Als een condensator gepolariseerd is, moet de positieve draad worden aangesloten op de hogere potentiaalzijde van het circuit. Als het niet-gepolariseerd is, doet de oriëntatie er niet toe voor de polariteit, maar de spannings- en capaciteitswaarden bepalen nog steeds of het circuit werkt. Bij een enkelfasige wisselstroommotor gaat de condensator naar het hulpwikkelingspad, hetzij als bedrijfscondensator die bekrachtigd blijft, hetzij als startcondensator die uitvalt nadat de motor op snelheid is gekomen. De drie praktische vragen zijn altijd hetzelfde: wat is het circuittype, welke taak doet de condensator en wat zijn de spannings- en capaciteitswaarden die op het onderdeel zijn afgedrukt.
De meest voorkomende beginnersfout is het gebruik van een elektrolytische condensator op een AC-lijn. Dat onderdeel is niet gebouwd voor sperspanning en zal snel defect raken. De tweede meest voorkomende fout is het negeren van de rimpelstroom of de overspanning in een schakelende omvormer. In de onderstaande paragrafen wordt uitgelegd hoe u condensatoren in serie, parallel, gemengde groepen, DC-filters en AC-motorcircuits kunt aansluiten, met reële getallen en voorbeeldscenario's. AC-condensator
Gepolariseerde condensatoren zijn meestal van het aluminium-elektrolytische of tantaaltype. De negatieve draad is gemarkeerd met een gekleurde band, een minteken of een streep op de zijkant van de hoes. Bij elektrolytische condensatoren met doorlopende gaten is de langere draad meestal positief. Bij elektrolyten voor opbouwmontage is de bovenste markering een effen zwarte of witte halve cirkel die naar de positieve pool wijst, terwijl de andere helft van de behuizing mogelijk een inkeping heeft. Bij radiale kabelcomponenten is de kunststof behuizing vaak voorzien van een minteken naast één kabel.
Voor aluminium elektrolytische condensatoren met een vermogen van meer dan 100 V heeft de bus soms een geribbelde bovenkant met een drukontluchting. Die ventilatieopening is geen polariteitsmarkering; het is er om te beschermen tegen interne drukschade. Gebruik de ventilatieopening niet als richtingsgeleider.
Niet-gepolariseerde condensatoren omvatten CBB60, CBB61, CBB65, CBB80 en keramische condensatoren. Ze hebben geen positieve of negatieve markering. Als u twee identieke kabels ziet zonder polariteitsstreep, kan de condensator in beide richtingen worden aangesloten. De oriëntatie is echter nog steeds van belang in fysieke zin: de aansluitingen kunnen verschillende vormen hebben, en sommige motorcondensatoren gebruiken insteekbladen die in een specifieke aansluiting passen. Zorg er altijd voor dat de connectorgrootte en de bladbreedte overeenkomen.
Wanneer u condensatoren in serie plaatst, is de totale capaciteit altijd kleiner dan de kleinste condensator in de string . De formule voor twee condensatoren is:
C totaal = (C1 × C2) / (C1 C2)
Voor drie of meer condensatoren is de geldende formule:
1 / C totaal = 1 / C1 1 / C2 1 / C3
De reden komt voort uit de fysica van lading. In een seriereeks slaat elke condensator dezelfde hoeveelheid lading Q op. De spanning over een condensator is V = Q / C. Als je een condensator van 10 uF en een condensator van 10 uF in serie aansluit, is de totale capaciteit 5 uF, niet 20 uF. De nominale spanning van het paar is maximaal 2 x de nominale spanning van één condensator, op voorwaarde dat u de spanningen in evenwicht brengt met vereffeningsweerstanden.
Stel dat u twee condensatoren van 100 uF hebt, elk met een vermogen van 50 V. Als u ze in serie aansluit, is de totale capaciteit 50 uF en de totale spanning ongeveer 100 V. Elektrolytische condensatoren hebben echter verschillende lekstromen. De condensator met een kleinere lekstroom accepteert meer spanning en kan defect raken. In de praktijk moet u aan elke condensator een weerstand van 220 kΩ en 1 W parallel plaatsen. Dat dwingt de spanningsverdeling om ongeveer gelijk te blijven, vooral als de condensatortoleranties rond ± 20% liggen.
Een veilige serieschakeling ziet er dus als volgt uit: condensator C1 met weerstand R1 parallel, condensator C2 met weerstand R2 parallel, en sluit vervolgens de twee groepen in serie. De weerstanden moeten een vergelijkbare waarde hebben en hun maximale vermogensdissipatie moet voldoende zijn voor de werkspanning.
| Parameter | Enkele condensator | Twee in serie |
|---|---|---|
| Capaciteit | 100 uF | 50 uF |
| Nominale spanning | 50 V | ≈ 100 V |
| Opgeslagen energie op volledige spanning | 0,125 J | 0,25 J |
Parallelle verbinding is het tegenovergestelde van serie. De totale capaciteit is de som van elke condensator. De formule is eenvoudig:
C totaal = C1 C2 C3
Elke condensator ziet dezelfde spanning. Dat betekent dat u condensatoren moet kiezen waarvan de individuele nominale spanning hoger is dan de maximale spanning in het circuit. Als u twee 10 uF 16 V-condensatoren parallel gebruikt, krijgt u 20 uF bij 16 V. Dit is gebruikelijk bij gelijkstroomvoedingen met lage spanning, waarbij u een betere verzwakking van de laagfrequente rimpel nodig heeft.
In digitale circuits filtert een keramische condensator van 100 nF hoogfrequente ruis, terwijl een elektrolytische of tantaalcondensator van 10 uF laagfrequente belastingstransiënten absorbeert. Beide zijn parallel verbonden tussen VCC en aarde. De lay-out is belangrijker dan de capaciteitswaarde: houd de aardretour kort en plaats de kleine condensator het dichtst bij de IC-voedingspin.
Als u twee condensatoren met een zeer verschillende equivalente serieweerstand parallel aansluit, splitst de stroom zich op basis van de impedantie bij de frequentie die u probeert te filteren. Een keramiek met een lage ESR kan meer hoogfrequente stroom transporteren dan een elektrolytisch materiaal. Dat is normaal en geen fout. Maar meng geen gepolariseerd elektrolytisch materiaal en een gepolariseerd tantaal zonder een gekwalificeerde ontwerpcontrole, omdat een omgekeerde transiënt een gevaarlijke storing kan veroorzaken.
Je begint met het oplossen van het parallelle blok en behandelt dat blok vervolgens als een enkele condensator in de serie- of parallelle berekening. Gemengde netwerken verschijnen wanneer u een capaciteitswaarde nodig heeft die niet beschikbaar is als standaard onderdeel.
Stel je voor dat je een condensator van 4,7 uF met een vermogen van 600 V DC nodig hebt, maar je hebt slechts vier condensatoren van 4,7 uF met een vermogen van 300 V DC. Je zet twee condensatoren in serie om 2,35 uF te krijgen bij 600 V. Zet dan twee van die seriegroepen parallel. Het resultaat is 4,7 uF bij 600 V. Deze techniek wordt gebruikt in LED-drivers met gemiddeld vermogen en industriële voedingen.
| Subgroep | Capaciteit | Spanningswaarde |
|---|---|---|
| Eén seriepaar | 2,35 uF | 600 V |
| Twee paren parallel | 4,7 uF | 600 V |
Voor een gelijkstroombron sluit u de positieve pool van een elektrolytische condensator aan op de VCC-rail. Sluit de negatieve pool aan op aarde of op de lage zijrail. Als het circuit een dubbelfasige gelijkgerichte voeding is, gebruik dan een elektrolyt van 470 uF tot 4700 uF over de uitgang en plaats een keramiek van 100 nF parallel voor hoogfrequente schakelruis.
