З`єднання конденсаторів. Типи, способи і особливості розрахунків
Найрізноманітніші сучасні побутові та промислові пристрої, що засновують свою роботу на споживанні електричної енергії, незалежно від приналежності їх до електроніки або електротехніці не можуть обійтися без використання в своїх конструкційних і принципових схемах як елементи ланцюга конденсатори. Конденсатор являє собою систему з пари (або більше) електродів. Найчастіше вони мають форму пластин, які в техніці отримали назву «обкладання». Технологічно обкладання поділяються діелектриком (речовиною, яке 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 спектру цих приладів. Звичайні і електролітичні, змінні і постійні в найбагатшому діапазоні номіналів вони знаходять застосування в різних сферах людської життєдіяльності. Незважаючи на це, часто 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 в Фарада (Ф). для системи СІ вона має фізичну розмірність як один кулон до одного вольт.
З`єднання конденсаторів може здійснюватися як по паралельній схемі, так і по послідовної. При паралельному способі підключення величини електроємність складаються. послідовне з`єднання передбачає складання зворотних величин і їх ємностей. Також можливо змішане з`єднання конденсаторів. При цьому в ланцюзі присутня два види з`єднань одночасно.
З`єднання конденсаторів змішаного типу розраховують по 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 електричного кола вимагає вивчення деяких правил, особливо якщо передбачається використовувати їх спільно з котушками індуктивності, дросселями, трансформаторами. Якщо для електронних схем нехтування цими правилами може привести лише до порушення функціонування пристрою, то помилка електротехніків може стати причиною серйозної аварії.
