Конденсатор с 4 выводами как подключить: Конденсатор с 4 выводами

Содержание

Как подключить двигатель с 4 проводами?

Подключение двигателя с 4 проводами

Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя

Однофазные двигатели — это электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки.

Две обмотки нужны для того, что бы вызвать вращение ротора однофазного двигателя. Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.

У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети. Двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.

У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор.

Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.

То есть если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска, а если вспомогательная обмотка конденсаторная, то ее подключение будет происходить через конденсатор, который остается включенным в процессе работы двигателя.

Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.

Посмотрите на фото наглядно видно, что сечение проводов разное. Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Замерять сопротивление обмоток можно и стрелочным и цифровым тестерами, а также омметром. Обмотка, у которой сопротивление меньше – есть рабочая.

Рис. 1. Рабочая и пусковая обмотки однофазного двигателя

А теперь несколько примеров, с которыми вы можете столкнуться:

Если у двигателя 4 вывода, то найдя концы обмоток и после замера, вы теперь легко разберетесь в этих четырех проводах, сопротивление меньше – рабочая, сопротивление больше – пусковая.

Подключается все просто, на толстые провода подается 220в. И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку. Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.

Следующий пример. Это когда двигатель имеет 3 вывода. Здесь замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. После нескольких измерений найдите кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это и будет, один из сетевых проводов. Кончик, который показывает 10 ом, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, который подключается ко второму сетевому через конденсатор. В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет. Здесь, чтобы поменять вращение, надо будет добираться до схемы обмотки.

Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом. Это тоже одна из разновидностей обмоток.

Такие, шли на некоторых моделях стиральных машин, да и не только. В этих двигателях, рабочая и пусковая – одинаковые обмотки (по конструкции трехфазных обмоток). Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. Подключение пусковой обмотки однофазного двигателя, также осуществляется через конденсатор.

Л. Рыженков

Редактировал А. Повный

Источник: http://electrik.info/main/master/597-kak-opredelit-rabochuyu-i-puskovuyu-obmotki-u-odnofaznogo-dvigatelya.html

Подключение двигателя старой стиралки немного сложнее и потребует от вас найти нужные обмотки самим с помощью мультиметра. Для того, чтобы найти провода, прозвоните обмотки двигателя и найдите пару.
Находим пару проводов
Для этого переключите мультиметр на измерение сопротивления, одним концом коснитесь первого провода, а вторым по очереди найдите его пару. Запишите или запомните сопротивление обмотки — нам это понадобится.
Дальше аналогично отыщите вторую пару проводов и зафиксируйте сопротивление. У нас получилось две обмотки с разным сопротивлением. Теперь нужно определить какая из них рабочая, а какая пусковая. Тут все просто, у рабочей обмотки сопротивление должно быть меньше чем у пусковой.

Многие считают, что для запуска такого двигателя нужен конденсатор. Это ошибка, конденсатор применяется в двигателях другого типа без пусковой обмотки. Здесь же он может сжечь мотор во время работы.
Для запуска двигателя подобного плана вам понадобится кнопка или пусковое реле. Кнопка нужна с не фиксируемым контактом и подойдет, допустим, кнопка от дверного звонка.
Теперь подключаем двигатель и кнопку по схеме: Но обмотку возбуждения (ОВ) напрямую подается 220 В. На пусковую же обмотку (ПО) нужно подать это же напряжение, только для запуска двигателя на короткий срок, и отключить ее — для этого и нужна кнопка (SB).
ОВ соединяем напрямую с сетью 220В, а ПО соединим с сетью 220 В через кнопку SB.
Схема подключения мотора
ПО – пусковая обмотка. Предназначается только для запуска двигателя и задействована в самом начале, пока двигатель не начнет вращаться.
ОВ – обмотка возбуждения. Это рабочая обмотка, которая постоянно находится в работе, она и вращает двигатель все время.
SB – кнопка с помощью которой подается напряжение на пусковую обмотку и после запуска мотора отключает ее.
После того, как вы произвели все подключение, достаточно запустить двигатель от стиральной машины. Для этого нажмите на кнопку SB и, как только двигатель начнет вращаться, отпустите ее.
Для того чтобы сделать реверс (вращения двигателя в противоположную сторону), вам нужно поменять местами контакты обмотки ПО. Тем самым мотор начнет вращение в другую сторону.
Все, теперь мотор от старой стиралки может сослужить вам в качестве нового устройства.

Источник: https://ok.ru/dlyanachi/topic/68038816361385

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

  • 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
  • 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
  • 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 0,1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».


Подключение однофазного двигателя АИРЕ 80С2

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Несколько дней назад ко мне обратился один из моих читателей с просьбой о подключении однофазного двигателя серии АИРЕ 80С2. На самом деле этот двигатель является не совсем однофазным. Его будет точнее и правильнее отнести к двухфазным из категории асинхронных конденсаторных двигателей. Поэтому в данной статье речь пойдет о подключении именно таких двигателей.

Итак, у нас имеется асинхронный конденсаторный однофазный двигатель АИРЕ 80С2, который имеет следующие технические данные:

  • мощность 2,2 (кВт)
  • частота вращения 3000 об/мин
  • КПД 76%
  • cosφ = 0,9
  • режим работы S1
  • напряжение сети 220 (В)
  • степень защиты IP54
  • емкость рабочего конденсатора 50 (мкФ)
  • напряжение рабочего конденсатора 450 (В)

Этот двигатель установлен на малогабаритном буровом станке и его нам нужно подключить к электрической сети 220 (В).

Расшифровка двигателя серии АИРЕ 80С2:

В данной статье габаритные и установочные размеры однофазного двигателя АИРЕ 80С2 я приводить не буду. Их можно найти в паспорте на этот двигатель. Давайте лучше перейдем к его подключению.

 

Подключение конденсаторного однофазного двигателя

Асинхронный конденсаторный однофазный двигатель состоит из двух одинаковых обмоток, которые сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 электрических градусов:

  • главная или рабочая (U1, U2)

  • вспомогательная или пусковая (Z1, Z2)

А Вы знаете, как отличить рабочую обмотку от пусковой? Если нет, то переходите по указанной ссылочке.

Главную (рабочую) обмотку такого двигателя подключают непосредственно в однофазную сеть. Вспомогательную (пусковую) обмотку подключают в эту же сеть, но только через рабочий конденсатор.

На этом этапе многие электрики путаются и ошибаются, потому что в обычном асинхронном однофазном двигателе вспомогательную обмотку после пуска нужно отключать. Здесь же вспомогательная обмотка всегда находится под напряжением, т.е. в работе. Это значит, что конденсаторный однофазный двигатель имеет вращающуюся магнитодвижущую силу (МДС) на протяжении всего рабочего процесса. Вот поэтому он по своим характеристикам практически не уступает трехфазным. Но тем не менее недостатки у него имеются:

Для нашего однофазного двигателя АИРЕ 80С2 емкость рабочего конденсатора уже известна (из паспорта), и она составляет 50 (мкФ). Вообще то можно и самостоятельно рассчитать емкость рабочего конденсатора, но формула эта достаточно сложная, поэтому я ее Вам приводить не буду.

Если не знаете (или подзабыли) как можно измерить емкость, то  напомню Вам, что я уже писал статью о том, как пользоваться цифровым мультиметром при измерении емкости конденсатора. Читайте, там все подробно описано.

Если по условиям пуска однофазного двигателя требуется более высокий момент, то параллельно рабочему конденсатору на время пуска необходимо подключить пусковой конденсатор, емкость которого выбирают опытным путем для получения наибольшего пускового момента. По опыту могу сказать, что емкость пускового конденсатора можно взять в 2-3 раза больше рабочего.

Вот пример подключения однофазного конденсаторного двигателя с тяжелым пуском:

Подключить пусковой конденсатор можно с помощью кнопки или же использовать более сложную схему, например, на реле времени.

Забыл сказать о роторах.

Чаще всего роторы однофазных двигателей выполняются короткозамкнутыми. Более подробно о короткозамкнутых роторах я рассказывал в статье про устройство асинхронных двигателей.

Схема подключения однофазного двигателя (конденсаторного)

Ну вот мы добрались и до схемы подключения конденсаторного двигателя. На клеммнике такого двигателя расположены 6 выводов:

Эти вывода подключены к обмоткам двигателя в следующем порядке:

Вот так выглядит клеммник с выводами двигателя АИРЕ 80С2:

Чтобы подключить двигатель в прямом направлении, нужно подать переменное напряжение ~220 (В) на клеммы W2 и V1, а перемычки поставить, как показано на картинке ниже, т.е. между клемм U1-W2 и V1-U2.

Чтобы подключить двигатель в обратном направлении, нужно подать переменное напряжение ~220 (В) на те же клеммы W2 и V1, а перемычки поставить, как показано на картинке ниже,  т.е. между клемм U1-V1 и W2-U2.

Думаю с этим все понятно. Устанавливаем перемычки для нужного вращения двигателя и подключаем однофазный двигатель к питающей сети, как показано на рисунках выше.

Но что делать когда нам необходимо дистанционно управлять направлением вращения? А для этого нам нужно собрать схему реверса однофазного двигателя. Как это сделать Вы узнаете из следующей моей статьи.

Чтобы не пропустить выпуск новой статьи, подпишитесь (форма подписки находится в конце статьи и в правой колонке сайта), указав свой адрес электронной почты.

Спасибо за внимание.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Подключение однофазного электрического двигателя

Однофазный асинхронный двигатель с замкнутым ротором состоит из ротора — вращающейся части с неподвижно закрепленном на нем замкнутым контуром и статора — корпуса с неподвижно закрепленными на нем двумя обмотками. Существует несколько способов подключения : без конденсатора, с одним или двумя конденсаторами, с постоянно работающими двумя обмотками или с одной из обмоток работающей только при старте. Здесь описан простейший вариант, который подойдет в большинстве случаев.

Найти обмотки

Из клеммной коробки двигателя торчит 3 или 4 конца провода. Если выводов 3, то значит два вывода соединены внутри, что немного усложнит нам задачу. В любом случае нам потребуется мультиметр.

Четыре провода

Ставим мультиметр на «прозвон» и находим концы обмоток, они звонятся попарно. Замеряем сопротивление каждой обмотки. Та, у которой сопротивление меньше — рабочая, та, у которой сопротивление больше — разгонная.

Три провода

Замеряем сопротивление между тремя выводами. Наименьшее значение — рабочая обмотка, среднее значение — разгонная.

Подключение

Подключение без конденсатора

Если сопротивление отличается в разы, то разгонная обмотка должна работать кратковременно, только при пуске двигателя. В таком случае конденсатор не нужен. Достаточно коммутирующего устройства, которое бы обеспечивало подачу напряжения на разгонную обмотку в момент запуска двигателя. В простейшем случае это кнопка без фиксации.

Подключение через конденсатор

Если сопротивление рабочей и разгонной обмоток примерно одинаковое, то при работе двигателя должны быть подключены обе обмотки, одна из которых подключена через конденсатор.

Параметры конденсатора зависят от мощности двигателя, нужен неполярный конденсатор, расчитанный на напряжение 450 Вольт, с емкостью 80 мкФ на каждый киловатт мощности двигателя.

К выводам рабочей обмотки подключаем ноль и фазу, к разгонной обмотке подключаем конденсатор, а потом ноль и фазу. Если требуется изменить направление вращения двигателя, необходимо поменять местами ноль и фазу на разгонной обмотке. В случае, если постоянно менять направление вращения, в схеме нужно предусмотреть коммутационный блок, который бы менял местами ноль и фазу на выводах разгонной обмотки.

Схема Подключения Электродвигателя Через Конденсатор

Затем мотор работает как асинхронный двигатель на основной обмотке. Расчет емкости должен производиться с учетом номинальной мощности ЭД.


Найти требуемую емкость опытным путем — самое правильное решение.

Для запуска электромашины этого типа, может быть использован пусковой резистор. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока.
Как просто подключить трехфазный двигатель треугольником и звездой в сеть 220, через конденсатор.

При необходимости иметь в процессе эксплуатации большую мощность и КПД применяют схему с рабочим конденсатором — обычно в однофазном конденсаторном двигателе для бытовых нужд небольшой мощности, в пределах 1 кВт.

В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет.

Подключается все просто, на толстые провода подается в. Они играют роль шунтов, однако действую не мгновенно.

Эти соединения и будут выводами двигателя для подключения к электропитанию. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Различные виды двигателей использовались для испытаний на пригодность выполнять функции генератора. В документации описаны способы подключения конденсаторов для реверсирования двигателя.

Подключение конденсатора. Как подключить конденсатор к электродвигателю. Схема.

Подключение

Но тогда параметры элементов цепи, которые зависят от мощности и схемы соединения обмоток будет необходимо менять, что не очень удобно в эксплуатации. Модель с мощностью 3 кВт будет стоить уже около 10 тыс. Подключение производится по этой схеме. Подключение трехфазного двигателя по схеме треугольник Распределительная коробка трехфазного двигателя с положением перемычек для подключения по схеме треугольник В распределительной коробке контакты обычно сдвинуты — напротив С1 не С4, а С6, напротив С2 — С4.

Для возможности работы электродвигателя в однофазной сети вольт необходимо для начала его обмотки переключить на схему треугольник.

Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.

Называют их конденсаторными.

Нужно, чтобы номинальное напряжение конденсатора было равно или больше расчетного.

Тем не менее, бесконденсаторный пуск 3-х фазного мотора от однофазной сети возможен, благодаря применению двунаправленных ключей, срабатывающих на короткие промежутки времени.

Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. Не все трехфазные электродвигатели способны хорошо работать в однофазных сетях, однако большинство из них справляются с этой задачей вполне удовлетворительно — если не считать потери мощности.
Подключение 3-фазного двигателя в сеть 220В через пусковой и рабочий конденсаторы

Навигация по записям

Существуют и другие схемы для подключения двигателя через конденсатор, но эти вопросы рассмотрим в другой раз в другой статье.

Заключение Асинхронники на В широко применяются в быту. В качестве основы для статора и ротора используется электротехническая сталь

Все эти схемы успешно применяются при эксплуатации асинхронных однофазных двигателей.

Принцип схемы там очень прост — изменение направления тока в рабочей обмотке С1-С2. А они есть не у всех, даже у электриков. От однофазной сети трехфазные устройства работают с помощью емкостных или индуктивно-емкостных цепей, сдвигающих фазу. Последний предназначен для отключения дополнительной обмотки от источника питания после запуска.

Точные значения потери мощности зависят от схемы подключения, условий работы двигателя, величины емкости фазосдвигающего конденсатора. Применение этого типа однофазных двигателей, как правило, ограничивается прямым приводом таких нагрузок, как вентиляторы, воздуходувки или насосы, которые не требуют высокого пускового крутящего момента. Главную функцию берут на себя рабочие конденсаторы.

Принцип действия и схема запуска


Конденсаторы, которые находятся в цепи, могут быть заряжены. Требуемый момент вращения обеспечивается за счет смещения фазных токов в обмотках АД. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями.

Если посмотреть на табличку, где через дробь указываются два тока, то это будет меньший из них. Рабочий конденсатор подключен постоянно в цепи обмоток, пусковой через выключатель запуска замыкается кратковременно Установка и подбор компонентов Конденсаторы имеют немалые габариты, поэтому не всегда помещаются во внутреннюю часть борно распределительная коробка на корпусе электродвигателя. Сразу же заниматься расчетами схемы подключения не имеет смысла.

Емкость пускового конденсатора должна быть в 2,5 — 3 раза больше рабочего. Если двигатель легко запускается и мощности его достаточно для работы, то все подобрано правильно. Подключается все просто, на толстые провода подается в.
подключение двигателя 380 на 220 вольт

Для чего нужен конденсатор

Например, если ток равен 1. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети Частота вращения трехфазного двигателя, работающего от однофазной сети, остается почти такой же, как и при его включении в трехфазную сеть.

В качестве кнопки так же можно использовать обычный выключатель. Как правильно подобрать конденсаторы Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент.

Если ротор движется в нужном направлении, каких-либо дополнительных манипуляций производить не нужно. Он включается параллельно рабочему на непродолжительное время пуска электродвигателя. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит.

Мы не будем изменять направление тока в той или иной обмотке. Трехфазные агрегаты на практике получили большее распространение, чем однофазные. Но это напряжение переменного тока, а для выбора конденсаторов надо знать напряжение постоянного тока. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.

Еще по теме: Составление сметы и плана электромонтажных работ

Это тоже одна из разновидностей обмоток. При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Она всегда работает короткое время и служит для запуска двигателя. Напряжение на них может достигать больших значений.

Первая задача решается «прозваниванием» всех проводов тестером замером сопротивления. Принцип действия используется в насосном оборудовании, холодильных установках, воздушных компрессорах и т. Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. Статор электродвигателя.

На этом все. Через щели в корпусе внутрь устройства втянуты сторонние вещества.

Коллекторный двигатель же двигатель от стиральной машины подключить очень просто. Тепловое реле отключает обе фазы обмотки, если они нагреваются выше допустимого. Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Были сделаны выводы, что скорость вращения ротора прибора, который используется в качестве генератора, не зависит от напряжения, которое подано на питающую однофазную сеть. Значит, вычислили мы ёмкость и следующим шагом нам надо знать напряжение на конденсаторе.
Как подключить электродвигатель на 220 вольт.

Проверка и замена пускового конденсатора

 

Для чего нужен пусковой конденсатор?

Пусковой и рабочий конденсаторы служат для запуска и работы элетродвигателей работающих в однофазной сети 220 В.

Поэтому их ещё называют фазосдвигающими.

Место установки - между линией питания и пусковой обмоткой электродвигателя. 

Условное обозначение конденсаторов на схемах

 

Графическое обозначение на схеме показано на рисунке, буквенное обозначение-С  и порядковый номер по схеме.

 

Основные параметры конденсаторов

 

Ёмкость конденсатора-характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.).

Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF).

Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

  • 400 В - 10000 часов
  • 450 В -  5000 часов
  • 500 В -  1000 часов

 

Проверка пускового и рабочего конденсаторов

 

Проверить конденсатор можно с помощью измерителя ёмкости конденсаторов, такие приборы выпускаются как отдельно, так и в составе мультиметра- универсального прибора, который может измерять много параметров. Рассмотрим проверку мультиметром.

  • обесточиваем кондиционер
  • разряжаем конденсатор, закоротив еговыводы
  • снимаем одну из клемм (любую)
  • выставляем прибор на измерение ёмкости конденсаторов
  • прислоняем щупы к выводам конденсатора
  • считываем с экрана значение ёмкости

 

У всех приборов разное обозначение режима измерения конденсаторов, основные типы ниже на картинках.

 

В этом мультиметре режим выбирается переключателем, его необходимо поставить в режим Fcх.Щупы включить в гнёзда с обозначением Сх.

Переключение предела измерения ёмкости ручное. Максимальное значение 100 мкФ.

 

У этого измерительного прибора автоматический режим, необходимо только его выбрать, как показано на картинке.

 

Измерительный пинцет от Mastech также автоматически измеряет ёмкость, необходимо только выбрать режим кнопкой FUNC, нажимая её, пока не появится индикация F.

   

 

Для проверки ёмкости, считываем на корпусе конденсатора её значение и ставим заведомо больший предел измерения на приборе. (Если он не автоматический)

К примеру, номинал 2,5 мкФ (μF), на приборе ставим 20 мкФ (μF).

После подсоединения щупов к выводам конденсатора ждём показаний на экране, к примеру время измерения ёмкости 40 мкФ первым прибором - менее одной секунды, вторым - более одной минуты, так что следует ждать.

Если номинал не соответствует указанному на корпусе конденсатора, то его необходимо заменить и если нужно подобрать аналог.

 

Замена и подбор пускового/рабочего конденсатора

 

Если имеется оригинальный конденсатор, то понятно, что просто-напросто необходимо поставить его на место старого и всё. Полярность не имеет значения, то есть выводы конденсатора не имеют обозначений плюс "+" и минус "-" и их можно подключить как угодно.

Категорически нельзя применять электролитические конденсаторы (узнать их можно по меньшим размерам, при той же ёмкости, и обозначению плюс и минус на корпусе). Как следствие применения - термическое разрушение. Для этих целей производители специально выпускают неполярные конденсаторы для работы в цепи переменного тока, которые имеют удобное крепление и плоские клеммы, для быстрой установки.

Если нужного номинала нет, то его можно получить параллельным соединением конденсаторов. Общая ёмкость будет равна сумме двух конденсаторов:

Собщ12+...Сп

То есть, если соединить два конденсатора по 35 мкФ, получим общую ёмкость 70 мкФ, напряжение при котором они смогут работать будет соответствовать их номинальному напряжению.

Такая замена абсолютно равноценна одному конденсатору большей ёмкости.

Если во время замены перепутались провода, то правильное подключение можно посмотреть по схеме на корпусе или здесь: Схема подключения конденсатора к компрессору

Типы конденсаторов

Для запуска мощных двигателей компрессоров применяют маслонаполненные неполярные конденсаторы.

Корпус внутри заполнен маслом для хорошей передачи тепла на поверхность корпуса. Корпус обычно металлический, аллюминиевый. 

Самые доступные конденсаторы такого типа CBB65.

 

Для запуска менее мощной нагрузки, например двигателей вентиляторов, используют сухие конденсаторы, корпус которых, обычно, пластмассовый.

Наиболее распространённые конденсаторы   этого типа CBB60, CBB61.

Клеммы для удобства соединения сдвоенные или счетверённые.

 

Как подключить трёхфазный двигатель к однофазной сети 220 вольт.

При развитии любой гаражной мастерской, может возникнуть необходимость подключить трёхфазный электродвигатель в однофазную сеть на 220 вольт. Это не удивительно, так как промышленные трёхфазные двигатели на 380 в более распространены, чем однофазные (на 220 в), особенно больших габаритов и мощности. И изготовив какой нибудь станочек, или купив готовый (например токарный) любой гаражный мастер сталкивается с проблемой подключения трёхфазного электромотора к обычной гаражной розетке на 220 вольт. В этой статье мы и рассмотрим варианты подключения, а так же что для этого понадобится.

Для начала следует внимательно изучить шильдик (табличку) электродвигателя, чтобы узнать его мощность, так как от этой мощности будет зависеть ёмкость или количество конденсаторов, которые нужно будет купить. И прежде чем отправляться на поиски и покупку конденсаторов, для начала следует вычислить, какая ёмкость потребуется именно для вашего двигателя.

Расчёт ёмкости.

Ёмкость нужного конденсатора напрямую зависит от мощности вашего электродвигателя и высчитывается по простой формуле:

С = 66 Р мкФ .

Буква С означает ёмкость конденсатора в мкФ (микрофарад), а буква Р означает номинальную мощность электродвигателя в кВт (киловатт). Из этой простой формулы видно, что на каждые 100 ватт мощности трёхфазного двигателя, потребуется чуть менее 7 мкФ (если быть точным, то 6,6 мкФ) электрической ёмкости конденсатора. Например для эл. двигателя мощностью 1000 ватт (1 Квт) потребуется конденсатор ёмкостью 66 мкФ, а для эл. двигателя на 600 ватт нужен будет конденсатор ёмкостью примерно 42 мкФ.

Так же следует учесть, что потребуются конденсаторы, рабочее напряжение которых в 1,5 — 2 раза больше, чем напряжение в обычной однофазной сети. Обычно на базаре попадаются конденсаторы небольших ёмкостей (8 или 10 мкФ), но необходимую ёмкость легко собрать из нескольких параллельно соединённых конденсаторов маленькой ёмкости. То есть например 70 мкФ можно легко получить из семи параллельно спаянных конденсаторов по 10 мкФ.

Но всё же всегда следует стараться найти по возможности один конденсатор ёмкостью 100 мкФ, чем 10 конденсаторов по 10 мкФ, так надёжнее. Ну и рабочее напряжение, как я уже говорил, должно быть как минимум в 1,5 — 2 раза больше рабочего, а лучше в 3 — 4 раза больше (чем больше напряжение, на которое рассчитан конденсатор, тем надёжнее и долговечнее). Рабочее напряжение всегда пишется на корпусе конденсатора (как и мкФ).

Правильно вы подобрали (рассчитали) ёмкость конденсатора или нет, можно и на слух. При вращении мотора, должен быть слышен только шум от подшипников, ну и шум вентилятора воздушного охлаждения. Если же к этим шумам прибавляется и вой двигателя, нужно чуть уменьшить ёмкость (Ср) рабочего конденсатора. Если же звук нормальный, то можно наоборот немного увеличить ёмкость (так будет мощнее мотор), но только чтобы мотор работал тихо (до появления воя).

Проще говоря, нужно поймать момент, меняя ёмкость, когда к нормальному шуму от подшипников и крыльчатки, начнёт прибавляться еле слышимый посторонний вой. Это и будет необходимая ёмкость рабочего конденсатора. Это важно, так как если рабочая ёмкость конденсатора окажется больше необходимой, то мотор будет перегреваться, а если ёмкость будет меньше нужной, то мотор потеряет свою мощность.

Покупать лучше конденсаторы типа МБГЧ, БГТ, КБГ, ну а если не найдёте таких в продаже, можно применить и электролитические конденсаторы. Но при подключении электролитических конденсаторов, их корпуса нужно хорошо соединить между собой и изолировать от корпуса станка или ящика (если он металлический, но лучше использовать ящик для конденсаторов из диэлектрика — пластик, текстолит и т.п.).

 

При подключении трёхфазного двигателя к сети 220 вольт, частота вращения его вала (ротора) почти не изменится, а вот мощность его всё же немного уменьшится. И если подключить электродвигатель по схеме треугольник (рис 1), то мощность его уменьшится примерно процентов на 30 и будет составлять 70 — 75 % от его номинальной мощности (при звезде чуть меньше). Но можно подключить и по схеме звезда (рис 2), и при подсоединении звездой, мотор легче и быстрее запускается.

Чтобы подключить трёхфазный электродвигатель по схеме звезда, нужно его две фазные обмотки подключить в однофазную сеть, а третью фазную обмотку двигателя, подключить через рабочий конденсатор Ср к любому из проводов сети 220 в.

Чтобы подключить трёхфазный электромотор мощностью до полтора киловатта (1500 ватт), хватает только рабочего конденсатора необходимой ёмкости. Но при включении больших моторов (более 1500 ватт), движок либо очень медленно набирает обороты, либо вообще не запускается. В таком случае необходим пусковой конденсатор (Сп на схеме), ёмкость которого в два с половиной раза (лучше в 3 раза) больше ёмкости рабочего конденсатора. Лучше всего подходят в качестве пусковых конденсаторов электролитические (типа ЭП), но можно использовать и такого же типа как и рабочие конденсаторы.

Схема подсоединения трёхфазного мотора с пусковым конденсатором показана на рисунке 3 (а так же пунктирной линией на рисунках 1 и 2). Пусковой конденсатор включают только во время пуска двигателя, и когда он запустится и наберёт рабочие обороты (обычно хватает 2 секунд), пусковой конденсатор отключают и разряжают. В такой схеме используются кнопка и тумблер. При пуске аключается тумблер и кнопка одновременно и после запуска двигателя, кнопка просто отпускается и пусковой конденсатор отключается. Чтобы разрядить пусковой конденсатор, достаточно выключить двигатель (после окончания работы) и затем на короткое время нажать кнопку пускового конденсатора, и он разрядится через обмотки электродвигателя.

Определение фазных обмоток и их выводов.

При подключении необходимо знать, где какая обмотка электродвигателя. Как правило выводы обмоток статора электромоторов маркируют различными бирками с обозначением начала или конца обмоток, или помечают буквами на корпусе распределительной коробочки двигателя (или клеммной колодки). Ну а если же маркировка стёрлась или её вообще нет, то нужно прозвонить обмотки с помощью тестера (мультиметра), установив его переключатель на прозвонку, или с помощью обычной лампочки и батарейки.

