З'єднання конденсаторів. Типи, способи і особливості розрахунків

Найрізноманітніші сучасні побутові та промислові пристрої, що засновують свою роботу на споживанні електричної енергії, незалежно від належності їх до електроніки або електротехніці не можуть обійтися без використання у своїх конструкційних і принципових схемах в якості елементів ланцюга конденсатори. Конденсатор являє собою систему з пари (або більше) електродів. Найчастіше вони мають форму пластин, які в техніці отримали назву «обкладки». Технологічно обкладки поділяються діелектриком (речовиною, яка електричний струм не проводить). Його товщина незначна при порівнянні з розмірами самих обкладок конденсатора. Привабливість властивостей цієї системи полягає в здатності зберігати електричний заряд.

Починалася історія конденсаторів з міста Лейден. У далекому 1745 році в своїх дослідах фізики Евальд Юрген фон Клейст з Німеччини і Пітер ван Мушенбрук з Голландії отримали оригінальний пристрій, що отримало назву «лейденська банку». По суті, це стало появою першого в історії конденсатора.

Звичайно, лейденська банку істотно відрізнялася від нинішніх конденсаторів. Це була закупорена ємність, наповнена водою. Всередині і зовні її оклевалі фольгою. Крізь кришку банки всередину пропускався стрижень з металу. Незважаючи на свою непоказність, лейденська банку мала властивість конденсувати досить потужні заряди. Вперше досліди з конденсаторами дали можливість штучно отримати повноцінну електричну іскру.

Коливальні контури, фільтри, схеми узгодження трифазних пристроїв - це тільки короткий перелік сфери застосування конденсаторів. Сучасна електротехнічна промисловість освоїла випуск широкого спектра цих приладів. Звичайні та електролітичні, змінні і постійні в найбагатшому діапазоні номіналів вони знаходять застосування в різних сферах людської життєдіяльності. Незважаючи на це, найчастіше виникає потреба комбінування, і тут має величезне значення правильне з'єднання конденсаторів в батарею. Завдяки цьому можна добитися найбільш точного отримання необхідних показників ємності.

Щоб більш конкретно розглянути з'єднання конденсаторів, слід познайомитися з поняттям електроємності і одиницями для її вимірювання. Підручник фізики середньої школи дає визначення цієї величини як відношення величини заряду, накопиченого на обкладках конденсатора, до різниці потенціалів. Вимірюється електроємність у Фарада (Ф). Для системи СІ вона має фізичну розмірність як один кулон до одного вольт.

З'єднання конденсаторів може здійснюватися як за паралельною схемою, так і по послідовною. При паралельному способі підключення величини електроємність складаються. Послідовне з'єднання передбачає складання зворотних величин та їх ємностей. Також можливе змішане з'єднання конденсаторів. При цьому в ланцюзі присутній два види з'єднань одночасно.

З'єднання конденсаторів змішаного типу розраховують за найбільш зручною для кожного конкретного випадку схемою. Залежно від порядку включення приладів в електричний ланцюг, розрахунок проводять шляхом приведення загальної схеми або до паралельного, або до послідовного виду. Для цього вибирають ділянки паралельного з'єднання і приводять їх до одного значення. Потім вже розраховують значення електроємності за схемою послідовного з'єднання. Також можна робити розрахунки і в зворотному порядку.

З'єднання конденсаторів в електричному ланцюзі вимагає вивчення деяких правил, особливо якщо передбачається використовувати їх спільно з котушками індуктивності, дроселями, трансформаторами. Якщо для електронних схем нехтування цими правилами може призвести лише до порушення функціонування пристрою, то помилка електротехніків може стати причиною серйозної аварії.