De tijdconstante τ (tau) is R × C. Na één tijdconstante is de spanning over de condensator 63,2% van de voedingsspanning. Na vijf tijdconstanten is dit 99,3%. Dit principe wordt gebruikt om vertragingscircuits, debouncecircuits en zelfs eenvoudige timers te creëren.
Als u een condensator rechtstreeks op een gelijkstroombron aansluit, wordt de laadstroom alleen beperkt door de bronimpedantie en de ESR van de condensator. Dat kan enorm zijn voor een paar microseconden. Bij veel voedingen wordt een kleine weerstand of een inschakelthermistor in serie geplaatst om de stroom te beperken.
| Tijdconstante | Spanning over condensator |
|---|---|
| 1 τ | 63,2% |
| 2 τ | 86,5% |
| 3 τ | 95,0% |
| 5 τ | 99,3% |
De meeste huishoudelijke en industriële wisselstroommotoren gebruiken een condensator om een faseverschuiving in de hulpwikkeling te creëren. Die faseverschuiving produceert een roterend magnetisch veld, zodat de motor in een bepaalde richting kan starten en draaien. De verbinding vindt altijd plaats over de AC-lijn of over één deel van de wikkeling, afhankelijk van of het een startcondensator of een bedrijfscondensator is.
Bij een PSC-motor is de bedrijfscondensator in serie geschakeld met de hulpwikkeling. Deze tak wordt dan parallel geschakeld met de hoofdwikkeling. De motor is aangesloten op de stroombron. De condensator blijft in het circuit zolang de motor draait. CBB60- en CBB61-condensatoren zijn hier typisch. Een wasmachinemotor van 220 V kan een bedrijfscondensator van 4 uF tot 6 uF gebruiken. Een waterpompmotor kan een eenheid van 10 uF tot 15 uF gebruiken.
Een startcondensator heeft een grotere capaciteit, meestal van 20 uF tot 300 uF. Het is tijdens de startperiode parallel verbonden met de bedrijfscondensatortak. Een centrifugaalschakelaar of potentieel relais gaat open nadat de motor ongeveer 75% van de volle snelheid heeft bereikt, waardoor de startcondensator eruit valt. Als de schakelaar blijft hangen, kan de condensator oververhit raken.
In compressormotoren van airconditioning zijn CBB65-condensatoren heel gebruikelijk. Een 450V AC nominaal 30 uF CBB65 wordt vaak gebruikt op een 220V-compressor. De behuizing is van aluminium en kan een weerstand bevatten om de resterende lading te helpen ontladen nadat de stroom is uitgeschakeld.
| Toepassing | Typische capaciteit | Typische spanning | Type condensator |
|---|---|---|---|
| Wasmachine motor | 4 uF tot 6 uF | 450 V AC | CBB60 |
| Waterpompmotor | 10 uF tot 15 uF | 450 V AC | CBB60 |
| AC-compressor | 25 uF tot 60 uF | 450 V AC | CBB65 |
| Plafond- of afzuigventilator | 1 uF tot 3,5 uF | 450 V AC | CBB61 |
Het elektrische symbool is slechts de helft van het werk. De mechanische verbindingskwaliteit bepaalt of de condensator lang meegaat. Bij loodcondensatoren verwijdert u ongeveer 5 mm isolatie van elke draad, nestt u de geleider in de draad, brengt u gedurende twee tot drie seconden warmte aan met een soldeerbout van 25 W tot 40 W en laat u de verbinding afkoelen zonder te bewegen. Een koude verbinding kan vonken en periodieke storingen veroorzaken die zeer moeilijk te traceren zijn.
