Hoe een bluscondensator te berekenen en te selecteren

Helemaal aan het begin van het onderwerp, met betrekking tot de selectie van een bluscondensator, beschouwen we een circuit bestaande uit een weerstand en een condensator die in serie met een netwerk zijn verbonden. De totale weerstand van een dergelijk circuit is gelijk aan:

De effectieve waarde van de stroom wordt respectievelijk gevonden volgens de wet van Ohm, de netwerkspanning wordt gedeeld door de totale weerstand van het circuit:

Dientengevolge verkrijgen we voor de belastingsstroom en ingangs- en uitgangsspanningen de volgende verhouding:

En als de uitgangsspanning voldoende klein is, hebben we het recht om te overwegen effectieve waarde van stroom ongeveer gelijk aan:

Laten we echter vanuit praktisch oogpunt de kwestie van het selecteren van een bluscondensator voor opname in het wisselstroomnetwerk van een belasting ontworpen voor een spanning lager dan de standaard netspanning overwegen.

Stel dat we een gloeilamp van 100 W hebben die is ontworpen voor een spanning van 36 volt, en om een ​​ongelooflijke reden moeten we hem voeden via een 220 volt huishoudelijk netwerk. De lamp heeft een effectieve stroom nodig gelijk aan:

Dan is de capaciteit van de benodigde bluscondensator gelijk aan:

Zoiets hebben condensator, we winnen hoop om een ​​normale gloed van de lamp te krijgen, we hopen dat deze tenminste niet zal doorbranden. Deze benadering, wanneer we uitgaan van de effectieve waarde van de stroom, is acceptabel voor actieve belastingen, zoals een lamp of verwarming.

Maar wat als de belasting niet-lineair is en is ingeschakeld diodebrug? Stel dat u een loodzuuraccu moet opladen. Wat dan? Dan zal de laadstroom pulseren voor de batterij en zal de waarde ervan lager zijn dan de effectieve waarde:

Soms kan een radiobron het nuttig vinden als een stroombron waarin de bluscondensator in serie is verbonden met de diodebrug, waarvan de uitgang op zijn beurt een filtercondensator met een aanzienlijke capaciteit is, waarop een DC-belasting is aangesloten. Het blijkt een soort transformatorloze stroombron met een condensator in plaats van een step-down transformator:

Hier zal de belasting als geheel niet-lineair zijn, en de stroom zal verre van sinusvormig worden, en het zal nodig zijn om berekeningen op een iets andere manier uit te voeren. Het feit is dat een afvlakcondensator met een diodebrug en een belasting zich extern zal manifesteren als een symmetrische zenerdiode, omdat rimpelingen met een significante filtercapaciteit te verwaarlozen worden.

Wanneer de spanning op de condensator lager is dan een bepaalde waarde, wordt de brug gesloten en als deze hoger is, zal de stroom gaan, maar de spanning op de bruguitgang zal niet toenemen. Overweeg het proces in meer detail met grafieken:

Op tijdstip t1, de netspanning bereikt amplitude, wordt op dit moment ook condensator C1 geladen tot de maximaal mogelijke waarde minus de spanningsval over de brug, die ongeveer gelijk zal zijn aan de uitgangsspanning. De stroom door condensator C1 is op dit moment gelijk aan nul. Verder begon de spanning in het netwerk te dalen, de spanning op de brug ook, maar op condensator C1 is deze nog niet veranderd en de stroom door condensator C1 is nog steeds nul.

Verder verandert de spanning op de brug van teken, in een poging om te verminderen tot minus Uin, en op dat moment stroomt de stroom door de condensator C1 en door de diodebrug. Verder verandert de spanning op de bruguitgang niet en hangt de stroom in de serieschakeling af van de snelheid van verandering van de voedingsspanning, alsof alleen condensator C1 op het netwerk is aangesloten.

Wanneer de netwerksinusoïde de tegengestelde amplitude bereikt, wordt de stroom door C1 opnieuw gelijk aan nul en gaat het proces in een cirkel, waarbij elke halve periode wordt herhaald. Het is duidelijk dat de stroom alleen door de diodebrug stroomt in het interval tussen t2 en t3, en de gemiddelde stroomwaarde kan worden berekend door het gebied van de gevulde figuur onder de sinusoïde te bepalen, die gelijk zal zijn aan:

Als de uitgangsspanning van het circuit voldoende klein is, benadert deze formule de eerder verkregen waarde. Als de uitgangsstroom op nul is ingesteld, krijgen we:

Dat wil zeggen, wanneer de belasting breekt, wordt de uitgangsspanning gelijk aan de netwerkspanning !!! Daarom moeten dergelijke componenten in het circuit worden gebruikt, zodat elk van hen de amplitude van de voedingsspanning zou kunnen weerstaan.

Trouwens, wanneer de laadstroom met 10% wordt verminderd, zal de uitdrukking tussen haakjes met 10% afnemen, d.w.z. de uitgangsspanning zal met ongeveer 30 volt toenemen, als we in eerste instantie omgaan met bijvoorbeeld 220 volt aan de ingang en 10 volt aan de uitgang. Het gebruik van een zenerdiode parallel aan de belasting is dus strikt noodzakelijk !!!

Maar wat als de gelijkrichter een halve golf heeft? Vervolgens moet de stroom worden berekend met de volgende formule:

Met kleine waarden van de uitgangsspanning wordt de laadstroom de helft zoveel als bij gelijkricht met een volledige brug. En de spanning aan de uitgang zonder belasting zal twee keer zo groot zijn, omdat we hier te maken hebben met een spanningsverdubbelaar.

De stroomvoorziening met een bluscondensator wordt dus berekend in de volgende volgorde:

• Kies eerst wat de uitgangsspanning zal zijn.

• Bepaal vervolgens de maximale en minimale belastingsstromen.

• Bepaal vervolgens de maximale en minimale voedingsspanning.

• Als de belastingsstroom instabiel wordt geacht, is een zenerdiode parallel aan de belasting vereist!

• Ten slotte wordt de capaciteit van de afschrikcondensator berekend.

Voor een circuit met halfgolfherstel, voor een netwerkfrequentie van 50 Hz, wordt de capaciteit gevonden met de volgende formule:

Het resultaat verkregen met de formule is afgerond op de zijkant van een grotere nominale capaciteit (bij voorkeur niet meer dan 10%).

De volgende stap is het vinden van de stabilisatiestroom van de zenerdiode voor de maximale voedingsspanning en minimaal stroomverbruik:

Voor een halfgolf-rectificatiecircuit worden de bluscondensator en de maximale zenerstroom berekend met de volgende formules:

Bij het kiezen van een bluscondensator is het beter om zich te concentreren op film- en metaalpapiercondensatoren. Filmcondensatoren met een kleine capaciteit - tot 2,2 microfarads per bedrijfsspanning van 250 volt werken goed in deze schema's wanneer ze worden gevoed door een 220 volt-netwerk. Als u een grote capaciteit (meer dan 10 microfarads) nodig hebt, is het beter om een ​​condensator te kiezen voor een bedrijfsspanning van 500 volt.