Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Делимся опытом, Практическая электроника » Как рассчитать и подобрать гасящий конденсатор
Количество просмотров: 73059
Комментарии к статье: 8


Как рассчитать и подобрать гасящий конденсатор


В самом начале темы, относительно подбора гасящего конденсатора, рассмотрим цепь, состоящую из резистора и конденсатора, последовательно подключенных к сети. Полное сопротивление такой цепи будет равно:

Эффективная величина тока, соответственно, находится по закону Ома, напряжение сети делить на полное сопротивление цепи:

В результате для тока нагрузки и входного и выходного напряжений получим следующее соотношение:

Эффективная величина тока

А если напряжение на выходе достаточно мало, то мы имеем право считать эффективное значение тока приблизительно равным:

Эффективное значение тока

Однако давайте рассмотрим с практической точки зрения вопрос подбора гасящего конденсатора для включения в сеть переменного тока нагрузки, рассчитанной на напряжение меньшее стандартного сетевого.

Допустим, у нас есть лампа накаливания мощностью 100 Вт, рассчитанная на напряжение 36 вольт, и нам по какой-то невероятной причине необходимо запитать ее от бытовой сети 220 вольт. Лампе необходим эффективный ток, равный:

Эффективный ток 2,77 А

Тогда емкость необходимого гасящего конденсатора окажется равна:

Емкость необходимого гасящего конденсатора

Имея такой конденсатор, мы обретаем надежду получить нормальное свечение лампы, рассчитываем, что она по крайней мере не перегорит. Такой подход, когда мы исходим из эффективного значения тока, приемлем для активных нагрузок, таких как лампа или обогреватель.

Схема с конденсатором

Но что делать, если нагрузка нелинейна и включена через диодный мост? Допустим, необходимо зарядить свинцово-кислотный аккумулятор. Что тогда? Тогда зарядный ток окажется для батареи пульсирующим, и его значение будет меньше эффективного значения:

Определение тока

Иногда радиолюбителю может быть полезным источник питания, в котором гасящий конденсатор включен последовательно с диодным мостом, на выходе которого имеется в свою очередь конденсатор фильтра значительной емкости, к которому присоединена нагрузка постоянного тока. Получается своеобразный бестрансформаторный источник питания с конденсатором вместо понижающего трансформатора:

Бестрансформаторный источник питания с конденсатором вместо понижающего трансформатора

Здесь нагрузка в целом будет нелинейной, а ток станет уже далеко не синусоидальным, и вести расчеты необходимо будет несколько иначе. Дело в том, что сглаживающий конденсатор с диодным мостом и нагрузкой внешне проявят себя как симметричный стабилитрон, ведь пульсации при значительной емкости фильтра станут пренебрежимо малыми.

Когда напряжение на конденсаторе будет меньше какого-то значения — мост будет закрыт, а если выше — ток пойдет, но напряжение на выходе моста расти не будет. Рассмотрим процесс более подробно с графиками:

Графики процесса

В момент времени t1 напряжение сети достигло амплитуды, конденсатор C1 также заряжен в этот момент до максимально возможного значения минус падение напряжения на мосте, которое будет равно приблизительно выходному напряжению. Ток через конденсатор C1 равен в этот момент нулю. Далее напряжение в сети стало уменьшаться, напряжение на мосте — тоже, а на конденсаторе C1 оно пока не изменяется, да и ток через конденсатор C1 пока что нулевой.

Далее напряжение на мосте меняет знак, стремясь уменьшиться до минус Uвх, и в тот момент через конденсатор C1 и через диодный мост устремляется ток. Далее напряжение на выходе моста не меняется, а ток в последовательной цепочке зависит от скорости изменения питающего напряжения, словно к сети подключен только конденсатор C1.

По достижении сетевой синусоидой противоположной амплитуды, ток через C1 опять становится равным нулю и процесс пойдет по кругу, повторяясь каждые пол периода. Очевидно, что ток течет через диодный мост только в промежутке между t2 и t3, и величину среднего тока можно вычислить, определив площадь закрашенной фигуры под синусоидой, которая будет равна:

Определение величины среднего тока

Если выходное напряжение схемы достаточно мало, то данная формула приближается к полученной ранее. Если же выходной ток положить равным нулю, то получим:

Выходное напряжение схемы

То есть при обрыве нагрузки выходное напряжение станет равно амплитуде сетевого!!! Значит следует применять такие компоненты в схеме, чтобы каждый из них выдержал бы амплитуду напряжения питания.

Кстати, при снижении тока нагрузки на 10%, выражение в скобках уменьшится на 10%, то есть напряжение на выходе увеличится примерно на 30 вольт, если изначально имеем дело, скажем, с 220 вольтами на входе и с 10 вольтами на выходе. Таким образом, использование стабилитрона параллельно нагрузке строго обязательно!!!

Схема с конденсаторами

А что если выпрямитель однополупериодный? Тогда ток необходимо рассчитывать по такой формуле:

Средний ток

При небольших значениях выходного напряжения ток нагрузки станет вдвое меньшим, чем при выпрямлении полным мостом. А напряжение на выходе без нагрузки окажется вдвое большим, так как здесь мы имеем дело с удвоителем напряжения.

Итак, источник питания с гасящим конденсатором рассчитывается в следующем порядке:

  • Первым делом выбирают, каким будет выходное напряжение.

  • Затем определяют максимальный и минимальный токи нагрузки.

  • Далее определяют максимум и минимум напряжения питания.

  • Если ток нагрузки предполагается непостоянный, стабилитрон параллельно нагрузке обязателен!

  • Наконец, вычисляют емкость гасящего конденсатора.

Для схемы с двухполупериодным выпрямлением, для сетевой частоты 50 Гц, емкость находится по следующей формуле:

Емкость конденсатора

Полученный по формуле результат округляют в сторону емкости большего номинала (желательно не более 10%).

Следующим шагом находят ток стабилизации стабилитрона для максимального напряжения питания и минимального тока потребления:

Ток стабилизации стабилитрона

Для однополупериодной схемы выпрямления гасящий конденсатор и максимальный ток стабилитрона вычисляют по следующим формулам:

Емкость конденсатора и максимальный ток стабилитрона

Выбирая гасящий конденсатор, лучше ориентироваться на пленочные и металлобумажные конденсаторы. Конденсаторы пленочные небольшой емкости — до 2,2 мкф на рабочее напряжение от 250 вольт хорошо работают в данных схемах при питании от сети 220 вольт. Если же вам нужна большая емкость (более 10 мкф) — лучше выбрать конденсатор на рабочее напряжение от 500 вольт.

Андрей Повный 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Делимся опытом, Практическая электроника

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как просто определить емкость конденсатора подручными средствами
  • Как выбрать конденсаторы для подключения однофазного и трехфазного электрод ...
  • Как происходит выпрямление переменного тока
  • Бутстрепный конденсатор в схеме управления полумостом
  • Как сделать выпрямитель и простейший блок питания
  • Однофазные выпрямители: типовые схемы, осциллограммы и моделирование
  • Универсальный источник питания
  • Что такое емкость аккумулятора и от чего она зависит
  • Таймер 555. Преобразователи напряжения
  • Простая RC-цепь для задержки прямоугольных импульсов
  • Категория: Делимся опытом, Практическая электроника

    Емкость, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: |

    Много написано, вначале думал, что для гашения искр на коллекторе, но так и не понял, ЧТО ЗДЕСЬ ГАСИТСЯ? Если для понижения напряжения, так это называется по-другому.

      Комментарии:

    #2 написал: Николай |

    Не понятно как быть с сопротивлением лампы накаливания. Оно же должно суммироваться с балластным (гасящим) конденсатором. Рсчитан ток конденсатора, но не получается делитель напряжения с 220 на 36 В.

      Комментарии:

    #3 написал: Андрей |

    Если в Экселе забить ваш расчет =2,77/(314*SQRT(220^2-36^2))
    то получается 0,000040646320
    откуда тут 60 мкФ ?

      Комментарии:

    #4 написал: energy |

    Андрей,
    Да - откуда 60 мкф

      Комментарии:

    #5 написал: Дмитрий |

    Ну да, ошибся автор в расчете, бывает... Верный результат в итоге 0,000040646320 ФАРАД. Чтобы перевести в микрофарады нужно поделить этот результат на 0,000001. Т.е. получается  округленно 40,6 мкф.

      Комментарии:

    #6 написал: Георгий |

    Там надо брать не действующее, а амплитудное значение напряжения однофазной сети 320В. Тогда и получим 60 мкФ 

      Комментарии:

    #7 написал: Михаил |

    Для расчета и подбора гасящего конденсатора необходимо учитывать параметры цепи, в которой он будет использоваться. Гасящий конденсатор предназначен для подавления помех и перенапряжений в электрической цепи.

    Шаг 1: Определить частоту помехи

    Первый шаг в расчете гасящего конденсатора - определить частоту помехи, которую необходимо подавить. Для этого можно использовать осциллограф или частотомер.

    Шаг 2: Определить емкость гасящего конденсатора

    Емкость гасящего конденсатора рассчитывается по формуле: C = 1 / (2πfZ)

    где С - емкость гасящего конденсатора в фарадах, f - частота помехи в герцах, Z - импеданс цепи.

    Шаг 3: Определить допустимое напряжение гасящего конденсатора

    Для того, чтобы гасящий конденсатор не перегорел при работе в цепи, необходимо учитывать допустимое напряжение. Оно должно быть выше максимального напряжения в цепи, но не слишком высоким, чтобы не усложнять конструкцию.

    Шаг 4: Выбрать тип гасящего конденсатора

    Гасящие конденсаторы могут быть электролитическими, керамическими, пленочными и другими. Выбор типа конденсатора зависит от требований к работе цепи, его емкости и допустимого напряжения.

    Шаг 5: Проверить работу гасящего конденсатора

    После подбора и установки гасящего конденсатора необходимо проверить его работу в цепи с помощью осциллографа или другого прибора. Если помехи были подавлены и цепь работает без сбоев, значит, гасящий конденсатор подобран правильно.

    Расчет и подбор гасящего конденсатора - это сложный процесс, который требует знаний и опыта в области электроники. При отсутствии достаточной квалификации рекомендуется обратиться к специалисту.

      Комментарии:

    #8 написал: Котофей |

    Гасящий конденсатор используется для ограничения тока в электрической цепи. Его емкость можно рассчитать по формуле: C = I * t / (V * ln(Vm/Vs)), где C - емкость конденсатора, I - ток, t - время, V - напряжение, Vm - максимальное напряжение на конденсаторе, Vs - начальное напряжение на конденсаторе. Подберите конденсатор с ближайшим значением емкости из стандартного ряда емкостей конденсаторов. Убедитесь, что выбранный конденсатор выдерживает напряжение, равное максимальному напряжению в цепи.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.