¿Qué son los capacitores en serie y en paralelo y sus ejemplos?

Hay diferentes tipos de capacitores disponibles, dependiendo de la aplicación se clasifican en diferentes tipos. La conexión de estos condensadores se puede realizar de diferentes maneras que se utilizan en una variedad de aplicaciones. Las diferentes conexiones de capacitores funcionan como un solo capacitor. Entonces, la capacitancia total de este capacitor individual depende principalmente de cómo se conectan los capacitores individuales. Básicamente, hay dos tipos de conexiones simples y comunes, como la conexión en serie y la conexión en paralelo. Usando estas conexiones, se puede calcular la capacidad total. Algunas conexiones también pueden estar asociadas a conexiones de combinaciones en serie y en paralelo. Este artículo presenta una descripción general de qué son los capacitores en serie y en paralelo con sus ejemplos.

Condensadores en serie y en paralelo

Un condensador se utiliza principalmente para almacenar energía eléctrica como energía electrostática. Una vez que sea necesario actualizar más energía para almacenar capacitancia, es posible que se necesite un capacitor adecuado con mayor capacitancia. El diseño de un condensador se puede realizar utilizando dos placas de metal que se alean en paralelo y se dividen por un medio dieléctrico como mica, vidrio, cerámica, etc.

El medio dieléctrico proporciona un medio no conductor entre las dos placas e incluye una capacidad única para mantener la carga.

Una vez que se conecta una fuente de voltaje entre las placas de un capacitor, se depositan una carga +Ve en una placa y una carga -Ve en la placa siguiente. Aquí la carga total acumulada 'q' puede ser directamente proporcional a la fuente de voltaje 'V'.

q = CV

Donde 'C' es la capacitancia y su valor depende principalmente de los tamaños físicos del capacitor.

C = εA/d

Dónde

'ε' = constante dieléctrica

'A' = área efectiva de la placa

d = espacio entre dos placas.

Cuando dos o más capacitores están asociados en serie, la capacitancia total de estos capacitores es pequeña comparada con la capacitancia de un capacitor individual. De manera similar, cuando los capacitores se conectan en paralelo, la capacitancia total de los capacitores es la suma de las capacitancias de los capacitores individuales. Usando esto, se derivan las expresiones para la capacitancia total en serie y en paralelo. También se identifican las partes en serie y en paralelo en la combinación de conexiones de condensadores. Y la capacitancia efectiva se puede calcular en serie y en paralelo a través de capacitancias individuales

Condensadores en serie

Cuando varios capacitores están conectados en serie, el voltaje aplicado a través de los capacitores es 'V'. Cuando la capacitancia del capacitor es C1, C2…Cn, la capacitancia correspondiente de los capacitores cuando se conectan en serie es 'C'. El voltaje aplicado a través de los capacitores es V1, V2, V3….+Vn, en consecuencia.

Así, V = V1+V2+……..+Vn

La carga suministrada por la fuente a través de estos condensadores es 'Q', por lo que

V= Q/C, V1= Q/C1, V2= Q/C2, V3=Q/C3 y Vn = Q.Cn

Como la carga transferida en cada condensador y la corriente en toda la serie de condensadores, la combinación será la misma y se considera "Q".

Ahora la ecuación anterior de 'V' se puede escribir de la siguiente manera.

Q/C = Q/C1+Q/C2+…Q/Cn

q[1/C] = Q]1/C1+1/C2+…1/Cn]

1/C = 1/C1+1/C2+1/C3+…1/Cn

Ejemplo

Siempre que los capacitores estén conectados en serie, calcule la capacitancia de estos capacitores. La conexión en serie de condensadores se muestra a continuación. Aquí los condensadores conectados en serie son dos.

Los condensadores en la fórmula de la serie son Ctotal = C1XC2/C1+C2

Los valores de los dos capacitores son C1= 5F y C2=10F

Ctotal = 5FX10F/5F+10F

50F/15F = 3.33F

Condensadores en paralelo

A medida que aumenta la capacitancia de un capacitor, los capacitores se conectan en paralelo cuando dos placas relacionadas se conectan entre sí. La región de superposición efectiva se puede agregar a través de un espacio estable entre ellos y, por lo tanto, su valor de capacitancia igual se convierte en una capacitancia individual doble. El banco de condensadores se utiliza en diferentes industrias que utilizan condensadores en paralelo. Una vez que dos capacitores están aleados en paralelo, el voltaje 'V' a través de cada capacitor es similar, es decir, Veq = Va = Vb y la corriente 'ieq' se puede separar en dos elementos como 'ia' e 'ib'.

yo = dq/dt

Sustituye el valor de 'q' en la ecuación anterior

= d(CV)/dt

i = CdV/dt + VdC/dt

Cuando la capacitancia de un capacitor es constante, entonces

yo = CDV/dt

Aplicando KCL al circuito anterior, la ecuación será

ieq = ia+ib

ieq = Ca dVa/dt + Cb dVb/dt

Veq = Va = Vb

es decir = Ca dVeq/dt + Cb dVeq/dt => (Ca+Cb) dVeq/dt

Finalmente, podemos obtener la siguiente ecuación

es decir =Ceq dVeq/dt, aquí Ceq = Ca+Cb

Por lo tanto, una vez que se alean 'n' capacitores en paralelo, la ecuación a continuación puede dar la misma capacitancia de la conexión total, que se parece a la resistencia correspondiente de los resistores cuando se conectan en serie.

Ceq = C1+C2+C3+…+Cn

Ejemplo

Siempre que los capacitores estén conectados en paralelo, calcule la capacitancia de estos capacitores. La conexión en paralelo de los condensadores se muestra a continuación. Aquí los condensadores conectados en paralelo son dos.

Los condensadores en la fórmula paralela son Ctotal = C1+C2+C3

Los valores de dos capacitores son C1= 10F, C2=15F, C3=20F

Ctotal = 10F+15F+20F = 45F

La caída de tensión en los condensadores en serie y en paralelo variará según los valores de capacitancia individuales de los condensadores.

Ejemplos

los Ejemplos de capacitores en serie y paralelo se discuten a continuación.

Encuentre el valor de capacitancia de tres capacitores conectados en el siguiente circuito con los valores de C1 = 5 uF, C2 = 5 uF y C3 = 10 uF

Los valores de los capacitores son C1=5uF, C2=5uF y C3=10uF

El siguiente circuito se puede construir con tres condensadores, a saber, C1, C2 y C3

Cuando los capacitores C1 y C2 están conectados en serie, la capacitancia se puede calcular como

1/C = 1/C1 +1/C2

1/C= 1/5 + 1/ 5

1/C= 2/5 => 5/2 = 2,5uF

Cuando el capacitor 'C' anterior se puede conectar en paralelo con el capacitor 'C3', la capacitancia se puede calcular de la siguiente manera

C (Total) = C+ C3 = 2,5 + 10 = 12,5 microfaradios

Por lo tanto, el valor de la capacitancia se puede calcular con base en el análisis de las conexiones en serie y en paralelo en el circuito. Esto se puede observar cuando el valor de la capacitancia se reduce en la conexión en serie. En la conexión en paralelo del condensador, el valor de la capacitancia se puede aumentar. Sin embargo, a la hora de calcular la resistencia, es todo lo contrario.

Así, se trata de una descripción general de los capacitores en serie y en paralelo con ejemplos Finalmente, a partir de la información anterior, podemos concluir que al usar conexiones en serie y en paralelo de los capacitores, se puede calcular la capacitancia. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la unidad de un capacitor?