Jos kondensaattori on polarisoitu, positiivisen johdon on kytkettävä piirin korkeamman potentiaalin puolelle. Jos se on polaroimaton, suuntauksella ei ole väliä napaisuuden kannalta, mutta jännite- ja kapasitanssiarvot ratkaisevat silti, toimiiko piiri. Yksivaiheisessa vaihtovirtamoottorissa kondensaattori menee apukäämitysreitille joko käyntikondensaattorina, joka pysyy jännitteisenä, tai käynnistyskondensaattorina, joka putoaa moottorin saavuttaessa nopeuden. Kolme käytännön kysymystä ovat aina samat: mikä on piirityyppi, mitä työtä kondensaattori tekee ja mitkä ovat osaan painetut jännite- ja kapasitanssiarvot.
Yleisin aloittelijan virhe on elektrolyyttikondensaattorin käyttö vaihtovirtajohdossa. Tätä osaa ei ole rakennettu käänteisjännitteelle, ja se epäonnistuu nopeasti. Toiseksi yleisin virhe on kytkentämuuntimen aaltoiluvirran tai aaltojännitteen huomioimatta jättäminen. Alla olevissa kappaleissa opastetaan kondensaattoreiden kytkeminen sarjaan, rinnakkain, sekaryhmiin, DC-suodattimiin ja AC-moottoripiireihin reaalilukujen ja esimerkkiskenaarioiden avulla. AC kondensaattori
Polarisoidut kondensaattorit ovat yleensä alumiinielektrolyytti- tai tantaalityyppejä. Negatiivinen johto on merkitty värinauhalla, miinusmerkillä tai raidalla hihan sivuun. Läpireikäisissä elektrolyyttikondensaattoreissa pidempi johto on yleensä positiivinen. Pinta-asennettavissa elektrolyytissä ylämerkintä on kiinteä musta tai valkoinen puoliympyrä, joka osoittaa positiiviseen napaan, kun taas kotelon toisessa osassa voi olla sisennys. Säteittäisissä johtokomponenteissa muovikotelossa on usein miinusmerkki yhden johdon vieressä.
Alumiinielektrolyyttikondensaattoreissa, joiden jännite on yli 100 V, purkissa on joskus uurrettu yläosa, jossa on paineilmaaukko. Tämä tuuletusaukko ei ole napaisuusmerkki; se on suojassa sisäisiltä painevaurioilta. Älä käytä tuuletusaukkoa suuntaoppaana.
Polarisoimattomia kondensaattoreita ovat CBB60, CBB61, CBB65, CBB80 ja keraamiset kondensaattorit. Niillä ei ole positiivista tai negatiivista merkintää. Jos näet kaksi identtistä johtoa ilman napaisuusraitaa, kondensaattori voidaan kytkeä kumpaan tahansa suuntaan. Suuntauksella on kuitenkin edelleen merkitystä fysikaalisessa mielessä: liittimet voivat olla erimuotoisia, ja joissakin moottorikondensaattoreissa käytetään tiettyyn pistorasiaan sopivia välilevyjä. Yhdistä aina liittimen koko ja terän leveys.
Kun asetat kondensaattoreita sarjaan, kokonaiskapasitanssi on aina pienempi kuin merkkijonon pienin kondensaattori . Kahden kondensaattorin kaava on:
C yhteensä = (C1 × C2) / (C1 C2)
Kolmelle tai useammalle kondensaattorille hallitseva kaava on:
1/C yhteensä = 1/C11/C21/C3
Syy tulee latauksen fysiikasta. Sarjajonossa jokainen kondensaattori tallentaa saman määrän varausta Q. Kondensaattorin jännite on V = Q / C. Jos kytket 10 uF:n ja 10 uF:n kondensaattorin sarjaan, kokonaiskapasitanssi on 5 uF, ei 20 uF. Parin nimellisjännite on enintään 2 × yhden kondensaattorin nimellisjännite, mikäli jännitteet tasapainotetaan tasausvastuksilla.
Oletetaan, että sinulla on kaksi 100 uF:n kondensaattoria, joista kummankin nimellisjännite on 50 V. Jos kytket ne sarjaan, kokonaiskapasitanssi on 50 uF ja kokonaisjännite on noin 100 V. Elektrolyyttikondensaattoreissa on kuitenkin erilaiset vuotovirrat. Kondensaattori, jolla on pienempi vuotovirta, hyväksyy enemmän jännitettä ja voi epäonnistua. Käytännössä jokaisen kondensaattorin rinnalle tulisi sijoittaa 220 kΩ 1 W vastus. Tämä pakottaa jännitteenjaon pysymään suunnilleen samana, varsinkin jos kondensaattorin toleranssit ovat noin ±20 %.
Turvallinen sarjakytkentä näyttää siis tältä: kondensaattori C1 vastuksella R1 rinnakkain, kondensaattori C2 vastuksella R2 rinnakkain ja kytke sitten kaksi ryhmää sarjaan. Vastusten tulee olla samanarvoisia ja niiden maksimitehohäviön tulee olla riittävä käyttöjännitteelle.
| Parametri | Yksi kondensaattori | Kaksi sarjassa |
|---|---|---|
| Kapasitanssi | 100 uF | 50 uF |
| Nimellisjännite | 50 V | ≈ 100 V |
| Varastoitu energia täydellä jännitteellä | 0,125 J | 0,25 J |
Rinnakkaiskytkentä on sarjan vastakohta. Kokonaiskapasitanssi on jokaisen kondensaattorin summa. Kaava on yksinkertainen:
C yhteensä = C1 C2 C3
Jokainen kondensaattori näkee saman jännitteen. Tämä tarkoittaa, että sinun on valittava kondensaattorit, joiden yksilöllinen nimellisjännite on korkeampi kuin piirin maksimijännite. Käyttämällä kahta 10 uF 16 V kondensaattoria rinnakkain saat 20 uF 16 V jännitteellä. Tämä on yleistä pienjännitetason tasavirtalähteissä, joissa tarvitaan parempaa matalataajuisen aaltoilun vaimennusta.
Digitaalisissa piireissä 100 nF:n keraaminen kondensaattori suodattaa korkeataajuista kohinaa, kun taas 10 uF:n elektrolyytti- tai tantaalikondensaattori absorboi matalataajuisia kuormitustransientteja. Molemmat on kytketty rinnan VCC:n ja maan väliin. Asettelulla on enemmän merkitystä kuin kapasitanssiarvolla: pidä maadoittuminen lyhyenä ja aseta pieni kondensaattori lähimmäksi IC-virtanastaa.
Jos kytket rinnan kaksi kondensaattoria, joilla on hyvin erilainen vastaava sarjavastus, virta jakautuu impedanssin mukaan sillä taajuudella, jota yrität suodattaa. Matala ESR-keramiikka voi kuljettaa enemmän korkeataajuista virtaa kuin elektrolyytti. Se on normaalia eikä vika. Älä kuitenkaan sekoita polarisoitua elektrolyyttiä ja polarisoitua tantaalia ilman pätevää suunnittelutarkastusta, koska käänteinen transientti voi laukaista vaarallisen vian.
Aloitat ratkaisemalla rinnakkaislohkon ja käsittelet sitten sitä yhtenä kondensaattorina sarja- tai rinnakkaislaskennassa. Sekaverkot näkyvät, kun tarvitset kapasitanssiarvon, joka ei ole saatavilla vakionimellisosana.
Kuvittele, että tarvitset 4,7 uF:n kondensaattorin, joka on mitoitettu 600 V DC:lle, mutta sinulla on vain neljä 4,7 uF:n kondensaattoria, joiden nimellisarvo on 300 V DC. Laitat kaksi kondensaattoria sarjaan saadaksesi 2,35 uF 600 V:lla. Laita sitten kaksi näistä sarjaryhmistä rinnakkain. Tuloksena on 4,7 uF 600 V:lla. Tätä tekniikkaa käytetään keskitehoisissa LED-ajureissa ja teollisuusvirtalähteissä.
| Alaryhmä | Kapasitanssi | Jänniteluokitus |
|---|---|---|
| Yksi sarjapari | 2,35 uF | 600 V |
| Kaksi paria rinnakkain | 4,7 uF | 600 V |
DC-lähdettä varten kytke elektrolyyttikondensaattorin positiivinen napa VCC-kiskoon. Liitä negatiivinen napa maahan tai matalan puolen kiskoon. Jos piiri on täysaaltotasasuunnattu syöttö, käytä 470 uF - 4700 uF elektrolyyttiä lähdön poikki ja aseta 100 nF keramiikka rinnakkain korkeataajuuksisen kytkentäkohinaa varten.
Aikavakio τ (tau) on R × C. Yhden aikavakion jälkeen kondensaattorin yli oleva jännite on 63,2 % syöttöjännitteestä. Viiden aikavakion jälkeen se on 99,3 %. Tätä periaatetta käytetään luomaan viivepiirejä, debounce-piirejä ja jopa yksinkertaisia ajastimia.
Jos kytket kondensaattorin suoraan tasavirtalähteeseen, latausvirtaa rajoittavat vain lähteen impedanssi ja kondensaattorin ESR. Se voi olla valtava muutaman mikrosekunnin ajan. Monissa teholähteissä pieni vastus tai kytkentätermistori asetetaan sarjaan virran rajoittamiseksi.
| Aikavakio | Jännite kondensaattorin yli |
|---|---|
| 1 τ | 63,2 % |
| 2 τ | 86,5 % |
| 3 τ | 95,0 % |
| 5 τ | 99,3 % |
Useimmat kotitalouksien ja teollisuuden AC-moottorit käyttävät kondensaattoria vaihesiirron luomiseksi apukäämiin. Tämä vaihesiirto tuottaa pyörivän magneettikentän, jotta moottori voi käynnistyä ja käydä määrättyyn suuntaan. Kytkentä on aina AC-linjan tai käämin yhden osan poikki, riippuen siitä onko kyseessä käynnistyskondensaattori vai käyntikondensaattori.
PSC-moottorissa käyntikondensaattori on kytketty sarjaan apukäämin kanssa. Tämä haara kytketään sitten rinnan pääkäämin kanssa. Moottori on kytketty virtalähteeseen. Kondensaattori pysyy piirissä aina kun moottori on käynnissä. CBB60 ja CBB61 kondensaattorit ovat tyypillisiä täällä. 220 V pesukoneen moottori saattaa käyttää 4 uF - 6 uF käyntikondensaattoria. Vesipumpun moottori saattaa käyttää 10 uF - 15 uF yksikköä.
Käynnistyskondensaattori on kapasitanssiltaan suurempi, yleensä 20 uF - 300 uF. Se on kytketty rinnan käyntikondensaattorihaaran kanssa käynnistysjakson aikana. Keskipakokytkin tai potentiaalirele avautuu, kun moottori on saavuttanut noin 75 % täydestä nopeudesta, mikä pudottaa käynnistyskondensaattorin. Jos kytkin jää kiinni, kondensaattori saattaa ylikuumentua.
Ilmastointilaitteiden kompressorimoottoreissa CBB65-kondensaattorit ovat hyvin yleisiä. 220 V:n kompressorissa käytetään usein 450 V vaihtovirtaa, 30 uF CBB65. Kotelo on alumiinia, ja se voi sisältää vastuksen, joka auttaa purkamaan jäännösvarauksen virran katkaisun jälkeen.
| Sovellus | Tyypillinen kapasitanssi | Tyypillinen jännite | Kondensaattorin tyyppi |
|---|---|---|---|
| Pyykinpesukoneen moottori | 4 uF - 6 uF | 450 V AC | CBB60 |
| Vesipumpun moottori | 10 uF - 15 uF | 450 V AC | CBB60 |
| AC kompressori | 25 uF - 60 uF | 450 V AC | CBB65 |
| Katto- tai poistotuuletin | 1 uF - 3,5 uF | 450 V AC | CBB61 |
Sähkösymboli on vain puolet työstä. Mekaanisen liitännän laatu ratkaisee kondensaattorin kestävyyden. Lyijykondensaattorien tapauksessa irrota jokaisesta johdosta noin 5 mm eristystä, aseta johdin sisäkkäin langan kanssa, kuumenna 2-3 sekuntia 25-40 W juotosraudalla ja anna liitoksen jäähtyä liikkumatta. Kylmä liitos voi aiheuttaa kipinöintiä ja ajoittaisia vikoja, joita on erittäin vaikea jäljittää.
4,8 mm:n tai 6,3 mm:n liittimillä varustetut kondensaattorit kiinnitetään usein kannattimeen ja kytketään naarasliittimiin. Liittimen tulee olla 105°C tai korkeampi, koska sisällä oleva moottori voi olla kuuma. Käytä tärinää varten kaapeliholkkia ja kiinnitysklipsiä, jotta pistoke ei pääse löystymään moottorin käynnistys- ja pysäytysjaksojen aikana.
Vesipumpun tai jääkaapin kompressorin kondensaattori ei saa roikkua vapaasti. Kiinnitä se hihnalla tai kannattimella jäykkään runkoon. Lyhennä johtimia tai terän johtimia ja lisää vedonpoisto kaapelin sisääntulokohtaan. Jos kondensaattori liikkuu napoihinsa nähden, liitäntä lopulta väsyy ja murtuu.
Nyrkkisääntönä käyttöjännitteen valinnassa on käyttää vähintään 1,25-1,5 kertaa järjestelmän enimmäisjännite . Tästä syystä 220 V AC moottorille 450 V kondensaattorit ovat oletusvalinta. Marginaali vaimentaa syöttöjännitteet, muuntajan kuormituksen vaihtelut ja linjapiikit.
Ne on merkitty kirjainkoodilla: J on ±5 %, K on ±10 %, M on ±20 %. Moottorikäyttöisissä piireissä ±5 % kondensaattori on käytännössä turvallinen raja. ±10 % saattaa silti toimia monissa puhaltimissa ja pienissä moottoreissa. Jos ostat halvan kondensaattorin, jossa on vain 10 uF ilman toleranssia, se voi itse asiassa olla 8 uF tai 12 uF. Tämä ero voi aiheuttaa moottorin ylikuumenemisen tai epäonnistumisen käynnistymisen.
Sama koskee lämpötilaluokkaa. Tavallinen 85 °C:n kondensaattori ei välttämättä riitä suljetussa moottoritilassa. 105 °C:n muunnelmia tarvitaan usein, kun moottorin kotelo käy kuumana. Jotta ulkopumppujen käyttöikä olisi pitkä, valitse kondensaattori, joka on mitoitettu kestämään korkeaa ympäristön lämpötilaa ja joka odottaa pidempään suunniteltua käyttöikää.
| Koodi | Toleranssi | Tyypillinen riski moottorijohdoissa |
|---|---|---|
| J | ±5% | Pieni riski, suositeltava |
| K | ±10% | Keskiriski, moottori voi käydä hieman hitaammin tai käyttää enemmän virtaa |
| M | ±20% | Suuri riski, ei sovellu tarkkuussovelluksiin |
Voit aina aloittaa moottorin kuormitusvirrasta. Yksivaiheisessa moottorissa, joka ottaa 2 A 220 V:n jännitteestä, käyntikondensaattorin arvo putoaa usein välillä 3 uF - 8 uF napojen lukumäärästä ja käämien rakenteesta riippuen. Tämä ei ole tarkka kaava jokaiselle moottorille; tarkan arvon määrittää moottorin suunnittelija. Mutta jos olet vaihtamassa kondensaattoria, turvallisin neuvo on lukea vanha osa ja valita sama kapasitanssi ja jännite.
DC-viivepiirissä laskenta on suora. Oletetaan, että haluat 5 sekunnin viiveen 10 kΩ vastuksella. Kaava tuottaa C = τ / R = 5 / 10000 = 0,0005 F tai 500 uF. Käytännössä käyttäisit 470 uF tai 1000 uF elektrolyyttiä ja tarkistaisit todellisen ajoituksen. Ajastimen kynnysjännite riippuu käyttämästäsi IC:stä tai transistorista. NE555-ajastimessa kynnys on noin 2/3 VCC:stä, joten kaava muuttuu hieman.
Ennen kuin kosketat kondensaattoria tai muutat sitä, sen liittimien jännite on mitattava yleismittarilla. Yksinkertainen 10 kΩ vastus voidaan sijoittaa liittimiin viidelle aikavakiolle. 100 uF:n kondensaattorilla purkausaika 10 kΩ:n läpi on noin 5 sekuntia. Mutta jos käsittelet suuria teollisuuskondensaattoreita, joiden jännite on 400 V tai suurempi, käytä erityistä purkaustyökalua, jolla on oikea vastusteho.
Alla oleva lista perustuu palvelukeskuksen kokemuksiin. Mikä tahansa näistä riittää aiheuttamaan kondensaattorin vioittumisen muutamassa päivässä.
Kondensaattorin vikaantuessa yleisiä näkyviä merkkejä ovat pullistunut yläosa, vuotanut elektrolyytti, rikkinäinen muovietuosa tai sulanut holkki. Moottoripiirissä tyypillinen vikatila on, että moottori humisee, mutta ei pyöri ja laukaisee sitten katkaisijan.
Kun kytket kondensaattorin tasavirtalähteeseen, jännite ei voi hypätä välittömästi. Kytkimen sulkeutuessa kondensaattori toimii kuin oikosulku. Virta on V_supply jaettuna vastuksella tai lähdeimpedanssilla. Sitten jännite muodostuu yhtälön V(t) = V_syöttö × (1 − e^(−t/RC)) mukaisesti. Jos 100 uF:n kondensaattori kytketään 12 V:n syöttöön 1 kΩ:n vastuksen kautta, aikavakio on 0,1 sekuntia. 0,1 sekunnissa kondensaattori saavuttaa noin 7,58 V. 0,5 sekunnissa se saavuttaa lähes 11,92 V.
Ihanteellisella jännitelähteellä on nollaimpedanssi. Ihanteellisella kondensaattorilla on nollaresistanssi. Jos liität ne suoraan, matemaattinen virta on ääretön. Todellisessa maailmassa väyläjohtimen resistanssi, kondensaattori ESR ja lähteen impedanssi rajoittavat virtaa. Mutta laboratoriossa jättimäinen elektrolyyttikondensaattori voi hitsata johtimet tai vahingoittaa testisyöttöä. Aseta aina pieni virranrajoitin tai vastus sarjaan, kun kokeilet suuria pankkeja.
Etsi miinusmerkkiä, värillistä nauhaa, nuolta tai pidempää johdinta. Jos mitään niistä ei ole, käsittele kondensaattoria polarisoimattomana, ellei osanumerossa toisin mainita. Elektrolyyttikondensaattorit ovat lähes aina polarisoituja, kun taas keraamiset ja kalvokondensaattorit ovat polarisoimattomia.
Polarisoidussa elektrolyyttikondensaattorissa käänteinen jännite aiheuttaa oksidikerroksen hajoamisen, jolloin syntyy kaasua ja lämpöä. Kondensaattori voi pullistua, poistaa savua tai jopa rikkoutua. Vika tapahtuu usein millisekunnissa, jos jännite on riittävän korkea. 220 V:n elektrolyytin kytkeminen vaihtovirtajohtoon on melkein sama kuin käänteisen napaisuuden testin tekeminen, koska aaltomuoto kääntää suuntaa puolijakson välein.
Kyllä, mutta vastusrajoituksella. Suora kytkentä tarkoittaa, että latausvirran määrää vain loisvastus. Tämä voi olla hyväksyttävää pienvirtatestissä pienellä lähteellä, mutta sitä ei koskaan suositella huoltoon tai teollisuushuoltoon. Pehmennä latausnopeutta käyttämällä vastusta, syöttörajoitinta tai kelaa.
Ei. Sarjassa olevat vastukset lisäävät suoraan, mutta sarjassa olevat kondensaattorit noudattavat vastavuoroista sääntöä. Kokonaiskapasitanssi on aina pienempi kuin pienin yksittäinen arvo. Vastuksia lisäämällä saadaan suurempi R; kondensaattoreita lisätään pienemmäksi C: ksi.
Yksinkertaisin tapa on kopioida alkuperäinen kondensaattorin arvo. 220 V:n yksivaihemoottorissa käyntikondensaattori on usein välillä 1,5 uF - 15 uF, kun taas käynnistyskondensaattori on tyypillisesti 20 uF - 100 uF. Tarkka arvo tulee moottorin käämityksen rakenteesta ja kuorman vääntömomentin ominaisuuksista. Jos sinulla on käynnistysvaikeuksia, lisää käynnistyskapasitanssia; jos moottori ylikuumenee käydessään, vähennä käyntikapasitanssia tai tarkista jännite.
Voit, mutta moottori käyttäytyy eri tavalla. Suurempi käyntikapasitanssi nostaa apukäämin virtaa, mikä voi tuottaa enemmän käynnistysmomenttia, mutta myös enemmän lämpöä. Pienempi kapasitanssi vähentää vääntömomenttia. Puhaltimissa 0,5 uF:n ero ei yleensä ole kriittinen; suljetussa kompressorissa se voi vaikuttaa lämpösuojaukseen.
Se on suurin jatkuva jännite, joka tulisi käyttää sen liittimiin. Tämän arvosanan ylittäminen aiheuttaa ääritapauksissa dielektrisen ja sisäisten valokaarien nopeampaa vanhenemista. AC-kondensaattorien arvoksi kirjoitetaan usein 450 V AC; et voi käyttää 450 V DC elektrolyyttiä samassa paikassa.
Kyllä. Vaikka aiot kytkeä sen samaan piiriin uudelleen, jäännösvaraus voi aiheuttaa kipinän. Aseta 1 kΩ - 10 kΩ vastus liittimiin muutamaksi sekunniksi. Käytä korkeajännitteisille kondensaattoreille suljettua purkaustyökalua ja tarkista yleismittarilla.
Yleisimmät syyt ovat suuri aaltoiluvirta, ylijännite, käänteinen napaisuus tai viallinen käynnistyskytkin. Tarkista moottorissa myös kondensaattorin jännite, kun moottori on käynnissä. Jos se ylittää nimellisarvon, kondensaattorin käyttöikä lyhenee.
Käytä sarjaa, kun tarvitset korkeamman käyttöjännitteen kuin mikään yksittäinen kondensaattori voi tarjota, tai kun tarvitset paljon pienemmän kapasitanssiarvon. Korkeajännitteisissä DC-linkeissä sarjapankit ovat vakiona, mutta niihin on aina lisättävä tasapainotusvastuksia, jotta vuotovirrat eivät polarisoi yhtä kondensaattoria enemmän kuin toista.
Liitä kondensaattori tasasuuntaajan lähtöön. Positiivisen johdon tulee mennä lähdön anodipuolelle, joka on liitin, ja negatiivisen johtimen katodipuolelle, joka on maa. Lisää rinnakkain pieni filmikondensaattori vähentääksesi suurtaajuista kohinaa ja pidä silmukka-alue pienenä sähkömagneettisen yhteensopivuuden varmistamiseksi.
Pitkä johto lisää induktanssia ja voi nostaa jännitepiikkiä kytkennän aikana. Moottorisovelluksissa pidä kondensaattori mahdollisimman lähellä moottorin liitäntäkoteloa. Tuulettimelle tai pumpulle alle metrin etäisyys on tyypillinen; Tämän lisäksi langan mittarilla ja lyijyn resistanssilla on merkitystä.
Elektrolyyttikondensaattorit voivat menettää kapasitanssinsa, jos niitä säilytetään vuosia ilman jännitettä. Nimellisjännitteen asteittainen lisääminen, jota kutsutaan reformoimiseksi, voi palauttaa oksidikerroksen. Kalvokondensaattoreiden, kuten CBB60/CBB61/CBB65, säilyvyysaika on paljon pidempi, eikä niitä yleensä tarvitse uudistaa.
Kyllä. Useimmissa virtalähdemalleissa negatiivinen napa on yhteinen maa. Jos liität positiivisen navan maahan ja negatiivisen liittimen yläpuolelle, kondensaattori on käänteinen esijännite ja saattaa epäonnistua. Tarkista kaavio ennen johdotusta.
Kytke polarisoitu kondensaattori oikein ja noudata jänniterajaa. Käytä vaihtovirta- tai moottoripiireissä polaroimattomia moottorikondensaattoreita ja noudata vanhaan osaan painettua kytkentäkaaviota. Lisää suurjännitteisille tasavirta- tai tehonsyöttöpiireille tasapainotusvastukset ja purkausreitti. Kopioi moottorin korjausta varten kapasitanssi, jännite, lämpötila ja toleranssi. Odota, että jäännösjännite laskee, ja tarkista mekaaninen kiinnitys. Hyvä yhteys ei ole vain kaaviokuva; kyse on johdosta, kiinnikkeestä, liittimestä ja ympäristöstä.