Jika kapasitor terpolarisasi, kabel positif harus terhubung ke sisi potensial yang lebih tinggi dari rangkaian. Jika tidak terpolarisasi, orientasi tidak menjadi masalah polaritasnya, namun nilai tegangan dan kapasitansi tetap menentukan apakah rangkaian berfungsi. Untuk motor AC satu fasa, kapasitor masuk ke jalur belitan bantu, baik sebagai kapasitor berjalan yang tetap berenergi, atau sebagai kapasitor start yang putus setelah motor mencapai kecepatan. Tiga pertanyaan praktisnya selalu sama: apa jenis rangkaiannya, apa pekerjaan yang dilakukan kapasitor, dan berapa nilai tegangan dan kapasitansi yang tercetak pada bagian tersebut.
Kesalahan pemula yang paling umum adalah menggunakan kapasitor elektrolitik pada saluran AC. Bagian itu tidak dibuat untuk tegangan balik, dan akan cepat rusak. Kesalahan paling umum kedua adalah mengabaikan arus riak atau lonjakan tegangan pada konverter switching. Paragraf di bawah ini akan memandu Anda tentang cara menyambung kapasitor secara seri, paralel, grup campuran, filter DC, dan rangkaian motor AC dengan bilangan real dan contoh skenario. Kapasitor Ac
Kapasitor terpolarisasi biasanya jenis elektrolit aluminium atau tantalum. Kabel negatif ditandai dengan pita warna, tanda minus, atau garis di sisi selongsong. Pada kapasitor elektrolitik lubang tembus, kabel yang lebih panjang biasanya positif. Pada elektrolit yang dipasang di permukaan, tanda di atas adalah setengah lingkaran hitam atau putih solid yang menunjuk ke terminal positif, sedangkan separuh casing lainnya mungkin memiliki lekukan. Pada komponen timbal radial, wadah plastik sering kali memiliki tanda minus di sebelah salah satu timbal.
Untuk kapasitor elektrolitik aluminium dengan tegangan di atas 100 V, kaleng terkadang memiliki bagian atas bergaris dengan ventilasi tekanan. Ventilasi itu bukan penanda polaritas; itu ada untuk melindungi dari kerusakan tekanan internal. Jangan gunakan ventilasi sebagai panduan arah.
Kapasitor non-polarisasi termasuk CBB60, CBB61, CBB65, CBB80, dan kapasitor keramik. Mereka tidak memiliki tanda positif atau negatif. Jika Anda melihat dua kabel identik tanpa garis polaritas, kapasitor dapat dihubungkan dalam orientasi mana pun. Namun, orientasi tetap penting dalam arti fisik: terminal mungkin memiliki bentuk yang berbeda, dan beberapa kapasitor motor menggunakan bilah penyisipan yang sesuai dengan soket tertentu. Selalu cocokkan ukuran konektor dan lebar bilah.
Ketika Anda menempatkan kapasitor secara seri, total kapasitansi selalu lebih kecil dari kapasitor terkecil dalam string . Rumus dua kapasitor adalah:
C jumlah = (C1 × C2) / (C1 C2)
Untuk tiga kapasitor atau lebih, rumus yang mengaturnya adalah:
1 / C jumlah = 1 / C1 1 / C2 1 / C3
Alasannya berasal dari fisika muatan. Dalam rangkaian seri, setiap kapasitor menyimpan jumlah muatan Q yang sama. Tegangan pada kapasitor adalah V = Q / C. Jika Anda menghubungkan kapasitor 10 uF dan 10 uF secara seri, kapasitansi totalnya adalah 5 uF, bukan 20 uF. Nilai tegangan pasangan ini maksimum 2 × tegangan pengenal satu kapasitor, asalkan Anda menyeimbangkan tegangan dengan resistor penyeimbang.
Misalkan Anda memiliki dua kapasitor 100 uF yang masing-masing diberi nilai 50V. Jika Anda menghubungkannya secara seri, kapasitansi totalnya adalah 50 uF dan nilai tegangan totalnya kira-kira 100 V. Namun, kapasitor elektrolitik memiliki arus bocor yang berbeda. Kapasitor dengan arus bocor yang lebih kecil akan menerima tegangan lebih besar dan mungkin rusak. Dalam praktiknya, Anda harus menempatkan resistor 220 kΩ 1 W secara paralel dengan setiap kapasitor. Hal ini memaksa pembagian tegangan tetap sama, terutama jika toleransi kapasitor sekitar ±20%.
Oleh karena itu, sambungan seri yang aman terlihat seperti ini: kapasitor C1 dengan resistor R1 secara paralel, kapasitor C2 dengan resistor R2 secara paralel, kemudian menghubungkan kedua grup secara seri. Resistor harus memiliki nilai yang sama, dan disipasi daya maksimumnya harus cukup untuk tegangan kerja.
| Parameter | Kapasitor tunggal | Dua seri |
|---|---|---|
| Kapasitansi | 100 uF | 50 uF |
| Tegangan terukur | 50 V | ≈ 100V |
| Energi yang disimpan pada tegangan penuh | 0,125J | 0,25J |
Sambungan paralel merupakan kebalikan dari sambungan seri. Kapasitansi total adalah jumlah dari setiap kapasitor. Rumusnya sederhana:
C jumlah = C1 C2 C3
Setiap kapasitor melihat tegangan yang sama. Itu berarti Anda harus memilih kapasitor yang tegangan pengenal individualnya lebih tinggi dari tegangan maksimum dalam rangkaian. Menggunakan dua kapasitor 10 uF 16 V secara paralel menghasilkan 20 uF pada 16 V. Hal ini biasa terjadi pada catu daya DC tegangan rendah di mana Anda memerlukan redaman riak frekuensi rendah yang lebih baik.
Dalam rangkaian digital, kapasitor keramik 100 nF akan menyaring kebisingan frekuensi tinggi, sedangkan kapasitor elektrolitik atau tantalum 10 uF menyerap transien beban frekuensi rendah. Keduanya dihubungkan secara paralel antara VCC dan ground. Tata letak lebih penting daripada nilai kapasitansi: jaga agar ground return tetap pendek dan letakkan kapasitor kecil paling dekat dengan pin daya IC.
Jika Anda menghubungkan dua kapasitor dengan resistansi seri ekuivalen yang sangat berbeda secara paralel, arus akan terbagi sesuai dengan impedansi pada frekuensi yang Anda coba saring. Keramik dengan ESR rendah mungkin membawa arus frekuensi tinggi lebih banyak daripada keramik elektrolitik. Itu normal dan bukan suatu kesalahan. Namun jangan mencampur elektrolit terpolarisasi dan tantalum terpolarisasi tanpa pemeriksaan desain yang memenuhi syarat, karena transien terbalik dapat memicu kegagalan yang berbahaya.
Anda mulai dengan menyelesaikan blok paralel, kemudian memperlakukan blok tersebut sebagai kapasitor tunggal dalam perhitungan seri atau paralel. Jaringan campuran muncul ketika Anda memerlukan nilai kapasitansi yang tidak tersedia sebagai komponen pengenal standar.
Bayangkan Anda memerlukan kapasitor 4,7 uF dengan tegangan 600V DC, tetapi Anda hanya memiliki empat kapasitor 4,7 uF dengan tegangan 300 V DC. Anda memasang dua kapasitor secara seri untuk mendapatkan 2,35 uF pada 600V. Kemudian letakkan dua grup seri tersebut secara paralel. Hasilnya adalah 4,7 uF pada 600 V. Teknik ini digunakan pada driver LED berdaya sedang dan catu daya industri.
| Subgrup | Kapasitansi | Peringkat tegangan |
|---|---|---|
| Satu pasang seri | 2,35 uF | 600 V |
| Dua pasang secara paralel | 4,7 uF | 600 V |
Untuk sumber DC, sambungkan terminal positif kapasitor elektrolitik ke rel VCC. Hubungkan terminal negatif ke ground atau rel sisi rendah. Jika rangkaian merupakan suplai penyearah gelombang penuh, gunakan elektrolit 470 uF hingga 4700 uF pada keluarannya, dan tempatkan keramik 100 nF secara paralel untuk gangguan peralihan frekuensi tinggi.
Konstanta waktu τ (tau) adalah R × C. Setelah satu kali konstan, tegangan pada kapasitor adalah 63,2% dari tegangan suplai. Setelah lima konstanta waktu, menjadi 99,3%. Prinsip ini digunakan untuk membuat rangkaian penundaan, rangkaian debounce, dan bahkan pengatur waktu sederhana.
Jika Anda menghubungkan kapasitor langsung ke sumber DC, arus pengisian hanya dibatasi oleh impedansi sumber dan ESR kapasitor. Itu bisa menjadi sangat besar dalam beberapa mikrodetik. Di banyak catu daya, resistor kecil atau termistor arus masuk dimasukkan secara seri untuk membatasi arus.
| Konstanta waktu | Tegangan melintasi kapasitor |
|---|---|
| 1 τ | 63,2% |
| 2 τ | 86,5% |
| 3 τ | 95,0% |
| 5 τ | 99,3% |
Kebanyakan motor AC rumah tangga dan industri menggunakan kapasitor untuk membuat pergeseran fasa pada belitan bantu. Pergeseran fasa tersebut menghasilkan medan magnet yang berputar sehingga motor dapat hidup dan berjalan dalam arah yang ditentukan. Sambungannya selalu melintasi saluran AC atau melintasi satu bagian belitan, tergantung pada apakah kapasitor start atau kapasitor run.
Pada motor PSC, kapasitor run dihubungkan secara seri dengan belitan bantu. Cabang ini kemudian dihubungkan secara paralel dengan belitan utama. Motor terhubung ke sumber listrik. Kapasitor tetap berada di sirkuit setiap kali motor berjalan. Kapasitor CBB60 dan CBB61 merupakan tipikal di sini. Motor mesin cuci 220V mungkin menggunakan kapasitor lari 4 uF hingga 6 uF. Motor pompa air mungkin menggunakan unit 10 uF hingga 15 uF.
Kapasitor awal memiliki kapasitansi yang lebih besar, biasanya dari 20 uF hingga 300 uF. Ini dihubungkan secara paralel dengan cabang kapasitor yang dijalankan selama periode awal. Sakelar sentrifugal atau relai potensial terbuka setelah motor mencapai sekitar 75% kecepatan penuh, sehingga kapasitor start keluar. Jika saklar macet, kapasitor bisa menjadi terlalu panas.
Pada motor kompresor AC, kapasitor CBB65 sangat umum digunakan. AC 450V dengan rating 30 uF CBB65 sering digunakan pada kompresor 220V. Casingnya terbuat dari aluminium, dan mungkin dilengkapi resistor untuk membantu melepaskan sisa muatan setelah listrik diputus.
| Aplikasi | Kapasitansi tipikal | Tegangan khas | Jenis kapasitor |
|---|---|---|---|
| Motor mesin cuci | 4 uF hingga 6 uF | 450 V AC | CBB60 |
| Motor pompa air | 10 uF hingga 15 uF | 450 V AC | CBB60 |
| Kompresor AC | 25 uF hingga 60 uF | 450 V AC | CBB65 |
| Kipas langit-langit atau knalpot | 1 uF hingga 3,5 uF | 450 V AC | CBB61 |
Simbol listrik hanyalah setengah dari pekerjaan. Kualitas sambungan mekanis menentukan apakah kapasitor dapat bertahan lama. Untuk kapasitor tipe timbal, lepaskan insulasi sekitar 5 mm dari setiap kabel, sambungkan konduktor dengan kabel, berikan panas selama dua hingga tiga detik dengan besi solder 25W hingga 40W, dan biarkan sambungan mendingin tanpa bergerak. Sambungan yang dingin dapat menyebabkan kerusakan lengkung dan terputus-putus yang sangat sulit dilacak.
