Как да се изчисли и изберете гасител кондензатор

В самото начало на темата, по отношение на избора на загатващ кондензатор, считаме схема, състояща се от резистор и кондензатор, свързани последователно в мрежа. Общото съпротивление на такава верига ще бъде равно на:

Ефективната стойност на тока, съответно, се намира според закона на Ом, мрежовото напрежение, разделено на импеданса на веригата:

В резултат на това натоварващия ток и входните и изходните напрежения получаваме следното съотношение:

И ако изходното напрежение е достатъчно малко, тогава имаме право да разгледаме ефективна стойност на тока приблизително равно на:

Въпреки това, нека разгледаме от практическа гледна точка въпроса за избора на гасящ кондензатор за включване в променливотоковото захранване, изчислено за напрежение, по-ниско от стандартното мрежово.

Да предположим, че имаме 100 W лампа с нажежаема жичка, проектирана за напрежение 36 волта, и по някаква невероятна причина трябва да я захранваме от 220 волтова домакинска мрежа. Лампата се нуждае от ефективен ток, равен на:

Тогава капацитетът на необходимия загасващ кондензатор ще бъде равен на:

Като има такива кондензатор, печелим надежда да получим нормално сияние на лампата, надяваме се, че поне няма да изгори. Този подход, когато изхождаме от ефективната стойност на тока, е приемлив за активни товари, като например лампа или нагревател.

Но какво ще стане, ако натоварването е нелинейно и включено чрез диоден мост? Да предположим, че трябва да заредите оловно-кисела батерия. Какво тогава? Тогава зарядният ток ще бъде пулсиращ за батерията и стойността му ще бъде по-малка от ефективната стойност:

Понякога радиоизточникът може да намери за полезен източник на енергия, при който гасителният кондензатор е свързан последователно с диодния мост, чийто изход от своя страна е филтриращ кондензатор със значителен капацитет, към който е свързан постоянен ток. Оказва се един вид без трансформатор източник на захранване с кондензатор вместо спускащ трансформатор:

Тук натоварването като цяло ще бъде нелинейно, а токът ще стане далеч от синусоидален и ще е необходимо да се правят изчисления по малко по-различен начин. Факт е, че изглаждащият кондензатор с диоден мост и товар външно ще се прояви като симетричен ценеров диод, защото пулсациите със значителен капацитет на филтъра ще станат незначителни.

Когато напрежението на кондензатора е по-малко от някаква стойност, мостът ще се затвори и ако е по-висок, токът ще отиде, но напрежението на изхода на моста няма да се увеличи. Обмислете процеса по-подробно с графики:

По време t1, мрежовото напрежение достигна амплитуда, кондензаторът C1 също се зарежда в този момент до максималната възможна стойност минус падането на напрежението през моста, което ще бъде приблизително равно на изходното напрежение. Токът през кондензатор С1 е равен на нула в този момент. Освен това напрежението в мрежата започна да намалява, напрежението и на моста също, но на кондензатор С1 все още не се е променило и токът през кондензатор С1 все още е нула.

Освен това напрежението на моста се променя на знака, опитвайки се да намали до минус Uin и в този момент токът се втурва през кондензатора С1 и през диодния мост. Освен това напрежението на изхода на моста не се променя и токът в серийната верига зависи от скоростта на промяна на захранващото напрежение, сякаш само кондензатор С1 е свързан към мрежата.

Когато мрежовият синусоид достигне противоположната амплитуда, токът през С1 отново става равен на нула и процесът върви в кръг, повтаряйки се на всеки половин период. Очевидно токът протича през диодния мост само в интервала между t2 и t3, а средната стойност на тока може да бъде изчислена чрез определяне на площта на запълнената фигура под синусоида, която ще бъде равна на:

Ако изходното напрежение на веригата е достатъчно малко, тогава тази формула се доближава до получената по-рано стойност. Ако изходният ток е настроен на нула, тогава получаваме:

Тоест, когато натоварването се счупи, изходното напрежение ще стане равно на мрежовото напрежение !!! Ето защо такива компоненти трябва да се използват във веригата, така че всеки от тях да издържа на амплитудата на захранващото напрежение.

Между другото, когато токът на натоварване се намали с 10%, изразът в скоби ще намалее с 10%, тоест изходното напрежение ще се увеличи с около 30 волта, ако първоначално се занимаваме с, да речем, 220 волта на входа и 10 волта на изхода. По този начин използването на ценеров диод, успореден на товара, е строго необходимо !!!

Но какво ще стане, ако токоизправителят е полувълнов? Тогава токът трябва да бъде изчислен по следната формула:

При малки стойности на изходното напрежение токът на натоварване ще стане наполовина по-малък, отколкото при изправяне с пълен мост. И напрежението на изхода без товар ще бъде два пъти по-голямо, тъй като тук имаме работа с удвоител на напрежението.

И така, захранването с гасящ кондензатор се изчислява в следния ред:

• На първо място, изберете какво ще бъде изходното напрежение.

• След това определете максималните и минималните токове на натоварване.

• След това определете максималното и минималното захранващо напрежение.

• Ако се приеме, че токът на натоварване е нестабилен, е необходим ценеров диод, успореден на товара!

• Накрая се изчислява капацитетът на гасителния кондензатор.

За верига с полувълново изправяне, за мрежова честота 50 Hz, капацитетът се намира по следната формула:

Полученият по формулата резултат се закръгля към страната с по-голям номинален капацитет (за предпочитане не повече от 10%).

Следващата стъпка е да намерите стабилизационния ток на ценеровия диод за максимално захранващо напрежение и минимална консумация на ток:

За верига за ректификация на половин вълна, гасителният кондензатор и максималният ценерови ток се изчисляват по следните формули:

Когато избирате кондензатор за гасене, е по-добре да се съсредоточите върху филмови и хартиени кондензатори. Филмовите кондензатори с малък капацитет - до 2,2 микрофарада на работно напрежение 250 волта работят добре в тези схеми, когато се захранват от 220 волтова мрежа. Ако имате нужда от голям капацитет (повече от 10 микрофарада) - по-добре е да изберете кондензатор за работно напрежение от 500 волта.