電路串并聯的計算方法?
電容的串并聯計算方法
1.串聯公式少一括號:C = C1*C2/(C1 + C2)
2.并聯耐壓數值按最小的計算,木桶原理
補充部分:
串聯分壓比—— V1 = C2/(C1 + C2)*V 。。。。。。。。電容越大分得電壓越小,交流直流條件下均如此
并聯分流比—— I1 = C1/(C1 + C2)*I 。。。。。。。。電容越大通過的電流越大,當然,這是交流條件下
電容串聯值下降,相當板距在加長,
各容倒數再求和,再求倒數總容量。
電容并聯值增加,相當板面在增大,
并后容量很好求,各容數值來相加。
想起電阻串并聯,電容計算正相反,
電容串聯電阻并,電容并聯電阻串。
說明:兩個或兩個以上電容器串聯時,相當于絕緣距離加長,因為只有最靠兩邊的兩塊極板起作用,又因電容和距離成反比,距離增加,電容下降;兩個或兩個以上電容器并聯時,相當于極板的面積增大了,又因電容和面積成正比,面積增加,電容增大。
電容串聯:
電容串聯后容量值減小,如公式:1/C1+1/C2=1/C 如兩個50uf串聯起來就變成25uf.
耐壓值變大,如耐壓值=兩個電容耐壓值相加。如兩個耐壓100V的串聯起來就變成200V的了。
電解電容器串聯時,應將一個電容器正極與另一個的負極相接,最后接入線路的兩條引線,應該有一條為正,一條為負。 也可以將負負相串做無極電容用。在要求不高的場合(如工頻),可以用兩個有極性電容同極相接串聯代替,但是它的容量和普通無極性電容串聯算法不同,因為在反向電壓下的極性電容相當于短路,所以兩個極性20uF電容串聯,其容量接近20uF。最好在每個極性電容兩端并接一個二極管,極性與電容相同,形成反向電流通路,避免電容在反向電壓下發熱擊穿。
這種用極性電容串接成的“無極性電容”,目前在一些廉價的農機具用的單相電動機中使用相當多。
電容并聯:電容并聯后容量變大,耐壓值不變。公式:C=C1+C2 如兩個50uf并聯起來就變成100uf.
電解電容并聯使用時,應該使正極與正極相接,負極與負極相接,最后接入線路時電解電容器的引出線也應該一條為正極,另一條為負極。
在實際應用中,可以使電容既串聯又并聯,這種使用方法稱為混聯。容量、耐壓可以先計算并聯,然后計算串聯。
電阻
串聯:
R=R1+R2+R3+.。.+Rn
并聯:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3+.。.+1/Rn
電容降壓該如何實現?
最近見到幾張用電容降壓做電源的電路圖,隨即對這種結構簡單,成本低廉,占用空間小的電路產生了興趣。上網查了查資料,發現這算是一個比較古老的技術,但是如此運用電容,確實是很巧妙。網上關于這方面的交流也不少,但是大多是轉載的,主要有兩個版本,出處已經無從考證,但是很少有較為嚴謹的計算。筆者查閱了一些資料,在此對其原理和參數的計算作一些總結,不當之處,還請指教。
基本原理:
電容降壓主要是用在直流穩壓電源電路里。直流穩壓電源電路的大致結構是:
市電——變壓(降壓)——整流——濾波——穩壓——直流輸出
第一個環節,也就是變壓,主要是降壓,一般使用變壓器來完成。但是變壓器體積較大,成本也較高,如果電路簡單,例如聲光控制開關,那么加一個變壓器就顯得大材小用。這個時候用一個電容,就可以解決降壓的問題,簡化電路,節約成本。基本電路如圖1:
圖1半波整流
市電經過C1降壓后到D2,D2完成半波整流,C2對整流后的脈動直流濾波,D3穩壓,輸出穩定的直流電壓給負載。R1是電源關閉后C1的電荷泄放電阻。D1是為了在市電的負半周給C1提供充放電通路。因為要保證C1在整個交流電周期內都是工作的。
如果將C1后面的電路都看作負載的話,那么相當于C1和一個電阻串聯在市電通路里,電容和電阻在交流下都是有阻抗的,串聯分壓,自然負載上的電壓就小了。這樣理解也對。但是更準確的理解應該是:C1起到了限流的作用,它決定了電路中的最大電流,當負載一定的情況下,C1也就決定了負載上可以得到的電壓,最終起到了降壓的作用。
例如:圖1中如果負載短路,220V交流電全部加在C1上,電路中的電流等于C1的充放電電流。
這個電流也就是電路中的最大電流。這里取得都是有效值。
當加上負載后,如果輸出直流電壓比較低(穩壓管決定),則可以近似認為全部電壓都加在電容上。由于是半波整流,所以電容C1后面的電路只能得到C1半個周期的充放電電流,也就是有效值的一半,大約34.5mA左右。由于負載上有電壓,所以實際電流要小一點,大約30mA。當負載需要的電流不超過30mA時,電路就可以正常工作,電容也就起到了類似變壓器的作用——降壓。
對于橋式整流,C1后面的電路能得到C1整個周期的充放電電流,大約60mA。
圖2 全波整流
參數計算:
電容降壓電路主要應用在負載電流較小,負載確定且固定的場合。因為由電容降壓電路組成的穩壓電源穩壓能力十分有限,并且對電網有一定的影響。
較為嚴謹的計算,主要涉及三個元件的參數:降壓電容,穩壓二極管,泄放電阻。濾波電容用幾百UF,耐壓值取輸出直流電壓的3-4倍即可。整流二極管用1N4007就行。在應用穩壓二極管穩壓時,一般是有一個限流電阻與之一起工作,在這里降壓電容已經限制了最大電流,所以可以不用限流電阻。
首先根據負載所需要的電流和穩壓管正常工作的反向電流,確定電路所需要的總電流。然后用電容上的電壓除以總電流,得到相應的容抗。最后選擇容值最接近的電容。容值小,提供不了足夠的電流,容值大,穩壓管分擔的電流多,功耗大。
選擇的穩壓管最大反向電流要大于總電流,這樣當負載斷開時,穩壓管才不至于燒壞。
泄放電阻,主要是為了在較短時間內釋放掉電容上的電荷,這里有一個時間常數的計算,一般按下表取就可以了。
降壓電容UF0.470.6811.52
泄放電阻1M750K510K360K220K
根據負載對電流的要求和輸出的直流電壓,降壓電容計算步驟如下,負載指的是降壓電容以外的電路。
根據輸出電壓要求,求電容壓降Uc:
根據負載要求,求出流過電容的電流Ic:
求出容值:
當輸出直流電壓較小時(這是電容降壓電路主要的應用領域),可以近似認為全部交流的電壓加在電容上。計算過程如基本原理所述,整流電路是半波整流時,1UF的電容最大可以提供約30mA的電流,整流電路是橋式整流時,1UF的電容最大可以提供約60mA的電流。
有的時候電容降壓用在純交流電路中,由電容降壓得到一個低于220V的交流電壓。根據負載的電阻和所需電流的大小,由
即可推出Zc,進而推出電容的容值。
注意事項:
(1)電容降壓是一種低成本,不安全的應用,沒有和220V隔離,電路應該放在一般接觸不到的地方;
(2)不能應用在大功率場合,不能用在負載變化或者不確定的場合;
(3)降壓電容一般要接在火線上(純交流電路除外),電路的零,火線不能接反,這一點可以用三腳插頭來強制,或者標注清楚;
(4)降壓電容必須是無極性電容,耐壓值要大于400V(常用金屬膜CBB);
(5)主要根據負載的電流大小和交流電頻率來選擇電容;
(6)需要直流輸出,穩壓管一定要有;
(7)需要直流輸出,建議用半波整流,橋式整流后是需地,不安全;
(8)需要直流輸出,負載一定要固定。
題外話,為什么不用電容電感或者電阻?
電阻降壓是有的,但是比較少,應用場合和電容降壓一樣,但是電阻消耗的是有功功率,功耗大。電感降壓?原理上和電容一樣,但是估計精確的電感不好做,沒有電容容易得到,所以沒有用電感的。