Kapasitor dengan terminal 4,8 mm atau 6,3 mm sering kali dipasang pada braket dan dicolokkan ke konektor betina yang berpasangan. Konektor harus bersuhu 105°C atau lebih tinggi, karena motor di dalamnya bisa menjadi panas. Gunakan selongsong kabel untuk getaran dan klip penahan agar steker tidak terlepas selama siklus menghidupkan dan mematikan motor.
Untuk pompa air atau kompresor kulkas, kapasitor tidak boleh menggantung bebas. Kencangkan dengan tali atau braket ke rangka yang kaku. Perpendek kabel lead atau blade, dan tambahkan strain relief pada titik masuk kabel. Jika kapasitor bergerak relatif terhadap terminalnya, sambungan pada akhirnya akan lelah dan putus.
Aturan praktis untuk memilih tegangan kerja adalah dengan menggunakan paling sedikit 1,25 hingga 1,5 kali tegangan sistem maksimum . Untuk motor AC 220V, itulah sebabnya kapasitor 450V adalah pilihan default. Margin tersebut menyerap lonjakan arus masuk, fluktuasi beban transformator, dan lonjakan saluran.
Ditandai dengan kode huruf: J ±5%, K ±10%, M ±20%. Di sirkuit penggerak motor, kapasitor ±5% adalah batas aman praktis. A ±10% mungkin masih berfungsi untuk banyak kipas dan motor kecil. Jika Anda membeli kapasitor murah yang diberi label hanya 10 uF tanpa toleransi, mungkin sebenarnya 8 uF atau 12 uF. Perbedaan tersebut dapat menyebabkan motor menjadi terlalu panas atau gagal dihidupkan.
Hal yang sama berlaku untuk kelas suhu. Kapasitor standar 85°C mungkin tidak cukup di dalam kompartemen motor yang tertutup. Varian 105°C sering kali diperlukan saat rumah motor menjadi panas. Untuk masa pakai yang lama pada instalasi pompa luar ruangan, pilih kapasitor yang memiliki rating suhu lingkungan tinggi dan umur desain yang diharapkan lebih lama.
| Kode | Toleransi | Risiko umum pada kabel motor |
|---|---|---|
| J | ±5% | Resiko rendah, direkomendasikan |
| K | ±10% | Risiko sedang, motor mungkin berjalan sedikit lebih lambat atau menarik arus lebih banyak |
| M | ±20% | Risiko tinggi, tidak cocok untuk aplikasi presisi |
Anda selalu dapat memulai dengan arus beban motor. Untuk motor satu fasa yang menarik 2 A dari suplai 220V, nilai kapasitor yang dijalankan sering kali berada di antara 3 uF dan 8 uF, bergantung pada jumlah kutub dan desain belitan. Itu bukanlah formula yang tepat untuk setiap motor; nilai pastinya diberikan oleh perancang motor. Namun jika Anda mengganti kapasitor, saran paling aman adalah membaca komponen lama dan memilih kapasitansi dan nilai tegangan yang sama.
Untuk rangkaian penundaan DC, perhitungannya langsung. Misalkan Anda menginginkan penundaan 5 detik dengan resistor 10 kΩ. Rumusnya menghasilkan C = τ / R = 5 / 10000 = 0,0005 F, atau 500 uF. Dalam praktiknya Anda akan menggunakan elektrolit 470 uF atau 1000 uF dan memeriksa waktu sebenarnya. Tegangan ambang batas timer tergantung pada IC atau transistor yang Anda gunakan. Untuk timer NE555, ambang batasnya sekitar 2/3 VCC, sehingga rumusnya sedikit berubah.
Sebelum Anda menyentuh atau mengubah kapasitor, tegangan pada terminalnya harus diukur dengan multimeter. Sebuah resistor sederhana 10 kΩ dapat ditempatkan di terminal untuk lima konstanta waktu. Untuk kapasitor 100 uF, waktu pengosongan melalui 10 kΩ adalah sekitar 5 detik. Namun jika Anda berurusan dengan kapasitor industri besar dengan tegangan 400 V atau lebih tinggi, gunakan alat pengosongan khusus dengan peringkat daya resistor yang sesuai.
Daftar di bawah ini berdasarkan pengalaman pusat layanan. Semua ini cukup untuk menyebabkan kapasitor rusak dalam beberapa hari.
Ketika kapasitor rusak, tanda-tanda umum yang terlihat adalah bagian atas yang menonjol, elektrolit yang bocor, bagian depan plastik yang pecah, atau selongsong yang meleleh. Dalam rangkaian motor, modus kegagalan yang umum terjadi adalah motor berdengung tetapi tidak berputar, kemudian memutuskan pemutus arus.
Saat Anda menghubungkan kapasitor ke sumber DC, tegangan tidak bisa melonjak seketika. Pada saat saklar ditutup, kapasitor bertindak seperti arus pendek. Arusnya adalah V_supply dibagi dengan resistor atau impedansi sumber. Kemudian tegangan dibangun sesuai dengan persamaan V(t) = V_supply × (1 − e^(−t/RC)). Jika kapasitor 100 uF dihubungkan ke suplai 12V melalui resistor 1 kΩ, konstanta waktunya adalah 0,1 detik. Dalam 0,1 detik, kapasitor mencapai sekitar 7,58 V. Dalam 0,5 detik, mencapai hampir 11,92 V.
Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi nol. Kapasitor ideal mempunyai hambatan nol. Jika Anda menghubungkannya secara langsung, arus matematikanya tidak terbatas. Di dunia nyata, resistansi kabel bus, ESR kapasitor, dan impedansi sumber membatasi arus. Namun di laboratorium, kapasitor elektrolitik raksasa dapat mengelas kabelnya atau merusak persediaan pengujian. Selalu tempatkan pembatas arus kecil atau resistor secara seri ketika Anda bereksperimen dengan bank besar.
Carilah tanda minus, pita berwarna, panah, atau ujung yang lebih panjang. Jika tidak ada satupun yang ada, perlakukan kapasitor sebagai kapasitor non-polarisasi kecuali nomor bagian menyatakan sebaliknya. Kapasitor elektrolit hampir selalu terpolarisasi, sedangkan kapasitor keramik dan film tidak terpolarisasi.
Dalam kapasitor elektrolitik terpolarisasi, tegangan balik menyebabkan lapisan oksida terurai, menghasilkan gas dan panas. Kapasitor bisa menggembung, mengeluarkan asap, atau bahkan pecah. Kegagalan sering terjadi dalam hitungan milidetik jika voltase cukup tinggi. Menghubungkan elektrolit 220V ke saluran AC hampir sama dengan melakukan uji polaritas terbalik karena bentuk gelombang berubah arah setiap setengah siklus.
Ya, tapi dengan batas resistensi. Koneksi langsung berarti arus pengisian hanya ditentukan oleh resistensi parasit. Hal ini dapat diterima untuk pengujian arus rendah dengan sumber kecil, namun tidak pernah direkomendasikan untuk pemeliharaan atau servis industri. Gunakan resistor, pembatas arus masuk, atau induktor untuk melunakkan laju pengisian daya.
Tidak. Resistor dalam seri dijumlahkan secara langsung, tetapi kapasitor dalam seri mengikuti aturan timbal balik. Kapasitansi total selalu lebih rendah dari nilai terendah masing-masing. Resistor ditambahkan untuk membuat R lebih besar; kapasitor ditambahkan untuk membuat C lebih kecil.
Cara paling sederhana adalah dengan menyalin nilai kapasitor asli. Untuk motor satu fasa 220V, kapasitor yang dijalankan seringkali antara 1,5 uF dan 15 uF, sedangkan kapasitor awal biasanya 20 uF hingga 100 uF. Nilai pastinya berasal dari desain belitan motor dan karakteristik torsi beban. Jika Anda kesulitan memulai, tingkatkan kapasitansi start; jika motor terlalu panas saat berjalan, kurangi kapasitansi pengoperasian atau periksa voltase.
Bisa, tapi motor akan berperilaku berbeda. Kapasitansi run yang lebih tinggi meningkatkan arus belitan bantu, yang dapat menghasilkan torsi awal yang lebih besar namun juga lebih banyak panas. Kapasitansi yang lebih rendah mengurangi torsi. Pada kipas angin, perbedaan 0,5 uF biasanya tidak terlalu penting; dalam kompresor tertutup, hal ini dapat mempengaruhi perlindungan termal.
Ini adalah tegangan kontinu maksimum yang harus diterapkan pada terminalnya. Melebihi peringkat tersebut menyebabkan penuaan lebih cepat pada dielektrik dan busur internal dalam kasus ekstrim. Untuk kapasitor AC, ratingnya sering ditulis sebagai 450V AC; Anda tidak dapat menggunakan elektrolit 450V DC di tempat yang sama.
Ya. Bahkan jika Anda akan menyambungkannya lagi ke sirkuit yang sama, sisa muatan dapat menimbulkan percikan api. Pasang resistor 1 kΩ hingga 10 kΩ pada terminal selama beberapa detik. Untuk kapasitor tegangan tinggi, gunakan alat pelepasan yang disegel dan verifikasi dengan multimeter.
Penyebab paling umum adalah arus riak yang tinggi, tegangan berlebih, polaritas terbalik, atau sakelar start yang gagal. Pada motor, periksa juga tegangan pada kapasitor saat motor berjalan. Jika melebihi nilai pengenal, umur kapasitor diperpendek.
Gunakan seri ketika Anda membutuhkan tegangan kerja yang lebih tinggi daripada yang dapat disediakan oleh kapasitor mana pun, atau ketika Anda membutuhkan nilai kapasitansi yang jauh lebih kecil. Pada sambungan DC tegangan tinggi, bank seri adalah standarnya, tetapi selalu menambahkan resistor penyeimbang sehingga arus bocor tidak mempolarisasi satu kapasitor lebih dari yang lain.
Hubungkan kapasitor pada keluaran penyearah. Kabel positif harus menuju ke sisi anoda keluaran, yang merupakan terminal, dan kabel negatif ke sisi katoda, yang merupakan ground. Tambahkan kapasitor film kecil secara paralel untuk mengurangi kebisingan frekuensi tinggi, dan jaga area loop tetap kecil untuk kompatibilitas elektromagnetik.
Kabel yang panjang meningkatkan induktansi dan dapat menaikkan lonjakan tegangan selama peralihan. Dalam aplikasi motor, jaga kapasitor sedekat mungkin dengan kotak terminal motor. Untuk kipas angin atau pompa, biasanya jaraknya di bawah satu meter; lebih dari itu, pengukur kawat dan hambatan timbal juga penting.
Kapasitor elektrolitik dapat kehilangan kapasitansi bila disimpan bertahun-tahun tanpa tegangan. Menerapkan tegangan pengenal secara bertahap, yang disebut reformasi, dapat memulihkan lapisan oksida. Kapasitor film seperti CBB60/CBB61/CBB65 memiliki umur simpan lebih lama dan umumnya tidak perlu diubah.
Ya. Dalam sebagian besar desain catu daya, terminal negatif adalah titik temu. Jika Anda menghubungkan terminal positif ke ground dan terminal negatif ke sisi tinggi, kapasitor akan mendapat bias mundur dan mungkin rusak. Periksa skema sebelum memasang kabel.
Hubungkan kapasitor terpolarisasi dengan benar dan patuhi batas tegangan. Untuk rangkaian AC atau motor, gunakan kapasitor motor non-polarisasi dan ikuti diagram pengkabelan yang tercetak pada komponen lama. Untuk rangkaian DC atau catu daya tegangan tinggi, tambahkan resistor penyeimbang dan jalur pelepasan. Untuk perbaikan motor, salin kapasitansi, tegangan, suhu, dan toleransi. Tunggu hingga tegangan sisa turun, dan periksa pemasangan mekanis. Koneksi yang baik bukan hanya tentang simbol skema; ini tentang kabel, braket, terminal, dan lingkungan.