Berechnung und Auswahl eines Abschreckkondensators

Ganz am Anfang des Themas betrachten wir hinsichtlich der Auswahl eines Löschkondensators eine Schaltung, die aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht, die in Reihe mit einem Netzwerk geschaltet sind. Der Gesamtwiderstand einer solchen Schaltung ist gleich:

Der effektive Wert des Stroms ergibt sich jeweils nach dem Ohmschen Gesetz, die Netzspannung wird durch den Gesamtwiderstand der Schaltung geteilt:

Als Ergebnis erhalten wir für den Laststrom sowie die Eingangs- und Ausgangsspannungen das folgende Verhältnis:

Und wenn die Ausgangsspannung ausreichend klein ist, haben wir das Recht zu berücksichtigen effektiver Wert des Stroms ungefähr gleich:

Betrachten wir jedoch aus praktischer Sicht die Frage der Auswahl eines Löschkondensators zur Aufnahme in die Wechselstromnetzlast, die für eine Spannung berechnet wird, die niedriger als das Standardnetz ist.

Angenommen, wir haben eine 100-W-Glühlampe, die für eine Spannung von 36 Volt ausgelegt ist, und aus irgendeinem unglaublichen Grund müssen wir sie über ein 220-Volt-Haushaltsnetz mit Strom versorgen. Die Lampe benötigt einen effektiven Strom von:

Dann ist die Kapazität des erforderlichen Löschkondensators gleich:

Solche haben KondensatorWenn wir die Hoffnung gewinnen, dass die Lampe normal leuchtet, hoffen wir, dass sie zumindest nicht ausbrennt. Wenn wir vom effektiven Stromwert ausgehen, ist dieser Ansatz für aktive Lasten wie eine Lampe oder eine Heizung akzeptabel.

Was aber, wenn die Last nicht linear und durchgeschaltet ist? Diodenbrücke? Angenommen, Sie müssen eine Blei-Säure-Batterie aufladen. Was dann? Dann pulsiert der Ladestrom für die Batterie und ihr Wert ist kleiner als der effektive Wert:

Manchmal kann eine Funkquelle eine Stromquelle nützlich finden, bei der der Löschkondensator in Reihe mit der Diodenbrücke geschaltet ist, deren Ausgang wiederum ein Filterkondensator mit erheblicher Kapazität ist, an den eine Gleichstromlast angeschlossen ist. Es stellt sich eine Art transformatorlose Stromquelle mit einem Kondensator anstelle eines Abwärtstransformators heraus:

Hier ist die Last als Ganzes nichtlinear, und der Strom wird weit davon entfernt, sinusförmig zu sein, und es wird notwendig sein, Berechnungen auf eine etwas andere Weise durchzuführen. Tatsache ist, dass sich ein Glättungskondensator mit einer Diodenbrücke und einer Last äußerlich als symmetrische Zenerdiode manifestiert, da Welligkeiten mit einer signifikanten Filterkapazität vernachlässigbar werden.

Wenn die Spannung am Kondensator kleiner als ein Wert ist, wird die Brücke geschlossen, und wenn sie höher ist, fließt der Strom, aber die Spannung am Brückenausgang steigt nicht an. Betrachten Sie den Prozess detaillierter mit Grafiken:

Zum Zeitpunkt t1 hat die Netzspannung die Amplitude erreicht, und der Kondensator C1 wird zu diesem Zeitpunkt ebenfalls auf den maximal möglichen Wert abzüglich des Spannungsabfalls über der Brücke aufgeladen, der ungefähr gleich der Ausgangsspannung ist. Der Strom durch den Kondensator C1 ist zu diesem Zeitpunkt gleich Null. Ferner begann die Spannung im Netzwerk abzunehmen, die Spannung auch an der Brücke, aber am Kondensator C1 hat sie sich noch nicht geändert, und der Strom durch den Kondensator C1 ist immer noch Null.

Ferner ändert die Spannung an der Brücke das Vorzeichen und versucht, auf minus Uin abzunehmen, und in diesem Moment fließt Strom durch den Kondensator C1 und durch die Diodenbrücke. Ferner ändert sich die Spannung am Brückenausgang nicht, und der Strom in der Reihenschaltung hängt von der Änderungsrate der Versorgungsspannung ab, als ob nur der Kondensator C1 mit dem Netzwerk verbunden wäre.

Wenn die Netzwerksinuskurve die entgegengesetzte Amplitude erreicht, wird der Strom durch C1 wieder gleich Null und der Prozess verläuft in einem Kreis, der sich jede halbe Periode wiederholt. Offensichtlich fließt der Strom nur in dem Intervall zwischen t2 und t3 durch die Diodenbrücke, und der durchschnittliche Stromwert kann berechnet werden, indem die Fläche der gefüllten Figur unter der Sinuskurve bestimmt wird, die gleich ist:

Wenn die Ausgangsspannung der Schaltung ausreichend klein ist, nähert sich diese Formel dem zuvor erhaltenen Wert. Wenn der Ausgangsstrom auf Null gesetzt ist, erhalten wir:

Das heißt, wenn die Last bricht, wird die Ausgangsspannung gleich der Netzwerkspannung !!! Daher sollten solche Komponenten in der Schaltung verwendet werden, damit jede von ihnen der Amplitude der Versorgungsspannung standhält.

Übrigens, wenn der Laststrom um 10% reduziert wird, verringert sich der Ausdruck in Klammern um 10%, dh die Ausgangsspannung steigt um etwa 30 Volt, wenn es sich zunächst beispielsweise um 220 Volt am Eingang und 10 Volt am Ausgang handelt. Daher ist die Verwendung einer Zenerdiode parallel zur Last unbedingt erforderlich !!!

Was aber, wenn der Gleichrichter eine Halbwelle ist? Dann muss der Strom nach folgender Formel berechnet werden:

Bei kleinen Werten der Ausgangsspannung wird der Laststrom halb so hoch wie beim Gleichrichten mit einer Vollbrücke. Und die Spannung am Ausgang ohne Last ist doppelt so groß, da es sich hier um einen Spannungsverdoppler handelt.

Die Stromversorgung mit einem Löschkondensator wird also in der folgenden Reihenfolge berechnet:

• Wählen Sie zunächst die Ausgangsspannung aus.

• Bestimmen Sie dann die maximalen und minimalen Lastströme.

• Bestimmen Sie als nächstes die maximale und minimale Versorgungsspannung.

• Wenn angenommen wird, dass der Laststrom instabil ist, ist eine Zenerdiode parallel zur Last erforderlich!

• Schließlich wird die Kapazität des Abschreckkondensators berechnet.

Für eine Schaltung mit Halbwellengleichrichtung wird für eine Netzfrequenz von 50 Hz die Kapazität durch die folgende Formel ermittelt:

Das durch die Formel erhaltene Ergebnis wird auf die Seite einer größeren Nennkapazität gerundet (vorzugsweise nicht mehr als 10%).

Der nächste Schritt besteht darin, den Stabilisierungsstrom der Zenerdiode für die maximale Versorgungsspannung und den minimalen Stromverbrauch zu ermitteln:

Für eine Halbwellengleichrichtungsschaltung werden der Löschkondensator und der maximale Zenerstrom nach den folgenden Formeln berechnet:

Bei der Auswahl eines Abschreckkondensators ist es besser, sich auf Film- und Papierkondensatoren zu konzentrieren. Filmkondensatoren mit geringer Kapazität - bis zu 2,2 Mikrofarad pro Betriebsspannung von 250 Volt funktionieren in diesen Schemata gut, wenn sie über ein 220-Volt-Netzwerk mit Strom versorgt werden. Wenn Sie eine große Kapazität benötigen (mehr als 10 Mikrofarad), ist es besser, einen Kondensator für eine Betriebsspannung von 500 Volt zu wählen.