Для начала следует узнать принадлежность каждого из шести проводов к отдельным фазам обмотки статора. Для этого следует взять любой из проводов (в клеммной коробочке) и подсоединить его к батарейке, например к её плюсу. Минус батарейки подсоедините к контрольной лампе, а второй вывод (провод) от лампочки, по очереди подсоединяйте к оставшимся пяти проводам двигателя, пока контрольная лампочка не загорится. Когда на каком то проводе лампочка загорится, это будет означать, что оба провода (тот что от батарейки и тот к которому подсоединили провод от лампы и лампа загорелась) принадлежат одной фазе (одной обмотке).

Теперь эти два провода пометьте картонными бирками (или малярным скотчем) п напишите на них маркероа начало первого провода С1, а второй провод обмотки С4. С помощью лампы и батарейки (или тестера) аналогично находим и помечаем начало и конец оставшиеся четырёх проводов (двух оставшихся фазных обмоток).Начало и конец второй фазной обмотки помечаем как С2 и С5, и начало и конец третьей фазной обмотки С3 и С6.

Далее следует точно определить, где начало и конец статорных обмоток. Я опишу далее способ, который поможет определить начало и конец статорных обмоток для двигателей до 5 киловатт. Да больше и не надо, так как однофазная сеть (проводка) гаража рассчитана на мощность 4 киловата, а если мощнее, то штатные провода не выдерживают. И вообще то редко кто использует двигатели в гараже, мощнее 5 киловатт.

Для начала соединим все начала фазных обмоток (С1, С2 и С3)в одну точку (согдасно помеченным бирками выводам), по схеме «звезда». И затем включим двигатель в сеть 220 в с использованием конденсаторов. Если при таком подключении, электродвигатель без гудения сразу раскрутится до рабочих оборотов, это значит, что вы попали в одну точку всеми началами или всеми концами фазных обмоток.

Ну а если же при включении в сеть, электродвигатель загудит и не сможет раскрутиться до рабочих оборотов, то в первой фазной обмотке нужно поменять местами выводы С1 и С4 (поменять местами начало и конец). Если это не поможет, то верните выводы С1 и С4 в первонаальное положение и попробуйте теперь поменять местами выводы С2 и С5. Если двигатель опять не набирает обороты и гудит, то верните назад выводы С2 и С5 поменяйте местами выводы третьей пары С3 и С6.

При всех вышеописанных манипуляциях с проводами, строго соблюдате правила техники безопасности. Провода держите только за изоляцию, лучше плоскогубцами с ручками из диэлектрика. Ведь электромотор имеет общий стальной магнитопровод и на зажимах остальных обмоток, может возникнуть довольно большое напряжение, опасное для жизни.

Изменение вращения вала электродвигателя (ротора).

Часто бывает, что вы например сделали шлифовальный станочек, с лепестковым кругом на валу. И лепестки из наждачной бумаги расположены под определённым углом, против которого вращается вал, а нужно в другую сторону. Да и опилки летят не на пол а наоборот вверх. Значит необходимо поменять вращение вала двигателя в другую сторону. Как это сделать?

Чтобы изменить вращение трёхфазного двигателя, включенного в однофазную сеть на 220 вольт по схеме «треугольник», нужно третью фазную обмотку W (см. рисунок 1,б) подключить через конденсатор к резьбовой клемме второй фазной обмотки статора V.

Ну а чтобы изменить вращение вала трёхфазного двигателя, подключенного по схеме «звезда», необходимо третью фазную обмотку статора W (см. рисунок 2,б) подключить через конденсатор к резьбовой клемме второй обмотки V.

Ну и напоследок хочу сказать, что шум двигателя от длительной его работы (несколько лет) может возникнуть со временем, и не следует путать его с гулом от неправильного подключения. Так же со временем может возникнуть и вибрация мотора. А бывает даже ротор трудно вращать вручную. Причиной этого как правило является выработка подшипников — их дорожки и шарики износились, да и сепаратор тоже. От этого возникают повышенные зазоры между деталями подшипников и они начинают шуметь, и со временем могут даже заклинить.

Этого допускать нельзя, и дело даже не только в том, что вал труднее будет вращаться и мощность двигателя упадёт, а ещё и в том, что между статором и ротором довольно маленький зазор, и при сильном износе подшипников, ротор может начать цеплять за статор, а это уже куда серьёзнее. Детали двигателя могут испортиться и восстановить их не всегда удаётся. Поэтому намного проще заменить зашумевшие подшипники новыми, от какой то авторитетной фирмы (как выбрать подшипник читаем вот тут), и электродвигатель снова будет работать долгие годы.

Надеюсь данная статья поможет гаражным мастерам, без проблем подключить трёхфазный двигатель какого то станка к однофазной гаражной сети на 220 вольт, ведь с применением различных станочков (шлифовальных, полировальных, сверлильных, токарных, гриндера и т.д.)  намного упрощается процесс доводки деталей при тюнинге или ремонте.

Конденсаторы

: все, что вам нужно знать | ОРЕЛ

Нет, мы здесь не говорим о Grand Theft Auto! Закрывание крышки в мире электроники нехорошо, если вам не нравится видеть, как ваш электролитический конденсатор горит в огне. Конденсаторы играют важную роль в семействе пассивных электронных компонентов, и их можно использовать повсюду.

Помните вспышку в вашей цифровой камере? Конденсаторы делают это возможным. Или возможность переключать канал на телевизоре? Опять конденсаторы.Эти ребята - маленькие батарейки, которые «могут», и вам нужно знать все, что о них известно, прежде чем вы начнете работать над своим первым проектом в области электроники.

Это как бутерброд с мороженым

Для простоты - конденсатор хранит электрический заряд , очень похоже на батарею. Также называемые caps , вы найдете этих парней в приложениях, где требуется накопление энергии, подавление напряжения и даже фильтрация сигналов. А как они выглядят? Ну бутерброд с мороженым!

Что бы вы сделали с баром «Клондайк»? Сравните это, конечно, с конденсатором! (Источник изображения)

Подумайте о том восхитительном бутерброде с мороженым, который вам понравился в тот знойный летний день.У вас есть восхитительная корочка с двух сторон и кремовый кусок ванильного мороженого посередине. Эта композиция из двух внешних слоев и одного внутреннего слоя - это то, как выглядит конденсатор. Вот из чего они сделаны:

  • Начиная снаружи. Сверху и снизу конденсатора вы найдете набор металлических пластин, также называемых проводниками. Электрический заряд находит эти металлические пластины очень привлекательными.
  • Сидит посередине. Посреди этих двух металлических пластин вы найдете изолятор или материал, к которому не притягивается электричество. Этот изолятор обычно называют диэлектриком и может быть изготовлен из бумаги, стекла, резины, пластика и т. Д.
  • Соединяем вместе. Две металлические пластины сверху и снизу крышки соединены двумя электрическими клеммами, которые соединяют ее с остальной частью цепи. Один конец конденсатора подключается к источнику питания, а другой - к земле.

Внутренняя структура конденсатора, у нас есть две металлические пластины, внутренний диэлектрик и соединительные клеммы.

Конденсаторы всех форм и размеров

Конденсаторы

бывают разных форм и размеров, каждый из которых определяет, насколько хорошо они могут удерживать заряд. Три наиболее распространенных типа конденсаторов, с которыми вы столкнетесь, включают керамический конденсатор, электролитический конденсатор и суперконденсатор:

Конденсаторы керамические

Это конденсаторы, с которыми вы, вероятно, будете работать в своем первом электронном проекте с использованием макета.В отличие от своих электролитических аналогов, керамические конденсаторы удерживают меньший заряд, но и меньше пропускают ток. Они также оказываются самыми дешевыми конденсаторами из всей группы, так что запасайтесь! Вы можете быстро определить керамический конденсатор со сквозным отверстием, посмотрев на маленькие желтые или красные лампочки с двумя торчащими из них выводами.

Три типа керамических конденсаторов, вы будете использовать их на макетных платах. (Источник изображения)

Конденсаторы электролитические

Эти парни выглядят как маленькие консервные банки, которые вы найдете на печатной плате, и в их крошечном следе могут удерживаться огромные электрические разряды.Это также единственный тип конденсатора, который поляризован, а это означает, что они будут работать только при подключении с определенной ориентацией. На этих электролитических конденсаторах есть положительный вывод, называемый анодом, и отрицательный вывод, называемый катодом. Анод всегда нужно подключать к более высокому напряжению. Если вы подключите его наоборот, когда на катоде будет более высокое напряжение, приготовьтесь к взрыву крышки!

Электролитический конденсатор, обратите внимание на положительный вывод и более длинный (анод) и более короткий отрицательный вывод (катод).(Источник изображения)

Несмотря на то, что электролитические колпачки способны удерживать большое количество электрического заряда, они также хорошо известны тем, что пропускают ток быстрее, чем керамические колпачки. Из-за этого они не лучший выбор, когда вам нужно хранить энергию.

Суперконденсаторы

Supercaps - супергерои семейства конденсаторных, они могут хранить большое количество энергии! К сожалению, суперкапс не очень хорошо справляется с избыточным напряжением, и вы окажетесь без колпачка, если превысите максимальное напряжение, указанное в таблице данных.ПОП!

В отличие от электролитических конденсаторов, вы обнаружите, что суперконденсаторы используются для хранения и разряда энергии, как и батареи. Но в отличие от батареи, суперкаперы высвобождают свой заряд сразу, и вы никогда не получите такой же срок службы, как обычный аккумулятор.

Посмотрите на этот мощный supercap ! Он имеет огромную емкость 3000F. (Источник изображения)

Обозначения конденсаторов

Идентифицировать конденсатор на вашей первой схеме очень просто, поскольку они бывают только двух типов: стандартные и поляризованные.Обратите внимание на символ стандартного конденсатора ниже. Вы заметите, что это всего лишь две простые линии с пробелом между ними. Это две металлические пластины, которые вы найдете сверху и снизу физического конденсатора.

Поляризованный конденсатор выглядит немного иначе и имеет дугообразную линию в нижней части, а также положительный вывод наверху. Этот положительный вывод очень важен и указывает, как этот поляризованный конденсатор должен быть подключен. Положительная сторона всегда подключается к источнику питания, а сторона дуги подключается к земле.

Два наиболее распространенных типа конденсаторов, которые вы увидите на схеме для США, стандартные и поляризованные.

Кто изобрел эти вещи?

Хотя многие считают английского химика Майкла Фарадея пионером современного конденсатора, он не был первым, кто его изобрел. То, что сделал Фарадей, было важно - он продемонстрировал первые практические примеры конденсатора и то, как использовать его для хранения электрического заряда в своих экспериментах. И благодаря Фарадею у нас также есть способ измерить заряд, который может удерживать конденсатор, известный как емкость, который измеряется в Фарадах!

Гениальный английский химик Майкл Фарадей, пионер конденсаторов, которые мы используем сегодня.(Источник изображения)

До Майкла Фарадея некоторые записи указывают на то, что покойный немецкий ученый Эвальд Георг фон Клейст изобрел первый конденсатор в 1745 году. Спустя несколько месяцев голландский профессор по имени Питер ван Мушенбрук придумал похожий дизайн, теперь известный как Лейденская банка. Странное время, правда? Однако все это было просто совпадением, и оба ученых в равной степени получили признание за их первоначальные изобретения конденсатора.

Самый ранний образец конденсатора, лейденская банка.(Источник изображения)

Знаменитая модель Benjamin Franklin позже стала усовершенствованной конструкцией лейденской банки, созданной Musschenbroek. Франклин также смог обнаружить, что использование плоского куска стекла было отличной альтернативой целой банке. Так родился первый плоский конденсатор, получивший название площади Франклина.

Крышки в действии - как они работают

Давайте подробно рассмотрим, как работают эти мощные конденсаторы, на практическом примере. Вы ведь раньше пользовались цифровым фотоаппаратом? Тогда вы знаете, что есть несколько коротких моментов между нажатием кнопки, чтобы сделать снимок, и моментом срабатывания вспышки.

Что здесь происходит? К вспышке прикреплен конденсатор, который заряжается после того, как вы нажмете кнопку, чтобы сделать снимок. Как только этот конденсатор полностью заряжается аккумулятором камеры, вся эта энергия взрывается наружу в ослепляющей вспышке света!

Обратите внимание, конденсатор, который делает возможной вспышку в этой камере. (Источник изображения)

Так как же все это произошло? Заглянем изнутри в загадочный мир конденсатора:

  1. Начинается с зарядки. Электрический ток от источника питания сначала течет в конденсатор и застревает на первой пластине. Почему застревает? Потому что есть изолятор, который не пропускает отрицательно заряженную электронику.
  2. Накопление сборов. По мере того, как все больше и больше электронов прилипают к этой первой пластине, она становится отрицательно заряженной и в конечном итоге отталкивает все лишние электроны, с которыми она не может справиться, к другой пластине. Затем эта вторая пластина становится положительно заряженной.
  3. Заряд сохраняется. По мере того как две пластины конденсатора продолжают заряжаться, отрицательные и положительные электроны отчаянно пытаются соединиться, но этот надоедливый изолятор в середине не позволяет им, создавая электрическое поле. Вот почему колпачок продолжает удерживать и накапливать заряд, потому что существует бесконечный источник напряжения между отрицательной и положительной сторонами двух пластин, которые не разрешены.
  4. Заряд высвобождается. Рано или поздно две пластины в нашем конденсаторе не смогут удерживать заряд, так как они на пределе емкости.Но что происходит сейчас? Если в вашей цепи есть путь для электрического заряда, протекающего в другом месте, то все электроны в вашей крышке будут разрядиться, и , наконец, прекратят свое напряжение, поскольку они будут искать другой путь друг к другу.

Измерение заряда

Как можно измерить, сколько заряда хранится в конденсаторе? Каждый колпачок рассчитан на определенную емкость. Он измеряется в фарадах по английскому химику Майклу Фарадею. Поскольку в одном фараде содержится тонна электрического заряда, вы обычно видите конденсаторы, измеряемые в пикофарадах или микрофарадах.Вот полезная диаграмма, которая показывает, как разбиваются эти измерения:

Имя Аббревиатура Фарады
Пикофарад пФ 0,000000000001 Факс
Нанофарад нФ 0,000000001 Факс
Микрофарад мкФ 0,000001 Факс
Милифарад мФ 0.001 F
Килофарад кФ 1000 F

Теперь, чтобы выяснить, какой заряд конденсатора в данный момент хранится, вам понадобится это уравнение:

В этом уравнении общий заряд представлен как (Q) , и соотношение этого заряда можно найти, умножив емкость конденсатора ( C ) на приложенное к нему напряжение ( В ). Следует отметить, что емкость конденсатора напрямую зависит от его напряжения.Таким образом, чем больше вы увеличиваете или уменьшаете источник напряжения в цепи, тем больший или меньший заряд будет у вашего конденсатора.

Емкость в параллельных и последовательных цепях

Когда вы размещаете конденсаторы в цепи параллельно, вы можете определить общую емкость, сложив все отдельные емкости вместе.

Получить общую емкость в параллельной цепи так же просто, как 1 + 1, просто сложите их все вместе! (Источник изображения)

При последовательном размещении конденсаторов общая емкость вашей цепи является обратной величиной всех ваших суммированных емкостей.Вот краткий пример. Если у вас есть два конденсатора по 10 Ф, соединенные последовательно, то они будут давать общую емкость 5 Ф.

Получить общую емкость в последовательной цепи немного сложнее. Емкость уменьшается вдвое. (Источник изображения)

Начало работы

Теперь, когда у нас есть твердое представление о том, что такое конденсаторы, как они работают и как измеряются, давайте рассмотрим три распространенных применения конденсаторов. Сюда входят такие приложения, как развязывающие конденсаторы, накопители энергии и емкостные сенсорные датчики.

Конденсатор развязки

В наши дни вам будет сложно найти схему, в которой нет интегральной схемы или ИС. В этих типах схем конденсаторы должны выполнять критически важную работу, удаляя весь высокочастотный шум, обнаруживаемый в сигналах источника питания, которые питают ИС.

Почему это необходимая работа для нашего конденсатора? Любые колебания напряжения могут быть фатальными для ИС и даже могут привести к неожиданному отключению питания микросхемы. Помещая конденсаторы между ИС и источником питания, они успокаивают колебания напряжения, а также действуют как второй источник питания, если первичная мощность падает до уровня, достаточного для выключения ИС.

Разделительный конденсатор для контроля колебаний напряжения.

Накопитель энергии

Конденсаторы

имеют много общих характеристик с батареями, включая их способность накапливать энергию. Однако, в отличие от батареи, конденсаторы не выдерживают такой большой мощности. Но хотя они и не успевают по количеству, они стараются разрядиться как можно быстрее! Конденсаторы могут поставлять энергию намного быстрее, чем аккумулятор, что делает их идеальными для питания вспышки в камере, настройки радиостанции или переключения каналов на телевизоре.

Емкостные сенсорные датчики

Одно из последних достижений в области применения конденсаторов связано с бурным ростом технологий сенсорных экранов. Стеклянные экраны, из которых состоят эти сенсорные датчики, имеют очень тонкое прозрачное металлическое покрытие. Когда ваш палец касается экрана, это вызывает падение напряжения, определяющее точное местоположение вашего пальца!

Емкостные сенсорные датчики в действии с защитной накладкой и печатной платой. (Источник изображения)

Практика - выбор конденсатора

Давайте перейдем к сфере практичности и поговорим о том, на что обращать внимание при выборе следующего конденсатора.Необходимо учитывать пять переменных, в том числе:

  • Размер - сюда входит как физический размер вашего конденсатора, так и его общая емкость. Не удивляйтесь, если выбранный вами конденсатор будет самой большой частью вашей печатной платы, так как чем больше емкости вам нужно, тем больше они становятся.
  • Допуск - Конденсаторы, как и их аналоги с резисторами, имеют переменный допуск. Вы найдете допуск для конденсаторов от ± 1% до ± 20% от заявленного значения.
  • Максимальное напряжение - Каждый конденсатор имеет максимальное напряжение, с которым он может работать. В противном случае он взорвется! Вы найдете максимальное напряжение от 1,5 до 100 В.
  • Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) - Как и любой другой физический материал, выводы конденсатора имеют очень маленькое сопротивление. Это может стать проблемой, если вам нужно помнить о потерях тепла и энергии.
  • Leakage Current - В отличие от наших батарей, в конденсаторах происходит утечка накопленного заряда.И пока он истощается медленно, вам стоит обратить внимание на то, насколько сильно протекает ваш конденсатор, если его основная функция - накопление энергии.

Все заряжены

Итак, все, что вам нужно знать о конденсаторах, чтобы полностью зарядиться для вашего следующего электронного проекта! Конденсаторы - это очаровательная небольшая группа, способная накапливать электрический заряд для множества применений, и они даже могут выступать в качестве вторичного источника питания для этих чувствительных интегральных схем.При работе с конденсаторами внимательно следите за максимально возможным напряжением. В противном случае вы получите несколько взрывающихся крышек, как вы увидите на видео:

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE бесплатно включает тонну библиотек конденсаторов? Начните со своего следующего проекта в области электроники и забудьте о создании собственных деталей! Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня.

Конденсаторы

- learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 76

Введение

Конденсатор - это двухконтактный электрический компонент.Наряду с резисторами и катушками индуктивности они являются одними из самых фундаментальных пассивных компонентов , которые мы используем. Вам придется очень внимательно поискать схему, в которой не содержит конденсатора.

Особенностью конденсаторов является их способность накапливать энергию ; они похожи на полностью заряженную электрическую батарею. Колпачки , как мы их обычно называем, имеют самые разные критические применения в схемах. Общие приложения включают локальное накопление энергии, подавление скачков напряжения и комплексную фильтрацию сигналов.

Рассмотрено в этом учебном пособии

В этом руководстве мы рассмотрим всевозможные темы, связанные с конденсаторами, в том числе:

  • Как делается конденсатор
  • Как работает конденсатор
  • Емкости
  • Типы конденсаторов
  • Как распознать конденсаторы
  • Как емкость сочетается последовательно и параллельно
  • Общие применения конденсаторов

Рекомендуемая литература

Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники.Прежде чем переходить к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (хотя бы бегло просмотр) эти:


Обозначения и единицы измерения

Условные обозначения цепей

Есть два распространенных способа изобразить конденсатор на схеме. У них всегда есть две клеммы, которые подключаются к остальной цепи. Символ конденсаторов состоит из двух параллельных линий, которые могут быть плоскими или изогнутыми; обе линии должны быть параллельны друг другу, близко друг к другу, но не соприкасаться (это фактически показывает, как сделан конденсатор.Сложно описать, проще показать:

(1) и (2) - стандартные обозначения цепи конденсатора. (3) - пример символов конденсаторов в действии в цепи регулятора напряжения.

Символ с изогнутой линией (№2 на фото выше) указывает, что конденсатор поляризован, что означает, что это, вероятно, электролитический конденсатор. Подробнее об этом в разделе о типах конденсаторов этого руководства.

Каждый конденсатор должен сопровождаться названием - C1, C2 и т. Д.. - и стоимость. Значение должно указывать на емкость конденсатора; сколько там фарадов. Кстати о фарадах ...

Емкость

Не все конденсаторы одинаковы. Каждый конденсатор имеет определенную емкость. Емкость конденсатора говорит вам, сколько заряда он может хранить , большая емкость означает большую емкость для хранения заряда. Стандартная единица измерения емкости называется фарад , сокращенно F .

Получается, что фарад - это лот емкости, даже 0,001Ф (1 миллифарад - 1мФ) - это большой конденсатор. Обычно вы увидите конденсаторы с номиналом от пико- (10 -12 ) до микрофарад (10 -6 ).

Имя префикса Аббревиатура Вес Эквивалентные фарады
Пикофарад pF 10 -12 0,000000000001 0.000000001 F
Микрофарад мкФ 10 -6 0.000001 F
Милифарад mF 10 -3 10 3 1000 Ф.

Когда вы переходите к диапазону емкости от фарада до килофарада, вы начинаете говорить о специальных конденсаторах, называемых конденсаторами super или ultra .


Теория конденсаторов

Примечание : Материал на этой странице не совсем критичен для понимания новичками в электронике ... и к концу все становится немного сложнее. Мы рекомендуем прочитать раздел Как делается конденсатор , остальные, вероятно, можно пропустить, если они вызывают у вас головную боль.

Как делается конденсатор

Схематический символ конденсатора на самом деле очень похож на то, как он сделан.Конденсатор состоит из двух металлических пластин и изоляционного материала, называемого диэлектриком . Металлические пластины расположены очень близко друг к другу, параллельно, но между ними находится диэлектрик, чтобы они не соприкасались.

Ваш стандартный конденсаторный сэндвич: две металлические пластины, разделенные изолирующим диэлектриком.

Диэлектрик может быть изготовлен из любых изоляционных материалов: бумаги, стекла, резины, керамики, пластика или всего, что препятствует прохождению тока.

Пластины изготовлены из проводящего материала: алюминия, тантала, серебра или других металлов. Каждый из них подключен к клеммному проводу, который в конечном итоге подключается к остальной части схемы.

Емкость конденсатора - сколько в нем фарад - зависит от того, как он устроен. Для большей емкости требуется конденсатор большего размера. Пластины с большей площадью перекрытия поверхности обеспечивают большую емкость, в то время как большее расстояние между пластинами означает меньшую емкость. Материал диэлектрика даже влияет на то, сколько фарад имеет колпачок.Полная емкость конденсатора может быть рассчитана по формуле:

где ε r - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (постоянное значение, определяемое материалом диэлектрика), A, - площадь перекрытия пластин друг с другом, а d - расстояние между пластинами.

Как работает конденсатор

Электрический ток - это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют, чтобы загораться, вращаться или делать то, что они делают.Когда ток течет в конденсатор, заряды «застревают» на пластинах, потому что они не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны - отрицательно заряженные частицы - засасываются одной из пластин, и она становится в целом отрицательно заряженной. Большая масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивает, как заряды, на другой пластине, делая ее заряженной положительно.

Положительный и отрицательный заряды на каждой из этих пластин притягиваются друг к другу, потому что это то, что делают противоположные заряды.Но с диэлектриком, сидящим между ними, как бы они ни хотели соединиться, заряды навсегда останутся на пластине (до тех пор, пока им не будет куда-то идти). Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на электрическую потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на конденсаторе таким образом, крышка накапливает электрическую энергию так же, как батарея может накапливать химическую энергию.

Зарядка и разрядка

Когда на пластинах конденсатора сливаются положительный и отрицательный заряды, конденсатор становится на заряженным .Конденсатор может сохранять свое электрическое поле - удерживать свой заряд - потому что положительный и отрицательный заряды на каждой из пластин притягиваются друг к другу, но никогда не достигают друг друга.

В какой-то момент обкладки конденсатора будут настолько заряжены, что просто не смогут принимать больше. На одной пластине достаточно отрицательных зарядов, чтобы они могли отразить любые другие, которые попытаются присоединиться. Именно здесь вступает в игру емкость конденсатора , (фарад), которая говорит вам о максимальном количестве заряда, которое может хранить конденсатор.

Если в цепи создается путь, который позволяет зарядам найти другой путь друг к другу, они выйдут из конденсатора, и он разрядит .

Например, в схеме ниже можно использовать батарею для создания электрического потенциала на конденсаторе. Это вызовет нарастание одинаковых, но противоположных зарядов на каждой из пластин, пока они не станут настолько полными, что оттолкнут ток от протекания. Светодиод, расположенный последовательно с крышкой, может обеспечивать путь для тока, а энергия, запасенная в конденсаторе, может использоваться для кратковременного освещения светодиода.

Расчет заряда, напряжения и тока

Емкость конденсатора - сколько в нем фарад - говорит вам, сколько заряда он может хранить. Сколько заряда конденсатор хранит в настоящее время , зависит от разности потенциалов (напряжения) между его пластинами. Это соотношение между зарядом, емкостью и напряжением можно смоделировать с помощью следующего уравнения:

Заряд (Q), накопленный в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).

Емкость конденсатора всегда должна быть постоянной известной величиной. Таким образом, мы можем регулировать напряжение, чтобы увеличивать или уменьшать заряд крышки. Больше напряжения означает больше заряда, меньше напряжения ... меньше заряда.

Это уравнение также дает нам хороший способ определить значение одного фарада. Один фарад (F) - это способность хранить одну единицу энергии (кулоны) на каждый вольт.

Расчет тока

Мы можем пойти дальше по уравнению заряда / напряжения / емкости, чтобы выяснить, как емкость и напряжение влияют на ток, потому что ток - это скорость потока заряда.Суть отношения конденсатора к напряжению и току такова: величина тока , проходящего через конденсатор , зависит как от емкости, так и от того, как быстро напряжение растет или падает . Если напряжение на конденсаторе быстро растет, через конденсатор будет индуцироваться большой положительный ток. Более медленный рост напряжения на конденсаторе означает меньший ток через него. Если напряжение на конденсаторе стабильное и неизменное, через него не будет проходить ток.

(Это некрасиво и касается вычислений. Это не все, что необходимо, пока вы не перейдете к анализу во временной области, разработке фильтров и прочим грубым вещам, так что переходите к следующей странице, если вам не нравится это уравнение. .) Уравнение для расчета тока через конденсатор:

Часть dV / dt этого уравнения представляет собой производную (причудливый способ сказать мгновенная скорость ) напряжения во времени, это эквивалентно выражению «насколько быстро напряжение повышается или понижается в этот самый момент».Большой вывод из этого уравнения заключается в том, что если напряжение стабильно, , производная равна нулю, что означает, что ток также равен нулю . Вот почему ток не может течь через конденсатор, поддерживающий постоянное постоянное напряжение.


Типы конденсаторов

Существуют всевозможные типы конденсаторов, каждый из которых имеет определенные особенности и недостатки, которые делают его лучше для одних приложений, чем для других.

При выборе типа конденсатора необходимо учитывать несколько факторов:

  • Размер - Размер как по физическому объему, так и по емкости.Конденсатор нередко является самым большим компонентом в цепи. Также они могут быть очень маленькими. Для большей емкости обычно требуется конденсатор большего размера.
  • Максимальное напряжение - Каждый конденсатор рассчитан на максимальное падение напряжения на нем. Некоторые конденсаторы могут быть рассчитаны на 1,5 В, другие - на 100 В. Превышение максимального напряжения обычно приводит к разрушению конденсатора.
  • Ток утечки - Конденсаторы не идеальны.Каждая крышка склонна пропускать небольшое количество тока через диэлектрик от одного вывода к другому. Эта крошечная потеря тока (обычно наноампер или меньше) называется утечкой. Утечка заставляет энергию, накопленную в конденсаторе, медленно, но верно истощаться.
  • Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) - Выводы конденсатора не на 100% проводящие, они всегда будут иметь крошечное сопротивление (обычно менее 0,01 Ом). Это сопротивление становится проблемой, когда через колпачок проходит большой ток, вызывая потери тепла и мощности.
  • Допуск - Конденсаторы также не могут иметь точную, точную емкость. Каждая крышка будет рассчитана на свою номинальную емкость, но, в зависимости от типа, точное значение может варьироваться от ± 1% до ± 20% от желаемого значения.

Конденсаторы керамические

Наиболее часто используемый и производимый конденсатор - керамический конденсатор. Название происходит от материала, из которого сделан их диэлектрик.

Керамические конденсаторы обычно имеют как физическую, так и емкость малые .Трудно найти керамический конденсатор больше 10 мкФ. Керамический колпачок для поверхностного монтажа обычно находится в крошечных корпусах 0402 (0,4 мм x 0,2 мм), 0603 (0,6 мм x 0,3 мм) или 0805. Керамические колпачки со сквозными отверстиями обычно выглядят как маленькие (обычно желтые или красные) лампочки с двумя выступающими клеммами.

Две крышки в сквозном радиальном корпусе; конденсатор 22 пФ слева и 0,1 мкФ справа. Посередине - крошечная крышка 0,1 мкФ 0603 для поверхностного монтажа.

По сравнению с не менее популярными электролитическими крышками керамические конденсаторы являются более близкими к идеальным (гораздо более низкое последовательное последовательное сопротивление и токи утечки), но их небольшая емкость может быть ограничивающей.Как правило, они также являются наименее дорогим вариантом. Эти колпачки хорошо подходят для высокочастотной связи и развязки.

Электролитический алюминий и тантал

Электролитики

хороши тем, что они могут упаковать много емкости в относительно небольшой объем. Если вам нужен конденсатор емкостью от 1 мкФ до 1 мФ, вы, скорее всего, найдете его в электролитической форме. Они особенно хорошо подходят для высоковольтных приложений из-за их относительно высокого максимального номинального напряжения.

Алюминиевые электролитические конденсаторы, самые популярные из семейства электролитических, обычно выглядят как маленькие жестяные банки с обоими выводами, выходящими снизу.

Ассортимент электролитических конденсаторов сквозного и поверхностного монтажа. Обратите внимание, что у каждого из них есть метод маркировки катода (отрицательный вывод).

К сожалению, электролитические крышки обычно имеют поляризацию . У них есть положительный вывод - анод - и отрицательный вывод, называемый катодом.Когда напряжение подается на электролитический колпачок, анод должен иметь более высокое напряжение, чем катод. Катод электролитического конденсатора обычно обозначается знаком «-» и цветной полосой на корпусе. Ножка анода также может быть немного длиннее, как еще один признак. Если на электролитический колпачок подать обратное напряжение, они выйдут из строя (из-за чего лопнет и разорвется) и навсегда. После лопания электролитик будет вести себя как короткое замыкание.

Эти колпачки также известны утечкой - позволяя небольшим токам (порядка нА) проходить через диэлектрик от одного вывода к другому. Это делает электролитические колпачки менее чем идеальными для хранения энергии, что, к сожалению, с учетом их высокой емкости и номинального напряжения.

Суперконденсаторы

Если вы ищете конденсатор, предназначенный для хранения энергии, не ищите ничего, кроме суперконденсаторов. Эти колпачки имеют уникальную конструкцию, обеспечивающую высокую емкость в диапазоне фарад.

Суперконденсатор 1Ф (!). Высокая емкость, но рассчитана только на 2,5 В. Обратите внимание, что они также поляризованы.

Несмотря на то, что они могут хранить огромное количество заряда, суперкаперы не справляются с очень высокими напряжениями. Этот суперконденсатор 10F рассчитан только на максимальное напряжение 2,5 В. Любое большее, чем это, разрушит его. Суперэлементы обычно устанавливаются последовательно для достижения более высокого номинального напряжения (при уменьшении общей емкости).

Основное применение суперконденсаторов в - накопление и выделение энергии , как и батареи, которые являются их основным конкурентом.Хотя суперконденсаторы не могут удерживать столько энергии, сколько батарея того же размера, они могут высвобождать ее намного быстрее и обычно имеют гораздо больший срок службы.

Другое

Электролитические и керамические крышки покрывают около 80% типов конденсаторов (а суперкапсы только около 2%, но они супер!). Другой распространенный тип конденсатора - пленочный конденсатор , который отличается очень низкими паразитными потерями (ESR), что делает их идеальными для работы с очень высокими токами.

Есть много других менее распространенных конденсаторов. Переменные конденсаторы могут производить различные емкости, что делает их хорошей альтернативой переменным резисторам в схемах настройки. Скрученные провода или печатные платы могут создавать емкость (иногда нежелательную), потому что каждый состоит из двух проводников, разделенных изолятором. Лейденские кувшины - стеклянная банка, наполненная проводниками и окруженная ими, - это O.G. семейства конденсаторов. Наконец, конечно, конденсаторы потока (странная комбинация катушки индуктивности и конденсатора) имеют решающее значение, если вы когда-нибудь планируете вернуться в дни славы.


Конденсаторы последовательно / параллельно

Подобно резисторам, несколько конденсаторов могут быть объединены последовательно или параллельно для создания комбинированной эквивалентной емкости. Конденсаторы, однако, складываются таким образом, что полностью противоположны резисторам.

Конденсаторы параллельно

Когда конденсаторы размещаются параллельно друг другу, общая емкость равна сумме всех емкостей .Это аналогично тому, как резисторы добавляются последовательно.

Так, например, если у вас есть три конденсатора номиналом 10 мкФ, 1 мкФ и 0,1 мкФ, подключенные параллельно, общая емкость будет 11,1 мкФ (10 + 1 + 0,1).

Конденсаторы серии

Подобно тому, как резисторы сложно добавить параллельно, конденсаторы становятся странными при установке в серии . Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов Н и является обратной суммой всех обратных емкостей.

Если у вас есть только , два конденсатора , соединенных последовательно, вы можете использовать метод «произведение над суммой» для расчета общей емкости:

Если продолжить это уравнение, если у вас есть , два конденсатора с одинаковым номиналом, соединенные последовательно , общая емкость составляет половину их значения.Например, два последовательно соединенных суперконденсатора по 10Ф дадут общую емкость 5Ф (это также даст возможность удвоить номинальное напряжение всего конденсатора с 2,5 В до 5 В).


Примеры применения

Существует множество приложений для этого изящного маленького (на самом деле, обычно они довольно большие) пассивного компонента. Чтобы дать вам представление об их широком диапазоне использования, вот несколько примеров:

Конденсаторы развязки (байпаса)

Многие конденсаторы, которые вы видите в схемах, особенно те, которые имеют интегральную схему, развязаны.Задача развязывающего конденсатора - подавить высокочастотный шум в сигналах источника питания. Они снимают с источника напряжения крошечные колебания напряжения, которые в противном случае могли бы нанести вред чувствительным микросхемам.

В каком-то смысле развязывающие конденсаторы действуют как очень маленький локальный источник питания для микросхем (почти как источник бесперебойного питания для компьютеров). Если в источнике питания очень быстро падает напряжение (что на самом деле довольно часто, особенно когда цепь, которую он питает, постоянно переключает требования к нагрузке), разделительный конденсатор может кратковременно подавать питание с правильным напряжением.Вот почему эти конденсаторы также называются шунтирующими конденсаторами и конденсаторами; они могут временно действовать как источник питания, обходя источник питания.

Разделительные конденсаторы подключаются между источником питания (5 В, 3,3 В и т. Д.) И землей. Нередко для обхода источника питания используют два или более конденсаторов с разным номиналом или даже разных типов, потому что некоторые номиналы конденсаторов будут лучше, чем другие, при фильтрации определенных частот шума.

На этой схеме три развязывающих конденсатора используются для уменьшения шума в источнике напряжения акселерометра.Два керамических 0,1 мкФ и один танталовый электролитический 10 мкФ разделенные функции развязки.

Хотя кажется, что это может привести к короткому замыканию между питанием и землей, только высокочастотные сигналы могут проходить через конденсатор на землю. Сигнал постоянного тока поступит на микросхему, как и нужно. Другая причина, по которой они называются шунтирующими конденсаторами, заключается в том, что высокие частоты (в диапазоне кГц-МГц) обходят ИС, а не проходят через конденсатор, чтобы добраться до земли.

При физическом размещении развязывающих конденсаторов они всегда должны располагаться как можно ближе к ИС.Чем дальше они находятся, тем менее эффективны.

Вот схема физической схемы из схемы выше. Крошечная черная ИС окружена двумя конденсаторами по 0,1 мкФ (коричневые крышки) и одним электролитическим танталовым конденсатором 10 мкФ (высокая прямоугольная крышка черного / серого цвета).

В соответствии с передовой инженерной практикой всегда добавляйте хотя бы один развязывающий конденсатор к каждой ИС. Обычно хорошим выбором является 0,1 мкФ или даже дополнительные конденсаторы на 1 мкФ или 10 мкФ. Это дешевое дополнение, и они помогают убедиться, что микросхема не подвергается сильным провалам или скачкам напряжения.

Фильтр источника питания

Диодные выпрямители

могут использоваться для преобразования переменного напряжения, выходящего из вашей стены, в постоянное напряжение, необходимое для большинства электронных устройств. Но сами по себе диоды не могут превратить сигнал переменного тока в чистый сигнал постоянного тока, им нужна помощь конденсаторов! При добавлении параллельного конденсатора к мостовому выпрямителю выпрямленный сигнал выглядит следующим образом:

Может быть преобразован в сигнал постоянного тока близкого к уровню, например:

Конденсаторы - упрямые компоненты, они всегда будут пытаться противостоять резким перепадам напряжения.Конденсатор фильтра будет заряжаться по мере увеличения выпрямленного напряжения. Когда выпрямленное напряжение, поступающее в конденсатор, начинает быстро снижаться, конденсатор получит доступ к своему банку накопленной энергии, и он будет очень медленно разряжаться, передавая энергию нагрузке. Конденсатор не должен полностью разрядиться, пока входной выпрямленный сигнал не начнет снова увеличиваться, заряжая конденсатор. Этот танец разыгрывается много раз в секунду, многократно, пока используется источник питания.

Цепь питания переменного тока в постоянный.Крышка фильтра (C1) имеет решающее значение для сглаживания сигнала постоянного тока, посылаемого в цепь нагрузки.

Если вы разорвите любой блок питания переменного тока в постоянный, вы обязательно найдете хотя бы один довольно большой конденсатор. Ниже показаны внутренности настенного адаптера постоянного тока на 9 В. Заметили там конденсаторы?

Конденсаторов может быть больше, чем вы думаете! Имеется четыре электролитических колпачка, напоминающих жестяную банку, в диапазоне от 47 мкФ до 1000 мкФ. Большой желтый прямоугольник на переднем плане - это высоковольтный 0.Крышка из полипропиленовой пленки 1 мкФ. И синяя дискообразная крышка, и маленькая зеленая посередине - керамические.

Хранение и поставка энергии

Кажется очевидным, что если конденсатор накапливает энергию, одно из множества его применений - подача этой энергии в цепь, как в батарее. Проблема в том, что конденсаторы имеют гораздо более низкую плотность энергии , чем батареи; они просто не могут вместить столько же энергии, как химическая батарея того же размера (но этот разрыв сокращается!).

Достоинством конденсаторов является то, что они обычно служат дольше, чем батареи, что делает их лучшим выбором с экологической точки зрения. Они также способны выдавать энергию намного быстрее, чем аккумулятор, что делает их подходящими для приложений, которым требуется короткий, но большой всплеск мощности. Вспышка камеры может получать питание от конденсатора (который, в свою очередь, вероятно, заряжался от аккумулятора).

Батарея или конденсатор?
Батарея Конденсатор
Емкость
Плотность энергии
9014 9014 9014 Срок службы / разрядки Срок службы

Фильтрация сигналов

Конденсаторы

обладают уникальной реакцией на сигналы различной частоты.Они могут блокировать низкочастотные компоненты или компоненты сигнала постоянного тока, позволяя при этом проходить более высоким частотам. Они как вышибалы в очень эксклюзивном клубе только для высоких частот.

Фильтрация сигналов может быть полезна во всех видах приложений обработки сигналов. Радиоприемники могут использовать конденсатор (среди других компонентов) для отключения нежелательных частот.

Другой пример фильтрации сигнала конденсатора - это пассивные схемы кроссовера внутри громкоговорителей, которые разделяют один аудиосигнал на несколько.Последовательный конденсатор блокирует низкие частоты, поэтому оставшиеся высокочастотные части сигнала могут поступать на твитер динамика. При прохождении низких частот в цепи сабвуфера высокие частоты в основном могут быть шунтированы на землю через параллельный конденсатор.

Очень простой пример схемы кроссовера аудио. Конденсатор блокирует низкие частоты, а катушка индуктивности блокирует высокие частоты. Каждый из них может использоваться для доставки нужного сигнала настроенным аудиодрайверам.

Снижение рейтинга

При работе с конденсаторами важно проектировать свои схемы с конденсаторами, которые имеют гораздо более высокий допуск, чем потенциально самый высокий скачок напряжения в вашей системе.

Вот отличное видео от инженера SparkFun Шона о том, что происходит с различными типами конденсаторов, когда вы не можете снизить номинальные характеристики конденсаторов и превысить их максимальное напряжение. Вы можете прочитать больше о его экспериментах здесь.


Закупка конденсаторов

Храните на этих маленьких компонентах накопителя энергии или используйте их в качестве начального блока питания.

Наши рекомендации:

Комплект конденсаторов SparkFun

В наличии КОМПЛЕКТ-13698

Это комплект, который предоставляет вам базовый ассортимент конденсаторов, чтобы начать или продолжить возиться с электроникой. Нет мес…

10

Конденсатор керамический 0.1 мкФ

В наличии COM-08375

Это очень распространенный конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Используется во всевозможных приложениях для разъединения микросхем от источников питания. Расстояние между отверстиями 0,1 дюйма…

1

Ресурсы и дальнейшее развитие

Уф.Почувствуйте себя экспертом по конденсаторам ?! Хотите узнать больше об основах электроники? Если вы еще этого не сделали, подумайте о прочтении некоторых других распространенных электронных компонентов:

Или, может быть, некоторые из этих руководств привлекут ваше внимание?


(PDF) Анализ фильтра нижних частот на 4-контактном конденсаторе

202 ТРАНЗАКЦИИ IEEE ПО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ, ТОМ. 47, NO. 1, ФЕВРАЛЬ 2005

Анализ фильтра нижних частот с 4-контактным конденсатором

Теодор М.Зефф, Эндрю Риттер, Тодд Хабинг и

Томас Ван Дорен

Резюме. Конденсаторы с двумя или тремя выводами, как правило, создают плохие фильтры нижних частот

на высоких частотах (например,

МГц) из-за взаимной индуктивность

между входной и выходной сторонами фильтра. В этой статье предлагается конструкция конденсатора фильтра нижних частот с четырьмя выводами

, которая минимизирует связь магнитного потока

между входом и выходом. Измерения прототипа конденсатора CA-

подтверждают, что он работает значительно лучше, чем типичный двухпроводной конденсатор

на высоких частотах.

Ключевые слова: конденсатор, фильтр, взаимная индуктивность.

I. I

ВВЕДЕНИЕ

Трассы низкоскоростного ввода-вывода (I / O), выходящие из печатной платы, часто заполняются для предотвращения выхода высокочастотного шума на дорожках сигнала с печатной платы

. (PCB) на подключенном кабеле. Обычно используется фильтр нижних частот

в виде одиночного конденсатора, подключенного между дорожкой сигнала

и плоскостью возврата печатной платы. Эти типы фильтров

обычно эффективны при частотах ниже нескольких сотен мегагерц.Однако характеристики этих фильтров значительно ухудшаются на частотах выше

первой «саморезонансной» частоты конденсатора. Основная причина, по которой фильтры

этого типа становятся неэффективными, заключается в том, что ток, протекающий через конденсатор

, передает магнитный поток с одной стороны фильтра на

с другой. Влияние этой взаимной индуктивности было изучено до

в [1] - [3] и было показано, что оно является доминирующим фактором при определении поведения фильтра на высоких частотах

.В этой статье оценивается фильтр нижних частот

, сделанный с 4-контактным конденсатором, который минимизирует эту взаимную индуктивность

и демонстрирует значительно улучшенные характеристики на высоких частотах.

II. B

ACKGROUND

ИНФОРМАЦИЯ О

ФИЛЬТРАХ НИЗКОГО ПРОХОДА

Схема типичного фильтра нижних частот на дорожке сигнала показана на

Рис. 1. Схема имеет напряжение источника

с сопротивлением источника

сопротивление движущей нагрузки.Шунтирующий конденсатор действует как фильтр нижних частот

. Конденсатор имеет эквивалентное последовательное сопротивление,

, и емкость около

,

, которые относительно не зависят от монтажной геометрии

. Установленные конденсаторы также имеют индуктивность. Для конденсаторов с технологией поверхностного монтажа

(SMT) в этой индуктивности обычно преобладают токовые петли

, связанные с установкой устройства. Боковой контур источника

и контур стороны нагрузки имеют собственную индуктивность

и

соответственно.Кроме того, магнитный поток от контура на стороне источника, который

соединяет контур на стороне нагрузки, приводит к взаимной индуктивности

между

двумя половинами контура. Эта взаимная индуктивность в основном зависит от ширины и длины конденсатора, а также от выводов и переходных отверстий

, которые являются частями как входных, так и выходных контуров [3].

Разработчики фильтров часто моделируют собственные и взаимные индуктивности, связанные с конденсатором фильтра, с использованием одной «эквивалентной последовательной индуктивности»

(ESL).Концепция ESL упрощает анализ фильтра за счет исключения

двух (L-M) компонентов на рис. 1 и присвоения значения ESL

. Эта упрощенная схема дает результаты, идентичные более сложной схеме

на рис. 1, когда

и примерно равны (т.е. большая часть

магнитного потока в соединении конденсатора соединяет оба входа

Рукопись получена 27 сентября , 2003; доработана 24 июня 2004 г.

T.М. Зефф работает в компании Hewlett-Packard, Сан-Диего, Калифорния 92127, США.

А. Риттер работает в AVX Corporation, Миртл-Бич, SC 29577-4245, США.

Т. Х. Хубинг и Т. Ван Дорен из Университета Миссури-Ролла,

Ролла, Миссури 65409-0010, США (электронная почта: [email protected]).

Цифровой идентификатор объекта 10.1109 / TEMC.2004.837957

Рис. 1. Эквивалентная схема одноконденсаторного фильтра нижних частот.

и выход фильтра). Однако в хорошо спроектированном конденсаторном фильтре

значение

должно быть намного меньше, чем.В этой ситуации модели

, использующие один ESL для конденсатора, не смогут предсказать правильную высокочастотную характеристику

.

График Боде коэффициента передачи

для схемы на рис. 1

показан на рис. 2 для случая

и

.

Показанные уравнения предполагают, что эквивалентное последовательное сопротивление,

,

мало и что

. Влияние взаимной индуктивности

на коэффициент передачи напряжения на высоких частотах очевидно из графика.Выше резонансной частоты

,

увеличивается пропорционально

. Выше частоты

пик

равен

. Если взаимная индуктивность

между контуром на стороне источника и контуром на стороне нагрузки уменьшается, тогда

характеристики передачи напряжения улучшатся (т.е. будет меньше

связи) на высоких частотах.

III. ПРОТОТИП

4-КОНТАКТНЫЙ КОНДЕНСАТОР LOW-M

Большая часть взаимной индуктивности конденсаторного фильтра возникает в точках

, где тонкий проводник используется как входной, так и выходной цепями

.В двухпроводном конденсаторе оба вывода являются общими. Трехпроводной аккумулятор ca-

имеет один входной, один выходной и общий провод

, который в первую очередь отвечает за взаимную индуктивность. Чтобы исключить

разделения выводов между входом и выходом, необходимо, чтобы конденсатор

имел по крайней мере четыре вывода. Четырехпроводные конденсаторы

предлагались в прошлом (например, [4]) как средство уменьшения индуктивности эквивалентной серии

.

Чтобы достичь минимально возможной индуктивности, конденсаторный фильтр

должен не только иметь четыре вывода, но также должен гарантировать, что магнитный поток

, охватывающий эти выводы, не соединяет как вход, так и выход

. схемы. Конструкция прототипа четырехпроводного конденсатора с малой взаимной индуктивностью

(Low-M) показана на рис. 3 и 4. Интегральная схема конденсатора

Low-M показана на рис. 3. Ключевой особенностью

этой конструкции является то, что единственная область контура, разделяемая как входом, так и выходом

, находится между обкладки конденсатора.Для типичного блока конденсаторов SMT -

возрастов, поток между пластинами дает индуктивность не более нескольких пикоген -

мкс. За счет максимального увеличения расстояния между входными и выходными выводами

, величина магнитного потока, охватывающего как входную, так и выходную цепи

, сводится к минимуму, а взаимные индуктивности ниже 1 нГн могут быть достигнуты.

Прототип конденсатора, созданный для демонстрации эффективности конструкции

на рис. 3, показан на рис.4. Этот корпус для поверхностного монтажа на самом деле

содержит два конденсатора, поэтому имеется четыре вывода с каждой стороны, а не два

. Каждая пластина конденсатора соединена с двумя выводами. «Входные» контакты находятся на

с одной стороны корпуса, а «выходные» контакты - с противоположной стороны. Емкость

между сигналами

и

достигается путем чередования проводящих пластин

, подключенных к сигналу

и внутри компонента.

Для этого исследования был оценен только один из конденсаторов в корпусе.

Контакты другого конденсатора (

,) остались неподключенными.

Чтобы уменьшить взаимную индуктивность между стороной источника и нагрузкой -

боковых контуров, размеры фильтра следующие: 6,35 мм для

0018-9375 / 20 долларов США © 2005 IEEE

Как разместить байпас печатной платы Конденсатор: 6 советов

Размещение байпасных конденсаторов - один из наиболее важных этапов процесса проектирования. Неправильное их размещение может полностью свести на нет их работоспособность.Также критична ситуация, когда для отдельных компонентов слишком мало конденсаторов. Эту информацию следует сообщать инженеру всякий раз, когда она возникает, чтобы можно было обновить схему.

1. Основным фактором при определении места размещения байпасных конденсаторов является , можно ли размещать компоненты на нижней стороне платы.

Компоненты лучше размещать внизу, поскольку конденсаторы обычно можно разместить под контактными площадками компонентов поверхностного монтажа на верхней стороне. Размещение их на нижней стороне обычно освобождает больше места для дорожек разветвления и переходных отверстий. Если конденсаторы необходимо разместить на верхней стороне, они должны быть расположены как можно ближе к выводам питания компонентов.

Замечание в Рис. 1 байпасный конденсатор занимает дополнительное пространство на верхней стороне и, следовательно, уменьшает доступное пространство для переходных отверстий. Однако в случае Рис. 2 , поскольку конденсатор находится на противоположной стороне, мы можем разместить его там, где контактные площадки конденсатора находятся непосредственно под контактными площадками ИС наверху.Это пространство нельзя было использовать для переходных отверстий, поэтому мы не потеряли ни одного переходного отверстия.

Рисунок 1: Конденсатор на той же стороне


Рисунок 2: Конденсатор на противоположной стороне

Инженеры расходятся во мнениях относительно того, как следует подводить силовые дорожки к байпасному конденсатору. Некоторые инженеры настаивают на том, чтобы трасса сначала подключала вывод устройства к конденсатору, а только потом переходила к плоскости питания через (рис. 1) .Однако другие инженеры говорят, что любой из двух методов, показанных на рис. 1 , рис. 1, и рис. 2 , более чем достаточен, и что размещение силовых переходных отверстий относительно земли конденсатора не имеет значения.

Опытное конструкторское бюро будет использовать любой из этих двух иллюстрированных методов, если иное не указано инженером. Но из двух показанных методов предпочтительнее использовать тот, который показан на Рис. 2.

Помимо преимуществ, связанных с высвобождением большего объема пространства, этот метод также имеет преимущество, заключающееся в том, что путь заземления короче за счет того, что сторона заземления конденсатора подключается непосредственно к одному из выводов заземления устройства.Это обеспечивает более короткую и менее индуктивную «систему» ​​заземления вокруг ИС. По мере увеличения частот эта область контура заземления становится все более критичной, поэтому это хорошая идея, чтобы привыкнуть ко всем проектам.

2. Когда несколько конденсаторов с разными номиналами назначены одному и тому же выводу питания на ИС, вы должны разместить конденсатор с наименьшим значением, ближайшим к выводу устройства.

Конденсатор наименьшего номинала обеспечивает коммутируемый ток для требований к току питания наивысшей частоты.Когда выход цифрового устройства переключается из состояния «выключено» в состояние «включено» и наоборот, ток, необходимый для этого, становится довольно высоким в течение очень короткого периода времени. Если для обеспечения этого почти мгновенного тока доступны только конденсаторы большой емкости, то выход не сможет переключаться с требуемой скоростью из-за большей постоянной времени этих больших конденсаторов. Это может вызвать серьезные проблемы с синхронизацией в конструкции. Размещение конденсаторов малой емкости рядом с выводом помогает очень быстро подавать небольшой ток на коммутационное устройство.Это из-за более короткой постоянной времени этих меньших конденсаторов. Как только выход снова достигнет установившегося состояния, потребность в токе снижается.

Рисунок 3: Альтернативные маршрутизирующие конденсаторы

3. Неполяризованные конденсаторы и танталовые конденсаторы большего размера следует размещать рядом с выводом или устройством в порядке возрастания значений. Тантал обычно используется в качестве «резервуара для хранения», который обеспечивает необходимый ток быстрее, чем источник питания системы.Эти танталы перезаряжают высокочастотные конденсаторы быстрее, чем может сработать система питания.

На рис. 4 конденсатор с наименьшим значением емкости, C13 (10 нФ 0402), расположен ближе всего к выводу питания устройства, за ним следует C2 (100 нФ 0603) и, наконец, C14 (10 мкФ 3216). Тантал можно размещать над или под устройством без ухудшения рабочих характеристик, если он находится близко к U1. Обычно пространство слева и справа от ИС требуется либо для разветвления, либо для других компонентов, которые необходимо учитывать перед танталом.Количество конденсаторов каждого номинала обычно уменьшается по мере увеличения значений. Таким образом, на танталовый конденсатор может приходиться от четырех до шести керамических конденсаторов. Конденсаторы емкостью более 10 мкФ обычно можно разбросать по большей площади.

Рисунок 4: Байпасные конденсаторы в возрастающем порядке

5. Устройства с несколькими выводами питания обычно должны иметь как минимум один байпасный конденсатор на каждый вывод питания. Глядя на рисунки ниже, если конструкция позволяет использовать только два байпасных конденсатора на U3, то поместите по одному с каждой стороны устройства, как показано на рисунке 5.Однако, если бы это был 16-битный буфер / драйвер, он был бы особенно чувствителен к проблемам с землей, потому что многие выходы могут переключаться одновременно. Если это так, то вам следует приложить все усилия, чтобы убедить инженера добавить еще два конденсатора на каждое устройство, как показано на рисунке 6.

Рисунок 5: Слишком мало байпасных конденсаторов

Рисунок 6: Предпочтительное количество байпасных конденсаторов

6. Всегда обращайтесь к схеме при размещении байпасных конденсаторов, потому что часто есть логические входные контакты на цифровых устройствах, которые «привязаны к высокому уровню». . При установке байпасных конденсаторов убедитесь, что вы размещаете их на выводах питания устройства, а не на связанных выводах с высокой логикой.

Рекомендации по размещению развязывающих конденсаторов при проектировании печатной платы

Развязка - это способ отделения компонентов сигнала от составных сигналов на основе частоты. Следовательно, понимание того, какой диапазон частот следует изолировать, важно для точного размещения развязывающего конденсатора в системе.

Разделение сигналов переменного и постоянного тока жизненно важно для сборок печатных плат, иначе это повлияет как на целостность сигнала, так и на целостность питания. Плохая развязка также приводит к шуму на шине питания, ведет к проблемам с электромагнитной совместимостью и влияет на надежность продукта.

Конденсаторы развязки

используются для питания и развязки переходных процессов из-за их внутренней способности накапливать энергию. Сложные сборки на печатных платах имеют несколько источников питания, которые требуют регулирования напряжения для обеспечения правильной работы таких компонентов, как процессоры, FPGA, IC или усилители.Эти конденсаторы подают ток для поддержания уровней напряжения компонентов при необходимости. Эффективная развязка зависит от типа конденсатора и его размещения на плате.

В этой статье мы обсудили некоторые важные рекомендации по размещению развязывающих конденсаторов, которые уменьшат неблагоприятное воздействие на сеть распределения питания (PDN) и сигналы ввода / вывода.

Концепция развязки печатной платы

Развязка печатной платы и колебания напряжения.

Когда активное устройство на печатной плате показывает внезапное изменение величины потребляемого тока, это вызывает падение напряжения питания на импедансе трассы соединения.Это падение напряжения влияет на работу всех устройств на плате, а не только коммутационного устройства. Если падение напряжения слишком велико, цепи на печатной плате могут не работать должным образом. Колебания напряжения на шине питания создают проблемы с кондуктивными или излучаемыми электромагнитными помехами (EMI).

Колебания напряжения можно контролировать, поместив конденсатор между проводником питания и заземлением рядом с активными устройствами. Этот конденсатор действует как локальный резервуар заряда, который контролирует внезапные изменения тока, уравновешивая напряжение на шине питания.

Индуктивность соединительной цепи в зависимости от размещения конденсатора.

Стратегии размещения развязывающего конденсатора шины питания Печатные платы

можно разделить на три категории для развязки шины питания:

  • Платы без силовых плоскостей
  • Платы с близко расположенными плоскостями питания
  • Платы с широко разнесенными плоскостями питания

Платы без силовых плоскостей

Развязка конденсаторов проще размещать на платах, у которых нет силовой панели.Это в значительной степени верно, если на печатной плате есть одна или несколько сплошных заземляющих поверхностей. Когда питание распределяется по трассам, разработчикам сложно контролировать шум шины питания, наблюдаемый каждым устройством.

Оптимальная изоляция между активными устройствами на плате позволяет разработчику разъединять каждое устройство индивидуально. Это обеспечивает выполнение запросов устройства по высокочастотному току, не допуская недопустимых колебаний напряжения на входных контактах питания. Вот несколько рекомендаций по размещению развязывающих конденсаторов на печатных платах, на которых нет силовых панелей:

  • Разместите как минимум по одному конденсатору локальной развязки для каждого активного устройства на плате.
  • Установите не менее одного конденсатора развязки для каждого распределения напряжения на плате.
  • Подключите местные развязывающие конденсаторы между выводами напряжения и заземления активного устройства. Убедитесь, что площадь петли, образованной подключением конденсатора, минимальна.

Конденсаторы локальной развязки между выводами напряжения и заземления активного устройства.

  • Разместите разделительные конденсаторы большой емкости рядом с точкой входа, где на плату поступает напряжение.Если напряжение генерируется на плате, то эти конденсаторы следует установить рядом с местом, где оно генерируется.
  • Размер основных разделительных конденсаторов выбирается в соответствии с требованиями к мгновенному (переходному) току всей печатной платы. Размещение двух локальных развязывающих конденсаторов с одинаковым номинальным значением лучше, чем размещение одного конденсатора, имеющего удвоенное номинальное значение. Причина в том, что два конденсатора имеют более низкую общую индуктивность подключения и обеспечивают лучшую фильтрацию высоких частот для остальной части силовой шины.

Платы с близко расположенными плоскостями питания

Размещение развязывающих конденсаторов на печатной плате с близко расположенными плоскостями питания требует другого подхода. Это связано с тем, что плоскости вносят развязывающую емкость (из-за их непосредственной близости), которая становится значительной на высоких частотах.

  • Выберите самую большую доступную номинальную емкость. Не используйте конденсаторы с теоретической емкостью меньше, чем емкость параллельных пластин, которая, естественно, существует между плоскостями питания и возврата мощности.Печатная плата, изготовленная из материала FR-4, содержащая одну пару плоскостей распределения питания, расположенных на расстоянии 0,25 мм (10 мил), имеет межплоскостную емкость приблизительно 16 пФ / см 2 .
  • Размещение конденсаторов локальной развязки не критично, поскольку на их характеристики влияет индуктивность соединения, связанная с плоскостями. Они могут быть расположены где угодно в непосредственной близости от активных устройств в зависимости от их эффективной рабочей частоты.
  • Количество разделительных конденсаторов примерно обратно пропорционально эффективной индуктивности соединения.Вот почему высокоскоростные печатные платы часто имеют множество локальных развязывающих конденсаторов для каждого активного устройства. Индуктивность подключения рассчитывается по площади контура, образованной корпусом конденсатора, монтажными площадками, дорожками и переходными отверстиями.
  • Воздержитесь от использования следов, прикрепленных к контактной площадке развязывающего конденсатора. Разместите переходные отверстия внутри контактной площадки или рядом с ней, желательно как можно ближе.
  • Если нет возможности найти переходное отверстие рядом с площадкой конденсатора, переместите весь конденсатор. На самом деле расположение конденсатора не имеет значения, но решающее значение имеет индуктивность подключения.
  • Установите все местные развязывающие конденсаторы на ближайшую к плоскостям плату. Индуктивность подключения примерно пропорциональна расстоянию от плоскостей.

Платы с широко разнесенными плоскостями питания

Если плоскости питания и заземления на печатной плате разделены не менее чем на 0,5 мм, то индуктивностью между плоскостями нельзя пренебрегать. Это правило применимо к большинству 4-слойных плат, изготовленных с сердечником 1 мм, и многослойных плат, у которых есть сигнальные слои между слоями питания и земли.

  • Общее значение конденсатора развязки основной емкости оценивается по потребляемой мощности в переходных процессах активных устройств на плате.
  • Конденсаторы локальной развязки играют важную роль на высоких частотах. Индуктивность их подключения к плоскостям распределения питания гораздо важнее, чем их номинальная емкость.
  • Конденсаторы локальной развязки следует размещать как можно ближе к выводам питания или заземления активного устройства, которое они развязывают.А вывод, на котором должен быть расположен конденсатор, может быть определен путем определения самой дальней плоскости распределения мощности от активного устройства.
  • Выберите самую большую доступную номинальную емкость. Номинальные значения емкости не так важны, как индуктивность подключения.
  • Сориентируйте локальный развязывающий конденсатор так, чтобы вывод, подключенный к наиболее удаленной плоскости, был ближе всего к выводу активного устройства, подключенного к этой плоскости.
  • Размещение развязывающего конденсатора рядом с активным устройством для совместного использования одного и того же переходного отверстия является адекватным выбором.Однако не следует использовать дорожку между контактными площадками конденсатора и переходными отверстиями.
  • Никогда не используйте дорожки на развязывающих конденсаторах для уменьшения индуктивности подключения. Расположите переходное отверстие рядом с монтажной площадкой и два переходных отверстия конденсатора как можно ближе друг к другу. Также установите все локальные заглушки на ближайшую к самолетам доску.

Размещение переходных отверстий рядом с монтажной площадкой конденсатора.

Где следует размещать развязывающие конденсаторы для обеспечения целостности сигнала и мощности?
  • Подключите конденсатор параллельно для выводов питания и заземления: Развязка сигнальных трактов ввода / вывода, распределения питания и заземления не так важна, но исключение переменного тока или связи постоянного тока имеет решающее значение.Поэтому конденсатор следует подключать параллельно пути прохождения сигнала.
  • Чтобы минимизировать высокочастотные электромагнитные помехи, подключите конденсатор параллельно резистору: Разделительные конденсаторы также могут быть подключены параллельно с резисторами для фильтрации нежелательных ВЧ, позволяя при этом проходить через НЧ и постоянный ток.
  • Поместите конденсатор рядом с источником сигнала: Развязочные конденсаторы должны быть размещены как можно ближе к источнику для развязки сигнала. Это означает, что колпачки должны быть размещены на контакте для микросхем и рядом с разъемом для сигналов ввода / вывода.
  • Подключите конденсатор последовательно для дорожек сигналов ввода / вывода: Чтобы удалить низкочастотные переходные процессы из входных и выходных сигналов, конденсатор следует подключать последовательно с дорожкой. Высокая частота будет проходить через конденсатор, но низкая частота и постоянный ток будут заблокированы. Кроме того, маленькие конденсаторы следует использовать для высокочастотных переходных процессов, а большие - для низкочастотных переходных процессов.
  • Поместите конденсатор на тот же слой, что и цифровое и аналоговое заземление: Разделительные конденсаторы также можно использовать для разделения аналоговых и цифровых сигналов.Это достигается подключением конденсатора между заземлением переменного тока и цифровой печатной платой.
  • Подключите конденсатор перед подключением плоскости заземления: Подключите конденсатор к контакту компонента, прежде чем подключать его к переходному отверстию, чтобы добраться до плоскости питания. Это обеспечивает плавное прохождение тока через самолет.

Также прочтите 11 лучших практик высокоскоростной прокладки печатных плат.

Рекомендации по размещению развязывающего конденсатора для BGA
  • Поместите развязывающие конденсаторы на противоположной стороне BGA прямо под самим контактом.

Вот как будет распределяться BGA с переходным отверстием на контактной площадке. Позже его можно заполнить проводящей или непроводящей начинкой.

Размещение развязывающего конденсатора на противоположной стороне BGA.

  • Вместо того, чтобы размещать по одному переходному отверстию на шарик внутри секции питания / заземления BGA, пропустите все остальные ряды и поделитесь каждым переходным отверстием с двумя шариками питания или заземления.

Это позволит конденсаторам размещаться непосредственно под деталью и минимизировать индуктивность по сравнению с размещением конденсаторов вне зоны обслуживания.

Примечание: Рекомендуется ограничить количество шаров силы, совместно используемых с одним переходным отверстием.

  • Разместите байпасные конденсаторы на противоположной стороне платы во внутреннем дворе для BGA-матрицы по периметру. Расположите конденсаторы так, чтобы разветвитель выводов питания BGA мог также служить точкой подключения конденсатора. Это обеспечивает канал с самой низкой индуктивностью для питания, оставляя при этом пространство для маршрутизации сигнала.

При размещении байпасных конденсаторов внутри матрицы старайтесь делать это только тогда, когда существуют существующие переходные отверстия, доступные как часть схемы разветвления BGA.Возможно добавление дополнительных переходных отверстий в этих областях. Но имейте в виду, что дополнительные переходные отверстия также уменьшат количество медных каналов на внутренней плоскости питания и заземления из-за того, что схема разветвления имеет четыре направления.

  • Сплошная матрица BGA имеет контакты заземления в середине, окруженные одним или двумя рядами контактов питания. Когда это происходит, автоматические разветвленные переходные отверстия внешнего ряда заземляющих контактов можно удалить и снова направить в следующий внутренний ряд.

Этот метод создает канал вокруг среднего блока контактов заземления, позволяя размещать байпасные конденсаторы на нижней стороне платы.Для этого может потребоваться уменьшить размер некоторых силовых конденсаторов. В результате большое количество байпасных конденсаторов размещается значительно ближе к выводам питания.

СКАЧАТЬ НАШЕ РУКОВОДСТВО ПО ДИЗАЙНУ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ:

Где на печатной плате следует размещать байпасные конденсаторы?

Размещение конденсаторов - один из наиболее важных этапов процесса проектирования печатной платы. Неправильное размещение конденсаторов может полностью лишить их работоспособности.

  • Разместите конденсаторы на нижней стороне платы относительно размещения компонентов SMT.

Рекомендуется размещать компоненты SMT снизу, поскольку конденсаторы обычно размещаются под контактными площадками компонентов SMT. Размещение их на нижней стороне дает больше места для дорожек разветвления и переходных отверстий. Если вы размещаете конденсаторы на верхней стороне, располагайте их как можно ближе к выводам питания компонентов.

Размещение развязывающего конденсатора на той же стороне.

Как показано на рисунке выше, байпасный конденсатор занимает дополнительное место на верхней стороне и, следовательно, уменьшает доступное пространство для переходных отверстий. Как показано на рисунке ниже, поскольку конденсатор расположен на противоположной стороне, его можно разместить под контактными площадками ИС наверху. Таким образом, нет потери пространства.

Размещение конденсатора на противоположной стороне.

Метод, показанный выше, является предпочтительным для инженеров по монтажу печатных плат. Он не только обеспечивает больше свободного пространства, но также имеет то преимущество, что путь заземления короче за счет подключения заземляющей стороны конденсатора непосредственно к одному из контактов заземления устройства.Это обеспечивает более короткую и менее индуктивную систему заземления вокруг ИС.

  • При подключении нескольких конденсаторов разных номиналов к одному и тому же выводу питания на ИС, поместите конденсатор с наименьшим номиналом ближе к выводу устройства.

Конденсатор наименьшего номинала обеспечивает коммутируемый ток для требований к максимальному току источника питания. Когда выходной сигнал цифрового устройства переходит из состояния «ВЫКЛ» в состояние «ВКЛ» и наоборот, ток, необходимый для этого, становится довольно высоким в течение короткого периода времени.Если единственными доступными конденсаторами для создания этого почти мгновенного тока являются конденсаторы большей емкости, то выход не сможет переключаться с желаемой скоростью из-за большей постоянной времени конденсаторов. Это может вызвать серьезные проблемы с синхронизацией в конструкции.

Альтернативная прокладка конденсаторов.

Подключение конденсаторов малой емкости рядом с выводом позволяет быстро подавать небольшой ток на коммутационное устройство. Это связано с тем, что у этих конденсаторов более короткая постоянная времени.Текущее требование уменьшается, когда выход возвращается в стабильное состояние.

  • Поместите большие неполяризованные конденсаторы и танталовые конденсаторы рядом с выводом или устройством в порядке возрастания значения емкости. Танталовые конденсаторы обеспечивают ток быстрее, чем источник питания системы. Эти конденсаторы перезаряжают высокочастотные конденсаторы быстрее, чем может сработать системное питание.

На рисунке ниже конденсатор с наименьшим значением (C13) расположен ближе всего к выводу питания устройства, за ним идут C2 и C14.Тантал можно размещать над или под устройством, если он находится близко к U1, и это не повлияет на производительность.

Размещение развязывающих конденсаторов в порядке возрастания.

Пространство слева и справа от ИС обычно используется для разветвлений или других компонентов, требующих внимания перед танталом. По мере увеличения значения емкости количество конденсаторов каждого значения обычно уменьшается. На один танталовый конденсатор может приходиться от четырех до шести керамических конденсаторов. Конденсаторы емкостью более 10 мкФ обычно могут быть распределены в более крупных регионах.

  • Используйте по крайней мере один байпасный конденсатор на каждый вывод питания для устройств, имеющих несколько выводов питания.

Если конструкция позволяет использовать только два байпасных конденсатора, поместите по одному с каждой стороны устройства.

Размещение байпасного конденсатора на каждом выводе питания для многополюсных устройств.

Чтобы избежать проблем, связанных с отскоком заземления (поскольку многие выходы переключаются одновременно), добавьте еще два конденсатора на каждое устройство, как показано ниже.

Размещение байпасного конденсатора для предотвращения отскока заземления.

  • Обратитесь к схеме, чтобы убедиться, что байпасные конденсаторы размещены на выводах питания устройства, а не на выводах с высокой логикой.

Конденсаторы являются наиболее универсальными компонентами с точки зрения сборки печатных плат, и развязка является одной из их основных функций. Фактически, целостность сигнала и мощности платы может потенциально зависеть от того, насколько эффективно выполнено разделение размещения конденсаторов.

Чтобы понять основы развязки конденсаторов, прочтите, что такое развязывающий конденсатор.Дайте нам знать в разделе комментариев, что вы хотите, чтобы мы написали дальше в серии развязывающих конденсаторов.

СКАЧАТЬ НАШЕ РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ УПРАВЛЯЕМОГО ИМПЕДАНСА:

Kelvin Connection - обзор

1.38.5 Мониторинг производительности фотоэлектрических модулей на практике

Целью мониторинга производительности модулей сегодня в большинстве случаев является дифференциация между различными модулями, то есть демонстрация «превосходной» энергии выход определенных продуктов.Эти списки могут быть составлены производителем самостоятельно или открыто. Второе распространенное использование - это долгосрочное исследование производительности, то есть долговечность и стабильность продуктов. В-третьих, данные мониторинга часто используются для подтверждения методов прогнозирования энергии или в качестве входных данных для них. Общим для всех этих применений является то, что требуется высокая точность измерений. В разделе будут рассмотрены общие договоренности с точки зрения систем измерения и основные встречающиеся проблемы.

Для мониторинга модуля обычно используются две различные настройки, которые показаны на рис. 5 , .Левый график в Рис. 5 показывает типичную систему, использующую систему на основе мультиплексора, в которой трассировки I - V снимаются через фиксированные интервалы времени. Пример такой системы задокументирован [23]. В этих системах используются высокоточные измерительные компоненты и обычно четырехквадрантные источники питания с подключением по Кельвину, чтобы минимизировать влияние любых потерь при передаче. Стоимость измерений очень высока, и поэтому обычно измерения мультиплексируются, а измерения проводятся последовательно.Правый график на Рис. 5 изображает другую крайность, систему, которая постоянно отслеживает точку максимальной мощности, как, например, проанализировано Dittmann et al. [24]. Компоненты измерения обычно имеют более низкое качество, чем подход с единой системой измерения, но измерения проводятся параллельно. На самом деле оба типа систем начали двигаться к компромиссу. Большинство устройств отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) теперь имеют функции отслеживания характеристик I - В подключенного устройства.Системы мультиплексора в основном имеют функцию присутствия нагрузки, поскольку было показано, что в противном случае некоторые устройства могут демонстрировать нереалистичное старение [25]. Оба подхода используются во всем мире, и точность измерения зависит как от обстоятельств, связанных с измерительной системой, так и от самой измерительной системы.

Рисунок 5. Типовые схемы мониторинга модуля. На левом графике показана типичная мультиплексированная система, а на правом графике показана одна система с несколькими устройствами отслеживания точки максимальной мощности (MPPT).

Эти кампании по мониторингу имеют тенденцию быть критически важными для производителей и поэтому часто имеют тенденцию к переоценке из-за того, что довольно небольшие различия в выработке энергии кажутся значительными. Погрешность измерения киловатт-часов обычно довольно низкая [23, 24], но это не означает, что сопоставимость устройств достаточно хорошая. Во многих отношениях рамки мониторинга гораздо важнее для хорошего взаимного сравнения. Результаты также обычно сравниваются на основе кВтч / кВт p , что также влияет на сопоставимость устройств.Типичное взаимное сравнение будет иметь менее 5% сопоставимости для удельного выхода модуля (как показано на , рис. 6, ).

Рисунок 6. Вклад в сопоставимость измерений модуля на одном сайте.

Электрические измерения составляют только 0,5% от общей сопоставимости. Двумя основными источниками неопределенности являются нормализация и выбор. Моделирование, используемое для Рис. 6 , основано на модели с одним диодом. Они позволяют все возможные параметры фотоэлектрического модуля в пределах силовых ячеек, что явно является чрезмерным упрощением.Это необходимо смоделировать на основе анализа конкретной статистики выработки электроэнергии, чтобы получить более точное число. Ожидается, что вклад может составить половину от этого (поскольку обеспечение качества значительно ограничивает пространство параметров), но это все равно приведет к вкладу около 1,5% в сопоставимость.

Самая большая неопределенность при наружном мониторинге - это калибровка мощности модуля. На рис. 3 показано, что сопоставимость испытательных центров ЕС составляет около 3%, и, таким образом, любая мощность, используемая для нормализации, будет иметь такую ​​неопределенность.Сейчас спорный вопрос, какое значение пиковой мощности использовать. Хорошей практикой было бы измерять все устройства в одном месте (то есть в одном испытательном центре для всех устройств), поскольку это снижает неопределенность калибровки мощности до воспроизводимости испытательного центра, которая обычно находится в диапазоне менее 1%. При использовании измерений, представленных в заводском испытании на вспышку, следует иметь в виду, что погрешность измерений изготовителя как минимум на 1% выше, чем у испытательного центра, поскольку необходимо выполнить перенос стандарта.Если используется значение, указанное на паспортной табличке (или в техническом паспорте), неопределенность, которая будет использоваться для взаимосопоставимости, представляет собой неопределенность измерений производителя (поскольку производитель выбирает модули) плюс допустимая ширина бункера.

Изменения условий окружающей среды в Рисунок 6 показывает, что даже в одном месте не все модули могут работать в одной и той же среде. Модули в центре испытательного поля обычно работают при немного более высоких температурах, поскольку они не испытывают сильного холода.Модули будут получать немного другое количество света из-за небольших изменений углов обзора и / или отражения от земли. Эти отклонения чрезвычайно трудно устранить, и поэтому это минимальное значение для сопоставимости.

Последний пункт заключается в том, что различные операции модуля могут способствовать абсолютной сопоставимости. Различная длина кабелей может быть значительной, если не выполняется соединение по Кельвину. MPPT не всегда находят подходящую рабочую точку, поскольку на них влияет нестабильность окружающей среды, а также они не на 100% эффективны для определения MPP даже в установившихся условиях.

Модульные измерения, как правило, проводятся в измерительных системах с высоким уровнем инструментов, поэтому выбор датчика здесь не так важен, как для мониторинга фотоэлектрических систем. Как правило, нужно иметь высококачественный пиранометр и дополнительные эталонные устройства, предпочтительно в резервной установке. Если данные мониторинга также должны использоваться для прогнозирования энергии, рекомендуется дополнительно охарактеризовать падающую освещенность, например, лучевую / диффузную освещенность, спектр падающего излучения и угловое распределение энергетической освещенности.Можно добавить большое количество расширений, и все они очень дороги.

Объяснение пускового и рабочего конденсатора - HVAC How To


Что такое пусковые конденсаторы?
Двигатели, используемые в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, такие как двигатели вентилятора конденсатора или двигатели вентилятора нагнетателя, иногда нуждаются в помощи, чтобы начать движение и продолжать работать в стабильном темпе, без резких скачков вверх и вниз.

Для этого в установках HVAC используются так называемые пусковые и пусковые конденсаторы.

  • Пусковой конденсатор имеет дополнительную плату для запуска двигателя.
  • Рабочий конденсатор обеспечивает плавную работу двигателя без скачков вверх и вниз.
  • Не все двигатели имеют пусковой или рабочий конденсатор, некоторые могут запускаться и работать сами по себе.




    Конденсаторы в HVAC могут быть отдельными с двумя конденсаторами или могут быть в одном корпусе.

    Когда они разделены, их просто называют «одиночными», а когда они объединены в один пакет, они называются «двойными раундами».

    Вот двойной круглый конденсатор



    Вот одинарный конденсатор

    Двойные круглые конденсаторы - это просто способ, которым инженеры пытаются сэкономить место и деньги.

    Они могли бы разместить два отдельных конденсатора в блоке HVAC, но объединить их в один корпус.

    Двойной конденсатор чаще всего имеет одну сторону для запуска компрессора (Herm), а другую - для запуска двигателя вентилятора конденсации. Третья одиночная ветвь сдвоенного конденсатора является общей общей ветвью.

    Как они работают в системе HVAC?
    Пусковой или рабочий конденсатор можно объединить в один конденсатор, называемый двойным конденсатором, с тремя выводами, но его можно разделить между двумя отдельными конденсаторами. Пусковой конденсатор дает двигателю вентилятора крутящий момент, необходимый для начала вращения, а затем останавливается; в то время как рабочий конденсатор продолжает давать двигателю дополнительный крутящий момент, когда это необходимо.




    При выходе из строя пускового конденсатора двигатель, скорее всего, не включится. Если рабочий конденсатор выходит из строя, двигатель может включиться, но рабочая сила тока будет выше, чем обычно, что приведет к перегреву двигателя и короткому сроку службы.

    После замены неисправного двигателя вентилятора конденсатора необходимо всегда устанавливать новый пусковой конденсатор.

    Двойной конденсатор имеет три подключения: HERM, FAN и COM.

  • HERM, подключается к герметичному компрессору.
  • FAN, подключается к двигателю вентилятора конденсатора.
  • COM, подключается к контактору и обеспечивает питание конденсатора.
  • Если устройство имеет два конденсатора, то один из них является рабочим конденсатором, а другой - пусковым.Имейте в виду, что компрессору также часто требуется конденсатор, который будет HERM (компрессор).

    Покупка нового конденсатора HVAC
    Новый конденсатор всегда следует устанавливать вместе с новым двигателем. Конденсатор можно купить в компании-поставщике систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, обычно их по крайней мере несколько даже в небольшом городке, также хорошее место для поиска - онлайн-магазин Amazon.

    Вот два обычных конденсатора, один слева - это двойной круглый конденсатор, а тот, что справа, - это конденсатор Run Oval.

    Двойной конденсатор - это не что иное, как два конденсатора в одном корпусе; в то время как овал хода представляет собой один конденсатор, а в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха обычно их два.

    Конденсаторы измеряются микрофарадами, иногда обозначаемыми буквами uf и Voltage. В любом блоке HVAC конденсатор должен соответствовать двигателю.

    Напряжение может быть выше, если необходимо, но никогда не понижаться, в то время как MFD (uf) всегда должен быть одинаковым. На картинке это двойной рабочий конденсатор, показывающий 55 + 5 MFD (мкФ) 440 В переменного тока.Большее число 55 MFD соответствует компрессору, а меньшее число 5 MFD (uf) соответствует двигателю вентилятора. Меньшее число всегда будет для двигателя вентилятора. Затем напряжение 440 Вольт переменного тока.

    (+ -5 после MFD означает, насколько допустимый допуск конденсатора будет повышаться или понижаться.)

    Чтобы заказать замену для этого конденсатора, это будет 55 + 5 MFD (мкФ) и двойной рабочий конденсатор переменного тока на 440 Вольт.

    Пример сдвоенного конденсатора HVAC на Amazon
    MAXRUN 55 + 5 MFD uf 370 или 440 VAC Конденсатор двойного действия с круглым двигателем для конденсатора кондиционера переменного тока - 55/5 uf MFD 440V с прямым охлаждением или тепловым насосом - будет работать двигатель переменного тока и вентилятор - 1 год гарантии


    Тестирование конденсатора HVAC
    Тестирование конденсатора HVAC выполняется с помощью мультиметра HVAC, мультиметр должен иметь кабель для считывания диапазона, который может иметь конденсатор HVAC.Многие небольшие электронные счетчики не имеют этого диапазона.

    Здесь я использую мультиметр Fieldpeice HS36 с зажимом усилителя.

    Этот тест проводится на двойном рабочем конденсаторе 55 + 5 MFD (мкФ). Мультиметр находится на фарадах, а провода на C и FAN (положительный и отрицательный не имеют значения). Нижнее число соответствует двигателю вентилятора, который рассчитан на 5 MFD (мкФ), и он читается как 5,3 MFD (мкФ), так что это хорошо. Также можно прочитать выводы C к Herm, которые предназначены для компрессора.

    Чтобы проверить рабочий овальный конденсатор, просто коснитесь двух выводов.Он показывает 4,5 MFD (мкФ) и рассчитан на 5 MFD (мкФ), так что он плохой и требует замены.



    Как заменить пусковой конденсатор
    При установке нового двигателя всегда следует устанавливать новый конденсатор вентилятора. Всегда полезно сфотографировать или записать расцветку проводов и соединения.

    1. Отключите питание блока HVAC и убедитесь, что оно отключено с помощью измерителя.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *