим диэлектриком.
Диэлектрик может быть изготовлен из всех видов изоляционных материалов: бумаги, стекла, резины, керамики, пластика или чего-либо, что будет препятствовать протеканию тока.
Пластины изготовлены из проводящего материала: алюминия, тантала, серебра или других металлов. Каждый из них подключен к клеммному проводу, который в конечном итоге подключается к остальной части цепи.
Емкость конденсатора - сколько у него фарад - зависит от его конструкции. Большая емкость требует большего конденсатора. Пластины с большей площадью поверхности перекрытия обеспечивают большую емкость, в то время как большее расстояние между пластинами означает меньшую емкость. Материал диэлектрика даже влияет на количество фарадов в кепке.Общая емкость конденсатора может быть рассчитана по уравнению:
, где ε r - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (постоянное значение, определяемое диэлектрическим материалом), A - это площадь области, в которой пластины перекрывают друг друга, а d - расстояние между пластинами.
Как работает конденсатор
Электрический ток - это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют для зажигания, или вращения, или для того, что они делают.Когда ток течет в конденсатор, заряды «залипают» на пластинах, потому что они не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны - отрицательно заряженные частицы - всасываются в одну из пластин, и она становится в целом отрицательно заряженной. Большая масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивает, как заряды на другой пластине, делая ее положительно заряженной.
Положительные и отрицательные заряды на каждой из этих пластин притягивают друг друга, потому что это то, что делают противоположные заряды.Но с диэлектриком, сидящим между ними, настолько, насколько они хотят собраться вместе, заряды будут навсегда застревать на пластине (пока им не будет куда-то еще идти). Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на электрическую потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на таком конденсаторе, колпачок накапливает электрическую энергию так же, как аккумулятор может накапливать химическую энергию.
Зарядка и разрядка
Когда положительные и отрицательные заряды сливаются на пластинах конденсатора, конденсатор становится заряженным .Конденсатор может сохранять свое электрическое поле - удерживать заряд - потому что положительные и отрицательные заряды на каждой из пластин притягивают друг друга, но никогда не достигают друг друга.
В какой-то момент пластины конденсаторов будут настолько заряжены, что просто не смогут больше их принимать. На одной пластине достаточно отрицательных зарядов, чтобы они могли отразить любые другие, которые пытаются присоединиться. Именно здесь в игру вступает емкость конденсатора емкостью (Фарад), которая сообщает вам максимальное количество заряда, которое может хранить крышка.
Если в цепи создан путь, который позволяет зарядам найти другой путь друг к другу, они покинут конденсатор, и он разряжает .
Например, в приведенной ниже схеме батарею можно использовать для наведения электрического потенциала через конденсатор. Это приведет к тому, что на каждой из пластин будут накапливаться равные, но противоположные заряды, пока они не станут настолько полными, что больше не будут отталкивать ток. Светодиод, установленный последовательно с крышкой, может обеспечить путь для тока, а энергия, накопленная в конденсаторе, может быть использована для кратковременного освещения светодиода.
Расчет заряда, напряжения и тока
Емкость конденсатора - сколько фарад у него есть - говорит вам, сколько заряда он может хранить. Сколько заряда конденсатора составляет , который в настоящее время хранится в , зависит от разности потенциалов (напряжения) между его пластинами. Это соотношение между зарядом, емкостью и напряжением можно смоделировать с помощью следующего уравнения:
Заряд (Q), хранящийся в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).
Емкость конденсатора всегда должна быть постоянной, известной величиной. Таким образом, мы можем отрегулировать напряжение, чтобы увеличить или уменьшить заряд крышки. Больше напряжения означает больше заряда, меньше напряжения ... меньше заряда.
Это уравнение также дает нам хороший способ определить значение одного фарада. Один фарад (F) - это способность хранить одну единицу энергии (кулоны) на каждый вольт.
Расчетный ток
Мы можем сделать еще одно уравнение заряда / напряжения / емкости, чтобы выяснить, как емкость и напряжение влияют на ток, потому что ток - это -скорость потока заряда.Суть отношения конденсатора к напряжению и току такова: величина тока через конденсатор зависит как от емкости, так и от того, насколько быстро напряжение растет или падает . Если напряжение на конденсаторе быстро возрастает, через конденсатор будет индуцироваться большой положительный ток. Более медленный рост напряжения на конденсаторе равняется меньшему току через него. Если напряжение на конденсаторе стабильное и неизменное, ток не пройдет через него.
(Это уродливо и входит в исчисление. Это не все, что нужно, пока вы не приступите к анализу во временной области, разработке фильтров и другим грубым вещам, поэтому переходите к следующей странице, если вам не нравится это уравнение .) Уравнение для расчета тока через конденсатор:
Часть этого уравнения в dV / dt является производной (причудливый способ сказать мгновенную скорость ) напряжения во времени, что эквивалентно выражению "насколько быстро напряжение растет или падает в этот самый момент".Большой вывод из этого уравнения состоит в том, что если напряжение устойчиво , производная равна нулю, что означает, что ток также равен нулю . Вот почему ток не может течь через конденсатор, поддерживающий постоянное напряжение постоянного тока.
Типы конденсаторов
Существуют всевозможные типы конденсаторов, каждый с определенными характеристиками и недостатками, которые делают его лучше для одних приложений, чем для других.
При выборе типов конденсаторов необходимо учитывать несколько факторов:
- Размер - Размер как с точки зрения физического объема и емкости.Обычно конденсатор является самым большим компонентом в цепи. Они также могут быть очень маленькими. Большая емкость обычно требует большего конденсатора.
- Максимальное напряжение - Каждый конденсатор рассчитан на максимальное напряжение, которое может быть пропущено через него. Некоторые конденсаторы могут быть рассчитаны на 1,5 В, другие могут быть рассчитаны на 100 В. Превышение максимального напряжения обычно приводит к разрушению конденсатора.
- Ток утечки - Конденсаторы не идеальны.Каждый колпачок склонен пропускать небольшое количество тока через диэлектрик от одного контакта к другому. Эта крошечная потеря тока (обычно наноампер или меньше) называется утечкой. Утечка приводит к тому, что энергия, накопленная в конденсаторе, медленно, но обязательно стекает.
- Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) - Клеммы конденсатора не являются проводящими на 100%, они всегда имеют небольшое сопротивление (обычно менее 0,01 Ом). Это сопротивление становится проблемой, когда через крышку проходит большой ток, что приводит к потере тепла и мощности.
- Допуск - Конденсаторы также не могут иметь точную и точную емкость. Каждая крышка рассчитана на номинальную емкость, но в зависимости от типа точное значение может варьироваться от ± 1% до ± 20% от требуемого значения.
Керамические конденсаторы
Наиболее часто используемым и производимым конденсатором является керамический конденсатор. Название происходит от материала, из которого сделан их диэлектрик.
Керамические конденсаторы обычно бывают как физически, так и емкостными. малы .Трудно найти керамический конденсатор намного больше, чем 10 мкФ. Керамический колпачок для поверхностного монтажа обычно находится в крошечной упаковке 0402 (0,4 мм х 0,2 мм), 0603 (0,6 мм х 0,3 мм) или 0805. Сквозные керамические колпачки обычно выглядят как маленькие (обычно желтые или красные) лампочки с двумя выступающими клеммами.
Две крышки в сквозном, радиальном корпусе; крышка 22 пФ слева и 0,1 мкФ справа. Посередине - крошечная крышка для поверхностного монтажа 0,1 мкФ 0603.
По сравнению со столь же популярными электролитическими крышками, керамика является почти почти идеальным конденсатором (намного более низкие значения ESR и токи утечки), но их небольшая емкость может быть ограничивающей.Они, как правило, самый дешевый вариант тоже. Эти заглушки хорошо подходят для высокочастотных соединений и развязки.
Алюминий и тантал Электролитик
Электролитикихороши тем, что могут вместить емкостью в относительно небольшой объем. Если вам нужен конденсатор в диапазоне 1 мкФ-1 мФ, вы, скорее всего, найдете его в электролитической форме. Они особенно хорошо подходят для высоковольтных применений из-за их относительно высоких значений максимального напряжения.
Алюминиевые электролитические конденсаторы, наиболее популярные в семействе электролитов, обычно выглядят как маленькие консервные банки, причем оба провода идут снизу.
Ассортимент сквозных и поверхностных электролитических конденсаторов. Обратите внимание, что у каждого есть свой метод маркировки катода (отрицательный вывод).
К сожалению, электролитические колпачки обычно поляризованы . У них есть положительный вывод - анод - и отрицательный вывод, называемый катодом.Когда напряжение подается на электролитическую крышку, анод должен иметь более высокое напряжение, чем катод. Катод электролитического конденсатора обычно обозначается знаком «-» и цветной полоской на корпусе. Ножка анода также может быть немного длиннее в качестве другого признака. Если на электролитический колпачок подать напряжение в обратном порядке, они эффектно выйдут из строя (делая щелчков и разрываясь), и навсегда. После срабатывания электролитик будет вести себя как короткое замыкание.
Эти колпачки также известны своей утечкой - позволяя небольшим величинам тока (порядка нА) проходить через диэлектрик от одного контакта к другому. Это делает электролитические колпачки менее чем идеальными для хранения энергии, что, к сожалению, учитывая их высокую емкость и номинальное напряжение.
суперконденсаторы
Если вы ищете конденсатор, предназначенный для накопления энергии, обратите внимание на суперконденсаторы. Эти колпачки имеют уникальную конструкцию, обеспечивающую и высоких емкостей в диапазоне Фарад.
1F (!) Суперконденсатор. Высокая емкость, но рассчитана только на 2,5 В. Обратите внимание, что они также поляризованы.
Несмотря на то, что они могут хранить огромное количество заряда, суперкапы не могут справиться с очень высоким напряжением. Этот суперкап 10F рассчитан только на 2,5 В макс. Больше чем это разрушит это. Супер-колпачки обычно устанавливаются последовательно для достижения более высокого номинального напряжения (при одновременном снижении общей емкости).
Основным применением суперконденсаторов является хранение и выделение энергии , подобно батареям, которые являются их основным конкурентом.Хотя суперкапы не могут удерживать столько энергии, сколько батарея одинакового размера, они могут высвободить ее гораздо быстрее и, как правило, имеют более продолжительный срок службы.
Другие
Электролитические и керамические колпачки покрывают около 80% типов конденсаторов (а суперкапсеты только около 2%, но они супер!). Другим распространенным типом конденсаторов является пленочный конденсатор , который характеризуется очень низкими паразитными потерями (ESR), что делает их отличными для работы с очень высокими токами.
Есть много других менее распространенных конденсаторов. Переменные конденсаторы могут создавать диапазон емкостей, что делает их хорошей альтернативой переменным резисторам в цепях настройки. Скрученные провода или печатные платы могут создавать емкость (иногда нежелательную), поскольку каждый состоит из двух проводников, разделенных изолятором. Лейденские банки - стеклянная банка, наполненная и окруженная проводниками - это О.Г. из семейства конденсаторов. Наконец, конечно, конденсаторы потока (странная комбинация индуктора и конденсатора) имеют решающее значение, если вы когда-нибудь планируете отправиться обратно в славные дни.
Конденсаторы последовательно / параллельно
Подобно резисторам, несколько конденсаторов могут быть объединены последовательно или параллельно для создания объединенной эквивалентной емкости. Конденсаторы, однако, складываются таким образом, что это , полностью противоположный резисторов.
Конденсаторы параллельно
Когда конденсаторы размещены параллельно друг другу, общая емкость - это просто сумма всех емкостей .Это аналогично тому, как резисторы добавляют в серии.
Так, например, если бы у вас было три конденсатора со значениями 10 мкФ, 1 мкФ и 0,1 мкФ параллельно, общая емкость была бы 11,1 мкФ (10 + 1 + 0,1).
Конденсаторы серии
Очень похоже на то, что параллельно добавлять резисторы очень сложно, конденсаторы становятся забавными, когда их помещают в серию серии . Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов N является обратной величиной суммы всех обратных емкостей.
Если у вас есть только двух конденсаторов последовательно, вы можете использовать метод "product-over-sum" для расчета общей емкости:
Если еще больше уточнить это уравнение, если у вас есть двух конденсаторов с равными значениями в серии , общая емкость равна половине их значения. Например, два суперконденсатора 10F, соединенных последовательно, будут давать общую емкость 5F (это также будет иметь преимущество, заключающееся в удвоении номинального напряжения всего конденсатора, с 2,5 до 5 В).
Примеры применения
Существует множество приложений для этого изящного маленького (на самом деле они довольно большого) пассивного компонента. Чтобы дать вам представление об их широком спектре использования, вот несколько примеров:
Конденсаторы развязывающие (байпасные)
Многие конденсаторы, которые вы видите в цепях, особенно с интегральной схемой, разъединяются. Задача развязывающего конденсатора состоит в подавлении высокочастотного шума в сигналах источника питания.Они снимают крошечные колебания напряжения, которые в противном случае могут быть вредными для чувствительных микросхем, из источника питания.
В некотором смысле развязывающие конденсаторы действуют как очень маленький локальный источник питания для интегральных схем (почти как источник бесперебойного питания для компьютеров). Если источник питания очень временно сбрасывает свое напряжение (что на самом деле является довольно распространенным явлением, особенно когда цепь, к которой он подключен, постоянно переключает требования к нагрузке), разделительный конденсатор может кратковременно подавать питание при правильном напряжении.Вот почему эти конденсаторы также называют байпас крышки; они могут временно действовать как источник питания, в обход источника питания .
Разъединяющие конденсаторы подключаются между источником питания (5 В, 3,3 В и т. Д.) И землей. Для обхода блока питания нередко используются два или более конденсатора с разными значениями, даже разных типов, потому что некоторые значения конденсаторов будут лучше, чем другие, при фильтрации определенных частот шума.
В этой схеме используются три развязывающих конденсатора, чтобы помочь уменьшить шум в источнике напряжения акселерометра.Два керамических 0,1 мкФ и один танталовый электролитический 10 мкФ разделенный режим разделения. Хотя кажется, что это может создать короткое замыкание от источника питания к земле, через конденсатор на землю могут проходить только высокочастотные сигналы. Сигнал постоянного тока поступит на ИС, как и нужно. Другая причина, по которой они называются конденсаторами байпаса, заключается в том, что высокие частоты (в диапазоне кГц-МГц) обходят микросхему и вместо этого проходят через конденсатор, чтобы попасть на землю.
При физическом размещении развязывающих конденсаторов они всегда должны быть расположены как можно ближе к ИС.Чем дальше они, тем менее эффективными они будут.
Вот схема физической схемы из схемы выше. Крошечная черная микросхема окружена двумя конденсаторами емкостью 0,1 мкФ (коричневые колпачки) и одним электролитическим танталовым конденсатором емкостью 10 мкФ (высокая, черная / серая прямоугольная крышка).
Чтобы следовать хорошей инженерной практике, всегда добавляйте хотя бы один развязывающий конденсатор к каждой микросхеме. Обычно 0,1 мкФ является хорошим выбором, или даже добавьте 1 мкФ или 10 мкФ крышки. Это дешевое дополнение, которое помогает убедиться, что микросхема не подвергается большим провалам или скачкам напряжения.
Фильтр питания
Диодные выпрямителимогут использоваться для преобразования переменного напряжения, выходящего из вашей стены, в постоянное напряжение, требуемое большинством электроники. Но одни только диоды не могут превратить сигнал переменного тока в чистый сигнал постоянного тока, им нужна помощь конденсаторов! Добавив параллельный конденсатор к мостовому выпрямителю, выпрямленный сигнал будет выглядеть так:
Может быть превращен в почти постоянный сигнал постоянного тока, например:
Конденсаторы - это упрямые компоненты, они всегда будут пытаться противостоять внезапным изменениям напряжения.Конденсатор фильтра будет заряжаться при увеличении выпрямленного напряжения. Когда выпрямленное напряжение, поступающее в колпачок, начинает свое быстрое снижение, конденсатор получит доступ к банку накопленной энергии и будет очень медленно разряжаться, подавая энергию на нагрузку. Конденсатор не должен полностью разряжаться до тех пор, пока входной выпрямленный сигнал не начнет снова увеличиваться, заряжая крышку. Этот танец повторяется много раз в секунду, снова и снова, пока используется источник питания.
Цепь питания переменного тока в постоянный.Крышка фильтра (C1) имеет решающее значение для сглаживания сигнала постоянного тока, передаваемого в цепь нагрузки.
Если вы разорвете любой источник переменного тока, вы обязательно найдете хотя бы один довольно большой конденсатор. Ниже приведены данные по настенному адаптеру 9 В пост. Заметили там конденсаторы?
Конденсаторов может быть больше, чем вы думаете! Имеются четыре электролитические крышки в жестяной банке в диапазоне от 47 до 1000 мкФ. Большой желтый прямоугольник на переднем плане - высоковольтный 0.Крышка из полипропиленовой пленки 1 мкФ. Синяя крышка в форме диска и маленькая зеленая в центре - это керамика.
Хранение и поставка энергии
Кажется очевидным, что если конденсатор накапливает энергию, одно из многих его применений будет поставлять эту энергию в цепь, как аккумулятор. Проблема в том, что конденсаторы имеют гораздо меньшую плотность энергии, чем батареи; они просто не могут аккумулировать столько энергии, сколько химическая батарея одинакового размера (но этот разрыв сокращается!).
Преимущество конденсаторов в том, что они обычно служат дольше, чем батареи, что делает их лучшим выбором для окружающей среды. Они также способны доставлять энергию намного быстрее, чем батареи, что делает их полезными для приложений, которым требуется короткий, но большой заряд энергии. Вспышка камеры может получать энергию от конденсатора (который, в свою очередь, вероятно, был заряжен аккумулятором).
Батарея или конденсатор?| Аккумулятор | Конденсатор | |
|---|---|---|
| Емкость | ✓ | |
| Плотность энергии | ✓ | |
| Уровень заряда / разряда | ✓ | |
| Срок службы 9088 90902 ✓ |
Фильтрация сигналов
Конденсаторыимеют уникальную реакцию на сигналы различных частот.Они могут блокировать низкочастотные или постоянные составляющие сигнала, позволяя проходить более высоким частотам. Они как вышибала в очень эксклюзивном клубе только для высоких частот.
Фильтрация сигналов может быть полезна во всех видах приложений обработки сигналов. Радиоприемники могут использовать конденсатор (среди других компонентов) для настройки нежелательных частот.
Другим примером фильтрации конденсаторных сигналов является пассивная кроссоверная схема внутри динамиков, которая разделяет один аудиосигнал на множество.Последовательный конденсатор блокирует низкие частоты, поэтому оставшиеся высокочастотные части сигнала могут попасть в твитер динамика. В низкочастотном проходном сабвуферном контуре высокие частоты в большинстве случаев могут быть заземлены через параллельный конденсатор.
Очень простой пример звуковой схемы кроссовера. Конденсатор блокирует низкие частоты, а индуктор блокирует высокие частоты. Каждый может быть использован для доставки правильного сигнала на настроенные аудио драйверы.
Деворт-рейтинг
При работе с конденсаторами важно проектировать ваши схемы с конденсаторами, которые имеют гораздо более высокий допуск, чем потенциально самый высокий скачок напряжения в вашей системе.
Вот отличное видео от SparkFun Engineer Shawn о том, что происходит с различными типами конденсаторов, когда вам не удается снизить номинал конденсаторов и превысить их максимальные характеристики напряжения. Вы можете прочитать больше о его экспериментах здесь.
Покупка конденсаторов
Храните на этих маленьких компонентах накопления энергии или используйте их в качестве начального блока питания.
Наши рекомендации:
SparkFun Конденсаторный комплект
В наличии KIT-13698Это комплект, который предоставляет вам базовый ассортимент конденсаторов для запуска или продолжения работы с электроникой. Нет времени…
9Конденсатор керамический 0.1uF
Распродано COM-08375Это очень распространенный конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Используется во всех видах приложений для отделения микросхем от источников питания. 0,1 "разнесенный лист…
1Супер Конденсатор - 10F / 2.5V
В наличии COM-00746Да, вы правильно прочитали - конденсатор 10 Фарад. Этот маленький колпачок можно заряжать, а затем медленно рассеивать, выполняя…
3
Ресурсы и дальнейшее развитие
Уфф.Почувствуйте себя экспертом по конденсаторам ?! Хотите узнать больше об основах электроники? Если вы еще этого не сделали, подумайте о прочтении некоторых других распространенных компонентов электроники:
Или, может быть, некоторые из этих уроков привлекут ваше внимание?
,
