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.

Les circuits et circuits électriques utilisent diverses méthodes de connexion des condensateurs. La connexion des condensateurs dans les batteries de condensateurs peut être en série, en parallèle et en série-parallèle (mixte).

Si la connexion des condensateurs à la batterie est effectuée sous la forme d'une chaîne et que seules les plaques du premier et du dernier condensateur sont connectées aux points de connexion du circuit, alors une telle connexion est appelée cohérent.

Lorsque les condensateurs sont connectés en série, ils sont chargés avec la même quantité d’électricité, bien que seules les deux plaques extérieures soient chargées à partir de la source de courant et que les plaques restantes soient chargées sous l’influence du champ électrique. Dans ce cas, la charge de la plaque 2 sera égale en valeur, mais de signe opposé à la charge de la plaque 1, la charge de la plaque 3 sera égale à la charge de la plaque 2, mais sera également de polarité opposée, etc.

Mais plus précisément, les tensions sur les différents éléments capacitifs seront différentes, puisque charger avec la même quantité d'électricité à différentes capacités nominales nécessite toujours des tensions différentes. Plus la capacité du condensateur est faible, plus le niveau de tension requis est élevé pour charger le composant radio avec la quantité d'électricité requise, et vice versa.

Ainsi, lors de la charge d'un groupe de condensateurs connectés en série, les tensions sur les condensateurs de petite capacité seront plus élevées et sur les éléments de grande capacité, plus faibles.

Considérons l'ensemble du groupe de condensateurs connectés en série comme une capacité équivalente, entre les plaques de laquelle se trouve un niveau de tension égal à la somme des tensions sur tous les éléments du groupe, et dont la charge est égale à la charge de tout composant de ce groupe.

Si nous examinons de plus près la plus petite capacité nominale du groupe, elle devrait avoir le niveau de tension le plus élevé. Mais en fait, le niveau de tension ne représente qu’une partie de la valeur de tension totale du groupe total. La tension aux bornes de l'ensemble du groupe est toujours supérieure à la tension aux bornes du condensateur ayant la plus petite valeur de capacité. Et donc on peut dire que la capacité totale d'un groupe de condensateurs connectés en série est inférieure à la capacité du plus petit condensateur du groupe.

Pour calculer la capacité totale du groupe, dans cet exemple nous utiliserons la formule suivante :

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

Pour le cas particulier de deux éléments connectés en série, la formule prendra la forme :

C total = C 1 × C 2 / C 1 + C 2

Pour un exemple pratique, connectons en série trois composants radio d'une valeur nominale de 100 microfarads par 100 volts. Selon la formule ci-dessus, nous divisons l'unité par la capacité. Ensuite, nous résumons. Ensuite, nous divisons un par le résultat obtenu.

Donc - (1:100)+(1:100)+(1:100) = 0,01 + 0,01 + 0,01 = 0,03 et enfin 1 : 0,03 = 33 uF à 300 volts (toutes les tensions que nous additionnons ensemble 100+100+100 = 300v). En conséquence, nous obtenons une batterie de condensateurs d'une capacité totale de 33 microfarads à 300 volts.

Si, avec une connexion en série, il est nécessaire d'obtenir un condensateur apolaire de grande capacité, vous pouvez en connecter deux électrolytiques. Dans ce cas, il est conseillé de choisir des condensateurs de même calibre.

Nous connectons les deux condensateurs en série, en connectant leurs électrodes négatives entre elles. En conséquence, nous obtenons une capacité égale à la moitié de chaque coupure

Si un groupe d'éléments capacitifs est inclus dans un circuit de telle sorte que les plaques de tous les composants du circuit soient connectées aux points de connexion directe, une telle connexion est appelée connexion parallèle de condensateurs.

Lors de la charge d'un groupe de condensateurs connectés en parallèle, il y aura la même tension entre les plaques de tous les éléments, puisqu'ils sont tous chargés à partir de la même source d'alimentation. La quantité totale d'électricité sur tous les éléments sera égale à la somme des quantités d'électricité placées sur chaque conteneur séparément, puisque la charge de chacun d'eux s'effectue indépendamment de la charge des autres composants de ce circuit. Sur cette base, l’ensemble du système peut être considéré comme un seul condensateur équivalent commun. Alors la capacité totale lors de la connexion des condensateurs en parallèle est égale à la somme des capacités tous les éléments connectés.

Notons la capacité totale des éléments connectés à la batterie par le symbole Avec commun, alors vous pouvez écrire la formule :

Ctot = C1 + C2 + C3

Examinons cette formule à l'aide d'un exemple réel. Supposons que nous ayons un besoin urgent d'un condensateur de 100 microfarads 50 V pour réparer des appareils électroménagers, mais que nous n'ayons qu'un condensateur de 47 microfarads 50 V. Si vous les connectez en parallèle (moins à moins et plus à plus), la capacité totale de la batterie de condensateurs résultante sera d'environ 94 microfarads à 50 volts. Il s'agit d'un écart tout à fait acceptable, vous pouvez donc installer cet ensemble en toute sécurité dans un équipement électronique.

Consolidons les connaissances acquises sur la connexion parallèle des condensateurs à la pratique radioamateur : disons que pour remplacer un condensateur gonflé sur la carte mère d'un ordinateur personnel, nous avons besoin d'une capacité d'une valeur nominale de 2000 microfarads, mais par hasard, nous nous ne l'avions pas, et nous ne voulons pas non plus nous tourner vers le marché de la radio. C'est là que la connaissance de la loi de mise en parallèle des conteneurs nous viendra en aide.

C total = C 1 + C 2 = 1 000 µF + 1 000 µF = 2 000 µF

Comme vous pouvez le constater, il n'y a rien de compliqué, avec une connexion parallèle, chaque composant radio capacitif individuel est exposé à la même tension et le condensateur composite est chargé avec deux fois plus d'électricité.

Une connexion série-parallèle de condensateurs est un circuit ou un circuit qui comprend des sections avec des connexions à la fois parallèles et en série de composants radio.

Lors du calcul de la capacité totale d'un tel circuit avec type de connexion série-parallèle cette section (comme dans le cas de) est divisée en sections élémentaires, constituées de groupes simples avec connexion en série ou en parallèle de conteneurs. Ensuite, l'algorithme de calcul prend la forme :

1. Calculer la capacité équivalente des sections avec connexion en série des capacités.
2. Si ces sections sont constituées de condensateurs connectés en série, calculez d'abord leur capacité.
3. Après avoir calculé les capacités équivalentes, redessinez le schéma. Généralement, on obtient un circuit de condensateurs équivalents connectés en série.
4. Calculez la capacité totale du circuit résultant.

Un exemple de calcul de capacité pour une connexion mixte de condensateurs

La connexion en série de condensateurs est généralement utilisée dans deux cas : pour obtenir un condensateur avec une tension admissible élevée ou pour obtenir un condensateur avec la capacité souhaitée.

Sélection de la résistance du condensateur

Lors de la sélection de la capacité d'un condensateur, bien entendu, il est plus facile d'utiliser une connexion parallèle, car les capacités de tous les condensateurs sont simplement additionnées. Mais si nous avons besoin d'obtenir une valeur de capacité inférieure à celle de tous les condensateurs disponibles, alors une connexion en série nous aidera. Étonnamment, la formule de calcul de la capacité des condensateurs connectés en série est très similaire à la formule de calcul de la résistance parallèle des résistances.
Cs=C1*C2/(C1+C2). Oui, la formule n’est pas pratique, il est plus facile d’utiliser une calculatrice.

Condensateur haute tension

Si un condensateur haute tension est nécessaire, deux condensateurs basse tension ou plus peuvent être utilisés. Il est préférable de combiner des condensateurs présentant les caractéristiques les plus similaires. Étant donné que lorsqu'ils sont connectés en série, les condensateurs sont chargés et déchargés par le même courant, en raison des différences de valeurs de capacité, les condensateurs peuvent être chargés à différentes valeurs de tension et plus la différence de capacités est grande, plus le déséquilibre de tension est important.
Un autre problème avec une telle connexion est créé par la propagation des courants de fuite. Plus le courant de fuite d'un condensateur est élevé, plus il se déchargera rapidement, tandis que sur un condensateur avec un courant de fuite inférieur, la tension augmentera et avec le temps, sur le premier condensateur la tension deviendra nulle et sur le second à pleine tension. Il s'avère qu'un seul condensateur fonctionne.
Pour équilibrer la tension aux bornes des condensateurs, vous devez connecter une résistance en parallèle à chaque condensateur de la chaîne. La résistance de la résistance est calculée de telle sorte que le courant circulant à travers la résistance soit 10 fois supérieur à la différence entre les courants de fuite des condensateurs connectés en série.

Sur deux condensateurs polaires, l'un est apolaire

Il existe des situations où un condensateur non polaire est nécessaire, mais seuls des condensateurs polaires sont disponibles. Ensuite, vous pouvez prendre deux condensateurs polaires avec une capacité deux fois supérieure à celle du condensateur requis et les combiner en contre-série, c'est-à-dire plus avec plus ou moins avec moins. Et soudez les deux broches restantes dans le circuit.

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.

Contenu:

Dans les circuits d'ingénierie électronique et radio, la connexion en parallèle et en série de condensateurs s'est généralisée. Dans le premier cas, la connexion s'effectue sans nœuds communs, et dans la deuxième option, tous les éléments sont regroupés en deux nœuds et ne sont pas connectés à d'autres nœuds, sauf si cela est prévu au préalable par le circuit.

Connexion série

Dans une connexion en série, deux condensateurs ou plus sont connectés dans un circuit commun de telle sorte que chaque condensateur précédent soit connecté au suivant en un seul point commun. Le courant (i) chargeant un circuit série de condensateurs aura la même valeur pour chaque élément, puisqu'il ne passe que par le seul chemin possible. Cette position est confirmée par la formule : i = i c1 = i c2 = i c3 = i c4.

En raison de la même quantité de courant circulant dans les condensateurs en série, la quantité de charge stockée par chacun sera la même, quelle que soit la capacité. Cela devient possible car la charge provenant de la plaque du condensateur précédent s'accumule sur la plaque de l'élément de circuit suivant. Par conséquent, la quantité de charge sur les condensateurs connectés en série ressemblera à ceci : Q total = Q 1 = Q 2 = Q 3.

Si l'on considère trois condensateurs C 1, C 2 et C 3 connectés en circuit série, il s'avère que le condensateur central C 2 à courant constant est isolé électriquement du circuit général. En fin de compte, la surface effective des plaques sera réduite à la surface des plaques de condensateur ayant les dimensions les plus minimales. Le remplissage complet des plaques avec une charge électrique empêche tout courant supplémentaire de les traverser. En conséquence, le flux de courant s'arrête dans tout le circuit et, par conséquent, la charge de tous les autres condensateurs s'arrête.

La distance totale entre les plaques dans une connexion en série est la somme des distances entre les plaques de chaque élément. À la suite de la connexion dans un circuit en série, un seul grand condensateur est formé, dont la surface des plaques correspond aux plaques de l'élément avec une capacité minimale. La distance entre les plaques s'avère être égale à la somme de toutes les distances disponibles dans la chaîne.

La chute de tension aux bornes de chaque condensateur sera différente en fonction de la capacité. Cette position est déterminée par la formule : C = Q/V, dans laquelle la capacité est inversement proportionnelle à la tension. Ainsi, à mesure que la capacité du condensateur diminue, une tension plus élevée chute à ses bornes. La capacité totale de tous les condensateurs est calculée par la formule : 1/C total = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3.

La principale caractéristique d’un tel circuit est le passage de l’énergie électrique dans un seul sens. Par conséquent, la valeur actuelle dans chaque condensateur sera la même. Chaque variateur d'un circuit en série stocke une quantité égale d'énergie, quelle que soit sa capacité. Autrement dit, la capacité peut être reproduite grâce à l’énergie présente dans le dispositif de stockage voisin.

Calculateur en ligne pour calculer la capacité des condensateurs connectés en série dans un circuit électrique.

Composé mixte

Connexion parallèle de condensateurs

Une connexion parallèle est considérée comme une connexion dans laquelle les condensateurs sont connectés entre eux par deux contacts. Ainsi, plusieurs éléments peuvent être connectés à la fois en un seul point.

Ce type de connexion permet de former un seul condensateur de grandes dimensions, dont l'aire des armatures sera égale à la somme des aires des armatures de chaque condensateur individuel. Du fait qu'elle est directement proportionnelle à la surface des plaques, la capacité totale est le nombre total de toutes les capacités des condensateurs connectés en parallèle. Autrement dit, C total = C 1 + C 2 + C 3.

Étant donné que la différence de potentiel ne se produit qu'en deux points, la même tension chutera aux bornes de tous les condensateurs connectés en parallèle. L'intensité du courant dans chacun d'eux sera différente, en fonction de la capacité et de la valeur de la tension. Ainsi, les connexions série et parallèle utilisées dans divers circuits permettent d'ajuster divers paramètres dans certaines zones. De ce fait, les résultats nécessaires au fonctionnement de l'ensemble du système sont obtenus.