Condensatoren met aansluitingen van 4,8 mm of 6,3 mm worden vaak in een beugel bevestigd en op bijpassende vrouwelijke connectoren aangesloten. De connector moet geschikt zijn voor temperaturen van 105 °C of hoger, omdat de motor binnenin heet kan zijn. Gebruik een kabelmof voor trillingen en een borgclip zodat de stekker niet los kan glijden tijdens het starten en stoppen van de motor.
Bij een waterpomp of koelkastcompressor mag de condensator niet vrij hangen. Bevestig hem met een riem of beugel aan een stevig frame. Kort de kabels of mesdraden in en zorg voor trekontlasting bij het kabelingangspunt. Als de condensator ten opzichte van de aansluitingen beweegt, zal de verbinding uiteindelijk vermoeien en breken.
De vuistregel voor het selecteren van een werkspanning is om minimaal te gebruiken 1,25 tot 1,5 keer de maximale systeemspanning . Voor een 220V AC-motor zijn daarom 450V-condensatoren de standaardkeuze. De marge absorbeert inschakelpieken, schommelingen in de belasting van de transformator en lijnpieken.
Ze zijn gemarkeerd met een lettercode: J is ±5%, K is ±10%, M is ±20%. In motorcircuits is een condensator van ±5% de praktische veilige limiet. Voor veel ventilatoren en kleine motoren kan een ±10% nog steeds werken. Als u een goedkope condensator koopt die zonder tolerantie slechts 10 uF aangeeft, kan deze in werkelijkheid 8 uF of 12 uF zijn. Dat verschil kan ertoe leiden dat een motor oververhit raakt of niet start.
Hetzelfde geldt voor de temperatuurklasse. Een standaardcondensator van 85°C is mogelijk niet voldoende in een afgesloten motorcompartiment. Varianten van 105°C zijn vaak nodig als het motorhuis heet wordt. Voor een lange levensduur in buitenpompinstallaties kiest u een condensator die geschikt is voor hoge omgevingstemperaturen en een langere ontwerplevensduur verwacht.
| Codeer | Tolerantie | Typisch risico bij motorbedrading |
|---|---|---|
| J | ±5% | Laag risico, aanbevolen |
| K | ±10% | Middelmatig risico, de motor kan iets langzamer draaien of meer stroom trekken |
| M | ±20% | Hoog risico, ongeschikt voor precisietoepassingen |
Je kunt altijd beginnen met de belastingsstroom van de motor. Voor een eenfasige motor die 2 A trekt uit een 220V-voeding, ligt de waarde van de bedrijfscondensator vaak tussen 3 uF en 8 uF, afhankelijk van het aantal polen en het ontwerp van de wikkeling. Dat is niet voor elke motor een precieze formule; de exacte waarde wordt toegekend door de motorontwerper. Maar als u een condensator vervangt, is het veiligste advies om het oude onderdeel te lezen en dezelfde capaciteit en spanning te selecteren.
Voor een DC-vertragingscircuit is de berekening direct. Stel dat u een vertraging van 5 seconden wilt met een weerstand van 10 kΩ. De formule levert C = τ / R = 5 / 10000 = 0,0005 F, of 500 uF. In de praktijk zou je een elektrolyse van 470 uF of 1000 uF gebruiken en de werkelijke timing controleren. De drempelspanning van de timer is afhankelijk van het IC of de transistor die u gebruikt. Voor een NE555-timer ligt de drempel rond 2/3 van VCC, dus de formule verandert enigszins.
Voordat u een condensator aanraakt of wijzigt, moet de spanning op de aansluitingen worden gemeten met een multimeter. Een eenvoudige weerstand van 10 kΩ kan over de klemmen worden geplaatst voor vijf tijdconstanten. Voor een condensator van 100 uF is de ontlaadtijd via 10 kΩ ongeveer 5 seconden. Maar als u te maken heeft met grote industriële condensatoren met een vermogen van 400 V of hoger, gebruik dan een speciaal ontladingsgereedschap met het juiste weerstandsvermogen.
De onderstaande lijst is gebaseerd op ervaring met servicecentra. Elk van deze factoren is voldoende om binnen een paar dagen een condensator te laten falen.
Wanneer een condensator defect raakt, zijn de meest voorkomende zichtbare tekenen een uitpuilende bovenkant, een gelekt elektrolyt, een kapot plastic front of een gesmolten huls. In een motorcircuit is de typische storingsmodus dat de motor zoemt maar niet draait, waarna de onderbreker wordt uitgeschakeld.
Wanneer u een condensator op een gelijkstroombron aansluit, kan de spanning niet onmiddellijk springen. Op het moment dat de schakelaar sluit, gedraagt de condensator zich als een kortsluiting. De stroom is V_supply gedeeld door de weerstand of de bronimpedantie. Vervolgens wordt de spanning opgebouwd volgens de vergelijking V(t) = V_supply × (1 − e^(−t/RC)). Als een condensator van 100 uF via een weerstand van 1 kΩ op een 12V-voeding wordt aangesloten, is de tijdconstante 0,1 seconde. In 0,1 seconde bereikt de condensator ongeveer 7,58 V. In 0,5 seconde bereikt hij bijna 11,92 V.
Een ideale spanningsbron heeft een impedantie van nul. Een ideale condensator heeft geen weerstand. Als je ze rechtstreeks verbindt, is de wiskundige stroom oneindig. In de echte wereld beperken de weerstand van de busdraad, de condensator-ESR en de bronimpedantie de stroom. Maar in een laboratorium kan een gigantische elektrolytische condensator de kabels aan elkaar lassen of de testvoeding beschadigen. Plaats altijd een kleine stroombegrenzer of weerstand in serie als u met grote banken experimenteert.
Zoek naar een minteken, een gekleurde band, een pijl of een langere draad. Als geen van deze aanwezig is, behandel de condensator dan als niet-gepolariseerd, tenzij het onderdeelnummer anders aangeeft. Elektrolytische condensatoren zijn bijna altijd gepolariseerd, terwijl keramische condensatoren en filmcondensatoren niet-gepolariseerd zijn.
In een gepolariseerde elektrolytische condensator zorgt de tegenspanning ervoor dat de oxidelaag afbreekt, waardoor gas en warmte vrijkomen. De condensator kan uitpuilen, rook afblazen of zelfs scheuren. De storing treedt vaak binnen milliseconden op als de spanning hoog genoeg is. Het aansluiten van een elektrolyt van 220 V op de AC-lijn is bijna hetzelfde als het uitvoeren van een omgekeerde polariteitstest, omdat de golfvorm elke halve cyclus van richting verandert.
Ja, maar met een weerstandslimiet. Bij een directe aansluiting wordt de laadstroom alleen bepaald door parasitaire weerstand. Dat kan acceptabel zijn voor een test met lage stroomsterkte met een kleine bron, maar wordt nooit aanbevolen voor onderhoud of industriële service. Gebruik een weerstand, een inschakelstroombegrenzer of een inductor om de laadsnelheid te verzachten.
Nee. Weerstanden in serie tellen direct op, maar condensatoren in serie volgen de omgekeerde regel. De totale capaciteit is altijd lager dan de laagste individuele waarde. Weerstanden worden opgeteld om een grotere R te maken; condensatoren optellen om een kleinere C te maken.
De eenvoudigste methode is om de waarde van de originele condensator te kopiëren. Voor een eenfasige motor van 220 V ligt de bedrijfscondensator vaak tussen 1,5 uF en 15 uF, terwijl de startcondensator doorgaans 20 uF tot 100 uF bedraagt. De exacte waarde komt voort uit het ontwerp van de motorwikkeling en de karakteristieken van het belastingskoppel. Als u problemen ondervindt bij het starten, verhoog dan de startcapaciteit; Als de motor tijdens bedrijf oververhit raakt, verlaag dan de bedrijfscapaciteit of controleer de spanning.
Dat kan, maar de motor zal zich anders gedragen. Een hogere bedrijfscapaciteit verhoogt de stroom van de hulpwikkeling, wat meer startkoppel maar ook meer warmte kan produceren. Een lagere capaciteit vermindert het koppel. Bij ventilatoren is een verschil van 0,5 uF meestal niet kritisch; in een afgedichte compressor kan dit de thermische beveiliging beïnvloeden.
Het is de maximale continue spanning die over de aansluitingen mag worden toegepast. Het overschrijden van deze classificatie veroorzaakt in extreme gevallen een snellere veroudering van de diëlektrische en interne bogen. Voor AC-condensatoren wordt de classificatie vaak geschreven als 450V AC; u kunt op dezelfde plaats geen elektrolyseapparaat van 450 V DC gebruiken.
Ja. Zelfs als je hem opnieuw op hetzelfde circuit aansluit, kan de restlading een vonk veroorzaken. Plaats gedurende enkele seconden een weerstand van 1 kΩ tot 10 kΩ over de klemmen. Gebruik voor hoogspanningscondensatoren een afgedicht ontladingsgereedschap en controleer dit met een multimeter.
De meest voorkomende oorzaken zijn hoge rimpelstroom, overspanning, omgekeerde polariteit of een defecte startschakelaar. Controleer bij een motor ook de spanning over de condensator wanneer de motor draait. Als deze de nominale waarde overschrijdt, wordt de levensduur van de condensator verkort.
Gebruik series als u een hogere werkspanning nodig heeft dan een enkele condensator kan bieden, of als u een veel kleinere capaciteitswaarde nodig heeft. Bij DC-verbindingen met hoge spanning zijn seriebanken standaard, maar ze voegen altijd balanceerweerstanden toe, zodat de lekstromen de ene condensator niet meer polariseren dan de andere.
Sluit de condensator aan op de uitgang van de gelijkrichter. De positieve draad moet naar de anodezijde van de uitgang gaan, wat de aansluiting is, en de negatieve draad naar de kathodezijde, wat de aarde is. Voeg parallel een kleine filmcondensator toe om hoogfrequente ruis te verminderen en houd het lusgebied klein voor elektromagnetische compatibiliteit.
Een lange leiding verhoogt de inductie en kan de spanningspiek tijdens het schakelen verhogen. Houd bij motortoepassingen de condensator zo dicht mogelijk bij de motorklemmenkast. Voor een ventilator of pomp is een afstand van minder dan een meter gebruikelijk; verder zijn de draaddikte en de loodweerstand van belang.
Elektrolytische condensatoren kunnen capaciteit verliezen als ze jarenlang zonder spanning worden opgeslagen. Door geleidelijk een nominale spanning aan te leggen, reforming genoemd, kan de oxidelaag worden hersteld. Filmcondensatoren zoals CBB60/CBB61/CBB65 hebben een veel langere houdbaarheid en hoeven over het algemeen niet te worden hervormd.
Ja. Bij de meeste voedingsontwerpen is de negatieve pool de gemeenschappelijke aarde. Als u de positieve pool met aarde en de negatieve pool met de hoge kant verbindt, zal de condensator een omgekeerde voorspanning hebben en mogelijk defect raken. Controleer het schema voordat u de bedrading aansluit.
Sluit de gepolariseerde condensator correct aan en respecteer de spanningslimiet. Gebruik voor AC- of motorcircuits niet-gepolariseerde motorcondensatoren en volg het bedradingsschema dat op het oude onderdeel is afgedrukt. Voeg voor hoogspanningsgelijkstroom- of voedingscircuits balansweerstanden en een ontladingspad toe. Kopieer voor een motorreparatie de capaciteit, spanning, temperatuur en tolerantie. Wacht tot de restspanning is afgenomen en controleer de mechanische bevestiging. Een goede verbinding gaat niet alleen over het schematische symbool; het gaat over de draad, de beugel, de terminal en het milieu.