Hur man beräknar och väljer en kylningskondensator

I början av ämnet, beträffande valet av en kylningskondensator, överväger vi en krets som består av ett motstånd och en kondensator som seriekopplas till ett nätverk. Det totala motståndet för en sådan krets kommer att vara lika med:

Strömets effektiva värde hittas enligt Ohms lag, nätspänningen divideras med kretsens impedans:

Som ett resultat för lastströmmen och ingångs- och utgångsspänningarna erhåller vi följande förhållande:

Och om utspänningen är tillräckligt liten, har vi rätten att överväga det aktuella värdet på nuvarande ungefär lika med:

Låt oss emellertid från en praktisk synvinkel överväga frågan om att välja en kylningskondensator för införande i växelströmsnätbelastningen beräknad för en spänning som är lägre än standardnätet.

Anta att vi har en glödlampa på 100 W som är utformad för en spänning på 36 volt, och av någon otrolig anledning behöver vi driva den från ett 220 volt hushållsnätverk. Lampan behöver en effektiv ström som är lika med:

Då är kapaciteten för den nödvändiga kylningskondensatorn lika med:

Att ha sådant kondensator, vi får hopp om att få en normal glöd av lampan, vi hoppas att åtminstone inte kommer att brinna ut. Detta tillvägagångssätt, när vi går från det effektiva strömvärdet, är acceptabelt för aktiva laster, till exempel en lampa eller värmare.

Men vad händer om lasten är olinjär och slås på igenom diodbro? Anta att du måste ladda ett blybatteri. Vad då? Då pulserar laddningsströmmen för batteriet, och dess värde blir mindre än det effektiva värdet:

Ibland kan en radiokälla finna att det är användbart en kraftkälla där kylkondensatorn är seriekopplad med diodbryggan, vars utgång i sin tur är en filterkondensator med betydande kapacitet, till vilken en likströmslast är ansluten. Det visar sig vara en slags transformatorfri kraftkälla med en kondensator istället för en avvecklande transformator:

Här kommer belastningen som helhet att vara olinjär, och strömmen kommer att bli långt ifrån sinusformad, och det kommer att vara nödvändigt att göra beräkningar på något annorlunda sätt. Faktum är att en utjämningskondensator med en diodbrygga och en belastning kommer att externt manifestera sig som en symmetrisk zenerdiod, eftersom krusningar med en betydande filterkapacitet blir försumbara.

När spänningen på kondensatorn är mindre än något värde stängs bron och om högre kommer strömmen att gå, men spänningen vid broutgången kommer inte att öka. Överväg processen mer detaljerat med grafer:

Vid tiden t1 nådde nätspänningen amplituden, kondensatorn C1 laddas också i detta ögonblick till det maximala möjliga värdet minus spänningsfallet över bron, vilket kommer att vara ungefär lika med utgångsspänningen. Strömmen genom kondensator Cl är lika med noll i detta ögonblick. Vidare började spänningen i nätet minska, spänningen på bron också, men på kondensator Cl har den ännu inte förändrats, och strömmen genom kondensator Cl är fortfarande noll.

Vidare ändrar spänningen på bron tecken, försöker minska till minus Uin, och i det ögonblicket rusar strömmen genom kondensatorn Cl och genom diodbron. Vidare förändras inte spänningen vid broutgången, och strömmen i seriekretsen beror på förändringshastigheten för matningsspänningen, som om endast kondensator Cl är ansluten till nätverket.

När nätverkets sinusoid når motsatt amplitud blir strömmen genom C1 återigen lika med noll och processen går i en cirkel och upprepas varje halvperiod. Uppenbarligen flyter strömmen genom diodbron bara i intervallet mellan t2 och t3, och det genomsnittliga strömvärdet kan beräknas genom att bestämma området för den fyllda figuren under sinusformen, som kommer att vara lika med:

Om kretsens utspänning är tillräckligt liten kommer denna formel att närma sig det tidigare erhållna värdet. Om utgångsströmmen är inställd på noll, får vi:

Det vill säga, när belastningen går sönder, kommer utgångsspänningen att bli lika med nätspänningen !!! Därför bör sådana komponenter användas i kretsen så att var och en av dem skulle motstå amplituden hos matningsspänningen.

Förresten, när belastningsströmmen reduceras med 10%, kommer uttrycket i parentes att minska med 10%, det vill säga, utgångsspänningen kommer att öka med cirka 30 volt, om vi initialt hanterar, säger, 220 volt vid ingången och 10 volt vid utgången. Således är användningen av en zenerdiod parallellt med belastningen absolut nödvändig !!!

Men vad händer om likriktaren är halvvåg? Då måste strömmen beräknas med följande formel:

Med små värden på utgångsspänningen blir lastströmmen hälften så mycket som vid korrigering med en full bro. Och spänningen vid utgången utan last blir dubbelt så stor, eftersom vi här har att göra med en spänningsdubblar.

Så strömförsörjningen med en kylningskondensator beräknas i följande ordning:

• Välj först vad utspänningen ska vara.

• Bestäm sedan maximala och minsta belastningsströmmar.

• Bestäm sedan den maximala och minsta matningsspänningen.

• Om lastströmmen antas vara instabil krävs en zenerdiod parallellt med lasten!

• Slutligen beräknas kapaciteten för kylningskondensatorn.

För en krets med halvvågskorrigering, för en nätfrekvens på 50 Hz, hittas kapacitansen med följande formel:

Resultatet erhållet med formeln avrundas till sidan med en större nominell kapacitet (företrädesvis inte mer än 10%).

Nästa steg är att hitta stabiliseringsströmmen för zenerdioden för maximal matningsspänning och minsta strömförbrukning:

För en halvvågslikriktningskrets beräknas kylningskondensatorn och den maximala zenströmmen med följande formler:

När du väljer en kylningskondensator är det bättre att fokusera på film- och metallpapperkondensatorer. Filmkondensatorer med liten kapacitet - upp till 2,2 mikrofarad per driftspänning på 250 volt fungerar bra i dessa scheman när de drivs från ett nätverk på 220 volt. Om du behöver en stor kapacitet (mer än 10 mikrofarader) - är det bättre att välja en kondensator för en driftsspänning på 500 volt.