Categories: Compartir experiència, Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 30.040
Comentaris sobre l'article: 3
Com calcular i seleccionar un condensador d’apagat
Al principi del tema, pel que fa a la selecció d’un condensador d’apagament, considerem un circuit format per una resistència i un condensador connectat en sèrie a una xarxa. La resistència total d'aquest circuit serà igual a:
El valor efectiu del corrent, respectivament, es troba segons la llei d'Ohm, la tensió de xarxa dividida per la impedància del circuit:
Com a resultat, per als voltatges de corrent de càrrega i d’entrada i sortida, obtenim la següent relació:
I si la tensió de sortida és prou petita, tenim el dret a tenir en compte valor efectiu del corrent aproximadament igual a:
Tanmateix, analitzem, des d’un punt de vista pràctic, la qüestió de seleccionar un condensador d’apagament per a la seva inclusió a la càrrega de xarxa de CA, calculada per a una tensió inferior a la xarxa estàndard.
Suposem que tenim una làmpada incandescent de 100 W dissenyada per a una tensió de 36 volts i, per algun motiu increïble, necessitem alimentar-la des d'una xarxa domèstica de 220 volts. La làmpada necessita un corrent efectiu igual a:
Aleshores, la capacitat del condensador d’espoli necessari serà igual a:
Tenir tals condensadorEsperem que aconseguim un brillantor normal de la làmpada, esperem que almenys no s’encengui. Aquest plantejament, quan partim del valor actual efectiu, és acceptable per a càrregues actives, com una làmpada o un escalfador.
Però, si la càrrega no és lineal i està activada pont de díodes? Suposem que cal carregar una bateria de plom-àcid. I què? Aleshores, el corrent de càrrega pulsarà la bateria i el seu valor serà inferior al valor efectiu:
De vegades, una font de ràdio pot resultar útil una font d’energia en la qual el condensador d’acabament està connectat en sèrie amb el pont del díode, la sortida del qual és a la seva vegada un condensador de filtre de capacitat important, al qual està connectada una càrrega de corrent continu. Resulta una mena de font d’energia sense transformador amb un condensador en lloc d’un transformador reduït:
Aquí, la càrrega en conjunt serà no lineal, i la corrent quedarà lluny de la sinusoïdal, i caldrà realitzar càlculs una mica diferent. El fet és que un condensador de suavització amb un pont de díode i una càrrega es manifestarà externament com a díode zener simètric, perquè les ondulacions amb una capacitat de filtre important es faran menyspreables.
Quan la tensió del condensador sigui inferior a algun valor, el pont es tancarà i, si és més alt, el corrent passarà, però la tensió a la sortida del pont no augmentarà. Considereu el procés amb més detall amb gràfics:
En el moment t1, quan la tensió de xarxa va arribar a l'amplitud, el condensador C1 també es carrega en aquest moment fins al màxim valor possible menys la caiguda de tensió a través del pont, que serà aproximadament igual a la tensió de sortida. El corrent a través del condensador C1 és igual a zero en aquest moment. A més, la tensió a la xarxa va començar a disminuir, la tensió també al pont, però al condensador C1 encara no ha canviat, i el corrent a través del condensador C1 continua sent zero.
A més, la tensió al pont canvia de signe, intentant disminuir fins a menys Uin, i en aquest moment el corrent es precipita a través del condensador C1 i a través del pont del díode. A més, la tensió a la sortida del pont no canvia i el corrent en el circuit de la sèrie depèn de la velocitat de canvi de la tensió d'alimentació, com si només estigués connectat a la xarxa el condensador C1.
Quan el sinusoide de xarxa arriba a l'amplitud contrària, el corrent a través de C1 torna a ser igual a zero i el procés va en cercle, repetint cada semestre. Bviament, el corrent passa pel pont del díode només en l’interval entre t2 i t3, i el valor mitjà actual es pot calcular determinant l’àrea de la figura omplida sota el sinusoide, que serà igual a:
Si la tensió de sortida del circuit és prou petita, aquesta fórmula s'aproxima al valor obtingut anteriorment. Si el corrent de sortida es defineix en zero, obtindrem:
És a dir, quan la càrrega es trenqui, el voltatge de sortida es tornarà igual al voltatge de xarxa !!! Per tant, aquests components s’han d’utilitzar al circuit de manera que cadascun d’ells suportés l’amplitud de la tensió d’alimentació.
Per cert, quan el corrent de càrrega es redueix un 10%, l’expressió entre parèntesis disminuirà un 10%, és a dir, la tensió de sortida augmentarà al voltant d’uns 30 volts, si inicialment tractem, per exemple, 220 volts a l’entrada i 10 volts a la sortida. Així, l'ús d'un díode zener paral·lel a la càrrega és estrictament necessari !!!
Però, i si el rectificador és de mitja ona? Aleshores, s'ha de calcular la corrent mitjançant la següent fórmula:
En valors petits de la tensió de sortida, el corrent de càrrega es convertirà en la meitat del que es rectifica amb un pont complet. I la tensió a la sortida sense càrrega serà el doble de gran, ja que aquí es tracta d’un duplicador de tensió.
Així doncs, l’alimentació amb un condensador d’apagament es calcula en l’ordre següent:
-
Primer de tot, escolliu quina serà la tensió de sortida.
-
A continuació, determineu els màxims i mínims corrents de càrrega.
-
A continuació, determineu la tensió d'alimentació màxima i mínima.
-
Si s'assumeix que el corrent de càrrega és inestable, caldrà un díode zener paral·lel a la càrrega.
-
Finalment, es calcula la capacitat del condensador d’acabament.
Per a un circuit amb rectificació d'ona d'ona, per a una freqüència de xarxa de 50 Hz, la capacitancia es troba mitjançant la següent fórmula:
El resultat obtingut per la fórmula s’arrodoneix al costat d’una capacitat nominal més gran (preferiblement no superior al 10%).
El següent pas és trobar el corrent d’estabilització del díode zener per a la tensió d’alimentació màxima i el consum mínim de corrent:
Per a un circuit de rectificació de mitja onada, el condensador d’apagament i el corrent màxim de zener es calculen mitjançant les fórmules següents:
Quan trieu un condensador d’acoblament, és millor centrar-vos en condensadors de paper i film. Els condensadors de pel·lícula de petita capacitat: fins a 2,2 microfarads per tensió de funcionament de 250 volts funcionen bé en aquests esquemes quan s’alimenten des d’una xarxa de 220 volts. Si necessiteu una gran capacitat (més de 10 microfarads), és millor triar un condensador per a una tensió de funcionament de 500 volts.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: