Как повысить напряжение постоянного тока с помощью конденсатора

Как повысить напряжение постоянного и переменного тока

Чтобы питать электроприборы, нужно обеспечить номинальные значения параметров электропитания, заявленные в их документации. Безусловно большинство современных электроприборов работают от сети переменного тока 220 Вольт, но бывает так, что нужно обеспечить питание приборов для других стран, где напряжение другое или запитать что-нибудь от бортовой сети автомобиля. В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и что для этого нужно.

Повышение переменного напряжения

Повысить переменное напряжение можно двумя способами – использовать трансформатор или автотрансформатор. Основная разница между ними состоит в том, что при использовании трансформатора есть гальваническая развязка между первичной и вторичной цепью, а при использовании автотрансформатора её нет.

Интересно! Гальваническая развязка – это отсутствие электрического контакта между первичной (входной) цепью и вторичной (выходной).

Рассмотрим часто возникающие вопросы. Если вы попали за границы нашей необъятной родины и электросети там отличаются от наших 220 В, например, 110В, то чтобы поднять напряжение со 110 до 220 Вольт нужно использовать трансформатор, например, такой как изображен на рисунке ниже:

Следует сказать о том, что такие трансформаторы можно использовать «в любую сторону». То есть, если в технической документации вашего трансформатора написано «напряжение первичной обмотки 220В, вторичной – 110В» – это не значит, что его нельзя подключить к 110В. Трансформаторы обратимы, и, если на вторичную обмотку подать, те же 110В – на первичной появится 220В или другое повышенное значение, пропорциональные коэффициенту трансформации.

Следующая проблема, с которой многие сталкиваются – низкое напряжение в электросети, особенно часто это наблюдается в частных домах и в гаражах. Проблема связана с плохим состоянием и перегрузкой линий электропередач. Чтобы решить эту проблему – вы можете использовать ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Большинство современных моделей могут как понижать, так и плавно повышать параметры сети.

Схема его изображена на лицевой панели, а на объяснениях принципа действия мы останавливаться не будем. ЛАТРы продаются разных мощностей, тот что на рисунке примерно на 250-500 ВА (вольт-амперы). На практике встречаются модели до нескольких киловатт. Такой способ подходит для подачи номинальных 220 Вольт на конкретный электроприбор.

Если вам нужно дёшево поднять напряжение во всем доме, ваш выбор — релейный стабилизатор. Они также продаются с учетом разных мощностей и модельный ряд подходит для большинства типовых случаев (3-15 кВт). Устройство основано также на автотрансформаторе. О том, как выбрать стабилизатор напряжения для дома, мы рассказали в статье, на которую сослались.

Цепи постоянного тока

Всем известно, что на постоянном токе трансформаторы не работают, тогда как в таких случаях повысить напряжение? В большинстве случаев постоянку повышают с помощью дросселя, полевого или биполярного транзистора и ШИМ-контроллера. Другими словами, это называется бестрансформаторный преобразователь напряжения. Если эти три основных элемента соединить как показано на рисунке ниже и на базу транзистора подавать ШИМ сигнал, то его выходное напряжение повысится в Ku раз.

Также рассмотрим типовые ситуации.

Допустим вы хотите сделать подсветку клавиатуры с помощью небольшого отрезка светодиодной ленты. Для этого вполне хватит мощности зарядного от смартфона (5-15 Вт), но проблема в том, что его выходное напряжение составляет 5 Вольт, а распространенные типы светодиодных лент работают от 12 В.

Тогда как повысить напряжение на зарядном устройстве? Проще всего повысить с помощью такого устройства как «dc-dc boost converter» или «импульсный повышающий преобразователь постоянного напряжения».

Такие устройства позволяют повысить напряжение с 5 до 12 Вольт, и продаются как с фиксированной величиной, так и регулируемые, что позволит в большинстве случаев поднять с 12 до 24 и даже до 36 Вольт. Но учтите, что выходной ток ограничен самым слабым элементом цепи, в обсуждаемой ситуации – током на зарядном устройстве.

При использовании указанной платы выходной ток будет меньше входного во столько раз, во сколько поднялось напряжение на выходе, без учета КПД преобразователя (он в районе 80-95%).

Подобные устройства строят на базе микросхем MT3608, LM2577, XL6009. С их помощью можно сделать устройство для проверки реле регулятора не на генераторе автомобиля, а на рабочем столе, регулируя значения с 12 до 14 Вольт. Ниже вы видите видео-тест такого устройства.

Интересно! Любители самоделок часто задают вопрос «как повысить напряжение с 3,7 В до 5 В, чтобы сделать Power bank на литиевых аккумуляторах своими руками?». Ответ прост – использовать плату-преобразователь FP6291.

На подобных платах с помощью шелкографии указано назначение контактных площадок для подключения, поэтому схема вам не понадобится.

Также часто возникающая ситуация — необходимость подключить к автомобильному аккумулятору 220В прибор, а бывает что за городом очень нужно получить 220В. Если бензинового генератора у вас нет – используйте автомобильный аккумулятор и инвертор, чтобы повысить напряжение с 12 до 220 Вольт. Модель мощностью в 1 кВт можно купить за 35 долларов – это недорогой и проверенный способ подключить 220В дрель, болгарку, котёл или холодильник к 12В аккумулятору.

Если вы водитель грузовика, вам не подойдёт именно указанный выше инвертор, из-за того, что в вашей бортовой сети скорее всего 24 Вольта. Если вам нужно поднять напряжение с 24В до 220В – то обратите на это внимание при покупке инвертора.

Хотя стоит отметить, что есть универсальные преобразователи, которые могут работать и от 12, и от 24 вольт.

В случаях, когда нужно получить высокое напряжение, например, поднять с 220 до 1000В, можно использовать специальный умножитель. Его типовая схема изображена ниже. Он состоит из диодов и конденсаторов. Вы получите на выходе постоянный ток, учтите это. Это удвоитель Латура-Делона-Гренашера:

А так выглядит схема несимметричного умножителя (Кокрофта-Уолтона).

С его помощью вы можете повысить напряжение в нужное число раз. Это устройство строится каскадами, от числа которых зависит сколько вольт на выходе вы получите. В следующем видео описан принцип работы умножителя.

Кроме этих схем существует еще множество других, ниже изображены схемы учетвертителя, 6- и 8-кратных умножителей, которые используются для повышения напряжения:

В заключении хотелось бы напомнить о технике безопасности. При подключении трансформаторов, автотрансформаторов, а также работе с инверторами и умножителями будьте аккуратны. Не касайтесь токоведущихчастей голыми руками. Подключения следует выполнять при отключенном питании от устройства, а также избегать их работы во влажных помещениях с возможностью попадания воды или брызг. Также не превышайте заявленный производителем ток трансформатора, преобразователя или блока питания, если не хотите, чтобы он у вас сгорел. Надеемся, предоставленные советы помогут вам повысить напряжение до нужного значения! Если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Повышающий преобразователь постоянного тока с 8-32 В до 45-390 В

Габариты: 60х50х22
Вес: 55 грамм
Сборка-пайка на четверочку, флюс кое-где не отмыт.


Силовой Переключающий элемент — RU7088R — MOSFET, 70V, 80A
Остальные микросхемы с заботливо потертыми производителем маркировками.
Вход защищен от переплюсовки автомобильным предохранителем на 10А.
Выходная мощность 40 Ватт (Пиковая 70 Ватт)
Максимальный ток 0,2 А
Ток покоя: 15 мА
Рабочая частота: 75 кГц
Алгоритм работы: Подаем на вход 8-32 В DC, подстроечным резистором выставляем требуемое напряжение на выходе. (изменение входного напряжения в заданном диапазоне не влияет на выходное!)
По факту при 8 вольтах преобразователь работает нестабильно. При 10 В нестабильно работает под нагрузкой. Нормально работает от 12 В и выше.
Выход Мин и Макс:


Перед тем, как перейти к экспериментам, напоминаю — на разных частях платы присутствует высокое напряжение, которое опасно для ваших любимых дорогостоящих приборов!
Купил я как-то парочку конденсаторов на Алиэкспресс и написал про них обзор: Алюминиевый электролитический конденсатор 2200 мкФ 450 В Hitachi или «Hitachi»
Кому лень ходить по ссылкам: при низковольтных измерениях – отличные конденсаторы. Но аборигены mysku.club методом запугивания убедили меня, что вряд ли они будут работать при высоком напряжении, и красивый взрыв с эффектно разлетающимися конфетти из фольги неизбежен. Я переложил на всякий случай конденсаторы из ящика стола в сейф для хранения оружия и запретил к нему подходить всем, кроме тещи.


Собрал вот такой стенд на лоджии (благо там сейчас ремонт):

Для пущего эффекта разложил все равномерно вокруг конденсатора. Подключил и токоизмерительные клещи, и термопару примотал изолентой к корпусу- я же серьезный исследователь. Камеру засунул в аквабокс.
После выключения питания конденсатор довольно долго разряжается. Ускорение этого процесса с помощью металлического предмета приводит к вспышке, хлопку и порче металлического предмета.
Если не удалось использовать китайский электролит в качестве китайской петарды, придется его использовать по прямому назначению.
Что можно и нужно измерить? Правильно – ток утечки при заданном напряжении. У меня максимально возможное 394 В, на нем и будем мерить.

У идеального конденсатора ток утечки стремится к нулю. В реальности все не так, поэтому смотрим в таблицу и выбираем оттуда значение, которое ток не должен превышать. Для моего конденсатора 2200 мкФ на 394 вольтах не более 5,5 мА.
Схема подключения приборов при измерении:

Методика измерения — замыкаете накоротко амперметр, полностью заряжаете конденсатор, контролируя напряжение вольтметром. После полного заряда размыкаете амперметр – он показывает ток утечки. Если уверенны в своем амперметре, то можете его входы не замыкать, тогда еще и ток заряда посмотрите.


Для испытуемого конденсатора ток утечки в норме. От этого он не стал японским, но его смело можно использовать.
Выводы:
Не знаю, годен ли обозреваемый в качестве источника питания, пульсации я осциллографом не смотрел, но заряжать конденсаторы, пытать шпионов и убивать хомяков данным устройством можно.
Плюсы:
+ работает
+ приличный изменяемый диапазон выходного напряжения
+ есть возможность выбора входного напряжения
Минусы:
— можно предъявить претензии к качеству пайки и отмывки платы. Не критично, но все же.
Если нужен источник высокого напряжения, можно брать.

• 12 августа 2017, 09:05
• автор: Evidencia
• просмотры: 21780

Нет, вы там не были, вот что там написано:

5000 flashes at rated voltage applied at 5

35°C repeating every 30 seconds thru a Xe flash tube having a discharge resistance if 0.7

Цитата из вики, сорри что на английском, но думаю что разберетесь.

Конденсатор при этом тоже портится Не обязательно — зависит от «кондовости» конденсатора и запасённой энергии, которую пытаются методом КЗ через него выдернуть.
Т.е. мелким электролитам — пофиг. А вот «банки» уже столько в себе помещают кулонов/вольтов, что при КЗ может элементарно внутри отвариться контакт от фольги.
Поэтому — через около-МегаОм-ный резистор.

— К слову, в эхе Su.Hardw.Audio рассказывалась метода «тренировки» электролитов. ЕМНИП, смысл — в постепенной подаче высокого напряжения от источника с очень большим внутренним сопротивлением — при превышении некоего порога, происходил «микропробой» — никаких фейерверков — просто нано-КЗ, которое имеет 2 следствия:
1) виден реальный потолок по напряжению для конкретного экземпляра, БЕЗ его порчи;
2) микропробой при некотором токе «вышибает» «слабое звено» — фольга обкладок в этом месте оплавляется и «отходит» от этого слабого места в изоляторе, т.е. таким образом можно неколько повысить максималку для конденсатора.

Насчёт второго может уже и насочинял… или спутал с «тренировкой» ламп (форум-то ХайФай-ный) — уже прошло-то лет двадцать…

Можно ли конденсатором повысить напряжение

При соединении приборов для конденсации заряда, как правило, техника интересует электрическая емкость, которая получится в итоге.

Электроемкость показывает способность двухполюсника накапливать в себе заряд и измеряется в фарадах. Может показаться, что чем выше это значение, тем лучше, но на практике не существует возможности создать все возможные на свете емкости, более того, часто это и не нужно, так как во всех приборах, использующихся повседневно, применяются стандартные приборы для конденсации.

Можно соединить несколько приборов для конденсации в цепь, создав одну конденсирующую емкость, при этом значение характерной величины будет зависеть от типа подключения, и для его расчета есть давно известные формулы.

Параллельное соединение

Существует два типа подключения приборов в цепь: последовательное и параллельное. Каждый из них обладает своими свойствами, но, как правило, используется параллельное соединение конденсаторов.

Параллельное соединение обладает такими свойствами:

Соединить конденсаторы для увеличения емкости, как показывают свойства, лучше этим способом. Для этого нужно соединить выводы с каждого двухполюсника по группам: у каждого из них два вывода. Нужно создать две группы: в одну соединить все конденсаторы с одного вывода, а во вторую с оставшегося.

При таком соединении приборы для конденсации образуют одну емкость, поэтому верна такая формула: С=С1+С2+…СN, где N — количество конденсаторов в цепи.

Например, если имеются номинальные значения 50мкф, 100мкф и 150мкф, то при последовательном подключении общее значение в цепи будет 300мкф.

В жизни это подключение используют довольно часто, например, если при расчетах оказалось, что требуется такой двухполюсник, которого в продаже точно не найти. С помощью этого способа можно варьировать емкость конденсатора так, как это потребуется, при этом не изменяя напряжение в сети.

Повышение напряжения в сети электропитания

Если же низкое напряжение у всех в округе – нужно думать, как повысить напряжение в сети у себя. Но не пугайтесь сразу же больших затрат на чудеса современной электроники. Они нужны, о них речь пойдет ниже. Но чаще всего проблему можно решить быстро и без хлопот подручными средствами. Причем – технически грамотно и совершенно безопасно.

При стабильно низком напряжении в сети выручит самый обыкновенный понижающий трансформатор на 12 – 36 В. Да, да, именно понижающий. И большой его мощности не потребуется. 100-ваттный потянет нагрузку в 500 Вт, а киловаттный – в 5 кВт. И увеличить напряжение в сети можно до допустимых пределов.

Никаких чудес, никакой паранауки – достаточно такой трансформатор использовать как повышающий автотрансформатор, добавив напряжение понижающей обмотки к линейному. Тогда при 175 В в розетке на выходе будет при 12 В добавочных 187 В. Маловато, но бытовая техника работать будет. Если вдруг напряжение повысится до нормы, автотрансформатор выдаст 232 В; это еще в норме. При 36 В добавочных 175 В вытягиваем до 211 В – норма! Но вдруг и в розетке норма окажется, получим 256 В, а это уже нехорошо для электроприборов. Поэтому лучше всего – 24 В добавочных.

