Kuinka laskea ja valita sammutuskondensaattori

Aiheen aivan alussa, suhteessa sammutuskondensaattorin valintaan, tarkastelemme piiriä, joka koostuu vastuksesta ja kondensaattorista, joka on kytketty sarjaan verkkoon. Tällaisen piirin kokonaisvastus on yhtä suuri kuin:

Virran efektiivinen arvo, vastaavasti, saadaan Ohmin lain mukaan, verkkojännite jaettuna piirin impedanssilla:

Seurauksena on, että kuormavirralle sekä tulo- ja lähtöjännitteille saadaan seuraava suhde:

Ja jos lähtöjännite on riittävän pieni, niin meillä on oikeus harkita virran efektiivinen arvo suunnilleen yhtä suuri kuin:

Tarkastellaan kuitenkin käytännön näkökulmasta kysymystä sammutuskondensaattorin valitsemisesta sisällytettäväksi vaihtovirtakuormaan, joka on laskettu vakioverkkoa alhaisemmalle jännitteelle.

Oletetaan, että meillä on 100 W: n hehkulamppu, joka on suunniteltu 36 voltin jännitteelle, ja jostain uskomattomasta syystä meidän on syötettävä sitä 220 voltin kotitalousverkosta. Lamppu tarvitsee tehollisvirran, joka on yhtä suuri kuin:

Silloin tarvittavan sammutuskondensaattorin kapasiteetti on yhtä suuri kuin:

Ottaa sellainen kondensaattori, saamme toivoa saadaksesi lampun normaalin hehkun, toivomme, että ainakin se ei pala. Tämä lähestymistapa, kun siirrymme efektiiviseen virta-arvoon, on hyväksyttävä aktiivisille kuormituksille, kuten lampulle tai lämmittimelle.

Entä jos kuorma on epälineaarinen ja päällä diodisilta? Oletetaan, että sinun on ladattava lyijyakku. Mitä sitten? Tällöin akun latausvirta pulssoi, ja sen arvo on pienempi kuin efektiivinen arvo:

Joskus virtalähde voi olla hyödyllinen radioamatöörille, jossa sammutuskondensaattori on kytketty sarjaan diodisillan kanssa, jonka ulostulossa on puolestaan ​​merkittävän kapasiteetin suodatinkondensaattori, johon DC-kuorma on kytketty. Osoittautuu eräänlainen muuntajaton virtalähde, jossa on kondensaattori vaihtosuuntaisen muuntajan sijaan:

Tässä kuorma kokonaisuutena tulee olemaan epälineaarinen ja virta tulee kaukana sinimuotoisesta, ja laskelmat on tehtävä hieman eri tavalla. Tosiasia, että tasoituskondensaattori, jossa on diodisilta ja kuorma, ilmenee ulkoisesti symmetrisenä Zener-diodina, koska aallot, joilla on merkittävä suodatuskapasiteetti, tulevat vähäpätöisiksi.

Kun kondensaattorin jännite on pienempi kuin jokin arvo, silta suljetaan, ja jos se on suurempi, virta menee, mutta sillan lähdön jännite ei kasva. Mieti prosessia yksityiskohtaisemmin kaavioilla:

Ajankohtana t1 verkkojännite saavutti amplitudin, myös kondensaattori C1 latautuu tällä hetkellä maksimaaliseen mahdolliseen arvoon miinus jännitteen pudotuksella sillan yli, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin lähtöjännite. Kondensaattorin C1 läpi kulkeva virta on tällä hetkellä nolla. Lisäksi verkon jännite alkoi laskea, myös sillan jännite, mutta kondensaattorissa C1 se ei ole vielä muuttunut, ja kondensaattorin C1 läpi kulkeva virta on edelleen nolla.

Lisäksi sillan jännite muuttuu merkkinä, yrittäen laskea miinus Uiniin, ja virta räjähtää kondensaattorin C1 läpi ja diodisillan läpi. Lisäksi sillan lähdön jännite ei muutu, ja sarjapiirin virta riippuu syöttöjännitteen muutosnopeudesta, ikään kuin verkkoon olisi kytketty vain kondensaattori C1.

Kun verkon sinusoidi saavuttaa vastakkaisen amplitudin, virta C1: n läpi muuttuu jälleen nollaksi ja prosessi kulkee ympyrässä, toistuen jokaisen puolijakson ajan. On selvää, että virta virtaa diodisillan läpi vain t2: n ja t3: n välillä, ja keskimääräinen virta-arvo voidaan laskea määrittämällä sinusoidin alla olevan täytetyn kuvan pinta-ala, joka on yhtä suuri kuin:

Jos piirin lähtöjännite on riittävän pieni, tämä kaava lähestyy aikaisemmin saatua arvoa. Jos lähtövirta asetetaan nollaan, niin saadaan:

Eli kun kuorma hajoaa, lähtöjännitteestä tulee yhtä suuri kuin verkkojännite !!! Siksi tällaisia ​​komponentteja tulisi käyttää piirissä niin, että kukin niistä kestäisi syöttöjännitteen amplitudin.

Muuten, jos kuormavirta pienenee 10%, suluissa oleva lauseke vähenee 10%, ts. Lähtöjännite kasvaa noin 30 voltilla, jos alun perin käsittelemme esimerkiksi 220 volttia tulossa ja 10 volttia ulostulossa. Siten zener-diodin käyttö kuorman rinnalla on ehdottoman välttämätöntä !!!

Mutta entä jos tasasuuntaaja on puoliaalto? Sitten virta on laskettava seuraavalla kaavalla:

Pienillä lähtöjännitteen arvoilla kuormavirta tulee puoliksi niin suuri kuin tasasuuntaamalla täydellä sillalla. Ja jännite ulostulossa ilman kuormitusta on kaksinkertainen, koska tässä on kyse jännitteen kaksinkertaistimesta.

Joten, sammutuskondensaattorin virtalähde lasketaan seuraavassa järjestyksessä:

• Ensinnäkin, valitse mikä lähtöjännite tulee.

• Määritä sitten suurin ja pienin kuormitusvirta.

• Seuraavaksi määritä suurin ja pienin syöttöjännite.

• Jos kuormitusvirran oletetaan olevan epävakaa, tarvitaan Zener-diodi kuorman suuntaisesti!

• Lopuksi lasketaan sammutuskondensaattorin kapasiteetti.

Puoliaallon tasasuuntaamisella varustetulle piirille, jonka verkkotaajuus on 50 Hz, kapasitanssi saadaan seuraavalla kaavalla:

Kaavalla saatu tulos pyöristetään suuremman nimelliskapasiteetin puolelle (mieluiten enintään 10%).

Seuraava vaihe on löytää zener-diodin stabilointivirta suurimmalle syöttöjännitteelle ja minimivirtakulutukselle:

Puoliaallon tasasuuntauspiirille sammutuskondensaattori ja suurin zener-virta lasketaan seuraavilla kaavoilla:

Sammutuskondensaattoria valittaessa on parempi keskittyä kalvo- ja paperikondensaattoreihin. Elokuvakondensaattorit, joiden kapasiteetti on pieni - jopa 2,2 mikrofaradia 250 voltin käyttöjännitettä kohti, toimivat hyvin näissä järjestelmissä, kun ne saavat virran 220 voltin verkosta. Jos tarvitset suuren kapasiteetin (yli 10 mikrofaradia) - on parempi valita kondensaattori 500 voltin käyttöjännitteelle.