Hogyan számoljuk ki és válasszuk ki az oltó kondenzátort

A téma elején, az oltó kondenzátor kiválasztását illetően, egy ellenállásból és egy hálózatba sorosan csatlakoztatott kondenzátorból álló áramkört tekintünk. Egy ilyen áramkör teljes ellenállása egyenlő:

Az áramerősség tényleges értékét Ohm törvénye szerint kell meghatározni, a hálózati feszültséget osztva az áramkör impedanciájával:

Ennek eredményeként a terhelési áramra, valamint a bemeneti és kimeneti feszültségekre a következő arányt kapjuk:

És ha a kimeneti feszültség kellően kicsi, akkor jogunk van mérlegelni az áram tényleges értéke megközelítőleg megegyezik:

Gondoljunk azonban gyakorlati szempontból arra a kérdésre, hogyan választjuk meg az oltó kondenzátort az AC hálózati terhelésbe való beépítéshez, amelyet a normál hálózati feszültségnél alacsonyabbra számítunk.

Tegyük fel, hogy van egy 100 W-os izzólámpa, amelyet 36 V feszültségre terveztünk, és valamilyen hihetetlen ok miatt 220 V-os háztartási hálózatról kell táplálni. A lámpa hatékony áramára van szükség, amely egyenlő:

Akkor a szükséges hűtőkondenzátor kapacitása egyenlő:

Van ilyen kondenzátor, reményt nyerünk arra, hogy a lámpa normál fényben részesül, reméljük, hogy legalább nem ég ki. Ez a megközelítés, amikor a tényleges áramértékről számolunk, elfogadható aktív terheléseknél, például lámpa vagy fűtőtest.

De mi van, ha a terhelés nemlineáris és bekapcsolt állapotban van dióda híd? Tegyük fel, hogy meg kell töltenie egy ólom-sav akkumulátort. Akkor mi lesz? Akkor a töltőáram pulzál az akkumulátor számára, és annak értéke kevesebb lesz, mint a tényleges érték:

Előfordulhat, hogy egy rádióforrás hasznos energiaforrást, amelyben az oltó kondenzátor sorba van kapcsolva a diódahíddal, amelynek kimenete viszont jelentős kapacitású szűrőkondenzátor, amelyhez DC terhelés van csatlakoztatva. Kiderült, hogy egyfajta transzformátor nélküli áramforrás kondenzátorral van leépített transzformátor helyett:

Ebben az esetben a teljes terhelés nemlineáris, és az áram messze nem lesz szinuszos, és a számításokat kissé más módon kell elvégezni. A helyzet az, hogy a diódahíddal és a terheléssel ellátott simítókondenzátor kívülről szimmetrikus Zener-diódaként nyilvánul meg, mivel a jelentős szűrőkapacitású hullámok elhanyagolhatóvá válnak.

Ha a kondenzátor feszültsége kisebb, mint valamilyen érték, akkor a híd bezáródik, és ha nagyobb, akkor az áram megy, de a híd kimeneti feszültsége nem növekszik. Fontolja meg részletesebben a folyamatot grafikonokkal:

A t1 időpontban, amikor a hálózati feszültség elérte az amplitúdót, a C1 kondenzátort ezen a pillanatban is a lehető legnagyobb értékre töltik, mínusz a hídon keresztüli feszültségesés, amely megközelítőleg megegyezik a kimeneti feszültséggel. A C1 kondenzátoron átáramló áram ebben a pillanatban nulla. Ezenkívül a hálózat feszültsége csökkenni kezdett, a feszültség a hídon is, de a C1 kondenzátoron ez még nem változott, és a C1 kondenzátoron keresztüli áram továbbra is nulla.

Ezenkívül a híd feszültsége megváltoztatja a jelet, megpróbálva mínusz Uin értékre csökkenni, és ebben az pillanatban az áram rohan át a C1 kondenzátoron és a diódahídon. Ezenkívül a híd kimenetén a feszültség nem változik, és a soros áramkörben az áram a tápfeszültség változásának sebességétől függ, mintha csak a C1 kondenzátor csatlakozik a hálózathoz.

Amikor a hálózati szinuszoid eléri az ellenkező amplitúdót, a C1-n keresztüli áram ismét nullává válik, és a folyamat körbe megy, félidőszakonként megismételve. Nyilvánvaló, hogy az áram csak a t2 és t3 közötti intervallumban áramlik át a diódahídon, és az átlagos áramérték kiszámítható úgy, hogy meghatározzuk a szinuszos alá a kitöltött ábra területét, amely egyenlő:

Ha az áramkör kimeneti feszültsége elég kicsi, akkor ez a képlet megközelíti a korábban kapott értéket. Ha a kimeneti áram nullára van állítva, akkor a következőt kapjuk:

Vagyis amikor a terhelés megszakad, a kimeneti feszültség megegyezik a hálózati feszültséggel !!! Ezért ezeket az alkatrészeket az áramkörben kell használni, hogy mindegyik ellenálljon a tápfeszültség amplitúdójának.

By the way, amikor a terhelési áramot 10% -kal csökkentik, a zárójelben kifejezett kifejezés 10% -kal csökken, vagyis a kimeneti feszültség körülbelül 30 volt-kal növekszik, ha kezdetben, mondjuk, a 220 voltos bemeneten és 10 voltos a kimeneten. Ezért szigorúan szükséges egy Zener-dióda használata a terhelés mellett !!!

De mi van, ha az egyenirányító félhullámú? Ezután az áramot a következő képlettel kell kiszámítani:

A kimeneti feszültség kis értékénél a terhelési áram felére csökken, mint egy teljes híddal történő egyenirányításkor. És a kimenetnél a terhelés nélküli feszültség kétszer olyan nagy lesz, mivel itt egy feszültség duplájára van szükség.

Tehát az oltó kondenzátorral ellátott tápegységet a következő sorrendben kell kiszámítani:

• Először válassza ki a kimeneti feszültséget.

• Ezután határozza meg a maximális és a minimális terhelési áramot.

• Ezután határozza meg a maximális és a minimális tápfeszültséget.

• Ha feltételezzük, hogy a terhelési áram instabil, akkor a terheléssel párhuzamos Zener diódára van szükség!

• Végül kiszámítják az oltó kondenzátor kapacitását.

Félhullámú egyenirányító áramkörnél, 50 Hz hálózati frekvencián a kapacitást a következő képlettel kell meghatározni:

A képlettel kapott eredményt nagyobb névleges kapacitás (előnyösen legfeljebb 10%) oldalára kerekítik.

A következő lépés a Zener-dióda stabilizációs áramának megkeresése a maximális tápfeszültség és a minimális áramfogyasztás szempontjából:

Félhullámú egyenirányító áramkör esetén az oltó kondenzátort és a maximális zener-áramot a következő képletekkel kell kiszámítani:

Az oltó kondenzátor kiválasztásakor jobb a film- és papírkondenzátorokra összpontosítani. Kis kapacitású filmkondenzátorok - legfeljebb 2,2 mikrotáv / 250 voltos működési feszültség - jól működnek ezekben a sémákban, amikor egy 220 voltos hálózatról táplálnak. Ha nagy kapacitásra van szüksége (több mint 10 mikrofarad), akkor jobb választani a kondenzátort 500 V üzemi feszültségre.