А как же мощность? Дело в том, что в сетевой обмотке автотрансформатора течет РАЗНОСТНЫЙ ток, и если повышать напряжение на небольшую долю от исходного, он окажется совсем незначительным. Правда, в дополнительной обмотке пойдет суммарный ток, но она в понижающих трансформаторах выполняется из толстого провода и при мощности исходного трансформатора в 100 Вт выдержит ток в 3-5 А, а это более 500 Вт при 220 В.

Нужно только правильно сфазировать обмотки. Для этого включаем трансформатор, как показано на схеме, БЕЗ НАГРУЗКИ. К гнездам «Прибор» подключаем любой вольтметр переменного тока на 300 В и более, хотя бы тестер. Показывает меньше, чем в розетке? Меняем местами концы любой из обмоток. Стало больше, чем в розетке? Все, можно пользоваться. Потребителей включаем вместо измерительного прибора.

Нужно только поставить в цепь сети предохранитель – вдруг в розетке «зашкалит» (это может случиться, если на старой и плохо обслуживаемой подстанции испортится зануление), так пусть он сгорит, а не техника.

Подходящий трансформатор можно найти на «железном» или радиорынке, а то и у себя в кладовке. Не спутайте только с гасящим устройством для низковольтных электропаяльников – они выполнены на конденсаторах, и от них толку не будет, а будет авария.

Последовательное включение конденсаторов

Свойства последовательного включения конденсаторов:

Для такого подключения нужно просто соединять выводы двухполюсников один с другим, образуя цепочку: вывод первого будет соединен с выводом второго, оставшийся вывод второго с выводом третьего и так далее.

Формула подключения: 1/(1/С1+1/С2+…+1/СN), где N — это количество приборов в соединении.

Например, есть три конденсатора по 100мкф. 1/100+1/100+1/100=0,03мкф. 1/0,03=33мкф.

Заряды распределятся с чередующимся знаком, а емкостное значение будет ограничено только им же для самого слабого звена в цепи. Как только он получит свой заряд, передача тока в цепи прекратится.

Для чего тогда нужен подобный способ подключения? Такая цепь более устойчива и может выдержать большее напряжение при подключении в схему при меньшем емкостном номинале конденсатора. Однако в продаже имеются приборы, которые и без того обладают нужными свойствами, поэтому-то такое подключение в жизни практически не используется, а если используется, то для специфических задач.

READ Как подключить внешнюю таблицу стилей css к html

Смешанный способ

Сочетает в себе параллельное и последовательное подключения.

При этом для участков с последовательным соединением характерны свойства последовательного соединения, а для участков с параллельным — свойства параллельного.

Оно используется, когда ни электроемкость, ни номинальное напряжение приборов, имеющихся в продаже, не подходят для задачи. Обычно такая проблема возникает в радиотехнике.

Чтобы определить общее значение электроемкости, нужно будет сначала определить это же значение для параллельно соединенных двухполюсников, а потом для их последовательного соединения.

Как повысить мощность конденсатора

И ногда нужно увеличить ёмкость или сопротивление, а подходящих деталей на нужное сопротивление нет, или размеры конструкции не позволяют вставить один большой конденсатор на 3000 мкф.

В этом случае можно набрать необходимые ёмкость или сопротивление из нескольких деталей, а вместо конденсатора на 3000 микрофарад вставить 3 штуки по 1000 микрофарад.

Для увеличения ёмкости конденсаторы соединяются параллельно.

Для увеличения сопротивления резисторы соединяются последовательно. Вода через трубу с двумя валенками течёт хуже, чем через трубу с одним валенком.

Последовательное соединение — когда детали стоят друг за дружкой, «в очереди», будто за колбасой, потому оно так и называется.

Не путайте эти соединения, для увеличения ёмкости конденсаторы соединяются параллельно, а резисторы для увеличения сопротивления последовательно !

Параллельное соединение

Параллельное соединение характеризуется тем, что все пластины электрических конденсаторов присоединяются к точкам включения и образовывают собой батареи. В таком случае, во время заряда конденсаторов каждый из них будет иметь различное число электрических зарядов при одинаковом количестве подводимой энергии

Схема параллельного крепления

Емкость при параллельной установке рассчитывается исходя из емкостей всех конденсаторов в схеме. При этом, количество электрической энергии, поступающей на все отдельные двухполюсные элементы цепи, можно будет рассчитать, суммировав сумму энергии, помещающейся в каждый конденсатор. Вся схема, подключенная таким образом, рассчитывается как один двухполюсник.

Схема — напряжение на накопителях

В отличие от соединения звездой, на обкладки всех конденсаторов попадает одинаковое напряжение. Например, на схеме выше мы видим, что:

Последовательное соединение

Здесь к точкам включения присоединяются контакты только первого и последнего конденсатора.

Схема — схема последовательного соединения

Главной особенностью работы схемы является то, что электрическая энергия будет проходить только по одному направлению, значит, что в каждом из конденсаторов ток будет одинаковым. В такой цепи для каждого накопителя, независимо от его емкости, будет обеспечиваться равное накопление проходящей энергии. Нужно понимать, что каждый из них последовательно соприкасается со следующим и предыдущим, а значит, емкость при последовательном типе может воспроизводиться энергией соседнего накопителя.

Формула, которая отражает зависимость тока от соединения конденсаторов, имеет такой вид:

i = ic1 = ic2 = ic3 = ic4, то есть токи проходящие через каждый конденсатор равны между собой.

Следовательно, одинаковой будет не только сила тока, но и электрический заряд. По формуле это определяется как:

А так определяется общая суммарная емкость конденсаторов при последовательном соединении:

Видео: как соединять конденсаторы параллельным и последовательным методом

Смешанное подключение

Но, стоит учитывать, что для соединения различных конденсаторов необходимо учитывать напряжение сети. Для каждого полупроводника этот показатель будет отличаться в зависимости от емкости элемента. Отсюда следует, что отдельные группы полупроводниковых двухполюсников малой емкости будут при зарядке становиться больше, и наоборот, электроемкость большого размера будет нуждаться в меньшем заряде.

Схема: смешанное соединение конденсаторов

READ Как подключить опцию расширения памяти в меню загрузки windows 7

Существует также смешанное соединение двух и более конденсаторов. Здесь электрическая энергия распределяется одновременно при помощи параллельного и последовательного подключения электролитических элементов в цепь. Эта схема имеет несколько участков с различным подключением конденсирующих двухполюсников. Иными словами, на одном цепь параллельно включена, на другом – последовательно. Такая электрическая схема имеет ряд достоинств сравнительно с традиционными:

Защита от перепадов напряжения

В городских условиях напряжение в сети, как правило, держится, но актуальной становится защита квартиры от перепадов напряжения. Вот тут пора вспомнить о чудесах электроники, поскольку «железно – проволочная» электротехника эффективных, простых и дешевых способов их сглаживания не знает.

Поспрашивайте в электро- и радиомагазинах автомат защиты от перепадов напряжения; их еще называют «барьер защитный». Как примерно такой выглядит, видно на иллюстрации. Современные устройства такого типа сравнительно недороги, компактны, их легко подключить и обслуживания в процессе эксплуатации они не требуют.

Простой защитный барьер для домашней электросети

Но не вспоминайте об автотрансформаторе на даче – защитный барьер лишь устраняет броски напряжения; все время держать напряжение в розетке при стабильно пониженном он не может. В качестве накопителей энергии в таких устройствах используются суперконденсаторы, а они хоть и «супер», но все же не электрогенераторы.

Как правильно соединять конденсаторы?

У многих начинающих любителей электроники в процессе сборки самодельного устройства возникает вопрос: “Как правильно соединять конденсаторы?”

Казалось бы, зачем это надо, ведь если на принципиальной схеме указано, что в данном месте схемы должен быть установлен конденсатор на 47 микрофарад, значит, берём и ставим. Но, согласитесь, что в мастерской даже заядлого электронщика может не оказаться конденсатора с необходимым номиналом!

Похожая ситуация может возникнуть и при ремонте какого-либо прибора. Например, необходим электролитический конденсатор ёмкостью 1000 микрофарад, а под рукой лишь два-три на 470 микрофарад. Ставить 470 микрофарад, вместо положенных 1000? Нет, это допустимо не всегда. Так как же быть? Ехать на радиорынок за несколько десятков километров и покупать недостающую деталь?

Как выйти из сложившейся ситуации? Можно соединить несколько конденсаторов и в результате получить необходимую нам ёмкость. В электронике существует два способа соединения конденсаторов: параллельное и последовательное.

В реальности это выглядит так:

Параллельное соединение Принципиальная схема параллельного соединения Последовательное соединение Принципиальная схема последовательного соединения

Также можно комбинировать параллельное и последовательное соединение. Но на практике вам вряд ли это пригодиться.

Как рассчитать общую ёмкость соединённых конденсаторов?

Помогут нам в этом несколько простых формул. Не сомневайтесь, если вы будете заниматься электроникой, то эти простые формулы рано или поздно вас выручат.

Общая ёмкость параллельно соединённых конденсаторов:

СN – ёмкость N-ого конденсатора;

Cобщ – суммарная ёмкость составного конденсатора.

Как видим, при параллельном соединении ёмкости нужно всего-навсего сложить!

Внимание! Все расчёты необходимо производить в одних единицах. Если выполняем расчёты в микрофарадах, то нужно указывать ёмкость C1, C2 в микрофарадах. Результат также получим в микрофарадах. Это правило стоит соблюдать, иначе ошибки не избежать!

Чтобы не допустить ошибку при переводе микрофарад в пикофарады, а нанофарад в микрофарады, необходимо знать сокращённую запись численных величин. Также в этом вам поможет таблица. В ней указаны приставки, используемые для краткой записи и множители, с помощью которых можно производить пересчёт. Подробнее об этом читайте здесь.

Ёмкость двух последовательно соединённых конденсаторов можно рассчитать по другой формуле. Она будет чуть сложнее:

Внимание! Данная формула справедлива только для двух конденсаторов! Если их больше, то потребуется другая формула. Она более запутанная, да и на деле не всегда пригождается

Или то же самое, но более понятно:

Если вы проведёте несколько расчётов, то увидите, что при последовательном соединении результирующая ёмкость будет всегда меньше наименьшей, включённой в данную цепочку. Что это значить? А это значит, что если соединить последовательно конденсаторы ёмкостью 5, 100 и 35 пикофарад, то общая ёмкость будет меньше 5.

В том случае, если для последовательного соединения применены конденсаторы одинаковой ёмкости, эта громоздкая формула волшебным образом упрощается и принимает вид:

READ Как подключить варочную поверхность electrolux 4 провода

Здесь, вместо буквы M ставиться количество конденсаторов, а C1 – его ёмкость.

Стоит также запомнить простое правило:

При последовательном соединении двух конденсаторов с одинаковой ёмкостью результирующая ёмкость будет в два раза меньше ёмкости каждого из них.

Таким образом, если вы последовательно соедините два конденсатора, ёмкость каждого из которых 10 нанофарад, то в результате она составит 5 нанофарад.

Не будем пускать слов по ветру, а проверим конденсатор, замерив ёмкость, и на практике подтвердим правильность показанных здесь формул.

Возьмём два плёночных конденсатора. Один на 15 нанофарад (0,015 мкф.),а другой на 10 нанофарад (0,01 мкф.) Соединим их последовательно. Теперь возьмём мультиметр Victor VC9805+ и замерим суммарную ёмкость двух конденсаторов. Вот что мы получим (см. фото).

Замер ёмкости при последовательном соединении

Ёмкость составного конденсатора составила 6 нанофарад (0,006 мкф.)

А теперь проделаем то же самое, но для параллельного соединения. Проверим результат с помощью того же тестера (см. фото).

Измерение ёмкости при параллельном соединении

Как видим, при параллельном соединении ёмкость двух конденсаторов сложилась и составляет 25 нанофарад (0,025 мкф.).

Что ещё необходимо знать, чтобы правильно соединять конденсаторы?

Во-первых, не стоит забывать, что есть ещё один немаловажный параметр, как номинальное напряжение.

При последовательном соединении конденсаторов напряжение между ними распределяется обратно пропорционально их ёмкостям. Поэтому, есть смысл при последовательном соединении применять конденсаторы с номинальным напряжением равным тому, которое имеет конденсатор, взамен которого мы ставим составной.

Если же используются конденсаторы с одинаковой ёмкостью, то напряжение между ними разделится поровну.

Емкость конденсатора

Конденсатор — элемент обладающий электрической емкостью.

Емкость проводников, удаленных от других предметов (уединенных проводников), зависит от размеров и формы самих проводников. Чем больше размеры проводника, тем больше его емкость.

Но в практике нам не приходится иметь дело с уединен­ными проводниками. Поэтому важно знать, как влияют на ем­кость расположенные вблизи данного провод­ника предметы и в ча­стности другие провод­ники.

Представим себе два металлических шара одинаковых размеров, заряженных одинако­выми количествами электричества разного знака и удаленных один от другого на значи­тельное расстояние (рис.1.). Заряды на обоих шарах будут рас­положены равномерно по их поверхностям вследствие того, что одноименные заряды на каждом из шаров от­талкиваются друг от друга. Потенциал каж­дого из шаров будет определяться его раз­мерами и тем количест­вом электричества, которое ему сообщено. Потенциал одного шара будет положителен, другого — отрицателен, так что между шарами будет существовать некоторая разность потен­циалов.

Рисунок 1. Заряженные металлические шары находятся на большом удалении один от другого. Емкость шаров зависит только от их размеров.

Приблизим шары друг к другу (рис. 2.). Разноименные заряды шаров станут притягиваться. Вследствие этого они окажутся распределенными уже не равномерно по поверхностям шаров, а частично переместятся на те их стороны, которыми они обращены друг к другу. Большинство силовых линий выходящих из положительных зарядов первого шара, бу­дет оканчиваться на отрицательных зарядах второго шара. При этом потенциал каждого шара будет определяться не только зарядом, находящимся на нем, но и зарядом соседнего шара. Так как заряды обоих шаров разноименные, то потен­циал положительно заряженного шара будет понижен вслед­ствие влияния второго шара, заряженного отрицательно и создающего в окружающем пространстве отрицательный по­тенциал. Наоборот, потенциал второго шара будет повышен вследствие влияния первого шара, создающего в окружаю­щем пространстве положительный потенциал.

Рисунок 2. Металлические шары сближены.

Таким образом, по сравнению с тем, что было до сбли­жения шаров, потенциал положительно заряженного шара понизится, а отрицательно заряженного шара повысится, и разность потенциалов между шарами уменьшится. Следова­тельно, при сближении заряженных проводников, если заряд их остался неизменным, разность потенциалов понижается. Но при той же разности потенциалов проводники могут «вме­стить» большие количества электричества так как C=Q/U. Значит, при сбли­жении проводников их емкость увеличивается.

