Ha egy kondenzátor polarizált, a pozitív vezetéket az áramkör magasabb potenciálú oldalához kell csatlakoztatni. Ha nem polarizált, akkor a tájolás nem számít a polaritás szempontjából, de a feszültség és a kapacitás értékek továbbra is eldöntik, hogy az áramkör működik-e. Egyfázisú váltakozó áramú motoroknál a kondenzátor bemegy a segédtekercselési útvonalba, akár futási kondenzátorként, amely feszültség alatt marad, vagy indítókondenzátorként, amely leesik, miután a motor elérte a sebességet. A három gyakorlati kérdés mindig ugyanaz: mi az áramkör típusa, milyen munkát végez a kondenzátor, és milyen feszültség- és kapacitásértékek vannak az alkatrészre nyomtatva.
A kezdők leggyakoribb hibája az elektrolit kondenzátor használata AC vezetéken. Ez a rész nem fordított feszültségre készült, és gyorsan meghibásodik. A második leggyakoribb hiba, hogy figyelmen kívül hagyja a hullámos áramot vagy a túlfeszültséget a kapcsolókonverterben. Az alábbi bekezdések végigvezetik a kondenzátorok soros, párhuzamos, vegyes csoportok, egyenáramú szűrők és váltóáramú motoráramkörök csatlakoztatását valós számokkal és példahelyzetekkel. AC kondenzátor
A polarizált kondenzátorok általában alumínium elektrolit vagy tantál típusúak. A negatív vezetéket színes sáv, mínuszjel vagy csík jelzi a hüvely oldalán. Az átmenő lyukú elektrolit kondenzátorokon a hosszabb vezeték általában pozitív. A felületre szerelt elektrolitokon a felső jelölés egy tömör fekete vagy fehér félkör, amely a pozitív kivezetésre mutat, míg a burkolat másik felében egy bemélyedés lehet. A radiális vezetékes alkatrészeknél a műanyag házon gyakran egy mínusz jel található az egyik vezeték mellett.
A 100 V feletti névleges feszültségű alumínium elektrolit kondenzátorok esetében a kannának néha bordázott teteje van nyomásszellőzővel. Ez a szellőzőnyílás nem polaritásjelző; ott van, hogy megvédje a belső nyomás okozta károkat. Ne használja a szellőzőnyílást iránymutatóként.
A nem polarizált kondenzátorok közé tartoznak a CBB60, CBB61, CBB65, CBB80 és kerámia kondenzátorok. Nincs pozitív vagy negatív jelzésük. Ha két egyforma vezetéket lát polaritáscsík nélkül, akkor a kondenzátor bármelyik irányban csatlakoztatható. A tájolás azonban fizikai értelemben továbbra is számít: a kivezetések különböző alakúak lehetnek, és egyes motorkondenzátorok olyan behelyező lapátokat használnak, amelyek egy adott aljzatba illeszkednek. Mindig egyezzen meg a csatlakozó méretével és szélességével.
Ha sorba kapcsolja a kondenzátorokat, a teljes kapacitás mindig az kisebb, mint a sztring legkisebb kondenzátora . Két kondenzátor képlete:
C összesen = (C1 × C2) / (C1 C2)
Három vagy több kondenzátor esetén az irányadó képlet a következő:
1 / C összesen = 1 / C1 1 / C2 1 / C3
Az ok a töltés fizikájából származik. Soros sztringben minden kondenzátor ugyanannyi Q töltést tárol. A kondenzátoron lévő feszültség V = Q / C. Ha sorba köt egy 10 uF-os és egy 10 uF-os kondenzátort, a teljes kapacitás 5 uF, nem pedig 20 uF. A pár névleges feszültsége legfeljebb egy kondenzátor névleges feszültségének 2-szerese, feltéve, hogy a feszültségeket kiegyenlítő ellenállásokkal egyensúlyozza ki.
