Како израчунати и одабрати кондензатор за гашење

На самом почетку теме, у вези са одабиром кондензатора за гашење, размотрит ћемо склоп који се састоји од отпорника и кондензатора спојених у мрежу. Укупни отпор таквог круга биће једнак:

Ефективна вредност струје, односно, налази се према Охмовом закону, мрежни напон подељен са импеданцијом круга:

Као резултат, за струју оптерећења и улазне и излазне напоне добијамо следећи однос:

А ако је излазни напон довољно мали, онда имамо право да узмемо у обзир ефективна вредност струје приближно једнак:

Међутим, размотримо са практичног становишта питање одабира кондензатора за укључивање у оптерећење АЦ мреже рачунато за напон нижи од стандардног мрежног напајања.

Претпоставимо да имамо жаруљу са жарном снагом од 100 В дизајнирану за напон од 36 волти, а из неког невероватног разлога морамо је напајати из 220 волтне мреже у домаћинству. Лампа треба ефективну струју једнаку:

Тада ће капацитет потребног кондензатора за гашење бити једнак:

Имати такво кондензатор, добијамо наду да ћемо добити нормалан сјај лампе, надамо се да бар неће изгорети. Овај приступ, када полазимо од ефективне вредности струје, је прихватљив за активна оптерећења, попут лампе или грејача.

Али шта ако је оптерећење нелинеарно и укључено је диодни мост? Претпоставимо да морате да напуните оловну батерију. Шта онда? Тада ће струја за пуњење пулсирати за батерију и њена вредност ће бити мања од ефективне вредности:

Понекад извор напајања може бити користан радио-аматерима, у којима је кондензатор за гашење серијски повезан са диодним мостом, на чијем излазу се заузврат налази филтерски кондензатор значајног капацитета, на који је прикључено једносмерно оптерећење. Испада да је врста напајања без трансформатора са кондензатором уместо падајућег трансформатора:

Овде ће оптерећење у целини бити нелинеарно, а струја ће постати далеко од синусоидног облика, па ће бити потребно извести прорачуне на нешто другачији начин. Чињеница је да ће се кондензатор за заглађивање са диодним мостом и оптерећењем споља испољити као симетрична зенер диода, јер ће ваљци значајног капацитета филтера постати занемарљиви.

Када је напон на кондензатору мањи од неке вредности, мост ће се затворити, а ако је већи, струја ће ићи, али напон на излазу моста неће се повећавати. Размотримо поступак детаљније графиконима:

У тренутку т1, мрежни напон је достигао амплитуду, кондензатор Ц1 се такође тренутно пуни до максималне могуће вредности умањене за пад напона преко моста, који ће бити приближно једнак излазном напону. Струја кроз кондензатор Ц1 је у овом тренутку једнака нули. Надаље, напон у мрежи је почео да се смањује, напон на мосту такође, али на кондензатору Ц1 се још увек није променио, а струја кроз кондензатор Ц1 још увек је нула.

Надаље, напон на мосту се мијења знак, покушавајући да се смањи на минус Уин, и у том тренутку струја пролази кроз кондензатор Ц1 и кроз диодни мост. Даље, напон на излазу моста се не мења, а струја у серијском кругу зависи од брзине промене напона напајања, као да је на њега спојен само кондензатор Ц1.

Када мрежни синусоид достигне супротну амплитуду, струја кроз Ц1 поново постаје једнака нули и процес иде у круг, понављајући се на сваки пола периода. Очигледно је да струја тече кроз диодни мост само у интервалу између т2 и т3, а просечна вредност струје се може израчунати одређивањем површине испуњене фигуре испод синусоида, која ће бити једнака:

Ако је излазни напон у кругу довољно мали, тада се ова формула приближава претходно добијеној вредности. Ако је излазна струја постављена на нулу, тада ћемо добити:

То јест, када се оптерећење поквари, излазни напон ће постати једнак мрежном напону !!! Стога се такве компоненте требају користити у кругу како би свака од њих издржала амплитуду напајања.

Успут, ако се струја оптерећења смањи за 10%, израз у заградама ће се смањити за 10%, односно излазни напон ће се повећати за око 30 волти, ако се у почетку бавимо, рецимо, 220 волти на улазу и 10 волти на излазу. Стога је употреба зенер диоде паралелна са оптерећењем строго потребна !!!

Али шта ако исправљач буде пола таласа? Тада се струја мора израчунати следећом формулом:

При малим вредностима излазног напона, струја оптерећења ће постати упола мања него при исправљању пуним мостом. А напон на излазу без оптерећења биће двоструко већи, јер овде имамо посла са дуплим напоном.

Дакле, напајање напајањем кондензатором израчунава се следећим редоследом:

• Пре свега, изаберите колики ће бити излазни напон.

• Затим одредите максималну и минималну струју оптерећења.

• Затим одредите максимални и минимални напон напајања.

• Ако се претпоставља да нестабилна струја није потребна, потребна је зенер диода паралелна са оптерећењем!

• На крају се израчунава капацитет кондензатора за гашење.

За круг са полу-таласним исправљањем, за мрежну фреквенцију од 50 Хз, капацитет се налази следећом формулом:

Резултат добијен формулом заокружен је на страну већег номиналног капацитета (пожељно не више од 10%).

Следећи корак је проналажење стабилизационе струје зенер диоде за максимални напон напајања и минималну потрошњу струје:

За полу-таласни исправљачки круг кондензатор за гашење и максимална зенер-струја израчунавају се следећим формулама:

Када бирате кондензатор за гашење, боље је усредсредити се на кондензаторе за филм и папир. Филмски кондензатори малог капацитета - до 2,2 микрофарада по радном напону од 250 волти добро функционишу у овим шемама када се напајају из мреже од 220 волти. Ако вам је потребан велики капацитет (више од 10 микрофарада) - боље је одабрати кондензатор за радни напон од 500 волти.