Comment calculer et sélectionner un condensateur d'extinction

Au tout début du sujet, concernant la sélection d'un condensateur de trempe, nous considérons un circuit composé d'une résistance et d'un condensateur connectés en série à un réseau. La résistance totale d'un tel circuit sera égale à:

La valeur efficace du courant, respectivement, se trouve selon la loi d'Ohm, la tension du réseau divisée par l'impédance du circuit:

Par conséquent, pour le courant de charge et les tensions d'entrée et de sortie, nous obtenons le rapport suivant:

Et si la tension de sortie est suffisamment petite, alors nous avons le droit de considérer valeur effective du courant approximativement égal à:

Cependant, considérons d'un point de vue pratique la question de la sélection d'un condensateur de trempe à inclure dans la charge secteur AC calculée pour une tension inférieure au réseau standard.

Supposons que nous ayons une lampe à incandescence de 100 W conçue pour une tension de 36 volts, et pour une raison incroyable, nous devons l'alimenter à partir d'un réseau domestique de 220 volts. La lampe a besoin d'un courant efficace égal à:

La capacité du condensateur de trempe nécessaire sera alors égale à:

Avoir une telle condensateur, nous gagnons l'espoir d'obtenir une lueur normale de la lampe, nous espérons qu'au moins elle ne s'éteindra pas. Cette approche, lorsque nous partons de la valeur de courant efficace, est acceptable pour les charges actives, telles qu'une lampe ou un radiateur.

Mais que se passe-t-il si la charge est non linéaire et activée via pont de diode? Supposons que vous ayez besoin de charger une batterie au plomb. Et alors? Ensuite, le courant de charge pulsera pour la batterie et sa valeur sera inférieure à la valeur effective:

Parfois, une source d'alimentation peut être utile à un radio-amateur, dans lequel le condensateur de trempe est connecté en série avec le pont de diodes, à la sortie duquel se trouve, à son tour, un condensateur de filtrage d'une capacité importante, auquel une charge CC est connectée. Il s'avère une sorte de source d'alimentation sans transformateur avec un condensateur au lieu d'un transformateur abaisseur:

Ici, la charge dans son ensemble sera non linéaire, et le courant deviendra loin d'être sinusoïdal, et il faudra effectuer des calculs d'une manière légèrement différente. Le fait est qu'un condensateur de lissage avec un pont de diodes et une charge se manifestera extérieurement comme une diode zener symétrique, car les ondulations avec une capacité de filtrage importante deviendront négligeables.

Lorsque la tension sur le condensateur est inférieure à une certaine valeur, le pont sera fermé et s'il est plus élevé, le courant ira, mais la tension à la sortie du pont n'augmentera pas. Considérez le processus plus en détail avec des graphiques:

Au temps t1, la tension du secteur a atteint l'amplitude, le condensateur C1 est également chargé à ce moment à la valeur maximale possible moins la chute de tension à travers le pont, qui sera approximativement égale à la tension de sortie. Le courant traversant le condensateur C1 est égal à zéro à ce moment. De plus, la tension dans le réseau a commencé à diminuer, la tension sur le pont aussi, mais sur le condensateur C1, elle n'a pas encore changé, et le courant à travers le condensateur C1 est toujours nul.

De plus, la tension sur le pont change de signe, essayant de diminuer jusqu'à moins Uin, et à ce moment le courant passe à travers le condensateur C1 et à travers le pont de diodes. De plus, la tension à la sortie du pont ne change pas, et le courant dans le circuit série dépend du taux de variation de la tension d'alimentation, comme si seul le condensateur C1 était connecté au réseau.

Lorsque la sinusoïde du réseau atteint l'amplitude opposée, le courant traversant C1 redevient égal à zéro et le processus se déroule en cercle, se répétant toutes les demi-périodes. De toute évidence, le courant ne traverse le pont de diodes que dans l'intervalle entre t2 et t3, et la valeur moyenne du courant peut être calculée en déterminant la zone du chiffre rempli sous la sinusoïde, qui sera égale à:

Si la tension de sortie du circuit est suffisamment faible, cette formule se rapproche de la valeur obtenue précédemment. Si le courant de sortie est mis à zéro, on obtient:

Autrement dit, lorsque la charge se casse, la tension de sortie deviendra égale à la tension du réseau !!! Par conséquent, de tels composants doivent être utilisés dans le circuit afin que chacun d'eux puisse résister à l'amplitude de la tension d'alimentation.

Soit dit en passant, lorsque le courant de charge est réduit de 10%, l'expression entre parenthèses diminue de 10%, c'est-à-dire que la tension de sortie augmente d'environ 30 volts, si nous traitons initialement, disons, de 220 volts à l'entrée et de 10 volts à la sortie. Ainsi, l'utilisation d'une diode zener parallèle à la charge est strictement nécessaire !!!

Mais que se passe-t-il si le redresseur est en demi-onde? Ensuite, le courant doit être calculé par la formule suivante:

À de petites valeurs de la tension de sortie, le courant de charge deviendra moitié moins que lors de la rectification avec un pont complet. Et la tension à la sortie sans charge sera deux fois plus grande, car il s'agit ici d'un doubleur de tension.

Ainsi, l'alimentation avec un condensateur d'extinction est calculée dans l'ordre suivant:

• Tout d'abord, choisissez quelle sera la tension de sortie.

• Déterminez ensuite les courants de charge maximum et minimum.

• Ensuite, déterminez la tension d'alimentation maximale et minimale.

• Si le courant de charge est supposé instable, une diode zener parallèle à la charge est nécessaire!

• Enfin, la capacité du condensateur d'extinction est calculée.

Pour un circuit avec redressement demi-onde, pour une fréquence de réseau de 50 Hz, la capacité est trouvée par la formule suivante:

Le résultat obtenu par la formule est arrondi au côté d'une plus grande capacité nominale (de préférence pas plus de 10%).

L'étape suivante consiste à trouver le courant de stabilisation de la diode zener pour la tension d'alimentation maximale et la consommation de courant minimale:

Pour un circuit de redressement demi-onde, le condensateur de trempe et le courant zener maximum sont calculés par les formules suivantes:

Lors du choix d'un condensateur d'extinction, il est préférable de se concentrer sur les condensateurs à film et papier. Les condensateurs à film de petite capacité - jusqu'à 2,2 microfarads par tension de fonctionnement de 250 volts fonctionnent bien dans ces systèmes lorsqu'ils sont alimentés à partir d'un réseau de 220 volts. Si vous avez besoin d'une grande capacité (plus de 10 microfarads) - il est préférable de choisir un condensateur pour une tension de fonctionnement de 500 volts.