Πώς να υπολογίσετε και να επιλέξετε έναν πυκνωτή απόσβεσης

Στην αρχή του θέματος, όσον αφορά την επιλογή ενός πυκνωτή απόσβεσης, θεωρούμε ένα κύκλωμα αποτελούμενο από έναν αντιστάτη και έναν πυκνωτή συνδεδεμένο σε σειρά σε ένα δίκτυο. Η συνολική αντίσταση ενός τέτοιου κυκλώματος θα είναι ίση με:

Η πραγματική τιμή του ρεύματος, αντίστοιχα, βρίσκεται σύμφωνα με το νόμο του Ohm, η τάση δικτύου διαιρείται με την αντίσταση του κυκλώματος:

Ως αποτέλεσμα, για το ρεύμα φορτίου και τις τάσεις εισόδου και εξόδου, λαμβάνουμε την ακόλουθη αναλογία:

Και αν η τάση εξόδου είναι αρκετά μικρή, τότε έχουμε το δικαίωμα να εξετάσουμε πραγματική τιμή του ρεύματος περίπου ίσο με:

Ωστόσο, από πρακτική άποψη, πρέπει να εξετάσουμε το ζήτημα της επιλογής ενός πυκνωτή σβέσης για συμπερίληψη στο φορτίο AC που υπολογίζεται για τάση χαμηλότερη από την τυπική παροχή ρεύματος.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μία λάμπα πυρακτώσεως 100 W σχεδιασμένη για τάση 36 βολτ και για κάποιο απίστευτο λόγο πρέπει να την τροφοδοτήσουμε από οικιακό δίκτυο 220 volt. Η λυχνία χρειάζεται αποτελεσματικό ρεύμα ίσο με:

Στη συνέχεια, η χωρητικότητα του απαραίτητου πυκνωτή σβέσης θα είναι ίση με:

Έχοντας τέτοια πυκνωτή, ελπίζουμε να έχουμε μια κανονική λάμψη της λάμπας, ελπίζουμε ότι τουλάχιστον δεν θα καεί. Αυτή η προσέγγιση, όταν προχωρούμε από την πραγματική τιμή ρεύματος, είναι αποδεκτή για ενεργά φορτία, όπως λαμπτήρα ή θερμαντήρα.

Αλλά τι γίνεται αν το φορτίο είναι μη γραμμικό και ενεργοποιημένο γέφυρα δίοδος; Ας υποθέσουμε ότι πρέπει να φορτίσετε μια μπαταρία μολύβδου-οξέος. Τι τότε; Στη συνέχεια, το ρεύμα φόρτισης θα είναι παλλόμενο για την μπαταρία και η τιμή του θα είναι μικρότερη από την πραγματική τιμή:

Μερικές φορές μια πηγή ενέργειας μπορεί να είναι χρήσιμη σε έναν ραδιοερασιτεχνισμό, στον οποίο ο πυκνωτής απόσβεσης συνδέεται σε σειρά με τη γέφυρα δίοδος, στην έξοδο του οποίου υπάρχει, με τη σειρά του, ένας πυκνωτής φίλτρου σημαντικής χωρητικότητας, στον οποίο συνδέεται φορτίο DC. Αποδεικνύεται ένα είδος πηγής τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή με έναν πυκνωτή αντί για έναν μετασχηματιστή βηματισμού:

Εδώ, το φορτίο ως σύνολο θα είναι μη γραμμικό και το ρεύμα θα απέχει πολύ από το ημιτονοειδές και θα είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθούν οι υπολογισμοί με ελαφρώς διαφορετικό τρόπο. Το γεγονός είναι ότι ένας εξομαλυντικός πυκνωτής με μια γέφυρα δίοδος και ένα φορτίο θα εκδηλωθεί εξωτερικά σαν μια συμμετρική δίοδος zener, επειδή οι κυματισμοί με σημαντική χωρητικότητα φίλτρων θα γίνουν αμελητέες.

Όταν η τάση στον πυκνωτή είναι μικρότερη από κάποια τιμή, η γέφυρα θα κλείσει και αν είναι υψηλότερη, το ρεύμα θα πάει, αλλά η τάση στην έξοδο της γέφυρας δεν θα αυξηθεί. Εξετάστε τη διαδικασία λεπτομερέστερα με γραφήματα:

Την ώρα t1, η τάση δικτύου φτάνει στο πλάτος, ο πυκνωτής C1 φορτίζεται επίσης αυτή τη στιγμή στη μέγιστη δυνατή τιμή μείον την πτώση τάσης κατά μήκος της γέφυρας, η οποία θα είναι περίπου ίση με την τάση εξόδου. Το ρεύμα μέσω του πυκνωτή C1 είναι ίσο με το μηδέν αυτή τη στιγμή. Επιπλέον, η τάση στο δίκτυο άρχισε να μειώνεται, η τάση στη γέφυρα, αλλά στον πυκνωτή C1 δεν έχει αλλάξει ακόμη, και το ρεύμα μέσω του πυκνωτή C1 είναι ακόμα μηδέν.

Επιπλέον, η τάση στη γέφυρα αλλάζει σημάδι, προσπαθώντας να μειωθεί στο μείον Uin, και εκείνη τη στιγμή το ρεύμα βυθίζεται μέσω του πυκνωτή C1 και μέσω της γέφυρας δίοδος. Επιπλέον, η τάση στην έξοδο της γέφυρας δεν αλλάζει και το ρεύμα στο κύκλωμα σειράς εξαρτάται από το ρυθμό μεταβολής της τάσης τροφοδοσίας, σαν να συνδέεται μόνο στο πυκνωτή C1 με το δίκτυο.

Όταν το ημιτονοειδές δίκτυο φτάσει στο αντίθετο εύρος, το ρεύμα μέσω του C1 καθίσταται πάλι ίσο με το μηδέν και η διαδικασία πηγαίνει σε κύκλο, επαναλαμβάνοντας κάθε μισή περίοδο. Προφανώς, το ρεύμα ρέει μέσω της γέφυρας δίοδος μόνο στο διάστημα μεταξύ t2 και t3 και η μέση τιμή ρεύματος μπορεί να υπολογιστεί με τον προσδιορισμό της περιοχής του γεμισμένου σχήματος κάτω από το ημιτονοειδές, το οποίο θα είναι ίσο με:

Εάν η τάση εξόδου του κυκλώματος είναι αρκετά μικρή, τότε αυτός ο τύπος προσεγγίζει την τιμή που ελήφθη προηγουμένως. Εάν το ρεύμα εξόδου είναι μηδέν, τότε έχουμε:

Δηλαδή, όταν το φορτίο σπάσει, η τάση εξόδου θα γίνει ίση με την τάση του δικτύου !!! Επομένως, τέτοια εξαρτήματα θα πρέπει να χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα έτσι ώστε κάθε ένα από αυτά να αντέχει το εύρος της τάσης τροφοδοσίας.

Παρεμπιπτόντως, αν το ρεύμα φορτίου μειωθεί κατά 10%, η έκφραση σε παρενθέσεις θα μειωθεί κατά 10%, δηλαδή η τάση εξόδου θα αυξηθεί κατά περίπου 30 βολτ, αν αρχικά ασχολούμαστε, π.χ., με 220 βολτ στην είσοδο και 10 βολτ στην έξοδο. Έτσι, η χρήση μιας διόδου zener παράλληλα με το φορτίο είναι απολύτως απαραίτητη !!!

Αλλά τι γίνεται αν ο ανορθωτής είναι μισό κύμα; Στη συνέχεια, το ρεύμα πρέπει να υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:

Σε μικρές τιμές της τάσης εξόδου, το ρεύμα φορτίου θα γίνει το μισό όσο και όταν διορθώνεται με πλήρη γέφυρα. Και η τάση στην έξοδο χωρίς φορτίο θα είναι διπλάσια, διότι εδώ έχουμε να κάνουμε με ένα διπλασιαστή τάσης.

Έτσι, η τροφοδοσία με έναν πυκνωτή απόσβεσης υπολογίζεται με την ακόλουθη σειρά:

• Πρώτα απ 'όλα, επιλέξτε ποια θα είναι η τάση εξόδου.

• Στη συνέχεια, καθορίστε το μέγιστο και το ελάχιστο ρεύμα φορτίου.

• Στη συνέχεια, καθορίστε τη μέγιστη και την ελάχιστη τάση τροφοδοσίας.

• Εάν το ρεύμα φόρτωσης θεωρείται ασταθές, απαιτείται διόδου zener παράλληλη με το φορτίο!

• Τέλος, υπολογίζεται η χωρητικότητα του πυκνωτή σβέσης.

Για κύκλωμα με διόρθωση μισού κύματος, για συχνότητα δικτύου 50 Hz, η χωρητικότητα βρίσκεται με τον ακόλουθο τύπο:

Το αποτέλεσμα που προκύπτει από τον τύπο είναι στρογγυλεμένο στην πλευρά μιας μεγαλύτερης ονομαστικής χωρητικότητας (κατά προτίμηση όχι μεγαλύτερη από 10%).

Το επόμενο βήμα είναι να βρείτε το ρεύμα σταθεροποίησης της διόδου zener για τη μέγιστη τάση τροφοδοσίας και την ελάχιστη κατανάλωση ρεύματος:

Για κύκλωμα διόρθωσης μισού κύματος, ο πυκνωτής απόσβεσης και το μέγιστο ρεύμα zener υπολογίζονται με τους ακόλουθους τύπους:

Όταν επιλέγετε έναν πυκνωτή απόσβεσης, είναι προτιμότερο να εστιάσετε σε πυκνωτές φιλμ και χαρτιού. Οι πυκνωτές μεμβράνης μικρής χωρητικότητας - έως 2,2 μικροφάρδους ανά τάση λειτουργίας 250 volts λειτουργούν καλά σε αυτά τα σχήματα όταν τροφοδοτούνται από ένα δίκτυο 220 volt. Εάν χρειάζεστε μεγάλη χωρητικότητα (περισσότερα από 10 microfarads) - είναι προτιμότερο να επιλέξετε έναν πυκνωτή για τάση λειτουργίας 500 volts.