Er zijn verschillende soorten condensatoren beschikbaar, op basis van de toepassing zijn deze ingedeeld in verschillende typen. De verbinding van deze condensatoren kan op verschillende manieren worden gedaan die in verschillende toepassingen worden gebruikt. Verschillende aansluitingen van condensatoren werken als een enkele condensator. De totale capaciteit van deze enkele condensator hangt dus voornamelijk af van hoe individuele condensatoren zijn aangesloten. Er zijn dus eigenlijk twee eenvoudige en veel voorkomende soorten verbindingen, zoals serieschakeling en parallelschakeling. Door gebruik te maken van deze aansluitingen kan de totale capaciteit worden berekend. Er zijn enkele verbindingen die ook kunnen worden geassocieerd met de verbindingen van serie- en parallelle combinaties. Dit artikel bespreekt een overzicht van wat zijn condensatoren in serie en parallel met hun voorbeelden.
Condensatoren in serie en parallel
Een condensator wordt voornamelijk gebruikt voor het opslaan van elektrische energie zoals elektrostatische energie. Zodra er behoefte is aan meer energie om capaciteit op te slaan, dan is een passende condensator met verhoogde capaciteit kan nodig zijn. Het ontwerpen van een condensator kan worden gedaan met behulp van twee metalen platen die parallel zijn verbonden en verdeeld door een diëlektrisch medium zoals mica, glas, keramiek, enz.
De diëlektrisch medium geeft een niet-geleidend medium tussen de twee platen en bevat een exclusieve mogelijkheid om de lading vast te houden.
Zodra een spanningsbron over de platen van een condensator is aangesloten, wordt een + Ve-lading op een enkele plaat en -Ve-lading op de volgende plaat afgezet. Hier kan de totale lading ‘q’ die wordt geaccumuleerd recht evenredig zijn met de spanningsbron ‘V’.
q = CV
Waar ‘C’ capaciteit is en de waarde ervan hangt voornamelijk af van de fysieke afmetingen van de condensator
C = εA / d
Waar
‘Ε’ = diëlektrische constante
‘A’ = oppervlakte van de effectieve plaat
d = ruimte tussen twee platen.
Telkens wanneer twee of meer condensatoren in serie zijn verbonden, is de totale capaciteit van deze condensatoren laag in vergelijking met de capaciteit van een individuele condensator. Evenzo, wanneer condensatoren parallel zijn aangesloten, is de totale capaciteit van de condensatoren de som van de capaciteiten van individuele condensatoren. Door dit te gebruiken, worden de uitdrukkingen van de totale capaciteit in serie en parallel afgeleid. Serie- en parallelle onderdelen binnen de combinatie van condensatoraansluitingen worden ook geïdentificeerd. En de effectieve capaciteit kan worden berekend via serie en parallel door middel van individuele capaciteiten
Condensatoren in serie
Als een aantal condensatoren in serie is geschakeld, is de spanning die over de condensatoren wordt aangelegd ‘V’. Als de capaciteit van de condensator C1, C2 ... Cn is, dan is de overeenkomstige capaciteit van condensatoren wanneer deze in serie zijn geschakeld ‘C’. De aangelegde spanning over de condensatoren is dienovereenkomstig V1, V2, V3…. + Vn.
Condensatoren in serie
Dus V = V1 + V2 + …… .. + Vn
De lading die door de bron via deze condensatoren wordt geleverd, is dan ‘Q’
V = Q / C, V1 = Q / C1, V2 = Q / C2, V3 = Q / C3 & Vn = Q.Cn
Omdat de lading die in elke condensator wordt overgedragen en de stroom in de hele reeks condensatoren, zal de combinatie identiek zijn en wordt het beschouwd als ‘Q’.
Nu kan de bovenstaande vergelijking van ‘V’ als volgt worden geschreven.
Q / 100 = Q / Q + C1 / C2 + ... L / Cn
Q [1/100] = Q] 1 / C1 + 1 / C2 + ... 1 / Cn]
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 +… 1 / Cn
Voorbeeld
Telkens wanneer condensatoren in serie zijn geschakeld, bereken dan de capaciteit van deze condensatoren. De serieschakeling van condensatoren wordt hieronder weergegeven. Hier zijn de in serie geschakelde condensatoren twee.
De condensatoren in de serieformule zijn Ctotaal = C1XC2 / C1 + C2
De waarden van de twee condensatoren zijn C1 = 5F en C2 = 10F
Ctotaal = 5FX10F / 5F + 10F
50F / 15F = 3.33F
Condensatoren parallel
Wanneer de capaciteit van een condensator toeneemt, worden de condensatoren parallel geschakeld wanneer twee gerelateerde platen met elkaar zijn verbonden. Het efficiënte overlappende gebied kan worden toegevoegd door een stabiele onderlinge afstand en daarom verandert hun gelijke capaciteitswaarde in dubbele individuele capaciteit. De condensatorbank wordt gebruikt in verschillende industrieën die condensatoren parallel gebruiken. Zodra twee condensatoren parallel aan elkaar zijn gekoppeld, is de spanning ‘V’ over elke condensator vergelijkbaar, dat wil zeggen Veq = Va = Vb en de huidige ‘ieq’ kan worden gescheiden in twee elementen zoals ‘ia’ en ‘ib’.
Condensatoren parallel
ik = dq / dt
Vervang de waarde van ‘q’ in de bovenstaande vergelijking
= d (CV) / dt
ik = C dV / dt + VdC / dt
Als de capaciteit van een condensator constant is, dan
ik = C dV / dt
Door KCL toe te passen op het bovenstaande circuit, is de vergelijking
ieq = ia + ib
ieq = Ca dVa / dt + Cb dVb / dt
Veq = Va = Vb
ieq = Ca dVeq / dt + Cb dVeq / dt => (Ca + Cb) dVeq / dt
Ten slotte kunnen we de volgende vergelijking krijgen
ieq = Ceq dVeq / dt, hier Ceq = Ca + Cb
Daarom, zodra ‘n’ condensatoren parallel zijn verbonden, kan de gelijke capaciteit van de totale verbinding worden gegeven via de onderstaande vergelijking die eruitziet als de overeenkomstige weerstand van weerstanden terwijl ze in serie zijn geschakeld.
Ceq = C1 + C2 + C3 +… + Cn
Voorbeeld
Telkens wanneer condensatoren parallel zijn geschakeld, bereken dan de capaciteit van deze condensatoren. De parallelle aansluiting van condensatoren wordt hieronder weergegeven. Hier zijn de parallel geschakelde condensatoren twee.
De condensatoren in de parallelle formule zijn Ctotaal = C1 + C2 + C3
De waarden van twee condensatoren zijn C1 = 10F, C2 = 15F, C3 = 20F
Ctotaal = 10F + 15F + 20F = 45F
De spanningsval over condensatoren in serie en parallel wordt gewijzigd op basis van de individuele capaciteitswaarden van condensatoren.
Voorbeelden
De condensatoren in serie en parallelle voorbeelden worden hieronder besproken.
Condensatoren in serie en parallelle voorbeelden
Zoek de capaciteitswaarde van drie condensatoren die in het volgende circuit zijn aangesloten met de waarden C1 = 5 uF, C2 = 5 uF en C3 = 10 uF
De waarden van condensatoren zijn C1 = 5 uF, C2 = 5 uF en C3 = 10 uF
Het volgende circuit kan worden gebouwd met drie condensatoren namelijk C1, C2 en C3
Als de condensatoren C1 en C2 in serie zijn geschakeld, kan de capaciteit worden berekend als
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2
1 / C = 1/5 + 1/5
1 / C = 2/5 => 5/2 = 2,5 uF
Wanneer bovenstaande condensator ‘C’ parallel kan worden geschakeld met condensator ‘C3’, dan kan de capaciteit worden berekend als
C (totaal) = C + C3 = 2,5 + 10 = 12,5 microfarad
Daarom kan de capaciteitswaarde worden berekend afhankelijk van de analyse van zowel series als parallelle verbindingen in het circuit. Het kan worden waargenomen wanneer de capaciteitswaarde wordt verlaagd in serieschakeling. Bij parallelschakeling van de condensator kan de capaciteitswaarde worden verhoogd. Bij het berekenen van weerstand is het echter nogal omgekeerd.
Dit gaat dus allemaal over een overzicht van condensatoren in serie en parallel met voorbeelden. Uit de bovenstaande informatie kunnen we tenslotte concluderen dat door gebruik te maken van serie- en parallelle aansluitingen van de condensatoren de capaciteit kan worden berekend. Hier is een vraag voor jou, wat is de eenheid van een condensator?
