Калькулятор соединения конденсаторов
Рассчитайте общую ёмкость конденсаторов при последовательном и параллельном соединении, распределение напряжения между конденсаторами, заряд и запасённую энергию. Подберите стандартные номиналы для получения нужной ёмкости.
Общая ёмкость
Подбор номиналов
Параллельное соединение
При параллельном соединении все конденсаторы находятся под одним напряжением, а их заряды складываются. Поэтому общая ёмкость равна сумме:
C = C₁ + C₂ + … + Cₙ
Так поступают, когда нужна большая ёмкость или меньшее эквивалентное последовательное сопротивление: например, ставят несколько керамических конденсаторов рядом с микросхемой или несколько электролитов в фильтре блока питания. Рабочее напряжение батареи равно наименьшему из рабочих напряжений конденсаторов.
Последовательное соединение
При последовательном соединении на всех конденсаторах одинаковый заряд Q, а напряжения складываются. Складываются величины, обратные ёмкостям:
1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + … + 1/Cₙ
Общая ёмкость меньше самой маленькой. Напряжение распределяется обратно пропорционально ёмкостям: Uᵢ = Q / Cᵢ, поэтому больше всего напряжения достаётся конденсатору с наименьшей ёмкостью. Последовательно включают конденсаторы, чтобы получить батарею на большее напряжение.
Пример
Конденсаторы 10, 22 и 47 мкФ последовательно дают ≈ 6,0 мкФ. При 100 В заряд каждого ≈ 600 мкКл, на конденсаторе 10 мкФ напряжение ≈ 60 В, на 22 мкФ — ≈ 27 В, на 47 мкФ — ≈ 13 В. Запасённая энергия W = C·U²/2 ≈ 30 мДж. Те же конденсаторы параллельно дают 79 мкФ.
Заряд и энергия
Заряд конденсатора Q = C·U, энергия электрического поля W = C·U² / 2. Энергия растёт пропорционально квадрату напряжения, поэтому высоковольтные конденсаторы опасны даже при небольшой ёмкости: 100 мкФ при 400 В запасают 8 Дж.
Частые вопросы
Можно ли просто соединить последовательно электролиты на большее напряжение?
Теоретически напряжение распределяется по ёмкостям, но у реальных конденсаторов разброс ёмкости и токи утечки, поэтому на одном из них напряжение может оказаться больше допустимого. Параллельно каждому конденсатору ставят выравнивающий резистор (обычно такой, чтобы через него тёк ток в несколько раз больше тока утечки), а напряжение каждого конденсатора выбирают с запасом.
Как соединить электролиты, чтобы получить неполярный конденсатор?
Два одинаковых электролитических конденсатора включают последовательно навстречу друг другу (минус к минусу или плюс к плюсу). Ёмкость получится вдвое меньше ёмкости одного. Для ответственных цепей лучше использовать готовые неполярные или плёночные конденсаторы.
Комментарии и вопросы