Емкость проводников зависит не только от расстояния между ними и от их размеров и формы, но и от свойств окру­жающей среды. Приборы, в которых емкость между провод­никами используется для накопления электрических зарядов, называются — конденсаторы. Простейший кон­денсатор состоит из двух параллельных металлических пла­стин, разделенных слоем воздуха (рис. 3 слева). Емкость такого конденсатора будет тем больше, чем больше поверхность пла­стин и чем меньше расстояние между ними.

Рисунок 3. Простейший конденсатор с воздушным (слева) и твердым (справа) диэлектриком.

Часто для увеличения емкости конденсатора между его пластинами помещают какой-либо диэлектрик (рис.3 справа). Увеличение емкости в этом случае объясняется тем, что при заряде конденсатора на поверхностях диэлектрика, располо­женных против пластин, появляются электрические заряды, знак которых противоположен знаку зарядов пластин (рис.4.). Эти заряды диэлектрика, взаимодействуя с зарядами конденсатора, уменьшают разность потенциалов между ними при неизменной величине зарядов на обкладках, т. е. увеличивают емкость конденсатора.

Рисунок 4. Увеличение емкости конденсатора в результате поляризации диэлектрика.

Вносимые различными диэлектриками изменения емкости конденсаторов связаны с их диэлектрическими постоянными. Чем больше диэлектрическая постоянная данного диэлектри­ка, тем более он увеличивает емкость конденсатора.

Емкость плоского конденсатора, состоящего из двух пла­стин, при условии, что расстояние между пластинами мало по сравнению с размерами пластин, определяется согласно следущему выражению:

С—емкость конденсатора в пикофарадах (пф);

S—активная площадь одной пластины в см2;

е—диэлектрическая постоянная диэлектрика, разделяю­щего пластины;

d—расстояние между пластинами или, что то же самое, толщина диэлектрика в см.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

• Электрическая емкость
• Энергия поля конденсатора
• Виды конденсаторов
• Обозначение конденсаторов
• Соединение конденсаторов

Комментарии

Ехидный 07.07.2017 15:31 Цитирую Сергей:

Заряд хранится не на обкладках, а между ними. Те в диэлектрике. этот факт известен уже давно. Но в учебниках упорно продолжают писать, что на обкладках.

А где он хранится в вакуумном конденсаторе? Цитировать
Сергей 05.04.2014 10:39 Заряд хранится не на обкладках, а между ними. Те в диэлектрике. этот факт известен уже давно. Но в учебниках упорно продолжают писать, что на обкладках.

Конденсаторный инвертор с развязкой.

Для понимания процесса, или от куда растут ноги настоящего повествования, рекомендую ознакомиться с материалом «Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока». В ней рассмотрен и реализован в устройстве прибор, ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО с понижением напряжения и увеличением тока.

Недавно в сети был представлен прибор на основе конденсаторов с повышением напряжения.

Видеоролик автора устройства с демонстрацией возможностей устройства

Я вспомнил, что в 2011 году публиковал архив с материалами инвертора 5000 Вт повышающий на конденсаторах (скачать архив можно по ССЫЛКЕ)

Применяемый принцип инвертора, обратный «Конденсаторному преобразователю с умножением тока» правда по названию можно ошибочно определить, что появляется лишний ток. Этого на самом деле не происходит, так как по закону равновесия, понижается напряжение и распределяется в соответствующих емкостях. На заряд емкости меньшего напряжения, чем на разряд с меньшим напряжением но большей ёмкостью. Особенность работы схемы, это разделение периодов с развязкой ЗАРЯД/РАЗРЯД при заряде нагрузочных конденсаторов от источника, нагрузка отключена, а при разряде заряженных конденсаторов на нагрузку уже источник отключен. Таким образом заряженные конденсаторы выполняют роль самостоятельного источника постоянного тока для нагрузки. В инверторе который повышает напряжение, принцип тот же только обратный. К примеру равновесие можно выразить так исходя из формулы электрической мощности постоянного тока: W=I*U

Пример: 100 Вт = 120 В * 0,83 А = 12В * 8,3А

Скрин коллаж из материалов по инвертору где обособленна цепь заряда конденсаторов в параллельном варианте

Определенно с некими особенностями, наличия токоограничивающего резистора и 3-го банка конденсаторов, которые заряжаются параллельно гирлянде перестраиваемых конденсаторов (ПАРАЛЛЕЛЬНО/ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО), схема полностью подтверждает принцип «Конденсаторного преобразователя с умножением тока«. Для того чтобы разрядить заряженные конденсаторы, нужна соответствующая цепь. Я дополнил схему недостающими элементами (диодами и ключом транзистором). Вместо резистора токоограничения лампочка накаливания (лампа 1)

соотношение основных элементов

Синим цветом цепь разряда. А обособленные конденсаторы, очевидно выполняют роль сглаживания импульса который идет на нагрузку. Особенность цепи разряда не буду описывать (при желании оставьте свой комментарий и если желающих будет много я дополню материал). Ключи, которые вероятно используются это транзисторы P-N-P перехода, кроме того если использовать составные транзисторы. можно организовать управление через оптопару, что позволить иметь развязку от цепи управления.

