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Les circuits en génie électrique sont constitués d'éléments électriques dans lesquels les méthodes de connexion des condensateurs peuvent être différentes. Vous devez comprendre comment connecter correctement un condensateur. Des sections individuelles du circuit avec des condensateurs connectés peuvent être remplacées par un élément équivalent. Il remplacera une série de condensateurs, mais une condition impérative doit être remplie : lorsque la tension fournie aux armatures d'un condensateur équivalent est égale à la tension à l'entrée et à la sortie du groupe de condensateurs à remplacer, alors la charge sur le Le condensateur sera le même que sur le groupe de condensateurs. Pour comprendre la question de savoir comment connecter un condensateur dans n'importe quel circuit, considérons les types de connexion.

Connexion parallèle de condensateurs dans un circuit

La connexion parallèle des condensateurs se produit lorsque toutes les plaques sont connectées aux points de commutation du circuit, formant une banque de condensateurs.

La différence de potentiel sur les plaques des dispositifs de stockage capacitif sera la même, puisqu'ils sont tous chargés à partir de la même source de courant. Dans ce cas, chaque condensateur de charge a sa propre charge avec la même quantité d'énergie qui lui est fournie.

Les condensateurs parallèles, paramètre général de la quantité de charge de la batterie d'accumulateurs résultante, sont calculés comme la somme de toutes les charges placées sur chaque condensateur, car la charge de chaque condensateur ne dépend pas de la charge d'un autre condensateur inclus dans le groupe de condensateurs. connecté en parallèle au circuit.

Lorsque les condensateurs sont connectés en parallèle, la capacité est égale à :

De la formule présentée, nous pouvons conclure que l'ensemble du groupe de variateurs peut être considéré comme un condensateur équivalent.

Les condensateurs connectés en parallèle ont une tension :

Connexion en série de condensateurs dans un circuit

Lorsqu'une connexion en série de condensateurs est effectuée dans un circuit, cela ressemble à une chaîne de dispositifs de stockage capacitifs, où la plaque du premier et du dernier dispositif de stockage capacitif (condensateur) est connectée à une source de courant.

Connexion en série d'un condensateur :

Lorsque les condensateurs sont connectés en série, tous les appareils de cette section consomment la même quantité d'électricité, car la première et la dernière plaque des dispositifs de stockage sont impliquées dans le processus, et les plaques 2, 3 et autres jusqu'à N sont chargées par influence. Pour cette raison, la charge de la plaque 2 du dispositif de stockage capacitif est égale en valeur à la charge de la plaque 1, mais de signe opposé. La charge du plateau d'entraînement 3 est égale à la valeur de charge du plateau 2, mais également de signe opposé ; tous les entraînements ultérieurs ont un système de charge similaire.

Formule pour trouver la charge sur un condensateur, schéma de connexion du condensateur :

Lorsque les condensateurs sont connectés en série, la tension sur chaque dispositif de stockage de capacité sera différente, puisque différentes capacités sont impliquées dans la charge avec la même quantité d'énergie électrique. La dépendance de la capacité à la tension est la suivante : plus elle est petite, plus la tension doit être appliquée aux plaques d'entraînement pour la charger. Et la valeur inverse : plus la capacité de stockage est élevée, moins il faut de tension pour la charger. Nous pouvons conclure que la capacité des variateurs connectés en série est importante pour la tension sur les plaques : plus elle est faible, plus la tension est requise, et les variateurs haute capacité nécessitent également moins de tension.

La principale différence entre la connexion en série des dispositifs de stockage capacitif est que l'électricité circule dans une seule direction, ce qui signifie que dans chaque dispositif de stockage capacitif de la batterie empilée, le courant sera le même. Ce type de connexions de condensateurs assure un stockage d'énergie uniforme quelle que soit la capacité de stockage.

Un groupe de dispositifs de stockage capacitif peut également être considéré dans le schéma comme un dispositif de stockage équivalent dont les plaques sont alimentées par une tension déterminée par la formule :

La charge du périphérique de stockage commun (équivalent) d'un groupe de périphériques de stockage capacitifs dans une connexion série est égale à :

La valeur générale de la capacité des condensateurs connectés en série correspond à l'expression :

Inclusion mixte de dispositifs de stockage capacitifs dans un circuit

La connexion parallèle et série de condensateurs dans l'une des sections du circuit de circuit est appelée connexion mixte par les spécialistes.

Section du circuit des dispositifs de stockage de capacité à connexion mixte :

La connexion mixte des condensateurs dans le circuit est calculée dans un certain ordre, qui peut être représenté comme suit :

• le circuit est divisé en sections faciles à calculer : il s'agit d'une connexion en série et en parallèle de condensateurs ;
• nous calculons la capacité équivalente pour un groupe de condensateurs connectés en série dans une section de connexion parallèle ;
• on retrouve la capacité équivalente dans une section parallèle ;
• lorsque les capacités de stockage équivalentes sont déterminées, il est recommandé de redessiner le schéma ;
• La capacité des dispositifs de stockage d'énergie électrique résultants après une mise en marche séquentielle est calculée.

Les dispositifs de stockage de capacité (réseaux à double borne) sont connectés au circuit de différentes manières ; cela offre plusieurs avantages dans la résolution des problèmes électriques par rapport aux méthodes traditionnelles de connexion des condensateurs :

1. Utilisation pour connecter des moteurs électriques et d'autres équipements dans les ateliers, dans les appareils d'ingénierie radio.
2. Simplifier le calcul des valeurs des circuits électriques. L'installation s'effectue dans des sections distinctes.
3. Les propriétés techniques de tous les éléments ne changent pas lorsque l'intensité du courant et le champ magnétique changent ; ceci est utilisé pour allumer différents périphériques de stockage. Il se caractérise par une valeur constante de capacité et de tension, et la charge est proportionnelle au potentiel.

Conclusion

Différents types d'inclusion de condensateurs dans un circuit sont utilisés pour résoudre des problèmes électriques, notamment pour obtenir des dispositifs de stockage polaires à partir de plusieurs réseaux à deux bornes non polaires. Dans ce cas, la solution serait de connecter un groupe de dispositifs de stockage capacitifs unipolaires selon une méthode anti-parallèle (triangle). Dans ce circuit, le moins est connecté au moins et le plus est connecté au plus. La capacité de stockage augmente et le fonctionnement du réseau à deux terminaux change.

Les entrées suivantes ne sont pas affichées : connexion série parallèle et mixte de condensateurs, connexion série et parallèle de condensateurs et capacité lors de la connexion de condensateurs en parallèle.

Pour obtenir une plus large gamme de capacités, les condensateurs sont souvent connectés les uns aux autres pour former ce qu'on appelle des batteries de condensateurs. La connexion peut être parallèle, série ou combinée (mixte). Prenons le cas de deux condensateurs.

La connexion en série des condensateurs est illustrée à la Fig. 1

Ici (Fig. 1), la plaque d'un condensateur, qui a une charge négative, est connectée à la plaque positive du condensateur suivant. Lorsqu'elles sont connectées en série, les plaques médianes des condensateurs sont électrifiées par influence, par conséquent, leurs charges sont égales en ampleur et de signe opposé. Les charges sur ces condensateurs sont les mêmes. Avec cette connexion, les différences de potentiel s'additionnent :

Dans ce cas nous avons :

Nous constatons que lors de la connexion de condensateurs en série, la capacité de connexion est la suivante :

En généralisant la formule (3) pour N condensateurs, on obtient :

où est la capacité électrique du i-ème condensateur.

La connexion en série des condensateurs est utilisée lorsque, afin d'éviter une panne du condensateur, il est nécessaire de répartir la différence de potentiel entre plusieurs condensateurs.

La connexion en série des condensateurs est illustrée à la Fig. 2

Lorsqu'ils sont connectés en parallèle, les différences de potentiel entre les plaques des condensateurs sont les mêmes. La charge totale du système est égale à la somme des charges sur chacun des condensateurs :

De ce qui précède, nous obtenons :

Pour une batterie de N condensateurs connectés en parallèle on a :

La connexion parallèle des condensateurs est utilisée lorsqu'il est nécessaire d'augmenter la capacité du condensateur.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

Exercice	Obtenez une formule pour calculer la capacité d’un condensateur en couches.
Solution	Un condensateur, appelé condensateur en couches, est constitué de deux plaques métalliques parallèles séparées par plusieurs couches plates de diélectriques différents (Fig. 3). Notons les constantes diélectriques des couches diélectriques par . Nous supposerons que l'épaisseur correspondante de la couche diélectrique est : . Supposons que de très fines feuilles de conducteur soient insérées entre les couches de diélectriques. À partir de cette procédure, les charges sur les plaques du condensateur et les intensités de champ dans les sels diélectriques resteront inchangées. La différence de potentiel entre les plaques restera inchangée, donc la capacité du condensateur ne changera pas. Mais la présence de fines feuilles de conducteur transformera le condensateur en couches en une connexion en série de condensateurs. Appliquons les formules pour la capacité d'un condensateur plat : et calculer la capacité d'une batterie de condensateurs connectés en série : on a:
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EXEMPLE 2

Exercice	Quelle sera la capacité de connexion des condensateurs (Fig. 4), si la batterie est constituée de condensateurs identiques, la capacité de chacun d'eux est égale à F.
Solution	Nous désignons la capacité de connexion parallèle des condensateurs comme Elle est égale à :

La question de savoir comment connecter les condensateurs peut se poser à toute personne intéressée par l'électronique et la soudure. Le plus souvent, cela est nécessaire dans les cas où un appareil d'une puissance appropriée n'est pas disponible lors de l'assemblage ou de la réparation d'un appareil.

Par exemple, une personne doit réparer un appareil en remplaçant un condensateur électrolytique d'une capacité de 1 000 microfarads ou plus ; il n'existe pas de pièces adaptées à la valeur nominale sous la main, mais il existe plusieurs produits avec des paramètres inférieurs. Dans ce cas, il existe trois options pour sortir de cette situation :

1. Au lieu d'un condensateur de 1 000 microfarads, remplacez-le par un appareil de puissance inférieure.
2. Rendez-vous au magasin ou au marché radio le plus proche pour acheter une option appropriée.
3. Connectez plusieurs éléments entre eux pour obtenir la capacité requise.

Il est préférable de refuser d'installer un élément radio de valeur inférieure, car de telles expériences ne se terminent pas toujours avec succès. Vous pouvez aller au marché ou au magasin, mais cela prend beaucoup de temps. Par conséquent, dans cette situation, plusieurs condensateurs sont souvent connectés et la capacité requise est obtenue.

Connexion parallèle de condensateurs

Le circuit parallèle de connexion des condensateurs consiste à connecter toutes les plaques des appareils en deux groupes. Les premières conclusions sont reliées à un groupe et les secondes conclusions à un autre groupe. La figure ci-dessous montre un exemple.

Les condensateurs connectés en parallèle sont connectés à la même source de tension, il existe donc deux points de tension ou différences de potentiel entre eux. Il convient de noter que la tension à toutes les bornes des condensateurs connectés en parallèle sera la même.

Un circuit parallèle forme une capacité unique à partir d'éléments dont la valeur est égale à la somme des capacités de tous les condensateurs connectés au groupe. Dans ce cas, un courant de différentes amplitudes traversera les condensateurs pendant le fonctionnement de l'appareil. Les paramètres du courant traversant le produit dépendent de la capacité individuelle de l'appareil. Plus la capacité est élevée, plus le courant qui la traverse est important. La formule caractérisant une connexion parallèle est la suivante :

Un circuit parallèle est le plus souvent utilisé dans la vie quotidienne, il permet d'assembler la capacité nécessaire à partir d'un nombre quelconque d'éléments individuels de valeurs différentes.

Connexion en série de condensateurs

Le circuit de connexion en série est une chaîne dans laquelle la première plaque du condensateur est connectée à la deuxième plaque de l'appareil précédent et la deuxième plaque est connectée à la première plaque de l'appareil suivant. La première borne du premier condensateur et la deuxième borne de la dernière partie du circuit sont connectées à une source de courant électrique, grâce à laquelle une redistribution des charges électriques se produit entre elles. Toutes les plaques intermédiaires ont des charges de même ampleur, de signe alterné.

La figure ci-dessous montre un exemple de connexion série.

Un courant de même intensité circule dans des condensateurs connectés en groupe. La puissance totale est limitée par la surface des plaques de l'appareil avec la plus petite capacité, car après avoir chargé l'appareil avec la plus petite capacité, l'ensemble du circuit cessera de faire passer le courant.

Malgré les inconvénients évidents, cette méthode permet d'augmenter l'isolation entre les plaques individuelles jusqu'à la somme des distances entre les bornes de tous les condensateurs connectés en série. C'est-à-dire que lorsque deux éléments sont connectés en série avec une tension de fonctionnement de 200 V, l'isolation entre leurs bornes peut supporter des tensions allant jusqu'à 1000 V. Capacité selon la formule :

Cette méthode permet d'obtenir l'équivalent d'un condensateur plus petit dans un groupe capable de fonctionner à hautes tensions. Tout cela peut être réalisé en achetant un seul élément d'une valeur appropriée, car dans la pratique, les connexions en série ne sont pratiquement jamais rencontrées.

Cette formule est pertinente pour calculer la capacité totale d'un circuit de deux condensateurs connectés en série. Pour déterminer la capacité totale d'un circuit avec un grand nombre d'appareils, vous devez utiliser la formule :

Régime mixte

Un exemple de schéma de connexion mixte est présenté ci-dessous.

Pour déterminer la capacité totale de plusieurs appareils, l'ensemble du circuit doit être divisé en groupes existants de connexions série et parallèle et les paramètres de capacité pour chacun d'eux doivent être calculés.

En pratique, cette méthode se retrouve sur diverses planches avec lesquelles les radioamateurs doivent travailler.

Une connexion en série fait référence aux cas où deux ou plusieurs éléments se présentent sous la forme d’une chaîne, chacun d’eux étant connecté à l’autre en un seul point. Pourquoi les condensateurs sont-ils placés de cette façon ? Comment faire cela correctement ? Qu'avez-vous besoin de savoir? Quelles sont les caractéristiques pratiques de la connexion en série des condensateurs ? Quelle est la formule du résultat ?

Que faut-il savoir pour une connexion correcte ?

Hélas, tout ici n’est pas aussi facile à faire qu’il y paraît. De nombreux débutants pensent que si le dessin schématique indique qu'un élément de 49 microfarads est nécessaire, il suffit alors de le prendre et de l'installer (ou de le remplacer par un équivalent). Mais il est difficile de sélectionner les paramètres nécessaires même dans un atelier professionnel. Et que faire si vous n’avez pas les éléments nécessaires ? Disons qu'une telle situation existe : vous avez besoin d'un condensateur de 100 microfarads, mais il existe plusieurs condensateurs de 47 microfarads. Il n'est pas toujours possible de l'installer. Aller au marché de la radio pour un condensateur ? Pas nécessaire. Il suffira de connecter quelques éléments. Il existe deux méthodes principales : la connexion en série et en parallèle des condensateurs. C'est le premier dont nous parlerons. Mais si nous parlons de la connexion en série de la bobine et du condensateur, il n'y a pas de problèmes particuliers.

Pourquoi font-ils cela?

Lorsque de telles manipulations sont effectuées avec eux, les charges électriques sur les plaques des éléments individuels seront égales : KE = K 1 = K 2 = K 3. KE - capacité finale, K - valeur de transmission du condensateur. Pourquoi donc? Lorsque des charges sont fournies depuis la source d'alimentation vers les plaques externes, une valeur peut être transférée aux plaques internes, qui est la valeur de l'élément avec les paramètres les plus petits. Autrement dit, si vous prenez un condensateur de 3 µF et que vous le connectez ensuite à 1 µF, le résultat final sera de 1 µF. Bien entendu, sur le premier vous pouvez observer une valeur de 3 µF. Mais le deuxième élément ne pourra pas laisser passer autant de choses et coupera tout ce qui est supérieur à la valeur requise, laissant une grande capacité sur le condensateur d'origine. Voyons ce qui doit être calculé lors de la connexion de condensateurs en série. Formule:

• OE - capacité totale ;
• N - tension ;
• KE - capacité finale.

