CalcToolsLab

Калькулятор конденсатора

Рассчитайте ёмкость, заряд, напряжение и энергию конденсатора. Найдите эквивалентную ёмкость при последовательном и параллельном соединении. Постоянная времени RC-цепи и переходные процессы заряда/разряда: U(t), I(t), Q(t) с таблицей по 1τ–5τ.

В полях ёмкости можно вводить суффиксы: 100нФ, 4.7мкФ, 22uF, 1mF или 1F. Если суффикса нет, используется выбранная единица рядом с полем.
Результаты
Ёмкость C100 мкФ
Напряжение U12 В
Заряд Q0,0012 Кл= 1 200 мкКл
Энергия E0,0072 Дж= 7,2 мДж
Используется идеальная модель конденсатора без утечек, ESR, ESL, температурного дрейфа и снижения фактической ёмкости под напряжением.

Что считает калькулятор конденсатора

Страница закрывает инженерный сценарий расчета параметров конденсатора: емкость, заряд, напряжение, запасенную энергию, эквивалентную емкость соединения и переходный процесс RC-цепи. Это не декодер маркировки и не подбор пускового или рабочего конденсатора двигателя.

Безопасность
Конденсаторы могут сохранять опасный заряд после отключения питания. Перед работой разряжайте их через подходящий резистор и проверяйте напряжение мультиметром. Не замыкайте высоковольтные конденсаторы напрямую отвёрткой.
  • ввод емкости поддерживает Ф, мФ, мкФ, нФ, пФ и короткие суффиксы вроде 100нФ или 22uF;
  • для одного конденсатора можно найти заряд, напряжение, емкость или энергию;
  • для соединения рассчитываются итоговая емкость, заряд, энергия и распределение напряжения;
  • для RC-цепи рассчитываются постоянная времени, ориентир полного процесса и таблица по 1τ-5τ.

Емкость, заряд, напряжение и энергия

Емкость показывает, какой заряд накапливается при заданном напряжении. Фарад - крупная единица, поэтому в электронике чаще встречаются микрофарады, нанофарады и пикофарады. Энергия растет квадратично с напряжением, поэтому высоковольтные и суперконденсаторы требуют отдельной проверки безопасности.

  • Q — заряд конденсатора в кулонах.
  • C — емкость конденсатора; в расчетах приводится к фарадам.
  • U — напряжение на выводах конденсатора в вольтах.
  • E — энергия, запасенная в электрическом поле конденсатора.
Ограничение модели
Расчет предполагает идеальный элемент: без утечек, ESR, ESL, температурного дрейфа, старения и снижения фактической емкости под рабочим напряжением.

Последовательное и параллельное соединение

Формулы соединения конденсаторов работают противоположно привычной логике резисторов: параллельная цепочка увеличивает итоговую емкость, а последовательная уменьшает ее и распределяет напряжение между элементами.

  • Ceq — эквивалентная емкость всей цепочки конденсаторов.
  • C1, C2, Cn — емкости отдельных конденсаторов, приведенные к одной единице.
  • n — количество конденсаторов в соединении.
Последовательные высоковольтные цепочки
На меньшей емкости может оказаться большая доля общего напряжения. В практических высоковольтных сборках проверяют рабочее напряжение каждого элемента и применяют выравнивающие резисторы.

RC-цепь: заряд и разряд

RC-цепь описывает заряд или разряд конденсатора через резистор. Постоянная времени задает масштаб процесса: после одной постоянной времени заряд уже заметен, а после пяти постоянных процесс обычно считают практически завершенным.

  • tau — постоянная времени RC-цепи; чем она больше, тем медленнее идет заряд или разряд.
  • R — сопротивление резистора в омах.
  • C — емкость конденсатора в фарадах.
  • U(t) — напряжение на конденсаторе в выбранный момент времени.
  • U0 — начальное или конечное напряжение источника для выбранного режима.
  • I(t) — модуль тока через резистор; при разряде физическое направление противоположно зарядке.
ВремяЗаряд (% от U₀)Разряд (% от U₀)
63,2 %36,8 %
86,5 %13,5 %
95,0 %5,0 %
98,2 %1,8 %
99,3 %0,7 %
Как читать таблицу
Для заряда проценты показывают достигнутую долю от конечного напряжения, а для разряда - остаток от начального напряжения.

