Berekening van de capaciteit van de ballastcondensator voor een transformatorloze voeding. Berekening van gemengde aansluiting van condensatoren online

Helemaal aan het begin van het onderwerp zullen we, met betrekking tot de selectie van een bluscondensator, een circuit beschouwen dat bestaat uit een weerstand en een condensator die in serie met het netwerk zijn verbonden. De totale weerstand van een dergelijk circuit is gelijk aan:

De effectieve stroomwaarde wordt dienovereenkomstig gevonden volgens de wet van Ohm, de netwerkspanning gedeeld door de totale weerstand van het circuit:

Als gevolg hiervan verkrijgen we voor de belastingsstroom en de ingangs- en uitgangsspanningen de volgende relatie:

En als de uitgangsspanning laag genoeg is, kunnen we aannemen dat deze ongeveer gelijk is aan:

Laten we echter vanuit praktisch oogpunt de kwestie bekijken van het selecteren van een bluscondensator voor aansluiting op een wisselstroomnetwerk met een belasting die is ontworpen voor een spanning lager dan de standaard netspanning.

Laten we zeggen dat we een gloeilamp van 100 W hebben met een vermogen van 36 volt, en om de een of andere ongelooflijke reden moeten we deze van stroom voorzien via een huishoudelijk netwerk van 220 volt. De lamp heeft een effectieve stroom nodig die gelijk is aan:

Dan is de capaciteit van de vereiste bluscondensator gelijk aan:

Als we zo'n lamp hebben, krijgen we hoop dat de lamp een normale gloed krijgt; we hopen dat deze in ieder geval niet zal doorbranden. Deze benadering, gebaseerd op de effectieve waarde van de stroom, is acceptabel voor resistieve belastingen zoals een lamp of verwarming.

Maar wat te doen als de belasting niet-lineair is en doorgeschakeld is? Stel dat u een loodzuuraccu moet opladen. Wat dan? Dan zal de laadstroom voor de batterij pulserend zijn en zal de waarde ervan lager zijn dan de effectieve waarde:

Soms kan een radioamateur het nuttig vinden om over een stroombron te beschikken waarin een bluscondensator in serie is geschakeld met een diodebrug, aan de uitgang waarvan zich op zijn beurt een filtercondensator met aanzienlijke capaciteit bevindt, waarop een gelijkstroombelasting staat. is verbonden. Het blijkt een soort transformatorloze stroombron met een condensator in plaats van een step-down transformator:

Hier zal de belasting als geheel niet-lineair zijn en zal de stroom niet langer sinusoïdaal zijn, en zullen de berekeningen enigszins anders moeten worden uitgevoerd. Feit is dat een afvlakcondensator met een diodebrug en een belasting zich naar buiten zal manifesteren als een symmetrische zenerdiode, omdat de rimpel met een aanzienlijke filtercapaciteit verwaarloosbaar zal worden.

Wanneer de spanning op de condensator lager is dan een bepaalde waarde, wordt de brug gesloten, en als deze hoger is, zal de stroom vloeien, maar de spanning aan de bruguitgang zal niet toenemen. Laten we het proces in meer detail bekijken met grafieken:

Op tijdstip t1 heeft de netwerkspanning de amplitude bereikt, ook condensator Cl wordt op dit moment opgeladen tot de maximaal mogelijke waarde minus de spanningsval over de brug, die ongeveer gelijk zal zijn aan de uitgangsspanning. De stroom door condensator C1 is op dit moment nul. Toen begon de spanning in het netwerk af te nemen, de spanning op de brug ook, maar op condensator C1 verandert deze nog niet, en de stroom door condensator C1 is nog steeds nul.

Vervolgens verandert de spanning op de brug van teken en heeft de neiging af te nemen tot minus Uin, en op dat moment vloeit er stroom door de condensator C1 en door de diodebrug. Verder verandert de spanning aan de bruguitgang niet en hangt de stroom in het seriecircuit af van de snelheid waarmee de voedingsspanning verandert, alsof alleen condensator Cl op het netwerk is aangesloten.

Wanneer de sinusoïde van het netwerk de tegenovergestelde amplitude bereikt, wordt de stroom door C1 opnieuw gelijk aan nul en verloopt het proces in een cirkel, waarbij het zich elke halve periode herhaalt. Het is duidelijk dat de stroom alleen door de diodebrug vloeit in het interval tussen t2 en t3, en de waarde van de gemiddelde stroom kan worden berekend door het gebied van de patch onder de sinusgolf te bepalen, wat gelijk zal zijn aan:

Als de uitgangsspanning van het circuit klein genoeg is, benadert deze formule de eerder verkregen formule. Als de uitgangsstroom gelijk wordt gesteld aan nul, krijgen we:

Dat wil zeggen, als de belasting breekt, wordt de uitgangsspanning gelijk aan de amplitude van de netspanning!!! Dit betekent dat dergelijke componenten in het circuit moeten worden gebruikt, zodat elk van hen bestand is tegen de amplitude van de voedingsspanning.

Trouwens, wanneer de belastingsstroom met 10% afneemt, zal de uitdrukking tussen haakjes met 10% afnemen, dat wil zeggen dat de uitgangsspanning met ongeveer 30 volt zal toenemen als we in eerste instantie te maken hebben met bijvoorbeeld 220 volt aan de ingang en 10 volt aan de uitgang. Het gebruik van een zenerdiode parallel aan de belasting is dus strikt noodzakelijk!!!

Wat als de gelijkrichter een halve golf is? Vervolgens moet de stroom worden berekend met behulp van de volgende formule:

Bij kleine waarden van de uitgangsspanning zal de belastingsstroom de helft worden van die van volledige bruggelijkrichting. En de uitgangsspanning zonder belasting zal twee keer zo hoog zijn, aangezien we hier te maken hebben met een spanningsverdubbelaar.

Een stroombron met een bluscondensator wordt dus in de volgende volgorde berekend:

De eerste stap is om te kiezen wat de uitgangsspanning zal zijn.

Vervolgens worden de maximale en minimale belastingsstromen bepaald.

Als wordt aangenomen dat de belastingsstroom variabel is, is een zenerdiode parallel aan de belasting vereist!

Tenslotte wordt de capaciteit van de bluscondensator berekend.

Voor een circuit met dubbelzijdige gelijkrichting wordt voor een netwerkfrequentie van 50 Hz de capaciteit gevonden met behulp van de volgende formule:

Het resultaat verkregen uit de formule wordt afgerond naar de capaciteit van een grotere nominale waarde (bij voorkeur niet meer dan 10%).

De volgende stap is het vinden van de stabilisatiestroom van de zenerdiode voor de maximale voedingsspanning en het minimale stroomverbruik:

Voor een halfgolf-gelijkrichtcircuit worden de bluscondensator en de maximale zenerdiodestroom berekend met behulp van de volgende formules:

Bij het kiezen van een bluscondensator is het beter om je te concentreren op film- en metaal-papiercondensatoren. Filmcondensatoren met een kleine capaciteit - tot 2,2 microfarad voor een bedrijfsspanning van 250 volt, werken goed in deze circuits wanneer ze worden gevoed vanuit een 220 volt-netwerk. Als u een grote capaciteit nodig heeft (meer dan 10 microfarad), is het beter om een ​​condensator te kiezen met een bedrijfsspanning van 500 volt of meer.

Andrej Povny

Het artikel biedt een methode voor het berekenen van de capaciteit uitdovende condensator en spanning op de klemmen in het actieve belastingscircuit,in het bijzonder een soldeerbout, die het aantal berekeningen aanzienlijk kan verminderen en tot een minimum kan beperken, wat de berekeningen vereenvoudigt en de tijd verkort, noodzakelijk om een ​​bluscondensator met de vereiste capaciteit en de bijbehorende nominale spanning te selecteren.

Het gepresenteerde materiaal suggereert methode voor het berekenen van de condensatorcapaciteit en de spanning erop wanneer deze in serie is aangesloten met een soldeerbout, en er worden twee opties overwogen. Bij de eerste optie is het noodzakelijk om het vermogen van de soldeerbout met de vereiste hoeveelheid te verminderen met behulp van een bluscondensator, en bij de tweede optie zet u de laagspanningssoldeerbout aan op een 220 V-netwerk, waarbij de overtollige spanning wordt gedoofd met een condensator.

Implementatie van de eerste optie(Afb. 1) omvat twee berekeningen met initiële gegevens (de stroom die wordt verbruikt door de soldeerbout van netwerk I en de weerstand van de soldeerbout R1), en vervolgens twee tussenliggende berekeningen (de stroom die wordt verbruikt door de soldeerbout bij minder vermogen door de vereiste waarde II en de capaciteit van de condensator Rc) en tenslotte de laatste twee berekeningen die het vereiste opleveren

Figuur 1

waarden van de capaciteit van de condensator C bij een frequentie van 50 Hz en de spanning aan de klemmen van de condensator Uc). Om het probleem volgens de eerste optie op te lossen, is het dus noodzakelijk om 6 berekeningen uit te voeren.

Volgens de tweede optie (Fig. 2),om het probleem op te lossen, is het noodzakelijk om twee berekeningen uit te voeren met de initiële gegevens, zoals bij de eerste optie, namelijk: vind de huidige

I, verbruikt door de soldeerbout uit het netwerk, en de weerstand van de soldeerbout R, volgt dan één tussenberekening, waaruit, net als bij de eerste optie, de capaciteit van de condensator Rc wordt gevonden en, ten slotte, de laatste twee berekeningen, waaruit de capaciteit van de condensator C wordt bepaald bij een frequentie van 50 Hz en aan-

Fig. 2

spanning op de condensatoraansluitingen Uc. Om het probleem met de tweede optie op te lossen, is het dus noodzakelijk om vijf berekeningen uit te voeren.

Het oplossen van problemen met beide opties vergt een bepaalde hoeveelheid tijd. De techniek maakt het niet mogelijk om onmiddellijk de capaciteit van de bluscondensator en dienovereenkomstig de spanning aan de aansluitingen in één stap te bepalen, waarbij de initiële en tussentijdse berekeningen worden omzeild.

We hebben uitdrukkingen kunnen vinden waarmee we onmiddellijk, in één stap, de capaciteit van de bluscondensator kunnen berekenen, en vervolgens de spanning aan de aansluitingen voor de eerste optie. Op een vergelijkbare manier werd een uitdrukking verkregen om de capaciteit van de bluscondensator voor de tweede optie te bepalen.

Optie 1. We hebben een soldeerbout van 100 W en 220 V en willen deze gebruiken op een vermogen van 60 W, met behulp van een bluscondensator die er in serie mee is verbonden. Initiële gegevens: nominaal vermogen van de soldeerbout P = 100 W; nominale netwerkspanning U = 220 V; benodigd soldeerboutvermogen P1 = 60 W. Het is vereist om de capaciteit van de condensator en de spanning aan de aansluitingen te berekenen volgens figuur 1. De formule voor het berekenen van de capaciteit van de bluscondensator is:

C = P∙10 6 /2πf 1 U 2 (P/P 1 - 1) 0,5 (µF).

Bij netfrequentie = 50 Hz heeft de formule de vorm:

C = 3184,71 R/U 2 (R/R 1 - 1) 0,5 =

3184,71-100 /220 2 (100/60-1) = 8,06 µF.

In het testvoorbeeld bedraagt ​​de capaciteit van de condensator 8,1 µF, d.w.z. we hebben een volledig toeval van resultaten. De spanning op de condensatoraansluitingen is

Uc = (PP 1) 0,5 ∙10 6 /2πf 1 CU (V).

Bij netwerkfrequentie f 1 = 50 Hz vereenvoudigt de formule:

Uc = 3184,71 (PP 1) 0,5 /CU =

3184,71(60∙100) 0,5 /8,06 220 =

139,1 V.

In het testvoorbeeld is Uc = 138 V, d.w.z. praktisch toeval van het resultaat. Om het probleem volgens de eerste optie op te lossen, hoeft u dus in plaats van zes berekeningen slechts twee te maken (zonder tussentijdse berekeningen). Indien nodig kan de capaciteit van de condensator onmiddellijk worden berekend met behulp van de formule:

Rc = U 2 (P/P, - 1) 0,5 /P =

220 2 (100/60 - 1) 0,5 /100 = 395,2 Ohm.

In het testvoorbeeld is Rc = 394 Ohm, d.w.z. praktisch toeval.

Optie 2. We hebben een soldeerbout met een vermogen van 25 W, een spanning van 42 V en we willen deze aansluiten op een 220 V-netwerk. Het is noodzakelijk om de capaciteit te berekenen van de bluscondensator die in serie is aangesloten op het soldeerboutcircuit en de spanning op de klemmen volgens figuur 2. Initiële gegevens: nominaal soldeerboutvermogen P = 25 W; nominale spanning Ur = 42 V; netspanning U = 220 V. De formule voor het berekenen van de condensatorcapaciteit is:

C = Р∙10 6 /2πf 1 Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 μF.

Bij netwerkfrequentie f 1 = 50 Hz heeft de formule de vorm:

C = 3184,71 P/Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 =

3184,71 -25/42(220 2 - 42 2) =

8,77 µF.

De spanning aan de condensatoraansluitingen kan eenvoudig worden bepaald met behulp van de initiële gegevens met behulp van de stelling van Pythagoras:

Uc = (U 2 - Ur 2) 0,5 = (220 2 - 42 2) =

216 V.

Om het probleem met de tweede optie op te lossen, is het dus in plaats van vijf berekeningen nodig om er slechts twee uit te voeren. Indien nodig kan de waarde van de capaciteit van de condensator voor deze optie worden bepaald met de formule:

Rc = Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 /P =

42(220 2 - 42 2)/25 = 362,88 Ohm.

Volgens het testvoorbeeld is Rc = 363 Ohm. Het is raadzaam om de bluscondensator C in de bovenstaande figuren te omzeilen met een ontladingsweerstand MLT-0,5 met een nominale waarde van 300...500 kOhm.

Conclusies. De voorgestelde methode voor het berekenen van de capaciteit van een bluscondensator en de spanning aan de aansluitingen ervan maakt het mogelijk om het aantal berekeningen aanzienlijk te verminderen en tot een minimum te beperken.

K.V. Kolomoitsev.

Online berekening van de bluscondensator van een transformatorloze voeding (10+)

Transformatorloze voedingen - Online berekening van de bluscondensator van een transformatorloze voeding

Maar het schema (A1) zal niet werken, omdat de stroom slechts in één richting door de condensator gaat. Het laadt de condensator snel op. Hierna wordt er geen spanning meer aan het circuit geleverd. Het is noodzakelijk dat de condensator, die in de ene halve cyclus is opgeladen, in de andere kan worden ontladen. Om dit te doen, in het diagram (A2) er is een tweede diode geïntroduceerd.

De netspanning wordt geleverd tussen de klem gemarkeerd met 220V en de gemeenschappelijke draad. Weerstand R2 nodig om de stroomstoot te beperken. Wanneer de schakeling in stationaire modus werkt met een goede netspanning, zijn er geen stroompieken. Maar op het moment van inschakelen kunnen we niet de nulwaarde van de ingangsspanning bereiken (wat optimaal zou zijn), maar elke waarde, tot aan de amplitude. De condensator wordt ontladen, waardoor het laagspanningsgedeelte direct wordt aangesloten op de 310V-amplitude van de netspanning. Het is noodzakelijk dat de diodes op dit moment niet doorbranden. Voor deze:

[Weerstand R2 weerstand, Ohm] = 310 / [Maximaal toegestane eenmalige stroompuls door de diode, A]

Helaas worden er periodiek fouten gevonden in artikelen; ze worden gecorrigeerd, artikelen aangevuld, ontwikkeld en er worden nieuwe voorbereid. Abonneer u op het nieuws om op de hoogte te blijven.

Als er iets onduidelijk is, vraag het gerust!
Een vraag stellen. Bespreking van het artikel. berichten.

Goedeavond. Hoe hard ik ook probeerde, ik kon de gegeven formules voor Fig. 1.2 niet gebruiken om de waarden van de capaciteiten van condensatoren C1 en C2 te bepalen met de gegeven gegevenswaarden in uw tabel (Uin ~ 220V, Uout 15V, Iuit 100mA, f 50Hz). Ik heb een probleem: schakel de spoel van een klein DC-relais in op een bedrijfsspanning van -25V in een ~220V-netwerk, de bedrijfsstroom van de spoel is I = 35mA. Misschien doe ik iets niet
Berekening van inductie en stroom voor parallelle en serieschakeling...

Luchtcondensator, elektrolytisch, film, mica, keramiek...
Kenmerken van verschillende soorten condensatoren. Sollicitatie. Typische schema's...

Circuit, aan/uit-vertragingscircuit. Symmetrisch, asymmetrisch...
Schakelschema voor aan/uit-vertraging gebaseerd op Schmitt-trigger...

Automatische temperatuurregeling van verwarmingsvloeistof (water, ...
Intelligente verwarmingsketelthermostaat....

Circuitspanning, Ua

Circuitfrequentie, f

Capaciteit van de neerwaartse condensator, C

Belastingsspanning, Ub

Stroom die door de belasting vloeit, I

Laadvermogen, P

Als je ooit de taak hebt gehad om de spanning naar een bepaald niveau te verlagen, bijvoorbeeld van 220 Volt naar 12V, dan is dit artikel iets voor jou.

Er zijn veel manieren om dit te doen met behulp van de beschikbare materialen. In ons geval zullen we één onderdeel gebruiken: een container.

In principe kunnen we gewone weerstand gebruiken, maar in dit geval hebben we het probleem van oververhitting van dit onderdeel, en dan is brand niet ver weg.

In het geval dat een capaciteit als reducerend element wordt gebruikt, is de situatie anders.

Een capaciteit aangesloten op een wisselstroomcircuit heeft (idealiter) alleen reactantie, waarvan de waarde wordt gevonden volgens de bekende formule.

Daarnaast nemen we een soort belasting op in ons circuit (gloeilamp, boormachine, wasmachine), die ook een soort weerstand R heeft

De totale weerstand van het circuit zal dus zijn

Ons circuit staat in serie en daarom is de totale spanning van het circuit de som van de spanningen op de condensator en de belasting

Met behulp van de wet van Ohm berekenen we de stroom die in dit circuit vloeit.

Zoals u kunt zien, is het, als u de parameters van het circuit kent, eenvoudig om de ontbrekende waarden te berekenen.

En als u onthoudt hoe het vermogen wordt berekend, kunt u eenvoudig de parameters van de condensator berekenen op basis van het stroomverbruik van de belasting.

Houd er rekening mee dat je in een dergelijk circuit geen gepolariseerde condensatoren kunt gebruiken, dat wil zeggen de condensatoren die in het elektronische circuit zijn opgenomen in strikte overeenstemming met de aangegeven polariteit.

Bovendien is het noodzakelijk om rekening te houden met de netwerkfrequentie F. En als we in Rusland een frequentie van 50 Hz hebben, dan is de frequentie in Amerika bijvoorbeeld 60 Hz. Dit heeft ook invloed op de uiteindelijke berekeningen.

Rekenvoorbeelden

Het is noodzakelijk om een ​​gloeilamp van 36 W van stroom te voorzien, ontworpen voor een spanning van 12 V. Welke capaciteit van de neerwaartse condensator is hier nodig?

Als we het hebben over elektrische netwerken in Rusland, dan is de ingangsspanning 220 volt, frequentie 50 Hz.

De stroom die door de lamp gaat is 3 Ampère (36 gedeeld door 12). Dan is de capaciteit volgens de bovenstaande formule gelijk aan:

De verkregen parameters van de step-down condensator

Dag Allemaal! Ik heb veel op de site gesurft, en vooral in mijn topic, en veel interessante dingen gevonden. Over het algemeen wil ik in dit artikel allerlei soorten amateurradiocalculators verzamelen, zodat mensen niet te hard zoeken als er behoefte is aan berekeningen en circuitontwerp.

1. Inductantie rekenmachine- . Wij danken u voor het gepresenteerde programma. krab

2. Universele radioamateurcalculator- . Nogmaals bedankt krab

3. Berekeningsprogramma voor Tesla-spoelen- . Nogmaals bedankt krab

4. GDT naar SSTC-calculator- . Geleverd door [)eNiS

5. Programma voor het berekenen van het circuit van een lamp PA- . Bedankt voor de informatie krab

6. Transistoridentificatieprogramma op kleur- . Dankbetuigingen krab

7. Rekenmachine voor het berekenen van voedingen met een bluscondensator- . Met dank aan forumbezoekers

8. Berekeningsprogramma's voor pulstransformatoren- . Bedankt GOUVERNEUR. Let op: de auteur van ExcellentIT v.3.5.0.0 en Lite-CalcIT v.1.7.0.0 is Vladimir Denisenko uit Pskov, de auteur van Transformer v.3.0.0.3 en Transformer v.4.0.0.0 is Evgeniy Moskatov uit Taganrog.

9. Programma voor het berekenen van eenfasige, driefasige en autotransformatoren- . Bedankt reanimaster

10. Berekening van inductantie, frequentie, weerstand, transformator, kleurmarkering - . Bedankt balken59

11. Programma's voor diverse amateurradioploegen en niet alleen - en . Bedankt reanimaster

12. Radioamateur assistent- amateurradiocalculator - . Onderwerp aan. Bedankt Antracen, d.w.z. naar mij:)

13. Programma voor het berekenen van de DC-DC-converter- . Dankbetuigingen krab