kategória: Zdieľanie skúseností, Praktická elektronika
Počet zobrazení: 30 040
Komentáre k článku: 3
Ako vypočítať a zvoliť kaliaci kondenzátor
Na samom začiatku tejto témy, pokiaľ ide o výber zhášacieho kondenzátora, uvažujeme s obvodom pozostávajúcim z rezistora a kondenzátora zapojeného sériovo do siete. Celkový odpor takého obvodu sa bude rovnať:
Skutočná hodnota prúdu sa zistí podľa Ohmovho zákona, pričom sieťové napätie sa vydelí impedanciou obvodu:
Výsledkom je, že pre záťažový prúd a vstupné a výstupné napätie získame nasledujúci pomer:
A ak je výstupné napätie dostatočne malé, máme právo zvážiť skutočná hodnota prúdu približne rovná:
Z praktického hľadiska však zvážme výber kaliaceho kondenzátora na zahrnutie záťaže navrhnutej pre napätie nižšie ako je štandardné sieťové napätie do siete striedavého prúdu.
Predpokladajme, že máme 100 W žiarovku navrhnutú pre napätie 36 voltov az nejakého neuveriteľného dôvodu ju musíme napájať z domácej siete 220 voltov. Lampa potrebuje efektívny prúd rovnajúci sa:
Potom bude kapacita potrebného zhášacieho kondenzátora rovná:
S takým kondenzátor, získavame nádej na získanie normálnej žiaru lampy, dúfame, že to aspoň nevyhorí. Tento prístup, keď vychádzame z efektívnej hodnoty prúdu, je prijateľný pre aktívne záťaže, ako sú žiarovka alebo ohrievač.
Ale čo keď je záťaž nelineárna a zapnutá diódový most? Predpokladajme, že musíte nabiť olovenú batériu. Čo potom? Potom bude pre batériu pulzovať nabíjací prúd a jej hodnota bude menšia ako skutočná hodnota:
Niekedy môže rádiový zdroj považovať za užitočný zdroj energie, v ktorom je zhášací kondenzátor zapojený do série s diódovým mostíkom, ktorého výstup je zase filtračný kondenzátor s významnou kapacitou, ku ktorému je pripojené jednosmerné zaťaženie. Ukazuje sa, že je to beztransformátorový zdroj energie s kondenzátorom namiesto transformátora typu down-down:
Zaťaženie ako celok bude nelineárne a prúd sa vzdiali sínusoidálne a bude potrebné vykonať výpočty trochu inak. Faktom je, že vyhladzovací kondenzátor s diódovým mostíkom a záťažou sa zvonka prejaví ako symetrická zenerova dióda, pretože zvlnenie s významnou filtračnou kapacitou bude zanedbateľné.
Ak je napätie na kondenzátore menšie ako nejaká hodnota, mostík sa uzavrie, a ak je vyšší, prúd pôjde, ale napätie na výstupe mostíka sa nezvýši. Podrobnejšie zvážte postup pomocou grafov:
V čase ti je amplitúda sieťového napätia dosiahnutá, kondenzátor C1 je v tomto okamihu nabitý aj na maximálnu možnú hodnotu mínus pokles napätia cez mostík, ktorý bude približne rovnaký ako výstupné napätie. Prúd cez kondenzátor C1 je v tomto okamihu rovný nule. Ďalej sa napätie v sieti začalo znižovať, napätie tiež na mostíku, ale na kondenzátore C1 sa ešte nezmenilo a prúd cez kondenzátor Cl je stále nulový.
Napätie na mostíku ďalej mení znamenie, ktoré sa snaží znížiť na mínus Uin a v tom momente prúd prúdi cez kondenzátor Cl a cez diódový mostík. Napätie na výstupe mostíka sa ďalej nemení a prúd v sériovom obvode závisí od rýchlosti zmeny napájacieho napätia, akoby k sieti bol pripojený iba kondenzátor C1.
Keď sieťový sínusoid dosiahne opačnú amplitúdu, prúd cez C1 sa opäť rovná nule a proces pokračuje v kruhu, opakujúcom sa každú polovicu obdobia. Je zrejmé, že prúd tečie cez diódový mostík iba v intervale medzi t2 a t3, a priemerná hodnota prúdu sa môže vypočítať určením plochy vyplnenej hodnoty pod sínusoidom, ktorá sa bude rovnať:
Ak je výstupné napätie obvodu dostatočne malé, potom sa tento vzorec blíži hodnote získanej predtým. Ak je výstupný prúd nastavený na nulu, dostaneme:
To znamená, že keď sa záťaž preruší, výstupné napätie sa bude rovnať napätiu v sieti !!! Preto by sa také komponenty mali v obvode používať tak, aby každý z nich vydržal amplitúdu napájacieho napätia.
Mimochodom, keď sa záťažový prúd zníži o 10%, výraz v zátvorkách sa zníži o 10%, to znamená, že výstupné napätie sa zvýši asi o 30 voltov, ak sa na začiatku zaoberáme povedzme 220 voltami na vstupe a 10 voltami na výstupe. Preto je bezpodmienečne nevyhnutné použitie zenerovej diódy paralelne so záťažou !!!
Ale čo keď je usmerňovač polovičná vlna? Potom sa musí prúd vypočítať podľa tohto vzorca:
Pri malých hodnotách výstupného napätia sa zaťažovací prúd zníži na polovicu, ako keď sa usmerňuje pomocou plného mostíka. A napätie na výstupe bez záťaže bude dvakrát väčšie, pretože tu ide o zdvojovač napätia.
Napájací zdroj s kaliacim kondenzátorom sa teda počíta v tomto poradí:
-
Najskôr vyberte, aké bude výstupné napätie.
-
Potom stanovte maximálne a minimálne zaťažovacie prúdy.
-
Potom určte maximálne a minimálne napájacie napätie.
-
Ak sa predpokladá, že záťažový prúd je nestabilný, vyžaduje sa zenerova dióda paralelne so záťažou!
-
Nakoniec sa vypočíta kapacita chladiaceho kondenzátora.
Pre obvod s polovičnou usmerňovacou schopnosťou, pre sieťovú frekvenciu 50 Hz, sa kapacita zistí podľa tohto vzorca:
Výsledok získaný vzorcom sa zaokrúhli na stranu väčšej menovitej kapacity (výhodne nie viac ako 10%).
Ďalším krokom je nájdenie stabilizačného prúdu zenerovej diódy pre maximálne napájacie napätie a minimálnu spotrebu prúdu:
Pri usmerňovacom obvode s polovičnou vlnou sa kaliaci kondenzátor a maximálny prúd Zenera počítajú podľa tohto vzorca:
Pri výbere kaliaceho kondenzátora je lepšie zamerať sa na filmové a papierové kondenzátory. Filmové kondenzátory s malou kapacitou - až 2,2 mikrofarad za prevádzkového napätia 250 voltov pracujú v týchto schémach dobre, keď sú napájané zo siete 220 voltov. Ak potrebujete veľkú kapacitu (viac ako 10 microfarad) - je lepšie zvoliť kondenzátor pre prevádzkové napätie 500 voltov.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: