Beregning av kapasitansen til ballastkondensatoren for en transformatorløs strømforsyning. Kondensatorstrøm Driver kraftige LED-er gjennom en kondensator

Helt i begynnelsen av emnet, angående valg av en quenching kondensator, vil vi vurdere en krets bestående av en motstand og en kondensator koblet i serie til nettverket. Den totale motstanden til en slik krets vil være lik:

Den effektive strømverdien er følgelig funnet i henhold til Ohms lov, nettverksspenningen delt på den totale motstanden til kretsen:

Som et resultat får vi følgende forhold for laststrømmen og inngangs- og utgangsspenninger:

Og hvis utgangsspenningen er lav nok, har vi rett til å anta omtrent lik:

La oss imidlertid vurdere fra et praktisk synspunkt spørsmålet om å velge en slukkekondensator for å koble til et vekselstrømnettverk en last designet for en spenning lavere enn standard nettspenning.

La oss si at vi har en 100 W glødelampe vurdert til 36 volt, og av en eller annen utrolig grunn må vi strømme den fra et 220 volts husholdningsnettverk. Lampen krever en effektiv strøm lik:

Da vil kapasiteten til den nødvendige slukkekondensatoren være lik:

Med en slik lampe får vi håp om å få en normal glød fra lampen vi håper i det minste at den ikke brenner ut. Denne tilnærmingen, basert på den effektive verdien av strømmen, er akseptabel for resistive belastninger som en lampe eller varmeapparat.

Men hva skal jeg gjøre hvis lasten er ikke-lineær og slås på via ? La oss si at du må lade et blybatteri. Hva da? Da vil ladestrømmen for batteriet pulsere, og verdien vil være mindre enn den effektive verdien:

Noen ganger kan en radioamatør finne det nyttig å ha en strømkilde der en slukkekondensator er koblet i serie med en diodebro, ved utgangen av hvilken det igjen er en filterkondensator med betydelig kapasitet, som en DC-belastning er tilkoblet. Det viser seg en slags transformatorløs strømkilde med en kondensator i stedet for en nedtrappingstransformator:

Her vil belastningen som helhet være ikke-lineær, og strømmen vil ikke lenger være sinusformet, og beregninger må utføres noe annerledes. Faktum er at en utjevningskondensator med en diodebro og en belastning utad vil manifestere seg som en symmetrisk zenerdiode, fordi krusningen med en betydelig filterkapasitans vil bli ubetydelig.

Når spenningen på kondensatoren er mindre enn en viss verdi, vil broen lukkes, og hvis den er høyere, vil strømmen flyte, men spenningen ved broutgangen vil ikke øke. La oss se på prosessen mer detaljert med grafer:

Ved tidspunkt t1 har nettverksspenningen nådd amplitude, kondensator C1 lades også i dette øyeblikket til maksimalt mulig verdi minus spenningsfallet over broen, som vil være omtrent lik utgangsspenningen. Strømmen gjennom kondensatoren C1 er null for øyeblikket. Så begynte spenningen i nettverket å synke, spenningen på broen også, men på kondensator C1 endres den ikke ennå, og strømmen gjennom kondensator C1 er fortsatt null.

Deretter endrer spenningen på broen tegn, og har en tendens til å synke til minus Uin, og i det øyeblikket flyter strømmen gjennom kondensatoren C1 og gjennom diodebroen. Videre endres ikke spenningen ved broutgangen, og strømmen i seriekretsen avhenger av endringshastigheten til forsyningsspenningen, som om bare kondensatoren C1 var koblet til nettverket.

Når nettverkets sinusoide når motsatt amplitude, blir strømmen gjennom C1 igjen lik null og prosessen går i en sirkel, og gjentas hver halvperiode. Det er klart at strømmen flyter gjennom diodebroen bare i intervallet mellom t2 og t3, og verdien av gjennomsnittsstrømmen kan beregnes ved å bestemme arealet av lappen under sinusbølgen, som vil være lik:

Hvis utgangsspenningen til kretsen er liten nok, nærmer denne formelen seg den som ble oppnådd tidligere. Hvis utgangsstrømmen settes lik null, får vi:

Det vil si at hvis lasten bryter vil utgangsspenningen bli lik amplituden til nettspenningen!!! Dette betyr at slike komponenter bør brukes i kretsen slik at hver av dem tåler amplituden til forsyningsspenningen.

Forresten, når belastningsstrømmen minker med 10 %, vil uttrykket i parentes minke med 10 %, det vil si at utgangsspenningen øker med ca. 30 volt hvis vi i utgangspunktet har å gjøre med for eksempel 220 volt ved inngangen og 10 volt ved utgangen. Dermed er bruk av en zenerdiode parallelt med belastningen strengt tatt nødvendig!!!

Hva om likeretteren er halvbølget? Da må strømmen beregnes ved hjelp av følgende formel:

Ved små verdier av utgangsspenningen vil belastningsstrømmen bli halvparten av full broutretting. Og utgangsspenningen uten belastning vil være dobbelt så høy, siden vi her har å gjøre med en spenningsdobler.

Så en strømkilde med en slukkekondensator beregnes i følgende rekkefølge:

Det første trinnet er å velge hva utgangsspenningen skal være.

Deretter bestemmes maksimums- og minimumsbelastningsstrømmene.

Dersom belastningsstrømmen antas å være variabel, kreves det en zenerdiode parallelt med belastningen!

Til slutt beregnes kapasitansen til bråkondensatoren.

For en krets med fullbølgelikeretting, for en nettverksfrekvens på 50 Hz, er kapasitansen funnet ved å bruke følgende formel:

Resultatet oppnådd fra formelen avrundes mot kapasiteten til en større nominell verdi (fortrinnsvis ikke mer enn 10%).

Det neste trinnet er å finne stabiliseringsstrømmen til zenerdioden for maksimal forsyningsspenning og minimum strømforbruk:

For en halvbølge likeretterkrets beregnes quenching-kondensatoren og den maksimale zenerdiodestrømmen ved å bruke følgende formler:

Når du velger en quenching kondensator, er det bedre å fokusere på film og metall-papir kondensatorer. Filmkondensatorer med liten kapasitet - opptil 2,2 mikrofarad for en driftsspenning på 250 volt fungerer godt i disse kretsene når de drives fra et 220 volts nettverk. Hvis du trenger en stor kapasitans (mer enn 10 mikrofarad), er det bedre å velge en kondensator med en driftsspenning på 500 volt eller mer.

Andrey Povny

Noen radioamatører bruker kondensatorer i stedet for nedtrappingstransformatorer når de designer nettverksstrømforsyninger. ballast, demping av overspenning (fig. 1).

En ikke-polar kondensator inkludert i en AC-krets oppfører seg som en motstand, men i motsetning til en motstand sprer den ikke den absorberte kraften i form av varme, noe som gjør det mulig å designe en kompakt strømforsyning som er lett og billig. Kapasitansen til en kondensator ved frekvens f er beskrevet med uttrykket:

Kapasitansverdien til ballastkondensatoren Cb bestemmes med tilstrekkelig nøyaktighet ved å bruke formelen:

hvor U c er nettverksspenningen, V;

I N - belastningsstrøm, A;

U H er belastningsspenningen, V. Hvis U H er i området fra 10 til 20 V, er følgende uttrykk ganske akseptabelt for beregning:

Ved å erstatte verdiene til U c = 220 V og U H = 15 V, ved I n = 0,5 A får vi verdiene Sb = 7,28 μF (1) og Sb = 7,27 μF (2). Begge uttrykkene gir en ganske god match, spesielt med tanke på at kapasitansen vanligvis er avrundet til nærmeste høyere verdi. Det er bedre å velge kondensatorer fra K73-17-serien med en driftsspenning på minst 300 V.

Ved bruk av denne kretsen må du alltid huske at den er galvanisk koblet til strømnettet og du risikerer å få elektrisk støt ved nettspenningspotensial. I tillegg bør måleutstyr eller eventuelle tilleggsapparater kobles veldig nøye til en enhet med transformatorløs strømforsyning, ellers kan du ende opp med fyrverkeri som slett ikke er festlig.

For å drive selv enheter med lav effekt, er det bedre å bruke nedtrappingstransformatorer. Hvis spenningen til sekundærviklingen ikke samsvarer med det nødvendige (overskrider), er det ganske trygt å bruke en slukkekondensator i kretsen til transformatorens primærvikling for å redusere spenningen eller koble en transformator med en lav- spenning primærvikling til nettverket (fig. 2 Ballastkondensatoren i dette tilfellet velges basert på beregningen slik at ved maksimal belastningsstrøm tilsvarer utgangsspenningen til transformatoren den spesifiserte).

Litteratur

1. Biryukov S.A. Enheter på mikrobrikker. - M., 2000.

I. SEMENOV,

Dubna, Moskva-regionen.

Hvis du noen gang har hatt i oppgave å redusere spenningen til et hvilket som helst nivå, for eksempel fra 220 Volt til 12V, så er denne artikkelen for deg.

Det er mange måter å gjøre dette på ved hjelp av tilgjengelig materiale. I vårt tilfelle vil vi bruke en del - en beholder.

I prinsippet kan vi bruke vanlig motstand, men i dette tilfellet vil vi ha problemet med overoppheting av denne delen, og da er en brann ikke langt unna.

I tilfellet når en kapasitans brukes som et reduserende element, er situasjonen annerledes.

En kapasitans koblet til en vekselstrømkrets har (ideelt sett) bare reaktans, hvis verdi er funnet i henhold til den velkjente formelen.

I tillegg inkluderer vi en slags belastning i kretsen vår (lyspære, drill, vaskemaskin), som også har en slags motstand R

Dermed vil den totale motstanden til kretsen være som

Vår krets er i serie, og derfor er den totale spenningen til kretsen summen av spenningene på kondensatoren og på lasten

Ved å bruke Ohms lov beregner vi strømmen som flyter i denne kretsen.

Som du kan se, når du kjenner parametrene til kretsen, er det enkelt å beregne de manglende verdiene.

Og når du husker hvordan strøm beregnes, er det enkelt å beregne parametrene til kondensatoren basert på strømforbruket til lasten.

Husk at i en slik krets kan du ikke bruke polariserte kondensatorer, det vil si de som er inkludert i den elektroniske kretsen i strengt samsvar med den angitte polariteten.

I tillegg er det nødvendig å ta hensyn til nettverksfrekvensen f. Og hvis vi i Russland har en frekvens på 50Hz, så er for eksempel frekvensen i Amerika 60Hz. Dette påvirker også de endelige beregningene.

Regneeksempler

Det er nødvendig å drive en 36W lyspære designet for en spenning på 12V. Hvilken kapasitet på nedtrappingskondensatoren trengs her?

Hvis vi snakker om elektriske nettverk i Russland, er inngangsspenningen 220 volt, frekvens 50 Hz.

Strømmen som går gjennom lyspæren er 3 Ampere (36 delt på 12). Da vil kapasiteten i henhold til formelen ovenfor være lik:

Hei alle sammen! Jeg surfet mye på siden, og spesielt i tråden min, og fant mye interessant. Generelt vil jeg i denne artikkelen samle alle slags amatørradiokalkulatorer slik at folk ikke søker for hardt når behovet oppstår for beregninger og kretsdesign.

1. Induktans kalkulator-. Vi takker for presentert program. krabbe

2. Universell radioamatørkalkulator-. Takk igjen krabbe

3. Tesla-spoleberegningsprogram-. Takk igjen krabbe

4. GDT til SSTC Kalkulator-. Levert av [)eNiS

5. Program for å beregne kretsen til en lampe PA-. Takk for informasjonen krabbe

6. Transistoridentifikasjonsprogram etter farge-. Anerkjennelser krabbe

7. Kalkulator for beregning av strømforsyninger med slukkekondensator-. Takk til forumbesøkende

8. Beregningsprogrammer for pulstransformatorer-. Takk GUVERNØR. Merk - forfatteren av ExcellentIT v.3.5.0.0 og Lite-CalcIT v.1.7.0.0 er Vladimir Denisenko fra Pskov, forfatteren av Transformer v.3.0.0.3 og Transformer v.4.0.0.0 er Evgeniy Moskatov fra Taganrog.

9. Program for beregning av enfase-, trefase- og autotransformatorer-. Takk reanimaster

10. Beregning av induktans, frekvens, motstand, krafttransformator, fargemerking - . Takk stolper59

11. Programmer for ulike amatørradiomannskaper og ikke bare - og . Takk reanimaster

12. Radioamatørassistent- amatørradiokalkulator - . Emne om . Takk Antracen, dvs. til meg:)

13. Program for beregning av DC-DC-omformer-. Anerkjennelser krabbe

Noen ganger i elektroteknikk brukes strømforsyninger som ikke inneholder en transformator. I dette tilfellet oppstår oppgaven med å redusere inngangsspenningen. For eksempel å redusere vekselspenningen til nettverket (220 V) ved en frekvens på 50 hertz til den nødvendige spenningsverdien. Et alternativ til en transformator er en kondensator, som er koblet i serie med spenningskilden og lasten (for mer informasjon om bruk av kondensatorer, se avsnitt "). En slik kondensator kalles en quenching-kondensator.
Å beregne en slukkekondensator betyr å finne kapasitansen til en kondensator som, når den er koblet til kretsen som beskrevet ovenfor, vil redusere inngangsspenningen til den nødvendige spenningen ved belastningen. Nå får vi formelen for å beregne kapasiteten til slukkekondensatoren. En kondensator som opererer i en vekselstrømkrets har en kapasitans (), som er relatert til frekvensen til vekselstrømmen og dens egen kapasitans () (og), mer presist:

I henhold til betingelsen inkluderte vi en motstand (resistiv last()) og en kondensator i vekselstrømkretsen. Den totale motstanden til dette systemet () kan beregnes som:

Siden tilkoblingen er seriell, ved å bruke , skriver vi:

hvor er spenningsfallet over lasten (enhetsforsyningsspenning); — nettspenning, — spenningsfall over kondensatoren. Ved å bruke formlene ovenfor har vi:

Hvis belastningen er liten, er bruk av en kondensator, inkludert den i serie i kretsen, den enkleste måten å redusere nettspenningen på. Hvis spenningen ved utgangseffekten er mindre enn 10-20 volt, beregnes kapasiteten til bråkondensatoren ved å bruke den omtrentlige formelen: