categorie: Condividere l'esperienza, Elettronica pratica
Numero di visite: 30.040
Commenti sull'articolo: 3
Come calcolare e selezionare un condensatore di spegnimento
All'inizio dell'argomento, per quanto riguarda la selezione di un condensatore di spegnimento, consideriamo un circuito costituito da un resistore e un condensatore collegati in serie a una rete. La resistenza totale di un tale circuito sarà pari a:
Il valore effettivo della corrente, rispettivamente, si trova secondo la legge di Ohm, la tensione di rete divisa per l'impedenza del circuito:
Di conseguenza, per la corrente di carico e le tensioni di ingresso e di uscita, otteniamo il seguente rapporto:
E se la tensione di uscita è sufficientemente piccola, allora abbiamo il diritto di considerare valore effettivo della corrente approssimativamente uguale a:
Tuttavia, consideriamo da un punto di vista pratico la questione della selezione di un condensatore di spegnimento per l'inclusione nel carico di rete CA calcolato per una tensione inferiore alla rete standard.
Supponiamo di avere una lampada a incandescenza da 100 W progettata per una tensione di 36 volt e per qualche motivo incredibile dobbiamo alimentarla da una rete domestica da 220 volt. La lampada necessita di una corrente effettiva pari a:
Quindi la capacità del condensatore di spegnimento necessario sarà pari a:
Avere tale condensatore, speriamo di ottenere un normale bagliore della lampada, speriamo che almeno non si esaurisca. Questo approccio, quando si procede dal valore corrente effettivo, è accettabile per carichi attivi, come una lampada o un riscaldatore.
Ma cosa succede se il carico non è lineare e viene attivato ponte a diodi? Supponiamo di dover caricare una batteria al piombo. E allora? Quindi la corrente di carica pulserà per la batteria e il suo valore sarà inferiore al valore effettivo:
A volte una fonte di alimentazione può essere utile per un radioamatore, in cui il condensatore di spegnimento è collegato in serie con il ponte a diodi, all'uscita del quale vi è, a sua volta, un condensatore di filtro di capacità significativa, a cui è collegato un carico CC. Si scopre una sorta di fonte di alimentazione senza trasformatore con un condensatore anziché un trasformatore step-down:
Qui, il carico nel suo insieme sarà non lineare e la corrente diventerà tutt'altro che sinusoidale e sarà necessario condurre calcoli in modo leggermente diverso. Il fatto è che un condensatore di livellamento con un ponte a diodi e un carico si manifesterà esternamente come un diodo zener simmetrico, poiché le increspature con una significativa capacità di filtro diventeranno trascurabili.
Quando la tensione sul condensatore è inferiore a un certo valore, il ponte verrà chiuso e, se superiore, la corrente andrà, ma la tensione all'uscita del ponte non aumenterà. Considera il processo in modo più dettagliato con i grafici:
Al momento t1, la tensione di rete ha raggiunto l'ampiezza, anche il condensatore C1 viene caricato in questo momento al valore massimo possibile meno la caduta di tensione attraverso il ponte, che sarà approssimativamente uguale alla tensione di uscita. La corrente attraverso il condensatore C1 è uguale a zero in questo momento. Inoltre, la tensione nella rete ha iniziato a diminuire, anche la tensione sul ponte, ma sul condensatore C1 non è ancora cambiata e la corrente attraverso il condensatore C1 è ancora zero.
Inoltre, la tensione sul ponte cambia segno, cercando di ridursi a meno Uin, e in quel momento la corrente scorre attraverso il condensatore C1 e attraverso il ponte a diodi. Inoltre, la tensione all'uscita del ponte non cambia e la corrente nel circuito in serie dipende dalla velocità di variazione della tensione di alimentazione, come se alla rete fosse collegato solo il condensatore C1.
Quando la sinusoide della rete raggiunge l'ampiezza opposta, la corrente attraverso C1 diventa di nuovo uguale a zero e il processo procede in un cerchio, ripetendo ogni mezzo periodo. Ovviamente, la corrente scorre attraverso il ponte a diodi solo nell'intervallo tra t2 e t3, e il valore di corrente medio può essere calcolato determinando l'area della figura riempita sotto la sinusoide, che sarà uguale a:
Se la tensione di uscita del circuito è sufficientemente piccola, questa formula si avvicina al valore ottenuto in precedenza. Se la corrente di uscita è impostata su zero, otteniamo:
Cioè, quando il carico si rompe, la tensione di uscita diventerà uguale alla tensione di rete !!! Pertanto, è necessario utilizzare tali componenti nel circuito in modo che ciascuno di essi possa resistere all'ampiezza della tensione di alimentazione.
A proposito, quando la corrente di carico è ridotta del 10%, l'espressione tra parentesi diminuirà del 10%, cioè la tensione di uscita aumenterà di circa 30 volt, se inizialmente ci occupiamo, diciamo, di 220 volt all'ingresso e di 10 volt all'uscita. Pertanto, l'uso di un diodo zener parallelo al carico è strettamente necessario !!!
E se il raddrizzatore fosse a semionda? Quindi la corrente deve essere calcolata con la seguente formula:
Con piccoli valori della tensione di uscita, la corrente di carico diventerà la metà di quando si corregge con un ponte completo. E la tensione in uscita senza carico sarà due volte più grande, poiché qui abbiamo a che fare con un duplicatore di tensione.
Pertanto, l'alimentazione con un condensatore di spegnimento viene calcolata nel seguente ordine:
-
Prima di tutto, scegli quale sarà la tensione di uscita.
-
Quindi determinare le correnti di carico massimo e minimo.
-
Quindi, determinare la tensione di alimentazione massima e minima.
-
Se si presume che la corrente di carico sia instabile, è necessario un diodo zener parallelo al carico!
-
Infine, viene calcolata la capacità del condensatore di spegnimento.
Per un circuito con rettifica a semionda, per una frequenza di rete di 50 Hz, la capacità si trova con la seguente formula:
Il risultato ottenuto dalla formula è arrotondato al lato di una capacità nominale maggiore (preferibilmente non più del 10%).
Il prossimo passo è trovare la corrente di stabilizzazione del diodo zener per la massima tensione di alimentazione e il minimo consumo di corrente:
Per un circuito di rettifica a semionda, il condensatore di spegnimento e la corrente massima di zener sono calcolati con le seguenti formule:
Quando si sceglie un condensatore di spegnimento, è meglio concentrarsi su condensatori a pellicola e carta metallica. Condensatori a film di piccola capacità: fino a 2,2 microfarad per tensione operativa di 250 volt funzionano bene in questi schemi se alimentati da una rete di 220 volt. Se hai bisogno di una grande capacità (più di 10 microfarad), è meglio scegliere un condensatore per una tensione operativa di 500 volt.
Vedi anche su electro-it.tomathouse.com
: