في الهندسة الكهربائية، هناك خيارات مختلفة لتوصيل العناصر الكهربائية. على وجه الخصوص، هناك سلسلة أو توصيلات متوازية أو مختلطة للمكثفات، اعتمادًا على احتياجات الدائرة. دعونا ننظر إليهم.

اتصال موازية

يتميز الاتصال المتوازي بحقيقة أن جميع لوحات المكثفات الكهربائية متصلة بنقاط التبديل وتشكل البطاريات. في هذه الحالة، عند شحن المكثفات، سيكون لكل منها عدد مختلف من الشحنات الكهربائية بنفس كمية الطاقة الموردة

مخطط التركيب الموازي

يتم حساب السعة للتركيب المتوازي على أساس سعات جميع المكثفات في الدائرة. في هذه الحالة، يمكن حساب كمية الطاقة الكهربائية الموردة لجميع العناصر الفردية ذات القطبين في الدائرة عن طريق جمع كمية الطاقة الموضوعة في كل مكثف. يتم حساب الدائرة بأكملها المتصلة بهذه الطريقة كشبكة واحدة ذات طرفين.

Ctot = ج 1 + ج 2 + ج 3

رسم تخطيطي - الجهد على محركات الأقراص

على عكس التوصيل النجمي، يتم تطبيق نفس الجهد على لوحات جميع المكثفات. على سبيل المثال، في الرسم البياني أعلاه نرى ما يلي:

V AB = V C1 = V C2 = V C3 = 20 فولت

اتصال تسلسلي

هنا، يتم توصيل جهات الاتصال الخاصة بالمكثف الأول والأخير فقط بنقاط التبديل.

رسم تخطيطي - مخطط اتصال تسلسلي

السمة الرئيسية للدائرة هي أن الطاقة الكهربائية سوف تتدفق في اتجاه واحد فقط، مما يعني أن التيار في كل من المكثفات سيكون هو نفسه. في مثل هذه الدائرة، لكل جهاز تخزين، بغض النظر عن سعته، سيتم ضمان تراكم متساوي للطاقة المارة. عليك أن تفهم أن كل واحد منهم على اتصال تسلسلي مع التالي والسابق، مما يعني أنه يمكن إعادة إنتاج سعة النوع المتسلسل بواسطة طاقة جهاز التخزين المجاور.

الصيغة التي تعكس اعتماد التيار على توصيل المكثفات هي كما يلي:

i = i c 1 = i c 2 = i c 3 = i c 4، أي أن التيارات التي تمر عبر كل مكثف متساوية مع بعضها البعض.

وبالتالي، لن تكون قوة التيار هي نفسها فحسب، بل ستكون الشحنة الكهربائية أيضًا. وفقا للصيغة، يتم تعريف ذلك على النحو التالي:

مجموع س = س 1 = س 2 = س 3

وهذه هي الطريقة التي يتم بها تحديد السعة الإجمالية الإجمالية للمكثفات المتصلة على التوالي:

1/ج المجموع = 1/ج 1 + 1/ج 2 + 1/ج 3

فيديو: كيفية توصيل المكثفات على التوازي والتسلسل

اتصال مختلط

ولكن، تجدر الإشارة إلى أنه لتوصيل المكثفات المختلفة، من الضروري مراعاة جهد الشبكة. لكل شبه موصل، سيختلف هذا المؤشر اعتمادًا على سعة العنصر. ويترتب على ذلك أن المجموعات الفردية من الأجهزة ذات المطرافين لأشباه الموصلات ذات السعة الصغيرة ستصبح أكبر عند الشحن، والعكس صحيح، فإن السعة الكهربائية كبيرة الحجم ستحتاج إلى شحن أقل.

المخطط: اتصال مختلط للمكثفات

يوجد أيضًا اتصال مختلط لمكثفين أو أكثر. هنا، يتم توزيع الطاقة الكهربائية في وقت واحد عن طريق توصيل الخلايا الإلكتروليتية بالتوازي والتتابع في الدائرة. تحتوي هذه الدائرة على عدة أقسام ذات توصيلات مختلفة لشبكات التكثيف ذات الطرفين. بمعنى آخر، يتم توصيل الدائرة بالتوازي من جهة، ومن جهة أخرى - بالتسلسل. تتمتع هذه الدائرة الكهربائية بعدد من المزايا مقارنة بالدوائر التقليدية:

1. يمكن استخدامه لأي غرض: توصيل محرك كهربائي، معدات الآلات، معدات الراديو؛
2. عملية حسابية بسيطة. للتثبيت، يتم تقسيم الدائرة بأكملها إلى أقسام منفصلة من الدائرة، والتي يتم حسابها بشكل منفصل؛
3. لا تتغير خصائص المكونات بغض النظر عن التغيرات في المجال الكهرومغناطيسي أو قوة التيار. وهذا مهم جدًا عند العمل مع شبكات متقابلة ذات طرفين. تكون السعة ثابتة عند جهد ثابت، لكن الجهد يتناسب مع الشحنة؛
4. إذا كنت بحاجة إلى تجميع عدة شبكات ذات طرفين لأشباه الموصلات غير القطبية من الشبكات القطبية، فأنت بحاجة إلى أخذ عدة شبكات ذات طرفين أحادية القطب وتوصيلها بطريقة غير متوازية (في مثلث). ناقص إلى ناقص، وزائد إلى زائد. وبالتالي، مع زيادة السعة، يتغير مبدأ تشغيل أشباه الموصلات ثنائية القطب.

يشير الاتصال المتسلسل إلى الحالات التي يكون فيها عنصران أو أكثر على شكل سلسلة، بحيث يكون كل منهم متصلاً بالآخر عند نقطة واحدة فقط. لماذا يتم وضع المكثفات بهذه الطريقة؟ كيف تفعل هذا بشكل صحيح؟ ماذا تريد ان تعرف؟ ما هي الميزات التي يتمتع بها التوصيل التسلسلي للمكثفات عمليًا؟ ما هي صيغة النتيجة؟

ما الذي تحتاج إلى معرفته للاتصال الصحيح؟

للأسف، ليس كل شيء هنا سهل القيام به كما قد يبدو. يعتقد العديد من المبتدئين أنه إذا كان الرسم التخطيطي يشير إلى أن هناك حاجة إلى عنصر 49 ميكروفاراد، فيكفي ببساطة أخذه وتثبيته (أو استبداله بعنصر مكافئ). ولكن من الصعب تحديد المعلمات الضرورية حتى في ورشة عمل احترافية. وماذا تفعل إذا لم يكن لديك العناصر اللازمة؟ لنفترض أن هناك مثل هذا الموقف: أنت بحاجة إلى مكثف 100 ميكروفاراد، ولكن هناك عدة مكثفات بسعة 47 ميكروفاراد، وليس من الممكن دائمًا تثبيته. الذهاب إلى سوق الراديو لمكثف واحد؟ ليس من الضروري. سيكون كافيًا لربط عنصرين. هناك طريقتان رئيسيتان: توصيل المكثفات على التوالي وعلى التوازي. هذا هو أول واحد سنتحدث عنه. ولكن إذا كنا نتحدث عن اتصال سلسلة من الملف والمكثف، فلا توجد مشاكل خاصة.

لماذا يفعلون ذلك؟

عندما يتم تنفيذ مثل هذه التلاعبات معهم، فإن الشحنات الكهربائية على لوحات العناصر الفردية ستكون متساوية: KE = K 1 = K 2 = K 3. KE - السعة النهائية، K - قيمة نقل المكثف. لماذا هذا؟ عند إمداد الشحنات من مصدر الطاقة إلى الصفائح الخارجية، يمكن نقل قيمة إلى الصفائح الداخلية، وهي قيمة العنصر ذو المعلمات الأصغر. أي أنك إذا أخذت مكثفًا بسعة 3 ميكروفاراد، وبعد توصيله بـ 1 ميكروفاراد، فإن النتيجة النهائية ستكون 1 ميكروفاراد. بالطبع، في الأول يمكنك ملاحظة قيمة 3 ميكروفاراد. لكن العنصر الثاني لن يتمكن من المرور كثيرًا، وسيقطع كل ما هو أكبر من القيمة المطلوبة، تاركًا سعة كبيرة على المكثف الأصلي. دعونا نلقي نظرة على ما يجب حسابه عند توصيل المكثفات على التوالي. معادلة:

• عمر الفاروق - القدرة الإجمالية؛
• ن - الجهد.
• KE - القدرة النهائية.

ما الذي تحتاج إلى معرفته أيضًا لتوصيل المكثفات بشكل صحيح؟

في البداية، لا تنس أنه بالإضافة إلى السعة، فإن لديهم أيضًا جهدًا مقدرًا. لماذا؟ عند إجراء اتصال على التوالي، يتم توزيع الجهد بشكل يتناسب عكسيا مع السعات فيما بينها. لذلك، فمن المنطقي استخدام هذا الأسلوب فقط في الحالات التي يستطيع فيها أي مكثف توفير الحد الأدنى من معلمات التشغيل المطلوبة. إذا تم استخدام عناصر لها نفس السعة، فسيتم تقسيم الجهد بينها بالتساوي. هناك أيضًا كلمة تحذير فيما يتعلق بالمكثفات الإلكتروليتية: عند العمل معها، راقب دائمًا قطبيتها بعناية. لأنه إذا تم تجاهل هذا العامل، فإن التوصيل التسلسلي للمكثفات يمكن أن يعطي عددًا من التأثيرات غير المرغوب فيها. ومن الجيد أن يقتصر كل شيء على تقسيم هذه العناصر فقط. تذكر أن المكثفات تخزن التيار، وإذا حدث خطأ ما، اعتمادًا على الدائرة، فقد تحدث سابقة تؤدي إلى فشل المكونات الأخرى في الدائرة.

الحالي في اتصال سلسلة

نظرًا لأنه يحتوي على مسار تدفق واحد محتمل فقط، فسيكون له نفس القيمة لجميع المكثفات. وفي هذه الحالة، فإن مقدار الرسوم المتراكمة له نفس القيمة في كل مكان. لا يعتمد على القدرة. انظر إلى أي رسم تخطيطي لتوصيل المكثفات على التوالي. ويتصل الجانب الأيمن للأول بالجانب الأيسر للثاني وهكذا. إذا تم استخدام أكثر من عنصر واحد، فسيتم عزل بعضها عن الدائرة العامة. وبالتالي تصبح المساحة الفعالة للوحات أصغر وتساوي معلمات أصغر مكثف. ما هي الظاهرة الفيزيائية الكامنة وراء هذه العملية؟ الحقيقة هي أنه بمجرد امتلاء المكثف بشحنة كهربائية، فإنه يتوقف عن تمرير التيار. وبعد ذلك لا يمكن أن يتدفق عبر السلسلة بأكملها. في هذه الحالة، لن تتمكن المكثفات المتبقية أيضًا من الشحن.

انخفاض الجهد والسعة الإجمالية

كل عنصر يبدد التوتر قليلا. وبالنظر إلى أن السعة تتناسب عكسيا معها، فكلما كانت أصغر، كلما زاد الانخفاض. كما ذكرنا سابقًا، فإن المكثفات المتصلة على التوالي لها نفس الشحنة الكهربائية. لذلك، من خلال قسمة جميع التعبيرات على القيمة الإجمالية، يمكنك الحصول على معادلة توضح السعة بأكملها. هذا هو المكان الذي يختلف فيه التوصيل التسلسلي والمتوازي للمكثفات بشكل كبير.

المثال رقم 1

دعونا نستخدم الصيغ المقدمة في المقالة ونحسب العديد من المسائل العملية. إذن لدينا ثلاثة مكثفات. سعتها هي: C1 = 25 ميكروفاراد، C2 = 30 ميكروفاراد، وC3 = 20 ميكروفاراد. وهي متصلة في سلسلة. من الضروري العثور على قدرتها الإجمالية. نستخدم المعادلة المقابلة 1/C: 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. نقوم بالتحويل إلى ميكروفاراد، وتكون السعة الإجمالية للمكثف عند توصيله على التوالي (وتعتبر المجموعة في هذه الحالة عنصرًا واحدًا) حوالي 8.11 ميكروفاراد.

المثال رقم 2

دعونا نحل مشكلة أخرى لتعزيز عملنا. هناك 100 مكثفات. سعة كل عنصر هي 2 μF. من الضروري تحديد قدرتها الإجمالية. تحتاج إلى ضرب عددهم بالخاصية: 100*2=200 ميكروفاراد. إذن، السعة الإجمالية للمكثف عند توصيله على التوالي هي 200 ميكروفاراد. كما ترون، لا شيء معقد.

خاتمة

لذلك، قمنا بدراسة الجوانب النظرية، وتحليل الصيغ وخصائص التوصيل الصحيح للمكثفات (على التوالي)، وحتى حل العديد من المشاكل. أود أن أذكر القراء بعدم إغفال تأثير الجهد المقنن. ومن المرغوب أيضًا اختيار عناصر من نفس النوع (الميكا، السيراميك، الورق المعدني، الفيلم). ثم يمكن أن يمنحنا التوصيل المتسلسل للمكثفات أكبر تأثير مفيد.

في الهندسة الكهربائية، هناك خيارات مختلفة لتوصيل العناصر الكهربائية. على وجه الخصوص، هناك سلسلة أو توصيلات متوازية أو مختلطة للمكثفات، اعتمادًا على احتياجات الدائرة. دعونا ننظر إليهم.

اتصال موازية

يتميز الاتصال المتوازي بحقيقة أن جميع لوحات المكثفات الكهربائية متصلة بنقاط التبديل وتشكل البطاريات. في هذه الحالة، عند شحن المكثفات، سيكون لكل منها عدد مختلف من الشحنات الكهربائية بنفس كمية الطاقة الموردة

مخطط التركيب الموازي

يتم حساب السعة للتركيب المتوازي على أساس سعات جميع المكثفات في الدائرة. في هذه الحالة، يمكن حساب كمية الطاقة الكهربائية الموردة لجميع العناصر الفردية ذات القطبين في الدائرة عن طريق جمع كمية الطاقة الموضوعة في كل مكثف. يتم حساب الدائرة بأكملها المتصلة بهذه الطريقة كشبكة واحدة ذات طرفين.

Ctot = ج 1 + ج 2 + ج 3

رسم تخطيطي - الجهد على محركات الأقراص

على عكس التوصيل النجمي، يتم تطبيق نفس الجهد على لوحات جميع المكثفات. على سبيل المثال، في الرسم البياني أعلاه نرى ما يلي:

V AB = V C1 = V C2 = V C3 = 20 فولت

اتصال تسلسلي

هنا، يتم توصيل جهات الاتصال الخاصة بالمكثف الأول والأخير فقط بنقاط التبديل.

رسم تخطيطي - مخطط اتصال تسلسلي

السمة الرئيسية للدائرة هي أن الطاقة الكهربائية سوف تتدفق في اتجاه واحد فقط، مما يعني أن التيار في كل من المكثفات سيكون هو نفسه. في مثل هذه الدائرة، لكل جهاز تخزين، بغض النظر عن سعته، سيتم ضمان تراكم متساوي للطاقة المارة. عليك أن تفهم أن كل واحد منهم على اتصال تسلسلي مع التالي والسابق، مما يعني أنه يمكن إعادة إنتاج سعة النوع المتسلسل بواسطة طاقة جهاز التخزين المجاور.

الصيغة التي تعكس اعتماد التيار على توصيل المكثفات هي كما يلي:

i = i c 1 = i c 2 = i c 3 = i c 4، أي أن التيارات التي تمر عبر كل مكثف متساوية مع بعضها البعض.

وبالتالي، لن تكون قوة التيار هي نفسها فحسب، بل ستكون الشحنة الكهربائية أيضًا. وفقا للصيغة، يتم تعريف ذلك على النحو التالي:

مجموع س = س 1 = س 2 = س 3

وهذه هي الطريقة التي يتم بها تحديد السعة الإجمالية الإجمالية للمكثفات المتصلة على التوالي:

1/ج المجموع = 1/ج 1 + 1/ج 2 + 1/ج 3

فيديو: كيفية توصيل المكثفات على التوازي والتسلسل

اتصال مختلط

ولكن، تجدر الإشارة إلى أنه لتوصيل المكثفات المختلفة، من الضروري مراعاة جهد الشبكة. لكل شبه موصل، سيختلف هذا المؤشر اعتمادًا على سعة العنصر. ويترتب على ذلك أن المجموعات الفردية من الأجهزة ذات المطرافين لأشباه الموصلات ذات السعة الصغيرة ستصبح أكبر عند الشحن، والعكس صحيح، فإن السعة الكهربائية كبيرة الحجم ستحتاج إلى شحن أقل.

المخطط: اتصال مختلط للمكثفات

يوجد أيضًا اتصال مختلط لمكثفين أو أكثر. هنا، يتم توزيع الطاقة الكهربائية في وقت واحد عن طريق توصيل الخلايا الإلكتروليتية بالتوازي والتتابع في الدائرة. تحتوي هذه الدائرة على عدة أقسام ذات توصيلات مختلفة لشبكات التكثيف ذات الطرفين. بمعنى آخر، يتم توصيل الدائرة بالتوازي من جهة، ومن جهة أخرى - بالتسلسل. تتمتع هذه الدائرة الكهربائية بعدد من المزايا مقارنة بالدوائر التقليدية:

1. يمكن استخدامه لأي غرض: توصيل محرك كهربائي، معدات الآلات، معدات الراديو؛
2. عملية حسابية بسيطة. للتثبيت، يتم تقسيم الدائرة بأكملها إلى أقسام منفصلة من الدائرة، والتي يتم حسابها بشكل منفصل؛
3. لا تتغير خصائص المكونات بغض النظر عن التغيرات في المجال الكهرومغناطيسي أو قوة التيار. وهذا مهم جدًا عند العمل مع شبكات متقابلة ذات طرفين. تكون السعة ثابتة عند جهد ثابت، لكن الجهد يتناسب مع الشحنة؛
4. إذا كنت بحاجة إلى تجميع عدة شبكات ذات طرفين لأشباه الموصلات غير القطبية من الشبكات القطبية، فأنت بحاجة إلى أخذ عدة شبكات ذات طرفين أحادية القطب وتوصيلها بطريقة غير متوازية (في مثلث). ناقص إلى ناقص، وزائد إلى زائد. وبالتالي، مع زيادة السعة، يتغير مبدأ تشغيل أشباه الموصلات ثنائية القطب.

إذا كنت بحاجة ماسة إلى إصلاح المعدات، ولكن لا يوجد مكثف ضروري، فيمكنك زيادة سعة المكثف، كما هو معروف في المناهج الدراسية، من خلال توصيل عدة أجهزة في دائرة واحدة.

يمكن أن تنشأ هذه المشكلة أيضًا، على سبيل المثال، إذا لم يكن التصنيف المطلوب معروضًا للبيع، أي بالنسبة للاتصالات غير القياسية، على سبيل المثال، في تجارب هندسة الراديو.

القدرة الكهربائية

عند توصيل الأجهزة لتكثيف الشحنة، كقاعدة عامة، يهتم الفني بالسعة الكهربائية الناتجة.

تُظهر السعة الكهربائية قدرة الشبكة ذات المحطتين على تجميع الشحنات ويتم قياسها بالفاراد. قد يبدو أنه كلما ارتفعت هذه القيمة، كلما كان ذلك أفضل، ولكن من الناحية العملية، لا يمكن إنشاء جميع الحاويات الممكنة في العالم، علاوة على ذلك، فإن هذا ليس ضروريًا في كثير من الأحيان، لأنه في جميع الأجهزة المستخدمة يوميًا؛ يتم استخدام أجهزة التكثيف القياسية.

يمكنك توصيل عدة أجهزة للتكثيف في الدائرة، وإنشاء حاوية تكثيف واحدة، وستعتمد قيمة القيمة المميزة على نوع الاتصال، وهناك صيغ معروفة لحسابها منذ زمن طويل.

اتصال موازية

هناك نوعان من أجهزة التوصيل في الدائرة: تسلسلي ومتوازي. كل واحد منهم له خصائصه الخاصة، ولكن، كقاعدة عامة، يتم استخدام اتصال مواز للمكثفات.

يتميز الاتصال المتوازي بالخصائص التالية:

1. تزداد سعة الشبكة المركبة ذات المطرافين مقارنة بكل جهاز على حدة.
2. لا يتغير جهد الشبكة.

ومن الأفضل توصيل المكثفات لزيادة السعة كما تظهر الخصائص بهذه الطريقة. للقيام بذلك، تحتاج إلى توصيل الأطراف من كل شبكة ذات طرفين إلى مجموعات: كل منها يحتوي على طرفين. تحتاج إلى إنشاء مجموعتين:قم بتوصيل جميع المكثفات من طرف واحد إلى طرف، وفي الطرف الثاني من الطرف المتبقي.

وبهذا التوصيل تشكل أجهزة التكثيف سعة واحدة، وبالتالي تكون الصيغة التالية صحيحة: C=C1+C2+...CN، حيث N هو عدد المكثفات الموجودة في الدائرة.

على سبيل المثال، إذا كانت هناك قيم اسمية تبلغ 50 فائق التوهج و100 فائق التوهج و150 فائق التوهج، فعند توصيله على التوالي، ستكون القيمة الإجمالية في الدائرة 300 فائق التوهج.

في الحياة، يتم استخدام هذا الاتصال في كثير من الأحيان، على سبيل المثال، إذا تبين أثناء الحسابات أن هناك حاجة إلى شبكة ذات محطتين، وهي بالتأكيد غير متوفرة للبيع. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك تغيير سعة المكثف حسب الحاجة، دون تغيير الجهد في الشبكة.

خصائص التوصيل التسلسلي للمكثفات:

1. تتناقص قدرة الأجهزة المتصلة على التوالي على تكثيف الشحنات، على عكس سعة المكثفات المتوازية.
2. الجهد على الأجهزة آخذ في الارتفاع.

لإجراء مثل هذا الاتصال، تحتاج ببساطة إلى توصيل أطراف الدوائر ذات المطرافين ببعضها البعض، وتشكيل سلسلة: سيتم توصيل الطرف الأول بطرف الثاني، والطرف المتبقي من الثاني إلى محطة الثالثة، وهكذا.

صيغة الاتصال: 1/(1/C1+1/C2+…+1/CN)، حيث N هو عدد الأجهزة المتصلة بالاتصال.

على سبيل المثال، هناك ثلاثة مكثفات 100 فائق التوهج. 1/100+1/100+1/100=0.03 درجة فهرنهايت. 1/0.03=33 فائق التوهج.

سيتم توزيع الشحنات بعلامة متناوبة، وستكون قيمة السعة محدودة بها فقط لأضعف رابط في الدائرة. بمجرد أن تتلقى شحنتها، سيتوقف نقل التيار في الدائرة.

لماذا إذن تحتاج إلى طريقة الاتصال هذه؟ هذه السلسلة أكثر استقرارًاويمكنه تحمل جهد أعلى عند توصيله بدائرة ذات معدل سعة أقل للمكثف. ومع ذلك، هناك أجهزة معروضة للبيع، والتي لديها بالفعل الخصائص اللازمة، ولهذا السبب لا يتم استخدام هذا الاتصال عمليا في الحياة، وإذا تم استخدامه، فهو لمهام محددة.

طريقة مختلطة

يجمع بين الاتصالات المتوازية والتسلسلية.

وفي الوقت نفسه، تتميز المقاطع ذات الاتصال التسلسلي بخصائص الاتصال التسلسلي، وتتميز المقاطع ذات الاتصال المتوازي بخصائص الاتصال المتوازي.

يتم استخدامه عندما لا تكون السعة الكهربائية أو تصنيف الجهد للأجهزة المتوفرة تجاريًا مناسبة لهذه المهمة. تحدث هذه المشكلة عادةً في هندسة الراديو.

لتحديد القيمة الإجمالية للسعة الكهربائية، ستحتاج أولاً إلى تحديد نفس القيمة للشبكات ذات المطرافين المتوازيين، ثم لاتصالاتها المتسلسلة.

مقارنة بين الخيارات المختلفة

لتحديد اتصال، يمكنك استخدام الجدول التالي. على اليسار يوجد نوع اتصال الأجهزة، وفي الأعلى خصائص جهاز تكثيف الشحن.

إذا كنت بحاجة إلى زيادة القدرة، فأنت بحاجة إلى استخدام اتصال متوازي، وإذا قمت بزيادة الجهد، ثم اتصال تسلسلي. إذا كان كلاهما مطلوبًا، فسيكون من الضروري حساب التوصيل المختلط للمكثفات في الدائرة.

لدى العديد من هواة الراديو، وخاصة أولئك الذين بدأوا في تصميم الدوائر الكهربائية لأول مرة، سؤال: كيف يجب توصيل مكثف بالسعة المطلوبة؟ على سبيل المثال، عندما تكون هناك حاجة إلى مكثف بسعة 470 ميكروفاراد في مكان ما في الدائرة، ويكون هذا العنصر متاحًا، فلن تكون هناك مشكلة. ولكن عندما تحتاج إلى تثبيت مكثف 1000 ميكروفاراد، ولا يوجد سوى عناصر ذات سعة غير مناسبة، فإن دوائر العديد من المكثفات المتصلة ببعضها البعض تأتي للإنقاذ. يمكن توصيل العناصر باستخدام التوصيل المتوازي والمتسلسل للمكثفات بشكل فردي أو باستخدام مبدأ مشترك.

Jpg?.jpg 600 واط، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/1-21-768x410..jpg 260 واط، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/ 04/1-21.jpg مقاسات 960 واط = "(الحد الأقصى للعرض: 600 بكسل) 100 فولت واط، 600 بكسل">

اتصال سلسلة من المكثفات

مخطط الاتصال التسلسلي

عند استخدام توصيلات متتالية للمكثفات، تكون شحنة كل جزء متكافئة. تتصل الصفائح الخارجية فقط بالمصدر، ويتم شحن الصفائح الأخرى عن طريق إعادة توزيع الشحنات الكهربائية فيما بينها. تقوم جميع المكثفات بتخزين كمية مماثلة من الشحنة على لوحاتها. ويفسر ذلك حقيقة أن كل عنصر لاحق يتلقى شحنة من العنصر المجاور. ونتيجة لذلك فإن المعادلة صحيحة:

ف = q1 = q2 = q3 = …

من المعروف أنه عند توصيل عناصر المقاوم على التوالي، يتم جمع مقاوماتها، ولكن يتم حساب سعة المكثف الموجود في هذه الدائرة الكهربائية بشكل مختلف.

يعتمد انخفاض الجهد عبر عنصر مكثف فردي على سعته. إذا كان هناك ثلاثة عناصر مكثفة في دائرة كهربائية متوالية، يتم رسم تعبير للجهد ش بناءً على قانون كيرتشوف:

ش = U1 + U2 + U3،

في هذه الحالة U= q/C، U1 = q/C1، U2 = q/C2، U3 = q/C3.

بتعويض قيم الجهد في طرفي المعادلة نحصل على:

ف/ج = ف/C1 + ف/C2 + ف/C3.

بما أن الشحنة الكهربائية q هي نفس الكمية، فيمكن تقسيم جميع أجزاء التعبير الناتج عليها.

الصيغة الناتجة لقدرات المكثف هي:

1/ج = 1/ج1 + 1/ج2 + 1/ج3.

مهم!إذا تم توصيل المكثفات في دائرة متتالية، فإن مقلوب السعة الناتجة يساوي مجموعة القيم المتبادلة للسعات الفردية.

Jpg?.jpg 600 واط، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/2-20-768x476..jpg 120 واط، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/ 04/2-20.jpg مقاسات 913 واط = "(الحد الأقصى للعرض: 600 بكسل) 100 فولت واط، 600 بكسل">

ميزات الاتصال التسلسلي

مثال.يتم توصيل ثلاثة عناصر مكثفة في دائرة تسلسلية ولها سعات: C1 = 0.05 μF، C2 = 0.2 μF، C3 = 0.4 μF.حساب قيمة السعة الإجمالية:

1. 1/ج = 1/0.05 + 1/0.2 + 1/0.4 = 27.5؛
2. ج = 1/27.5 = 0.036 ميكروفاراد.

مهم!عندما يتم توصيل عناصر المكثف في دائرة متتالية، فإن قيمة السعة الإجمالية لا تتجاوز أصغر سعة للعنصر الفردي.

إذا كانت السلسلة تتكون من عنصرين فقط، يتم إعادة كتابة الصيغة على النحو التالي:

ج = (C1 × C2)/(C1 + C2).

في حالة إنشاء دائرة مكونة من مكثفين لهما نفس قيمة السعة:

ج = (ج × ج)/(2 × ج) = ج/2.

تتمتع المكثفات المتصلة على التوالي بمفاعلة تعتمد على تردد التيار المتدفق. ينخفض ​​الجهد عبر كل مكثف بسبب وجود هذه المقاومة، لذلك يتم إنشاء مقسم جهد سعوي بناءً على هذه الدائرة.

Png?x15027" alt="مقسم الجهد السعوي" width="575" height="404">!}

مقسم الجهد بالسعة

صيغة مقسم الجهد السعوي:

U1 = U x C/C1، U2 = U x C/C2، حيث:

• U - جهد إمداد الدائرة؛
• U1، U2 - انخفاض الجهد عبر كل عنصر؛
• ج - السعة النهائية للدائرة؛
• C1، C2 - مؤشرات سعوية للعناصر الفردية.

حساب انخفاض الجهد عبر المكثفات

على سبيل المثال، هناك شبكة تيار متردد بجهد 12 فولت ودائرتين كهربائيتين بديلتين لتوصيل عناصر المكثف التسلسلي:

• الأول هو لتوصيل مكثف واحد C1 = 0.1 ميكروفاراد، ومكثف آخر C2 = 0.5 ميكروفاراد؛
• الثاني – C1 = C2 = 400 نانو فاراد.

الخيار الأول

1. السعة النهائية للدائرة الكهربائية C = (C1 x C2)/(C1 + C2) = 0.1 x 0.5/(0.1 + 0.5) = 0.083 μF؛
2. انخفاض الجهد عبر مكثف واحد: U1 = U x C/C1 = 12 x 0.083/0.1 = 9.9 V
3. على المكثف الثاني: U2 = U x C/C2 = 12 × 0.083/0.5 = 1.992 فولت.

الخيار الثاني

1. السعة الناتجة C = 400 × 400/(400 + 400) = 200 نانو فاراد؛
2. انخفاض الجهد U1 = U2 = 12 × 200/400 = 6 فولت.

ومن خلال الحسابات يمكن أن نستنتج أنه في حالة توصيل مكثفات ذات سعات متساوية، يتم تقسيم الجهد بالتساوي على كلا العنصرين، وعندما تختلف قيم السعة، فإن الجهد على المكثف ذو قيمة السعة الأصغر يزداد، والعكس صحيح. .

الاتصال المتوازي والمدمج

يتم تمثيل توصيل المكثفات على التوازي بمعادلة مختلفة. لتحديد القيمة الإجمالية للسعة، تحتاج ببساطة إلى إيجاد إجمالي جميع الكميات بشكل منفصل:

ج = ج1 + ج2 + ج3 + ...

سيتم تطبيق الجهد بشكل مماثل على كل عنصر. لذلك، لتعزيز السعة، من الضروري توصيل عدة أجزاء بالتوازي.

إذا كانت التوصيلات مختلطة ومتوازية، يتم استخدام دوائر كهربائية مكافئة أو مبسطة لهذه الدوائر. يتم حساب كل منطقة من الدائرة بشكل منفصل، ثم يتم تمثيلها كسعات محسوبة، ويتم دمجها في دائرة بسيطة.

PNG?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/4-2-768x350..png 927w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

خيارات للحصول على دوائر مكافئة

ميزات استبدال المكثفات

على سبيل المثال، يوجد مصدر تيار متردد بقوة 12 فولت ومجموعتين بديلتين من عناصر المكثف التسلسلي.

يتم توصيل المكثفات في دائرة تسلسلية لزيادة الجهد الذي تظل عنده عاملة، لكن سعتها الإجمالية تنخفض وفقًا لصيغة حسابها.

غالبًا ما يتم استخدام التوصيل المختلط للمكثفات لإنشاء قيمة السعة المطلوبة وزيادة الجهد الذي يمكن أن تتحمله الأجزاء.

يمكنك إعطاء خيار حول كيفية توصيل عدة مكونات لتحقيق المعلمات المطلوبة. إذا كان مطلوبًا عنصر مكثف 80 ميكروفاراد عند 50 فولت، ولكن تتوفر مكثفات 40 ميكروفاراد فقط عند 25 فولت، فيجب تكوين المجموعة التالية:

1. قم بتوصيل اثنين من المكثفات 40 ميكروفاراد/25 فولت على التوالي ليصبح المجموع 20 ميكروفاراد/50 فولت؛
2. الآن يأتي دور الاتصال المتوازي للمكثفات. يتم توصيل زوج من مجموعات المكثفات المتصلة على التوالي، والتي تم إنشاؤها في المرحلة الأولى، بالتوازي، والنتيجة هي 40 μF / 50 V؛
3. قم بتوصيل المجموعتين المجمعتين أخيرًا بالتوازي، مما يؤدي إلى 80 μF/50 V.

مهم!من أجل تضخيم جهد المكثفات، من الممكن دمجها في دائرة متتالية. يتم تحقيق زيادة في القيمة السعة الإجمالية عن طريق الاتصال المتوازي.

الأشياء التي يجب مراعاتها عند إنشاء سلسلة ديزي:

1. عند توصيل المكثفات، فإن الخيار الأفضل هو أخذ عناصر ذات معلمات مختلفة أو متطابقة قليلاً، وذلك بسبب الاختلاف الكبير في جهد التفريغ؛
2. لموازنة تيارات التسرب، يتم توصيل مقاومة معادلة لكل عنصر مكثف (على التوازي).

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/04/5-13-600x259.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/04/5-13-768x331..jpg أحجام 800 واط = "(الحد الأقصى للعرض: 600 بكسل) 100 فولت واط، 600 بكسل">

قيم هذه المقالة: