Kako izračunati i odabrati kondenzator za gašenje

Na samom početku teme, u vezi s odabirom kondenzatora za gašenje, razmotrimo sklop koji se sastoji od otpornika i kondenzatora spojenih u mrežu. Ukupni otpor takvog kruga bit će jednak:

Efektivna vrijednost struje, odnosno, nalazi se prema Ohmovom zakonu, mrežni napon podijeljen s impedancijom kruga:

Kao rezultat, za struju opterećenja i ulazne i izlazne napone dobivamo sljedeći omjer:

A ako je izlazni napon dovoljno mali, tada imamo pravo uzeti u obzir efektivna vrijednost struje približno jednak:

Međutim, razmotrimo s praktičnog gledišta pitanje odabira kondenzatora za uključivanje u napon izmjeničnog napajanja izračunatog za napon niži od standardnog mrežnog napajanja.

Pretpostavimo da imamo žarulju sa žarnom snagom od 100 W dizajniranu za napon od 36 volti, a iz nekog nevjerojatnog razloga moramo je napajati iz 220 voltne kućanske mreže. Svjetiljka treba efektivnu struju jednaku:

Tada će kapacitet potrebnog kondenzatora za gašenje biti jednak:

Imati takve kondenzator, dobivamo nadu da ćemo dobiti normalan sjaj svjetiljke, nadamo se da barem neće izgorjeti. Ovaj pristup, kada polazimo od efektivne vrijednosti struje, prihvatljiv je za aktivna opterećenja, poput svjetiljke ili grijača.

Ali što ako je opterećenje nelinearno i uključeno je diodni most? Pretpostavimo da morate napuniti olovnu bateriju. Što onda? Tada će struja za punjenje pulsirati za bateriju i njena vrijednost će biti manja od efektivne vrijednosti:

Ponekad bi radijskom izvoru mogao biti koristan izvor napajanja u kojem je kondenzator za gašenje serijski povezan s diodnim mostom, čiji je izlaz zauzvrat filtrijski kondenzator značajnog kapaciteta, na koji je spojen istosmjerni teret. Ispada da je vrsta napajanja bez transformatora s kondenzatorom umjesto padajućeg transformatora:

Ovdje će opterećenje u cjelini biti nelinearno, a struja će postati daleko od sinusoida, te će biti potrebno voditi proračune na malo drugačiji način. Činjenica je da će se kondenzator za zaglađivanje s diodnim mostom i opterećenjem izvana očitovati kao simetrična zener dioda, jer će valjci sa značajnim kapacitetom filtra postati zanemarivi.

Kad je napon na kondenzatoru manji od neke vrijednosti, most će se zatvoriti, a ako je veći, struja će ići, ali napon na izlazu mosta neće se povećavati. Razmotrimo postupak detaljnije s grafovima:

U trenutku t1, mrežni napon je dostigao amplitudu, kondenzator C1 se u ovom trenutku također napuni do maksimalne moguće vrijednosti umanjene za pad napona preko mosta, koji će biti približno jednak izlaznom naponu. Struja kroz kondenzator C1 u ovom je trenutku jednaka nuli. Nadalje, napon u mreži počeo je opadati, napon i na mostu, ali na kondenzatoru C1 još se nije promijenio, a struja kroz kondenzator C1 još je jednaka nuli.

Nadalje, napon na mostu mijenja znak, pokušavajući se smanjiti na minus Uin, i u tom trenutku struja prolazi kroz kondenzator C1 i kroz diodni most. Nadalje, napon na izlazu mosta ne mijenja se, a struja u serijskom krugu ovisi o brzini promjene naponskog napona, kao da je na njega spojen samo kondenzator C1.

Kad mrežni sinusoid dosegne suprotnu amplitudu, struja kroz C1 ponovo postaje jednaka nuli i proces ide u krug, ponavljajući se svako polugodište. Očito, struja teče kroz diodni most samo u intervalu između t2 i t3, a prosječna vrijednost struje može se izračunati određivanjem površine ispunjene figure ispod sinusoida, koja će biti jednaka:

Ako je izlazni napon kruga dovoljno mali, tada se ova formula približava prethodno dobivenoj vrijednosti. Ako je izlazna struja postavljena na nulu, tada dobivamo:

To jest, kada se opterećenje pokvari, izlazni napon će postati jednak mrežnom naponu !!! Stoga se takve komponente trebaju koristiti u krugu kako bi svaka od njih izdržala amplitudu napajanja.

Usput, ako se struja opterećenja smanji za 10%, izraz u zagradama smanjit će se za 10%, odnosno izlazni napon će se povećati za oko 30 volti, ako se u početku bavimo, recimo, 220 volti na ulazu i 10 volti na izlazu. Stoga je upotreba zener diode paralelna s opterećenjem strogo potrebna !!!

Ali što ako je ispravljač napola? Tada se struja mora izračunati slijedećom formulom:

Pri malim vrijednostima izlaznog napona, struja opterećenja postat će upola manja nego pri ispravljanju punim mostom. A napon na izlazu bez opterećenja bit će dvostruko veći, budući da se ovdje bavimo dvostrukim naponom.

Dakle, napajanje napajanjem kondenzatorom izračunava se sljedećim redoslijedom:

• Prije svega, odaberite koliki će biti izlazni napon.

• Zatim odredite maksimalnu i minimalnu struju opterećenja.

• Zatim odredite maksimalni i minimalni napon napajanja.

• Ako se pretpostavlja da nestabilna struja nestabilne, potrebna je zener dioda paralelna s opterećenjem!

• Konačno se izračunava kapacitet kondenzatora za gašenje.

Za krug s polu valnom ispravljanjem, za mrežnu frekvenciju 50 Hz, kapacitet se nalazi sljedećom formulom:

Rezultat dobiven formulom zaokružuje se na stranu većeg nazivnog kapaciteta (poželjno ne više od 10%).

Sljedeći korak je pronalaženje stabilizacijske struje zener diode za maksimalni napon napajanja i minimalnu potrošnju struje:

Za polu valni ispravljački krug kondenzator za gašenje i maksimalna zener struja izračunavaju se prema sljedećim formulama:

Prilikom odabira kondenzatora za gašenje, bolje je usredotočiti se na kondenzatore za film i papir. Filmski kondenzatori malog kapaciteta - do 2,2 mikrofarada po radnom naponu od 250 volti dobro funkcioniraju u tim shemama kada se napaja iz mreže od 220 volti. Ako vam je potreban veliki kapacitet (više od 10 mikrofarada) - bolje je odabrati kondenzator za radni napon od 500 volti.