Que devez-vous savoir d’autre pour connecter correctement les condensateurs ?

Pour commencer, n'oubliez pas qu'en plus de la capacité, ils ont également une tension nominale. Pourquoi? Lorsqu'une connexion en série est établie, la tension est répartie de manière inversement proportionnelle à leurs capacités entre elles. Par conséquent, il est logique d'utiliser cette approche uniquement dans les cas où n'importe quel condensateur peut fournir les paramètres de fonctionnement minimaux requis. Si des éléments ayant la même capacité sont utilisés, la tension entre eux sera divisée de manière égale. Un mot d'avertissement également concernant les condensateurs électrolytiques : lorsque vous travaillez avec eux, surveillez toujours attentivement leur polarité. Car si ce facteur est ignoré, la connexion en série de condensateurs peut produire un certain nombre d’effets indésirables. Et c'est bien si tout se limite uniquement à la décomposition de ces éléments. N'oubliez pas que les condensateurs stockent du courant et que si quelque chose ne va pas, selon le circuit, un précédent peut se produire et entraîner la défaillance d'autres composants du circuit.

Courant en connexion série

Puisqu’il n’a qu’un seul chemin d’écoulement possible, il aura la même valeur pour tous les condensateurs. Dans ce cas, le montant des charges accumulées a partout la même valeur. Cela ne dépend pas de la capacité. Regardez n'importe quel schéma d'une connexion en série de condensateurs. Le côté droit du premier est relié au côté gauche du second et ainsi de suite. Si plus d'un élément est utilisé, certains d'entre eux seront isolés du circuit général. Ainsi, la surface effective des plaques devient plus petite et est égale aux paramètres du plus petit condensateur. Quel phénomène physique est à l’origine de ce processus ? Le fait est que dès qu’un condensateur est rempli d’une charge électrique, il cesse de laisser passer le courant. Et puis cela ne peut pas circuler tout au long de la chaîne. Dans ce cas, les condensateurs restants ne pourront pas non plus se charger.

Chute de tension et capacité totale

Chaque élément dissipe un peu les tensions. Considérant que la capacité lui est inversement proportionnelle, plus elle est faible, plus la baisse sera importante. Comme mentionné précédemment, les condensateurs connectés en série ont la même charge électrique. Par conséquent, en divisant toutes les expressions par la valeur totale, vous pouvez obtenir une équation qui montre la capacité totale. C’est là que la connexion en série et en parallèle des condensateurs est très différente.

Exemple 1

Utilisons les formules présentées dans l'article et calculons plusieurs problèmes pratiques. Nous avons donc trois condensateurs. Leur capacité est : C1 = 25 µF, C2 = 30 µF et C3 = 20 µF. Ils sont connectés en série. Il faut trouver leur capacité totale. Nous utilisons l'équation correspondante 1/C : 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. Nous convertissons en microfarads et la capacité totale du condensateur lorsqu'il est connecté en série (et le groupe dans ce cas est considéré comme un seul élément) est d'environ 8,11 μF.

Exemple n°2

Résolvons un problème supplémentaire pour consolider notre travail. Il y a 100 condensateurs. La capacité de chaque élément est de 2 μF. Il est nécessaire de déterminer leur capacité totale. Il faut multiplier leur nombre par la caractéristique : 100*2=200 µF. Ainsi, la capacité totale du condensateur connecté en série est de 200 microfarads. Comme vous pouvez le constater, rien de compliqué.

Conclusion

Ainsi, nous avons travaillé sur les aspects théoriques, analysé les formules et les caractéristiques de la connexion correcte des condensateurs (en série) et avons même résolu plusieurs problèmes. Je voudrais rappeler aux lecteurs de ne pas perdre de vue l'influence de la tension nominale. Il est également souhaitable de choisir des éléments du même type (mica, céramique, métal-papier, film). Ensuite, la connexion en série de condensateurs peut nous donner le plus grand effet bénéfique.

En électrotechnique, il existe différentes possibilités pour connecter des éléments électriques. Il existe notamment une connexion de condensateurs en série, en parallèle ou mixte, selon les besoins du circuit. Regardons-les.

Connexion parallèle

Une connexion en parallèle se caractérise par le fait que toutes les plaques des condensateurs électriques sont connectées aux points de commutation et forment des batteries. Dans ce cas, lors de la charge des condensateurs, chacun d'eux aura un nombre différent de charges électriques avec la même quantité d'énergie fournie.

Schéma de montage parallèle

La capacité pour une installation en parallèle est calculée sur la base des capacités de tous les condensateurs du circuit. Dans ce cas, la quantité d'énergie électrique fournie à tous les éléments bipolaires individuels du circuit peut être calculée en additionnant la quantité d'énergie placée dans chaque condensateur. L'ensemble du circuit ainsi connecté est calculé comme un réseau à deux terminaux.

Ctot = C1 + C2 + C3

Schéma - tension sur les variateurs

Contrairement à une connexion en étoile, la même tension est appliquée aux plaques de tous les condensateurs. Par exemple, dans le diagramme ci-dessus, nous voyons que :

V AB = V C1 = V C2 = V C3 = 20 Volts

Connexion série

Ici, seuls les contacts du premier et du dernier condensateur sont connectés aux points de commutation.

Schéma – schéma de connexion série

La principale caractéristique du circuit est que l’énergie électrique circulera dans une seule direction, ce qui signifie que le courant dans chacun des condensateurs sera le même. Dans un tel circuit, pour chaque dispositif de stockage, quelle que soit sa capacité, une accumulation égale d'énergie passante sera assurée. Il faut comprendre que chacun d'eux est en contact séquentiel avec le suivant et le précédent, ce qui signifie que la capacité de type séquentiel peut être reproduite par l'énergie du dispositif de stockage voisin.

La formule qui reflète la dépendance du courant sur la connexion des condensateurs est la suivante :

i = i c 1 = i c 2 = i c 3 = i c 4, c'est-à-dire que les courants traversant chaque condensateur sont égaux les uns aux autres.

Par conséquent, non seulement l’intensité du courant sera la même, mais aussi la charge électrique. Selon la formule, cela se définit comme suit :

Q total = Q 1 = Q 2 = Q 3

Et voici comment la capacité totale totale des condensateurs dans une connexion en série est déterminée :

1/C total = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3

Vidéo : comment connecter des condensateurs en méthode parallèle et série

Connexion mixte

Mais il convient de noter que pour connecter différents condensateurs, il est nécessaire de prendre en compte la tension du réseau. Pour chaque semi-conducteur, cet indicateur différera en fonction de la capacité de l'élément. Il s'ensuit que les groupes individuels de biterminaux semi-conducteurs de petite capacité deviendront plus grands lors de la charge, et vice versa, une capacité électrique de grande taille nécessitera moins de charge.

Schéma : connexion mixte de condensateurs

Il existe également une connexion mixte de deux ou plusieurs condensateurs. Ici, l'énergie électrique est distribuée simultanément à l'aide de connexions parallèles et en série de cellules électrolytiques dans un circuit. Ce circuit comporte plusieurs sections avec différentes connexions de réseaux à condensation à deux bornes. En d’autres termes, sur l’un, le circuit est connecté en parallèle, sur l’autre, en série. Ce circuit électrique présente de nombreux avantages par rapport aux circuits traditionnels :

1. Peut être utilisé à n'importe quelle fin : connexion d'un moteur électrique, d'un équipement de machine, d'un équipement radio ;
2. Calcul simple. Pour l'installation, l'ensemble du circuit est divisé en sections distinctes du circuit, qui sont calculées séparément ;
3. Les propriétés des composants ne changent pas, quelles que soient les modifications du champ électromagnétique ou de l'intensité du courant. Ceci est très important lorsque vous travaillez avec des réseaux à deux terminaux opposés. La capacité est constante à tension constante, mais le potentiel est proportionnel à la charge ;
4. Si vous devez assembler plusieurs réseaux à deux bornes de semi-conducteurs non polaires à partir de réseaux polaires, vous devez alors prendre plusieurs réseaux unipolaires à deux bornes et les connecter dos à dos (triangle). De moins à moins et de plus à plus. Ainsi, en augmentant la capacité, le principe de fonctionnement d'un semi-conducteur bipolaire change.