Это моя версия принципа работы данного устройства. Она не предусматривает ни какой Сверх Единичности.

Возможно автор и применил некие НОУ-ХАУ, я не буду утверждать. Вы это можете уточнить у него самого по его правилам:

Возможно визуально просто совпадение, хорошо тогда просто поразмыслим, а какая схема может быть реализована? На ум приходит только свич Теслы.

Ссылка симуляции работы Свитча Теслы: https://tinyurl.com/yzr92hpg

Рассмотрим, по заявлению автора, успешную репликацию ССЫЛКА:

Электросхемы с интернета скачиваются неработоспособные . Хотя может на буржуйских транзисторах они и работают ?

Я решил сделать схему с наличием решения стандартных проблем для такого типа схем , плюс — простую , легко повторяемую радиолюбителем средней руки , плюс — включить в неё возможность оперативного изменения основных параметров для экспериментирования . Ещё одна задача — чтоб не было «экзотических» деталей или материалов .

Для такой цели великолепно подошла очень широко распространённая микросхема TL494 . Она является сердцем блока питания компьютеров поколения 97-го — 04 годов . Таких аппаратов по кладовкам до сих пор валяется множество . Да и в интернет магазинах они стоят не дорого . В тех же кладовках обнаружились и транзисторы . На них собрана автоматика бесперебойных источников питания для тех же компьютеров . Ну и т.д.

Вот схема : (внизу)

Схема автора под ником СЕЯТЕЛЬ

Микросхема TL494 или KA7500 или KIA494P или 1114еу4 и есть ещё DAEWOO кажется DL494 . Все они полные аналоги , то есть заменяя одну другой , распайку и обвязку менять не надо . Внутри прямоугольника микросхемы — надписи к делу не относятся — ориентируйтесь по номерам выводов .

Все транзисторы — MOSFET с током больше 20А и напряжением 55вольт .

Тип оптронов значения не имеет , главное правильно подключить .

Резисторы с 1го по 6-й 1 ком . 8-й — 2-ком . 10-й — 3 ком .11-й — 10 ком . 12 и 13-й — 220 ом . 14 и 16й — 6,8 ком . 7-й и 15-й подстроечные соответственно 2,2 ком и 470 ом . 9-й переменный 50 ком . Конденсаторы : с1 — 220 мкф х 25-вольт . Другие — любая керамика . К ножке 3 — 33нф , к ножке 5 — 68нф . Диод — любой с допустимым током до 0,4 А

Аккумуляторы подключены все — через предохранители . Это во многих случаях спасёт детали от выгорания .

Резистор 9-й — меняет частоту переключения , 16й — регулирует «мёртвую зону» , 7-й — устанавливает порог отключения генерации при достижении напряжения на аккумуляторе до выбранной величины .

Мёртвой зоной называют временной промежуток от конца предыдущего импульса до начала следующего .

Сразу сообщаю — работает !

внешний вид устройства и 4 акб

После включения лампочка загорается но вольтметр (на любом из аккумуляторов) покажет снизившееся под нагрузкой напряжение . Начинаем увеличивать регулятором частоту — в какой то момент вольтметр покажет изначальное напряжение и не останавливаясь идёт вверх и вверх . В начале работы обнаружилось , что очень быстро эффект пропадает , вольтметр показывает обычное напряжение под нагрузкой . Но в процессе работы замечено , что после некоторого перерыва можно опять включать , и опять напряжение растёт с каждым разом всё значительнее .

Выяснилось , что на самом деле повышающееся напряжение показывает повышение степени заряда аккумуляторов , а не какой нибудь побочный эффект . Побродив по сети обнаружил информацию , что «к зарядке радиантной энергией аккумулятор надо приучать» . В кавычках — потому , что я цитирую . В любом случае очевидно , что это — факт !

Ход процесса зависит от многих факторов . У меня нагрузку изображает 21 ваттная «стоповая» автомобильная лампочка . Подключение 30-ти ваттного 12-ти вольтового стандартного паяльника ускоряет процесс зарядки . Напряжение растёт быстрее . Аккумуляторы собирал из старых бесперебойников — они все разные , но заряжаются до одного и того же напряжения . Надо всё же покупать одинаковые аккумуляторы , «из одной коробки» , иначе — слабые перегружаются , а свежие недозаряжаются .

Дальше — надо экспериментировать и пробовать .

Да , совсем забыл . Лампочка подключается между выводами , обозначенными кружками с обозначением Vpp. Ток там будет течь с изменением направления (переменный) 200-800 раз в секунду .

Для использования устройства по постоянному току на место лампочки надо поставить диодный «мостик «, на котором и будет Вам «+» и «-«

просто интересный свич Теслы с просторов сети

Или еще одна схема с славянского форума

Данная схема будет разряжаться, причина этому внутреннее сопротивление контура. Парень научился подзаряжать конденсаторы в свитче из конденсаторов. Он определенно коммутирует нагрузку лампочки между конденсаторами включенные в своеобразный свитч