Единицы емкости и соседние интенты

ЕдиницаВ фарадахТипичные сценарии
пФ10^-12 ФВЧ-схемы, кварцевые генераторы, малые емкости
нФ10^-9 Фсвязь по AC, фильтры, времязадающие цепи
мкФ10^-6 Фразвязка питания, разделительные цепи, электролиты
мФ10^-3 Фсглаживание после выпрямителя, накопители энергии
Ф1 Фионисторы и суперконденсаторы

Если нужна расшифровка маркировки 104, 473, 4n7 или подбор конденсатора для электродвигателя, это отдельные задачи. Текущий инструмент считает электрические параметры, соединения и RC-процессы.

Выбор, ограничения и безопасность

  • Рабочее напряжение берут с запасом к реальному напряжению, броскам и пульсациям;
  • электролитические и танталовые конденсаторы обычно полярные, переполюсовка опасна;
  • ESR влияет на нагрев, пульсирующий ток и качество фильтрации;
  • DC-bias у керамики может заметно уменьшить фактическую емкость под напряжением;
  • температура, допуск и старение могут сильно отличать реальную деталь от номинала на корпусе.
Не инструкция для работ под напряжением
Калькулятор не заменяет datasheet, проверку мультиметром, подбор разрядного резистора, оценку энергии, токов пульсаций, класса изоляции и электротехнических норм.

Где применяется расчет

  • сглаживание питания после выпрямителя;
  • развязка микросхем и короткие импульсы потребления;
  • разделительные цепи и фильтры;
  • задержки, антидребезг кнопок и таймеры;
  • снабберы, бутстрапные цепи и силовая электроника;
  • накопители энергии, фотовспышки и суперконденсаторы;
  • компенсация реактивной мощности в AC-сетях.

Часто задаваемые вопросы

Источники и нормативная база

Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.

Обновлено:

Похожие инструменты

Калькулятор закона Ома

Считает напряжение, ток, сопротивление и мощность для участка цепи. Введите две согласованные величины — остальные рассчитаются автоматически. Поддерживает мкВ/мВ/В/кВ, мА/А/кА, мОм/Ом/кОм/МОм, Вт/кВт/МВт, бытовые сценарии и предупреждения по безопасности.

Открыть
Калькулятор сопротивления резисторов

Рассчитайте суммарное сопротивление резисторов при последовательном и параллельном соединении, ток и мощность каждого резистора. Расшифруйте цветовую маркировку (4/5/6 полос) и SMD-код (3/4 цифры, EIA-96, нотация R).

Открыть
Калькулятор падения напряжения

Считает падение напряжения и потери мощности в кабеле для постоянного тока, однофазной (220 В) и трёхфазной (380 В) сети с учётом коэффициента мощности нагрузки и температуры жилы. Сравнивает с пороговыми значениями калькулятора и подбирает минимальное сечение для меди и алюминия.

Открыть
Калькулятор RC-цепи

Инженерный расчёт RC-цепи первого порядка по R и C: постоянная времени, 1τ/3τ/5τ, заряд и разряд конденсатора, частота среза ФНЧ/ФВЧ, импеданс и фазовый угол на выбранной частоте. В обратном режиме подбирает сопротивление по заданной частоте среза при известной ёмкости.

Открыть
Калькулятор мощности электрической цепи

Считает активную P (Вт), реактивную Q (вар) и полную S (ВА) мощность для DC, однофазной и трёхфазной (звезда/треугольник) цепи с учётом cosφ. Показывает треугольник мощностей, вычисляет ёмкость компенсирующего конденсатора для повышения коэффициента мощности до целевого. Содержит пресеты типичных нагрузок: ТЭН, LED, двигатель, сварка.

Открыть