Tegyük fel, hogy van két 100 uF-os, egyenként 50 V-os névleges kondenzátora. Ha sorba köti őket, a teljes kapacitás 50 uF, a teljes névleges feszültség pedig körülbelül 100 V. Az elektrolitkondenzátorok szivárgási árama azonban eltérő. A kisebb szivárgási áramú kondenzátor több feszültséget fogad el, és meghibásodhat. A gyakorlatban minden kondenzátorral párhuzamosan egy 220 kΩ-os 1 W-os ellenállást kell elhelyezni. Ez arra kényszeríti a feszültségosztást, hogy nagyjából egyenlő maradjon, különösen, ha a kondenzátor tűrése ±20% körül van.
A biztonságos soros csatlakozás tehát így néz ki: C1 kondenzátor R1 ellenállással párhuzamosan, C2 kondenzátor R2 ellenállással párhuzamosan, majd kösd sorba a két csoportot. Az ellenállásoknak hasonló értékűnek kell lenniük, és maximális teljesítménydisszipációjuk elegendő legyen az üzemi feszültséghez.
| Paraméter | Egyetlen kondenzátor | Kettő sorozatban |
|---|---|---|
| Kapacitás | 100 uF | 50 uF |
| Névleges feszültség | 50 V | ≈ 100 V |
| Tárolt energia teljes feszültségen | 0,125 J | 0,25 J |
A párhuzamos kapcsolás a sor ellentéte. A teljes kapacitás minden kondenzátor összege. A képlet egyszerű:
C összesen = C1 C2 C3
Minden kondenzátor ugyanazt a feszültséget látja. Ez azt jelenti, hogy olyan kondenzátorokat kell választani, amelyek egyedi névleges feszültsége magasabb, mint az áramkör maximális feszültsége. Két 10 uF 16 V-os kondenzátor párhuzamos használata 20 uF-ot ad 16 V-on. Ez gyakori az alacsony feszültségű egyenáramú tápegységeknél, ahol jobb alacsony frekvenciájú hullámzás csillapításra van szükség.
A digitális áramkörökben a 100 nF-os kerámiakondenzátor kiszűri a nagyfrekvenciás zajokat, míg a 10 uF-os elektrolit- vagy tantálkondenzátor elnyeli az alacsonyabb frekvenciájú terhelési tranzienseket. Mindkettő párhuzamosan van csatlakoztatva a VCC és a föld között. Az elrendezés fontosabb, mint a kapacitásérték: tartsa röviden a földvisszavezetést, és helyezze a kis kondenzátort a legközelebb az IC tápcsapjához.
Ha két, egymástól nagyon eltérő ekvivalens soros ellenállású kondenzátort kapcsolunk párhuzamosan, az áram a szűrni kívánt frekvencián az impedancia szerint oszlik meg. Az alacsony ESR kerámia több nagyfrekvenciás áramot hordozhat, mint az elektrolit. Ez normális és nem hiba. De ne keverje össze a polarizált elektrolitot és a polarizált tantált minősített tervezési ellenőrzés nélkül, mert a fordított tranziens veszélyes meghibásodást válthat ki.
Kezdje a párhuzamos blokk megoldásával, majd ezt a blokkot egyetlen kondenzátorként kezeli a soros vagy párhuzamos számításban. Vegyes hálózatok akkor jelennek meg, ha olyan kapacitásértékre van szüksége, amely nem érhető el szabványos névleges alkatrészként.
Képzelje el, hogy szüksége van egy 4,7 uF-os 600 V DC névleges kondenzátorra, de csak négy 4,7 uF-os, 300 V DC névleges kondenzátora van. Sorba kell kapcsolni két kondenzátort, hogy 2,35 uF-ot kapjon 600 V-on. Ezután két soros csoportot állítson párhuzamosan. Az eredmény 4,7 uF 600 V-on. Ezt a technikát közepes teljesítményű LED-meghajtókban és ipari tápegységekben használják.
| Alcsoport | Kapacitás | Névleges feszültség |
|---|---|---|
| Egy sorozat pár | 2,35 uF | 600 V |
| Két pár párhuzamosan | 4,7 uF | 600 V |
Egyenáramú forrás esetén csatlakoztassa az elektrolitkondenzátor pozitív kivezetését a VCC-sínhez. Csatlakoztassa a negatív kivezetést a testhez vagy az alsó sínhez. Ha az áramkör teljes hullámú egyenirányított táplálás, használjon 470 uF és 4700 uF közötti elektrolitot a kimeneten, és helyezzen párhuzamosan egy 100 nF-os kerámiát a nagyfrekvenciás kapcsolási zaj érdekében.
A τ (tau) időállandó R × C. Egy időállandó után a kondenzátor feszültsége a tápfeszültség 63,2%-a. Öt időállandó után 99,3%. Ezt az elvet késleltető áramkörök, visszaugrási áramkörök és még egyszerű időzítők létrehozására használják.
Ha egy kondenzátort közvetlenül egy egyenáramú forráshoz csatlakoztat, a töltőáramot csak a forrás impedanciája és a kondenzátor ESR-je korlátozza. Ez néhány mikroszekundumig óriási lehet. Sok tápegységben egy kis ellenállást vagy egy bekapcsolási termisztort sorba helyeznek az áram korlátozására.
| Időállandó | Feszültség a kondenzátoron |
|---|---|
| 1 τ | 63,2% |
| 2 τ | 86,5% |
| 3 τ | 95,0% |
| 5 τ | 99,3% |
A legtöbb háztartási és ipari váltóáramú motor kondenzátort használ a segédtekercs fáziseltolásának létrehozására. Ez a fáziseltolódás forgó mágneses teret hoz létre, így a motor be tud indulni és meghatározott irányban fut. A csatlakozás mindig az AC vezetéken vagy a tekercs egy szakaszán keresztül történik, attól függően, hogy indító vagy üzemi kondenzátorról van szó.
A PSC motorban a futási kondenzátor sorba van kötve a segédtekerccsel. Ezt az ágat azután párhuzamosan csatlakoztatják a fő tekercseléssel. A motor az áramforráshoz csatlakozik. A kondenzátor az áramkörben marad, amikor a motor jár. Itt a CBB60 és CBB61 kondenzátorok jellemzőek. A 220 V-os mosógép motorja 4–6 uF-os üzemi kondenzátort használhat. A vízszivattyú motorja 10 uF és 15 uF közötti egységet használhat.
Az indítókondenzátor kapacitása nagyobb, általában 20 uF-tól 300 uF-ig terjed. Az indítási időszakban párhuzamosan csatlakozik a futási kondenzátor leágazással. Egy centrifugális kapcsoló vagy potenciálrelé kinyílik, miután a motor elérte a teljes fordulatszám körülbelül 75%-át, és kiesik az indítókondenzátor. Ha a kapcsoló beragad, a kondenzátor túlmelegedhet.
A légkondicionáló kompresszoros motorjaiban a CBB65 kondenzátorok nagyon gyakoriak. A 450 V AC névleges 30 uF CBB65-öt gyakran használják 220 V-os kompresszorokhoz. A ház alumínium, és tartalmazhat egy ellenállást, amely segít a maradék töltés kisütésében a tápfeszültség leválasztása után.
| Alkalmazás | Tipikus kapacitás | Tipikus feszültség | Kondenzátor típusa |
|---|---|---|---|
| Mosógép motor | 4 uF és 6 uF között | 450 V AC | CBB60 |
| Vízszivattyú motor | 10 uF és 15 uF között | 450 V AC | CBB60 |
| AC kompresszor | 25 uF és 60 uF között | 450 V AC | CBB65 |
| Mennyezeti vagy elszívó ventilátor | 1 uF és 3,5 uF között | 450 V AC | CBB61 |
Az elektromos szimbólum csak a munka fele. A mechanikus csatlakozás minősége dönti el, hogy a kondenzátor élettartama-e. Ólom típusú kondenzátorok esetén minden vezetékről húzzon le körülbelül 5 mm-es szigetelést, helyezze be a vezetőt a vezetékbe, 2-3 másodpercig melegítsen 25–40 W-os forrasztópáka segítségével, és hagyja kihűlni a csatlakozást anélkül, hogy elmozdulna. A hideg kötés ívképződést és időszakos meghibásodásokat okozhat, amelyeket nagyon nehéz nyomon követni.
A 4,8 mm-es vagy 6,3 mm-es kapcsokkal rendelkező kondenzátorokat gyakran rögzítik egy konzolba, és dugják a csatlakozó aljzatba. A csatlakozónak 105°C-os vagy magasabb hőmérsékletűnek kell lennie, mert a benne lévő motor forró lehet. Használjon kábelhüvelyt a vibráció ellen és egy rögzítőkapcsot, hogy a dugó ne csússzon ki a motor indítási és leállítási ciklusai során.
Vízszivattyú vagy hűtőkompresszor esetén a kondenzátor nem lóghat szabadon. Szíjjal vagy konzollal rögzítse merev kerethez. Rövidítse le a vezetékeket vagy a pengék vezetékeit, és adjon hozzá feszültségmentesítőt a kábel bemeneti pontjához. Ha a kondenzátor a kivezetéseihez képest elmozdul, a kapcsolat végül elfárad és eltörik.
Az üzemi feszültség kiválasztásának alapszabálya az, hogy legalább 1,25-1,5-szerese a maximális rendszerfeszültségnek . A 220 V-os váltóáramú motorokhoz ezért a 450 V-os kondenzátorok az alapértelmezett választás. A margó elnyeli a túlfeszültségeket, a transzformátor terhelési ingadozásait és a vezetékcsúcsokat.
Betűkóddal vannak jelölve: J ±5%, K ±10%, M ±20%. A motoros áramkörökben a ±5%-os kondenzátor a gyakorlati biztonságos határ. A ±10% még mindig működhet sok ventilátor és kis motor esetén. Ha vesz egy olcsó, csak 10 uF-os kondenzátort, tűrés nélkül, akkor valójában 8 uF vagy 12 uF lehet. Ez a különbség a motor túlmelegedését vagy nem indulását okozhatja.
Ugyanez vonatkozik a hőmérsékleti osztályra is. Előfordulhat, hogy egy szabványos 85°C-os kondenzátor nem elegendő egy zárt motortérben. Ha a motorház felforrósodik, gyakran 105°C-os változatokra van szükség. A kültéri szivattyúberendezések hosszú élettartama érdekében válasszon olyan kondenzátort, amely magas környezeti hőmérsékletre van méretezve, és hosszabb tervezési élettartamra számít.
| kód | Tolerancia | Tipikus kockázat a motor huzalozásában |
|---|---|---|
| J | ±5% | Alacsony kockázat, ajánlott |
| K | ±10% | Közepes kockázat, a motor kissé lassabban járhat, vagy több áramot vesz fel |
| M | ±20% | Magas kockázatú, precíziós alkalmazásokhoz nem alkalmas |
Mindig ki lehet kezdeni a motor terhelési áramával. A 220 V-os tápfeszültségről 2 A-t húzó egyfázisú motornál a futási kondenzátor értéke gyakran 3 uF és 8 uF közé esik, a pólusok számától és a tekercselés kialakításától függően. Ez nem egy pontos képlet minden motorra; a pontos értéket a motortervező adja meg. De ha kondenzátort cserél, a legbiztonságosabb tanács az, hogy olvassa el a régi részt, és válassza ki ugyanazt a kapacitást és feszültséget.
Egyenáramú késleltetési áramkör esetén a számítás közvetlen. Tegyük fel, hogy 5 másodperces késleltetést szeretne 10 kΩ-os ellenállással. A képlet C = τ / R = 5 / 10000 = 0,0005 F vagy 500 uF értéket ad. A gyakorlatban 470 uF-os vagy 1000 uF-os elektrolitot használ, és ellenőrizze a tényleges időzítést. Az időzítő küszöbfeszültsége a használt IC-től vagy tranzisztortól függ. Az NE555 időzítőnél a küszöb a VCC 2/3-a, tehát a képlet kissé megváltozik.
A kondenzátor megérintése vagy megváltoztatása előtt multiméterrel meg kell mérni a kapcsai feszültségét. Egy egyszerű 10 kΩ-os ellenállás helyezhető a kivezetésekre öt időállandóhoz. 100 uF-os kondenzátor esetén a kisülési idő 10 kΩ-on keresztül körülbelül 5 másodperc. Ha azonban nagy, 400 V-os vagy nagyobb névleges ipari kondenzátorokkal van dolgunk, használjon erre a célra szolgáló kisütőeszközt, megfelelő névleges ellenállás-teljesítménnyel.
Az alábbi lista a szervizközpontban szerzett tapasztalatokon alapul. Ezek bármelyike elegendő ahhoz, hogy a kondenzátor néhány napon belül meghibásodjon.
Ha egy kondenzátor meghibásodik, a gyakori látható jelek a kidudorodó teteje, kifolyt elektrolit, törött műanyag előlap vagy megolvadt hüvely. A motoráramkörben a tipikus meghibásodási mód az, hogy a motor zúg, de nem forog, majd kioldja a megszakítót.
Ha kondenzátort csatlakoztat egy egyenáramú forráshoz, a feszültség nem tud azonnal ugrani. Abban a pillanatban, amikor a kapcsoló zár, a kondenzátor rövidzárként működik. Az áramerősség a V_supply osztva az ellenállással vagy a forrásimpedanciával. Ekkor a feszültség a V(t) = V_supply × (1 − e^(−t/RC)) egyenlet szerint épül fel. Ha egy 100 uF-os kondenzátor 1 kΩ-os ellenálláson keresztül 12 V-os tápra van csatlakoztatva, az időállandó 0,1 másodperc. 0,1 másodperc alatt a kondenzátor eléri a 7,58 V-ot. 0,5 másodperc alatt eléri a közel 11,92 V-ot.
Az ideális feszültségforrás nulla impedanciájú. Az ideális kondenzátor ellenállása nulla. Ha közvetlenül csatlakoztatja őket, a matematikai áram végtelen. A való világban a buszvezeték ellenállása, a kondenzátor ESR és a forrásimpedancia korlátozza az áramot. De a laboratóriumban egy óriási elektrolitkondenzátor meghegesztheti a vezetékeket, vagy károsíthatja a tesztellátást. Mindig helyezzen sorba egy kis áramkorlátozót vagy ellenállást, amikor nagy bankokkal kísérletezik.
Keressen egy mínusz jelet, egy színes sávot, egy nyilat vagy egy hosszabb vezetéket. Ha ezek egyike sem található meg, kezelje a kondenzátort nem polarizáltként, hacsak a cikkszám mást nem tartalmaz. Az elektrolitkondenzátorok szinte mindig polarizáltak, míg a kerámia- és filmkondenzátorok nem polarizáltak.
A polarizált elektrolit kondenzátorban a fordított feszültség hatására az oxidréteg lebomlik, gáz és hő keletkezik. A kondenzátor kidudorodhat, kifújhatja a füstöt, vagy akár megrepedhet. A hiba gyakran ezredmásodperceken belül következik be, ha a feszültség elég magas. Egy 220 V-os elektrolit csatlakoztatása a váltakozó áramú vezetékhez majdnem ugyanaz, mint egy fordított polaritásteszt elvégzése, mivel a hullámforma félciklusonként irányt fordít.
Igen, de ellenállási korláttal. A közvetlen csatlakozás azt jelenti, hogy a töltőáramot csak a parazita ellenállás határozza meg. Ez elfogadható lehet egy kis áramforrással végzett gyengeáramú teszthez, de soha nem ajánlott karbantartáshoz vagy ipari szervizeléshez. Használjon ellenállást, bekapcsolás-korlátozót vagy induktort a töltési sebesség lágyításához.
Nem. A soros ellenállások közvetlenül hozzáadódnak, de a soros kondenzátorok a kölcsönös szabályt követik. A teljes kapacitás mindig kisebb, mint a legalacsonyabb egyedi érték. Ellenállások hozzáadásával nagyobb R; kondenzátorok hozzáadásával kisebb C-t készítenek.
A legegyszerűbb módszer az eredeti kondenzátor értékének másolása. Egy 220 V-os egyfázisú motornál az üzemi kondenzátor gyakran 1,5 uF és 15 uF között van, míg az indítókondenzátor jellemzően 20 uF és 100 uF között van. A pontos érték a motor tekercseléséből és a terhelési nyomaték jellemzőiből adódik. Ha problémái vannak az indításkor, növelje az indító kapacitást; ha a motor túlmelegszik működés közben, csökkentse a futási kapacitást vagy ellenőrizze a feszültséget.
Megteheti, de a motor másként fog viselkedni. A nagyobb futási kapacitás növeli a segédtekercs áramát, ami több indítónyomatékot, de több hőt is termelhet. Az alacsonyabb kapacitás csökkenti a nyomatékot. A ventilátoroknál a 0,5 uF különbség általában nem kritikus; zárt kompresszorban befolyásolhatja a hővédelmet.
Ez az a maximális folyamatos feszültség, amelyet a kapcsaira kell alkalmazni. Ennek túllépése szélsőséges esetekben a dielektrikum és a belső ívek gyorsabb öregedését okozza. Az AC kondenzátorok esetében a névleges érték gyakran 450 V AC; ugyanazon a helyen nem használhat 450 V DC elektrolitot.
Igen. Még ha ismét ugyanahhoz az áramkörhöz kívánja csatlakoztatni, a maradék töltés szikrát kelthet. Helyezzen egy 1 kΩ és 10 kΩ közötti ellenállást a kivezetésekre néhány másodpercre. Nagyfeszültségű kondenzátorok esetén használjon lezárt kisütőszerszámot, és ellenőrizze multiméterrel.
A leggyakoribb okok a nagy hullámosság, a túlfeszültség, a fordított polaritás vagy az indítókapcsoló meghibásodása. Motornál ellenőrizze a kondenzátor feszültségét is, amikor a motor jár. Ha ez meghaladja a névleges értéket, a kondenzátor élettartama lerövidül.
Használjon sorozatot, ha nagyobb üzemi feszültségre van szüksége, mint amit egyetlen kondenzátor képes biztosítani, vagy ha sokkal kisebb kapacitásértékre van szüksége. A nagyfeszültségű egyenáramú kapcsolatokban a soros bankok szabványosak, de mindig adjunk hozzá kiegyenlítő ellenállásokat, hogy a szivárgóáramok ne polarizálják jobban az egyik kondenzátort, mint a másikat.
Csatlakoztassa a kondenzátort az egyenirányító kimenetére. A pozitív vezetéknek a kimenet anódoldalára kell mennie, amely a terminál, és a negatív vezetéknek a katód oldalára, amely a test. Párhuzamosan adjon hozzá egy kis filmkondenzátort a nagyfrekvenciás zaj csökkentése érdekében, és tartsa kicsi a hurok területét az elektromágneses kompatibilitás érdekében.
A hosszú vezeték növeli az induktivitást, és megnövelheti a feszültségcsúcsot kapcsolás közben. Motoros alkalmazásoknál tartsa a kondenzátort a lehető legközelebb a motor kapocsdobozához. Ventilátor vagy szivattyú esetében az egy méter alatti távolság jellemző; ezen túlmenően a huzalmérő és az ólomellenállás számít.
Az elektrolit kondenzátorok elveszíthetik kapacitásukat, ha évekig feszültség nélkül tárolják. A névleges feszültség fokozatos alkalmazása, az úgynevezett reforming, helyreállíthatja az oxidréteget. Az olyan filmkondenzátorok, mint a CBB60/CBB61/CBB65, sokkal hosszabb eltarthatósággal rendelkeznek, és általában nem igényelnek átalakítást.
Igen. A legtöbb tápegységben a negatív kapocs a közös test. Ha a pozitív kivezetést a testhez, a negatív kivezetést pedig a felső oldalhoz csatlakoztatja, a kondenzátor fordított előfeszítést kap, és meghibásodhat. A vezetékezés előtt ellenőrizze a kapcsolási rajzot.
Csatlakoztassa megfelelően a polarizált kondenzátort, és tartsa be a feszültséghatárt. AC vagy motor áramkörök esetén használjon nem polarizált motorkondenzátorokat, és kövesse a régi alkatrészre nyomtatott kapcsolási rajzot. A nagyfeszültségű egyenáramú vagy tápegység áramkörökhöz adjon hozzá kiegyenlítő ellenállásokat és kisülési útvonalat. Motorjavításhoz másolja le a kapacitást, a feszültséget, a hőmérsékletet és a tűréshatárt. Várja meg, amíg a maradék feszültség csökken, és ellenőrizze a mechanikus rögzítést. A jó kapcsolat nem csak a sematikus szimbólumról szól; a vezetékről, a konzolról, a terminálról és a környezetről van szó.