Kā aprēķināt un izvēlēties rūdīšanas kondensatoru

Tēmas pašā sākumā attiecībā uz rūdīšanas kondensatora izvēli mēs apsveram ķēdi, kas sastāv no rezistora un kondensatora, kas virknē savienots ar tīklu. Šādas shēmas kopējā pretestība būs vienāda ar:

Attiecīgi strāvas faktiskā vērtība tiek aprēķināta saskaņā ar Ohma likumu, tīkla spriegumu dalot ar ķēdes pretestību:

Tā rezultātā slodzes strāvai un ieejas un izejas spriegumiem iegūstam šādu attiecību:

Un, ja izejas spriegums ir pietiekami mazs, tad mums ir tiesības ņemt vērā strāvas faktiskā vērtība aptuveni vienāds ar:

Tomēr no praktiskā viedokļa apsvērsim jautājumu par rūdīšanas kondensatora izvēli iekļaušanai maiņstrāvas tīkla slodzē, kas aprēķināta spriegumam, kas ir zemāks par standarta elektrotīklu.

Pieņemsim, ka mums ir 100 W kvēlspuldze, kas paredzēta 36 voltu spriegumam, un kādu neticamu iemeslu dēļ mums tas ir jābaro no 220 voltu sadzīves tīkla. Lampai nepieciešama faktiskā strāva, kas vienāda ar:

Tad nepieciešamā rūdīšanas kondensatora jauda būs vienāda ar:

Kam tāds kondensators, mēs iegūstam cerību iegūt normālu luktura mirdzumu, mēs ceram, ka vismaz tas neizdegs. Šī pieeja, kad mēs izejam no faktiskās strāvas vērtības, ir pieņemama aktīvām slodzēm, piemēram, lampai vai sildītājam.

Bet ko darīt, ja krava ir nelineāra un ieslēgta cauri diode tilts? Pieņemsim, ka jums jāuzlādē svina-skābes akumulators. Ko tad? Tad akumulatora uzlādes strāva pulsēs, un tā vērtība būs mazāka par faktisko vērtību:

Dažreiz strāvas avots var būt noderīgs radioamatierim, kurā rūdīšanas kondensators ir savienots virknē ar diodes tiltu, kura izejā, savukārt, ir ievērojamas ietilpības filtra kondensators, kuram ir pievienota līdzstrāvas slodze. Izrādās, ka sava veida pārveidotājs bez strāvas avota ir ar kondensatoru, nevis atvienots transformators:

Šeit slodze kopumā būs nelineāra, un strāva kļūs tālu no sinusoidālas, un aprēķini būs jāveic nedaudz savādāk. Fakts ir tāds, ka izlīdzināšanas kondensators ar diodes tiltu un slodzi ārēji izpaudīsies kā simetriska Zener diode, jo ripples ar ievērojamu filtra ietilpību kļūs nenozīmīgas.

Kad kondensatora spriegums ir mazāks par kādu vērtību, tilts tiks aizvērts, un, ja tas būs lielāks, strāva aizies, bet tilta izejā spriegums nepalielināsies. Apsveriet procesu sīkāk ar diagrammām:

Laikā t1 tīkla spriegums sasniedza amplitūdu, kondensators C1 arī šajā brīdī tiek uzlādēts līdz maksimālajai iespējamajai vērtībai, no kuras atņemts sprieguma kritums pāri tiltam, kas būs aptuveni vienāds ar izejas spriegumu. Pašreizējā strāva caur kondensatoru C1 ir vienāda ar nulli. Turklāt spriegums tīklā sāka samazināties, spriegums arī uz tilta, bet kondensatoram C1 tas vēl nav mainījies, un strāva caur kondensatoru C1 joprojām ir nulle.

Turklāt spriegums uz tilta maina zīmi, mēģinot samazināties līdz mīnus Uin, un tajā brīdī strāva plūst caur kondensatoru C1 un caur diodes tiltu. Turklāt spriegums tilta izejā nemainās, un strāva virknes ķēdē ir atkarīga no barošanas sprieguma maiņas ātruma, it kā tīklam būtu pievienots tikai kondensators C1.

Kad tīkla sinusoīds sasniedz pretēju amplitūdu, strāva caur C1 atkal kļūst vienāda ar nulli un process iet riņķī, atkārtojot katru pusperiodu. Acīmredzot strāva plūst caur diodes tiltu tikai intervālā no t2 līdz t3, un vidējo strāvas vērtību var aprēķināt, nosakot aizpildītā attēla laukumu zem sinusoīda, kas būs vienāds ar:

Ja ķēdes izejas spriegums ir pietiekami mazs, tad šī formula tuvojas iepriekš iegūtajai vērtībai. Ja izejas strāva ir iestatīta uz nulli, tad iegūstam:

Tas ir, kad slodze sabojājas, izejas spriegums kļūs vienāds ar tīkla spriegumu !!! Tāpēc šādas sastāvdaļas ķēdē jāizmanto tā, lai katra no tām izturētu barošanas sprieguma amplitūdu.

Starp citu, ja slodzes strāva tiek samazināta par 10%, izteiksme iekavās samazināsies par 10%, tas ir, izejas spriegums palielināsies par aptuveni 30 voltiem, ja sākotnēji mums ir darīšana ar, teiksim, 220 voltiem pie ieejas un 10 voltiem pie izejas. Tādējādi Zener diodes lietošana paralēli slodzei ir absolūti nepieciešama !!!

Bet ko tad, ja taisngriezis ir pusviļņa? Tad strāva jāaprēķina pēc šādas formulas:

Pie mazām izejas sprieguma vērtībām slodzes strāva kļūs uz pusi mazāka nekā tad, ja to izlīdzina ar pilnu tiltu. Un spriegums pie izejas bez slodzes būs divreiz lielāks, jo šeit mums ir darīšana ar sprieguma dubultošanu.

Tātad strāvas padeve ar rūdīšanas kondensatoru tiek aprēķināta šādā secībā:

• Pirmkārt, izvēlieties, kāds būs izejas spriegums.

• Pēc tam nosakiet maksimālo un minimālo slodzes strāvu.

• Tālāk nosakiet maksimālo un minimālo barošanas spriegumu.

• Ja tiek pieņemts, ka slodzes strāva ir nestabila, ir nepieciešama paralēla slodze Zener diode!

• Visbeidzot tiek aprēķināta rūdīšanas kondensatora kapacitāte.

Ķēdei ar pusviļņu taisngriešanu, tīkla frekvencei 50 Hz, kapacitāti nosaka pēc šādas formulas:

Rezultāts, kas iegūts pēc formulas, tiek noapaļots uz pusi ar lielāku nominālo ietilpību (vēlams ne vairāk kā 10%).

Nākamais solis ir atrast Zener diodes stabilizācijas strāvu maksimālajam barošanas spriegumam un minimālajam strāvas patēriņam:

Pusviļņu taisngriešanas ķēdei rūdīšanas kondensatoru un maksimālo zener strāvu aprēķina pēc šādām formulām:

Izvēloties rūdīšanas kondensatoru, labāk ir koncentrēties uz filmu un papīra kondensatoriem. Filmu kondensatori ar mazu ietilpību - līdz 2,2 mikrofarādēm uz 250 voltu darba spriegumu labi darbojas šajās shēmās, ja to baro no 220 voltu tīkla. Ja jums nepieciešama liela ietilpība (vairāk nekā 10 mikrofatru) - labāk ir izvēlēties kondensatoru 500 voltu darba spriegumam.