Kapacita kondenzátoru: jak vypočítat pomocí online kalkulačky

Kondenzátory jsou součástky, které mohou ukládat elektrický náboj nebo elektrickou energii. Nejjednodušší formou tohoto prvku jsou dvě kovové desky s dielektrikem mezi nimi, které zabraňuje elektrickému spojení desek. Po přivedení napětí se v mezideskovém prostoru vytvoří elektrické pole, přičemž jedna deska má kladné znaménko náboje a druhá záporné. Rozložení náboje je na obou stranách stejné.

Různé typy kondenzátorů

Kapacita kondenzátoru

U kondenzátorového prvku je kapacita potenciální mírou ukládání energie. Má symbol C a vypočítává se ve faradech (F). Nejběžnější jednotky jsou zmenšené: mikro-, nano- a pikofarady.

Kapacitu kondenzátoru lze vyjádřit pomocí náboje (q) a napětí (V):

C = q/V = (Ixt)/V, kde:

• t – čas,
• I – síla proudu.

Kapacita je také určena konstrukčními rozměry kondenzátoru:

Z tohoto vzorce vyplývá, že kapacita je větší než:

• větší povrch desky S;
• čím menší je vzdálenost mezi nimi d;
• lepší tvorba dipólu v izolantu (větší permitivita ε):

ε0 = 8,85 x 10 (na dvanáctinu), F/m – dielektrická konstanta ve vakuu.

Pro zvýšení kapacity plochého kondenzátoru je nutné zvětšit rovinu jeho desek, zmenšit vzdálenost mezi deskami nebo použít materiál s vyšší hodnotou ε pro izolant.

Vzorce pro výpočet kapacity různých kondenzátorů

Prvky mají pevnou kapacitu určenou výrobcem, jejíž hodnotu nelze změnit.

Variabilní kondenzátory

Tyto prvky se vyznačují schopností měnit kapacitu. Nejjednodušší z nich se skládá z několika polovin disku (jedné), pevně spojených a elektricky propojených.

Další skupina podobných polovin disku je namontována na společné ose. Když se hřídel otáčí, polovina disku upevněná na ní se instaluje mezi pevné poloviny a kapacita se mění.

Charakteristika kondenzátoru

1. Permitivita ε je měřítkem toho, jak izolační materiál ovlivňuje kapacitu kondenzátoru;
2. Elektrická pevnost určuje nejvyšší napětí, které lze přivést na kondenzátorový prvek. Pokud je překročena, dochází k průrazu;
3. Teplotní závislost. Ve filtrech a rezonančních obvodech hraje důležitou roli teplotní koeficient TC. V závislosti na teplotě se mění výstupní výkon. Změna může být s plusovým nebo mínusovým znaménkem. Některé obvody vyžadují přesný výpočet kondenzátoru.

Zapojení kondenzátorů

V elektrických obvodech se často vytvářejí spoje sestávající z několika kondenzátorů s různými typy připojení.

Sériové připojení

Pokud levá deska prvního kondenzátoru nese náboj se znaménkem plus, pravá deska jej přijme se znaménkem mínus v důsledku elektrostatické indukce. V tomto případě se posune od levé desky druhého kondenzátoru, která ji následně kladně nabije atd.

Sériové zapojení kondenzátorových prvků

Napětí aplikované na celkovou kapacitu kondenzátorů bude součtem napětí na každém z nich:

Protože:

• V1 = q/С1;
• V2 = q/С2;
• V3 = q/C3,

a pro celou baterii sériových prvků:

pak q/C = q/C1 + q/C2 + q/C3.

Množství elektřiny v sériovém obvodu je stejné, takže je přijatelné dělit obě strany rovnice q.

Kapacitu prvků sestavených v sériovém obvodu lze vypočítat pomocí vzorce:

1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + …

Důležité! Převrácená hodnota celkové kapacity kondenzátorových prvků zapojených v sériovém obvodu je součtem převrácených hodnot kapacit jednotlivých komponent.

Paralelní připojení

Pokud je kapacita kondenzátorů malá, zapojují se paralelně. Způsob výpočtu celkové kapacity takového obvodu je určen stejnými závislostmi, ale s ohledem na to, že napětí na deskách kondenzátoru bude stejné:

Paralelní zapojení kondenzátorových prvků

Množství elektřiny na každém kondenzátoru bude:

q1 = V × C1, q2 = V × C2, q3 = V × C3.

Celkové nabití kondenzátorové baterie:

q = q1 + q2 + q3 = V/C1 + V/C2 + V/C3 = V × (C1 + C2 + C3) a C = C1 + C2 + C3.

Důležité! Když jsou kondenzátorové prvky zapojeny paralelně, každý z nich je připojen k plnému napětí elektrického obvodu a celková kapacita se sčítá.

Na internetu existují webové stránky, které mají kalkulačku pro výpočet kondenzátoru pro různé konfigurace elektrických obvodů a také umožňují určit kapacitu nastavením vlastních strukturálních parametrů, a to jak pro ploché, tak pro válcové prvky.

Výpočet kondenzátoru pro elektromotor

Třífázový elektromotor lze připojit k jednofázovému vedení, což umožní jeho řízení pomocí kondenzátoru. V tomto případě je nutné vypočítat kapacitu kondenzátoru.

Pro zjištění hodnoty mikrofaradů, kterou je třeba získat z kondenzátorového prvku, a pro nalezení optimálního rozběhového momentu v jednofázovém vedení je nutné znát technické vlastnosti motoru.

Schémata zapojení elektromotoru s kondenzátorem

P = √3 × V × I × cosφ.

Lze jej uvést v tabulce připojené k motoru. Napětí je 220 V v jednofázovém režimu. Hodnotu cosφ udává také výrobce (obvykle u elektromotorů cosφ = 0,8-0,85).

1. Kapacita kondenzátoru pro vinutí motoru zapojené do hvězdy je Сработа = 4800 x I/V, pro vinutí zapojené do Δ – Сработа = 2800 x I/V;
2. Pro spouštěcí kondenzátorový prvek Descent = 2,5 C.

Online kalkulačka sítě provádí také tento typ výpočtu. Za tímto účelem se zadají parametry elektromotoru a napájecí sítě a výsledkem je kapacitní hodnota.