kategorier: Deling af oplevelse, Praktisk elektronik
Antal visninger: 30.040
Kommentarer til artiklen: 3
Sådan beregnes og vælges en slukkekondensator
Helt i begyndelsen af emnet, hvad angår valg af en slukkende kondensator, overvejer vi et kredsløb, der består af en modstand og en kondensator, der er forbundet i serie til et netværk. Den samlede modstand for et sådant kredsløb vil være lig med:
Den effektive værdi af strømmen hhv. Findes ifølge Ohms lov, netværksspændingen divideres med kredsløbets impedans:
Som et resultat opnår vi følgende forhold for belastningsstrømmen og indgangs- og udgangsspændingen:
Og hvis udgangsspændingen er tilstrækkelig lille, har vi ret til at overveje den aktuelle værdi af strømmen omtrent lig med:
Lad os dog overveje fra et praktisk synspunkt spørgsmålet om at vælge en slukkekondensator til optagelse i vekselstrømsnettet, beregnet for en spænding, der er lavere end standardnettet.
Antag, at vi har en glødelampe på 100 W, designet til en spænding på 36 volt, og af en eller anden utrolig grund er vi nødt til at tænde den fra et 220 volt husholdningsnetværk. Lampen har brug for en effektiv strøm svarende til:
Derefter vil kapaciteten af den nødvendige slukkekondensator være lig med:
At have sådan kondensator, vi får håb om at få en normal glød af lampen, vi håber, at den i det mindste ikke brænder ud. Denne fremgangsmåde, når vi går videre fra den aktuelle værdi af strømmen, er acceptabel for aktive belastninger, f.eks. En lampe eller varmelegeme.
Men hvad nu hvis belastningen er ikke-lineær og tændt gennem diode bridge? Antag, at du skal oplade et bly-syrebatteri. Hvad så? Derefter pulserer ladestrømmen for batteriet, og dets værdi vil være mindre end den effektive værdi:
Nogle gange kan en radiokilde synes det er nyttigt med en strømkilde, hvor den slukkende kondensator er forbundet i serie med dioden broen, hvis udgang til gengæld er en filterkondensator med betydelig kapacitet, som en jævnstrømbelastning er forbundet til. Det viser sig at være en slags transformerfri strømkilde med en kondensator i stedet for en step-down transformer:
Her vil belastningen som helhed være ikke-lineær, og strømmen vil være langt fra sinusformet, og det vil være nødvendigt at udføre beregninger på en lidt anden måde. Faktum er, at en udjævningskondensator med en diodebro og en belastning udvendigt vil manifestere sig som en symmetrisk zenerdiode, fordi krusninger med en betydelig filterkapacitet vil blive ubetydelig.
Når spændingen på kondensatoren er mindre end nogen værdi, lukkes broen, og hvis den er højere, går strømmen, men spændingen ved broens output vil ikke stige. Overvej processen mere detaljeret med grafer:
På tidspunktet t1 nåede netspændingen amplitude, kondensator Cl oplades også på dette tidspunkt til den maksimale mulige værdi minus spændingsfaldet over broen, som vil være omtrent lig med udgangsspændingen. Strømmen gennem kondensator C1 er lig med nul på dette tidspunkt. Endvidere begyndte spændingen i netværket at falde, spændingen på broen også, men på kondensator C1 er den endnu ikke ændret, og strømmen gennem kondensator Cl er stadig nul.
Endvidere skifter spændingen på broen skilt og forsøger at falde til minus Uin, og i det øjeblik strømmer strøm gennem kondensatoren C1 og gennem diodebroen. Endvidere ændres spændingen ved broens udgang ikke, og strømmen i seriekredsløbet afhænger af ændringshastigheden for forsyningsspændingen, som om kun kondensator Cl er forbundet til netværket.
Når netværkets sinusoid når den modsatte amplitude, bliver strømmen gennem C1 igen lig med nul, og processen går i en cirkel og gentages hver halve periode. Det er klart, at strømmen kun strømmer gennem diodebroen i intervallet mellem t2 og t3, og den gennemsnitlige strømværdi kan beregnes ved at bestemme arealet af det fyldte figur under sinusformen, hvilket vil være lig med:
Hvis udgangsspændingen fra kredsløbet er tilstrækkelig lille, nærmer denne formel sig den tidligere opnåede værdi. Hvis outputstrømmen er indstillet til nul, får vi:
Det vil sige, når belastningen går i stykker, bliver udgangsspændingen lig med netværksspændingen !!! Derfor skal sådanne komponenter bruges i kredsløbet, så hver af dem kunne modstå amplituden af forsyningsspændingen.
Forresten, når belastningsstrømmen reduceres med 10%, vil udtrykket i parentes falde med 10%, det vil sige, at udgangsspændingen vil stige med ca. 30 volt, hvis vi oprindeligt beskæftiger os med 220 volt ved indgangen og 10 volt ved udgangen. Brug af en zenerdiode parallelt med belastningen er således strengt nødvendigt !!!
Men hvad nu hvis ensretteren er halvbølge? Derefter skal strømmen beregnes med følgende formel:
Ved små værdier for udgangsspændingen bliver belastningsstrømmen halvt så meget som ved udbedring med en fuld bro. Og spændingen ved udgangen uden belastning vil være dobbelt så stor, da vi her har at gøre med en spændingsdubler.
Så strømforsyningen med en slukkekondensator beregnes i følgende rækkefølge:
-
Vælg først hvad udgangsspændingen vil være.
-
Derefter bestemmes de maksimale og minimale belastningsstrømme.
-
Bestem derefter den maksimale og mindste forsyningsspænding.
-
Hvis laststrømmen antages at være ustabil, kræves en zenerdiode parallelt med belastningen!
-
Endelig beregnes kapaciteten af den slukkende kondensator.
For et kredsløb med halvbølgekorrigering for en netværksfrekvens på 50 Hz findes kapacitansen ved følgende formel:
Det opnåede resultat med formlen afrundes til siden med en større nominel kapacitet (fortrinsvis ikke over 10%).
Det næste trin er at finde stabiliseringsstrømmen for zenerdioden for den maksimale forsyningsspænding og mindste strømforbrug:
For et halvbølgekorrektionskredsløb beregnes den slukkende kondensator og den maksimale zener strøm ved hjælp af følgende formler:
Når du vælger en slukkende kondensator, er det bedre at fokusere på film- og papirkondensatorer. Filmkondensatorer med lille kapacitet - op til 2,2 mikrofarader pr. Driftsspænding på 250 volt fungerer godt i disse ordninger, når de drives fra et 220 volt netværk. Hvis du har brug for en stor kapacitet (mere end 10 mikrofarader) - er det bedre at vælge en kondensator til en driftsspænding på 500 volt.
Se også på elektrohomepro.com
: