Параллельное соединение конденсаторов – что такое конденсатор, причины выхода из строя, варианты соединения

Емкостные накопители – это один из важнейших элементов схем современной электротехники. Зачастую в ходе ремонта приходится менять именно их. Поэтому разберем, что такое последовательное, последовательно-параллельное и параллельное соединение конденсаторов, что собой представляет данный элемент микросхемы и каковы его особенности, почему может выходить из строя и как подобрать ему замену.

Конденсатор – что это такое, устройство, принцип работы, применение

По сути, конденсатор – это элементарный накопитель электроэнергии, выполняющий задачу микроаккумулятора в схеме. Характеризуется он 2-мя параметрами:

• Емкостью. Величина накапливаемого заряда, выражаемая в Фарадах.
• Номинальным напряжением. Отображается в Вольтах.

В простейшем представлении конденсатор представляет собой пару токопроводящих пластин, разделенных в пространстве диэлектрическим материалом. Принцип работы сводится к следующему:

1. Когда накопитель разряжен, на пластины поступает ток.
2. Емкость постепенно накапливается.
3. Как только накопление достигнет предела, подача прекращается.
4. Конденсатор разряжается – отдает заряд на нужды схемы.

Применяется накопитель емкости в самых различных целях:

• Смягчения перепадов напряжения в сети.
• Стабилизация тока при выходе из блока питания.
• Для функционирования сенсоров прикосновения.
• Создания определенного алгоритма включения/выключения устройств.
• Обеспечения работы элементов памяти электронных устройств.

• Формирования резкого скачка тока для запуска мотора.
• Выработки энергии в механизме фотовспышки.

На заметку! Конденсатор можно устанавливать в схему с напряжением, только равным или меньшим, чем указано на его корпусе. Иначе, они быстро испортится.

Причины выхода из строя, правила замены

В большинстве случаев емкостные накопители выходят из строя по следующему ряду причин:

1. Завершение срока службы. В среднем он составляет 10-20 тыс. часов в работе.
2. Испарение диэлектрика. Со временем даже во время простоя жидкость испаряется, и конденсатор портится.
3. Нарушение режима эксплуатации. При нагреве сверх нормы диэлектрический компонент испаряется активнее, из-за чего накопитель разрушается.

При выборе замены для сгоревшего конденсатора следует учитывать 2 фактора:

• Возможность установки большего номинала. Например, вместо 25 В, можно поставить на 30 или 40 вольт. Это улучшит стойкость к токовым пульсациям и снизит нагрев, но потребует больше места, что допускается не в любой схеме.

• Нежелательность использования более высокой емкости. Изменений в уровне нагрева это не принесет, но зато может плохо повлиять на работу оборудования.

Повышение емкости допускается только при сглаживании входящих скачков тока. С другой стороны, нельзя устанавливать накопитель большей, чем положено емкости, если он используется в схеме в качестве частотного фильтра.

Варианты соединения

Соединение конденсаторов в электросхеме бывает параллельное, последовательное и параллельно-последовательное. Каждый из способов имеет следующие свои особенности:

• Последовательно.

В схеме накопители соединены так, что вход первого соединен с выходом следующего и т. д. То есть образуется своеобразная цепочка. При этом контакты стыкуются обязательно с соблюдением полярности – «плюс» предыдущего идет на «минус» последующего. Есть также неполярные накопители – они соединяются без соблюдения этого правила.

Следующий пример показывает особенности расчета емкости последовательно соединенных элементов:

1. В схеме 2 накопителя – 20 и 10 мкФ.
2. Для вычисления значения подставляются в формулу – 20 × 10 / (20 + 10) = 6,67 мкФ.
3. Итоговое значение емкости получается меньше, чем для самого малого участника цепи.

При соединении 2-х одинаковых накопителей суммарная емкость будет ровно в 2 раза меньше, чем у каждого по-отдельности.

• Параллельно.

При таком способе соединения однотипные контакты емкостных накопителей объединяются в 2 узла. Плюсовые выходы объединяются с плюсовыми, минусовые с минусовыми.

Способ физической стыковки зависит от внешних характеристик элементов. Так у простейших моделей проще всего скрутить попарно ножки, а затем пропаять. Для соединения банок потребуется припаивать провода.

Справка! Параллельная схема конденсаторов позволяет увеличить емкость, но при этом сохранить исходное напряжение.

Итоговая емкость параллельно соединенных накопительных элементов просто складывается из показателей всех участников цепи. Например:

1. В схеме установлены 3 накопителя – 10, 15 и 20 мкФ.
2. Суммарная емкость – 10 + 15 + 20 = 45 мкФ.

Такой способ соединения применяется чаще всего, и нужен, к примеру, когда нечем заменить сгоревший конденсатор, но в наличии есть несколько накопителей с меньшей емкостью.

• Смешано.

Более сложные электросхемы предполагают применение обоих вариантов соединения на отдельных участках. Для расчета суммарной емкости потребуется рассчитать ее на отдельных сегментах, воспользовавшись соответствующей формулой. В итоге полученные значения нужно сложить.

Коротко о главном

Конденсатор играет роль небольшого аккумулятора электроэнергии в схеме, и характеризуется емкостью и напряжением. Принцип его работы сводится к первоначальной зарядке, а затем разрядке. Применяется в самых различных целях – снижении перепадов, стабилизации тока, обеспечении импульсной подачи в работе оборудования.

Емкостный накопитель выходит из строя по причине завершения срока годности, испарении электролита и нарушении правил эксплуатации. При выборе замены следует учитывать возможность повышения номинала и точного подбора емкости.

Соединяться конденсаторы могут 3-мя способами:

• Параллельным.
• Последовательным.
• Параллельно-последовательным.

В каждой схеме есть свои плюсы, минусы и особенности применения.